Energia-alan toimijat käynnistävät nyt historiallista muutosta. Sen tavoitteena on kaataa maaöljyn satavuotinen herruus.
Työtä tehdään ympäri maailmaa sadoissa kehityshankkeissa. Saksalaisella autonvalmistajalla Porschella on jo pilottilaitos Chilessä, jossa synteettistä polttoainetta on päästy jo kokeilemaan.
Suomessa on suunnitteilla monenlaisia synteettisen eli keinotekoisen polttoaineen tuotantolaitoksia. Teknologian tutkimuskeskus VTT:n koelaitteisto on Espoon Bioruukissa. Öljy-yhtiö St1 puolestaan suunnittelee synteettisen metanolin tuotantoa Lappeenrannassa.
Synteettisten polttoaineiden kehittäjät muistuttavat, että polttomoottorit säilyvät sähkömoottorien rinnalla.
Rekat, laivat ja lentokoneet ovat vain osittain sähköistettävissä. Henkilöautoista suuri osa kulkee bensiinillä ja dieselillä vielä vuosikymmeniä. Uusia ja mielellään hiilineutraaleja polttoaineita siis tarvitaan.
Niiden tutkimusta ja kokeilua on jo paljon, mutta suuret ovat tavoitteetkin. Uusien laitosten kapasiteetit yltävät nyt satoihin tonneihin, mikä on vähän verrattuna maaöljyn tuotannon määriin.
Maailma tuottaa raakaöljyä yli neljä miljardia tonnia vuodessa.
Noin tuhat jalostamoa jalostaa raakaöljystä dieselöljyä yli miljardi tonnia vuodessa ja bensiiniä noin miljardi tonnia, kansainvälinen energiajärjestö IEA kertoo raportissaan.
Maaöljyyn perustuvan talouden rakentaminen merkittävään kokoon kesti kymmeniä vuosia. Synteettisten polttoaineiden ekosysteemiä vasta luodaan.
”Uusien synteettisten polttoaineiden hiilitaseen pitäisi olla tasapainossa.
Synteettisen polttoaineen käsite on kehityksen myötä muuttunut. Nyt se voi jo tarkoittaa vihreällä energialla tuotettuja, periaatteessa hiilineutraaleja aineita.
On hyvä aina tarkistaa millaisesta aineesta puhutaan. Synteettinen polttoaine voi tarkoittaa vanhassa merkityksessä myös fossiilisesta hiilestä valmistettua polttonestettä, joka on kaikkea muuta kuin hiilineutraalia.
Useimmat synteettiset polttoaineet, kuten synteettinen bensiini, dieselöljy tai lentopolttoaine, sisältävät nimittäin vedyn lisäksi hiiltä.
Uusien synteettisten polttoaineiden hiilitaseen pitäisi olla tasapainossa. Ne eivät tuottaisi enää uutta hiiltä ilmakehään, vaikka niissä hiiltä käytetäänkin.
Perustelu on se, että polttoaineen palaessa syntynyt hiilidioksidi kiertää periaatteessa takaisin synteettisen polttoaineen raaka-aineeksi.
”Laitteistosta saadaan pääasiassa eri pituisia niin sanottuja parafiinisia hiilivetyjä, joita voidaan jalostaa edelleen sekä bensiiniksi, dieseliksi että lentopetroliksi”, kuvailee VTT:n tutkimusprofessori Juha Lehtonen Espoon koelaitteistoa.
Parafiiniset hiilivedyt ovat hiili- ja vetyatomien pitkiä ja monihaaraisia ketjuja. Ne ovat yhdisteitä, joista öljykemistit rakentavat polttonesteitä. Esimerkiksi bensiini tai dieselöljy eivät ole yksi aine tai yhdiste, vaan satojen hiilivetyjen seoksia.
Espoossa kokeillaan synteettisen polttoaineen tuotantoa konttikoon laitteilla.
Synteettisten polttoaineiden laitteet saattavat eri hankkeissa näyttää erilaisilta. Tavoite on yhä sama, tuottaa synteettisiä polttoaineita ja nimenomaan vihreällä sähköllä.
Espoon laitos tekee ensinnäkin vetyä sähköisesti, hajottamalla vettä korkean lämpötilan elektrolyysillä. Kokoluokassaan ensimmäisen Suomessa valmistetun korkean lämmön elektrolyysilaitteen toimittavat suomalaiset yritykset Convion ja Elcogen.
Molemmat kehittävät niin sanottuja kiinteäoksidikennoja, joita voidaan käyttää kaksisuuntaisesti, sekä vedyn erottamiseen vedestä että polttamiseen takaisin vedeksi. Kiinteät kennomateriaalit toimivat korkeissa lämpötiloissa, ja niillä on hyvä hyötysuhde.
Hiili polttoaineen hiilivetyyn saadaan bioruukin höyrykattilan savukaasujen hiilidioksidista. Hiilidioksidin erottamisessa testataan kahden suomalaisyrityksen, Kleener Power Solutionsin ja Carbonreuse Finlandin, tekniikoita.
Teknologian tutkimuskeskus toimittaa laitteet, joilla lopulta yhdistetään vety ja hiilidioksidi hiilivedyiksi. Ketjun päässä Neste jalostaa välituotteet polttoaineiksi, joita kokeillaan kulkuneuvoissa.
”Tarkoituksenamme on testata projektissa valmistettua dieseliä ainakin AGCO Powerin moottorissa maastoajoneuvossa”, kertoo Lehtonen.
Toisella puolen maapalloa Chilessä Siemens Energy ja Porsche kumppaneineen ovat päässeet jo kokeilemaan synteettistä polttoainetta omassa hankkeessaan.
Joulukuussa kaksi johtoryhmän jäsentä tankkasi 911-mallin autoa tuoreella polttoaineella. Auton moottori toimi hyvin.
Lähtöaineita ovat Chilessäkin vesi ja hiilidioksidi. Laitos valmistaa ensin metanolia veden vedystä ja ilman hiilidioksidista. Metanolista jalostetaan edelleen bensiiniä. Tehty polttoaine on samanlaista kuin maaöljystä saatu bensiini.
Keski-Kiinassa Anyangissa käynnistyi viime vuonna synteettisen polttoaineen tuotantolaitos. Se muuttaa hiilidioksidipäästöt ja vedyn erikoiskatalyyttien avulla metanoliksi. Tuotanto on 110 000 tonnia metanolia vuodessa. Laitoksen tekniikan toimitti islantilainen CRI International.
”Ehkä näemme kohta tuulisheikkejä öljysheikkien rinnalla.
Uusien polttoaineiden hiilineutraalisuus saavutetaan siis tuottamalla sähkö puhtaalla energialla, kuten tuulella.
Chilen laitoksen sijaintipaikalla tuuli puhaltaa 270 päivää vuodessa. Chileläiset näkevät tuulen arvokkaana resurssina.
Ehkä näemme kohta tuulisheikkejä öljysheikkien rinnalla. Siemensin mukaan kaksi tuuliturbiinia Chilessä tuottaa saman verran sähköä kuin kuusi turbiinia Saksassa.
Tuulisheikin viittaa sovittelevat myös suomalaiset. Tuulivoimayhdistyksen mukaan Suomessa on hyvät tuuliolot. Rakenteilla on kolmisenkymmentä tuulipuistoa ja suunnitteilla lisää. Se on hyvä merkki kotimaisille synteettisten polttoaineiden kehittäjille.
Puhdasta sähköä sähköpolttoaineiden synteesiä varten saadaan toki muistakin lähteistä, kuten aurinkovoimaloista.
Porschen polttoaineen tuotantolaitos on Punta Arenasissa Lounais-Chilessä
tuttujen autojen polttoaineiden lisäksi on muitakin vaihtoehtoja. Vetyä ja metanolia voidaan polttaa sellaisenaan.
Öljy-yhtiö St1 suunnittelee tuottavansa vetyä vedestä tuulisähköllä Lappeenrannassa. Hiilidioksidi metaanin tekoon saadaan Finnsementin tehtaan päästöistä.
