Energiainfra ja uudet energiateknologiat
Energiatehokkuus ja energiansäästö
Suunnittelu- ja konsulttipalvelut (Tutkimus- ja kehitystoiminta)
Ympäristöteknologia

STH-teknologiakeskus Vaasassa kehittää uudenlaisia polttoaineita

Vaasassa on avattu Wärtsilä-konsernin uusi teknologiakeskus. STH-keskus (Sustainable Technology Hub) tutkii ja valmistaa muun muassa kestävän kehityksen mukaisia polttoaineita sekä energia- ja meriteollisuuden digitaalisia ohjausjärjestelmiä. Edistyksellistä vihreää teknologiaa on kehitteillä niin voimalaitoksiin kuin laivamoottoreihinkin.

UUDEN TUTKIMUS-, tuotekehitys- ja tuotantokeskuksen avulla Wärtsilä pyrkii kehittämään uutta tekniikkaa, joka toimii hiilineutraaleissa tulevaisuuden ratkaisuissa. Toisaalta jo olemassa olevaa innovatiivista teknologiaa voidaan hyödyntää ja kehittää yhä energiatehokkaammaksi.

Jo aiemminkin Wärtsilä on tunnettu johtavana merenkulkuja energia-alojen innovatiivisten teknologioiden ja ratkaisujen valmistajana. Suunnitelma uuden teknologiakeskuksen rakentamisesta julkistettiin vuonna 2018. Investoinnin arvo on noin 250 miljoonaa euroa.

STH-teknologiakeskus vihittiin virallisesti käyttöön kesällä 2022.

”Wärtsilän toiminnot Vaasassa siirtyvät nyt sataman viereen Vaskiluotoon, lähelle voimalaitosta”, toteaa Wärtsilän tuotekehitysjohtaja Juha Kytölä.

”Keskus on kaksiosainen kokonaisuus. Toimistosiipi on ollut osittaisessa käytössä lokakuusta 2021, ja nyt kesällä avattiin myös isot tuotanto- ja tuotekehitystilat.”

STH-keskuksessa on nykyaikainen polttoainelaboratorio, monikäyttöiset moottoreiden testaustilat sekä pitkälle automatisoidut tuotantolinjat. Tiloissa hyödynnetään kehittynyttä energian talteenottoa, jolloin rakennuksen lämmitys toimii omavaraisesti.

Moottorien päästöt yhä pienemmiksi

Kytölän mukaan siirtyminen entisistä Vaasan-toimipisteistä uusiin tiloihin on sujunut joustavasti. Tilojen koko on suunnilleen entisellään, mutta nyt toiminnat on keskitetty samalle tontille, mikä helpottaa työntekoa ja logistiikkaa.

Keskukseen tulee töihin noin 1 500 työntekijää.

”STH-keskuksessa tutkitaan ja kehitetään erityisesti moottoreita ja niiden tekniikoita. Noin 50 prosenttia Wärtsilän moottoreista asennetaan voimalaitoksiin ja toiset 50 prosenttia laivoihin.”

”Kuten keskuksen englanninkielisestä nimestä voi päätellä, Wärtsilä fokusoi toimintaansa kestävän kehityksen mukaisiin teknologioihin”, tähdentää Kytölä.

”STH-keskuksessa tutkitaan ja kehitetään erityisesti moottoreita ja niiden tekniikoita.

Viime aikoina Wärtsilä on jo tuonut markkinoille kolme uutta moottoria, joista kaksi on saatu valmiiksi vuoden 2022 puolella.

”Näissä moottoreissa voidaan käyttää eri polttoainetyyppejä. Pyrimme jatkossakin kehittämään vähähiilisiä tai täysin päästöttömiä moottorituotteita.”

”Ympäristön kannalta moottorit sinänsä eivät ole ongelma, vaan moottoreissa käytetyt fossiiliset polttoaineet. Uudessa keskuksessa tutkitaan ja kehitetään nimenomaan polttoaineita, joilla ei ole hiilipäästövaikutuksia”, Kytölä linjaa.

Kuormaa tasaavia voimalaitoksia

Yksi Wärtsilän STH-keskuksen kehityskohteista on voimalaitos, joka pystyy toimimaan sähköverkon tasaajana.

”Tällaiset laitokset on siis tarkoitettu tasaamaan sähköverkon kuormitusta”, Kytölä täsmentää.

”Kyseessä on iso moottori, joka reagoi nopeasti sähköntarpeen muutoksiin ja voi tasata kuorman heilahteluja verkossa. Silloin sähköverkkoon pystytään kytkemään yhä enemmän uusiutuvaa energiaa, kuten tuulivoimalaitoksia ja aurinkoenergiaa.”

”Yksi STH-keskuksen kehityskohteista on voimalaitos, joka pystyy toimimaan sähköverkon tasaajana.

Syyskuun 2022 alkupuolella Suomessa jouduttiin käynnistämään kaksi varavoimalaitosta, koska venttiilivika rajoitti uuden Olkiluoto-III -laitoksen sähköntuotantoa. Varavoimalla varmistettiin sähkön riittävyys kantaverkossa.

”Tasaavat laitokset on suunniteltu juuri tuon tyyppisiin tilanteisiin. Olemme myyneet niitä jo noin 70 maahan asiakkaille, jotka investoivat voimalaitoksiin, vaikka niitä ei käytetä aivan joka päivä”, sanoo Kytölä.

Muun muassa USA:ssa tarvitaan tasaavia voimalaitoksia, koska siellä sähköverkot ovat paikoitellen heikkoja.

