Vety ei alkuaineena ole kutsuttavissa varsinaiseksi energianlähteeksi. Vetyä ei tavata missään olosuhteissa sellaisenaan, vaan se täytyy aina valmistaa. Vety onkin ennemminkin energian kantaja. Energiasisältö massayksikköä kohti on kuitenkin vedyn kohdalla erittäin hyvä, jopa melkein kolminkertainen verrattuna dieselöljyyn ja bensiiniin. (Motiva, 2022) Miksei vetyä siis hyödynnetä paremmin energianlähteenä? Vedyn ollessa energian kantaja, sen valmistus on aina oma prosessinsa. Puhtaan vedyn tuottaminen ei siis käy noin vain, vaan valmistukseen on aina käytettävä energiaa valmistustavasta riippumatta. Toisaalta vetyä on paljon saatavissa, sillä vetyä voidaan erottaa vesimolekyyleistä. Vetyä on siis melkeinpä rajattomasti saatavilla, koska elektrolyysiin kelvollisen veden puhdistus merivedestä vaatii alle 1 % siitä energiamäärästä, mitä veden halkaiseminen vedyksi ja hapeksi kuluttaa. Vety itsessään olisi hyvin päästötön energianlähde, sillä sen käyttämisestä ei synny juurikaan hiilidioksidipäästöjä. Vety on kuitenkin itsessään epäsuora kasvihuonekaasu, koska se reagoi troposfäärissä hydroksyyliradikaalien kanssa (Derwent R. et al., 2006). Reaktiot vaikuttavat otsonin ja metaanin jakautumiseen, joka tulee ottaa huomioon tulevaisuudessa mahdolliseen ”vetytalouteen” siirryttäessä.
Sen sijaan vedyn valmistaminen tuottaa hiilidioksidipäästöjä, koska se kuluttaa merkittävän määrän energiaa. Hiilijalanjäljen suuruuteen vaikuttaa kuitenkin vedyn tuotantotapa. Vedyn valmistuksessa puhutaankin eri värien mukaan siitä, mitä energianlähdettä on käytetty puhtaan vedyn aikaansaamiseksi. Kun puhtaasti uusiutuvilla energian lähteillä pyöritetään elektrolyysiä (eli hajotetaan vettä vedyksi ja hapeksi sähkövirran avulla), tätä vetyä kutsutaan vihreäksi vedyksi. Yleisesti ajatellaan, että tällöin vedyn hiilijalanjälki on valmistustavoista pienin. Vedyn väri muuttuu keltaiseksi, jos käytetäänkin verkkosähköä kokonaan uusiutuvien sijaan. Myös täysin ydinvoimaa hyödyntävä vety on saanut oman pinkin värinsä. Sininen vety tuotetaan fossiilisilla polttoaineilla, jonka hiilidioksidipäästöjä kuitenkin vähennetään ottamalla syntyvä hiilidioksidi talteen ja varastoimalla tai uudelleen käyttämällä se (CCS, carbon capture and storage). Turkoosi vety syntyy pyrolyysin avulla. Pyrolyysin sivutuotteena syntyy tosin kiinteää hiilimustaa, joka on helppo säilöä ja sillä on mahdollisesti myös muuta kaupallista hyötyä. On kuitenkin tärkeä pitää mielessä, että pyrolyysin hyötysuhde ei ole 100 %, eli kaikkea syötettyä metaania ei ole yksinkertaista muuttaa vedyksi ja hiileksi jatkuvatoimisessa prosessissa. Lopuksi on vielä harmaa vety, eli fossiilisesta maakaasusta tuotettu vety. Tässä prosessia kutsutaan höyryreformoinniksi, missä vesi ja metaani reagoivat korkeassa paineessa ja lämpötilassa tuottaen prosessista ulos vetyä ja hiilidioksidia. Musta vety toimii samalla idealla, mutta siinä lähtöaineena on biomassa tai kivihiili, jota kaasutetaan, ja saadaan ulos ns. synteesikaasua, joka pitää sisällään vetyä ja hiilimonoksidia.
Tällä hetkellä suurin piirtein 95 % eri prosesseissa käytetystä vedystä tuotetaan fossiilisen polttoaineen reformoinnilla, joka aiheuttaa noin kaksi prosenttia maapallon hiilidioksidipäästöistä vuosittain. (Vartiainen, 2020; Motiva, 2022) Lähtökohtaisesti jos sama määrä energiaa tuotetaan harmaalla vedyllä tai fossiilisella maakaasulla, niin harmaa vety tuottaa enemmän kasvihuonepäästöjä kokonaisuudessaan. Tästä voidaan tehdä suora päättelyketju, että jos vedyn tuotantoa ei pystytä puhdistamaan, koko vetytaloudessa ei ole mitään järkeä, mikäli tavoite on päästä eroon fossiilisista ja päästöistä.
Erittäin selvää on, että vihreän vedyn tuotantoa täytyisi pystyä lisäämään, jotta vety olisi kannattava energianlähde. Harmaasta vedystä taas olisi hyvä päästä kokonaan eroon, sillä vety itsessään ei tuota hiilidioksidipäästöjä. Puhdasta vetyä kuitenkin tarvitaan, mutta elektrolyysi on vielä suhteellisen kallis menetelmä, sillä se vaatii onnistuakseen runsaasti sähköenergiaa ja inventointi kustannukset ovat korkeat. Yleisesti haaveillaan siitä, että vetyä voitaisiin tuottaa uusiutuvilla silloin kuin uusiutuvaa tuotantoa on liikaa saatavilla. (Motiva; Butcher 2020; Vartiainen 2020.) Vedyn tuottamiseen tehokkainta olisivat suuret elektrolyysilaitokset. Tähänkin kuitenkin liittyy omat haasteensa, johtuen kalliista elektrolyysilaitteiston investointikustannuksista minkä takia sen käyttöaste haluttaisiin mahdollisimman korkealle. Eli elektrolyysereiden täytyisi toimia jatkuvasti eikä toimintaa voi säädellä vaihtelevien tuuliolosuhteiden mukaisesti tai halvan sähkön perässä. (Parviala 2021.) Tässä on lisäksi merkittäviä eroja elektrolyyseritekniikoiden välillä. Tuuli- ja aurinkovoiman lisääntyessä ja niiden kustannusten laskiessa myös uusiutuvien energialähteiden avulla tuotetun elektrolyysin hinta laskee. Oletus on myös, että elektrolyyseritekniikoiden käyttöönoton lisääntyessä myös sen projektikustannukset pienentyvät.
Toinen vedyn suurimmista haasteista on sen varastointi ja siirto. Kaasumaisen vedyn varastointiin tarvitaan erittäin korkeaa painetta, jopa 700 baaria. Toinen vaihtoehto vedyn varastoimiseen on muuttaa vety nestemäiseen olomuotoon. Tämä vaatii kuitenkin –253 °C lämpötilan. Niin kylmä säiliö vaatii jatkuvaa jäähdyttämistä, jotta vety ei muuttuisi takaisin kaasuksi. Kylmän lämpötilan ylläpitoon kuluu energiaa. Uudempiakin tapoja vedyn varastointiin on kuten sen sitominen metallihydrideihin tai muihin rakenteisiin. Suuret määrät vetyä olisi mahdollista varastoida maanalaisissa suolaesiintymissä tai kallioluolissa. (Motiva, 2022; Vartiainen 2020.) Vetyä voidaan kuljettaa laivoilla tai rekoilla, mutta olomuoto on silloin ongelma. Korkeapaineiset säiliöt kaasua varten tai erittäin kylmät säiliöt vievät paljon tilaa ja ovat painavia, joten kuljettaminen näillä tavoilla on kallista. Vedyn kuljettamisessa paras mahdollisuus on kaasuputki. Kaasuputkien, pumppujen ja kompressorien täytyisi kuitenkin olla erilaisia, kuin nykyisin esimerkiksi maakaasun kuljettamiseen käytetyt laitteet. (Vartiainen 2020.) Uudet putket tarkoittavat merkittäviä rakennuskustannuksia.
Miten vetyä sitten voitaisiin hyödyntää energiantuotannossa? Teoriassa vedyn polttamisessa hiilipäästöjä ei synny, vaan sivutuotteena syntyy pelkkää vettä. Kuitenkin, mikäli vety poltetaan turbiineissa, syntyy kuitenkin typpioksideja, jotka pitää ottaa suunnittelussa huomioon ja puhdistaa ennen ilmaan päästämistä. Energiantuotanto ja energiankulutus eivät kuitenkaan aina kohtaa, joten vaikka vedyn tekemiseen, säilömiseen ja uudelleen energiaksi muuttamiseen kuluukin energiaa, voi se olla silti ydinvoimaa halvempi tapa tuottaa tasaista energiaa arvioi Wärtsilä (Lassila, 2022). Vedyn käyttäminen energiavektorina sähköntuotannossa voi siis parantaa järjestelmän toimintavarmuutta. Vedyn kokonaishyötysuhde prosessissa, jossa vety-yhdisteet muutetaan ensin sähköllä puhtaaksi vedyksi ja sitten takaisin sähköksi on vain 24–38 prosenttia. Hyötysuhde paranee kuitenkin huomattavasti ottamalla talteen elektrolyysissä syntyvä lämpö, jota pystytään hyödyntää edelleen kaukolämpöverkoissa. Mikäli tätä lämpöenergiaa hyödynnetään, hyötysuhde voi nousta jopa 60–80 prosenttiin. (Parviala 2021; Vartiainen 2020.) Vedyn varastointimahdollisuus on kuitenkin todella houkutteleva kylmien talven pakkaspäivien varalle, kun ei tuule tai paista aurinko. Turbiinit eivät ole ainut tapa käyttää vetyä, vaan se voidaan käyttää myös polttokennoissa, mutta menetelmä on vielä kallis, vaikka tarjoaakin paremman sähköstä sähköksi hyötysuhteen. (Vartiainen 2020.) Vety on siis erittäin suuri mahdollisuus, mutta sen haasteita ei sovi vähätellä. Varastointiin, kuljettamiseen sekä tehokkaaseen ja kohtuuhintaiseen valmistamiseen liittyvien ongelmien ratketessa vedystä voidaan saada erittäin hyvä energiavektori – mutta tämä saattaa vielä viedä jonkin verran aikaa.
