Elizabeth Krasowski

19. huhtikuuta 2023

Vihreän vedyn olennainen riski

Vihreä vety on erityisen altis kriittisten mineraalien hintahäiriöille. Sen kehittäjät kuitenkin jättävät tämän riskin suurelta osin huomiotta. Uudessa Rambollin laatimassa materiaalissa esitellään tapoja, joilla kyseistä riskiä voidaan pienentää.

Vihreän vedyn olennainen riski
facebook linkedin twitter
Alun perin tässä tekstissä oli tarkoitus käsitellä sitä, miten kriittisten mineraalien hintojen nousu haittaa vihreään vetyyn siirtymistä.
Perehtyessämme huolellisesti noin kahden kuukauden ajan toimitusketjuihin koboltin – joka on akkujen, elektroniikan ja vihreän vedyn tuotannossa käytettävien elektrolyyserien valmistuksessa tarvittava kriittinen mineraali – hinta laski 35 prosenttia. Kahden muun vetyelektrolyysereissä tarvittavan kriittisen mineraalin, nikkelin ja sinkin, hinnat ovat laskeneet edellisvuodesta 30 ja 35 prosenttia. Jos hinnat nousevat, riskit ovat suuret, mutta hintojen laskiessa mahdollisuuksia on runsaasti.
Lataa Rambollin laatima materiaali tästä ja tutustu aiheeseen tarkemmin
Selvityksemme mukaan vetyelektrolyyserit ovat yllättävän alttiita kriittisten mineraalien hintojen vaihtelulle. Oli kuitenkin hämmentävää huomata, että vain harvalla vihreän vedyn kehittäjällä oli olemassa tästä aiheutuvien riskien pienentämistä tai tämän myötä avautuvien mahdollisuuksien hyödyntämistä koskeva strategia.
Kriittiset mineraalit keskeisessä asemassa
Vetyelektrolyyserien valmistuksessa tarvitaan useita kriittisiä mineraaleja. Kussakin elektrolyysitekniikassa käytetään erilaisia metalleja ja vaihtelevia määriä tiettyjä mineraaleja. Kunkin elektrolyysitekniikan tuotantoketjun alkupään riskit ovat siten erilaiset.

Kriittisten mineraalien käyttö elektrolyysitekniikkajärjestelmän tyypin mukaan

Critical mineral uses by electrolyser technology system type
Elektrolyyseriteknologia ja tarvittavien mineraalien määrä (kilogrammoina) elektrolyysilaitoksen (elektrolyysipino, järjestelmä ja laitekokonaisuus) megawatin kapasiteettia kohti. AE-elektrolyyserit käyttävät suurempia määriä suhteellisen yleisiä metalleja, kuten nikkeliä. Uudemmat elektrolyysitekniikat, kuten PEM ja SOEC, perustuvat kobolttiin ja muihin metalleihin, joita käytetään pienempiä määriä mutta joiden toimitusketjuriskit ovat huomattavasti suuremmat.
Tämän hetken yleisin elektrolyysitekniikka, alkalielektrolyysi (AE), vaatii suuria määriä suhteellisen yleisiä metalleja, kuten sinkkiä, kuparia ja nikkeliä. Toimitusketjuriskit näiden metallien markkinoilla johtuvat siitä, että uusien resurssien käyttöönottoon ei ole investoitu riittävästi ja kysyntä kasvaa energia-alalla ja muilla teknologia-aloilla.
Uudemmissa elektrolyysiteknologioissa keskitytään vihreän vedyn tuotannon kannalta optimaalisiin toimintaominaisuuksiin. Näissä teknologioissa käytetään kuitenkin harvinaisempia mineraaleja.
Protoninvaihtokalvoelektrolyyserit (PEM) käyttävät pieniä määriä platinaa ja iridiumia, jotka ovat kaksi maailman harvinaisinta ja kalleinta metallia. Vertailun vuoksi voidaan todeta, että yksi kilogramma yhden megawatin PEM-elektrolysaattoriin tarvittavia platinaryhmän metalleja voi maksaa enemmän kuin 10 tonnia maalla sijaitsevaan yhden megawatin tuuliturbiiniin tarvittavia mineraaleja ja metalleja.
Kiinteäoksidielektrolyysikennoihin (SOEC) perustuvissa elektrolyysereissä puolestaan käytetään harvinaisia maametalleja yttriumia ja kobolttia. Näiden tuotteiden toimitusketjut ovat keskittyneet pitkälti Kiinaan ja Kongon demokraattiseen tasavaltaan, ja niihin liittyy tunnettuja ihmisoikeuksiin ja työntekijöiden oikeuksiin kohdistuvia riskejä.
Vihreä vety on erityisen altis mineraalien hinnan vaihteluille
Suoritimme erilaisiin energiateknologioihin – mukaan lukien fossiiliset polttoaineet ja uusiutuvat energialähteet – liittyviä tutkimuksia ja havaitsimme, että AE-elektrolyysissä mineraalikustannuksiin liittyvien kokonaispääomakustannusten osuus oli suurin.
Vihreä vety ei tällä hetkellä ole kustannuksiltaan kilpailukykyistä fossiilisista polttoaineista tuotettuun vetyyn verrattuna. Sen kustannuksia olisi kilpailukyvyn parantamiseksi pystyttävä alentamaan. Yksi lyhyellä aikavälillä toteutettava kustannusten alentamistapa on hankkia mineraaleja mahdollisimman halvalla. Pitkällä aikavälillä yritykset pystyvät alentamaan kustannuksia suunnittelemalla järjestelmiä, joissa käytetään vähemmän ja halvempia mineraaleja. Joka tapauksessa vety ja muut energiamuunnosteknologiat kilpailevat rajallisista kriittisistä resursseista.

