Vety vie voiton akuista raskaassa liikenteessä – Siinäkö ratkaisu tulevaisuuden kestäviin kuljetuksiin?

Vety tekee tuloaan Euroopan liikenteeseen. Unionin jäsenmailla on parhaillaan kommentoitavana ehdotus vaihtoehtoisten polttoaineiden direktiivin uudistuksesta, ja siinä ehdotetaan vedyn tankkausverkostoa kaikkien maiden pääväylien varrelle.

– Käytännössä jokainen maa pakotetaan rakentamaan vedyn jakeluverkko raskaan liikenteen käyttöön, sanoo VTT:n johtava tutkija Jari Ihonen.

Vetykäyttöisistä ajoneuvoista on puhuttu jo pitkään, ja niiden kehittäminen aloitettiin, kun akkuteknologia oli vielä kehittymätöntä. Ihosen mukaan ajurina toimi tuolloin Kalifornian lainsäädäntö, joka edellytti paitsi hiilidioksidipäästöjen myös paikallisten päästöjen vähentämistä.

Nyt henkilöautoissa käytettävä akkuteknologia on edistynyttä, ja Ihonen pitää päivänselvänä, että akut ovat pääratkaisu henkilöautoille. Sen sijaan raskaassa liikenteessä osa käyttötavoista ei mahdollista akkujen kustannustehokasta käyttöä, joten vaihtoehtoja on etsittävä esimerkiksi vetypolttokennoista.

Vedyn paikallispäästöt ovat nolla, sillä sen käytöstä syntyy ainoastaan vesihöyryä. Vedyn tuotannosta muodostuu kuitenkin nykyisillä tuotantometodeilla suuri määrä kasvihuonekaasupäästöjä. Ihonen huomauttaa, että EU:n tavoitteena on tuottaa vetyä uusiutuvalla energialla, jolloin hiilidioksidipäästöjen taso voi olla alle kymmenesosa tavalliseen polttomoottoriin verrattuna.

Käyttötapa ja ajosykli määrittävät

Polttokennojärjestelmä tarkoittaa sähkökemiallista energian konversioyksikköä, jossa vedyn sisältämää kemiallista energiaa konvertoidaan polttokennossa sähköenergiaksi. Ihosen mukaan järjestelmä on periaatteessa samantyyppinen kuin akku, jossa on anodi ja katodi, ja muuntoprosessit tapahtuvat näillä elektrodeilla. Erona on se, että akussa kaikki kemiallinen energia on akun sisällä, kun taas polttokennossa kemiallinen energia tulee elektrodeille erillisestä polttoainesäiliöstä.

Akkuihin verrattuna vety on myös kevyempää käyttää. Ihonen sanoo, että jos raskasta pitkän matkan liikennettä yritetään kuljettaa akuilla, kuorman hyötypaino laskee huomattavasti.

– Jos vaikkapa leipomotuotteiden jakeluauto kulkee pääkaupunkiseudulla, kuorma on silloin kevyt ja akkuja voi käyttää vaikka kuinka paljon, koska tuottavuuden määrittää kuormatilavuus. Jos taas esimerkiksi raskas olutrekka lähtisi ajamaan pitkää matkaa, vaadittavien akkujen paino olisi liian korkea.

Akkujen kanssa ongelmia voi aiheuttaa sekin, että jos lataus on tehtävä päiväsaikaan, suurteholaturin on oltava aina vapaana. Jos ajoitus ei onnistu, latauksen hinta voi nousta huomattavan korkeaksi, koska odotusaika maksaa.

Ihonen kertoo, että käyttäjän näkökulmasta vety muistuttaa maa- tai biokaasua. Vety tankataan kaasupistoolilla, ja tankkaus kestää hieman kauemmin kuin nestemäisillä polttoaineilla mutta vähemmän kuin pikalataus. Itse ajaminen muistuttaa sähköajoneuvolla ajamista.

Suomi ja Ruotsi jälkijunassa

Sveitsissä teillä näkyy jo vetypolttokennollista raskasta liikennettä. Suomessa odotetaan kahta asiaa: tankkausinfrastruktuuria ja Suomen mittoihin, painoihin ja olosuhteisiin soveltuvia ajoneuvoja.

– Keskeinen ongelma on se, että Euroopan päämarkkinoilla ajoneuvojen maksimipaino on 40 tai 44 tonnia, kun Suomessa se on 76 ja Ruotsissa 74 tonnia. Polttokennoajoneuvojen päämarkkinat määräävät sen, millaisia ensimmäiset ajoneuvot ovat, Ihonen selittää.

Hän uskoo, että Suomessa vetyä käytetään ensimmäiseksi sellaisissa tilanteissa, joissa on järkevää käyttää samaa kalustoa kuin Euroopassa. Tällaisia voisivat olla esimerkiksi jäteautot tai satamista lähtevät yhden kontin kuljetukset, joista kuorma jaellaan 50 tai 100 kilometrin päähän. Sen sijaan kauemmaksi kulkevia kahden kontin kuormia vetäviä ajoneuvoja ei ole vielä saatavilla.

– Pääosa Suomen kuljetuksista tehdään täysperävaunuyhdistelmillä, ja niitä olisi erittäin kannattavaa tehdä akkujen sijaan vetypolttokennolla. Vuotuinen ajoneuvomäärä on kuitenkin niin pieni, ettei niitä valmisteta aivan ensimmäisenä.

Kun teknologia kypsyy ja laaja sarjatuotanto alkaa, myös Suomeen ja Ruotsiin sopivia ajoneuvoja tulee Ihosen sanoin aivan varmasti.

– Väkisin vain jäädään muutama vuosi jälkeen.

Hyötyjä myös kuumissa oloissa

Vedyn etuna on Ihosen mukaan sekin, että sitä voidaan käyttää myös polttomoottoreissa. Hän kertoo, että vetypolttomoottoreiden kaupallistamiseksi tehdään kovasti töitä, sillä ne voisivat toimia erityisen hyvin esimerkiksi kuumissa maissa käytettävissä raskaissa työkoneissa.

Jotta polttokennon elinikä säilyisi korkeana, lämpötila voi nousta korkeintaan 70–75 asteeseen. Polttomoottorissa jäähdytyspiirin lämpötila on noin 90 astetta.

– Todella kuumissa oloissa ulkoilman lämpötila on 50 astetta ja kiertonesteen jäähdyttäminen vaatii polttokennolta paljon enemmän nesteen ja ulkoilman lämpötilaeron vuoksi. Jäähdytysongelma onkin yksi vetypolttomoottorin eduista suhteessa polttokennoon.

Vedyn pieni molekyylikoko on herättänyt keskustelua, koska kaikki metallit eivät sen vuoksi sovi vedyn kuljettamiseen ja varastointiin. Ihosen mukaan tämä ratkeaa oikeanlaisilla materiaaleilla.

– Jos valitsee väärät materiaalit, saadaan sekä elinikä- että turvallisuusongelmia.