Vetybuumi luo uusia liikeideoita – TUTLI-projektina alkanut yritysaihio tarjoaa keinoja tehdä vihreästä vedystä mahdollisimman kannattavaa

Vihreä, uusiutuvalla sähköenergialla päästöttömästi tuotettu vety on keskeinen osa tulevaisuuden päästötöntä energiajärjestelmää. Siirtymä fossiilisista hiilivedyistä vihreisiin hiilivetyihin merkitsee valtavaa lisäystarvetta vedyn tuottamiseen veden elektrolyysillä. Tarve elektrolyysilaitteiden kehitykselle avaa merkittäviä liiketoimintamahdollisuuksia, joihin myös LUTissa halutaan tarttua.

Veden elektrolyysi on kauan käytössä ollut tekniikka. Vedyn kasvava rooli uusiutuvan energian kantajana on kuitenkin nostanut vedyn valmistuksen veden elektrolyysillä yhdeksi puhtaamman tulevaisuuden avainteknologioista. Vihreää vetyä tarvitaan jatkossa korvaamaan fossiilisia hiilivetyjä lukuisissa eri teollisissa prosesseissa, esimerkiksi typpilannoitteiden ja fossiilivapaan teräksen valmistuksessa.

Teräksen valmistuksessa vihreällä vedyllä on mahdollista korvata koksin ja hiilen käyttöä, millä olisi merkittäviä vaikutuksia hiilidioksidipäästöjen vähentämisessä. Nykyisen terästeollisuuden aiheuttamat hiilidioksipäästöt ovat esimerkiksi Suomessa peräti 7 prosenttia kaikista hiilidioksidipäästöistä.

"EU:ssa ja sen lähialueilla alueella tavoitellaan elektrolyysikapasiteetin kasvua peräti 80 gigawattiin vuoteen 2030 mennessä. Tällä hetkellä vuotuinen asennettu elektrolyysikapasiteetti on muutaman kymmenen megawatin luokkaa, joten hyppäys on valtava", sanoo Joonas Koponen, sähkötekniikan tutkijatohtori LUTissa.

Visiona start up modulaaristen tehoelektroniikkaratkaisujen toimittajaksi

Koponen on yksi elektrolyysilaitteisiin keskittyvän ELPSU-projektin (Electrolyzer Power Supply, tutkimusprojekti virallisesti Modular power electronics for electrolysis applications) tutkijoista. Tutkimusprojektin juuret ovat uraauurtavissa, LUTin power-to-x-teknologiaan perustuvan tutkimuksen käynnistäneissä Neo-Carbon Energy- ja SOLETAIR-projekteissa. Tutkimuksesta liiketoimintaa (TUTLI, nykyisin Research to business) -projektina alkaneessa tutkimuksessa pyritään synnyttämään uutta liiketoimintaa ja osaamista Suomeen.

"Visionamme on uusi start up -yritys, joka toimittaisi sekä moderneja tehoelektroniikkaratkaisuja että uusia toiminnallisuuksia veden elektrolyysisovelluksiin tehden vihreästä vedystä mahdollisimman kannattavaa", Koponen taustoittaa.

Koponen jatkaa, että tehoelektroniikalla voidaan hallita tehonkulutusta ja sähkön laatua vihreän vedyn tuotannossa. "Parannettu sähkön laatu optimoi tuotannon energiatehokkuutta, säädettävyyttä ja sähkönsiirron häviöitä."

Sähkön hinta on dominoiva osatekijä vedyn tuotantokustannuksissa, sillä se vastaa noin 70-90 prosenttia vedyn tuotannon kokonaishinnasta. Tämän johdosta ratkaisut, jotka parantavat elektrolyysilaitteiden energiatehokkuutta, ovat erittäin kysyttyjä.

Koponen ja hänen tutkijakollegansa, sähkötekniikan tutkijatohtori Anton Poluektov sekä tuotantotalouden nuorempi tutkija Matti Rissanen uskovat yritysaihion olevan monestakin syystä potentiaalinen. Laitevalmistajat joutuvat vastaamaan markkinoiden vaatimukseen tehohyppäyksestä, ja käytössä olevista laitteista olisi saatava enemmän irti.

Havainnekuva konttiin rakennetusta veden elektrolyysisovelluksien tasasuuntaintoteutuksesta

Havainnekuva konttiin rakennetusta veden elektrolyysisovelluksien tasasuuntaintoteutuksesta sähköverkkoliityntöineen.

"Keskitymme parantamaan olemassa olevien elektrolyysilaitteistojen tehoelektroniikkaa ja näiden järjestelmien toiminnallisuutta. Ideamme ei siis perustu niin sanotusti uuteen rautaan, mikä vaatisi mittavia investointeja. Ratkaisumme ei myöskään vaadi sähkön kantaverkon ja laitteiston väliin lisäosia, jotka tekisivät kokonaisuudesta monimutkaisemman, kuten moni kilpaileva konsepti tekee."

Koponen jatkaa, että heidän yritysaihionsa ratkaisu on luonteeltaan modulaarinen, eli helposti sopeutettavissa kulloisenkin elektrolyysilaitteiston kokoon.

"Elektrolyysilaitteiston kennojen käyttöikä on myös keskeinen kustannustekijä vihreän vedyn tuotannossa, sillä elektrolyysikennoston tyypillinen elinkaari on alle kymmenen vuotta. Yksi osa ratkaisuamme on online-seuranta kennostojen kunnon tarkkailuun. Patentoidulla tunnistusmenetelmällä pystymme tarkkailemaan kennoston tilaa ja täten tarvittaessa määräämään toimenpiteitä heikentyneen suorituskyvyn osittaiseksi palauttamiseksi", valottaa Koponen.

Tutkijat käyvät parhaillaan keskusteluja paitsi rahoittajien, myös teollisten toimijoiden kanssa. ELPSU pääsi ainoana TUTLI-projektina Energia2020-innovaatiokilpailussa semifinaaleihin saakka, ja sai sitäkin kautta luotua keskusteluyhteyksiä.

"Tavoitteenamme on luonnollisesti päästä testaamaan konseptia teollisen kokoluokan pilotissa. Käymme parhaillaan keskusteluja ensimmäisestä pilot-yhteistyöstä megawattikokoluokassa", Koponen kertoo.

Lisätietoja:

Joonas Koponen, tutkijatohtori, LUT-yliopisto, 050 563 6569, joonas.k.koponen@lut.fi

Lue seuraavaksi: