Bosch uskoo vetyyn logistiikassa
Teknologia 15.09. 12:20

Bosch uskoo vetyyn logistiikassa

Polttokenno tarjoaa hiilineutraalia voimansiirtoa raskaan liikenteen sähköistämisessä.

15.09.2020
Teksti Esko Lukkari

Saksalaisen huipputeknologiayhtiö Boschin mukaan polttokennot ovat avainasemassa raskaan liikenteen sähköistämisessä ja päästöjen vähentämisessä.

Bosch on mukana EU-rahoitteisessa H2Haul-projektissa, jonka tavoite on valmistaa pieni polttokennotoiminen autokanta ja saada se liikenteeseen.

Autoihin tarkoitettujen polttokennojen ohella Bosch kehittää kiinteäoksidipolttokennoteknologiaan (Solid-oxide fuel cell, SOFC) pohjautuvia polttokennopinoja kiinteisiin käyttökohteisiin. Yksi niiden suunniteltu käyttökohde ovat pienet, hajautetut voimalaitokset kaupunkeihin, datakeskuksiin ja sähköautojen latausasemiin.

Bosch tiedotti vetystrategiastaan 11.9.

Käyttöaluetta on laajennettava

Jotta Pariisin ilmastosopimuksen tavoitteisiin päästään, täytyy vetyä hyödyntää henkilö- ja hyötyajoneuvojen lisäksi myös junissa, lentokoneissa ja laivoissa. Energia- ja terästeollisuus suunnittelee myös vedyn hyödyntämistä.

Boschin mukaan jopa 40-tonniset yhdistelmät voivat lähitulevaisuudessa kulkea yli tuhat kilometriä täysin sähkötoimisesti. Uusiutuvista lähteistä tuotetulla vedyllä käytettävät polttokennot ja niillä sähköistettävät voimansiirtolinjat mahdollistavat ilmastoneutraalin tavaroiden ja raaka-aineiden kuljettamisen.

Bosch on kehittänyt polttokennovoimansiirtoa ensisijaisesti kuorma- ja yhdistelmäajoneuvoihin, ja sen on tarkoitus aloittaa polttokennotuotanto vuosina 2022–2023.

Kun polttokennoihin pohjautuva voimansiirtolinja on vakiintunut raskaisiin ajoneuvoihin, kehityksen painopiste aiotaan siirtää henkilöautoihin, jolloin polttokennoista tulee oleellinen osa tulevaisuuden voimansiirtoa.

Puhdasta energiaa

Polttokennossa vety (H2) reagoi ympäröivästä ilmasta saadun hapen (O2) kanssa. Reaktiosta vapautuva energia muunnetaan ajamisessa käytettäväksi sähköksi. Lämpö ja puhdas vesi (H2O) ovat reaktion sivutuotteet. Vety tuotetaan elektrolyysillä, jossa vesi hajotetaan vedyksi ja hapeksi sähkön avustuksella.

Polttokennoihin pohjautuvasta voimansiirrosta saadaan täysin hiilineutraali, kun siinä käytetään uudistuvilla energialähteillä tuotettua sähköä. Polttokennoilla on pienempi hiilijalanjälki kuin akkusähköllä toimivilla voimansiirtolinjoilla erityisesti raskaassa kalustossa, kun otetaan huomioon tuotannon, käytön ja hävittämisen aiheuttamat päästöt. Polttokennoajoneuvot tarvitsevat vetytankin lisäksi vain pienen akun puskurivarastoksi, mikä pienentää niiden tuotannon hiilijalanjälkeä huomattavasti.

“Polttokennon hyödyt korostuvat, kun akkusähköllä toimivat voimalinjat pärjäävät huonosti”, Boschin Powertrain Solutions -jaoksen johtaja, tohtori Uwe Gackstatter sanoo.

”Näin ollen polttokennojen ja akkujen välillä ei ole kilpailua vaan ne täydentävät toisiaan täydellisesti.”

Suurten kuormien kuljettaja

Vedyllä on korkea energiatiheys. Yksi kilogramma vetyä sisältää yhtä paljon energiaa kuin 3,3 litraa dieseliä. Henkilöauto tarvitsee 100 kilometrin matkaa varten vain noin kilon vetyä, 40 tonnin kuorma-auto tarvitsee noin seitsemän kiloa. Kuten diesel ja bensiini, vedyn tankkaamiseen tyhjästä täyteen vie vain muutaman minuutin ja matka voi jatkua.

”Polttokennot ovat paras valinta suurten kuormien päivittäiseen useiden kilometrien kuljettamiseen”, Gackstatter sanoo.

