Uusiutuvan energian tarjonnan lisääminen sähköverkossa tuuli- ja aurinkoenergiana muokkaa jatkossakin Suomen energia-alan tulevaisuutta. Näissä lähteissä esiintyy kuitenkin vaihtelua; tarvitaan tehokkaita energiankantajaratkaisuja, jotka takaavat jatkuvan ja hiilipäästöttömän toimituksen. Kemiantekniikan innovaatiot parantavat entistä kestävämpien akkujen suorituskykyä ja käyttöikää, mutta kysynnän tarpeisin vastaamiseen ja kriittisten mineraalien käytön vähentämiseen vaaditaan uutta tekniikkaa.
Tässä mittakaavan muutoksessa vety on avainasemassa. Elektrolyysiprosesseilla vetyä voidaan käyttää polttokennoissa, jotka sekä varastoivat että muuntavat energiaa käyttöön, ja joita voidaan käyttää käänteisesti energian uudelleenvarastointiin. Vetyä voidaan käyttää myös suoraan hiilineutraalina polttoaineena. Tämä perustuu vuosikymmenten saatossa kerättyyn tietoon aiemmin fossiilisia polttoaineita käyttäneistä moottoreista.
Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulun tutkijat tutkivat vetypolttoaineen suoraruiskutusta. Uudella tekniikalla on mahdollista eliminoida moottorin takaisku, parantaa lämpöhyötysuhdetta ja vähentää polttoaineenkulutusta nykyiseen vetymoottoritekniikkaan verrattuna. Aallon tutkijat analysoivat kokeissa nestetiheyden muutoksia nopealla Schlieren-kuvantamisprosessilla. Näin tutkimusryhmä voi tehokkaasti tutkia kaasusuihkun käyttäytymistä, mikä on välttämätöntä suoraruiskutusmoottoreiden kehittämisessä.
Vedyssä piilee paljon potentiaalia meriteollisuudelle, jossa saatetaan nähdä vetykäyttöisiä aluksia jo lähitulevaisuudessa. Yksi vetypolttoaineen eduista on sen uskomaton keveys etenkin raskaisiin akkuihin verrattuna. Ominaisuudesta voi olla vastaavaa etua ilmailussa tai kaukoliikenteen logistiikassa maateitse, koska se on toiminut menestyksekkäästi meriliikenteessä.
Vihreän vetytalouden kehittämisessä on vielä tehtävää, sillä se vaatii huomattavasti sähköä uusiutuvista lähteistä. Toinen huomioon otettava tekijä on vetyatomien pieni koko, mikä vaikeuttaa niiden varastointia. Prosessi nimeltä vetyhaurastuminen vaikuttaa teräspohjaisiin säiliöihin ja putkistoihin vaarantaen ajan mittaan metallin rakenteellisen kestävyyden. Haasteista huolimatta vedyn mahdollista roolia Suomen ilmastoneutraaliustavoitteissa ei pidä aliarvioida.
Tällainen tutkimus on esimerkki Aalto-yliopiston panoksesta Suomen vetytutkimusfoorumiin. Tärkeimpien yliopistojen ja tutkimuslaitosten uusi kumppanuushanke edistää vetyosaamista ja toimintasuunnitelmien laatimista kansallisen päätöksenteon tueksi. Yhdistämällä akateemista tutkimusta ja vetyalliansseja julkisella ja yksityisellä sektorilla foorumi vahvistaa Suomen asemaa vedyn arvoketjun johtavana tietopohjana.
Tutkijat: Martti Larmi, professori, energiateknologia, Qiang Cheng ja Maryam Yeganeh, Energy Conversion and Systems Research Group, konetekniikan laitos, Insinööritieteiden korkeakoulu, Aalto-yliopisto
Teksti: Edel O'Reilly and Peter Taggart
The transition towards a hydrogen economy is necessary to radically cut down carbon emissions and it will have a key role in the energy systems, industry and transport of the developed carbon-neutral society.
Energy Conversion and Systems research group at the Department of Mechanical Engineering
The Department of Mechanical Engineering is a leading multidisciplinary research establishment with strong industrial ties and impact on industry and society alike.