Kokonaiskustannukset ja mineraalikustannukosentteina kokonaiskustannuksista ($/KW, 2021)

Kokonaispääomamenot sekä mineraalikustannukset prosentteina kokonaispääomamenoista ($/kW, 2021)
Kriittisten mineraalien kustannukset kilowatin kapasiteettia kohti eri energiateknologioissa sekä kriittisten mineraalien kustannukset prosentteina (%) yön yli -kokonaispääomamenoista tammikuussa 2023. Lähes 10 prosenttia AE-elektrolyyserien kokonaispääomamenoista liittyy kriittisiin mineraaleihin, minkä vuoksi tämä teknologia on kaikista tutkimistamme teknologioista kaikkein alttein kriittisten mineraalien kustannusten vaihteluille.
Mineraaliriskit ovat suurimmillaan toteutusvaiheessa
Kuten useimmissa infrastruktuuriprojekteissa, myös vihreää vetyä koskevissa projekteissa on neljä keskeistä vaihetta:
  1. Kehittäminen ja alueen valinta (tässä tekstissä ”kehittäminen”)
  2. Suunnittelu, hankinnat ja rakentaminen (”toteutus”)
  3. Toiminta ja ylläpito (”toiminta”)
  4. Käytöstäpoisto
Vihreän vedyn riippumattoman kehittäjän (joka ei ole vertikaalisesti integroitunut sähköntuotannon tai elektrolyyserien toimitusketjuihin) näkökulmasta altistuminen eri kriittisten mineraalien toimitusketjuille muuttuu projektin edetessä. Näin myös altistumiseen liittyvä riski muuttuu, kuten jäljempänä on esitetty.

Kriittisiin mineraaleihin liittyvät riskit eivät koskaan poistu kokonaan

Kriittisiin mineraaleihin liittyvät riskit eivät koskaan poistu kokonaan
Markkinoiden kypsyessä monet vihreään vetyyn liittyvät projektit ovat siirtymässä kehittämisestä toteutukseen – vaiheeseen, jossa kriittisten mineraalien toimitusketjujen häiriöistä projekteille aiheutuva riski on suurin. Tämän vuoksi toimitusketjun riskienhallinta on juuri nyt erityisen tärkeää.
Miten mineraalien hintojen vaihtelusta aiheutuvaa riskiä voidaan pienentää?
Hintapiikit ja mineraalien niukkuus voivat aiheuttaa ja aiheuttavatkin viivästyksiä ja kustannusten ylityksiä.
Koska kriittisten mineraalien osuus vihreään vetyyn liittyvien teknologioiden (erityisesti AE-teknologian) kokonaispääomamenoista on suuri, yksi epävakaa vuosi, jolloin jonkin keskeisen mineraalin hinta nousee, voi lopulta kääntää muuten kannattavan projektin tappiolliseksi. Samanaikaisesti vastaava projekti, jossa on suojauduttu kattavammalla riskinhallintastrategialla, voi edelleen olla kannattava.
Hyvä uutinen on, että vetyteknologioiden kehittäjille on jo olemassa vakiintuneita strategioita riskeiltä suojautumiseen ja niiden kiertämiseen. Kehittäjät voivat
  • ottaa mallia muiden vihreiden teknologioiden, kuten sähköautojen akkujen ja tuulivoiman, kehittäjien oppimista asioista
  • avata erilaisia mahdollisuuksia suojautua markkinahäiriöiltä panostamalla toimitusketjujen avoimuuteen, solmimalla kumppanuuksia tuotantoketjun alkupään toimittajien kanssa ja toteuttamalla kiertotalouden periaatteita.
Tällaisia strategioita noudattavilla kehittäjillä on paremmat mahdollisuudet menestyä, kun taas heikommin valmistautuneet kilpailijat ovat vaarassa menettää sekä aikaa että rahaa yhä tiukemmin kilpailluilla markkinoilla.
Lataa Rambollin laatima uusi materiaali, joka sisältää yksityiskohtaisia ohjeita kriittisten mineraalien toimitusketjuun liittyvien riskien hallintaan
Kysymyksiin ja kommentteihin vastaa tämän tekstin toimittaja, Anders Brønd Christensen, Content Advisor, Ramboll.

Mitä ovat kriittiset mineraalit?

Kriittisillä mineraaleilla tarkoitetaan strategisesti ja taloudellisesti tärkeitä alkuaineita, kuten sinkkiä, platinaa ja nikkeliä, joita käytetään uusiutuvaan energiaan liittyvissä teknologioissa. Monet näiden mineraalien toimitusketjuista ovat alttiita häiriöille – esimerkkinä harvinaiset maametallit, joita jalostetaan lähes yksinomaan Kiinassa.

Haluatko tietää lisää?

  • Sasha Wedekind

    Senior Manager, Energy Transition Management Consulting

    Sasha Wedekind