”Usein verkon kuormitusta tasaavat laitokset ovat 50–200 megawatin (MW) tehoisia joustavia laitosyksiköitä, mutta enimmillään ne voivat olla jopa 500 MW:n tehoisia. Tällaisissa voimalaitoksissa on se hyvä puoli, että niitä voidaan rakentaa varsin nopeasti. Rakentamisajat ovat selvästi lyhyempiä kuin perinteisillä voimalaitoksilla.”

Kytölän mukaan tasaavat laitokset pystyvät käyttämään joustavasti erilaisia polttoaineita, kuten maakaasua, dieselöljyä, biokaasua tai nestemäisiä bioöljyjä.

Polttoaineiksi alkoholia, vetyä ja ammoniakkia

Uudenlaisia kestävän kehityksen mukaisia polttoaineita tarvitaan voimalaitosten lisäksi myös meriteollisuudessa.

”Näkemyksemme mukaan lähiaikoina moottoreissa voidaan biokaasun lisäksi käyttää myös vetypolttoaineita isommassa mittakaavassa”, Kytölä arvioi.

”Laivamoottoreissa kuitenkin vedyn sijaan on tulossa polttoaineiksi metanolia ja etanolia. Maailmalla on jo paljon kiinnostusta tällaisia alkoholipohjaisia polttoaineita kohtaan.”

”Nyt Wärtsilä on jo tuonut markkinoille W32-moottorin, joka toimii metanolilla. Sellaisia on jo myyty asiakkaille.”

Myös ammoniakkipolttoaineet tekevät tuloaan merikäyttöön.

”Ammoniakissa ei ole lainkaan hiiltä, joten polttoaineesta ei aiheudu CO2-päästöjä. Olemme tämäntyyppisten moottorien kehitystyössä ihan maailman kärjessä”, Kytölä kertoo.

Ammoniakkipolttoaineella toimiva Wärtsilän moottorikonsepti on valmistumassa vuonna 2023. Vetymoottorikonseptin odotetaan valmistuvan vuonna 2025.

Akkuja ja ohjaustekniikkaa

Myös akkuteknologia on Wärtsilän näkökulmasta tärkeä tutkimuskohde. Wärtsilä toimittaa akkuihin perustuvia energiavarastoja.

”Me ostamme akkujen kennot useilta eri akkuvalmistajilta ja teemme niihin muun muassa älykkäät ohjausjärjestelmät ja muuta sisältöä, jotta kokonaisuus täyttää asiakkaiden tarpeet.”

”Tuomme laivoille muun muassa hybridiratkaisuja. Toisaalta akkuteknologiaa on myös maavoimalaitoksissa”, Kytölä muistuttaa.

Suurimmat akut voivat olla 500 MWh:n kokoluokkaa. Wärtsilällä on akkuliiketoimintaa varsinkin USA:ssa.

”Testaamme kuitenkin laivoille tarkoitetut akkutyypit Vaasan uudessa STH-teknologiakeskuksessa. Lisäksi Vaasan ja Uumajan välillä liikennöivä ’Aurora Botnia’ -autolautta toimii sopimusten perusteella kelluvana testilaboratoriona, jossa voidaan esimerkiksi testata älykkäitä automaatio-, navigointi- ja ohjausjärjestelmiä”, Kytölä mainitsee.

Hänen mukaansa kyseisessä aluksessa onkin jo Wärtsilän valmistamat moottorit, jotka toimivat poikkeuksellisen hyvällä hyötysuhteella.

”Uusien älykkäiden järjestelmien avulla on esimerkiksi mahdollista valita reittejä entistä tarkemmin vaikkapa sääolosuhteiden mukaan, jolloin reittivalinnat voivat säästää polttoainetta ja lyhentää matkaan kuluvaa aikaa. Samalla ympäristöpäästöjä pystytään minimoimaan.”

STH:n yhteydessä toimivat ’Wärtsilä Land & Sea Academy’ -koulutuskeskus sekä ’Customer Expertise Centre’ -keskus, joka tutkii etävalvontaa ja ennakoivia kunnossapitoratkaisuja. Niillä pyritään asiakkaiden toimintojen optimointiin, mutta myös päästöjen vähentämiseen.

Kytölä arvioi, että noin joka kolmannessa laivassa maailman merillä on jo Wärtsilän laitteita.

Yhteistyö on voimaa

Vaasan STH-teknologiakeskuksen toiminta perustuu paljolti siihen, että tutkijat tekevät yhteistyötä muun muassa yliopistojen, eri tutkimuslaitosten sekä muiden yritysten kanssa.

”Viemme kehitystä ja projekteja yhdessä eteenpäin. Teknologiakeskuksen yhteydessä toimii myös Partner Campus, johon vaikkapa oppilaitokset voivat tulla testaamaan tulevaisuuden uusia teknologiamahdollisuuksia”, sanoo Kytölä.

”Esimerkiksi Vaasan yliopisto on tärkeä kumppanimme, joka sijaitseekin tässä lähistöllä.”

Myös Vaasan Sähkö tekee yhteistyötä Wärtsilän STH-keskuksen kanssa. Energiateknologioita ja uusia polttoaineita voidaan tarvittaessa testata viereisellä Vaskiluodon voimalaitoksella.

”Yksi ajatus on, että halvalla sähköenergialla voidaan valmistaa vetyä, joka varastoidaan. Sitten vetyä on mahdollista käyttää sähköntuotannossa myöhempänä ajankohtana, jolloin pörssisähkö on taas kallista”, Kytölä suunnittelee.

Teksti: Ari Mononen
Kuvat: Wärtsilä Oyj