Finland drar nytta av väteboomen
11.02.2022Ett system som utvecklats av forskare på Teknologiska forskningscentralen (VTT) kan både producera el av väte och lagra el som väte. Specialforskare Ville Saarinen tror att väte kommer att bli en försäljningsartikel lik råolja.
– Vår forskning gäller ett dagsaktuellt tema, det vill säga väteboomen. På grund av klimatförändringen borde vi så fort som möjligt bli av med fossila bränslen. I stället behövs ett nytt energisystem, säger specialforskare Ville Saarinen på VTT.
Saarinen säger att vind, vatten och sol är goda energikällor, men problemet med dem är att det inte alltid är blåst eller solsken. Energiproduktionen varierar. För vindstilla och molniga dagar borde det finnas energi lagrat. När det å andra sidan blåser och solen skiner, kan det genereras till och med för mycket energi, och man borde kunna lagra den.
VTT:s forskare har byggt ett dubbelriktat minikraftverk som bygger på fastoxidteknik. Det kan underlätta lagringen av elenergi. När det finns mycket el kan tekniken lagra den som väte. När det åter är brist på el kan tekniken snabbt styras om: den kan producera el av det lagrade vätet och balansera det lokala elnätet.
– Enstaka toppar i energiunderskottet kan utjämnas också med ackumulatorer, men som jag ser det är väte det enda alternativet för lagring när vi bygger nya energisystem, förklarar Saarinen.
Väte är ett kolfritt och förnybart bränsle, men i dag produceras 96 procent av vätet med fossila bränslen. VTT:s teknik utnyttjar elektrolys för väteproduktionen. I elektrolysen separeras vattnet med hjälp av elström till väte och syre, utsläppsfritt.
– Givetvis måste elströmmen som används för att separera vätet från vattnet också vara grön.
Tekniken är i ett utvecklingsskede. VTT:s demosystem är tio kilowatt stort, men enligt Saarinen kan det skalas till ett kraftverk i en större storleksklass. Målen om klimatneutralitet skapar global efterfrågan på grönt väte.
Det speciella med systemet är enligt Saarinen dess höga verkningsgrad i produktionen av väte.
– Den höga driftstemperaturen vid fastoxidteknik, cirka 700 grader, möjliggör att systemets verkningsgrad är till och med över 80 procent. Om vi tänker på användning av systemet i en stor skala, till exempel i hela Finland och Europa, innebär varje verkningsgradsprocent mycket pengar.
Systemet som VTT utvecklat ingår i ett treårigt EU-projekt som avslutades 2020. Saarinen medverkade i projektet i två års tid. VTT har fortfarande på gång flera forskningsprojekt i anknytning till systemets teknik: en del av dem fokuserar på bränsleceller, en del på fastoxidsystem och en del på elektrolys. VTT har undersökt fastoxidsystem i tjugo år.
Till VTT:s team som arbetar med bränsleceller och väte hör cirka 20 personer. Teamet utför internationellt samarbete på bred front.
– I Finland finns det kunnande i toppklass inom elektrolysteknik. Jag ser en stor potential här. Kanske det i framtiden skulle kunna finnas elektrolysfabriker i Finland, berättar Saarinen om visionen.
Kanske, med tanke på väteboomen. Men Saarinen berättar att det har förekommit väteboomer också tidigare. Han räknar att den som nu pågår är den femte. Ivern har alltid dött ut på något sätt. Saarinen gissar att fastoxidteknik ännu inte har slagit igenom på grund av det höga priset. En hög driftstemperatur kräver komplicerad och dyr teknik. Den fås ännu inte av kommersiella leverantörer, utan systemen är i dag hantverk.
– Nu ser det emellertid bra ut. Politikerna har vaknat till att vi verkligen måste göra något åt klimatförändringen. Vi följer med läget i Europa och Finland ligger efter i väteboomen. Om vi ändå vore med på vätetåget, även om vi inte befinner oss längst fram! Jag tror att väte kommer att bli en försäljningsartikel lik råolja, säger Saarinen.
Saarinen upplever sitt arbete med utveckling av ren teknik som meningsfullt.
– Jag tror att företag och städer är intresserade, bara vi lyckas få i gång demonstrationsobjekt. Ingen vill längre bygga sitt varumärke på att vara en förorenare.
Pilotsystemet rSOC som VTT utvecklat ser enligt Ville Saarinen främst ut som en grå låda. Lådan döljer emellertid inuti sig teknik av toppklass. I VTT:s forskningslokaler i Otnäs i Esbo finns det flera gråa lådor. Systemet kan vid behov flyttas från ett ställe till ett annat.
På bilden visas temperaturfördelningen för rSOC-systemets stackmoduler, temperaturväxlare och gaskylningsenheter inuti isoleringsmaterial vid 700C arbetspunkt.
VTT:s dubbelriktade elektrolysör-bränslecellsystem
- En av de fem finalisterna i tävlingen om priset Finländskt ingenjörsarbete 2021. Kandidater: TD Ville Saarinen, DI Mikko Kotisaari, DI Jari Pennanen, DI Valtteri Pulkkinen, TD Olli Himanen, FD Jari Kiviaho, TD Olivier Thomann och DI Aki Nieminen.
- Läs mer: referentgranskad artikel https://doi.org/10.1002/fuce.202100021
