mainos_1048

Energiainfra ja uudet energiateknologiat
Energialähteet ja polttoaineet (Tulevaisuuden energiainnovaatiot, Vetyteknologia, polttokennot)

Vihreää vetyä ja synteettistä metaania tuotetaan pian teollisessa mittakaavassa

artikkelikuva: Vihreää vetyä ja synteettistä metaania tuotetaan pian teollisessa mittakaavassa

Suomen ensimmäisen teollisen mittakaavan vedyn tuotantolaitoksen sekä metanointilaitoksen rakennustyöt käynnistyivät syksyllä 2022. Vedyn jatkojalosteista uusiutuvaa metaania voidaan käyttää korvaamaan maakaasua. Suomella on potentiaalia toimia vihreän vedyn sekä vedyn jatkojalosteiden tuotekehityksen edelläkävijänä.

ILMASTOKRIISI JA geopoliittinen tilanne ovat korostaneet uusiutuvien energiamuotojen merkitystä yhteiskunnallisessa keskustelussa. Ilmastonmuutoksen torjuminen vaatii sekä uusiutuvan energian käyttämiseen ja hyödyntämiseen liittyvän teknologian kehittämistä että poliittista tahtotilaa

”Ilmastonmuutosta ei voiteta, ellei uusiutuvan energian kestävään käyttämiseen kehitetä ratkaisuja. Uusiutuvan energian kuten tuulivoiman tuotanto on riippuvainen sääolosuhteista, joten tuotettua energiaa on voitava varastoida. Ilman vetyä tässä ei onnistuta”, sanoo P2X Solutionsin toimitusjohtaja Herkko Plit.

Vihreällä vedyllä on huomattava potentiaali päästöjä ja ilmastonmuutosta hillitsevänä energiaratkaisuna. Vihreää vetyä tuotetaan vedestä uusiutuvan energian avulla, ja vetyä voidaan jatkojalostaa monipuolisesti muun muassa synteettisiksi polttoaineiksi kuten metaaniksi ja metanoliksi.

kuva
P2X Solutionsin toimitusjohtaja Herkko Plit sanoo, että Suomessa on erittäin hyvät edellytykset vihreän vedyn tuottamiselle. Meillä on vakaa ja luotettava sähköverkko sekä paljon puhdasta vettä, josta vihreää vetyä voidaan tuottaa. Ja ennen kaikkea tällä hetkellä maatuulivoiman lisäämiseen panostetaan merkittävästi.
KUVA: P2X SOLUTIONS

”Suomessa on erittäin hyvät edellytykset vihreän vedyn tuottamiselle. Meillä on vakaa ja luotettava sähköverkko sekä paljon puhdasta vettä, josta vihreää vetyä voidaan tuottaa. Ja ennen kaikkea tällä hetkellä maatuulivoiman lisäämiseen panostetaan merkittävästi”, sanoo Plit.

"Suomessa on erittäin hyvät edellytykset vihreän vedyn tuottamiselle.

Tuulivoiman tuotantokapasiteetti kasvaa

Tämän hetkisten tuulivoimaloiden kapasiteetti Suomessa on noin 4 000 megawattia. Fingridin arvion mukaan vuonna 2030 Suomessa tuotetaan yli 20 000 megawattia tuulivoimaa.

”Tammikuun huippukulutuksen aikaan tarve on ollut noin 15 000 megawattia, joten tuulivoiman tuotantokapasiteetti voisi jo lähitulevaisuudessa ylittää oman tarpeen. Tuotannon ja kulutuksen huippujen tasaamisessa tuulivoimalla tuotettu vety on tärkeässä roolissa”, Plit sanoo.

EU:n tavoitteena on, että Euroopassa tuotetaan vuoteen 2030 mennessä 10 miljoonaa tonnia vetyä. Määrä vastaa noin 60–70 gigawatin tuotantokapasiteettia.

Suuressa kuvassa vedyn avulla voidaan varastoida tuulivoimaloiden ylituotantoa siten, että energiajärjestelmä pysyy tasapainossa. Tuulivoiman ja vedyn tuotannon yhteenliittyminen on välttämätöntä, jotta tuotanto pysyy kilpailukykyisenä”, sanoo Plit.

Vedyn jatkojalosteet tärkeitä käyttökohteita

Useilla teollisuudenaloilla vetyä käytetään sellaisenaan. Myös liikennesektorille vety tarjoaa mahdollisuuden päästöjen vähentämiseen. Nykyinen akkuteknologia sopii henkilöautoliikenteen sähköistämiseen. Raskaalle liikenteelle uusiutuvalla energialla tuotettu vety ja vedyn jatkojalosteet tarjoavat kustannustehokkaan vaihtoehdon fossiilisille polttoaineille.

”Raskaan liikenteen sähköistäminen on nykyteknologialla haastavaa. Vedyn potentiaali esimerkiksi rekkojen, metsäkoneiden, kaivosdumppereiden ja muiden suurten työkoneiden polttoaineena on merkittävä. Vetypolttokennojen yleistymistä hidastaa tällä hetkellä se, ettei meillä ole lainkaan vedyn tankkausverkostoa”, kertoo Plit.

Meri- ja ilmailuliikenteessä vetypolttokennot sopivat parhaiten käytettäväksi lyhyillä matkoilla. Pidemmillä matkoilla synteettiset polttoaineet ovat nykyteknologialla joustavampi ratkaisu, ja synteettisten polttoaineiden markkinat ovat huomattavat. Tällä hetkellä pääasiallisia vedyn käyttökohteita ovatkin vedyn jatkojalosteet.

”Sekä maa-, meri- että ilmaliikenteessä vetyjohdannaiset kuten synteettinen uusiutuva metaani, kerosiini, metanoli ja ammoniakki ovat energiatiheydeltään sopivia polttoaineiksi. Elintarviketeollisuudessa puolestaan vedystä voidaan jatkojalostaa synteettistä proteiinia, mistä kotimainen Solar Foods on kiinnostava esimerkki”, Plit sanoo.

Myös lannoiteteollisuudessa vihreä vety on potentiaalinen raaka-aine, jolla voidaan korvata maakaasusta valmistettua ammoniakkia. Vihreästä vedystä tuotetut lannoitteet ovat hiilineutraaleita.

kuva

Synteettinen metaani vastaa ominaisuuksiltaan maakaasua

Uusiutuvaa synteettistä metaania voidaan valmistaa vihreästä vedystä ja hiilidioksidista, jolloin hiilidioksidi saadaan takaisin hyötykäyttöön.

”Hiilidioksidin lähteitä on runsaasti, ja ilmastomuutoksen torjumisen kannalta ilmakehään vapautuvan hiilidioksidin hyötykäyttö on ensiarvoisen tärkeää. Hiilidioksidin talteenottomenetelmät ovat jo riittävän kehittyneitä teollisen mittakaavan tuotantolaitosten tarpeisiin”, sanoo Q Powerin toimitusjohtaja Eero Paunonen.

Uusiutuva synteettinen metaani on kemiallisilta ominaisuuksiltaan maakaasun kaltaista, joten metaania voi käyttää suoraan olemassa olevassa kaasuinfrastruktuurissa tuotannosta jakeluun ja loppukäyttöön saakka. Myös tankkausverkostoa kaasulle on tarjolla huomattavasti vetytankkausverkostoa laajemmin ja siten vihreä siirtymä voidaan uusiutuvalla metaanilla aloittaa liikennekäytössä välittömästi.

”Metaanilla voidaan korvata maakaasu kaikissa käyttökohteissa. Tämän hetkisessä geopoliittisessa tilanteessa maakaasulle tarvitaan korvaajia nopeasti”, Paunonen lisää.

kuva
Q Powerin toimitusjohtaja Eero Paunonen sanoo, että Suomella erinomaiset mahdollisuudet profiloitua globaalisti edelläkävijämaana uusiutuvien polttoaineiden tuottajana ja vetytalouden kehittäjänä. Meillä on mahdollisuudet rakentaa merkittäviä määriä uusiutuvan energian tuotantolaitoksia ja meillä on erittäin hyvää osaamista tuotekehityspuolella.
KUVA: JOUNI KURU / BRAVE TEDDY OY

Teollisen mittakaavan vedyn ja metaanin laitokset rakenteilla

P2X Solutions rakennuttaa parhaillaan Harjavaltaan ensimmäistä teollisen mittakaavan vedyn tuotantolaitosta sekä metanointilaitosta. Harjavallan tuotantolaitoksen suunnittelu aloitettiin syksyllä 2020.

Rakennustyöt käynnistyivät kuluvan vuoden syksyllä ja tavoitteena on, että vihreän vedyn tuotanto käynnistyy kesällä 2024. Seuraava vedyn tuotantolaitos on jo suunnitteilla Joensuuhun.

Vihreän vedyn tuottamiseen tarvittava sähkö tuotetaan pääsääntöisesti tuulivoimalla sekä mahdollisesti osittain aurinkovoimalla. Tuotantolaitoksen yhteyteen ei rakenneta omia sähköntuotantolaitoksia.

”Vedyn tuotannossa käytettävä elektrolyysi ei ole sinällään uutta teknologiaa, mutta olemme panostaneet elektrolyysireaktion hyötysuhteiden parantamiseen sekä vedyn tuotannon arvoketjun integroimiseen tuotantolaitoksen yhteyteen”, Plit kertoo.

Osa uuden tuotantolaitoksen tuottamasta vedystä jatkojalostetaan Power-to-X-teknologian avulla uusiutuvaksi synteettiseksi metaaniksi. Uusiutuvan synteettisen metaanin tuotantolaitoksen toimittaa Q Power, joka vastaa myös metanointilaitoksen suunnittelusta ja valmistamisesta.

”Uusiutuva metaani on erittäin merkittävä osa uutta energiajärjestelmää. Uusiutuva metaani mahdollistaa uusiutuvan energian varastoimisen ja vihreän vedyn nopean hyödyntämisen loppukäyttösektoreilla. Tuotantolaitos on hyvä esimerkki sektori-integraatiosta”, Paunonen sanoo.

Uuden tuotantolaitoksen sivutuotteina syntyy happea ja lämpöä. Sivuvirtoja pyritään hyödyntämään tuotantolaitoksen energiatehokkuuden parantamiseksi. Lämpöä voidaan käyttää esimerkiksi kaukolämpöverkossa.

"Metaanin kysyntä on kasvamassa.

Mikrobeihin perustuvan metanoinnin hyötysuhde on hyvä

Q Powerin metanointiteknologia perustuu mikrobipohjaiseen biologiseen prosessiin. Metanointiteknologian kehitystyö alkoi vuonna 2007, kun professori Erkki Aura alkoi tutkia suolla esiintyvien mikrobien potentiaalia biometaanin valmistamisessa yhdessä Q Powerin pääkehittäjien Anni Alitalon ja Marko Niskasen kanssa.

”Metanointiteknologiaa kehitettiin aluksi Lukella. Pääomistajamme Ilkka Herlin ja Saara Kankaanrinta ostivat patentoidun teknologian vuonna 2016, ja Alitalo ja Niskanen jatkoivat kehitystyötä Q Powerilla. Vuonna 2019 teknologiaa alettiin tuoda markkinoille ja sitä on pilotoitu teollisissa toimintaympäristöissä”, Paunonen kertoo.

Vuonna 2019 Q Powerin ja ST1:n toteuttamassa pilottihankkeessa bioetanolituotannon sivuvirtana syntyvää hiilidioksidia metanoitiin hyvällä menestyksellä. Pilottihanke osoitti metanoinnin soveltuvuuden teolliseen ympäristöön.

Vuoden 2020 hankkeessa Q Power, Lounais-Suomen Jätehuolto ja Lounavoima hyödynsivät Korvenmäen jätekeskuksessa kaatopaikkakaasua metanointiprosessin raaka-aineena. Korvenmäen pilottikoe osoitti, että Q Powerin reaktorissa voidaan hyödyntää heikkolaatuista kaatopaikkakaasua ja prosessi kestää kaasujen epäpuhtauksia.

”Metanointiprosessimme on poikkeuksellinen verrattuna muihin markkinoille oleviin prosesseihin. Prosessi on hyötysuhteeltaan paras ja sietää syötekaasujen epäpuhtauksia, joten prosessissa voidaan hyödyntää erilaisista lähteistä saatavaa hiilidioksidia”, Paunonen sanoo.

kuva

Metanointiteknologian kehitystyö jatkuu

Q Powerin metanointilaitokset perustuvat skaalautuvaan modulaariseen teknologiaan. Laitoskokoa voidaan kasvattaa helposti standardikokoisten testattujen moduulien avulla.

”Q Powerin toiminnan perustana ovat konkreettiset ratkaisut ilmastonmuutoksen torjumiseksi, joten kehitämme teknologiaamme jatkuvasti ympäristön kannalta kestävämmäksi. Tällä hetkellä kehitteillä on nykyistä reaktorikokoa suurempi ja materiaalitehokkaampi ratkaisu, joka parantaa reaktorin kilpailukykyä ja säästää ympäristöä”, kertoo Paunonen.

Metaanin kysyntä on kasvamassa, joten Q Powerin tämän hetkisenä tavoitteena on metanoinnin kustannustehokkuuden parantaminen. Metaanin lisäksi Q Powerin katse suuntautuu tulevaisuudessa myös muihin lopputuotteisiin kuten biopolymeereihin ja yksisoluproteiineihin.

”Olemme kehittäneet maailman parhaan kodin mikrobeille, ja meillä on useita mahdollisia vaihtoehtoisia tuoteryhmiä, joiden tuotantoa mahdollisuuksia tarkastelemme parhaillaan. Tällä hetkellä panostamme kuitenkin eniten metanointiprosessin kehittämiseen”, Paunonen kertoo Q Powerin tulevaisuuden suunnitelmista.

Kotimaan markkinoiden lisäksi Q Powerilla on meneillään useita keskusteluja kansainvälisten asiakkaiden kanssa.

”Näen Suomella erinomaiset mahdollisuudet profiloitua globaalisti edelläkävijämaana uusiutuvien polttoaineiden tuottajana ja vetytalouden kehittäjänä. Meillä on mahdollisuudet rakentaa merkittäviä määriä uusiutuvan energian tuotantolaitoksia ja meillä on erittäin hyvää osaamista tuotekehityspuolella. Sekä teknologioilla että ratkaisuilla on valtava potentiaali tulevaisuuden vientituotteina”, summaa Paunonen.

Teksti: Merja Maukonen

Mitä mieltä olit artikkelista?

arvosana 1 arvosana 2 arvosana 3 arvosana 4 arvosana 5

Seuraa Enertec

Enertec uutiskirje

LUE UUSIN NÄKÖISLEHTI
Enertec 2/2024

enertec

UUTISVIRTA




Seuraa Enertec
Facebook, seuraa LinkedIN, seuraa
PubliCo B2B mediat:
enertec »     HR viesti »     kita »     prointerior »     prometalli »     proresto »     seatec »