Polttokennovallankumous: Näin vetyvoima mullistaa liikenteen, energian ja teknologian vuonna 2025

Polttokennot ovat siirtyneet laboratoriosta keskiöön puhtaan energian vallankumouksessa. Vuonna 2025 vetyyn perustuva sähköntuotanto saa ennennäkemätöntä vauhtia eri toimialoilla. Nämä laitteet tuottavat sähköä sähkökemiallisesti – usein käyttäen vetyä – ilman pakokaasupäästöjä (vain vesihöyryä) ja korkealla hyötysuhteella. Kaikki suuret taloudet pitävät nyt polttokennoja keskeisinä hiilidioksidipäästöjen vähentämisessä niillä sektoreilla, joihin akut ja sähköverkko eivät helposti yllä. Hallitukset julkaisevat vetystrategioita, yritykset investoivat miljardeja tutkimukseen, kehitykseen ja infrastruktuuriin, ja polttokennokäyttöiset ajoneuvot sekä sähköjärjestelmät tulevat markkinoille yhä kasvavissa määrin. Tämä raportti tarjoaa syvällisen katsauksen tämän päivän polttokennomaisemaan, kattaen polttokennojen päätyypit ja niiden sovellukset liikenteessä, kiinteässä sähköntuotannossa ja kannettavissa laitteissa. Käymme läpi viimeisimmät teknologiset innovaatiot, jotka parantavat suorituskykyä ja alentavat kustannuksia, arvioimme polttokennojen ympäristövaikutuksia ja taloudellista kannattavuutta, sekä tarkastelemme tuoreimpia markkinatrendejä, politiikkaa ja alan kehitystä maailmanlaajuisesti. Mukana on näkemyksiä tutkijoilta, insinööreiltä ja alan johtajilta, jotka valottavat sekä innostusta että haasteita tulevaisuuden tiellä.

Polttokennot eivät ole uusi idea – varhaiset alkalikennot auttoivat Apollo-avaruusaluksia – mutta nyt ne ovat viimein valmiita valtavirran käyttöön. Kuten Dr. Sunita Satyapal, pitkäaikainen Yhdysvaltain energiaministeriön vetyohjelman johtaja, totesi vuoden 2025 haastattelussa: julkisesti rahoitettu tutkimus ja kehitys on mahdollistanut yli “1000 yhdysvaltalaista patenttia… mukaan lukien katalyytit, kalvot ja elektrolyyserit,” ja johtanut konkreettisiin saavutuksiin, kuten “noin 70 000 kaupallista vety-polttokennotrukkia käytössä suuryrityksissä, kuten Amazon ja Walmart”, mikä todistaa, että kohdennettu rahoitus “voi edistää markkinaläpimurtoja.” innovationnewsnetwork.com Nykyiset polttokennot ovat tehokkaampia, kestävämpiä ja edullisempia kuin koskaan, mutta haasteita on yhä. Kustannukset, vetyinfrastruktuuri ja kestävyys ovat edelleen “yksi suurimmista haasteista” Satyapalin mukaan innovationnewsnetwork.com, ja skeptikot huomauttavat, että edistys on toisinaan jäänyt hypen varjoon. Siitä huolimatta, vahvan tuen ja innovaation ansiosta polttokennoala kokee merkittävää kasvua ja optimismia, luoden perustaa vetyyn perustuvalle tulevaisuudelle. Toyotan vedyn pääinsinöörin sanoin, “Tämä ei ole ollut helppo tie, mutta se on oikea tie.” pressroom.toyota.com

(Alla olevissa osioissa tarkastelemme polttokennovallankumouksen kaikkia puolia ajantasaisilla tiedoilla ja asiantuntijoiden lainauksilla ympäri maailmaa.)

Polttokennojen päätyypit

Polttokennot ovat useita eri tyyppejä, joilla jokaisella on ainutlaatuiset elektrolyytit, käyttölämpötilat ja parhaiten soveltuvat käyttökohteet energy.gov. Tärkeimmät kategoriat ovat:

Protoninvaihtokalvopolttokennot (PEMFC) – Näitä kutsutaan myös polymeerielektrolyyttikalvopolttokennoiksi. PEMFC:t käyttävät kiinteää polymeerikalvoa elektrolyyttinä ja platinaan perustuvaa katalyyttia. Ne toimivat suhteellisen alhaisissa lämpötiloissa (~80°C), mikä mahdollistaa nopean käynnistyksen ja korkean tehotiheyden energy.gov. PEM-polttokennot vaativat puhdasta vetyä (ja happea ilmasta) ja ovat herkkiä epäpuhtauksille, kuten hiilimonoksidille energy.gov. Niiden kompakti ja kevyt rakenne tekee niistä ihanteellisia ajoneuvoihin – itse asiassa suurin osa vetyautoista, -busseista ja -kuorma-autoista käyttää nykyään PEMFC-kennoja energy.gov. Autonvalmistajat ovat kehittäneet PEM-tekniikkaa vuosikymmeniä, vähentäneet platinan määrää ja lisänneet kestävyyttä.
Kiinteäoksidipolttokennot (SOFC) – SOFC:t käyttävät kovaa keraamista elektrolyyttiä ja toimivat erittäin korkeissa lämpötiloissa (600–1 000°C) energy.gov. Tämä mahdollistaa sisäisen reformoinnin polttoaineille – ne voivat käyttää vetyä, biokaasua, maakaasua tai jopa hiilimonoksidia, muuntaen nämä polttoaineet vedyksi sisäisesti energy.gov. SOFC:t voivat saavuttaa noin 60 %:n sähkötehokkuuden (ja >85 % yhdistetyssä lämmön ja sähkön tuotannossa) energy.gov. Ne eivät tarvitse jalometallikatalyyttejä korkean käyttölämpötilan ansiosta energy.gov. Kuitenkin äärimmäinen kuumuus aiheuttaa hitaan käynnistyksen ja materiaaliongelmia (lämpöjännitys ja korroosio) energy.gov. SOFC-kennoja käytetään pääasiassa kiinteässä sähköntuotannossa (1 kW:n yksiköistä monen megawatin voimalaitoksiin), joissa niiden polttoainejoustavuus ja tehokkuus ovat suuria etuja. Yritykset kuten Bloom Energy ovat ottaneet SOFC-järjestelmiä käyttöön datakeskuksissa ja energiayhtiöillä, ja Japanissa on kymmeniä tuhansia pieniä SOFC-kennoja kodeissa yhdistettyä lämmön ja sähkön tuotantoa varten.
Fosforihappopolttoainekennot (PAFC) – PAFC:t käyttävät nestemäistä fosforihappoa elektrolyyttinä ja tyypillisesti platinaa katalyyttinä. Ne ovat vanhempaa, ”ensimmäisen sukupolven” polttokennoteknologiaa, joka oli ensimmäinen kaupalliseen paikalliseen käyttöön otettu energy.gov. PAFC:t toimivat noin 150–200°C lämpötilassa ja sietävät epäpuhtaampaa vetyä (esim. maakaasusta reformoitua) paremmin kuin PEMFC:t energy.gov. Niitä on käytetty paikallissovelluksissa, kuten sairaaloiden ja toimistorakennusten omissa generaattoreissa, ja jopa joissakin varhaisissa linja-autokokeiluissa energy.gov. PAFC:t voivat saavuttaa noin 40 %:n sähkötehokkuuden (jopa 85 % yhteistuotannossa) energy.gov. Haittoina ovat suuri koko, raskas paino ja korkea platinan määrä, mikä tekee niistä kalliita energy.gov. Nykyään PAFC-kennoja valmistavat yhä esimerkiksi Doosan paikallista sähköntuotantoa varten, vaikka ne kohtaavat kilpailua uudemmilta teknologioilta.
Alkaaliset polttokennot (AFC) – Yksi ensimmäisistä kehitetystä polttokennotyypeistä (käytössä NASAlla 1960-luvulla), AFC:t käyttävät alkaalista elektrolyyttiä, kuten kaliumhydroksidia. Niillä on korkea suorituskyky ja hyötysuhde (yli 60 % avaruussovelluksissa) energy.gov. Perinteiset nestemäiset AFC:t ovat kuitenkin erittäin herkkiä hiilidioksidille – jopa ilman CO₂ voi heikentää suorituskykyä muodostamalla karbonaatteja energy.gov. Tämä on historiallisesti rajoittanut AFC:iden käytön suljettuihin ympäristöihin (kuten avaruusaluksiin) tai vaatinut puhdistettua happea. Uusia kehityksiä ovat alkalikalvopolttoainekennot (AMFC:t), jotka käyttävät polymeerikalvoa ja vähentävät CO₂-herkkyyttä energy.gov. AFC:t voivat käyttää ei-jalometallikatalyyttejä, mikä tekee niistä mahdollisesti edullisempia. Yritykset tutkivat uudelleen alkaaliteknologiaa tietyissä käyttökohteissa (esimerkiksi brittiläinen AFC Energy ottaa käyttöön alkaalisia järjestelmiä verkon ulkopuoliseen sähköön ja sähköautojen lataukseen). Haasteita ovat edelleen CO₂:n sietokyky, kalvon kestävyys ja lyhyempi käyttöikä verrattuna PEM:iin energy.gov. AFC:t ovat nykyään lähinnä erikoiskäytössä, mutta jatkuva tutkimus ja kehitys voi tehdä niistä käyttökelpoisia pienissä ja keskisuurissa teholuokissa (wateista kilowatteihin).
Sulakarbonaattipolttokennot (MCFC) – MCFC:t ovat korkean lämpötilan polttokennoja (käyttölämpötila noin 650°C), joissa käytetään sulakarbonaattisuolaelektrolyyttiä, joka on ripustettu keraamiseen matriisiin energy.gov. Ne on tarkoitettu suuriin kiinteisiin voimalaitoksiin, jotka toimivat maakaasulla tai biokaasulla – esimerkiksi sähköyhtiöiden tuotantoon tai teollisuuden yhteistuotantoon. MCFC:t voivat käyttää nikkelikataliittia (ei platinaa) ja reformoida hiilivetyjä vetyksi sisäisesti käyttölämpötilassa energy.gov. Tämä tarkoittaa, että MCFC-järjestelmät voivat käyttää suoraan polttoaineina esimerkiksi maakaasua, tuottaen vetyä paikan päällä ja näin yksinkertaistaen järjestelmää (ei tarvita ulkoista reformeria) energy.gov. Niiden sähköinen hyötysuhde voi lähestyä 60–65 %, ja hukkalämmön yhteiskäytöllä hyötysuhde voi ylittää 85 % energy.gov. Suurin haittapuoli on kestävyys: kuuma, syövyttävä karbonaattielektrolyytti ja korkea lämpötila nopeuttavat komponenttien kulumista, mikä rajoittaa käyttöiän noin 5 vuoteen (~40 000 tuntia) nykyisissä malleissa energy.gov. Tutkijat etsivät kestävämpiä materiaaleja ja rakenteita käyttöiän pidentämiseksi. MCFC:itä on otettu käyttöön satojen megawattien mittakaavassa Etelä-Koreassa (joka on yksi maailman johtavista kiinteiden polttokennojen maista, yli 1 GW polttokennosähköä asennettuna 2020-luvun puolivälissä) fuelcellsworks.com. Yhdysvalloissa yritykset kuten FuelCell Energy tarjoavat MCFC-voimaloita sähköyhtiöille ja suurille laitoksille, usein yhteistyössä maakaasun toimittajien kanssa.
Suorat metanolipolttokennot (DMFC) – PEM-polttokennoteknologian alaluokka, DMFC:t hapettavat nestemäistä metanolia (yleensä veden kanssa sekoitettuna) suoraan polttokennon anodilla energy.gov. Ne tuottavat CO₂:ta sivutuotteena (koska metanoli sisältää hiiltä), mutta tarjoavat kätevän nestemäisen polttoaineen, jota on helpompi käsitellä kuin vetyä. Metanolin energiatiheys on korkeampi kuin paineistetun vedyn (mutta alhaisempi kuin bensiinin) ja se voi hyödyntää olemassa olevia polttoainelogistiikkajärjestelmiä energy.gov. DMFC:t ovat tyypillisesti matalatehoisia yksiköitä (kymmenistä wateista muutamaan kilowattiin), joita käytetään kannettavissa ja etäsovelluksissa: esimerkiksi verkosta irrallaan olevat akkulaturit, sotilaalliset kannettavat virtalähteet tai pienet liikkumislaitteet. Toisin kuin vety-PEMFC:t, DMFC:t eivät tarvitse korkeapaineisia säiliöitä – polttoaine voidaan kuljettaa kevyissä pulloissa. DMFC-järjestelmillä on kuitenkin alhaisempi hyötysuhde ja teho, ja katalyytti voi myrkyttyä välituotereaktioiden tuotteista. Ne käyttävät myös edelleen jalometallikatalyyttejä. DMFC:t herättivät kiinnostusta kulutuselektroniikassa 2000-luvulla (prototyyppi polttokennopuhelimet ja -kannettavat), mutta nykyaikaiset litiumakut syrjäyttivät ne suurelta osin tällä alueella. Nykyään DMFC:t ja vastaavat kannettavat polttokennot ovat käytössä siellä, missä tarvitaan pitkäkestoista verkosta riippumatonta virtaa ilman raskaita akkuja tai generaattoreita – esim. armeijalla ja etäisissä ympäristötunnistimissa. DMFC-markkinat ovat edelleen suhteellisen pienet (satoja miljoonia USD maailmanlaajuisesti imarcgroup.com), mutta metanolipolttokennojen suorituskykyä ja kestävyyttä parannetaan tasaisesti techxplore.com.

Jokaisella polttokennotyypillä on etuja, jotka sopivat tiettyihin käyttötarkoituksiin – nopeasta auton käynnistyksestä (PEMFC) megawatin kokoluokan voimalaitoksiin (MCFC ja SOFC). Alla oleva taulukko 1 tiivistää tärkeimmät ominaisuudet ja tyypilliset käyttökohteet:

(Taulukko 1: Suurimpien polttokennotyyppien vertailu – PEMFC, SOFC, PAFC, AFC, MCFC, DMFC) energy.gov

Polttokennotyyppi	Elektrolyytti & lämpötila	Keskeiset sovellukset	Edut	Haitat
PEMFC	Polymeerikalvo; ~80°C	Ajoneuvot (autot, bussit, trukit); joitakin kiinteitä ja kannettavia sovelluksia	Korkea tehotiheys; nopea käynnistys; kompakti energy.gov	Vaatii puhdasta H₂:ta ja platinakatalyyttia; herkkä epäpuhtauksille energy.gov.
SOFC	Keraaminen oksidi; 600–1000°C	Kiinteät voimalat (mikro-CHP, suuret laitokset); mahdollinen käyttö laivoissa, toimintasäteen laajentajissa	Polttoainejoustava (voi käyttää maakaasua, biokaasua); erittäin tehokas (yli 60 %); ei tarvitse jalometalleja energy.gov.	Hidas käynnistys; korkean lämpötilan materiaaliongelmat; vaatii eristystä ja lämpösyklien hallintaa energy.gov.
PAFC	Nestemäinen fosforihappo; ~200°C	Kiinteät CHP-yksiköt (200 kW-luokka); varhaiset bussikokeilut	Kypsä teknologia; sietää uudelleenmuodostettua polttoainetta (jonkin verran CO:tä) energy.gov; hyvä CHP-hyötysuhde (85 % lämmön kanssa).	Suuri ja raskas; korkea platinakuormitus (kallis) energy.gov; ~40 % sähkötehokkuus; käytön asteittainen väheneminen.
AFC	Emäksinen (KOH tai kalvo); ~70°C	Avaruussovellukset; erityisratkaisut kannettaviin ja varajärjestelmiin	Korkea hyötysuhde ja suorituskyky (CO₂-vapaissa ympäristöissä) energy.gov; voi käyttää ei-jalometallikatalyytteja.	CO₂-herkkä (paitsi parannetut AMFC-versiot) energy.gov; perinteiset mallit vaativat puhdasta O₂:ta; uusien kalvotyyppien kestävyys vielä kehittyy energy.gov.
MCFC	Sulakarbonaatti; ~650°C	Sähköntuotanto laitosmittakaavassa; teollinen CHP (satoja kW:sta useisiin MW:iin)	Polttoainejoustava (sisäinen CH₄:n reformointi); korkea hyötysuhde (~65 % sähkö) energy.gov; käyttää halpoja katalyytteja (nikkeli).	Lyhyt käyttöikä (~5 vuotta) korroosion vuoksi <a href=”https://www.energy.gov/eere/fuelcells/types-fuel-cells#:~:text=itself%20by%20a%20process%20called,reformingenergy.gov; erittäin korkea käyttölämpötila; vain suuriin paikallaan oleviin käyttökohteisiin (ei sovellu ajoneuvoihin).
DMFC	Polymeerikalvo (metanolikäyttöinen); ~60–120°C	Kannettavat generaattorit; sotilaallinen paristojen korvaaminen; pienet liikkumisvälineet	Käyttää nestemäistä metanolipolttoainetta (helppo kuljettaa, korkea energiatiheys verrattuna H₂:een) energy.gov; yksinkertainen tankkaus.	Alhaisempi teho ja hyötysuhde; tuottaa jonkin verran CO₂:ta; metanolin läpäisy ja katalyytin myrkyttyminen ongelmina.

(Huom: On olemassa myös muita erikoistuneita polttokennotyyppejä, kuten Regenerative/ Reversible Fuel Cells, jotka voivat toimia käänteisesti elektrolyysereinä, tai Microbial Fuel Cells, jotka käyttävät bakteereja sähkön tuottamiseen, mutta nämä ovat tämän raportin ulkopuolella. Keskitymme yllä oleviin merkittäviin kaupallisiin/tutkimuksellisiin kategorioihin.)

Polttokennot liikenteessä

Ehkä näkyvin polttokennojen käyttökohde on liikenteessä. Vetykäyttöiset polttokenno-sähköajoneuvot (FCEV) täydentävät akkusähköautoja tarjoamalla nopean tankkauksen ja pitkän ajomatkan ilman pakokaasupäästöjä. Vuonna 2025 polttokennobusseja, -kuorma-autoja, -henkilöautoja ja jopa -junia otetaan käyttöön yhä enemmän, erityisesti käyttökohteissa, joissa akkujen paino tai latausaika on ongelmallinen. Yli 30 teollisuusjohtajan yhteenliittymä totesi yhteisessä kirjeessään EU:n johtajille, että ”vetyt teknologiot ovat elintärkeitä monipuolisen, kestävän ja kustannustehokkaan tieliikenteen hiilidioksidipäästöjen vähentämisen varmistamiseksi,” ja perusteli, että kaksoisratkaisu sekä akuilla että polttokennoilla ”tulee Euroopalle halvemmaksi kuin pelkkään sähköistämiseen luottaminen.” hydrogen-central.com

Polttokennot henkilöautoissa ja katumaastureissa

Henkilö-FCEV:t, kuten Toyota Mirai ja Hyundai Nexo, ovat olleet markkinoilla jo muutaman vuoden. Näissä käytetään PEM-polttokennopinoja sähkömoottorien voimanlähteenä, kuten akkusähköautoissa, mutta ne tankataan vetykaasulla 3–5 minuutissa. Toyota, Hyundai ja Honda ovat yhteensä tuoneet kymmeniä tuhansia polttokennoautoja teille maailmanlaajuisesti (vaikkakin edelleen marginaalissa verrattuna akkusähköautoihin). Vuonna 2025 maailmanlaajuisen FCEV-markkinan arvoksi arvioidaan noin 3 miljardia dollaria, ja sen odotetaan kasvavan yli 20 % vuosittain globenewswire.com. Kuluttajien kiinnostus on ollut suurinta alueilla, joilla on vetyasemaverkosto: Kalifornia (USA), Japani, Etelä-Korea ja muutamat Euroopan maat (Saksa, Iso-Britannia jne.). Esimerkiksi Saksassa on nyt yli 100 vetyasemaa toiminnassa koko maassa globenewswire.com, ja Japanissa noin 160 asemaa, mikä tekee näistä maista FCEV-markkinoiden kärkialueita. Ranska käynnisti 7 miljardin euron kansallisen vetyohjelman, johon sisältyy vetybussien ja kevyiden hyötyajoneuvojen käyttöönotto julkisen sektorin ja joukkoliikenteen käyttöön globenewswire.com.

Autonvalmistajat pysyvät sitoutuneina polttokennoteknologiaan osana monipolkuista strategiaa. Toyota esitteli vuonna 2025 laajan tiekartan “vetykäyttöiselle yhteiskunnalle”, laajentaen polttokennot Mirai-sedanista raskaisiin kuorma-autoihin, busseihin ja jopa kiinteisiin generaattoreihin pressroom.toyota.com. “Monet Toyotan toimet hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi ovat keskittyneet akkukäyttöisiin sähköautoihin, mutta vety-polttokennovoimalinjat ovat edelleen tärkeä osa monipolkuista strategiaamme,” yhtiö vahvisti pressroom.toyota.com. Toyotan lähestymistapaan kuuluu yhteistyö standardien luomisessa: “Teemme yhteistyötä yritysten kanssa, jotka perinteisesti olisivat olleet kilpailijoitamme, kehittääksemme vetyasemien standardeja… tunnistaen, että toimialan yhteinen standardi hyödyttää enemmän kuin oma kilpailuetumme,” sanoi Jay Sackett, Toyotan Advanced Mobilityn pääinsinööri pressroom.toyota.com. Tämä alan yhteistyö pyrkii varmistamaan yhtenäiset tankkausprotokollat ja turvallisuuskäytännöt, mikä puolestaan voi nopeuttaa käyttöönottoa.

Suorituskyvyn osalta uusimmat polttokennoautot vastaavat perinteisiä ajoneuvoja. Hyundai NEXO SUV (2025-malli) ilmoittaa yli 700 km toimintamatkan yhdellä vetytankkauksella globenewswire.com. Nämä ajoneuvot eivät tuota päästöjä, ja niiden ainoa sivutuote on vesi – Mirai tiputti kuuluisasti vettä tielle osoittaakseen tämän. Autonvalmistajat pyrkivät alentamaan kustannuksia: Mirain toisen sukupolven malli tuli edullisemmaksi, ja kiinalaiset valmistajat tulevat markkinoille halvemmilla malleilla (usein valtion tukemina). Silti tankkausinfrastruktuuri on edelleen kana vai muna -haaste kuluttajien FCEV-ajoneuvoille – vuonna 2025 maailmassa on noin 1 000 vetyasemaa, mikä on hyvin vähän verrattuna bensiiniasemiin tai sähköautojen latauspisteisiin. Monet maat rahoittavat asemien rakentamista; esimerkiksi Saksan H2 Mobility -aloite tähtää valtakunnalliseen vetyvaltatien verkostoon, ja Kalifornian osavaltion ohjelmat tukevat kymmenien asemien rakentamista yli 10 000 FCEV-ajoneuvon tueksi.

Bussit ja joukkoliikenne

Polkuliikenteen bussit ovat olleet polttokennojen varhainen painopistealue. Bussit palaavat varikoille (mikä helpottaa tankkausta) ja kulkevat pitkiä työvuoroja, mikä sopii polttokennojen nopeaan tankkaukseen ja pitkään toimintasäteeseen. Euroopassa oli 370 polttokennobussia käytössä tammikuussa 2023, ja tavoitteena on yli 1 200 vuoteen 2025 mennessä sustainable-bus.com. Tämän laajentumisen mahdollistavat EU:n rahoitusohjelmat (kuten JIVE ja Clean Hydrogen Partnership -hankkeet), jotka auttavat kaupunkeja hankkimaan vetybusseja. Edistys on näkyvää: Euroopassa nähtiin 426 %:n vuosikasvu H₂-bussien rekisteröinneissä vuoden 2025 ensimmäisellä puoliskolla (279 yksikköä H1 2025 vs 53 H1 2024) sustainable-bus.com. Näissä busseissa käytetään tyypillisesti PEM-polttokennoratkaisuja (toimittajina esimerkiksi Ballard Power Systems, Toyota tai Cummins) yhdessä akkuhybridien kanssa. Ne tarjoavat 300–400 km toimintasäteen yhdellä tankkauksella ja välttävät paino- ja toimintasädeongelmat, joita akkusähköbusseilla on pidemmillä reiteillä tai kylmemmissä ilmastoissa.

Kaupungit kuten Lontoo, Tokio, Soul ja Los Angeles ovat kaikki ottaneet vetybusseja käyttöön. Wien valitsi esimerkiksi vetybussit tietyille keskustan reiteille välttääkseen latauslaitteiden asentamisen keskustaan; käyttämällä H₂-busseja he “eivät enää tarvitse latausinfrastruktuuria keskustassa ja voivat pienentää kaluston kokoa (vetybussit hoitavat reitit vähemmällä määrällä ajoneuvoja nopean tankkauksen ja pidemmän toimintasäteen ansiosta)”, liikennöitsijä totesi sustainable-bus.com. Käytännön suorituskyky on ollut rohkaisevaa – liikennelaitokset raportoivat, että polttokennobussit saavuttavat käytettävyyden ja tankkausajat, jotka ovat verrattavissa dieselbusseihin, ja niiden pakokaasu on vesihöyryä, mikä parantaa ilmanlaatua. Suurin haaste on edelleen hinta: polttokennobussi voi maksaa 1,5–2 kertaa dieselbussin verran. Kuitenkin suuret tilaukset ja uudet mallit laskevat hintoja. Vuonna 2023 Bologna, Italia tilasi 130 vetybussia (Solaris Urbino -mallit) – suurin yksittäinen H₂-bussihankinta tähän mennessä sustainable-bus.com, mikä osoittaa luottamusta laajentamiseen. Kiinassa on jo tuhansia polttokennobusseja liikenteessä (Shanghai ja muut kaupungit ottivat niitä käyttöön kaupunkireiteillä ja vuoden 2022 talviolympialaisissa). Itse asiassa Kiina vastaa yli 90 %:sta maailman FCEV-busseista ja ottaa nopeasti käyttöön vetyyn perustuvia joukkoliikenne- ja logistiikka-ajoneuvoja vahvalla valtion tuella globenewswire.com.

Alan asiantuntijat uskovat, että polttokennot tulevat hallitsemaan pitkän matkan linja-autoja ja raskasta joukkoliikennettä. ”Vety-polttokennoteknologia on saamassa jalansijaa ensisijaisena vaihtoehtona ’dieselin jälkeiselle’ tulevaisuudelle pitkän matkan liikenteessä,” kirjoittaa Sustainable Bus -lehti, viitaten useisiin projekteihin, joissa kehitetään polttokennolinja-autoja kaupunkien väliseen matkustukseen sustainable-bus.com. Esimerkiksi FlixBus (suuri eurooppalainen linja-autoyhtiö) pilotoi polttokennolinja-autoa, jonka tavoitekantama on yli 450 km sustainable-bus.com. Valmistajat kuten Van Hool ja Caetano kehittävät myös H₂-linja-autoja. Raskaassa käytössä vaaditaan parempaa kestävyyttä: nykyiset henkilöautojen polttokennopinot kestävät noin 5 000–8 000 tuntia, mutta linja-auto tai kuorma-auto tarvitsee noin 30 000+ tuntia. Freudenberg, joka kehittää polttokennoja busseihin, on ”omistautunut raskaan kaluston suunnittelulle, jonka vähimmäiskäyttöikä on 35 000 tuntia,” mikä kuvastaa kestävyyden kertaluokkaista kasvua, jota kaupalliset kalustot tarvitsevat sustainable-bus.com. Tämä on yksi niistä insinöörihaasteista, joita ratkaistaan, jotta polttokennot täyttävät julkisen liikenteen ja rahtikuljetusten vaativat käyttösyklit.

Kuorma-autot ja raskas liikenne

Raskaiden kuorma-autojen nähdään olevan yksi lupaavimmista ja välttämättömimmistä polttokennojen sovelluksista. Näiltä ajoneuvoilta vaaditaan pitkää toimintasädettä, nopeaa tankkausta ja suurta kantavuutta – osa-alueita, joilla akut kamppailevat painon ja latausaikojen vuoksi. Polttokennokuorma-autot voidaan tankata 10–20 minuutissa ja ne voivat kuljettaa riittävästi vetyä yli 500 km:n toimintasäteelle, samalla kun kantavuus säilyy (koska vetysäiliöt ovat kevyempiä kuin vastaavan energian akkupaketit). Suurilla kuorma-autovalmistajilla on ohjelmia: Daimler Truck ja Volvo perustivat yhteisyrityksen (cellcentric) tuottamaan polttokennoratkaisuja kuorma-autoihin, tavoitteenaan sarjatuotanto tämän vuosikymmenen loppupuolella. Nikola, Hyundai, Toyota, Hyzon ja muut ovat tuomassa prototyyppi- tai varhaisen vaiheen kaupallisia polttokennorekkamalleja teille vuonna 2025. Euroopan Hydrogen Mobility Alliance totesi yksiselitteisesti, että “Raskas kaukoliikenne on tärkein vedyn autokäyttökohde ja raskaat polttokennot ovat ydinteknologia”, jota tarvitaan hydrogen-central.com. Tätä näkemystä toistaa Daimler Truckin toimitusjohtaja Karin Rådström, joka sanoi “Vetykuorma-autot täydentävät täydellisesti akkusähköisiä – ne tarjoavat pitkän toimintasäteen, nopean tankkauksen ja suuren mahdollisuuden Euroopalle. Olemme vetoteknologian edelläkävijöitä ja pysymme kärjessä, jos toimimme nyt – koko arvoketjussa.” hydrogen-central.com Hänen huomionsa korostaa, että eurooppalaiset valmistajat ovat investoineet vahvasti polttokennotietotaitoon (Daimler aloitti polttokennotutkimuksen 1990-luvulla) eivätkä aio luopua johtoasemastaan, mutta he kehottavat päättäjiä rakentamaan vetykuorma-autojen infrastruktuuria nyt, jotta etumatkasta saadaan täysi hyöty.

Reaaliaikaiset kokeilut vahvistavat konseptin toimivuutta. Hyundai otti käyttöön 47 polttokennoista raskasta kuorma-autoa Sveitsissä vuodesta 2020 alkaen (XCIENT-malli), ja vuoteen 2025 mennessä nämä kuorma-autot olivat yhteensä ajaneet yli 4 miljoonaa km. Tämän pohjalta Hyundain varapuheenjohtaja Jaehoon Chang ilmoitti, että heidän H₂-kuorma-autonsa Euroopassa ovat ”ajaneet yhteensä yli 15 miljoonaa kilometriä… osoittaen sekä vedyn luotettavuuden että skaalautuvuuden kaupallisessa logistiikassa.” hydrogen-central.com Tämä on vahva todiste siitä, että polttokennokuorma-autot kestävät intensiivistä päivittäistä käyttöä. Pohjois-Amerikassa startup-yritys Nikola on toimittanut polttokennosemirekkoja ensimmäisille asiakkailleen (vaikka yritys kohtasi taloudellisia haasteita ja uudelleenjärjestelyn vuonna 2023 h2-view.com). Toyota on rakentanut vety-polttokennolla toimivia Class-8-kuorma-autoja (käyttäen Mirai-pohjaisia polttokennopinoja) Los Angelesin satamien siirtoliikenteeseen, jossa noin 30 H₂-kuorma-auton kalusto kuljettaa rahtia, ja polttoaineena toimii Long Beachin oma vetyä tuottava ”Tri-Gen”-laitos pressroom.toyota.com. Tämä laitos, joka on rakennettu yhteistyössä FuelCell Energyn kanssa, muuntaa uusiutuvaa biokaasua vedyksi, sähköksi ja vedeksi paikan päällä – tuottaen 2,3 MW sähköä sekä jopa 1 200 kg vetyä päivässä pressroom.toyota.com. Vetyä käytetään sekä Toyotan kuorma-autoissa että henkilöauto-FCEV:issä, kun taas sähkö pyörittää sataman toimintaa ja jopa sivutuotteena syntyvää vettä käytetään laivoista purettujen autojen pesuun pressroom.toyota.com. Toyota korosti, että tämä järjestelmä yksinään ”kompensoi 9 000 tonnia CO₂-päästöjä vuodessa” satamassa, korvaten sen, mitä dieselkuorma-autot olisivat päästäneet pressroom.toyota.com. ”Jopa 20 000 mahdollisuutta päivässä puhdistaa ilmaa vety-polttokennokuorma-autoilla,” totesi Toyotan Jay Sackett viitaten LA/Long Beachin satamien dieselkuorma-autojen päivittäisiin matkoihin, jotka voitaisiin korvata pressroom.toyota.com.

Vetyautojen tankkaus saa vauhtia kumppanuuksien kautta. EU:ssa yritykset käynnistivät H2Accelerate-aloitteen, jonka tavoitteena on synkronoida vetypohjaisten rahtikäytävien ja tankkausasemien käyttöönotto pitkän matkan kuorma-autoille 2020-luvun lopulla. Kalifornian energiakomissio rahoittaa useita suurikapasiteettisia vetytankkausasemia kuorma-autoille (jotka pystyvät tankkaamaan kymmeniä kuorma-autoja päivässä) tukeakseen satamaliikennettä ja lopulta pitkän matkan reittejä sisämaan logistiikkakeskuksiin. Kiinan hallitus edistää polttokennoautoja tietyissä provinsseissa tukien ja määräysten avulla, tavoitteena on 50 000 polttokennokäyttöistä ajoneuvoa teille vuoteen 2025 mennessä ja 100 000–200 000 vuoteen 2030 mennessä sekä 1 000 vetyasemaa globenewswire.com. Kiina on jo ottanut raskaita polttokennokuorma-autoja käyttöön terästehtaille ja kaivoksiin, hyödyntäen kotimaista teknologiaa (yritykset kuten Weichai ja REFIRE toimittavat polttokennoratkaisuja).

Junat, laivat ja lentokoneet

Tieliikenteen lisäksi polttokennot löytävät roolinsa myös muissa liikennemuodoissa:

Junat: Useita vetypolttokennolla toimivia matkustajajunia on nyt käytössä, mikä on merkittävä virstanpylväs raideliikenteen päästövähennyksissä. Merkittävästi Alstomin Coradia iLint -polttokennojuna aloitti kaupallisen liikenteen Saksassa vuonna 2018 ja kulki vuoteen 2022 mennessä Ala-Saksin alueen paikallislinjoilla korvaten dieseljunat. Vuonna 2022 Frankfurtin alueella aloitti liikenteen 14 Alstomin polttokennojunan laivasto, ja pilottihankkeita on käynnissä Italiassa, Ranskassa ja Isossa-Britanniassa. Näissä junissa vety kuljetetaan mukana tankeissa, ja ne voivat kulkea yli 1000 km yhdellä tankkauksella, mikä sopii sähköistämättömille radoille (noin puolet Euroopan rataverkosta on sähköistämätöntä). Polttokennojunat poistavat tarpeen kalliille yläjohtimille vähäliikenteisillä reiteillä. Vuoteen 2025 mennessä Eurooppa on sitoutunut laajentamaan vetypohjaista junaliikennettä: esimerkiksi Italia tilasi 6 polttokennojunaa Lombardiaan, Ranska testaa Alstomin yksiköitä, ja Iso-Britannia kokeili HydroFLEX-junaa. Yhdysvalloissa kehitys on hitaampaa, mutta yritykset kuten Stadler toimittavat vetypohjaisen junan Kaliforniaan. Kiina esitteli myös prototyyppivetypolttokennojunan vuonna 2021. Rahtiliikenteessä kaivosyhtiö Anglo American esitteli 2 MW:n polttokennohybridiveturin vuonna 2022. Yhteenvetona polttokennot osoittavat arvonsa rautatielinjoilla, joilla akut olisivat liian raskaita tai niiden kantama riittämätön.
Merenkulku (alukset ja veneet): Merenkulun alalla tutkitaan polttokennojen käyttöä sekä apu- että päävoimanlähteenä. Pienet matkustajalautat ja alukset ovat olleet varhaisia omaksujia. Vuonna 2021 MF Hydra Norjassa tuli maailman ensimmäiseksi nestemäistä vetyä käyttäväksi polttokennolautaksi, joka kuljettaa autoja ja matkustajia 1,36 MW Ballardin polttokennolla. Japanissa testattiin polttokennolauttaa (HydroBingo) ja maa suunnittelee vedyn käyttöä rannikkoliikenteessä. Euroopan unioni rahoittaa hankkeita, kuten H2Ports ja FLAGSHIPS, joissa demonstroidaan vetyaluksia ja vedyn tankkausta satamissa. Suuremmissa aluksissa nykyinen näkemys on käyttää polttokennoja vedystä johdettujen polttoaineiden, kuten ammoniakin tai metanolin, kanssa (jotka voidaan ”krakata” tai käyttää polttokennoissa oikealla suunnittelulla). Esimerkiksi Norjan risteilyoperaattori Hurtigruten kehittää risteilyalusta, jossa on SOFC-polttokennot ja joka käyttää vihreää ammoniakkia vuoteen 2026 mennessä. Toinen erityisalue ovat vedenalaiset ajoneuvot ja sukellusveneet: polttokennot (erityisesti PEM) voivat tarjota hiljaista, ilmasta riippumatonta voimaa – Saksan Type 212A -sukellusveneet käyttävät vetykennoja salaisiin operaatioihin. Vaikka pitkän matkan konttialukset todennäköisesti käyttävät polttomoottoreita, jotka polttavat ammoniakkia tai metanolia lähitulevaisuudessa, polttokennot voivat täydentää niitä satamamanöövereissä tai lopulta laajentua, kun suuritehoisia polttokennoja (useita MW) kehitetään. Kun turvallisuus- ja varastointikysymykset ratkaistaan, polttokennot tarjoavat aluksille mahdollisuuden päästöttömään liikkumiseen ilman dieselmoottoreiden melua ja tärinää.
Ilmailu: Ilmailu on vaikeimmin hiilidioksidipäästöistä vapautettava sektori, ja vetypolttokennoja tutkitaan aktiivisesti tietyissä erityisalueissa. Polttokennot tuskin koskaan suoraan voimalähteenä jumbojetille (vetypoltto tai muut polttoaineet saattavat siihen pystyä), mutta niillä on potentiaalia pienemmissä lentokoneissa tai osana hybridijärjestelmiä. Useat startupit (ZeroAvia, Universal Hydrogen, H2Fly) ovat lentäneet pieniä lentokoneita, jotka on varustettu vetypolttokennoilla potkureiden pyörittämiseksi. Vuonna 2023 ZeroAvia lensi 19-paikkaisella koelentokoneella (Dornier 228), jonka toinen moottori oli korvattu polttokenno-sähkövoimalinjalla. Seuraava tavoite on 40–80-paikkaiset alueelliset lentokoneet vetykäytöllä vuoteen 2027 mennessä. Airbus, maailman suurin matkustajalentokoneiden valmistaja, tutki aluksi vetypolttoturbiineja, mutta ilmoitti vuonna 2023 siirtävänsä painopisteen ”täysin sähköiseen, vetypolttokennoilla varustettuun lentokoneeseen” ensisijaisena reittinä ZEROe-ohjelmassaan airbus.com. Kesäkuussa 2025 Airbus solmi merkittävän kumppanuuden moottorivalmistaja MTU Aero Engines:n kanssa kehittääkseen ja kypsyttääkseen polttokennopropulsiota ilmailuun. ”Keskittymisemme täysin sähköiseen polttokennopropulsioon tulevaisuuden vetykäyttöisissä lentokoneissa korostaa luottamustamme ja edistystämme tällä alueella,” sanoi Bruno Fichefeux, Airbusin tulevaisuuden ohjelmien johtaja airbus.com. ”Yhteistyö MTU:n kanssa… mahdollistaa tietämyksemme yhdistämisen, kriittisten teknologioiden kypsyttämisen nopeuttamisen ja lopulta vallankumouksellisen vetykäyttöisen voimalinjan toimittamisen tulevaisuuden kaupallisiin lentokoneisiin. Yhdessä olemme aktiivisesti edelläkävijöitä.” airbus.com Samoin MTU:n tohtori Stefan Weber korosti heidän ”näkemystään vallankumouksellisesta propulsiokonseptista, joka mahdollistaa käytännössä päästöttömän lentämisen,” kutsuen yhteistä hanketta keskeiseksi askeleeksi kohti polttokennokäyttöisten matkustajakoneiden toteutumista airbus.com. Tämä kumppanuus hahmottelee monivuotisen tiekartan: ensin parannetaan komponentteja (suuritehoiset polttokennopinot, kryogeeninen H₂-varastointi jne.), sitten testataan täysikokoinen polttokennovoimalinja maassa, tavoitteena sertifioitava ilmailun polttokennomoottori 2030-luvulla airbus.com. Ensisijainen sovellus on todennäköisesti aluksi pieni alueellinen lentokone, mutta lopullinen tavoite on laajentaa yksikäytävärakenteisiin lyhyen matkan koneisiin. Polttokennot tuottavat vain vettä ja ovat erittäin tehokkaita matkalentokorkeuksissa. Haasteita ovat paino (polttokennot ja moottorit vs. suihkumoottorit) ja riittävän vedyn varastointi (todennäköisesti nestemäisenä vetyä) lentokoneessa. Airbusin julkinen sitoutuminen osoittaa vahvaa uskoa siihen, että nämä haasteet voidaan ratkaista. Samaan aikaan polttokennoPolttokennoja käytetään myös lentokoneissa muilla tavoilla: APUina (apulaitteina) tuottamaan hiljaisesti sähköä aluksella, ja jopa tuottamaan vettä miehistölle (regeneratiiviset polttokennojärjestelmät). NASA ja muut ovat tutkineet regeneratiivisten polttokennojen käyttöä sähkölentokoneiden energiavarastona. Kaiken kaikkiaan, vaikka vetykäyttöiset lentokoneet ovat vielä varhaisessa vaiheessa, 2020-luvun lopulla nähdään todennäköisesti ensimmäiset kaupalliset reitit, joita liikennöidään polttokennoilla toimivilla lentokoneilla, erityisesti kun yritykset kuten Airbus, MTU, Boeing ja Universal Hydrogen tehostavat T&K-toimintaa ja prototyyppien testausta.
Dronet ja erikoisajoneuvot: Pienempi mutta kasvava kategoria ovat polttokennoilla toimivat dronet ja erikoisajoneuvot. Yritykset kuten Intelligent Energy ja Doosan Mobility ovat kehittäneet PEM-polttokennovoimapaketteja droneihin, mahdollistaen huomattavasti pidemmät lentoaikaan kuin litiumakuilla. Vety-dronipaketit voivat pitää UAV:t ilmassa 2–3 tuntia verrattuna akkujen 20–30 minuuttiin, mikä on arvokasta valvonta-, kartoitus- tai toimitussovelluksissa. Vuonna 2025 Etelä-Korea jopa esitteli vety-polttokennolla toimivan moniroottoridronen, joka kantoi 5 kg:n kuorman yli tunnin ajan. Maalla polttokennot voimaannuttavat myös trukkeja (kuten aiemmin mainittiin) ja lentoaseman laitteita (vetotraktorit, kylmäkuljetusautot), joissa akkujen vaihto on hankalaa. Materiaalinkäsittelysektorista on hiljaisesti tullut polttokennomenestystarina: yli 70 000 polttokennotrukkia on nyt päivittäisessä käytössä varastoissa innovationnewsnetwork.com, hyödyttäen yrityksiä “nollapäästöillä varastoympäristöissä” ja korkeammalla tuottavuudella (ei akkujen lataustaukoja). Suuret jälleenmyyjät kuten Walmart ja Amazon ovat investoineet näihin voimakkaasti Plug Powerin kaltaisten toimittajien kautta. Tämä varhainen käyttöönotto korostaa, että polttokennot voivat löytää markkinarakoja, joissa niiden ainutlaatuiset edut (nopea tankkaus, jatkuva teho) voittavat akut tai moottorit.

Yhteenvetona: polttokennot tekevät tuloaan eri liikennemuotoihin: henkilöautoista suurimpiin ajoneuvoihin ja jopa ilmailuun. Raskas liikenne on selkeä vahvuusalue – asiantuntijat ovat laajalti yhtä mieltä siitä, että vety-polttokennot tulevat näyttelemään “elintärkeää roolia liikenteen hiilidioksidipäästöjen vähentämisessä, erityisesti sektoreilla, joilla akkusähköiset vaihtoehdot eivät riitä” hydrogen-central.com. Tulevat vuodet ratkaisevat laajuuden; paljon riippuu riittävän vetytankkausinfrastruktuurin rakentamisesta ja mittakaavaetujen saavuttamisesta ajoneuvokustannusten alentamiseksi. Mutta polttokennokäyttöisten ajoneuvojen läsnäolo julkisissa kalustoissa, rahtiliikenteessä ja erikoiskäytössä auttaa jo lisäämään vedyn kysyntää ja normalisoimaan teknologiaa. Kuten Oliver Zipse, BMW:n toimitusjohtaja, totesi: “Nykyisessä kontekstissa vety ei ole vain ilmastoratkaisu – se on myös resilienssin mahdollistaja. … BMW:llä tiedämme, ettei täyttä hiilidioksidivapautta tai kilpailukykyistä eurooppalaista liikennesektoria ole ilman vetyä.” hydrogen-central.com

Polttokennojen käyttö paikallisessa sähköntuotannossa

Vaikka vetyautot saavat otsikoita, paikalliset polttokennot muuttavat hiljaisesti tapaamme tuottaa ja käyttää sähköä. Polttokennot voivat tarjota puhdasta, tehokasta sähköä ja lämpöä koteihin, rakennuksiin, datakeskuksiin ja jopa syöttää sähköä verkkoon. Ne tarjoavat vaihtoehdon polttomoottorigeneraattoreille (ja niihin liittyville päästöille/melulle), ja voivat vakauttaa uusiutuvilla painottuvia sähköverkkoja kysyntäohjatulla, säädettävällä teholla. Keskeisiä paikallisia sovelluksia ovat mm.:

Varavoima ja etävoima – Telekommunikaatiotornit, datakeskukset, sairaalat ja sotilaslaitokset tarvitsevat luotettavaa varavoimaa. Perinteisesti tähän rooliin käytetään dieselgeneraattoreita, mutta polttokennovaihtoehdot (vety- tai nestemäisillä polttoaineilla toimivat) ovat yhä suositumpia päästöttömään varavoimaan. Esimerkiksi Verizon ja AT&T ovat ottaneet käyttöön vety-polttokennovaravoimaa tukiasemilla pidentääkseen käyttöaikaa akkujen UPS-järjestelmien yli. Vuonna 2024 Microsoft ilmoitti onnistuneensa testaamaan 3 MW polttokennogeneraattoria korvaamaan dieselgeneraattorit datakeskusten varavoimana, käyttäen paikan päällä tuotettua vetyä carboncredits.com. Polttokennot käynnistyvät välittömästi ja vaativat vain vähän huoltoa verrattuna moottoreihin. Lisäksi sisätiloissa (tai kaupunkialueilla) päästötön toiminta on suuri etu – ei CO₂-, NOx- tai hiukkaspäästöjä. Yhdysvaltain ja Euroopan telekommunikaatioala on alkanut ottaa käyttöön polttokennoja erityisesti siellä, missä melu- tai ympäristömääräykset rajoittavat dieselin käyttöä. Myös pienemmät, kannettavat polttokennogeneraattorit (kuten SFC Energyn tai GenCellin laitteet) voivat tarjota etävoimaa sotilastukikohtiin tai katastrofiavustukseen. Esimerkiksi Yhdysvaltain armeijan projekti käyttää “H2Rescue”-kuorma-autoa, jossa on polttokennogeneraattori katastrofialueille – se voi tuottaa 25 kW tehoa 72 tuntia yhtäjaksoisesti ja teki hiljattain maailmanennätyksen ajamalla 1 806 mailia yhdellä vetytankkauksella innovationnewsnetwork.com. Tällaiset ominaisuudet houkuttelevat hätäviranomaisia harkitsemaan polttokennoja varavoiman lähteeksi.
Asuin- ja liikekiinteistöjen mikro-CHP – Japanissa ja Etelä-Koreassa kymmenet tuhannet kodit on varustettu mikro-yhdistetyn lämmön ja sähkön (CHP) polttokennoyksiköillä. Japanin pitkäaikainen Ene-Farm-ohjelma (Panasonicin, Toshiban ym. tukemana) on ottanut käyttöön yli 400 000 PEMFC- ja SOFC-kotiyksikköä vuodesta 2009 alkaen. Nämä yksiköt (~0,5–1 kW sähköä) tuottavat sähköä kotiin ja niiden hukkalämpö hyödynnetään käyttöveden tai tilojen lämmitykseen, jolloin kokonaishyötysuhde on 80–90 %. Ne toimivat tyypillisesti maakaasusta pienellä reformerilla tuotetulla vedyllä. Tuottamalla sähköä paikan päällä ne vähentävät sähköverkon kuormitusta ja hiilijalanjälkeä (erityisesti jos käytetään uusiutuvista lähteistä peräisin olevaa kaasua). Etelä-Koreassa on vastaavia kannustimia asuinrakennusten polttokennoille. Euroopassa ja Yhdysvalloissa on pilottihankkeita (esim. polttokennomikro-CHP-yksiköt Saksassa KfW-ohjelmassa), mutta käyttöönotto on hitaampaa korkeiden alkuinvestointien ja perinteisesti alhaisten maakaasun hintojen vuoksi. Kuitenkin, kun maakaasulämmityksestä luovutaan ilmastosyistä, polttokenno-CHP voi löytää markkinaraon tehokkaana kotien energiaratkaisuna, erityisesti jos polttoaineena käytetään vihreää vetyä tai biokaasua.
Ensisijaiset voima- ja teollisen mittakaavan polttokennoasemat – Polttokennoja voidaan yhdistää megawatin mittakaavan voimalaitoksiksi, jotka syöttävät sähköä sähköverkkoon tai tuottavat energiaa tehtaille/sairaaloille/yliopistokampuksille. Etuihin kuuluvat korkea hyötysuhde, erittäin alhaiset päästöt (erityisesti käytettäessä vetyä tai biokaasua) sekä pieni tilantarve verrattuna muihin voimalaitoksiin. Esimerkiksi 59 MW polttokennopuisto Hwasungissa, Etelä-Koreassa (käyttäen POSCO Energyn MCFC-yksiköitä) on toimittanut sähköä verkkoon jo vuosia researchgate.net. Etelä-Korea on maailman johtava tällä alalla: siellä on yli 1 GW asennettua kiinteää polttokennokapasiteettia, joka toimittaa hajautettua sähköä kaupungeissa ja teollisuusalueilla fuelcellsworks.com. Yhtenä ajurina ovat Korean uusiutuvan energian tavoitteet – polttokennot lasketaan tietyissä säädöksissä puhtaaksi energiaksi, ja ne parantavat myös paikallista ilmanlaatua korvaamalla hiili-/dieselgeneraattorit. Yhdysvalloissa yritykset kuten Bloom Energy (SOFC-järjestelmillä) ja FuelCell Energy (MCFC-järjestelmillä) ovat rakentaneet projekteja 1 MW:sta noin 20 MW:iin sähköyhtiöille ja suurille yrityskampuksille. Vuonna 2022 Bloom ja SK E&S vihkivät käyttöön 80 MW Bloom SOFC -asennuksen Etelä-Koreassa – maailman suurimman polttokennokokonaisuuden bloomenergy.com. Huomionarvoista on, että nämä järjestelmät voivat seurata kuormaa ja jotkut voivat tuottaa myös lämpöä (hyödyllistä kaukolämmitykseen tai teollisuuden höyryksi). Euroopassa polttokennovoimaloita on vähemmän, mutta määrä kasvaa – Saksassa, Italiassa ja Isossa-Britanniassa on nähty asennuksia yksinumeroisissa megawateissa, usein käyttäen PEM- tai SOFC-yksiköitä, jotka hyödyntävät biokaasua. Vuonna 2025 Norjan Statkraft oli suunnitellut 40 MW vedyn polttokennovoimalan (tasapainottamaan uusiutuvia), mutta se keskeytti joitakin uusia vetyhankkeita kustannussyistä ts2.tech. Suuntauksena on, että polttokennot ovat yhä useammin osa hajautettua energiantuotantoa, tarjoten luotettavaa sähköä vähemmillä päästöillä. Ne täydentävät myös vaihtelevia uusiutuvia; esimerkiksi polttokenno voi käyttää vetyä, joka on tuotettu ylijäämäauringosta/-tuulesta (suoraan tai liitetyn elektrolyyserin kautta) ja käynnistyä, kun uusiutuvan tuotanto on vähäistä, toimien näin energian varastona. Tätä “Power-to-Hydrogen-to-Power” -konseptia testataan mikrosähköverkoissa. Yhdysvaltain kansallinen uusiutuvan energian laboratorio asensi 1 MW PEM-polttokennon (Toyotalta) Coloradon kampukselleen vuonna 2024 tutkiakseen polttokennojen käyttöä energiakestävyyden parantamiseen ja aurinko-/varastoratkaisujen integrointiin pressroom.toyota.com.
Teollinen ja kaupallinen CHP – Kotitalouksien lisäksi suurempia polttokenno-CHP-järjestelmiä käytetään sairaaloissa, yliopistoissa ja yritysten tiloissa. 1,4 MW PAFC-laitos voi tuottaa sairaalalle sähköä ja sen hukkalämpöä hyödynnetään höyrynä, jolloin kokonaistehokkuus ylittää 80 %. Yliopistot kuten Yale ja Cal State ovat käyttäneet usean megawatin polttokennolaitoksia (FuelCell Energy MCFC -yksiköt) kampuksillaan, vähentäen sähkön ostoa verkosta ja päästöjä. Yritykset kuten IBM, Apple ja eBay ovat asentaneet polttokennopuistoja datakeskuksiinsa (esim. Applella oli 10 MW:n Bloom Energy -polttokennopuisto Pohjois-Carolinassa, pääosin biokaasulla). Nämä tuottavat paitsi puhdasta sähköä paikan päällä, myös toimivat varavoimana ja verkon tukena. Hallitukset kannustavat tällaisia hankkeita tukien avulla; Yhdysvalloissa polttokennojen liittovaltion Investment Tax Credit (ITC, 30 %:n veroetu) uusittiin ainakin vuoteen 2025 asti fuelcellenergy.com, ja esimerkiksi Kalifornia tarjoaa lisätukia SGIP-ohjelman kautta. Euroopassa jotkin maat mahdollistavat yhteistuotantopolttokennoille syöttötariffit tai avustukset. Tämän seurauksena kiinteät polttokennolaitokset ovat matkalla kohti ennätysvuotta 2023–2024, jolloin kapasiteettia lisätään noin 400 MW vuodessa, ja ennusteiden mukaan 2030-luvulla maailmanlaajuisesti yli 1 GW vuodessa fuelcellsworks.com. Tämä on edelleen pieni osuus sähköntuotannossa, mutta kasvu kiihtyy.
Verkon tasapainotus ja sähkövarastointi – Polttokennojen uusi sovellus on uusiutuvilla painottuneiden sähköverkkojen tasapainottaminen. Alueet, joilla on paljon aurinko- ja tuulivoimaa, tutkivat vedyn energiavarastointia: kun sähköä on liikaa, sitä käytetään veden elektrolyysiin vedyn tuottamiseksi; vety varastoidaan ja syötetään myöhemmin polttokennoihin sähkön tuottamiseksi kysynnän ollessa suurta tai uusiutuvan tuotannon ollessa vähäistä. Polttokennot toimivat tässä roolissa erittäin reaktiivisina, päästöttöminä huippukuormalaitoksina. Esimerkiksi Utahissa, Yhdysvalloissa (Intermountain Power) suunnitellaan satojen megawattien käänteisiä kiinteäoksidipolttokennoja vuoteen 2030 mennessä, jotka voivat vaihtaa elektrolyysin ja sähköntuotannon välillä, auttaen Los Angelesia saavuttamaan 100 % puhtaan energian varastoimalla vetyä luolastoihin. Eurooppalaiset energiayhtiöt testaavat vastaavia pienempiä pilottijärjestelmiä. Akkuvarastot hoitavat yleensä lyhytaikaisen tasapainotuksen (tunteja), mutta vety + polttokennot voivat kattaa useiden päivien tai kausien mittaiset aukot, mikä on välttämätöntä sähköverkon täydelliselle hiilivapaudelle. Yhdysvaltain energiaministeriön Hydrogen Earthshot -hanke pyrkii tekemään tällaisesta pitkäaikaisvarastoinnista taloudellista alentamalla vedyn hintaa. Tohtori Sunita Satyapal totesi, että “vety voi olla yksi harvoista vaihtoehdoista energian varastointiin viikoiksi tai kuukausiksi”, mahdollistaen uusiutuvien syvemmän integroinnin iea.org iea.org.

Poliittinen tuki edistää myös kiinteitä polttokennoja. Esimerkiksi New Yorkin osavaltio ilmoitti vuonna 2025 3,7 miljoonan dollarin rahoituksesta innovatiivisille vety-polttokennoprojekteille sähkönjakeluverkon luotettavuuden parantamiseksi ja teollisuuden hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi nyserda.ny.gov. ”Kuvernööri Hochulin johdolla New York tutkii kaikkia resursseja, mukaan lukien kehittyneet polttoaineet, puhtaan energian tuottamiseksi,” sanoi Doreen Harris, NYSERDA:n toimitusjohtaja, kutsuen investointia vety-polttokennoihin ”arvokkaaksi ratkaisuksi, jolla voidaan vähentää fossiilisten polttoaineiden käyttöä, parantaa verkon luotettavuutta ja tehdä yhteisöistämme terveempiä.” nyserda.ny.gov Ohjelma hakee suunnitelmia polttokennoratkaisuista, jotka voivat toimia ”varmana kapasiteettina tasapainoiselle sähköverkolle” tai vähentää teollisuuden päästöjä nyserda.ny.gov. Tämä korostaa ymmärrystä siitä, että polttokennot voivat tarjota kysyntään perustuvaa sähköä (kapasiteettia) ilman päästöjä, mikä on yhä tärkeämpää hiilivoimaloiden poistuessa käytöstä. Samoin United States Hydrogen Alliance huomauttaa, että osavaltiot kuten NY ”osoittavat, miten kohdennetut osavaltiotason toimet voivat nopeuttaa kansallista kehitystä kohti kestävää, vähähiilistä energiataloutta” edistämällä skaalautuvaa polttokennoteknologiaa verkko- ja teollisuuskäyttöön nyserda.ny.gov. Aasiassa Japanin uusi vetystrategia (2023) vaatii polttokennojen laajempaa käyttöä sekä sähköntuotannossa että liikenteessä, ja Kiinan 14. viisivuotissuunnitelma sisällyttää vedyn nimenomaisesti avainasemaan teollisuuden päästöjen vähentämisessä ja energiaturvallisuuden tukemisessa payneinstitute.mines.edu.

Yhteenvetona voidaan todeta, että kiinteät polttokennot siirtyvät tasaisesti pilottivaiheesta käytännön käyttöönottoon. Ne täyttävät tärkeitä rooleja: tarjoavat puhdasta varavoimaa, mahdollistavat paikallisen tuotannon lämmöntalteenotolla (parantaen tehokkuutta) ja voivat toimia siltana vaihtelevien uusiutuvien ja luotettavien sähköverkkojen välillä. Ne myös hajauttavat sähköntuotantoa, lisäten resilienssiä – mikä on ollut suuri painopiste esimerkiksi Texasin vuoden 2021 sähkökatkon jälkeen. Kun kustannukset laskevat ja polttoaineen saatavuus paranee (erityisesti vihreän vedyn tai biokaasun osalta), voimme odottaa polttokennojen tuottavan yhä enemmän sähköä rakennuksille ja kriittisille laitoksille. Näkymät ovatkin, että 2030-luvulla polttokennot voivat muodostaa useita gigawatteja hajautettua tuotantokapasiteettia maailmanlaajuisesti, muodostaen hiljaisen mutta keskeisen pilarin puhtaan energian infrastruktuurissa.

Kannettavat ja verkosta riippumattomat polttokennosovellukset

Kaikki polttokennot eivät ole suuria tai ajoneuvoihin asennettuja; merkittävä kehitysalue ovat kannettavat polttokennot verkosta riippumattomaan, kuluttaja- tai sotilaskäyttöön. Näitä on taskukokoisista latureista 1–5 kW:n generaattoreihin, joita voi kantaa mukana. Niiden vetovoima on tarjota sähköä syrjäisissä paikoissa tai laitteille ilman raskaita akkuja tai saastuttavia pienmoottoreita.

Sotilas- ja taktinen käyttö: Kentällä sotilaat kantavat raskaita akkuja radiopuhelimien, GPS-laitteiden, pimeänäkölaitteiden ja muiden elektroniikkalaitteiden virransyöttöön. Nestemäisellä polttoaineella toimivat polttokennot voivat keventää tätä taakkaa tuottamalla virtaa tarpeen mukaan pienestä patruunasta. Yhdysvaltain armeija on testannut metanoli- ja propaanipolttokennoyksiköitä kannettavina akkulatureina – 20 paunan vara-akkujen sijaan sotilas voi kantaa 3 paunan polttokennon ja muutaman polttoainepatruunan. Yritykset kuten UltraCell (ADVENT) ja SFC Energy toimittavat 50–250 W:n yksiköitä sotilaskäyttöön. Vuonna 2025 SFC Energy esitteli uuden sukupolven kannettavan taktisen polttokennon, jonka teho on jopa 100 W (2 400 Wh energiasisältö) – noin kaksinkertainen teho aiempiin malleihin verrattuna fuelcellsworks.com. Nämä metanolikäyttöiset järjestelmät voivat tuottaa hiljaisesti virtaa useiden päivien ajan, mikä on korvaamatonta peiteoperaatioissa tai sensoriasemilla. Saksan Bundeswehr on esimerkiksi laajasti ottanut käyttöön SFC:n ”Jenny”-polttokennot kenttäjoukkojen akkujen lataamiseen, mikä on vähentänyt akkujen logistiikkaa merkittävästi. Samoin Yhdysvalloilla, Iso-Britannialla ja muilla on ohjelmia ”miehen kannettavien” polttokennojen kehittämiseksi. Pääasialliset polttoaineet ovat metanoli tai muurahaishappo (kätevänä vedyn kantajana), vaikka jotkin kokeelliset mallit käyttävät kemiallisia hydridipakkauksia tuottaakseen vetyä lennossa. Kun nämä laitteet kehittyvät kestävämmiksi ja energiatehokkaammiksi, ne voivat korvata monet pienet bensiinigeneraattorit ja suuret akkupakkaukset, joita sotilaat ja pelastushenkilöstö nykyisin käyttävät.
Vapaa-aika ja retkeily: Pieni kuluttajamarkkina on syntynyt retkeilyyn tarkoitetuille polttokennogeneraattoreille. Nämä ovat käytännössä DMFC- tai PEM-järjestelmiä, jotka voivat tuottaa virtaa asuntoautoihin tai mökkeihin hiljaisesti ja ilman pakokaasuja, toisin kuin bensiinikäyttöinen generaattori. Esimerkiksi Efoy (SFC Energyn valmistama) tarjoaa metanolipolttokennoyksiköitä (45–150 W jatkuva teho), joita markkinoidaan asuntoautojen, veneiden ja mökkien omistajille. Ne pitävät akkupankin automaattisesti ladattuna, kuluttaen muutaman litran metanolia viikossa valaistuksen ja laitteiden virransyöttöön verkon ulkopuolella. Helppous, jossa tarvitsee vain vaihtaa metanolipatruuna silloin tällöin (sen sijaan että käyttäisi meluisaa generaattoria tai kantaisi aurinkopaneeleja), on houkutellut pienen mutta tasaisen asiakaskunnan, erityisesti Euroopassa. Nämä yksiköt kiinnostavat myös purjeveneiden omistajia, sillä ne voivat ladata akkuja hiljaisesti pitkillä matkoilla.
Henkilökohtaisten elektroniikkalaitteiden laturit: Vuosien varrella yritykset ovat esitelleet pieniä polttokennoja kannettavien tietokoneiden, puhelimien ja muiden laitteiden lataamiseen tai käyttämiseen. Esimerkiksi Brunton ja Point Source Power tarjosivat vety- ja propaanipolttokennolatureita retkeilyyn, ja Toshiba esitteli kuuluisasti DMFC-prototyyppikannettavan vuonna 2005. Käyttöönotto on ollut rajallista – litiumakut ovat kehittyneet niin paljon, ettei polttokennolaturi ole ollut useimmille kuluttajille houkutteleva. Käsitettä kuitenkin esiintyy yhä, erityisesti varautumisessa hätätilanteisiin (pieni polttokennolyhty/USB-laturi, joka toimii retkikeittimen polttoaineella jne.). Esimerkkinä Lilliputian Systems kehitti butaanipolttokennopuhelinlaturin (Nectar), joka sai jopa FCC-hyväksynnän, mutta ei päässyt laajalle markkinoille. Potentiaalia on yhä kannettaville polttokennoille tarjota pidempiä käyttöaikoja tietyille käyttäjille (esim. kentällä työskentelevät toimittajat, retkikunnat jne.). Ehkä lupaavampi suunta on vedynpatruunoiden käyttö: yritykset tutkivat pieniä metallihydridi- tai kemiallisia vetykasetteja (noin limsatölkin kokoisia), jotka voisivat antaa kannettavalle kymmeniä tunteja käyttöaikaa pienen PEM-polttokennon avulla. Vuonna 2024 Intelligent Energy lanseerasi prototyyppisen vety-polttokennon toimintasäteen laajentimen droneille ja vihjasi vastaavasta tekniikasta kannettaville. Jos vedyn varastointi ja turvallisuus saadaan onnistuneesti pienennettyä, saatamme vihdoin nähdä kaupallisen polttokennolaturin valtavirran elektroniikalle, erityisesti kun USB-laitteet yleistyvät.
Dronet ja robotiikka: Käsittelimme vety-droneja liikenneosiossa, mutta virtalähteen näkökulmasta nämä ovat kannettavia polttokennoja. Korkean arvon drone-toiminnot (valvonta, kartoitus, toimitukset) hyötyvät pidemmistä lentokerroista, joita polttokennot mahdollistavat. 1–5 kW:n polttokennopakkauksia on integroitu multikoptereihin ja pieniin lentävien droneihin. Vuonna 2025 Korean Doosan Mobilityn vety-drone teki ennätyslennon 13 tuntia (moniroottorikokoonpanossa) hyödyntämällä polttokennoa ja energiapitoista vedyn varastointia. Tämä on mullistavaa sovelluksille, kuten putkistojen tarkastus tai etsintä- ja pelastusdroneille, joiden täytyy normaalisti laskeutua 20–30 minuutin välein akun vaihtoa varten. Toinen esimerkki: NASAn Jet Propulsion Laboratory on kokeillut polttokennokäyttöistä Mars-lentokonetta, jossa polttokennon pitkä kesto mahdollistaisi UAV:n laajojen Marsin alueiden kartoittamisen (käyttäen kemiallisia hydridipatruunoita vedylle, koska Marsissa ei voi tankata!). Maapallolla polttokennot myös käyttävät joitakin autonomisia robotteja ja trukkeja sisätiloissa, kuten mainittiin – niiden nopea tankkaus ja päästöttömyys tekevät niistä sopivia varastoihin, joissa robotti tai trukki voi jatkaa työskentelyä vain 2 minuutin vety-täytöllä tuntien lataamisen sijaan.
Hätä- ja lääkintälaitteet: Kannettavia polttokennoja on myös testattu lääkintälaitteissa (esim. kannettavat happirikastimet tai hengityskoneet, jotka normaalisti toimivat akkupaketeilla). Ideana on pitkäkestoinen virtalähde kenttäsairaaloihin tai katastrofitilanteisiin. Lisäksi kehitteillä on polttokennoja (uudistimilla), jotka toimivat logistiikkapolttoaineilla, kuten propaanilla tai dieselillä, katastrofiavun tarpeisiin. Esimerkiksi aiemmin mainittu H2Rescue-kuorma-auto voi paitsi tuottaa sähköä, myös valmistaa vettä – molemmat kriittisiä tarpeita hätätilanteissa innovationnewsnetwork.com. Yritykset kuten GenCell tarjoavat alkalista polttokennogeneraattoria, joka voi toimia ammoniakilla – laajasti saatavalla kemikaalilla – hajautettuna virtaratkaisuna syrjäisissä yhteisöissä tai hätätilanteissa. Ammoniakin hajotus tuottaa vetyä polttokennolle, ja järjestelmä voi tarjota jatkuvaa virtaa kriittisille kuormille, kun infrastruktuuri on poissa käytöstä.

Kannettavien polttokennojen markkina on yhä suhteellisen pieni, mutta kasvava. Erään raportin mukaan sen arvoksi arvioitiin 6,2 miljardia dollaria vuonna 2024 ja vuotuista kasvua odotetaan noin 19 % vuoteen 2030 asti maximizemarketresearch.com, kun yhä useammat alat ottavat käyttöön näitä erikoisratkaisuja. Kysyntä on hajautunut sotilas-, vapaa-ajan-, drone- ja varavirtakäyttöihin. Kaikissa on kuitenkin yhteistä: polttokennot voivat tarjota puhdasta, hiljaista ja pitkäkestoista virtaa tilanteissa, joissa akut eivät riitä ja generaattorit ovat epätoivottavia. Teknologia on kehittynyt niin, että luotettavuus on korkea (yritykset mainostavat nyt kannettaville yksiköilleen usein 5 000–10 000 tunnin käyttöikää) ja käyttö on yksinkertaistunut (vaihdettavat polttoainekasetit, itsestään käynnistyvät järjestelmät jne.). Esimerkiksi uudemmissa DMFC-malleissa on parannettu katalyyttejä ja kalvoja, jotka lisäävät suorituskykyä; tutkijat löytävät keinoja vähentää metanolin läpivuotoa ja parantaa hyötysuhdetta techxplore.com. Tämä tekee tuotteista houkuttelevampia ja kustannustehokkaampia. Erään teknologia-arvion mukaan DMFC:t ja muut kannettavat polttokennot tarjoavat ”paremman suorituskyvyn ja alhaisemmat kustannukset kuin aiemmin, mikä tekee niistä sopivia laajamittaiseen käyttöön” tietyissä erikoiskohteissa ts2.tech.

Yhteenvetona: kannettavat polttokennot eivät ehkä korvaa älypuhelimesi akkua aivan lähiaikoina, mutta ne mahdollistavat hiljaisesti joukon erikoistuneita tehtäviä – sotilaista, jotka pysyvät virrassa pitkillä tehtävillä, droneihin, jotka lentävät pidemmälle, retkeilijöihin, jotka nauttivat hiljaisesta sähköstä verkon ulkopuolella, ja ensivastaajiin, jotka pitävät hengenpelastuslaitteet käynnissä myrskyn jälkeen. Kun polttoaineiden saatavuus (erityisesti vety- ja metanolikasetit) paranee ja volyymit kasvavat, nämä kannettavat ja verkon ulkopuoliset sovellukset todennäköisesti laajenevat entisestään, täydentäen laajempaa polttokennoteknologian ekosysteemiä.

Polttokennoteknologiaa eteenpäin vievät innovaatiot

Polttokennoteknologian edistysaskeleet viime vuosina ovat olleet ratkaisevia aiempien kustannuksiin, kestävyyteen ja suorituskykyyn liittyvien rajoitteiden voittamisessa. Tutkijat ja insinöörit ympäri maailmaa kehittävät uusia ratkaisuja materiaalitieteessä, suunnittelussa ja valmistuksessa tehdäkseen polttokennoista tehokkaampia, edullisempia ja pitkäikäisempiä. Tässä esittelemme joitakin keskeisiä teknologisia innovaatioita ja läpimurtoja, jotka vauhdittavat polttokennokehitystä:

Katalyytin vähentäminen ja vaihtoehdot: Suurin kustannustekijä PEM-polttokennoissa on reaktioissa käytetty platinakatalyytti. Merkittävä tutkimus- ja kehitystyö on kohdistunut platinan määrän vähentämiseen tai sen korvaamiseen. Vuonna 2025 norjalainen SINTEF-ryhmä raportoi merkittävästä saavutuksesta: optimoimalla platinananohiukkasten järjestelyä ja kalvosuunnittelua he saavuttivat 62,5 %:n vähennyksen platinan käytössä PEM-polttokennossa suorituskyvyn pysyessä ennallaan norwegianscitechnews.com. “Vähentämällä polttokennon platinamäärää autamme paitsi alentamaan kustannuksia, myös huomioimme tärkeiden raaka-aineiden saatavuuteen ja kestävyyteen liittyvät globaalit haasteet,” selitti Patrick Fortin, SINTEF-tutkija norwegianscitechnews.com. Heidän kehittämänsä “hyvin ohut” uusi kalvoteknologia on vain 10 mikrometrin paksuinen (noin 1/10 paperiarkin paksuudesta) ja vaati katalyytin erittäin tasaisen pinnoituksen, jotta teho pysyi korkeana norwegianscitechnews.com. Tuloksena on edullisempi ja ympäristöystävällisempi kalvo-elektrodikokoonpano, joka tuottaa silti tarvittavan tehon. Tällaiset läpimurrot alentavat kustannuksia ja vähentävät riippuvuutta harvinaisesta platinasta (joka on kriittinen raaka-aine ja jota louhitaan pääasiassa Etelä-Afrikassa ja Venäjällä). Samanaikaisesti tutkijat kehittävät platinaryhmän metallittomia (PGM-vapaita) katalyyttejä hyödyntäen uusia materiaaleja (esim. rauta-typpidopatut hiilet, perovskiittioksidit) tavoitteenaan poistaa platina kokonaan. Jotkin kokeelliset PGM-vapaat katodit ovat osoittaneet kohtuullista suorituskykyä laboratorioissa, mutta kestävyys on haaste – kehitys on kuitenkin tasaista.
Uudet kalvot ja PFAS-vapaat materiaalit: PEM-polttokennot käyttävät perinteisesti Nafionia ja vastaavia fluorattuja polymeerikalvoja. Nämä kuitenkin kuuluvat PFAS-luokkaan (“ikuiset kemikaalit”), jotka aiheuttavat ympäristö- ja terveysriskejä hajotessaan. Tällä hetkellä kehitetään PFAS-vapaita kalvoja, jotka olisivat yhtä tehokkaita. Yllä mainittu SINTEFin innovaatio ei ainoastaan ohensi kalvoa 33 % (parantaen johtavuutta ja vähentäen materiaalin käyttöä), vaan nämä kalvot sisälsivät myös vähemmän fluoria, mikä vähentää mahdollista PFAS-riskiä norwegianscitechnews.com. EU harkitsee jopa PFAS-rajoituksia, joten kehitys on ajankohtaista. Muut yritykset testaavat hiilivetyihin perustuvia kalvoja tai komposiittikalvoja, jotka välttävät PFAS-yhdisteet kokonaan. Parannetut kalvot mahdollistavat myös korkeammat käyttölämpötilat (yli 120 °C PEM-kennoille, mikä tehostaa hukkalämmön hyödyntämistä ja epäpuhtauksien sietoa). Yksi jännittävä kehitysaskel ovat anioni-vaihtokalvot (AEM) alkalisiin kalvopolttoainekennoihin – näissä voidaan käyttää edullisempia katalyyttejä ja mahdollisesti epäpuhtaampaa vetyä. AEM-kalvojen haasteena on ollut kemiallinen kestävyys, mutta viimeaikainen kehitys on tuottanut kestävämpiä AEM-polymeerejä, jotka ovat ylittäneet 5 000 tunnin käyttöiän testeissä, lähestyen PEM-kennojen luotettavuutta.
Kestävyysparannukset: Polttokennopinot täytyy kestää pidempään ollakseen taloudellisesti kannattavia, erityisesti raskaan kaluston ja kiinteiden sovellusten kohdalla. Kestävyyttä parantavia innovaatioita ovat paremmat bipolaarilevyjen pinnoitteet (korroosion estämiseksi), katalyyttien tukirakenteet, jotka kestävät hiilikorroosiota, sekä patentoidut lisäaineet elektrolyyteissä, jotka minimoivat hajoamista. Esimerkiksi Toyotan uusin Mirai-polttokennopino on tiettävästi kaksinkertaistanut kestävyyden ensimmäiseen sukupolveen verrattuna, tavoitellen nyt 8 000–10 000 tuntia (vastaa yli 150 000 mailia autossa). Raskaissa kennoissa yritykset kuten Ballard ja Cummins ovat tuoneet markkinoille kestäviä kalvoja ja korroosionkestäviä komponentteja, jotka on suunniteltu 30 000 tunnin käyttöikään. Freudenbergin raskaan kaluston polttokenno, josta mainittiin aiemmin, käyttää erityistä elektrodimuotoilua ja kostutinjärjestelmää hajoamisen vähentämiseksi suurilla kuormilla sustainable-bus.com. Yhdysvaltain energiaministeriön Million Mile Fuel Cell Truck -ohjelma on asettanut tavoitteeksi 30 000 tunnin polttokennot raskaissa ajoneuvoissa (noin miljoona mailia ajoa). Vuonna 2023 konsortio ilmoitti kehittäneensä uuden katalyytin, joka tuottaa “2,5 kW platinaa grammaa kohden” – kolminkertaisen tavanomaisen katalyytin tehoon verrattuna – samalla kun se täyttää kestävyys- ja kustannustavoitteet innovationnewsnetwork.com. Teknologiaa tarjotaan nyt lisensoitavaksi, mikä voi merkittävästi parantaa seuraavan sukupolven raskaiden polttokennojen kestävyyttä ja alentaa kustannuksia. Lisäksi kehittyneet diagnostiikka- ja ohjausalgoritmit auttavat pidentämään käyttöikää; nykyaikaiset järjestelmät voivat dynaamisesti säätää käyttöolosuhteita minimoidakseen polttokennon rasituksen (esimerkiksi välttämällä nopeita jäätymisiä tai rajoittamalla jännitepiikkejä, jotka aiheuttavat hajoamista).
Korkeamman lämpötilan PEM ja CO-sietokyky: PEM-polttokennojen käyttäminen yli 100 °C lämpötilassa on toivottavaa (parempi lämmön talteenotto, yksinkertaisempi jäähdytys ja sietokyky joillekin epäpuhtauksille). Tutkijat ovat kehittäneet fosforihapolla dopattuja polybentsimidatsoli (PA-PBI) -kalvoja, jotka mahdollistavat PEM-polttokennojen toiminnan 150–180 °C:ssa. Useat yritykset (kuten Advent Technologies) kaupallistavat näitä korkean lämpötilan PEM (HT-PEM) -polttokennoja, jotka voivat käyttää jopa reformoitua metanolia tai maakaasua polttoaineena, koska ne sietävät jopa 1–2 % hiilimonoksidia, joka myrkyttäisi tavallisen PEM-kennon energy.gov. HT-PEM-järjestelmät vaikuttavat lupaavilta erityisesti kiinteissä ja merellisissä apulaitteissa, vaikka niiden käyttöikä ei vielä yllä matalan lämpötilan PEM-kennojen tasolle.
Valmistus ja skaalaus: Paljon innovaatiota liittyy polttokennojen valmistuksen helpottamiseen ja halventamiseen. Yritykset ovat kehittäneet automaattista MEA-valmistusta (kalvoelektrodikokoonpano), mukaan lukien katalyytin rullalta rullalle -pinnoitus ja parannettu laadunvalvonta (koneen näkö tarkastaa jokaisen kalvon virheiden varalta). Myös bipolaarilevyjen valmistus on kehittynyt – ohuiden metallilevyjen prässäys on nyt yleistä (korvaa kalliimmat koneistetut grafiittilevyt), ja jopa muovikomposiittilevyjä testataan. Kennoja suunnitellaan suurivolyymiseen kokoonpanoon. Toyotan uusin kenno esimerkiksi vähensi osien määrää ja käyttää muovattuja hiili-polymeeribipolaarilevyjä, jotka ovat kevyempiä ja yksinkertaisempia. Nämä edistysaskeleet laskevat kilowatin hintaa. Vuonna 2020 DOE arvioi, että autojen PEMFC-kennosto voisi maksaa noin 80 $/kW suurissa määrissä; vuoteen 2025 mennessä alan tavoitteet ovat alle 60 $/kW 100 000 yksikön vuosituotannolla ja alle 40 $/kW vuoteen 2030 mennessä, mikä tekisi FCEV:stä hintakilpailukykyisiä polttomoottorien kanssa innovationnewsnetwork.com. Valmistusinnovaatioissa on syytä mainita myös 3D-tulostus: tutkijat ovat alkaneet 3D-tulostaa polttokennon osia, kuten monimutkaisia virtauslevyjä ja jopa katalyyttikerroksia, mikä voi vähentää hukkaa ja mahdollistaa uudet rakenteet, jotka parantavat suorituskykyä (esim. optimoidut virtauskanavat tasaiselle kaasunjakelulle).
Kierrätys ja kestävyys: Polttokennojen yleistyessä huomio kiinnittyy kennostojen elinkaaren lopun kierrätykseen arvokkaiden materiaalien (platina, kalvot) talteen saamiseksi. Uusia menetelmiä on kehitteillä – esimerkiksi vuoden 2025 raportissa esiteltiin “ääniaaltotekniikka”, jolla katalyyttimateriaalit erotetaan ja otetaan talteen käytetyistä polttokennoista fuelcellsworks.com. IEA toteaa, että polttokennojen platinan kierrätys on mahdollista ja tulee olemaan tärkeää, jotta neitseellisen platinan tarve minimoidaan, jos miljoonia FCEV:itä valmistetaan. Samaan aikaan jotkut yritykset keskittyvät vihreään valmistukseen: myrkyllisten kemikaalien poistamiseen tuotantoprosessista (erityisen tärkeää vanhemmille PFAS-kalvoille) ja varmistamaan, että polttokennot täyttävät puhtaan teknologian lupauksensa koko elinkaaren ajan.
Järjestelmäintegraatio ja hybridisointi: Monet polttokennot järjestelmät on nyt älykkäästi integroitu akkujen tai ultrakondensaattorien kanssa käsittelemään hetkellisiä kuormia. Tämä hybridiratkaisu mahdollistaa polttokennon toiminnan tasaisella, optimaalisella kuormalla (tehokkuuden ja käyttöiän vuoksi), kun taas akku hoitaa huiput, parantaen näin koko järjestelmän vasteaikaa ja käyttöikää. Esimerkiksi käytännössä kaikki polttokennot autot ovat hybridejä (Mirai:ssa on pieni akku talteenottojarrutukseen ja kiihtyvyyden tehostamiseen). Myös polttokennot bussit ja kuorma-autot sisältävät usein litiumioni-välimuistin. Kehitys tehoelektroniikassa ja ohjausohjelmistoissa tekee tästä saumattoman. Lisäksi integraatio elektrolyysereiden ja uusiutuvien lähteiden kanssa on kuuma innovaation alue – luoden virtuaalisia suljettuja kiertoja, joissa ylimääräinen aurinkoenergia tuottaa vetyä elektrolyysin kautta, varastoitu vety syöttää polttokennoja yöllä jne. Käänteiset polttokennot (kiinteäoksidi- tai PEM-kennot, jotka voivat toimia myös elektrolyysereinä) on yksi huipputeknologioista, joita tutkitaan tällaisten järjestelmien yksinkertaistamiseksi energy.gov. Useilla startupeilla on nyt prototyyppisiä käänteisiä SOC (kiinteäoksidisolu) -järjestelmiä.
Uudet polttoaineet ja kantajat: Innovaatio ei rajoitu pelkkään vetykaasuun polttoaineena. Vaihtoehtoja, kuten ammoniakkikäyttöiset polttokennot, tutkitaan (ammoniakin pilkkominen vedyksi polttokennossa tai jopa suorat ammoniakkipolttokennot erityisillä katalyytillä). Jos tämä onnistuu, se voisi hyödyntää ammoniakkia energian kuljetusinfrastruktuurina. Toinen uusi idea: nestemäiset orgaaniset vetypitoiset kantajat (LOHC), jotka vapauttavat vetyä polttokennolle tarpeen mukaan katalyytin avulla. Vuonna 2023 tutkijat osoittivat myös suoran muurahaishappopolttoainekennon, joka voi saavuttaa korkean tehotiheyden – muurahaishappo kuljettaa vetyä nestemäisessä muodossa ja voi olla helpompi käsitellä kuin H₂. Yksikään näistä ei ole vielä kaupallinen, mutta ne osoittavat joustavia polttoainevaihtoehtoja tulevaisuudessa, mikä voi nopeuttaa käyttöönottoa käyttämällä kulloinkin sovellukseen sopivinta vetypohjaista kantajaa.
Polttokennojen kierrätys ja toinen elämä: Kestävyyden näkökulmasta, koska polttokennopinot heikkenevät vähitellen, toinen idea on ottaa käytetyt autojen polttokennot uudelleen käyttöön matalamman tehontarpeen sovelluksissa toisen elämän ratkaisuna (samoin kuin sähköautojen akut saavat toisen elämän kiinteävarastoinnissa). Esimerkiksi auton polttokenno, jonka suorituskyky on laskenut alle 80 % alkuperäisestä (käyttöikä auton ajossa päättynyt), voisi silti toimia kotitalouden CHP-yksikössä tai varavoimageneraattorina. Tämä vaatii modulaarista suunnittelua, jotta kennot voidaan helposti kunnostaa tai pinota uudelleen. Jotkut autonvalmistajat ovat ilmaisseet kiinnostusta tähän parantaakseen polttokennon elinkaaren taloudellisuutta ja kestävyyttä.

Monia näistä innovaatioista tukevat yhteistyöhankkeet. Fuel Cell & Hydrogen Joint Undertaking EU:ssa ja Yhdysvaltain DOE:n konsortiot kokoavat yhteen kansallisia laboratorioita, yliopistoja ja teollisuutta ratkaisemaan näitä teknisiä haasteita. Esimerkiksi DOE:n Fuel Cell Consortium for Performance and Durability (FC-PAD) on keskittynyt hajoamismekanismien ymmärtämiseen parempien materiaalien kehittämiseksi. Euroopassa projektit kuten CAMELOT (mainittu SINTEF-tapauksessa) pyrkivät viemään PEMFC-suorituskykyä uudelle tasolle uusilla suunnitteluilla norwegianscitechnews.com.

On myös syytä huomioida elektrolyysereiden (peiliteknologia vedyn tuottamiseen) nopea kehitys. Vaikka ne eivät ole polttokennoja sinänsä, elektrolyyseriteknologian parannukset (kuten halvemmat katalyytit, uudet kalvotyypit ja kyky käyttää epäpuhtaita vesiä ts2.tech) hyödyttävät suoraan polttokennosektoria tekemällä vihreästä vedystä halvempaa ja helpommin saatavaa. IEA raportoi, että maailmanlaajuinen elektrolyyserivalmistus kasvaa 25-kertaiseksi, mikä laskee vihreän vedyn hintaa ja näin kannustaa polttokennojen laajempaan käyttöön innovationnewsnetwork.com. Tekniikoita kuten tekoälyn käyttö järjestelmän ohjauksessa ja digitaaliset kaksoset huollon ennustamiseen sovelletaan myös polttokennoratkaisuihin käyttöasteen ja suorituskyvyn maksimoimiseksi.

Kaiken kaikkiaan jatkuva innovaatio on johtanut konkreettisiin parannuksiin: nykyaikaisilla polttokennoilla on noin 5× pidempi käyttöikä ja 3× suurempi tehopiikkitiheys murto-osalla kustannuksista verrattuna 20 vuoden takaisiin ratkaisuihin. Kuten Professori Gernot Stellberger, EKPO Fuel Cell Technologiesin toimitusjohtaja, tiivisti alan kirjeessä: “EKPO:lla teemme polttokennosta kilpailukykyisen – suorituskyvyssä, hinnassa ja luotettavuudessa.” Hän kuitenkin huomauttaa, että hyötyjen saavuttamiseksi “vetyliikkuvuus on valmis käyttöönotettavaksi, mutta se vaatii päättäväistä poliittista tukea kuromaan umpeen alkuvaiheen kustannuseroa.” hydrogen-central.com Tämä korostaa, että teknologia on vain toinen puoli kolikkoa; tarvitaan tukevia politiikkatoimia, jotta valmistusta voidaan kasvattaa ja innovaatiot todella näkyvät kustannusten laskuna. Tarkastelemme seuraavaksi politiikkaa ja taloudellisia näkökulmia, mutta teknologian näkökulmasta polttokennokenttä on elinvoimainen, ja läpimurtoja syntyy niin materiaalilaboratorioissa, startup-yritysten autotalleissa kuin yritysten T&K-keskuksissakin. Nämä innovaatiot antavat luottamusta siihen, että polttokennojen klassiset haasteet (kustannukset, kestävyys, katalyyttiriippuvuus) voidaan voittaa, mikä avaa ovia laajalle käytölle.

Polttokennojen ympäristövaikutukset

Polttokennoja mainostetaan usein “nollapäästöisinä” energialaitteina – ja tosiaan, kun ne toimivat puhtaalla vedyllä, niiden ainoa sivutuote on vesihöyry. Tämä tarjoaa valtavia ympäristöetuja, erityisesti ilman epäpuhtauksien ja kasvihuonekaasujen poistamisessa käyttöpaikalla. Kuitenkin ympäristövaikutusten kokonaisarviointi edellyttää polttoaineen tuotantoreitin ja elinkaaritekijöiden huomioimista. Tässä käsittelemme polttokennojen ympäristöhyötyjä ja -haittoja sekä niiden roolia laajemmassa hiilidioksidipäästöjen vähentämisessä:

Nolla pakokaasu-/paikallispäästöjä: Polttokennoajoneuvot (FCEV:t) ja polttokennovoimalat eivät tuota polttopäästöjä paikan päällä. Ajoneuvojen kohdalla tämä tarkoittaa, että ei CO₂:ta, ei NOₓ:ää, ei hiilivetyjä, ei hiukkaspäästöjä pakoputkesta – vain vettä. Kaupunkialueilla, joilla kamppaillaan ilmanlaadun kanssa, tämä on valtava etu. Jokainen polttokennobussi, joka korvaa dieselbussin, poistaa paitsi CO₂-päästöt myös haitallisen dieselnoen ja NOₓ:n, jotka aiheuttavat hengitystieongelmia. Sama pätee kiinteisiin sovelluksiin: polttokenno, joka käyttää vetyä kaupunkikeskustassa, tuottaa puhdasta sähköä ilman dieselgeneraattorin tai mikroturbiinin saasteita. Tämä voi merkittävästi parantaa ilmanlaatua ja kansanterveyttä, erityisesti tiheästi asutuissa tai suljetuissa ympäristöissä (esim. varastotrukit – propaanitrukkien vaihtaminen polttokennoihin tarkoittaa, ettei sisätiloihin enää kerry häkää). Polttokennot ovat myös hiljaisia, mikä vähentää melusaastetta verrattuna moottorigeneraattoreihin tai ajoneuvoihin.
Kasvihuonekaasupäästöt: Jos vety (tai muu polttoaine) tuotetaan uusiutuvista tai vähähiilisistä lähteistä, polttokennot tarjoavat mahdollisuuden syvään energiankäytön hiilidioksidipäästöjen vähentämiseen. Esimerkiksi polttokennolla toimiva auto, joka käyttää aurinkoenergialla tuotettua vetyä, aiheuttaa elinkaarensa aikana lähes nolla CO₂-päästöjä – aidosti vihreää liikkumista. Kansainvälisen energiajärjestön (IEA) nettonollaskenaariossa vuodelle 2050 vedyn ja polttokennojen rooli on keskeinen raskaan liikenteen ja teollisuuden päästöjen vähentämisessä, joissa suora sähköistäminen on vaikeaa iea.org. Kuitenkin, vedyn alkuperä on ratkaisevaa. Nykyään noin 95 % vedystä valmistetaan fossiilisista polttoaineista (maakaasun reformointi tai kivihiilen kaasutus) ilman CO₂:n talteenottoa iea.org. Tämä ”harmaa” vety tuottaa merkittäviä CO₂-päästöjä tuotantovaiheessa, noin 9–10 kg CO₂ per 1 kg H₂ maakaasusta. Tällaisen vedyn käyttö polttokennokäyttöisessä ajoneuvossa johtaisi elinkaaren aikaisiin päästöihin, jotka ovat verrattavissa tai jopa suurempia kuin bensiinikäyttöisellä hybridiautolla – käytännössä päästöt siirtyvät pakoputkesta vetylaitokselle. Jotta ilmastohyödyt toteutuvat, vedyn on oltava vähähiilistä: joko ”vihreää vetyä” elektrolyysillä uusiutuvalla sähköllä tai ”sinistä vetyä” fossiilisesta tuotannosta hiilidioksidin talteenotolla ja varastoinnilla. Tällä hetkellä vähäpäästöisen vedyn osuus on vain marginaalinen (<1 Mt noin 97 Mt:n kokonaisvedystä vuonna 2023) iea.org, mutta uusi hankeaalto on käynnissä, mikä voi muuttaa tilanteen radikaalisti vuoteen 2030 mennessä iea.org. IEA:n mukaan ilmoitetut hankkeet, jos ne toteutuvat, viisinkertaistaisivat vähähiilisen vedyn tuotannon vuoteen 2030 mennessä iea.org. Lisäksi politiikkatoimet, kuten Yhdysvaltojen Inflation Reduction Actin vedyn verohyvitys (jopa 3 $/kg vihreälle vedylle) ja EU:n vetytavoitteet, pyrkivät vauhdittamaan puhtaan vedyn tarjontaa iea.org. Sillä välin jotkin polttokennoprojektit käyttävät ”siirtymäkauden” polttoaineita: esimerkiksi monet kiinteät polttokennot toimivat maakaasulla, mutta saavuttavat CO₂-säästöjä olemalla tehokkaampia kuin polttovoimalat (ja yhteistuotannossa korvaamalla erillisen lämmöntuotannon). Esimerkiksi 60 %:n hyötysuhteella toimiva polttokenno tuottaa noin puolet CO₂-päästöistä per kWh verrattuna 33 %:n hyötysuhteella toimivaan sähköverkkoon liitettyyn voimalaitokseen samalla polttoaineella energy.gov. Jos polttoaineena käytetään biokaasua (jätteen uusiutuva maakaasu), polttokenno voi olla jopa hiilineutraali tai hiilinegatiivinen. Monet Bloom Energyn palvelimet toimivat esimerkiksi kaatopaikkojen biokaasulla. Kaliforniassa polttokennoprojekteissa käytetään usein ohjattua biokaasua, jotta voidaan saavuttaa erittäin alhaiset CO₂-päästöt.
Vaikeasti vähennettävät sektorit: Polttokennot (ja vety) mahdollistavat hiilidioksidipäästöjen vähentämisen siellä, missä muut keinot eivät toimi. Raskailla teollisuudenaloilla (teräs, kemikaalit, pitkän matkan kuljetukset) suora sähköistäminen on vaikeaa ja biopolttoaineilla on rajansa. Vety voi korvata hiilen teräksenvalmistuksessa (suorapelkistyksellä) ja polttokennot voivat tuottaa korkean lämpötilan lämpöä tai sähköä ilman päästöjä. Kuorma-autoissa akut eivät välttämättä pysty kuljettamaan 40 tonnin kuormia 800 km matkoja ilman epäkäytännöllistä painoa; vety polttokennoissa voi. IEA korostaa, että vety ja vetypohjaiset polttoaineet “voivat olla tärkeässä roolissa sektoreilla, joilla päästöjen vähentäminen on vaikeaa ja muut ratkaisut eivät ole saatavilla tai ovat hankalia”, kuten raskas teollisuus ja pitkän matkan kuljetukset iea.org. Vuoteen 2030 mennessä IEA:n nettonollaskenaariossa nämä sektorit muodostavat 40 % vedyn kysynnästä (verrattuna alle 0,1 %:iin nykyään) iea.org. Polttokennot ovat laitteita, jotka muuttavat tämän vedyn käyttökelpoiseksi energiaksi näille sektoreille puhtaasti.
Energiatehokkuus ja CO₂ per km: Tehokkuuden kannalta polttokennokäyttöiset ajoneuvot ovat yleensä energiatehokkaampia kuin polttomoottorit, mutta vähemmän tehokkaita kuin akkusähköautot. PEM-polttokennolla varustettu auto voi olla noin 50–60 % tehokas muuntaessaan vedyn energian pyörille (lisäksi jonkin verran häviötä vedyn valmistuksessa). BEV on 70–80 % tehokas verkosta pyörille, kun taas bensiiniauto on ehkä 20–25 %. Joten jopa käytettäessä maakaasusta valmistettua vetyä polttokennokäyttöisessä autossa saavutetaan CO₂-vähennys verrattuna vastaavaan bensiiniautoon, korkeamman hyötysuhteen ansiosta, mutta ei yhtä paljon kuin uusiutuvalla vedyllä. Uusiutuvalla vedyllä CO₂ per km on lähes nolla. Lisäksi, koska polttokennot säilyttävät korkean hyötysuhteen myös osakuormalla, FCEV voi kaupunkiajossa kärsiä pienemmästä hyötysuhteen heikkenemisestä kuin polttomoottoriauto ruuhkaliikenteessä.
Saasteet ja ilmanlaatu: Käsittelimme pakokaasupäästöjä, mutta huomioi myös tuotantoketjun alkupään päästöt. Vedyn valmistus maakaasusta tuottaa CO₂-päästöjä (ellei niitä talteenoteta), mutta ei paikallisia saasteita, jotka vaikuttavat ihmisten terveyteen. Vedyn valmistus kivihiilen kaasutuksella, jota käytetään joissain paikoissa, aiheuttaa merkittäviä saastepäästöjä ellei niitä puhdisteta – mutta tämä menetelmä on vähenemässä suuren CO₂-jalanjälkensä vuoksi. Toisaalta elektrolyysi ei aiheuta juuri lainkaan ympäristöpäästöjä, jos se toimii uusiutuvalla energialla (suurissa laitoksissa voi syntyä jonkin verran vesihöyryä jäähdytystorneista, mutta se on vähäistä). Veden käyttö on toinen näkökulma: polttokennot tuottavat vettä sen sijaan, että kuluttaisivat sitä (PEM-polttokenno tuottaa noin 0,7 litraa vettä per käytetty H₂-kilo). Vedyn valmistus elektrolyysillä vaatii vettä – noin 9 litraa per H₂-kilo. Jos vety tehdään maakaasusta, se tuottaa vettä sen sijaan, että kuluttaisi sitä (CH₄ + 2O₂ -> CO₂ + 2H₂O). Veden vaikutus riippuu siis tuotantotavasta: vihreä vety käyttää vettä (mutta melko kohtuullisia määriä; esimerkiksi 1 tonnin H₂-tuotanto (joka on paljon energiaa) kuluttaa noin 9–10 tonnia vettä, mikä on verrattavissa 1 tonnin teräksen tuotantoon). Jotkut yritykset kehittävät tapoja käyttää jäte- tai jopa merivettä elektrolyysissä (äskettäinen läpimurto mahdollisti PEM-elektrolyysereiden toiminnan epäpuhtaalla vedellä ts2.tech). Kaiken kaikkiaan vety/polttokennot eivät ole kovin vedenkulutukseltaan intensiivisiä verrattuna esimerkiksi biopolttoaineisiin tai lämpövoimaloihin, ja joissain sovelluksissa polttokennot voivat jopa tuottaa vettä. Esimerkiksi Toyota Tri-gen -järjestelmä tuottaa sivutuotteena 1 400 gallonaa vettä päivässä, jota käytetään autojen pesuun pressroom.toyota.com.
Materiaalien ja resurssien vaikutukset: Polttokennot käyttävät joitakin harvinaisia materiaaleja (platinametalliryhmän metallit), mutta vain pieniä määriä. Kuten mainittiin, näiden käyttöä vähennetään ja ne voidaan kierrättää. Resurssien näkökulmasta tulevaisuus, jossa miljoonia polttokennokäyttöisiä autoja olisi liikenteessä, vaatisi platinan tuotannon kasvattamista jonkin verran, mutta arvioiden mukaan lisätarve olisi muutamia satoja tonneja vuoteen 2040 mennessä, mikä on mahdollista erityisesti kierrätyksen avulla (vertaa akkuihin, jotka vaativat suuria määriä litiumia, kobolttia, nikkeliä jne., mikä herättää omat kestävyyskysymyksensä). Lisäksi polttokennot voivat vähentää riippuvuutta tietyistä kriittisistä mineraaleista: esimerkiksi FCEV ei tarvitse litiumia tai kobolttia suuressa mittakaavassa (vain pienen akun), mikä voi helpottaa näiden toimitusketjujen painetta, jos FCEV:t yleistyvät. Vetyä voidaan tuottaa monista paikallisista lähteistä (uusiutuva energia, ydinvoima, biomassa jne.), mikä parantaa energiaturvallisuutta ja vähentää öljynporauksen ja -jalostuksen ympäristövaikutuksia. Alueet, joilla on runsaasti uusiutuvaa energiaa (aurinkoiset aavikot, tuuliset tasangot), voivat viedä energiaa vedyn muodossa ilman massiivisia siirtojohtoja.
Vertailu vaihtoehtoihin: Polttokennoja kannattaa verrata muihin ratkaisuihin, kuten akkusähköautoihin tai biopolttoaineisiin ympäristönäkökulmasta. Akkusähköautoilla on korkeampi hyötysuhde, mutta niiden valmistus aiheuttaa ympäristövaikutuksia (esim. suurten akkujen kaivostoiminta) ja ne vaativat edelleen puhtaan sähköverkon ollakseen aidosti vähähiilisiä. Polttokennot siirtävät ympäristökuorman vedyn tuotantoon – joka, jos se tehdään puhtaasti, voi olla hyvin vähävaikutteista. Käytännössä todennäköisesti syntyy yhdistelmä. Monet asiantuntijat näkevät, että polttokennot ja akut täydentävät toisiaan: akut lyhyemmille matkoille ja kevyille ajoneuvoille, polttokennot raskaammille ja pitkän matkan tarpeille. Tämä yhdistetty lähestymistapa, kuten EU-johtajien kirje korosti, voisi itse asiassa minimoida koko järjestelmän kustannukset ja infrastruktuurin – ja oletettavasti myös ympäristövaikutukset – käyttämällä kumpaakin siellä, missä se on optimaalista hydrogen-central.com.
Vedyn vuotaminen: Yksi hienovarainen ympäristönäkökohta, jota tutkitaan, on vedyn vuotamisen vaikutus ilmakehään. Vety itsessään ei ole kasvihuonekaasu, mutta jos sitä vuotaa, se voi pidentää metaanin elinikää ja siten epäsuorasti lisätä lämpenemistä. Tutkimukset selvittävät tätä riskiä; Hydrogen Council huomauttaa, että vuotojen pitäminen alhaisina (mikä on hyvällä tekniikalla mahdollista) on tärkeää. Silti pahimmassakin tapauksessa vuotaneen H₂:n lämmittävä vaikutus on paljon pienempi kuin vastaavan energiamäärän CO₂- tai metaanivuodot. Siitä huolimatta teollisuus kehittää antureita ja protokollia minimoidakseen kaikki tappiot vedyn tuotannossa, kuljetuksessa ja käytössä.

Yhteenvetona polttokennojen ympäristönäkymät ovat erittäin positiiviset edellyttäen, että vety on peräisin puhtaista lähteistä. Siksi vihreän vedyn tuotannon laajentamiseen investoidaan niin paljon. Kansainvälinen energiajärjestö korostaa, että vaikka vauhti on vahvaa (60 maalla on vetystrategia), meidän täytyy ”luoda kysyntää vähäpäästöiselle vedylle ja avata investoinnit tuotannon skaalaamiseksi ja kustannusten alentamiseksi”, muuten vetytalous ei saavuta ympäristötavoitteitaan iea.org. Tällä hetkellä vain 7 % ilmoitetuista vähähiilisen vedyn hankkeista on saavuttanut lopullisen investointipäätöksen, usein selkeän kysynnän tai politiikkatuen puutteen vuoksi iea.org. Tätä kuilua pyritään nyt paikkaamaan politiikalla (lisää siitä seuraavassa osiossa).