Vedystä ja hiilidioksidista voidaan jalostaa myös synteettistä metaania. Synteettinen metaani on kemiallisesti sama yhdiste kuin fossiilinen maakaasu.
Metaani on dieselin ja bensiinin ohella houkutteleva polttoaine autoissa, etenkin raskaassa liikenteessä.
Metaania tuottaa Q Powerin P2X Solutions -yhtiölle toimittama laitos Harjavallassa.
Tuotannon juju ovat mikrobit, jotka Luonnonvarakeskus Luken professori Erkki Aura aikanaan löysi suomalaisesta suosta. Ne ovat miljoonien vuosien aikana oppineet yhdistämään vedyn ja hiilidioksidin metaaniksi.
Metaaniin uskoo moni muutkin. Kehitysyhtiö Ren-Gas suunnittelee synteettisen vedyn ja metaanin tuotantolaitoksia Tampereelle, Lahteen, Mikkeliin, Kotkaan ja Poriin.
Samoin tuotantolaitoksia suunnittelevat Westenergy Vaasan seudulle ja Vantaan energia Långmossebergetille Kehä kolmosen ja Porvoonväylän risteyksen lähelle. Vaasan hankkeesta kertoo esimerkiksi ympäristöhallinnon verkkosivu.
””Parafiinisten sähköpolttoaineiden tuotannossa päästään teolliseen mittaan vuoteen 2030 mennessä.”
Myös synteettinen ammoniakki kiinnostaa. Se olisi jo täysin hiilivapaata. Ammoniakkia nimittäin saadaan, kuin vetyyn yhdistetään typpeä. Siksi sen polttaminen moottoreissa ei tuota hiilidioksidia.
Sitä tutkitaan etenkin laivojen moottorien polttoaineena. Laivoissa voi varmistaa, että ammoniakkia käsitellään turvallisesti.
Green North Energy suunnittelee Naantaliin tuotantolaitosta, joka valmistaa vihreää ammoniakkia myös polttoaineeksi laivakäyttöön.
Professori Ville Vuorisen ryhmä Aalto-yliopistossa tutkii laskennallisesti uusiutuvien polttoaineiden, kuten juuri ammoniakin palamista.
Aalto-yliopisto tutkii moottorivalmistaja Wärtsilän kanssa uusien polttoaineiden käyttäytymistä moottoreissa. Tutkimuskohteita ovat paitsi ammoniakki myös vety. Esimerkiksi ammoniakin palamista tutkitaan mallinnuksilla.
Espoossa koelaitteiston valmistelu on edennyt aikataulun mukaisesti.
”Uutta, tehokkaampaa korkealämpötilateknologiaa edustava elektrolyysilaite saapuu Bioruukkiin maaliskuun puoliväliin mennessä. Vedyntuotannon esitestauksen odotetaan alkavan maaliskuun loppuun mennessä”, tutkimusprofessori Lehtonen kertoo.
Hiilivetyjen tuotannon odotetaan alkavan viimeistään toukokuun alkupuolella.
”Seuraavaksi tarvitaan iso teollinen demo. Sen käynnistämiseen voi kulua 3–5 vuotta. Parafiinisten sähköpolttoaineiden tuotannossa päästään teolliseen mittaan vuoteen 2030 mennessä.”
Markkinatilanne ja tuotannon kannattavuus vaikuttavat. Vuoden 2025 paikkeilla voidaan Lehtosen mukaan nähdä ensimmäisiä isoja sähköpolttoaineiden tuotantolaitoksia. Suuressa mitassa synteettisiä polttoaineita tulee luultavasti vuoden 2030 jälkeen, hän ennustaa.
Lue lisää: Yhdysvallat kertoi uudesta läpimurrosta fuusiovoimassa
Lue lisää: Tuliperäinen energia mukaan sähkön tuotantoon
Oikaisu 6. helmikuuta kello 12: Korjattu yhtiön Green North nimi, oikein on Green North Energy.
