VTT:n kehittämä rSOC pilottijärjestelmä

Suomi hyötyy vetybuumista

27.1.2022
|
Uutinen

VTT:n tutkijoiden kehittämä järjestelmä voi sekä tuottaa vedystä sähköä, että varastoida sähköä vedyksi. Erikoistutkija Ville Saarinen uskoo, että vedystä tulee raakaöljyn kaltainen myyntiartikkeli.

– Tutkimuksemme liittyy päivän polttavaan aiheeseen eli vetybuumiin. Ilmastonmuutoksen takia meidän pitäisi päästä mahdollisimman pian eroon fossiilisista polttoaineista. Tilalle tarvitaan uusi energiajärjestelmä, Teknologian tutkimuskeskus VTT:n erikoistutkija Ville Saarinen sanoo.

Saarisen mukaan tuuli, vesi ja aurinko ovat hyviä energianlähteitä, mutta niiden ongelma on siinä, että aina ei tuule tai paista. Energiaa syntyy vaihtelevasti. Tyyniä ja pilvisiä päiviä varten varastossa pitäisi olla energiaa. Toisaalta sitten kun tuulee ja paistaa, energiaa saattaa syntyä jopa liian paljon, ja sitä pitäisi voida varastoida.

VTT:n tutkijat ovat rakentaneet kaksisuuntaisen kiinteäoksiditeknologiaan perustuvan minivoimalaitoksen. Se voi helpottaa sähköenergian varastointia. Kun sähköä on tarjolla runsaasti, teknologia voi varastoida sitä vedyksi. Kun sähköstä puolestaan on pulaa, teknologia on ohjattavissa nopeasti käänteiseksi: se voi tuottaa varastoidusta vedystä sähköä ja tasapainottaa paikallista sähköverkkoa.

– Yksittäisiä energiavajeen piikkejä voi tasoittaa akuillakin, mutta vety on nähdäkseni ainoa varastoinnin vaihtoehto, kun rakennamme uusia energiajärjestelmiä, Saarinen selventää.

VTT:n kehittämä rSOC pilottijärjestelmä, kuva 2
VTT:n rSOC pilottijärjestelmä näyttää Saarisen mukaan lähinnä harmaalta laatikolta. Laatikko kätkee kuitenkin sisäänsä korkean luokan teknologiaa. VTT:n Otaniemen tutkimustiloissa harmaita laatikoita on useita. Järjestelmän voi tarvittaessa siirtää.

Vety on hiilivapaa ja uusiutuva polttoaine, mutta tällä hetkellä 96 prosenttia vedystä valmistetaan fossiilisilla polttoaineilla. VTT:n teknologia hyödyntää elektrolyysiä vedyn valmistamiseen. Elektrolyysissä vesi erotellaan sähkövirran avulla vedyksi ja hapeksi, päästöttömästi.

– Toki sähkövirran, jolla vety erotetaan vedestä, pitää olla myös vihreää.

Teknologia on kehitysvaiheessa. VTT:n demojärjestelmä on kymmenen kilowatin suuruinen, mutta Saarisen mukaan se on skaalattavissa suuremman kokoluokan voimalaitokseksi. Hiilineutraaliustavoitteet luovat globaalia kysyntää vihreälle vedylle.

Erityistä järjestelmässä on Saarisen mukaan sen korkea hyötysuhde vedyn valmistuksessa.

– Kiinteäoksiditeknologian korkea käyttölämpötila, noin 700 astetta, mahdollistaa sen, että järjestelmän hyötysuhde on jopa yli 80 prosenttia. Jos miettii järjestelmän käyttöä isossa mittakaavassa, esimerkiksi Suomen tai Euroopan laajuisesti, jokainen hyötysuhdeprosentti on paljon rahaa.

rSOC järjestelmä
Kuvassa on esitetty rSOC järjestelmän stackkimoduulien, lämmönvaihtimien ja kaasujen jäähdytysyksikköjen lämpötilajakauma eristemateriaalin sisällä 700 C toimintapisteessä.

VTT:n kehittämä järjestelmä liittyy vuonna 2020 päättyneeseen kolmivuotiseen EU-projektiin. Saarinen oli mukana projektissa kaksi vuotta. VTT:llä on edelleen käynnissä monia järjestelmän teknologiaan liittyviä tutkimushankkeita: osa niistä keskittyy polttokennoihin, osa kiinteäoksidijärjestelmiin ja osa elektrolyysiin. VTT on tutkinut kiinteäoksidijärjestelmiä parikymmentä vuotta. 

VTT:n Polttokennot ja vety -tiimiin kuuluu noin 20 henkilöä. Tiimi tekee laajaa kansainvälistä yhteistyötä.

– Suomessa on huipputason osaamista elektrolyysiteknologiassa. Näen tässä ison potentiaalin. Ehkä Suomessa voisi tulevaisuudessa olla elektrolyysitehtaita, Saarinen visioi.

Ehkä, ottaen huomioon vetybuumin. Mutta Saarinen kertoo, että on vetybuumeja ollut ennenkin. Nyt menossa oleva on hänen laskujensa mukaan viides. Aina innostus on jotenkin lopahtanut. Hän arvelee, että kiinteäoksiditeknologia ei ole vielä lyönyt läpi sen kalliin hinnan takia. Korkea käyttölämpötila vaatii monimutkaista ja kallista teknologiaa. Sitä ei saa vielä kaupallisilta toimittajilta, vaan järjestelmät ovat tällä hetkellä käsityötä.

– Nyt näyttää kuitenkin hyvältä. Poliitikot ovat heränneet, että ilmastonmuutokselle on oikeasti tehtävä jotakin. Seuraamme Euroopan tilannetta ja Suomi on vetybuumissa jäljessä. Oltaisiinpa edes vetyjunassa mukana, vaikkei ensimmäisessä vaunussa! Uskon että vedystä tulee raakaöljyn kaltainen myyntiartikkeli, Saarinen sanoo.

Suomi on vetybuumissa jäljessä. Oltaisiinpa edes vetyjunassa mukana, vaikkei ensimmäisessä vaunussa!
- VTT:n erikoistutkija Ville Saarinen

Hän kokee työnsä puhtaan teknologian kehittämiseksi merkityksellisenä. 

– Uskon, että yritykset ja kaupungit ovat kiinnostuneita, kunhan saamme demonstraatiokohteita pystyyn. Kukaan ei halua enää brändäytyä saastuttajaksi.

VTT:n kaksisuuntainen elektrolyyseri­-polttokenno­järjestelmä

Suomalainen insinöörityöpalkinto 2021 -kilpailun yksi viidestä finalistista. Ehdokkaat: TkT Ville Saarinen, DI Mikko Kotisaari, DI Jari Pennanen, DI Valtteri Pulkkinen, TkT Olli Himanen, FT Jari Kiviaho, TkT Olivier Thomann ja DI Aki Nieminen.

Lue lisää: vertaisarvioitu  artikkeli