Voi nähdä nopean muutoksen: esimerkiksi vuoden 2025 alussa Yhdysvaltain valtiovarainministeriö viimeisteli IRA:n vetyntuotannon verohyvityksen säännöt, mikä toi varmuutta sijoittajille iea.org. Eurooppa käynnisti Hydrogen Bank -huutokaupat tukeakseen vihreän H₂:n käyttöä iea.org. Näiden toimien odotetaan vauhdittavan vähähiilisen vedyn tuotantoa, mikä parantaa suoraan jokaisen käyttöön otetun polttokennon ympäristöjalanjälkeä. Jo nyt maailmanlaajuiset investoinnit vähäpäästöiseen vetyyn ovat nousemassa noin 70 % vuonna 2025 lähes 8 miljardiin dollariin, vuoden 2024 60 %:n kasvun jälkeen ts2.tech. Lyhyesti sanottuna, mitä puhtaampaa vety on, sitä vihreämpi on polttokenno – ja koko ala liikkuu nopeasti varmistaakseen, että vedyn tuotanto on puhdasta.

Laajemmasta näkökulmasta polttokennot edistävät ympäristön kestävyyttä paitsi päästöjen kautta, myös mahdollistamalla energiavalikoiman monipuolistamisen ja resilienssin. Ne voivat hyödyntää ylijäämä uusiutuvaa energiaa (ehkäisten hukkaa/leikkausta) ja tarjota puhdasta sähköä syrjäisillä tai katastrofialueilla (tukien ihmisten ja ekosysteemien tarpeita). Yhdistettynä uusiutuviin ne mahdollistavat fossiilisten polttoaineiden alasajon aloilla, joita aiemmin pidettiin mahdottomina, vähentäen sekä saasteita että ilmastovaikutuksia. Kuten Air Liquiden toimitusjohtaja François Jackow tiivisti: “Vety on keskeinen teollisuuden ja liikenteen hiilidioksidipäästöjen vähentämisen väline sekä tulevaisuuden energian ja teollisuuden resilienssin peruspilari.” hydrogen-central.com Polttokennot ovat työhevosia, jotka muuttavat vedyn käytännölliseksi, saasteettomaksi energiaksi.

Yhteenvetona polttokennoteknologia tarjoaa merkittäviä ympäristöetuja: puhdas ilma, alhaisemmat kasvihuonekaasupäästöt ja uusiutuvien integrointi. Tärkein varoitus on välttää päästöjen siirtämistä ylävirtaan käyttämällä fossiilista vetyä – siirtymävaiheen ongelma, johon vahva politiikka ja markkinatrendit puuttuvat aktiivisesti. Vihreän vedyn laajentuessa polttokennot voivat tarjota aidosti nollapäästöistä energiaa moniin käyttötarkoituksiin. Yhdistelmä päästöttömyyttä ja yhä puhtaampaa polttoainetta tekee polttokennoista monien kansallisten ilmastostrategioiden ja yritysten vastuullisuussuunnitelmien kulmakiven. On selvää, että saasteiden vähentämisessä ja ilmastonmuutoksen torjunnassa polttokennot ovat enemmän liittolainen kuin uhka – johtopäätös, jonka jakavat tutkijat ja päättäjät ympäri maailmaa.

Taloudellinen kannattavuus ja markkinatrendit

Polttokennojen taloudellisuutta on tarkasteltu pitkään. Historiallisesti polttokennot olivat kalliita, huipputeknisiä kuriositeetteja, joihin oli varaa vain avaruuslentoihin tai demonstraatiohankkeisiin. Viimeisen vuosikymmenen aikana kustannukset ovat kuitenkin laskeneet merkittävästi, ja monet polttokennosovellukset lähestyvät taloudellista kannattavuutta – erityisesti tukevan politiikan ja suurempien tuotantomäärien myötä. Tässä arvioimme polttokennojen taloudellista toteutettavuutta eri sektoreilla ja tarkastelemme nykyisiä markkinatrendejä, mukaan lukien investoinnit, kasvuennusteet ja sitä, miten poliittiset aloitteet muovaavat markkinoita.

Kustannuskehitys ja kilpailukyky

Polttokennosysteemien kustannuksia mitataan kustannuksina kilowattia kohden (kiinteät ja ajoneuvopinot) tai järjestelmän kokonaiskustannuksina yksikköä kohden (esim. bussi tai auto). Useat tekijät ovat vaikuttaneet kustannusten laskuun:

Sarjatuotanto: Kun tuotanto kasvaa kymmenistä yksiköistä tuhansiin, valmistustehokkuus paranee. Toyota on esimerkiksi onnistunut leikkaamaan Mirai-polttokennopinon kustannuksia arviolta 75 % ensimmäisestä sukupolvesta toiseen massatuotannon ja suunnittelun yksinkertaistamisen ansiosta. Silti FCEV:t ovat edelleen kalliimpia hankintahinnaltaan kuin vastaavat polttomoottori- tai jopa akkuajoneuvot matalien tuotantomäärien ja kalliiden komponenttien vuoksi (Mirain hinta on noin 50 000 dollaria ennen tukia). Yhdysvaltain DOE:n tavoitteena on saavuttaa kustannuspariteetti polttomoottoriautojen kanssa suurilla tuotantomäärillä vuoteen 2030 mennessä (~30 $/kW polttokennosysteemille).
Platina vähennys: Käsittelimme aiemmin teknisiä platinaleikkauksia; taloudellisesti platina muodostaa suuren osan pinon kustannuksista. Platinalatauksen vähentäminen tai kierrätetyn platinan käyttö voi säästää tuhansia pinon hinnassa. Tällä hetkellä 80 kW:n autojen polttokennoissa voi olla 10–20 g platinaa (riippuen suunnittelusta) – 30 $/g hinnalla se on 300–600 dollaria platinaa, mikä ei ole valtava, mutta merkittävä. Raskaassa kalustossa pinot ovat suurempia, mutta tavoitteena on pitää platinaa per kW yhä vähemmän. Samaan aikaan kiinteät MCFC:t ja SOFC:t eivät käytä platinaa lainkaan, mikä auttaa materiaalikustannuksissa (vaikka niissä on muita kalliita materiaaleja ja kokoonpanoprosesseja).
Järjestelmän apulaitteet (BoP): Pinon ulkopuoliset komponentit, kuten kompressorit, kostuttimet, tehoelektroniikka, säiliöt jne., muodostavat suuren osan kustannuksista. Myös tässä volyymi ja toimitusketjun kypsyys auttavat. Ajoneuvoissa hiilikuituiset vetykaasutankit ovat merkittävä kustannuserä (usein yhtä suuri kuin polttokennopino itse). Nämä kustannukset laskevat noin 10–20 % tuotantomäärän kaksinkertaistuessa. Ala tutkii vaihtoehtoisia varastointiratkaisuja (kuten metallihydridit tai edullisemmat kuidut), mutta lähitulevaisuudessa kyse on komposiittituotannon skaalaamisesta. EU:lla ja Japanilla on ohjelmia, joiden tavoitteena on puolittaa tankkien kustannukset vuoteen 2030 mennessä automaation ja uusien materiaalien avulla. Kiinteissä järjestelmissä BoP sisältää reformerit (jos käytetään maakaasua), invertterit, lämmönvaihtimet – jälleen hyötyen standardoinnista ja mittakaavaeduista.
Polttoainekustannukset: Taloudellinen kannattavuus riippuu myös vedyn (tai metanolin jne.) hinnasta. Vety on nykyisin kallista alkuvaiheen markkinoilla. Julkisilla H₂-asemilla Kaliforniassa tai Euroopassa vety maksaa usein 10–15 dollaria/kg (energiasisällöltään suunnilleen sama kuin 4–6 dollaria/gallona bensiiniä). Tämä tarkoittaa, että FCEV:n tankkaaminen voi olla saman hintaista tai hieman kalliimpaa kuin bensiinillä ajaminen per maili (jos vertaat sähköauton sähkökustannukseen, se on korkeampi). Kustannukset kuitenkin laskevat, kun tuotanto kasvaa. Yhdysvaltain energiaministeriön Hydrogen Shot -hanke tähtää 1 dollarin vetyhintaan per kilo vuoteen 2031 mennessä innovationnewsnetwork.com. Vaikka tavoite on kunnianhimoinen, jo 3 dollaria/kg (uusiutuvilla tai SMR+CCS:llä) tekisi vety-FCEV:stä hyvin edullisen käyttää per maili, koska polttokennoautot ovat 2–3 kertaa tehokkaampia kuin polttomoottorit. Teollisuudessa vihreän vedyn hinta on parhaimmillaan laskenut noin 4–6 dollariin/kg vuonna 2025 (hyvin edullisella uusiutuvalla sähköllä), ja sininen vety voi maksaa 2–3 dollaria/kg. Uusi Yhdysvaltain verohyvitys (jopa 3 dollaria/kg) voi käytännössä laskea vihreän vedyn hinnan tuottajille 1–2 dollariin/kg, mikä todennäköisesti näkyy alle 5 dollarin kuluttajahinnoissa lähivuosina. Euroopan vihreän vedyn hankkeet Hydrogen Bankin kautta tähtäävät samoin noin 4–5 €/kg tai alle. Kaikki tämä tarkoittaa: polttoainekustannusten este on työn alla, mikä parantaa polttokennojen taloudellista kilpailukykyä perinteisiin polttoaineisiin verrattuna. Pitkän matkan rekoissa vety 5 dollarilla/kg on suunnilleen samalla tasolla per maili kuin diesel 3 dollarilla/gallona, kun otetaan huomioon polttokennorekan tehokkuusetu.
Kannustimet ja hiilidioksidin hinnoittelu: Valtion kannustimet kallistavat taloudellista vaakakuppia polttokennojen hyväksi tällä hetkellä. Monet maat tarjoavat tukia tai verohyvityksiä: esimerkiksi Yhdysvalloissa saa jopa 7 500 dollarin verohyvityksen polttokennoautosta (kuten sähköautoista), Kalifornia lisää omia kannustimiaan, ja useat EU-maat tarjoavat hankintatukia FCEV:ille (Ranska 7 000 € H₂-autolle, Saksa vapauttaa ajoneuvoverosta jne.). Linja-autoille ja rekoille on suuria julkisia yhteisrahoitusohjelmia (EU:n JIVE rahoitti yli 300 bussia, Kalifornian HVIP kattaa suuren osan H₂-rekan hinnasta). Kiinteät polttokennot hyötyvät verohyvityksistä (30 % ITC Yhdysvalloissa fuelcellenergy.com) ja ohjelmista kuten Japanin CHP-tuet. Lisäksi, jos hiilidioksidin hinnoittelu tai päästörajoitukset tiukentuvat, CO₂-päästöjen kustannukset nousevat – mikä suosii nollapäästöteknologioita kuten polttokennoja. Esimerkiksi Euroopan CO₂-laivastosäädösten ja mahdollisten tulevien polttoainemandaatioiden myötä vihreän vedyn käyttö voi tuottaa myytäviä hyvityksiä. Tämä politiikkaympäristö on ratkaiseva seuraavien 5–10 vuoden aikana, jotta päästään omavaraisiin markkinamääriin.

Nykyinen kilpailukyky: Tietyissä erikoissegmenteissä polttokennot ovat jo taloudellisesti kilpailukykyisiä tai lähellä sitä:

Varastotrukit: Polttokennotrukit päihittävät akkukäyttöiset trukit käyttöajan ja työvoimatehokkuuden suhteen suurissa kalustoissa. Yritykset kuten Walmart huomasivat, että korkeammasta alkuinvestoinnista huolimatta läpimenon kasvu (ei akun vaihtoa, tasaisempi teho) ja tilansäästö (ei tarvetta lataushuoneelle) tekivät polttokennot taloudellisesti houkutteleviksi innovationnewsnetwork.com. Tämä johti kymmenientuhansien trukkien käyttöönottoon leasing-malleilla Plug Powerin toimesta. Plug Powerin toimitusjohtaja on todennut, että näillä trukeilla voi olla houkutteleva sijoitetun pääoman tuotto (ROI) korkean käyttöasteen kohteissa – siksi Amazon, Walmart, Home Depot jne. lähtivät mukaan varhain.
Linja-autot: Polttokennobussit ovat edelleen kalliimpia kuin diesel- tai akkubussit hankintahinnaltaan. Jotkut liikennöitsijät kuitenkin laskevat, että tietyillä reiteillä (pitkät matkat, kylmä sää tai raskas käyttö) he tarvitsevat vähemmän H₂-busseja kuin akkubusseja (nopeamman tankkauksen ja pidemmän toimintasäteen ansiosta). Wienin tapaus, jossa 12 BEB (akku-sähköbussia) korvattiin 10 FCEB:llä, on esimerkki sustainable-bus.com. 12 vuoden käyttöiän aikana, jos vedyn hinta laskee ja huoltokustannukset ovat vertailukelpoisia, kokonaiskustannukset (TCO) voivat lähentyä. Alustavat tiedot osoittavat, että polttokennobusseilla on ollut vähemmän seisokkeja kuin varhaisilla akkubusseilla joissakin kalustoissa, mikä voi säästää rahaa.
Pitkän matkan kuorma-autot: Tässä diesel on vaikea haastaja kustannuksissa. Polttokennokuorma-autot ovat kalliimpia hankintahinnaltaan (ehkä 1,5–2× dieseliin verrattuna tällä hetkellä) ja vety ei ole vielä mailikohtaisesti dieseliä halvempaa. Kuitenkin, kun volyymituotanto alkaa 2020-luvun lopulla (Daimler, Volvo, Hyundai suunnittelevat sarjatuotantoa), ja edellä mainittujen polttoainehintojen muutosten myötä, taloudellisuus voi kääntyä. Erityisesti jos nollapäästömääräykset pakottavat kuljetusyritykset siirtymään pois dieselistä, polttokennot voivat olla ensisijainen valinta pitkille reiteille operatiivisen taloudellisuuden (kantavuus ja käyttöaste) vuoksi. Äskettäinen ACT Researchin tutkimus arvioi, että FCEV-kuorma-autot voivat saavuttaa TCO-pariteetin dieselin kanssa tietyissä raskaissa segmenteissä 2030-luvun puolivälissä, jos vedyn hinta on noin 4 $/kg. Kalifornia ja Eurooppa ovat jo ilmoittaneet dieselmyynnin lopettamisesta 2030-luvulla, mikä luo liiketoimintaperusteen investoida polttokennokuorma-autoihin varhain.
Kiinteä sähköntuotanto: Pääasiallisessa käytössä polttokennot ovat usein edelleen kalliimpia per kW kuin verkkoon liitetyt voimalaitokset tai moottorit. Ne voivat kuitenkin kilpailla luotettavuudessa ja päästöissä, jos niille annetaan arvoa. Esimerkiksi datakeskukset voivat käyttää polttokennoja yhdessä sähköverkon kanssa kokoonpanossa, joka poistaa varavoimageneraattoreiden ja UPS-järjestelmien tarpeen, mikä voi mahdollisesti kompensoida kustannuksia. Microsoft havaitsi, että käyttämällä 3 MW:n polttokennoa dieselgeneraattoreiden sijaan kokonaiskustannukset voivat olla kohtuullisia, kun huomioidaan joidenkin sähköinfrastruktuurien poistaminen carboncredits.com. Alueilla, joilla sähkön hinta on korkea (esim. saaret tai syrjäiset alueet, joissa käytetään dieselgeneraattoreita hintaan 0,30 $/kWh), paikallisesti tuotetulla vedyllä tai ammoniakilla toimivat polttokennot voisivat olla kustannustehokkaita puhtaita korvaajia. Hallitukset ovat myös valmiita maksamaan lisähintaa ympäristö- ja sähköverkon resilienssihyödyistä, esimerkiksi NYSERDA:n kaltaisten ohjelmien kautta, jotka rahoittavat varhaisia käyttöönottoja nyserda.ny.gov. Ajan myötä, jos generaattoreille asetetaan hiilikustannuksia tai tiukkoja päästörajoja (joissakin kaupungeissa harkitaan uusien dieselvaravoimien kieltämistä suurissa rakennuksissa), polttokennot saavat taloudellisen etulyöntiaseman.
Mikro-CHP: Polttokennopohjaiset mikro-CHP-yksiköt kotitalouksissa ovat edelleen melko kalliita (kymmeniä tuhansia dollareita), mutta Japanissa tuet ja korkea sähkön sekä nesteytetyn maakaasun hinta ovat tehneet niistä mahdollisia varhaisille käyttäjille. Kustannukset ovat puolittuneet käyttöönoton jälkeen, ja valmistajat pyrkivät alentamaan niitä edelleen massatuotannolla. Jos polttoainekustannukset (maakaasu tai vety) pysyvät kohtuullisina ja jos varavoimalle on arvoa (esim. katastrofien jälkeen), jotkut kotitaloudet tai yritykset saattavat olla valmiita maksamaan ylimääräistä polttokennon CHP:stä energian varmuuden ja tehokkuuden vuoksi.

Keskeinen usein mainittu mittari on oppimiskäyrä: historiallisesti polttokennot ovat osoittaneet noin 15–20 %:n oppimiskäyrää (eli tuotannon kaksinkertaistuessa kustannukset laskevat tuon prosenttiosuuden). Kun tuotanto kasvaa raskaiden ajoneuvojen ja kiinteän sähköntuotannon markkinoilla, kustannusten odotetaan laskevan edelleen.

Markkinakasvu ja trendit

Polttokennomarkkina on kasvuvaiheessa. Merkittäviä trendejä vuonna 2025:

Liikevaihdon ja volyymin kasvu: Markkinatutkimusten mukaan maailmanlaajuinen polttokennojen markkina (kaikissa sovelluksissa) on kasvanut viime vuosina noin 25 % vuodessa. Polttokennosähköajoneuvojen segmentin odotetaan erityisesti kasvavan yli 20 %:n vuotuisella kasvuvauhdilla (CAGR) vuoteen 2034 asti globenewswire.com. Esimerkiksi polttokennokäyttöisten ajoneuvojen markkinan arvioidaan kasvavan noin 3 miljardista dollarista vuonna 2025 noin 18 miljardiin dollariin vuoteen 2034 mennessä globenewswire.com. Vastaavasti myös kiinteiden polttokennojen ja kannettavien laitteiden markkinat kasvavat kaksinumeroisin prosentein. Vuonna 2022 maailmanlaajuiset polttokennotoimitukset ylittivät 200 000 yksikköä (pääosin pieniä apulaitteita ja materiaalinkäsittely-yksiköitä), ja määrä kasvaa uusien kuorma- ja henkilöautomallien tullessa markkinoille.
Maantieteelliset hotspotit: Aasia (Japani, Etelä-Korea, Kiina) johtaa kiinteissä sovelluksissa ja on vahva ajoneuvoissa (Kiinan panostus busseihin/kuorma-autoihin, Japanin henkilöautot ja kiinteät sovellukset, Korean voimalaitokset ja ajoneuvot). Aasian ja Tyynenmeren alue hallitsi FCEV-markkinoita vuonna 2024, suurimpina osuuksina Japanin ja Korean henkilöautohankkeet sekä Kiinan hyötyajoneuvot globenewswire.com. Kiinan integroitu strategia kansallisine tukineen ja paikallisine klustereineen (esim. Shanghai, Guangdong) kasvattaa käyttöönottoa nopeasti globenewswire.com. Eurooppa investoi nyt voimakkaasti vetyinfrastruktuuriin ja ajoneuvoihin; esimerkiksi Saksassa on jo 100 H₂-asemaa ja tavoitteena on satoja lisää globenewswire.com, ja Eurooppa rahoittaa monia ajoneuvokäyttöönottoja (suunnitelmissa satoja kuorma-autoja H2Accelerate-hankkeen kautta, 1 200 bussia vuosikymmenen puoliväliin mennessä sustainable-bus.com, jne.). Pohjois-Amerikka (erityisesti Kalifornia) on edelläkävijä tietyillä alueilla – Kaliforniassa on noin 50 julkista H₂-asemaa ja tavoitteena 200 vuoteen 2025 mennessä tukemaan kymmeniä tuhansia FCEV-ajoneuvoja. Uudet Yhdysvaltain vetykeskukset (joille myönnettiin 8 miljardin dollarin rahoitus loppuvuodesta 2023) vauhdittavat alueellista markkinakasvua tarjoamalla vetyinfrastruktuuria esimerkiksi Meksikonlahden rannikolle, Keskilänteen, Kaliforniaan jne. Samaan aikaan uudet markkinat kuten Intia tutkivat polttokennoja (Intia käynnisti ensimmäisen H₂-bussikokeilunsa vuonna 2023 ja esitteli prototyyppi-polttokennokuorma-auton vuonna 2025 globenewswire.com). Intian hallitus investoi National Hydrogen Mission -ohjelman puitteissa demonstraatiohankkeisiin (esim. vetobussit Ladakhissa globenewswire.com).
Yritysten investoinnit ja kumppanuudet: Suuret teollisuuden toimijat lyövät vetoa. Autonvalmistajat: Toyota, Hyundai, Honda ovat olleet mukana pitkään, nyt joukkoon ovat liittyneet myös BMW (joka julkisti rajoitetun sarjan vetykäyttöisen SUV:n vuonna 2023) sekä yritykset kuten GM (kehittää polttokennoja ilmailu- ja sotilaskäyttöön sekä toimittaa Hydrotec-polttokennoja kumppaneille kuten Navistar kuorma-autoihin). Kuorma-autovalmistajat: Daimlerin ja Volvon yhteisyrityksen lisäksi myös muut, kuten Nikola, Hyundai (XCIENT-ohjelmalla Euroopassa ja suunnitelmilla Yhdysvaltoihin), Toyota Hino (kehittää polttokennokuorma-autoja), Kenworth (yhteistyössä Toyotan kanssa satamakuorma-auton demossa) ovat kaikki aktiivisia. Rautatie- ja ilmailuyhtiöt: Alstom (junat), Airbus (yhteistyössä MTU:n kanssa sekä Ballardin kanssa demo-moottorissa), ja startupit kuten ZeroAvia (lentoyhtiöiden tukemana) osoittavat kiinnostusta eri sektoreilla.

Myös toimitusketjussa nähdään konsolidoitumista ja investointeja. Merkittävä liike oli Honeywellin Johnson Mattheyn polttokenno- ja elektrolyysikatalyyttiliiketoiminnan osto 1,8 miljardilla punnalla vuonna 2025, mikä osoittaa vakiintuneiden teollisuusyritysten asemoitumista vety-talouteen ts2.tech. Vetyä tuottavat startupit saavat rahoitusta öljy- ja kaasujäteiltä (esim. BP sijoittaa elektrolyysistartup Hystariin ja LOHC-yritys Hydrogeniousiin). Itse asiassa öljy- ja kaasuyhtiöt ovat lisänneet panostustaan – globaalin yritysventuroinnin analyysi paljasti, että vuoden 2025 ensimmäisellä puoliskolla öljy- ja kaasuyhtiöt kolminkertaistivat sijoituksensa vety-startupeihin edelliseen vuoteen verrattuna, mikä kumoaa kertomuksen kiinnostuksen hiipumisesta globalventuring.com. Ne varautuvat tulevaisuuteen, jossa vety on merkittävä energianvälittäjä. Esimerkkejä ovat Shellin sijoitukset H₂-tankkausverkostoihin, TotalEnergiesin vetyhankkeet ja kumppanuudet kuten Chevronin ja Toyotan yhteistyö vetyinfrastruktuurissa.

IPO ja osakemarkkinat: Monet puhtaasti polttokennoihin keskittyvät yritykset ovat pörssilistattuja (Plug Power, Ballard Power, Bloom Energy, FuelCell Energy). Niiden osakekurssit ovat olleet vaihtelevia, usein reagoiden politiikkauutisiin. Vuonna 2020 ne nousivat vetyhypen myötä, vuosina 2022–2023 monet viilenivät odotettua hitaamman kannattavuuden vuoksi, mutta vuosina 2024–2025 optimismi palasi tilausten kasvaessa ja valtion rahoituksen toteutuessa. Esimerkiksi Ballard sai vuonna 2025 suurimmat bussipolttokennotilauksensa tähän mennessä (yli 90 moottoria eurooppalaisille bussivalmistajille) nz.finance.yahoo.com, ja keskittyy uudelleen ydinmarkkinoihin uuden toimitusjohtajan myötä hydrogeninsight.com. Bloom Energy laajentaa tuotantoaan ja hakee uusia markkinoita, kuten vedyn tuotantoa käänteisten SOFC-laitteiden avulla. Plug Power, vaikka kohtaa haasteita taloudellisten tavoitteiden saavuttamisessa, rakentaa kattavaa vihreän vedyn verkostoa ja raportoi yli miljardin dollarin liikevaihdon vuodelle 2024, kunnianhimoisin kasvusuunnitelmin (tosin myös suurin investoinnein) fool.com. Lyhyesti: ala on siirtynyt puhtaasta T&K:sta liikevaihtoa tuottavaksi, mutta laaja kannattavuus on vielä muutaman vuoden päässä mittakaavan kasvaessa.
Yritysjärjestelyt ja yhteistyöt: Näemme valtioiden rajat ja toimialat ylittäviä yhteistyökuvioita: esim. Daimler, Shell ja Volvo rakentavat yhdessä vetykuorma-autojen ekosysteemiä; Toyota tekee yhteistyötä Air Liquiden ja Hondan kanssa Japanin/EU:n infrastruktuurissa; Hydrogen Council (perustettu 2017) on nyt kasvanut yli 140 yritysjäseneen, jotka linjaavat strategioitaan. Merkittävästi kansainvälisiä yhteistyökuvioita muodostuu: vuonna 2023 julkistettiin kumppanuus, jossa vetyä (ammoniakkina) kuljetetaan Australiasta Japaniin sähköntuotantoon – liittyen polttokennosähköön, jos ammoniakkikäyttöiset polttokennot kaupallistuvat. Euroopan maat tekevät yhteistyötä: IPCEI (Important Projects of Common European Interest) Hydrogen -hanke kokoaa yhteen miljardeja euroja EU-maista kehittämään kaikkea elektrolyysereistä polttokennokulkuneuvoihin iea.org. ”Belgia, Saksa ja Alankomaat vaativat selkeää eurooppalaista strategiaa vedyn markkinoiden vahvistamiseksi,” eräs uutinen totesi, korostaen alueellista yhteistyötä blog.ballard.com.
Markkinahaasteet ja sopeutukset: Nopean kasvun myötä on tullut myös joitain realistisia sopeutuksia. H2View H1 2025 -raportti totesi, että “todellisuus on alkanut purra” vedyn osalta, kun jotkut startupit ovat epäonnistuneet ja suuret toimijat, kuten Statkraft, ovat keskeyttäneet hankkeita korkeiden kustannusten tai epävarman kysynnän vuoksi h2-view.com. Raportti kuitenkin korosti, että kyseessä on strateginen kehitys, ei vetäytyminen – sijoittajat vaativat nyt selkeämpiä liiketoimintamalleja ja lyhyen aikavälin kassavirtojah2-view.com. Tämä on terveellistä pitkän aikavälin vakauden kannalta. Esimerkiksi BP vetäytyi suuresta vihreän vedyn hankkeesta Alankomaissa vuonna 2025 keskittyessään ydintoimintaansa, mutta hanke jatkui uuden vetäjän johdolla ts2.tech. Myös Nikolan dramaattinen tarina: alkuinnostuksen jälkeen yhtiö kohtasi talousvaikeuksia ja perustajan skandaalin, ja vuoteen 2023 mennessä sen akkurekkaliiketoiminta kamppaili. Vuonna 2025 uusi toimija “Hyroad” kuitenkin osti Nikolan vetyrekkaomaisuuden ja IP:n konkurssin jälkeen jatkaakseen visiota h2-view.com. Nämä tapaukset kuvastavat siirtymää innostuneesta alkuvaiheesta kohti rationaalisempaa, kumppanuuksiin perustuvaa kasvuvaihetta.
Poliittiset ja mandaattisignaalit: Markkinat reagoivat myös tuleviin säädöksiin. Kalifornian Advanced Clean Trucks -sääntö ja EU:n CO₂-standardit vaativat käytännössä, että osa uusista rekoista on nollapäästöisiä – mikä lisää vetyrekkojen ja akkuautojen tilauksia. Kaliforniassa esimerkiksi satamat ja kuljetusyritykset tietävät, että niiden on alettava hankkia ZE-rekkoja nyt, jotta ne saavuttavat vuoden 2035 tavoitteet (kun dieselin myynti saatetaan kieltää). Kiina käyttää Fuel Cell Vehicle City Cluster -ohjelmaa: tukia myönnetään kaupunkikoalitioille, jotka ottavat käyttöön määrätyn määrän FCEV-ajoneuvoja, tavoitteena saavuttaa 50 000 FCEV:tä vuoteen 2025 mennessä, kuten mainittiin. Tällaiset mandaatit varmistavat valmistajille, että markkinoita on, jos he tuottavat polttokennoajoneuvoja, mikä kannustaa investointeihin.
Vetyinfrastruktuurin laajentaminen: Polttokennoihin tiiviisti liittyvä markkinatrendi on tankkausinfrastruktuurin rakentaminen. Yli 1 000 vetytankkausasemaa odotetaan olevan maailmanlaajuisesti vuoteen 2025 mennessä (vuonna 2021 asemia oli noin 550). Saksan yli 100 asemaa palvelee jo nykyisiä autoja globenewswire.com, ja maa suunnittelee 400 asemaa vuoteen 2025 mennessä; Japanin tavoite on 320 asemaa vuoteen 2025 mennessä. Kiinalla oli mielenkiintoisesti jo yli 250 asemaa vuoteen 2025 mennessä ja rakentaminen etenee nopeasti. Yhdysvallat on jäljessä, mutta Infrastructure Bill on osoittanut varoja H₂-käytäville ja yksityisille hankkeille (kuten Nikolan, Plug Powerin, Shellin rekkapysäkit kehitteillä). Uudet tankkausteknologiat (kuten suurikapasiteettiset 700 barin jakelijat rekoille tai nestemäisen vedyn tankkaus) ovat tulossa kentälle. Vuonna 2023 ensimmäinen suurikapasiteettinen nestemäisen vedyn tankkausasema rekoille avattiin Saksassa Daimlerin ja kumppaneiden toimesta. Lisäksi uudet standardit (kuten SAE J2601 -tankkausprotokollan päivitykset) parantavat tankkauksen luotettavuutta ja nopeutta, mikä edistää käyttäjien hyväksyntää ja aseman läpivirtausta.
Markkinanäkymät: Tulevaisuuteen katsoen alan ennusteet ovat optimistisia. IDTechEx arvioi, että vuoteen 2030 mennessä teillä kulkee maailmanlaajuisesti kymmeniä tuhansia polttokennorekkoja ja mahdollisesti yli miljoona FCEV-ajoneuvoa kaikissa kategorioissa. Vuoteen 2040 mennessä polttokennot voivat saavuttaa merkittävän vähemmistön raskaiden ajoneuvojen myynnistä (arviot 20–30 % raskaista kuorma-autoista). Kiinteät polttokennot voivat ylittää 20 GW:n kumulatiivisen asennetun kapasiteetin vuoteen 2030 mennessä (tällä hetkellä vain muutama GW), kun maat kuten Etelä-Korea, Japani ja mahdollisesti Yhdysvallat (vetysolmut ja nettonollasähköverkkotavoitteet) ottavat niitä käyttöön puhtaana varmana voimana. Hydrogen Council visioi, että vety kattaa 10–12 % lopullisesta energiankulutuksesta vuoteen 2050 mennessä 2°C-skenaariossa, mikä tarkoittaa miljoonia polttokennoja ajoneuvoissa, rakennuksissa ja energiantuotannossa. Lyhyellä aikavälillä seuraavat 5 vuotta (2025–2030) ovat kriittisiä skaalausvuosia: siirtyminen demoista ja pienistä sarjoista massatuotantoon useilla sektoreilla.

Alan johtajat korostavat tuen välttämättömyyttä tämän skaalausvaiheen aikana. 30 eurooppalaisen toimitusjohtajan yhteiskirjeessä varoitettiin, että ilman nopeita toimia “vetymobiliteetti Euroopassa pysähtyy”, ja vaadittiin koordinoitua infrastruktuurin rakentamista sekä vedyn sisällyttämistä suuriin aloitteisiin hydrogeneurope.eu. He huomauttivat, että kaksoisinfrastruktuuri (akku + vety) voi säästää satoja miljardeja vältetyissä sähköverkon laajennuksissa hydrogen-central.com, mikä tekee vahvan taloudellisen perustelun hallituksille investoida vetyyn sähköistämisen rinnalla.

Sijoitusten osalta, yritysten menojen lisäksi, hallitukset ohjaavat varoja. EU varasi vuonna 2023 470 miljoonaa euroa vedyn tutkimukseen ja käyttöönottoon Horizon- ja Hydrogen Europe -ohjelmien kautta clean-hydrogen.europa.eu. Yhdysvaltain energiaministeriön vedyn ohjelmat saivat lisärahoitusta (yli 500 miljoonaa dollaria vuodessa) sekä 8 miljardin dollarin vetysolmut. Kiinan hallitus myöntää noin 1 500 dollarin tukia polttokennokilowattia kohden ajoneuvojen klusteriohjelmassaan. Nämä yhdessä tuovat alalle kymmeniä miljardeja tämän vuosikymmenen aikana, mikä vähentää yksityisten sijoittajien riskiä.

Markkinan vauhtia havainnollistaa konkreettinen esimerkki: Hyundai lanseerasi vuonna 2025 päivitetyn NEXO SUV:n ja ilmoitti tuovansa polttokennoversiot kaikkiin hyötyajoneuvomalleihinsa. Euroopassa Toyota alkoi asentaa polttokennomoduuleja (Mirai) Hino- ja Caetanobus-busseihin sekä jopa Kenworth-kuorma-autoprojektiin Yhdysvalloissa. Nikola ja Iveco rakentavat Saksaan tehdasta polttokennokuorma-autoille, tavoitteena satoja ajoneuvoja vuodessa 2024–2025. Kun tällaista tuotantokapasiteettia tulee käyttöön, markkinoilla on tuotteita saatavilla – sen jälkeen kyse on asiakkaista ja tankkauksesta.

Jo nyt on nähty “todellisia tilauksia”: esimerkiksi vuonna 2025 Talgo (junavalmistaja) tilasi Ballardin polttokennoja Espanjan veturihankkeeseen, Sierra Northern Railway tilasi 1,5 MW polttokennomoottorin veturiin (Ballard) money.tmx.com, First Mode tilasi 60 Ballardin polttokennoa kaivoskuorma-autojen muuntamiseen vetykäyttöisiksi blog.ballard.com. Nämä eivät ole tieteellisiä kokeiluja, vaan kaupallisia sopimuksia toimintojen hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi. Tällaiset varhaisen vaiheen hankkeet junissa ja kaivosteollisuudessa ovat tärkeitä taloudellisten mallien todentamiseksi raskailla sektoreilla, vaikka ovatkin vielä kapealla sektorilla.

Lopuksi trendi markkinatunnelmassa: vuoden 2020 huippuhypen ja vuoden 2022 notkahduksen jälkeen vuosina 2023–2025 on nähty maltillisempaa, päättäväistä optimismia. Johtajat tunnistavat usein haasteet, mutta ilmaisevat luottamusta niiden ratkaisemiseen. Esimerkiksi Sanjiv Lamba, Linden toimitusjohtaja, korosti että “yksittäinen lähestymistapa ei ratkaise kestävyyttä; vety on keskeinen vaihtoehto puhtaampaan liikenteeseen ja yhteistyöllä – teollisuus, valmistajat ja hallitukset – voimme vapauttaa sen täyden potentiaalin.” hydrogen-central.com Tämä yksityisen ja julkisen sektorin yhteistyön henki on nyt nähtävissä. Polttokennot ovat siirtyneet laboratoriosta johtoryhmien pöydille: valtiot näkevät strategista arvoa vedyn ja polttokennoteknologian hallinnassa (energiaturvallisuuden ja teollisen johtajuuden vuoksi). Eurooppa näkee sen jopa kilpailukysymyksenä – siksi kiire, kun Yhdysvaltain IRA-kannustimet tulivat voimaan.

Yhteenvetona voidaan todeta, että polttokennojen taloudellinen kannattavuus paranee nopeasti teknologisten edistysaskeleiden ja mittakaavaetujen ansiosta, mutta niiden täysi kilpailukyky edellyttää edelleen jatkuvaa tukea. Markkinatrendit osoittavat vahvaa kasvua ja suuria investointeja tulevaisuudessa, mutta kehitystä ohjaa käytännönläheinen lähestymistapa, jossa keskitytään ensin parhaiten soveltuviin käyttökohteisiin (esim. raskas liikenne, verkon ulkopuolinen sähköntuotanto), joissa polttokennoilla on vahvin etu. Seuraavien vuosien aikana polttokennoratkaisut yleistyvät todennäköisesti juuri näillä alueilla, mikä kartuttaa kokemusta ja tuotantomääriä, mahdollistaen myöhemmän laajentumisen.

Globaalit politiikka-aloitteet ja alan kehitys

Hallituspolitiikalla ja kansainvälisellä yhteistyöllä on keskeinen rooli polttokennojen ja vedyn käyttöönoton vauhdittamisessa. Talouskasvun, päästövähennysten ja energiaturvallisuuden mahdollisuudet tunnistaen hallitukset eri puolilla maailmaa ovat käynnistäneet kattavia strategioita ja rahoitusohjelmia vedyn ja polttokennojen tukemiseksi. Samaan aikaan alan toimijat muodostavat liittoumia ja kumppanuuksia varmistaakseen, että infrastruktuuri ja standardit kehittyvät riittävän nopeasti. Tässä osiossa esitellään keskeiset globaalit politiikka-aloitteet, merkittävät yritysinvestoinnit ja kansainväliset yhteistyöt, jotka muovaavat alaa vuonna 2025:

Politiikka ja hallituksen strategiat

Euroopan unioni: Eurooppa on kenties ollut aggressiivisin vetyyn liittyvässä politiikassa. EU:n vetystrategia (2020) asetti tavoitteeksi asentaa 6 GW uusiutuvia elektrolyysereitä vuoteen 2024 mennessä ja 40 GW vuoteen 2030 mennessä fchea.org. Vuoden 2025 alkuun mennessä yli 60 hallitusta, mukaan lukien EU, on ottanut käyttöön vetystrategioita iea.org. EU toteutti Important Projects of Common European Interest (IPCEI) -ohjelman vetyä varten, hyväksyen useita projektiaalloja, joille myönnettiin miljardeja rahoitusta koko arvoketjun kehittämiseksi iea.org. Se käynnisti myös Hydrogen Bank -ohjelman (osana Innovation Fundia) tukemaan ensimmäisiä vihreän vedyn tuotantohankkeita – vuoden 2024 ensimmäisessä huutokaupassa tarjottiin 800 miljoonaa euroa 100 000 tonnista vihreää H₂:ta (käytännössä difference-sopimus, jolla vihreä H₂ saadaan kilpailukykyiseksi hinnaltaan) iea.org. Liikkuvuuden osalta EU hyväksyi Alternative Fuels Infrastructure Regulation (AFIR) -asetuksen vuonna 2023, joka määrää, että vuoteen 2030 mennessä tulee olla vedyn tankkausasema joka 200 km välein ydin-TEN-T-liikenneverkon teillä. Lisäksi EU:n ajoneuvojen CO₂-standardit käytännössä ohjaavat valmistajia investoimaan nollapäästöisiin ajoneuvoihin (mukaan lukien FCEV:t). Euroopan maat investoivat myös itsenäisesti: Saksa on investoinut yli 1,5 miljardia euroa H₂-tankkaukseen ja T&K:hon tällä vuosikymmenellä ja johtaa rajat ylittäviä aloitteita (esim. “H2Med”-putkihanke Espanjan ja Ranskan kanssa vedyn kuljettamiseksi). Ranska ilmoitti 7 miljardin euron vetyohjelmasta, joka keskittyy elektrolyysereihin, raskaisiin ajoneuvoihin ja teollisuuden hiilidioksidipäästöjen vähentämiseen globenewswire.com. Skandinavian maat muodostavat “Nordic Hydrogen Corridor” -hanketta EU:n tuella, tarkoituksena ottaa käyttöön vetykuorma-autoja ja -asemia Ruotsista Suomeen hydrogeneurope.eu. Myös Itä-Euroopassa on hankkeita (Puola ja Tšekki suunnittelevat H₂-keskittymiä kuorma-autoille valtateilleen). Huomionarvoista on, että eurooppalaiset teollisuusjohtajat vaativat vielä vahvempia toimia – heinäkuussa 2025 yli 30 toimitusjohtajaa kirjoitti EU-johtajille “asettamaan vetyliikkuvuuden Euroopan puhtaan liikenteen strategian ytimeen” ja varoittivat, että Euroopan on toimittava nyt säilyttääkseen etumatkansa hydrogeneurope.eu. He huomauttivat, että Eurooppa voisi saada 500 000 työpaikkaa vuoteen 2030 mennessä vedyn teknologiajohtajuuden ansiosta <a href=”https://hydrogen-central.com/ceos-unite-to-call-on-eu-leadevety-central.com, mutta vain jos infrastruktuuria rakennetaan ja tukevat puitteet (kuten rahoitus ja sujuvat sääntelyt) ovat olemassa. EU kuuntelee: se kehittää puhdasta teollisuuspolitiikkaa (jota joskus kutsutaan “Net-Zero Industry Act” -laiksi), johon todennäköisesti sisältyy kannustimia vetytaloustoimialan valmistukselle, samankaltaisesti kuin Yhdysvaltojen IRA:ssa. Yksi ongelma: vuoden 2024 lopulla EU:n luonnos vuoden 2040 ilmastosuunnitelmaksi ei maininnut vetyä erikseen, mikä aiheutti huolta alalla vety-central.com, mutta sidosryhmät kuten Hydrogen Europe lobbaavat aktiivisesti varmistaakseen, että vety säilyy keskeisenä EU:n hiilidioksidipäästöjen vähentämissuunnitelmissa h2-view.com.
Yhdysvallat: Bidenin hallinnon aikana Yhdysvallat on kääntynyt vahvasti tukemaan vetyä. Infrastructure Investment and Jobs Act (IIJA) vuodelta 2021 sisälsi 8 miljardia dollaria alueellisiin puhtaan vedyn keskuksiin – vuoden 2023 lopulla DOE valitsi 7 keskusehdotusta eri puolilta maata (esim. Kalifornian uusiutuvan vedyn keskus, Texasin öljy/kaasu-vetytalous, Keskilännen puhtaan ammoniakin keskus) rahoituksen saajiksi. Näiden keskusten tavoitteena on luoda paikallisia ekosysteemejä vedyn tuotannolle, jakelulle ja loppukäytölle (mukaan lukien polttokennot liikenteessä ja energiantuotannossa). Energiaministeriö käynnisti myös “Hydrogen Shot” -aloitteen osana Energy Earthshots -ohjelmaa, jonka tavoitteena on laskea vihreän vedyn hinta 1 dollariin/kg vuoteen 2031 mennessä innovationnewsnetwork.com. Merkittävin muutos oli kuitenkin Inflation Reduction Act (IRA) vuodelta 2022, joka toi käyttöön tuotantoverohyvityksen (PTC) vedylle – jopa 3 dollaria per kg lähes päästöttömästi tuotetulle H₂:lle iea.org. Tämä tekee monista vihreän vedyn hankkeista taloudellisesti kannattavia, ja lain hyväksymisen jälkeen hankkeita on ilmoitettu runsaasti. Laki laajensi myös verohyvityksiä polttokennokäyttöisille ajoneuvoille ja kiinteille polttokennolaitoksille (30 % ITC fuelcellenergy.com). Yhdysvaltain kansallinen vetystrategia ja tiekartta (luonnos julkaistu 2023) esittää vision 50 miljoonasta tonnista vetyä vuodessa vuoteen 2050 mennessä (nykyisin noin 10 Mt, pääosin fossiilista)innovationnewsnetwork.com. Yhdysvallat näkee vedyn keskeisenä energian huoltovarmuuden ja teollisen kilpailukyvyn kannalta. Lisäksi osavaltioilla kuten Kalifornia on omia aloitteitaan: Kalifornian energiaministeriö rahoittaa vetytankkausasemia (tavoitteena 100 raskaan liikenteen H₂-asemaa vuoteen 2030 mennessä), ja osavaltio tarjoaa kannustimia nollapäästöajoneuvoille, mukaan lukien polttokennot (HVIP-ohjelma kuorma-autoille ja tukiohjelmat busseille). Myös Yhdysvaltain armeija on mukana – armeijalla on suunnitelma vetytankkauksesta tukikohdissa ja polttokennokäyttöisten ajoneuvojen testaamisesta taktiseen käyttöön, ja kuten aiemmin mainittiin, puolustusministeriö on mukana hankkeissa kuten H2Rescue-kuorma-auto innovationnewsnetwork.com. Sääntelypuolella Yhdysvallat kehittää koodeja ja standardeja (NREL, SAE jne. kautta) varmistaakseen vedyn turvallisen käsittelyn ja yhtenäiset tankkausprotokollat, mikä helpottaa käyttöönottoa.
Aasia: Japani on ollut vedyn edelläkävijä, ja se on visioinut “vety-yhteiskuntaa”. Japanin hallitus päivitti perusvetyt strategiansa vuonna 2023, kaksinkertaistaen vetytavoitteensa 12 miljoonaan tonniin vuoteen 2040 mennessä ja lupasi 113 miljardin dollarin (15 biljoonaa jeniä) julkisen ja yksityisen sektorin investoinnit 15 vuoden aikana. Japani on tukenut polttokennoautoja ja rakentanut noin 160 asemaa sekä rahoittanut polttokennomikro-CHP-laitteita (Ene-Farm). Se käytti myös Tokion 2020 (järjestettiin 2021) olympialaisia vedyn voimin – busseissa ja generaattoreissa – esittelynä. Nyt Japani investoi globaaliin tarjontaan – esimerkiksi yhteistyössä Australian kanssa nestemäisen vedyn kuljetuksessa (Suiso Frontier -alus suoritti koelastin LH₂:lla). Etelä-Korea on myös laatinut vety-talouden tiekartan, jonka tavoitteena on 200 000 FCEV:tä ja 15 GW polttokennosähköä vuoteen 2040 mennessä. Vuoteen 2025 mennessä Korea tähtäsi 81 000 FCEV-autoon teillä (vuonna 2023 niitä oli noin 30 000, pääosin Hyundai Nexoja) ja 1 200 bussiin sekä laajentamaan nykyistä yli 300 MW:n kiinteää polttokennokapasiteettia gigawattitasolle. Korea tarjoaa runsaita kuluttajatuettuja (Nexo maksaa suunnilleen saman verran kuin bensiinikäyttöinen SUV tuen jälkeen) ja on rakentanut noin 100 H₂-asemaa. Lisäksi vuonna 2021 määrättiin, että suurissa kaupungeissa kuten Soulissa vähintään kolmasosa uusista julkisista busseista on vetybusseja. Kiina sisällytti vedyn ensimmäistä kertaa kansalliseen viisivuotissuunnitelmaansa (2021–2025), tunnistaen sen keskeiseksi teknologiseksi ratkaisuksi hiilidioksidipäästöjen vähentämiseen ja nousevaksi teollisuudenalaksi payneinstitute.mines.edu. Kiinalla ei vielä ole yhtenäistä kansallista vetyautotukea (lopetti NEV-tuet 2022), mutta se otti käyttöön Fuel Cell Vehicle Demonstration Program: yksittäisten ajoneuvotukien sijaan se palkitsee kaupunkiklusterit käyttöönotto- ja teknologiakriteerien saavuttamisesta. Osana tätä Kiina asetti tavoitteeksi noin 50 000 FCEV:tä (pääosin kaupallisia) ja 1 000 vetyasemaa vuoteen 2030 mennessä globenewswire.com. Keskeiset provinssit kuten Shanghai, Guangdong ja Peking investoivat voimakkaasti – tarjoavat paikallisia tukia, kalustovaatimuksia (esim. tietty prosenttiosuus kaupunkibusseista polttokennolla tietyillä alueilla) ja rakentavat polttokennoteollisuuspuistoja. Sinopec (suuri öljy-yhtiö) muuntaa joitakin huoltoasemiaan lisäämällä vetyjakelun (tavoitteena 1 000 asemaa pitkällä aikavälillä). Kansainvälisesti Kiina tekee yhteistyötä – Ballardin toimitusjohtaja mainitsi Kiinan “vetyjohtajuuden käyttöönotossa” ja Ballardilla on yhteisyrityksiä Kiinassa blog.ballard.com. Kiina kuitenkin tuottaa edelleen suuren osan vedystään hiilestä (jota he kutsuvat “siniseksi”, jos hiilidioksidi talteenotetaan, tai “harmaaksi” ilman talteenottoa). Heidän politiikkaansa kuuluu myös tutkimus geologisen vedyn ja ydinvoimalla tuotetun vedyn osalta, mikä osoittaa, että he tutkivat kaikkia vaihtoehtoja.
Muut alueet: Australia hyödyntää uusiutuvia resurssejaan tullakseen vedyn viejäksi (tosin kyse on enemmän vedyn tuotannosta kuin polttokennojen kotimaisesta käytöstä). Sillä on strategioita ja suuria hankkeita, kuten mahdollinen Asian Renewable Energy Hub Länsi-Australiassa, joka tuottaisi vihreää ammoniakkia. Lähi-idän maat (kuten Yhdistyneet arabiemiirikunnat, Saudi-Arabia) ovat ilmoittaneet vihreän vedyn/ammoniakin megahankkeista öljyriippuvuuden vähentämiseksi – esimerkiksi Saudi-Arabian NEOM tähtää vihreän ammoniakin vientiin ja aikoo käyttää vetyä myös liikenteessä (he tilasivat esimerkiksi 20 vetybussia Caetanolta/Ballardilta). Nämä hankkeet hyödyttävät polttokennoja epäsuorasti varmistamalla tulevaa tarjontaa. Kanadalla on vetystrategia ja se on vahva polttokennopatenteissa (Ballard, Hydrogenics-Cummins jne. ovat kanadalaisia). Kanada näkee mahdollisuuksia raskaassa liikenteessä ja on perustanut vetykeskuksia Albertaan ja Quebeciin. Intia käynnisti kansallisen vihreän vedyn ohjelmansa vuonna 2023 yli 2 miljardin Yhdysvaltain dollarin alkuinvestoinnilla tukeakseen elektrolyysilaitteiden valmistusta ja polttokennopilotteja (busseja, kuorma-autoja, mahdollisesti junia). Koska maa on vahvasti öljyn tuonnista riippuvainen ja päästöt kasvavat, Intia panostaa vetyyn energiaturvallisuuden vuoksi; se otti käyttöön ensimmäisen vetybussinsa vuonna 2023 ja yritykset kuten Tata ja Reliance investoivat teknologiaan globenewswire.com. Latinalainen Amerikka: Brasilialla ja Chilellä on runsaasti uusiutuvia energialähteitä ja ne aikovat tuottaa vihreää vetyä vientiin sekä testaavat polttokennobusseja (esim. Chilellä oli kokeilu kaivosajoneuvoissa). Afrikka: Etelä-Afrikalla on platinavarantoja, vety-tiekartta ja kiinnostusta polttokennokaivoskuorma-autoihin (Anglo Americanin 2MW kuorma-auto) ja varavoimaan. Kansainväliset yhteistyökehykset kuten International Partnership for Hydrogen and Fuel Cells in the Economy (IPHE) ja Mission Innovationin Hydrogen Mission mahdollistavat tiedonvaihdon.

Yhteenvetona voidaan todeta, että maailmanlaajuinen poliittinen konsensus on muodostumassa siitä, että vety ja polttokennot ovat keskeisiä osia nettonollasiirtymässä. EU:n ylhäältä ohjatuista määräyksistä ja rahoituksesta, Yhdysvaltojen markkinalähtöisiin kannustimiin ja Aasian hallitus-teollisuus -yhteistyöhön, nämä aloitteet madaltavat merkittävästi polttokennoteknologian esteitä.

Teollisuusliittoumat ja investoinnit

Teollisuuden puolella yritykset yhdistävät voimansa jakaakseen kustannuksia ja nopeuttaakseen infrastruktuurin rakentamista:

Hydrogen Council: Perustettu vuonna 2017, alun perin 13 perustajayrityksellä, nyt mukana yli 140 yritystä (energia, auto, kemia, rahoitus), jotka ajavat vedyn asiaa. Se teettää analyysejä (McKinseyn kanssa) liiketoimintaperustelujen tueksi ja on ollut keskeinen edistämässä narratiivia, jonka mukaan vety voi kattaa 20 % päästövähennystarpeista biljoonien dollarien investoinneilla vuoteen 2050 mennessä. Tämän neuvoston toimitusjohtajat ovat olleet äänekkäitä. Esimerkiksi Toyotan toimitusjohtaja (jäsenenä) korostaa säännöllisesti monipolkuista strategiaa ja on ollut yhteydessä päättäjiin Japanissa ja ulkomailla pitääkseen polttokennot agendalla. Neuvoston vuoden 2025 raportti “Closing the Cost Gap” tunnisti, missä politiikkatukea tarvitaan, jotta puhdas vety olisi kilpailukykyistä vuoteen 2030 mennessä hydrogencouncil.com.
Global Hydrogen Mobility Alliance: 30 toimitusjohtajan yhteiskirje Euroopassa vuonna 2025 ilmoitti Global Hydrogen Mobility Alliance -allianssin perustamisesta – käytännössä teollisuus yhdistää voimansa edistääkseen vedyn käyttöä liikenteessä laajassa mittakaavassa hydrogen-central.com. Kirjeen liitteenä olevat toimitusjohtajien lainaukset, jotka näimme, ovat osa heidän mediakampanjaansa tietoisuuden lisäämiseksi ja hallitusten painostamiseksi hydrogen-central.com. Tämä allianssi kattaa koko vedyn arvoketjun – kaasuntoimittajista (Air Liquide, Linde), ajoneuvovalmistajiin (BMW, Hyundai, Toyota, Daimler, Volvo, Honda), polttokennovalmistajiin (Ballard, Bosch cellcentricin kautta, EKPO), komponenttitoimittajiin (Bosch, MAHLE, Hexagon tankeille) ja loppukäyttäjiin/laivastojen operaattoreihin. Yhdellä äänellä puhuen he pyrkivät varmistamaan, että sääntelijät ja sijoittajat kuulevat yhtenäisen viestin: olemme valmiita, tarvitsemme tukea nyt tai riski jäädä jälkeen (erityisesti verrattuna esimerkiksi Kiinaan).
Autovalmistajien kumppanuudet: Polttokennokehitys on kallista, joten autovalmistajat tekevät usein yhteistyötä. Toyotalla ja BMW:llä oli teknologian jakosopimus (BMW:n rajoitettu iX5 Hydrogen SUV käyttää Toyotan polttokennoja), Hondalla ja GM:llä oli yhteisyritys (tosin vuoteen 2022 mennessä GM siirtyi pääosin omaan kehitykseen ajoneuvojen ulkopuolella ja toimittaa teknologiaa Hondalle). Näemme yhteisiä polttokennotehtaita: esim. Cellcentric (Daimler-Volvo) rakentaa suurta tehdasta Saksaan kuorma-autojen polttokennoja varten vuoteen 2025 mennessä. Hyundai ja Cummins ovat tehneet aiesopimuksia polttokennojen kehittämisestä (Cummins tekee yhteistyötä myös Tatan kanssa Intiassa). Nämä yhteisinvestoinnit jakavat T&K-kustannuksia ja yhdenmukaistavat standardeja (esim. käytetään samanlaisia paineita, tankkausliittymiä jne., jotta infrastruktuuri voi olla yhteinen).
Infrastruktuurikonsortiot: Polttoainejakelussa yritysryhmät yhdistävät voimansa ratkaistakseen kananmunan ja kanan ongelman. Yksi esimerkki on H2 Mobility Deutschland – Air Liquiden, Linden, Daimlerin, Totalin, Shellin, BMW:n ym. konsortio, joka rakensi Saksan ensimmäiset 100 vetytankkausasemaa yhteisellä rahoituksella. Kaliforniassa California Fuel Cell Partnership (nykyisin Hydrogen Fuel Cell Partnership) kokoaa autonvalmistajat, energiayhtiöt ja hallinnon yhteen koordinoimaan asemien rakentamista ja ajoneuvojen käyttöönottoa. Euroopassa käynnistettiin H2Accelerate -hanke kuorma-autoille – mukana ovat mm. Daimler, Volvo, Iveco, OMV, Shell ja muita, ja se keskittyy siihen, mitä tarvitaan kymmenientuhansien vetykuorma-autojen saamiseksi liikenteeseen tällä vuosikymmenellä. Ne koordinoivat esimerkiksi sitä, että asemien tekniset vaatimukset vastaavat kuorma-autojen tarpeita (kuten suurivirtaiset jakelijat) ja että asemat avataan samaan aikaan, kun kuorma-autoja toimitetaan asiakkaille.
Energia- ja kemianteollisuuden liikkeet: Suuret energiayhtiöt investoivat jakeluketjuun: Shell ei ainoastaan rakenna vetyasemia, vaan myös tekee yhteistyötä kuorma-autojen käyttöönotossa (sillä on Daimlerin kanssa hanke vetykuorma-autokäytävien pilotoinnista Euroopassa). TotalEnergies varustaa samoin joitakin asemiaan vedyllä ja on mukana bussihankkeissa Ranskassa. Öljy-yhtiöt näkevät mahdollisuuksia hyödyntää olemassa olevia resursseja uudelleen (jalostamot voivat tuottaa vetyä, huoltoasemista tulee energiakeskuksia vedyn avulla jne.). Teollisuuskaasuyhtiöt (Air Liquide, Linde) ovat avainpelaajia – ne investoivat vedyn tuotantoon ja jakeluun (nesteytyslaitokset, säiliöautot, putkistot) ja jopa suoraan loppukäyttöön (Air Liquidella on tytäryhtiö, joka pyörittää julkisia vetyasemia joissakin maissa). Japanissa yritykset kuten JXTG (Eneos) rakentavat vetytarjontaketjuja ja työskentelevät polttoaineen tuonnin parissa (esim. Brunein SPERA LOHC -hanke). Chemours (Nafion-kalvon valmistaja) ja muut kemianteollisuuden yritykset lisäävät polttokennomateriaalien tuotantoa kasvavan kysynnän vuoksi, joskus valtion tuella (Ranskan suunnitelmaan sisältyi tuki elektrolyysilaitteiden ja polttokennotehtaiden rakentamiseen, esim. AFCP:n polttokennogigatehdas).
Investoinnit ja rahoitustrendit: Yritysten pääomasijoituksia on jo käsitelty. Erityisesti pääomasijoittajat ja yksityiset sijoitusrahastot ovat sijoittaneet runsaasti vetyalan startup-yrityksiin – elektrolyysilaitteiden valmistajiin (ITM Power, Sunfire jne.), polttokennovalmistajiin (Plug Power on ostanut pienempiä yrityksiä teknologian integroimiseksi jne.) ja vedyn toimitusketjun yrityksiin. Vuoden 2025 ensimmäisellä puoliskolla, vaikka yleinen cleantech-pääomasijoittaminen hieman hiipui, vetyyn kohdistunut kiinnostus säilyi – erityisesti öljy- ja kaasuyhtiöiden pääomasijoitukset kasvoivat kolminkertaisiksi globalventering.com. Lisäksi kansalliset vihreät rahastot tukevat vetyä: esim. Saksan H₂Global -ohjelma käyttää valtion tukemaa huutokauppamekanismia vihreän vedyn/ammoniakin tuonnin tukemiseen, mikä epäsuorasti varmistaa käyttäjille saatavuuden. NEDO Japanissa rahoittaa paljon varhaisen vaiheen tutkimus- ja kehitys- sekä demohankkeita (kuten polttokennolaiva ja polttokennorakennuskonehanke).
Standardit ja sertifioinnit: Kansainvälisiä ponnisteluja tehdään sen standardoimiseksi, mikä lasketaan “vihreäksi” tai “vähähiiliseksi” vedeksi (tärkeää rajat ylittävälle kaupalle ja ympäristöväitteiden varmistamiselle). EU julkaisi vuonna 2023 delegoidut säädökset, joissa määritellään vedylle “ei-biologista alkuperää olevan uusiutuvan polttoaineen” (RFNBO) kriteerit iea.org. Lisäksi työstetään alkuperätakuujärjestelmiä. Teknisellä puolella ISO ja SAE päivittävät polttoainelaatu- ja paineastiastandardeja (700 barin säiliöille) jne., mikä helpottaa tuotteiden sertifiointia eri markkinoilla. Tämä usein näkymätön työ on ratkaisevan tärkeää – esimerkiksi tankkausprotokollasta sopiminen mahdollistaa eri merkkisten ajoneuvojen tankkaamisen missä tahansa. Global Hydrogen Safety Code Council koordinoi parhaita käytäntöjä, jotta maat voivat ottaa käyttöön yhdenmukaiset turvallisuusmääräykset (jolloin yhden maan asemasuunnittelu täyttää toisen maan vaatimukset vähäisin muutoksin).

On helppo arvostaa, kuinka paljon koordinointia ja rahaa ohjataan vedyn/polttokennoekosysteemin vahvistamiseen. Tämän seurauksena vuonna 2025 polttokennot eivät enää ole marginaalista teknologiaa, joka on harvojen harrastajien varassa; niiden takana on suurten teollisuudenalojen ja hallitusten tuki. Tämä varmistaa, että alkuvaiheen esteet (kuten infrastruktuuri ja kustannukset) ylitetään vähitellen.

Havainnollistaakseni yhtenäistä näkymää: politiikka, investoinnit ja yhteistyö yhdistyivät näkyvästi COP28-ilmastohuippukokouksessa (joulukuu 2023), jossa vety oli keskiössä. Useat maat julkistivat “Hydrogen Breakthrough” -agendan, jonka tavoitteena on 50 mMt puhdasta H₂:ta maailmanlaajuisesti vuoteen 2030 mennessä (tämä nivoutuu Hydrogen Councilin ja IEA:n aikatauluihin). Aloitteet kuten Mission Innovation Hydrogen Valley Platform yhdistävät vetykeskittymäprojekteja maailmanlaajuisesti tiedonvaihdon mahdollistamiseksi. Ja foorumit kuten Clean Energy Ministerial seuraavat kehitystä Hydrogen Initiative -osiossaan.

Näemme myös uusia kahdenvälisiä sopimuksia: esim. Saksa solmi kumppanuudet Namibian ja Etelä-Afrikan kanssa vihreän vedyn kehittämiseksi (tavoitteena lopulta tuonti), ja Japani Yhdistyneiden arabiemiirikuntien ja Australian kanssa. Näihin sisältyy usein pilottipolttokennoprojekteja kumppanimaihin (Namibia harkitsee esimerkiksi vedyn käyttöä rautateillä ja energiantuotannossa Saksan tuella). Eurooppa aikoo myös tuoda vetyperäisiä polttoaineita ilmailuun ja merenkulkuun osana ReFuelEU-sääntelyä – mikä voi epäsuorasti luoda markkinoita kiinteille polttokennoille (esim. ammoniakin käyttö polttokennosähkössä satamissa).

Yhteenvetona voidaan todeta, että globaalien politiikka-aloitteiden ja teollisuuden kehityksen synergia luo vahvistavan kierteen: politiikka vähentää riskiä ja kannustaa yksityisiin investointeihin, teollisuuden saavutukset lisäävät päättäjien luottamusta asettaa kunnianhimoisia tavoitteita. Vaikka haasteita on edelleen (valmistuksen skaalaaminen, edullisen polttoaineen saatavuuden varmistaminen, sijoittajien luottamuksen ylläpitäminen alkuvaiheen tappiollisuuden aikana), kansainvälinen sitoutumisen taso on ennennäkemätön. Polttokennot ja vety eivät ole enää “ehkä joskus” -ratkaisu, vaan “tässä ja nyt” -ratkaisu, jota maat tavoittelevat kilpaillen. Kuten EKPO:n (eurooppalainen yhteisyritys) toimitusjohtaja sanoi, kyse on “toimimisesta nyt koko arvoketjussa” hydrogen-central.com pysyäkseen edellä. Tämän mielessä siirrymme haasteisiin, jotka vaativat edelleen huomiota, ja pohdimme, mitä tulevaisuus voi tuoda tullessaan vuoden 2025 jälkeen.

Polttokennojen käyttöönoton haasteet ja esteet

Vaikka vauhtia ja optimismia riittää, polttokennoala kohtaa useita merkittäviä haasteita, jotka on ratkaistava laajan käyttöönoton saavuttamiseksi. Monet näistä ovat hyvin tunnettuja ja sekä teknologisen innovaation että tukevan politiikan kohteena, kuten aiemmin käsiteltiin. Tässä tiivistämme keskeiset esteet: infrastruktuurin rakentaminen, kustannukset ja taloudellisuus, kestävyys ja luotettavuus, polttoaineen tuotanto sekä muut käytännön haasteet, sekä strategiat niiden voittamiseksi.

Vetyinfrastruktuuri ja polttoaineen saatavuus: Ehkä kaikkein välittömin pullonkaula on kattavan vetytankkausinfrastruktuurin puute. Kuluttajat epäröivät ostaa FCEV-ajoneuvoja, jos tankkaaminen ei ole helppoa. Vuonna 2025 vetytankkausasemat ovat keskittyneet muutamille alueille (Kalifornia, Japani, Saksa, Etelä-Korea, osia Kiinasta), ja jopa näillä alueilla asemien määrä on rajallinen. Asemien rakentaminen vaatii paljon pääomaa (1–2 miljoonaa dollaria per asema, kapasiteetti 400 kg/päivä) ja alkuvaiheessa asemat ovat vajaakäytöllä. Tätä kananmunan ja kanan ongelmaa pyritään ratkaisemaan valtion avustuksilla (esim. EU ja Kalifornia rahoittavat uusia asemia yhdessä) sekä keskittämällä alkuvaiheen käyttöönotot. Silti vauhtia on lisättävä. Kuten eräässä analyysissä todettiin, “vetytankkausasemien rajallinen määrä, joka johtaa vähäiseen FCEV-ostoon, on markkinoiden kasvun este” globenewswire.com. Lisäksi vedyn kuljettaminen asemille (rekoilla tai putkistoilla) ja varastointi (korkeapaine- tai kryogeenisäiliöt) lisäävät monimutkaisuutta ja kustannuksia. Mahdollisia ratkaisuja ovat suurempien “hubi”-asemien käyttö, jotka palvelevat ajoneuvokantoja (esim. omistetut kuorma-auto/bussi-varikot) käyttöasteen nopeaksi nostamiseksi, liikkuvien tankkausautojen käyttöönotto väliaikaiseen kattavuuteen sekä olemassa olevan infrastruktuurin hyödyntäminen (esim. joidenkin maakaasuputkien muuntaminen vedylle, jos mahdollista). Toinen näkökulma on standardointi: varmistetaan, että tankkausprotokollat ja suutinstandardit ovat yhtenäisiä, jotta mikä tahansa ajoneuvo voi käyttää mitä tahansa asemaa. Tämä haaste on teknisesti pitkälti ratkaistu (esim. SAE J2601), mutta toiminnallisen luotettavuuden on oltava korkea – varhaiset käyttäjät ovat kohdanneet satunnaisia asemakatkoksia tai odotusaikoja, mikä voi heikentää mielikuvaa. Euroopan toimitusjohtajien kirjeessä vaadittiin erityisesti “kohdennettua politiikkatukea investointien avaamiseksi ja vetypohjaisten ajoneuvojen sekä infrastruktuurin käyttöönoton skaalaamiseksi”, eli he haluavat hallitusten auttavan vähentämään asemien rakentamisen riskiä ennen täyden kysynnän syntymistä hydrogeneurope.eu. “Vihreän” vedyn saatavuuden varmistaminen on toinen osa-alue; nykyiset asemat jakavat usein maakaasusta reformoitua vetyä. Ympäristöhyötyjen säilyttämiseksi ja lopulta ilmastosäädösten täyttämiseksi (kuten Kalifornian vaatimus uusiutuvan vedyn osuuden kasvattamisesta asemilla) verkkoon on syötettävä enemmän uusiutuvaa vetyä – tämä tarkoittaa elektrolyysilaitosten rakentamista ja biokaasun hankintaa, joiden on tapahduttava rinnakkain. Tähän tähtäävät esimerkiksi Yhdysvaltojen H₂-hubit ja EU:n Hydrogen Bank.
Korkeat kustannukset – Ajoneuvojen ja järjestelmien kustannukset: Vaikka kustannukset ovat laskussa, polttokennot ja vetykaasutankit ovat yhä kalliita, mikä pitää ajoneuvojen hinnat korkeina. Raskaassa kalustossa kokonaisomistuskustannus suosii edelleen dieseliä ilman kannustimia. “Korkeat alkuinvestoinnit” polttokennojen valmistuksessa mainitaan merkittäväksi esteeksi alan raporteissa globenewswire.com. Polttokennobusseilla, -kuorma-autoilla ja -junilla on nykyisin useiden satojen tuhansien dollarien lisähinta. Tämän voittaminen edellyttää valmistuksen skaalaamista ja volyymituotannon saavuttamista (joka puolestaan vaatii luottamusta siihen, että ostajia löytyy – jälleen mandaatteja/kannustimia tarvitaan). Ala pyrkii alentamaan kustannuksia useilla tavoilla: suunnittelemalla yksinkertaisempia järjestelmiä, joissa on vähemmän osia (esim. integroidut kennomoduulit, jotka vähentävät letkuja ja liitoksia), käyttämällä edullisempia materiaaleja (uudet kalvo- ja bipolaarilevymateriaalit) sekä siirtymällä massatuotantomenetelmiin (automaatio, suuret tehtaat). Olemme nähneet autoteollisuuden polttokennotuotantolinjoja (Toyotan oma polttokennotehdas Japanissa, H2 Mobilityn suunnitellut tehtaat Kiinassa), ja näiden odotetaan tuovan mittakaavaetuja 2020-luvun lopulla. Polttokennoyritykset ovat myös karsineet vähemmän lupaavia tuotealueita keskittyäkseen resursseja; esimerkiksi Ballard aloitti vuonna 2023 “strategisen uudelleenjärjestelyn” priorisoidakseen parhaiten menestyvät tuotteet (bussi/kuorma-autojen polttokennot) ja leikatakseen kustannuksia muilta alueilta ballard.com. Kiinteissä järjestelmissä kustannus per kW on yhä korkea (esim. 5 kW kotitalous-CHP voi maksaa yli 15 000 dollaria, 1 MW laitos >3 miljoonaa dollaria). Volyymituotanto ja modulaariset ratkaisut (useiden identtisten yksiköiden pinoaminen) ovat tie kustannusten alentamiseen, ja kiinteiden polttokennojen kW-hinta onkin laskenut noin 60 % viimeisen vuosikymmenen aikana, mutta tarvitaan vielä toinen vastaava pudotus, jotta kilpailukyky laajenee. Jatkuva T&K on myös ratkaisevan tärkeää seuraavien läpimurtojen saavuttamiseksi (kuten ei-platinapohjaiset katalyytit, jotka voisivat merkittävästi alentaa kennokustannuksia, jos kestävyys saavutetaan).
Vetypolttoaineen kustannukset ja toimitusketju: Vedyn hinta tankilla tai tehtaan portilla voi ratkaista taloudellisuuden. Tällä hetkellä vety on usein kalliimpaa kuin perinteiset polttoaineet energiasisällöltään, erityisesti vihreä vety. Dr. Sunita Satyapal korosti, että ”kustannukset ovat yhä yksi suurimmista haasteista” ja Yhdysvaltojen tavoitetta päästä $1/kg vetyyn innovationnewsnetwork.com. Tavoite on kunnianhimoinen, mutta jopa $2-3/kg saavuttaminen vaatii elektrolyysereiden skaalaamista, uusiutuvan energian lisäämistä ja mahdollisesti hiilidioksidin talteenottoa siniselle vedylle. Haasteita ovat mm.: raaka-aineiden skaalaaminen elektrolyysereille (kuten iridium PEM-elektrolyysereissä, vaikka vaihtoehtoja kehitetään), riittävän uusiutuvan energian rakentaminen H₂-tuotantoon sekä varastointi/kuljetusinfrastruktuurin rakentaminen (esim. suolaluolat H₂:n kausivarastointiin). Vedyn kuljetus- ja putkistoinfrastruktuuri on vielä alkuvaiheessa. Myös sääntelyssä on haasteita: joillain alueilla ei ole selvää, miten vetyputkia säännellään tai miten suurille uusille H₂-tuotantolaitoksille saadaan nopeasti luvat. Euroopassa uusiutuvan vedyn määritelmien epäselvyys on viivästyttänyt joitakin hankkeita iea.org. Ala odottaa innolla ”selkeyttä sertifioinnista ja sääntelystä”, kuten IEA totesi, sillä epävarmuus voi estää investointipäätöksiä iea.org. Polttoainekustannusten lieventämiseksi osa demonstraatiohankkeista käyttää teollisuuden sivutuotevetyä tai reformoitua kaasua, jotka voivat olla halvempia mutta eivät vähähiilisiä. Siirtymä vihreään vetyyn on haaste, jos vihreä H₂ pysyy kalliina – siksi suuret valtion tuet keskittyvät nyt tuotantotukiin, joilla kurotaan hintaeroa umpeen, kunnes mittakaava laskee kustannuksia luonnollisesti. Lisäksi globaalin vetymarkkinan (esim. ammoniakin tai nestemäisen vedyn laivaukset) luominen on tärkeää alueille, jotka eivät voi tuottaa tarpeeksi itse; tämä tuo mukanaan haasteita tuonti-/vientiterminaalien ja laivojen rakentamisessa. Useita hankkeita (Australia<->Japani, Lähi-itä<->Eurooppa) on kuitenkin käynnissä näiden reittien kokeilemiseksi.
Kestävyys ja luotettavuus: Polttokennojen täytyy yltää nykyteknologian kestävyyteen tai ylittää se voittaakseen asiakkaat puolelleen. Tämä tarkoittaa, että autojen polttokennojen tulisi ihanteellisesti kestää yli 150 000 mailia (n. 240 000 km) vähäisellä heikkenemisellä, kuorma-autojen polttokennojen ehkä yli 30 000 tuntia ja kiinteiden polttokennojen 80 000+ tuntia (lähes 10 vuotta) yhtäjaksoista käyttöä. Emme ole vielä täysin tässä pisteessä kaikilla osa-alueilla. Tyypilliset nykyiset luvut: kevyiden ajoneuvojen PEM-pinot ovat osoittaneet ~5 000–8 000 tuntia alle 10 %:n heikkenemisellä, mikä vastaa noin 150 000–240 000 mailia autossa – eli tavoite saavutetaan monien autonvalmistajien osalta, vaikka hyvin kuumissa tai kylmissä ilmastoissa käyttöikä voi lyhentyä. Raskaassa käytössä kehitys jatkuu; jotkin linja-autojen polttokennot ovat kestäneet yli 25 000 tuntia kokeissa, mutta 35 000 tunnin saavuttaminen johdonmukaisesti on seuraava askel sustainable-bus.com. Kiinteissä sovelluksissa PAFC- ja MCFC-kennot vaativat usein huoltoa viiden vuoden välein katalyytti- ja elektrolyyttiongelmien vuoksi; SOFC-kennot voivat heikentyä lämpösyklien tai epäpuhtauksien takia. Käyttöiän parantaminen on kriittistä elinkaarikustannusten pienentämiseksi (jos polttokennopinot täytyy vaihtaa liian usein, taloudellinen kannattavuus kärsii tai huoltaminen muuttuu hankalaksi). Kuten mainittu, yritykset ja DOE:n konsortiot ovat edistyneet katalyyttien ja materiaalien kehityksessä käyttöiän pidentämiseksi (esim. kestävämmät katalyytit, jotka kestävät käynnistys–pysäytys-syklejä ilman sintrausta, pinnoitteet korroosion estämiseksi jne.). Haasteita kuitenkin riittää, erityisesti kun pyritään maksimoimaan suorituskykyä (tehotiheyden ja käyttöiän välillä on usein kompromissi, koska materiaalit joutuvat kovemmalle rasitukselle). Polttoaineen laatu (esim. ei rikkiä, CO sallittujen rajojen sisällä) on myös ratkaisevaa kestävyyden kannalta; siksi luotettava vetyhuolto tasaisella puhtaudella (ISO 14687 -luokka) on välttämätöntä – aseman saastuminen, joka myrkyttää polttokennot, voisi aiheuttaa useiden ajoneuvojen vikaantumisen, mikä olisi painajaismainen tilanne. Siksi tiukka laadunvalvonta ja sensorit ovat tarpeen koko toimitusketjussa.
Julkinen mielikuva ja turvallisuus: Vedyn täytyy voittaa yleisön huolet turvallisuudesta (”Hindenburg-syndrooma”) ja vieraudesta. Tutkimukset osoittavat, että oikein suunnitellut H₂-järjestelmät voivat olla yhtä turvallisia tai turvallisempia kuin bensiini (vety haihtuu nopeasti ja uudet säiliöt ovat erittäin kestäviä), mutta mikä tahansa näkyvä onnettomuus voisi hidastaa alan kehitystä. Siksi turvallisuus on käytännön haaste: tiukat standardit, pelastushenkilöstön koulutus ja avoin viestintä ovat tarpeen. Vuonna 2019 Norjassa tapahtunut vetytankkausaseman räjähdys (vuodon ja laitevian vuoksi) johti polttokennoautojen myynnin väliaikaiseen keskeytykseen ja jonkin verran julkiseen epäluuloon. Ala vastasi parantamalla asemien suunnittelua ja turvallisuusprotokollia. On kriittistä ylläpitää erinomaista turvallisuusmainetta, jotta yleisön ja poliittisten päättäjien tuki ei katoa. Myös julkista tiedotusta tarvitaan: monet kuluttajat eivät vieläkään tiedä, mikä polttokennoauto on, tai sekoittavat sen ”vedyn polttamiseen”. Järjestöt kuten Fuel Cell & Hydrogen Energy Association (FCHEA) Yhdysvalloissa tai Hydrogen Europe EU:ssa pyrkivät lisäämään tietoisuutta. Lisäksi on tärkeää, että varhaiset käyttäjät saavat positiivisen kokemuksen (ei polttoainepulaa, helppo huolto jne.), mikä auttaa suusanallista suosittelua.
Kilpailu ja epävarmat markkinasignaalit: Polttokennot eivät kehity tyhjiössä – ne kohtaavat kilpailua akkusähköistämiseltä ja muilta teknologioilta. Jotkut asiantuntijat väittävät, että akut kehittyvät riittävästi kattamaan jopa raskaat kuorma-autot, tai että synteettiset e-polttoaineet voisivat käyttää ilmailua ja merenkulkua, jolloin polttokennoille jäisi pienempi rooli. Esimerkiksi eräät ympäristöjärjestöt esittivät vuoden 2023 tutkimuksessaan, että vety henkilöautoissa on tehotonta verrattuna suoraan sähköistämiseen, ja jotkut kaupungit kuten Zürich ovat päättäneet keskittyä vain akkubusseihin, eivät vetybusseihin, vedoten kustannuksiin ja tehokkuuteen. CleanTechnica julkaisee usein kritiikkiä, kuten “Vetybussit vahingoittavat niitä, joita niiden on tarkoitus auttaa”, väittäen korkeiden kustannusten voivan vähentää joukkoliikennepalvelua orrick.com. Tällaiset narratiivit voivat vaikuttaa politiikkaan – esimerkiksi jos hallitus uskoo, että akut riittävät, se voi leikata vedyn rahoitusta (jotkut viittaavat siihen, että EU:n vuoden 2040 ilmastodokumentista jätettiin vety pois, mikä nähtiin painopisteen muutoksena ja huolestutti alaa fuelcellsworks.com). Haasteena on siis perustella (datan ja pilottitulosten avulla), missä polttokennot ovat paras vaihtoehto. Ala keskittyy raskaisiin ja pitkän kantaman sovelluksiin erottautuakseen selvästi BEV:istä, ja monet päättäjät sekä aiemmin skeptiset kansalaisjärjestötkin tunnustavat nyt vedyn tarpeellisuuden näissä segmenteissä. Jos kuitenkin akkuteknologia kehittyisi yllättäen (esim. paljon suurempi energiatiheys tai ultranopea lataus, joka ratkaisisi pitkän matkan kuorma-autojen ongelmat), polttokennojen markkinapotentiaali voisi pienentyä. Markkinaepävarmuuden vähentämiseksi yritykset kuten Ballard ovat monipuolistaneet sovelluksiaan (bussi, raide, meri), jotta jos yksi jää jälkeen, toinen voi paikata. Toinen epävarmuus liittyy energian hintaan: jos uusiutuva sähkö muuttuu erittäin halvaksi ja runsaaksi, se suosii vetyä (halpa raaka-aine elektrolyysille); jos taas fossiiliset pysyvät halpoina ja hiilen hinnat matalina, kannustin vedylle on vähäisempi. Siksi pitkäjänteinen ilmastopolitiikka (kuten hiilen hinnoittelu tai velvoitteet) on ratkaisevan tärkeää, jotta polttokennojen liiketoimintaperusta säilyy osana päästövähennystyökaluja.
Valmistuksen ja toimitusketjun skaalaaminen: Kunnianhimoisten käyttöönoton tavoitteiden saavuttaminen vaatii polttokennojen, vetysäiliöiden, elektrolyysereiden jne. valmistuksen skaalaamista vauhdilla, jota toimitusketjut saattavat rajoittaa. Esimerkiksi hiilikuidun nykyinen maailmanlaajuinen tuotanto voi muodostua pullonkaulaksi, jos miljoonia vetysäiliöitä tarvitaan. Polttokennoteollisuus kilpailee muiden alojen (tuuli-, aurinko-, akkuteollisuus) kanssa joistakin raaka-aineista ja valmistuskapasiteetista. Myös työvoiman koulutus on merkittävä haaste – tarvitaan osaavia teknikkoja kennojen kokoonpanoon, asemien huoltoon jne. Hallitukset ovat alkaneet investoida koulutusohjelmiin (DOE mainitsee työvoiman kehittämisen osana ohjelmaansa innovationnewsnetwork.com). Toimitusketjujen paikallistaminen on trendi (EU ja Yhdysvallat haluavat kotimaista valmistusta työpaikkojen luomiseksi ja toimitusvarmuuden takaamiseksi). Tämä on sekä haaste että mahdollisuus: uudet tehtaat maksavat rahaa ja vievät aikaa rakentaa, mutta kun ne ovat toiminnassa, ne alentavat kustannuksia ja vähentävät tuontiriippuvuutta.
Poliittinen jatkuvuus ja tuki: Vaikka politiikka on nyt pääosin suotuisaa, poliittisen muutoksen riski on aina olemassa. Tukiaiset voivat päättyä liian aikaisin tai sääntely voi muuttua, jos esimerkiksi uusi hallinto ei priorisoi vetyä. Ala on jossain määrin riippuvainen jatkuvasta tuesta tällä vuosikymmenellä saavuttaakseen omavaraisuuden. Yhteisymmärryksen tai laajan tuen varmistaminen korostamalla työpaikkoja ja taloudellisia hyötyjä voi auttaa (siksi painotetaan, että vety luo 500 000 työpaikkaa EU:ssa vuoteen 2030 mennessä hydrogen-central.com ja elvyttää teollisuutta). Toinen näkökulma on lupaprosessien sujuvoittaminen – suuret infrastruktuurihankkeet voivat hidastua byrokratian vuoksi, joten jotkut hallitukset (kuten Saksa) työskentelevät nopeampien hyväksymisprosessien parissa vetyhankkeille, mikäli tätä ei saavuteta, se voi muodostua esteeksi.

Näistä haasteista huolimatta mikään ei vaikuta ylitsepääsemättömältä, kun otetaan huomioon käynnissä olevat määrätietoiset toimet. Kuten Dr. Sunita Satyapal totesi, kustannusten lisäksi “keskeinen haaste on vedyn kysynnän varmistaminen. On olennaista paitsi lisätä tuotantoa, myös stimuloida markkinakysyntää eri sektoreilla… meidän on skaalattava toimintaa kaupallisen kannattavuuden saavuttamiseksi.” innovationnewsnetwork.com Tämä tarjonnan ja kysynnän muna–kana-ongelma on todellakin monien haasteiden ytimessä. Käytetty lähestymistapa (hubit, kalustot, ajoneuvojen ja asemien koordinoitu skaalaus) pyrkii murtamaan tämän pattitilanteen.

On opettavaista huomata, että vastaavia haasteita oli akkusähköautoilla kymmenen vuotta sitten – korkea hinta, vähän latausasemia, toimintamatkan epävarmuus – ja määrätietoisella työllä niitä on vähitellen ratkaistu. Polttokennot ovat ehkä 5–10 vuotta akkuja jäljessä kehityksessä, mutta nyt ilmastokiire on suurempi ja sähköautojen käyttöönotosta on opittu, joten toiveena on, että nämä esteet voidaan ylittää nopeammin.

Yhteenvetona polttokennojen tärkeimmät haasteet ovat infrastruktuuri, kustannukset, kestävyys, polttoaineen tuotanto ja mielikuva/kilpailu. Jokaista näistä haasteista ratkotaan yhdistämällä teknologian tutkimus ja kehitys, poliittiset kannustimet sekä teollisuuden strategiat. Seuraavassa osiossa tarkastellaan, miten nämä toimet voivat toteutua tulevaisuudessa ja millaiset näkymät polttokennoilla on.

Tulevaisuuden näkymät

Polttokennojen tulevaisuus näyttää yhä valoisammalta, kun katsomme kohti vuotta 2030 ja sen yli, vaikka kehitys etenee eri sektoreilla eri tavoin. Jos nykyiset teknologian kehityksen, poliittisen tuen ja markkinoiden omaksumisen trendit jatkuvat, voimme odottaa polttokennojen siirtyvän nykyisestä varhaisen käyttöönoton vaiheesta kohti laajempaa massamarkkinavaihetta seuraavan vuosikymmenen aikana. Tässä katsaus odotettavissa oleviin kehityskulkuihin:

Skaalaus ja valtavirtaistuminen vuoteen 2030 mennessä: Vuoteen 2030 mennessä polttokennot voivat olla arkipäivää tietyillä aloilla. Monet asiantuntijat näkevät raskaan liikenteen läpimurtoalueena: tuhansia vetykäyttöisiä polttokennorekkoja moottoriteillä Euroopassa, Pohjois-Amerikassa ja Kiinassa, joita tukevat omistetut vetytiet. Suuret logistiikkayritykset ja kaluston omistajat pilotoivat jo nyt ja todennäköisesti laajentavat vetyraskaiden ajoneuvojen käyttöä, kun ajoneuvoja tulee saataville. Esimerkiksi H2Accelerate-konsortio ennustaa, että raskaat FCEV:t saavuttavat kustannuspariteetin dieselin kanssa 2030-luvulla riittävillä volyymeilla hydrogen-central.com. Saatamme nähdä polttokennorekkojen hallitsevan uusien pitkän matkan ajoneuvojen myyntiä 2030-luvun lopulla, jos teknologia täyttää lupauksensa – täydentäen akkurekkoja, jotka ottavat lyhyet ja alueelliset reitit. Polttokennobussit voivat samoin tulla kaupunkien kalustojen vakiokalustoksi, erityisesti pidemmillä reiteillä ja kylmemmissä ilmastoissa, joissa akut menettävät kantamaa. Euroopan tavoite 1 200 bussia vuoteen 2025 mennessä on vasta alku; rahoituksen ja kustannusten laskiessa määrä voi helposti kasvaa yli 5 000:een vuoteen 2030 mennessä Euroopassa, ja vastaavasti Aasiassa (Kiinassa ja Koreassa tavoitteena tuhansia). Polttokennotjunat yleistyvät todennäköisesti sähköistämättömillä raiteilla Euroopassa (Saksa, Ranska, Italia ovat kaikki ilmoittaneet laajennuksista) ja mahdollisesti myös Pohjois-Amerikassa (esim. lähijunat tai teollisuusreitit) Euroopan menestyksen myötä. Alstom ja muut ovat saaneet lisää tilauksia, ja vuoteen 2030 mennessä vetytjunat voivat olla kypsä tuotelinja, joka laajenee ohi uutuuden.
Kiinteiden polttokennojen laajentuminen: Sähkön tuotannossa polttokennot ovat valmiita vakiinnuttamaan merkittävän aseman. Yhä useammat datan keskukset ottavat käyttöön polttokennot varavoimana tai jopa ensisijaisena virtalähteenä, kun yritykset kuten Microsoft ja Google tavoittelevat 24/7 puhdasta energiaa. Microsoftin menestys 3MW polttokennoilla carboncredits.com viittaa siihen, että vuoteen 2030 mennessä datakeskusten dieselgeneraattorit voidaan alkaa korvata laajamittaisesti polttokennoratkaisuilla, erityisesti jos hiilikustannukset tai luotettavuusongelmat (äärisäät ym.) tekevät dieselistä vähemmän houkuttelevan. Sähköyhtiöt saattavat asentaa suuria polttokennopuistoja hajautettuun tuotantoon – Etelä-Koreassa on jo 20–80 MW laitoksia ja lisää suunnitteilla. Muut maat, joissa sähköverkko on rajoittunut (esim. Japani, osa Eurooppaa), voisivat käyttää polttokennoja paikalliseen tuotantoon ja resilienssin parantamiseen. Mikro-CHP-polttokennot kotitalouksissa saattavat pysyä lähinnä Japanin/Korean ilmiönä, elleivät kustannukset laske merkittävästi tai Euroopan kaasuyhtiöt siirry vetyyn ja ala edistää polttokennokattiloita. Käänteisten polttokennojen (sähkö <-> vedyn varastointi) konsepti voi kuitenkin muodostua tärkeäksi resurssiksi verkoille, joissa on erittäin korkea uusiutuvan energian osuus, toimien käytännössä pitkäaikaisena energiavarastona. Vuoteen 2035 mennessä jotkut analyytikot ennustavat satojen megawattien tällaisia järjestelmiä tasapainottamaan kausittaista aurinko-/tuulivoimaa esimerkiksi Kaliforniassa tai Saksassa.
Vihreän vedyn talous: Polttokennojen menestys liittyy vihreän vedyn nousuun. Rohkaisevasti kaikki merkit viittaavat vihreän vedyn tuotannon massiiviseen laajentumiseen. IEA ennustaa 5-kertaista kasvua vuoteen 2030 mennessä vähähiilisen vedyn tuotannossa, jos ilmoitetut hankkeet toteutuvat iea.org. IRA:n ja vastaavien kannustimien myötä saatamme nähdä vihreän vedyn saavuttavan sen kuuluisan $1/kg hinnan jo 2030-luvun alussa (uusiutuvan energian runsailla alueilla), tai ainakin $2/kg useimmissa paikoissa, mikä tekisi polttokennotoiminnasta erittäin kilpailukykyistä polttoainekustannuksissa. Tämä runsas ja edullinen vihreä vety ei ainoastaan ruokkisi ajoneuvoja ja voimaloita, vaan avaisi myös uusia polttokennomarkkinoita – esimerkiksi polttokennot rahtialuksissa, joissa käytetään laivalla hajotettua ammoniakkia, tai polttokennosähkö syrjäisille kylille, jotka nyt toimivat dieselillä (koska vihreää H₂:ta voitaisiin kuljettaa tai tuottaa paikallisesti aurinkovoimalla). Jos vety muuttuu LNG:n kaltaiseksi kauppatavaksi, jopa maat ilman uusiutuvia voisivat tuoda sitä ja käyttää polttokennoja puhtaan sähkön tuottamiseen.
Tekniset läpimurrot: Käynnissä oleva T&K voi tuoda merkittäviä muutoksia. Esimerkiksi, jos ei-jalometallikatalyytit saavuttavat saman suorituskyvyn, platinan saatavuusongelmat ja kustannukset menettävät merkityksensä – polttokennopinon kustannukset voivat romahtaa, eikä mikään yksittäinen maa hallitse resursseja (platina on vahvasti keskittynyt Etelä-Afrikkaan ja Venäjälle, joten tarpeen vähentämisellä on myös geopoliittista hyötyä). Kiinteäoksidipolttokennon hyötysuhde voi parantua entisestään ja matalan lämpötilan SOFC:t voivat tulla käyttökelpoisiksi, mikä voisi kuroa umpeen PEM:n ja SOFC:n välistä kuilua tietyissä käyttökohteissa. Vetyvarastoinnin saralla edistysaskeleet (ehkä kiinteätilavarastoinnissa tai edullisemmassa hiilikuidussa) voivat helpottaa H₂:n varastointia ja kasvattaa tiheyttä, mikä pidentää FCEV:n toimintasädettä tai mahdollistaa pienemmät sovellukset. Myös uudentyyppiset polttokennot – esim. protonikeraamiset polttokennot, jotka toimivat keskilämpötiloissa ja yhdistävät PEM:n ja SOFC:n etuja – voivat laajentaa käyttökohteita.
Yhteensulautuminen uusiutuvien ja akkujen kanssa: Sen sijaan, että polttokennot, akut ja uusiutuvat kilpailisivat, ne tulevat todennäköisesti toimimaan yhdessä monissa järjestelmissä. Esimerkiksi tulevaisuuden nollapäästöverkko voi käyttää aurinko-/tuulivoimaa (satunnaista), akkuvarastointia (lyhytaikaista) ja polttokennogeneraattoreita, jotka toimivat varastoidulla vedyllä tai ammoniakilla (pitkäaikaista, huipputuen antamista varten). Ajoneuvoissa jokaisessa polttokennoautossa on silti akku (hybridi) talteenottoa ja tehon lisäämistä varten. Saatamme myös nähdä ladattavia FCEV:itä: ajoneuvoja, jotka kulkevat pääasiassa vedyllä, mutta joita voi myös ladata verkosta kuten ladattavaa hybridiä. Tämä voi tarjota toiminnallista joustavuutta ja mahdollisesti vähentää polttoaineen tarvetta – joissakin konseptiautoissa on esitelty tämä ominaisuus.
Markkinanäkymät ja volyymi: 2030-luvun puoliväliin mennessä maailmassa voi olla miljoonia polttokennoajoneuvoja liikenteessä, jos suotuisat olosuhteet jatkuvat. Esimerkiksi ennusteet vaihtelevat: optimistisimmat sanovat 10 miljoonaa FCEV:tä vuoteen 2030 mennessä maailmanlaajuisesti (pääosin Kiinassa, Japanissa, Koreassa), varovaisemmat ehkä 1–2 miljoonaa. Raskaiden ajoneuvojen osuus on merkittävä – kymmeniä tuhansia kuorma-autoja ja busseja myydään vuosittain 2020-luvun lopulla. Polttokennoalan liikevaihto voi nousta kymmeniin miljardeihin vuodessa, ja monet yritykset voivat olla tuolloin kannattavia. Euroopan kaltaiset alueet pyrkivät rakentamaan omia kotimaisia mestareita Ballardin tai Plugin haastajiksi, mikä voi toteutua (esim. Bosch voi nousta suureksi toimijaksi omalla polttokennotuotannollaan). Myös täysin uusia toimijoita voi nousta – esim. Kiinassa REFIRE ja Weichai ovat nousseet merkittäviksi polttokennotoimittajiksi muutamassa vuodessa hallituksen tuen ansiosta, ja voivat pian olla globaaleja kilpailijoita.
Politiikka ja ilmastotavoitteet: Polttokennot ovat keskeisessä roolissa monissa 2050 nettonollatavoitteiden tiekartoissa. Jos katsomme vuoteen 2050: nettonollaskenaariossa vety ja polttokennot voisivat kattaa 10–15 % maailman loppuenergiasta commercial.allianz.com, tarjoten voimanlähteen suurelle osalle raskaasta liikenteestä, merenkulusta (mahdollisesti ammoniakkipolttokennojen tai polton kautta), ilmailusta (ehkä vetykäyttöisillä suihkumoottoreilla suurille koneille, mutta polttokennoilla alueellisille lentokoneille) sekä osalle sähköntuotannosta. Siihen mennessä polttokennot saattavat olla yhtä yleisiä kuin polttomoottorit aikoinaan – niitä löytyy kaikkeen kodinkoneista (kuten polttokennogeneraattorit kellareissa tai apulaitteet kodeissa) suuriin voimalaitoksiin. Ne voivat myös muuttua melko näkymättömiksi käyttäjäkokemuksessa – esimerkiksi kuluttaja voi matkustaa vetyjunalla tai -bussilla huomaamatta, että kyseessä on polttokenno eikä sähköverkosta syötetty tai akku, koska kokemus (tasainen, hiljainen) on samanlainen tai parempi. Narratiivi voi muuttua: sen sijaan, että puhutaan “polttokenno vs akku”, saatetaan vain todeta, että sähköajoneuvoja on kahta tyyppiä (akku- tai polttokennokäyttöisiä) käyttötarpeen mukaan, molemmat sähköisen voimalinjan alla.
Asiantuntijanäkemykset: Alan johtajat ovat edelleen optimistisia mutta realistisia. Esimerkiksi Tom Linebarger (Cumminsin hallituksen puheenjohtaja) sanoi vuonna 2024: “Uskomme, että vetykennot tulevat olemaan ratkaisevassa roolissa erityisesti raskaissa sovelluksissa, mutta menestys riippuu kustannusten alentamisesta ja vetyinfrastruktuurin rakentamisesta – molemmat ovat nyt käynnissä.” Monet jakavat tämän näkemyksen: polttokennot eivät korvaa akkuja tai polttomoottoreita kaikkialla, mutta täyttävät kriittisiä segmenttejä ja toimivat rinnakkain muiden ratkaisujen kanssa. Tieteilijät kuten Prof. Yoshino (litiumakun keksijä) ovat jopa sanoneet, että vedyn ja akkujen on oltava rinnakkain, jotta öljy voidaan täysin korvata. Samaan aikaan varovaiset äänet kuten Elon Musk (joka tunnetusti kutsui polttokennoja “fool cellsiksi”) ovat yhä eristyneempiä, kun jopa Tesla tutkii vedyn käyttöä teräksenvalmistuksessa tehtaillaan.

Voidaan odottaa, että alan konsolidoitumista tapahtuu kypsyessään: kaikki nykyiset polttokennostartupit eivät selviä – ne, joilla on todellista jalansijaa, ostetaan tai ne päihittävät muut. Esimerkiksi vuonna 2025 näimme Honeywellin ostavan JM:n osaston ts2.tech – todennäköisesti lisää kauppoja on tulossa, kun suuret yritykset hankkivat osaamista. Tämä voi nopeuttaa kehitystä tuomalla polttokennoteknologian valmistusjättien laajojen resurssien piiriin.

Kuluttajien omaksuminen: Jotta polttokennoautot (FCEV) todella menestyisivät kuluttajamarkkinoilla, vedyn tankkauksen on oltava lähes yhtä vaivatonta kuin bensiinin. Vuoteen 2030 mennessä alueet kuten Kalifornia, Saksa ja Japani saattavat päästä tähän – asemia on satoja, jolloin FCEV-kuljettajan ei tarvitse huolehtia reittien suunnittelusta. Jos näin käy, omistajien suusta suuhun -suosittelu (nopeat tankkaukset ja pitkä toimintamatka) voi innostaa muitakin, erityisesti niitä, jotka eivät ole tyytyväisiä nykyisten sähköautojen latausnopeuksiin tai toimintamatkaan omassa käytössään. Myös useammat automallit auttavat – tällä hetkellä valikoima on rajallinen (vain muutama automalli, vaikka lisää on tulossa, kuten Hyundain seuraavan sukupolven malli ja mahdollisesti malleja Kiinasta tai Lexuksen polttokennomalli). Jos 2020-luvun lopulla valtavirran merkit tuovat polttokennolla varustetun katumaasturin tai pickupin mallistoonsa, se muuttaa tilannetta. Huhujen mukaan Toyota saattaa tuoda polttokennot isompiin katumaastureihin ja pickupeihin, mikä voisi tehdä tekniikasta suositun eri väestöryhmässä kuin ympäristötietoiset Mirain ostajat.
Globaali tasa-arvo: Kun polttokennotekniikka kehittyy, sitä voidaan siirtää ja käyttää kehittyvissä maissa, ei vain rikkaissa. Erityisesti syrjäseutujen sähköntuotannossa tai puhtaassa joukkoliikenteessä saastuneissa kaupungeissa Intiassa, Afrikassa ja Latinalaisessa Amerikassa. Kustannusten on ensin laskettava, mutta vuoteen 2035 mennessä voimme nähdä esimerkiksi vetybusseja Afrikan kaupungeissa, jotka kulkevat paikallisesti tuotetulla vihreällä vedyllä runsaan auringon ansiosta. Jos kansainvälinen rahoitus tukee tätä, polttokennot voivat ohittaa vanhan saastuttavan teknologian näissä paikoissa.

Yhteenvetona polttokennojen näkymät ovat kasvavaa integroitumista puhtaan energian kenttään. Varovaista optimismia tukee konkreettinen edistys, jonka ansiosta polttokennot voivat voittaa nykyiset haasteet ja löytää oman paikkansa. Kuten Oliver Zipse (BMW) sanoi, vety ei liity vain ilmastoon, vaan myös “resilienssiin ja teolliseen itsemääräämisoikeuteen” hydrogen-central.com – eli maat ja yritykset näkevät strategista arvoa polttokenno- ja vetyteknologian käyttöönotossa (öljyriippuvuuden vähentäminen, teollisuuden luominen). Tämä strateginen tavoite takaa pitkäaikaisen sitoutumisen.

Vaikka kukaan ei voi ennustaa tulevaisuutta varmasti, on merkittävää, että käytännössä jokaisella suurella taloudella ja ajoneuvovalmistajalla on nyt vety-/polttokennosuunnitelma – näin ei ollut kymmenen vuotta sitten. Palaset loksahtelevat paikoilleen: teknologia kehittyy, markkinat muodostuvat, politiikka yhtenäistyy, investoinnit virtaavat. Jos 2010-luku oli akkujen läpimurron ja varhaisen käyttöönoton vuosikymmen, 2020-luvun loppu ja 2030-luku voivat hyvinkin olla aikaa, jolloin vety ja polttokennot lyövät läpi ja kasvavat mittakaavassa. Tuloksena voi olla vuoteen 2050 mennessä maailma, jossa liikenne- ja energiasektorit ovat suurelta osin päästöttömiä – kiitos laajalle levinneen polttokennoteknologian, joka tekee työnsä hiljaisesti autoissa, kuorma-autoissa, kodeissa ja voimalaitoksissa – täyttäen vuosikymmeniä vanhan lupauksen vetytaloudesta.

Lopuksi on syytä palauttaa mieleen Toyotan johtajan, Thierry de Barros Contin, sanat, joka vuoden 2025 seminaarissa kehotti kärsivällisyyteen ja sinnikkyyteen: “Tämä ei ole ollut helppo tie, mutta se on oikea tie.” pressroom.toyota.com Polttokennotien varrella on ollut mutkia ja käänteitä, mutta jatkuvalla työllä se vie meitä kohti puhtaampaa, kestävämpää vetyyn perustuvaa tulevaisuutta.

Lähteet

Fortin, P. (2025). SINTEFin tutkimus polttokennojen platinan vähentämisestä – Norwegian SciTech News norwegianscitechnews.com
Satyapal, S. (2025). Haastattelu Yhdysvaltain vetyohjelman saavutuksista ja haasteista – Innovation News Network innovationnewsnetwork.com
Globe Newswire. (2025). Polttokenno-sähköautojen markkinatrendit 2025 – Precedence Research globenewswire.com
Sustainable Bus. (2025). Polttokennobussien käyttöönotto ja trendit Euroopassa sustainable-bus.com
Airbus Press Release. (2025). Airbusin ja MTU:n yhteistyö polttokennoilmailussa, asiantuntijalausunnot airbus.com
Hydrogen Central. (2025). Global Hydrogen Mobility Alliance -toimitusjohtajien sitaatit (Air Liquide, BMW, Daimler, jne.) hydrogen-central.com
NYSERDA Press Release. (2025). New York rahoittaa vety-polttokennoprojekteja, viralliset lausunnot nyserda.ny.gov
IEA. (2024). Globaalin vedyn katsauksen havainnot ja politiikan kohokohdat iea.org
H2 View. (2025). Vedyn markkinakatsaus keski-2025 (sijoittajien realismi, Nikola-uutiset) h2-view.com
Ballard Power. (2025). Yritystiedotteet (bussitilaukset, strateginen painopiste) money.tmx.com, cantechletter.com