Polttokennoajoneuvoissa tehokkuus on noin neljänneksen suurempi kuin polttomoottoriajoneuvoissa. Jarrutusenergian talteen ottavat järjestelmät lisäävät tehokkuutta ja akkutoimiset ajoneuvot, jotka voivat varastoida sähköä suoraan ajoneuvoon ja käyttää sitä työntövoimana ovat vielä tehokkaampia.

Sekä tuuli- että aurinkosähkön ylijäämää jää käyttämättä koska sitä ei voida varastoida. Tässä kohdin vedyllä on valttikortti. Ylijäämäsähkö voidaan hyödyntää vedyn tuottamiseen, jolloin sen voi joustavasti joko varastoida tai käyttää.

Vihreän vedyn kustannukset tulevat laskemaan huomattavasti, kun tuotantokapasiteetti nousee ja uusiutuvista lähteistä tuotetun sähkön hinta laskee. Yli 90 kansainvälisen yrityksen järjestö Hydrogen Council ennakoi monien vedyn käyttökohteiden kulujen tippuvan jopa puolella seuraavan kymmenen vuoden aikana, jolloin niistä tulee kilpailukykyisiä muiden teknologioiden kanssa. 

Bosch työskentelee Powercell-startupin kanssa polttokennojen ytimen, eli ns. pinon kehittämiseksi markkinakelpoiseksi ja tuotantoon siirrettäväksi. Tavoitteena on korkean suorituskyvyn ratkaisu, jota voidaan valmistaa pienin kustannuksin.

”Keskivälin aikajänteellä polttokennotoimisen ajoneuvon käyttäminen ei tule olemaan kalliimpaa kuin perinteisellä voimansiirrolla toimivan auton”, Gackstatter sanoo.

Vetyä tarjoaa 180 asemaa Euroopassa

Nykyinen vetyasemien verkosto on noin 180 asemaa Euroopassa. Yritykset useissa maissa tekevät yhteistyötä verkoston laajentamiseksi, usein valtioiden tuella. Myös Saksassa poliitikot ovat tunnistaneet vedyn tärkeän roolin talouden hiilettömäksi tekemisessä ja ovat sitoneet sen kansalliseen vetystrategiaan. Esimerkiksi H2 Mobility -yhteishanke rakentaa vuoden 2020 loppuun mennessä noin sata julkista vetytankkauspistettä Saksaan, ja EU-rahoitteinen H2Haul-projekti työstää rekkojen lisäksi suunniteltujen reittien latausasemia. Lisäksi Japanilla, Kiinalla ja Etelä-Korealla on kattavat tukiohjelmat.

Kaasumaisen vedyn käyttö ajoneuvoissa on yhtä turvallista kuin akkujen tai muidenkin polttoaineiden käyttö. Vetytankit nosta räjähdysriskiä. Vety kyllä palaa yhdessä hapen kanssa, mutta tulee räjähdysherkäksi vain tietyn suhteen ylittävänä sekoituksena.

Vety on ilmaa noin 14 kertaa kevyempänä molekyylinä hyvin epävakaa. Jos esimerkiksi vetyä karkaa tankista, se nousee nopeammin ylös kuin se ehtii reagoida ympäröivän hapen kanssa. Tutkijoiden polttokennoautolla Yhdysvalloissa vuonna 2003 toteuttamassa palotestissä syntyi leimahdus, joka kuitenkin sammui hyvin nopeasti. Itse ajoneuvo säilyi suurilta osin vahingoittumattomana.

Vedyn tuotantoa voidaan lisätä nopeasti kysynnän kasvaessa ja polttokennot ovat teknologialtaan saavuttaneet riittävän kypsyysasteen niiden kaupallistamiseksi. Hydrogen Councilin mukaan vetytalous voi muuttua kilpailukykyiseksi seuraavan kymmenen vuoden aikana edellyttäen, että siihen sijoitetaan riittävästi ja löytyy poliittista tahtoa.

”Vetytalouteen siirtymisen aika on nyt”, Gackstatter sanoo.

Bosch-konserni on maailman johtava teknologiatuotteiden ja palvelujen toimittaja. Sen palveluksessa oli vuoden 2019 lopussa noin 400 000 työntekijää. Vuonna 2019 konsernin liikevaihto oli 77,7 miljardia euroa. Konserni on jaettu neljään liiketoiminta-alueeseen: Mobility Solutions, Industrial Technology, Consumer Goods ja Energy and Building Technology.

Etusivulle >

Lisää teknologiauutisia >

JAA