Vety

Vetyä ei voi pitää varsinaisena energianlähteenä, koska sitä ei maapallolla tavata sellaisenaan missään olosuhteissa, vaan vety on aina valmistettava. Siksi on parempi puhua vedyn kohdalla energian kantajasta.

Vedyn varastointi haasteellista

Vedyn energiasisältö massayksikköä kohden on erittäin hyvä, lähes kolminkertainen bensiiniin ja dieselöljyyn verrattuna. Pienen tiheyden takia tilavuuteen suhteutettu energiatiheys on kuitenkin erittäin huono. Siksi vedyn varastoinnissa kaasumaisena on käytettävä erittäin korkeaa painetta; nykyisin jopa 700 bar on käytössä. Vetysäiliössä yhdistyy tiivis, teräksestä valmistettu sisäsäiliö ja hiilikuitukomposiitista tehty ulkovaippa, joka kantaa paineen aiheuttamat voimat.

Vaihtoehtoisesti vety voidaan muuttaa nestemäiseen olomuotoon jäähdyttämällä se -253 °C lämpötilaan. Nesteytetyn vedyn säilöissä on myös kaksikuorinen rakenne, jossa kuorten välissä on tehokas lämpöeristys. Tällainen säiliö vaatii käytännössä jatkuvaa jäähdyttämistä, muuten vety muuttuu takaisin kaasuksi. Siksi nestevety soveltuu parhaiten autoihin, jotka ovat jatkuvassa käytössä.

Kolmas tapa vedyn varastoinnissa on sitoa vety esimerkiksi metallihydrideihin, mutta kaupallisia sovelluksia siitä ei vielä ole. Tämäkin varastoimismuoto johtaa verrattain painavaan säiliöön, koska parhaatkaan hydridit eivät kykene sitomaan vetyä kuin alle 10 % omasta massastaan. Hydridi on toisaalta luonnostaan turvallisin varastointimuoto, sillä siitä vety ei vuoda itsekseen, vaan hydridiä on lämmitettävä, jotta vety vapautuisi. Vety tarjoaa kuitenkin akkuja paljon paremman energiatiheyden sähkön varastoimiseen. Siksi autoteollisuus on ryhtynyt aktiivisesti kehittämään polttokennoautoja.

Vedyn valmistus

Vedyn yleisin valmistustapa on nykyään maakaasun höyryreformointi. Siinä vedyn ja hiilen väliset kemialliset sidokset rikotaan, ja hiili hapetetaan hiilidioksidiksi, joten reaktion tuotteena saadaan vetyä ja hiilidioksidia. Reformoinnissa voidaan käyttää myös biometaania, jolloin hiilen kiertokulku on periaatteessa suljettu. Lähtöaineeksi soveltuvat myös metaania raskaammat hiilivedyt, mutta silloin hyötysuhde on huonompi ja hiilien päästöt suuremmat tuotettua vetymäärää kohden.

Vetyä voidaan valmistaa myös kaasuttamalla kiinteää biomassaa ja erottamalla vety tuotekaasusta. Tuotekaasun runsaista epäpuhtauksista johtuen tällä tavoin valmistetun vedyn puhtausaste on kuitenkin melko huono, ja tekniikka vaatiikin vielä paljon kehittämistä.

Puhtainta vetyä saadaan hajottamalla vettä vedyksi ja hapeksi elektrolyysissä sähköenergian avulla. Reaktio on periaatteessa sama kuin polttokennossa, mutta käänteinen. Suuren sähkönkulutuksen vuoksi tuotetun vedyn hinta on kuitenkin paljon korkeampi kuin kemiallisilla tuotantotavoilla.

Tulevaisuudessa voinee olla mahdollista valmistaa vetyä hajottamalla vettä lämpökemiallisissa prosesseissa käyttäen hyväksi ydin- tai aurinkoenergialaitosten korkeaa lämpötilaa. Myös biologinen tuotanto, jossa käytetään leviä ja bakteereita, on tutkimuksen kohteena.

Ympäristöystävällisyys riippuu valmistustavasta

Vedyn ”hiilijalanjälki” on täysin tuotannosta riippuva. Jos valmistuksessa käytetään sähköä, joka on tuotettu ilman hiilipäästöjä (vesi-, tuuli-, aurinko- tai ydinvoimalla), on vety hiilineutraalia. Biomassasta tuotettuna vety on periaatteessa hiilivapaata, ja fossiilisista raaka-aineistakin valmistettu vety voi olla melko hiilineutraalia, jos tuotantolaitos varustetaan hiilidioksidin talteenotolla (Carbon Capture and Storage, CCS).


Oliko artikkeli hyödyllinen?

Sivua päivitetty viimeksi 18.11.2016