Vetytalous ja polttokennoteknologian tutkimus

Fossiiliset polttoaineet hallitsevat yhä maailman energiamarkkinoita, mutta asiat ovat hiljalleen muuttumassa, kun vähähiilisten energianlähteiden kysyntä kasvaa. Vetytalous on tärkeässä osassa tulevaisuuden vähähiilisessä taloudessa, ja polttokennoteknologia on tärkeä osa vetytaloutta. Polttokennot ovat tehokas ja puhdas tapa tuottaa sähköä juuri siellä ja silloin kun tarvitaan, ja niillä voi tuottaa tarvittavan energian monenlaisiin sovelluksiin ajoneuvoista ja kodeista suuriin asennuksiin. Tarkka kosteusmittaus on tärkeää polttokennon tehokkuuden ja käyttöiän maksimoinnissa. Vaisala on täyttänyt polttokennojen tutkimusprojektien vaativia kosteusmittaustarpeita jo vuosien ajan.

Vedyn tuotanto on kasvava ala. Vedyn kysyntä polttokennoissa käyttöä varten lisää alan kasvua, mutta pääasiallinen sovellusalue on edelleen jalostusteollisuus. Nykyään vetyä tuotetaan yhä enimmäkseen fossiilisista polttoaineista. Maakaasun reformointiprosessi on tällä hetkellä taloudellisin tapa tuottaa vetyä, mutta fossiilisiin polttoaineisiin pohjautuvana menetelmänä se ei ole kestävä ratkaisu pitkällä aikavälillä.

Yksi modernien energiamarkkinoiden suurimmista haasteista on sähköenergian varastointi. Sähkön tuotanto on kysynnän mukaan ohjautuva prosessi; kaikki tuotettu energia on kulutettava samalla kertaa. Kulutus vaihtelee jatkuvasti useiden eri tekijöiden mukaan, kuten sään ja päivänvalon. Nämä samat tekijät vaikuttavat myös uusiutuviin energianlähteisiin, kuten tuuli- ja aurinkovoimaan, mikä hankaloittaa näiden lähteiden optimaalista käyttöä.

Tällä hetkellä energiaa voi varastoida akkuihin tai muuttaa esimerkiksi potentiaalienergiaksi pumppaamalla vettä vesivoimareserviin. Parhaillaan tehdään myös vetytalouden kannalta erityisen kiinnostavaa seuraavan sukupolven tutkimustyötä Balance-projektissa, jota rahoittaa Euroopan unioni ja koordinoi Teknologian tutkimuskeskus VTT Suomessa. VTT:n suurin vahvuus on moniteknologinen osaaminen, josta on hyötyä erityisesti Balancen kaltaisissa projektissa.

Balance-projektin tavoitteena on löytää ratkaisuja seuraaviin haasteisiin:

• energiajärjestelmän tuottamien kasvihuonekaasupäästöjen vähentäminen
• nopeasti kasvavan tuuli- ja aurinkoenergian osuuden integroiminen sähköverkkoon huolimatta sääpohjaisen sähköntuotannon ja kulutuksen vaihtelun ristiriidoista
• synteettisten polttoaineiden tuottaminen uusiutuvista lähteistä liikennettä varten.

Käännettävät kiinteähappikennot (grafiikassa merkintä rSOC) kykenevät käyttämään ylimääräistä uusiutuvaa energiaa vedyn tuottoon. Ne pystyvät myös muuntamaan tämän vedyn takaisin sähköksi, joten ne voivat varastoida sähköenergian kemialliseksi polttoaineeksi, jota voi käyttää esimerkiksi ajoneuvoissa, kodeissa ja teollisuudessa. Tämä teknologia on vasta kehitysvaiheessa, mutta projektin tavoitteet ovat kunnianhimoiset. Olemme ylpeitä siitä, että VTT on käyttänyt Vaisalan mittalaitteita tutkimusprojekteissaan vuosien ajan ja tekee niin myös Balance-projektissa.

Mikko Kotisaari VTT:ltä valitsi uutta rSOC-prototyyppiä varten Vaisala HUMICAP® HMP7 -kosteus- ja lämpötilamittapään, koska mittapää on helppo integroida kompaktiin rSOC-järjestelmään. Mittapään pieni koko ja Modbus RTU -tietoliikenneprotokolla sekä erinomainen mittaustoiminta olivat tärkeitä päätökseen vaikuttaneita tekijöitä.

Lisätietoja saat lukemalla aiheeseen liittyvän VTT:n referenssicasen ja sovelluskuvauksen Polttokennojen tehokkuuden ja käyttöiän maksimointi optimaalisella kosteutuksella (pdf) tai ottamalla meihin yhteyttä ja pyytämällä lisätietoja Vaisalan kosteusmittausvaihtoehdoista polttokennoteollisuudelle.