Vihreää vetyä voidaan tuottaa sähkövirralla puhtaasta vedestä eri elektrolyysitekniikoiden (Alkalielektrolyysi: AEL, Polymerielektrolyysi: PEM ja höyryelektrolyysi SOEC) avulla kolmella eri toimintaperiaatteella. Yksi näistä on verkkosähkön käyttäminen, jolloin sähkön saanti on jatkuvaa ja elektrolyysilaitteiston käyttöaste (huipunkäyttöaika) on korkea. Tämän toimintamallin yhtenä heikkoutena on, että virallista hyväksyntää ei ole EU:n taholta sähkön alkuperätakuiden (tuuli- ja aurinkosähkötuotanto) hyödynnettävyydestä vihreän vedyn tuotannossa. Tämä on ristiriitaista sen kanssa, että sähkön loppukäyttäjä voi tehdä sähkönmyyjän kanssa sopimuksen 100 – prosenttisen tuulisähkön ostamisesta. Tällaisessa sähkösopimuksessa kuluttaja saa sähköä niinäkin hetkinä, kun ei tuule tai tuulivoimatuotanto on alhaista johtuen siitä, että tämä tuulisähkön myynti perustuu sähkön alkuperätakuisiin (Guarantees of Origin).
Toinen vaihtoehto vihreän vedyn tuotannossa on käyttää paikallisesti tuotettua tuuli- tai aurinkosähköä, ja tämä toimintamalli tarjoaa monia etuja, kuten sähkön siirtomaksujen ja niihin liittyvien liitännäismaksujen (verot, huoltovarmuusmaksu) välttämisen. Tämän toimintamallin yhtenä haasteena on, että elektrolyysilaitteiston vuosittainen huipunkäyttöaika (full load hours) voi jäädä alhaiseksi vaihtelevista sääolosuhteista johtuen. Toinen vaihtelevan tuotannon mukanaan tuoma haaste on valitun elektrolyysitekniikan kyky reagoida muuttuviin sääolosuhteisiin. Kirjallisuudessa polymeerielektrolyysin (PEM) kykyä vastata muuttuvaan tuotantoon pidetään yleensä tuntuvasti alkalielektrolyysiä (AEL) parempana.
Kolmas usein esitetty vaihtoehto on vihreän vedyn tuottaminen ´ylijäämä´ uusituvalla energiatuotannolla (Curtailed production). Tämä vaihtoehto esiintyy ehkä useimmin keskusteltaessa vetytalouden tulevasta läpimurrosta, jonka jotkut tahot ennustavat tapahtuvan 2030-luvulla ja toiset puolestaan vasta 2040-luvulla. Tarve rajoittaa energian tuotantoa voi lähteä joko taloudellisista tai teknisistä lähtökohdista. Usein esitetään, että jos sähkön hinta sähkömarkkinoilla laskee erittäin alas tai jopa negatiiviseksi, voi tämä tarjota mahdollisuuksia vihreän vedyn tuotantoon.
Tuulivoimatuotannon rajoittaminen voi tulla kysymykseen myös sähköverkon siirtokyvyn vuoksi. Tällaisia tilanteita meillä ei ole vielä syntynyt Suomessa, mutta esimerkiksi Irlannissa tuulivoimatuotannon rajoittamista verkkoteknisistä syistä on esiintynyt. Myös Saksassa tuulivoimatuotannon rajoittamista samoista syistä on jouduttu tekemään, mutta tämän ylijäämätuotannon hyödyntäminen on osoittautunut haasteelliseksi. Vuonna 2014 rajoitettua tuulivoimatuotantoa Saksassa oli 1200 GWh:n verran, mikä vastasi noin 2 % vuosittaisesta tuulivoimatuotannosta. (Wehrmann 2019)
Suomen tuulivoimakapasiteetti kasvaa tällä hetkellä voimakkaasti yli 1 000 megawatin tehon vuosilisäyksellä, ja ennen pitkään myös Suomessa voidaan olla tilanteessa, jossa tuulivoimatuotantoa joudutaan rajoittamaan verkkoteknisistä syistä. Tuulivoimatuotantoa voidaan joutua rajoittamaan paikallisesti muistakin kuin taloudellisista tai verkkoteknisistä syistä, joista yleisimmät ovat voimalaitoksen ääniemissio tai jossain tapauksissa myös pyörivistä lavoista aiheutuneet varjostukset (välkehdintäilmiö). Nämä kaksi viimeksi mainittua tuulivoimatuotannon rajoittamisen syytä eivät liity vihreän vedyn tuotantoon, koska näissä tilanteessa ei ole mahdollisuutta hyödyntää ylijäämäsähköä.
Vaikka Suomessakin todennäköisesti joudutaan tulevaisuudessa joissain tilanteissa (esim. myrskyt) rajoittamaan tuulivoimatuotantoa sähköverkon kapasiteetista johtuen, eivät nämä poikkeustilanteet tarjoa riittävää pohjaa vihreän vedyn tuottamiseksi. Näin ollen tässä tarkastellaan vihreän vedyn tuotantoa rajoitetulla tuulivoimatuotannolla niissä tilanteissa, joi%ssa on saatavilla edullista tai jopa negatiivisen hinnan verkkosähköä. Tehty vertailu perustuu Nordpool Spot sähkömarkkinoiden toteutuneisiin tuntihintoihin sekä Suomen että Tanskan (DK1) hinta-alueilla vuonna 2021. Tanska on valittu tässä verrokkimaaksi, koska siellä tuulivoiman osuus kulutuksesta vuonna 2021 oli maailman korkein; 44 % (Wind Europe 2022). Suomessa vuonna 2021 tuulivoiman osuus kulutuksesta oli 9 % ja yhteenlaskettu tuulivoimaloiden teho 3 328 MW (Tanska 7 178 MW).
Suomen kantaverkkoyhtiö Fingrid pitää tilastoa saamistaan tuulipuistojen verkkoliitäntätiedusteluista ja maaliskuussa 2022 Suomessa oli tältä pohjalta arvioituna vireillä olevia tuulivoimahankkeita 152 000 MW:n verran, mikä on kymmenkertainen määrä tuotantotehoa koko Suomen nykyiseen energiatuotantokapasiteettiin nähden. Tuulivoimasektorilla käytetään karkeana peukalosääntönä, että noin kolmannes suunnitteluista hankkeista toteutuu. Lisäksi on hyvä pitää mielessä, että tuulivoimala ei tuota sähköä koko ajan täydellä teholla vaan ainoastaan, kun nimellistehon tuulennopeus (nominal wind speed; n. 11 – 13 m/s) on saavutettu. Vuonna 2020 Suomen tuulivoimaloiden tuotanto oli 7 790 GWh, mikä tarkoittaa käytännössä 34,4 %:n kapasiteettikerrointa. Taulukossa 1 on tehty karkea arvio (arvioitu kapasiteettikerroin 38%) Suomen tulevasta tuulivoimatuotannosta. Arvion mukaan Suomen tuleva tuulisähkön tuotanto tulee olemaan nykyiseen sähkönkulutukseen nähden kaksinkertainen. Merkille pantavaa tuulivoimatuotannon kasvussa on, että kasvu tapahtuu täysin ilman valtion tukea ja pohjautuu lähes 100%:sti pitkäkestoisiin sähkön ostosopimuksiin (Power Purchase Agreement; PPA). Nordpoolin Spot-hintojen vuosikeskiarvo vuonna 2021 Suomessa oli 72,3 €/MWh ja mediaani 57 €/MWh, kun taas kymmenen vuoden PPA -sopimuksia tehdään tällä hetkellä noin 30 – 33 €/MWh hinnalla.
Suomi saattaa saavuttaa sähkön suhteen energiaomavaraisuuden jo vuonna 2023, ja tämän jälkeen Suomi tulee olemaan sähkön nettoviejä. Tuulivoimatuotannon kasvu tulee olemaan kuitenkin niin mittavaa, että siirtokapasiteetti rajoillamme saattaa tulla nopeastikin vastaan, jolloin joudutaan pohtimaan muita vaihtoehtoja, kuten vihreän vedyn tuottamista tuulisähköllä. Tätä johdantotekstiä seuraavassa artikkelissa tarkastellaan Suomen ja Tanskan Spot-hintoja tarkemmin ja, mitä mahdollisuuksia verkkosähkön hyödyntäminen tarjoaa vedyn tuotannolle.
| Tuulivoiman verkkoonliityntätiedustelut Fingridiltä (MW) | 152 000 |
| Arvio toteutuvista hankkeista (MW) | 50 160 |
| Arvio toteutuvien hankkeiden vuosituotannosta (TWh) | 166 |
