Polttokennoteknologia

EU on asettanut "Green EU 2050"- ohjelmassaan tavoitteeksi ilmastoneutraaliuden vuoteen 2050 mennessä. Tavoitteena on siis CO₂- päästöjen välttäminen. Yksi tapa vähentää kasvihuonekaasujen syntymistä on vihreän vedyn käyttö. Vety H₂ voidaan muuntaa energiaksi ja lämmöksi ympäristön kannalta neutraalilla tavalla. Tämän vuoksi vihreän vedyn käyttö logistiikkaprosessissa voisi olla ratkaiseva askel CO₂ päästöjen vähentämisessä. Yhdistettynä muihin logistiikkaketjujen osiin, kuten raskaiden kuorma-autojen vetykäyttö, tämä voisi olla tehokas ja kustannuksiltaan edullinen ratkaisu. 

"Green EU" -tavoitteen saavuttamiseksi on tuotettava "vihreätä" vetyä. Värillä kuvataan tuotantoprosessin luonnetta. Vihreää vetyä tuotetaan ympäristön kannalta kestävällä tavalla uusiutuvaa energiaa käyttäen, esimerkiksi tuulivoimalla tai aurinkoenergialla.
Edelleen on paljon käytössä "harmaata" vetyä. Sen tuotannossa maakaasua muutetaan vedyksi ja hiilidioksidiksi lämpöprosessissa. Syntynyt hiilidioksidi CO₂ vapautetaan ilmakehään ja näin kasvihuoneilmiö entisestään voimistuu. Yhden vetytonnin tuottaminen tällä menetelmällä vapauttaa 10 tonnia hiilidioksidia.
Sininen vety on muutoin samaa kuin harmaa, mutta syntyvää hiilidioksidia ei vapauteta ilmakehään, vaan se vangitaan hiililoukkuun (CSS). Näin voidaan tuotannon katsoa olevan ilmastoneutraalia kasvihuonekaasun osalta.
Metaanista pyrolyysin avulla tuotettua vetyä kutsutaan turkoosiksi vedyksi. Sen tuotantoprosessissa syntyy kiinteätä hiiltä.

Polttokenno muuttaa vetykaasun vedeksi ja hapeksi. Samalla vapautuu sähköenergiaa, joka antaa trukille käyttövoiman.

Logistiikkakäytössä polttokenno tarkoittaa akun korvaavaa laitteistoa "Battery replacement Module -BRM." Akun paikalle asennettava moduli on täydellinen suljettu järjestelmä, joka sopii samaan tilaan ja painaa saman verran kuin perinteinen akku. Moduli sisältää siis kaikki sähkön tuottamiseen tarvittavat osat: polttokennon, jossa reaktio tapahtuu, vetytankin (350 bar paine), liitännät, li-ion akun, vesihöyryn lauhdutuslaitteiston, pumput, tuuletuksen, ohjainlaitteet ja muut apulaitteet.

Normaalisti polttokenno on mitoitettu siten, että yhdellä tankkauksella voidaan työskennellä yksi työvuoro. Käytännössä toimintakapasiteetti riippuu tietysti olosuhteista ja käytön laadusta. Merkittävä etu on myös se, että vetysäiliön täyttäminen kestää vain 2-3 minuuttia.

Ei. STILL tarjoaa "polttokennovalmiudella" varustettuja trukkeja tuotannosta. Tätä varustelua ei voida jälkiasentaa olemassa oleviin koneisiin.

Vetyä tarvitaan polttoaineena samoin kuin esimerkiksi dieselöljyä polttomoottorikäyttöisessä trukissa. Vety kuitenkin poikkeaa tuotantotavan, varastoinnin, jakelun ja turvallisuusmääräysten osalta. Jakelujärjestelmä voi vaihdella riippuen siitä, tuotetaanko kaasu paikallisesti elektrolyysiprosessissa vain tuodaanko se paikalle tankkiautolla.
Järjestelmän osia ovat siis:

• Vedyn kuljetustankki, jos omaa H₂-tuotantoa ei ole
• Vedyn elektrolyysilaitteisto, jos H₂ tuotetaan paikallisesti esimerkiksi tuulivoimalla tai aurinkoenergialla
• Korkeapainekompressori
• Korkeapainesäiliö
• Tarvittava putkisto ja jakelulaitteet (H₂ tankkausasema)

Paikallisesti asetetut määräykset vaihtelevat koskien vedyn käsittelyä, varastointia ja jakelua. Järjestelmää suunniteltaessa on konsultoitava paikallisia paloviranomaisia ja mm. vakuutusyhtiötä. Suunnittelussa on käytettävä apuna alaan perehtyneitä asiantuntijoita.

Tarjolla on useita eri rahoitusvaihtoehtoja:

• Eurooppa:
  • Fuel Cell and Hydrogen Joint Undertaking, www.fch.europa.eu
• Saksa:
  • National Innovation Programme for Hydrogen and Fuel Cell Technology (NIP)
    https://www.now-gmbh.de/en/funding/funding-programmes/hydrogen-and-fuel-cell/
  • Jülich-projektit: https://www.ptj.de/project-funding
  • Paikalliset tukijärjestelmät
• Ranska:
  • ADEME (Agence de la Transition Écologique) www.ademe.fr
  • Climate change – ecological, energy transition – ADEME

Tukijärjestelmät ovat usein aikasidonnaisia ja kooltaan rajoitettuja. Yleensä kiinnostus on ilmoitettava lähettämällä hakemus, jota vertaillaan muiden hakijoiden vastaaviin. Yhtenä arvosteluperiaatteena on säästettyjen CO₂- päästöjen määrä. Luonnollisesti tuki kohdistetaan kohteisiin, joissa päästöjen pienennys on suurinta.

Tämä vaihtelee eri tukijärjestelmien välillä. Esimerkkinä NOW GmbH tuki 2020 5 miljoonaa euroa. Vetykäyttöisten trukkien osalta tuki kattoi 40% investoinnista verrattuna perinteisiin trukkeihin.
Vuodelle 2021, NIP suunnittelee kolmannen rahoituskierroksen julkaisemista tavoitteena sama 40%:n osuus lisäinvestoinneista. Trukkien lisäksi tukea voi hakea jakelujärjestelmien kustannuksiin. Lisätietoja tukimahdollisuuksista löytyy täältä: Sponsorship offers – NOW GmbH.

Esimerkkilaskelma: