Uutinen 14.03.2017

Ilmasta ja auringosta syntyy lentokoneen polttoainetta kompaktisti merikonteissa

Jotta Pariisin ilmastosopimuksen asettamiin tavoitteisiin päästäisiin energiajärjestelmä täytyy rakentaa täysin päästöttömäksi. SOLETAIR-tutkimushankkeessa pilotoidaan täysin uudenlaista, modulaarista ja liikkuvaa kokonaisuutta uusiutuvan energiajärjestelmän luomiseksi, kertoo haastattelussa tutkijaopettaja Antti Kosonen Lappeenrannan teknillisestä yliopistosta.

Mikä on SOLETAIR-tutkimushankkeen tausta?

SOLETAIR-projekti pohjautuu Neo-Carbon Energy -hankkeeseen, joka on yksi Tekesin strategisten avausten hankkeista. Neo-Carbon Energy:n tavoitteena on suunnitella energiajärjestelmä, joka voi perustua vain uusiutuviin energialähteisiin.

Tällä hetkellä 80 prosenttia maailman energiasta saadaan fossiilisista raaka-aineista, mikä ei ole kestävän kehityksen mukaista. SOLETAIR-projektissa osoitetaan, miten aurinkoenergiasta tuotetulla sähköllä voidaan korvata raaka-öljy käyttämällä raaka-aineena hiilidioksidia ja vettä. Projektissa pilotoidaan modulaarista ja liikuteltavaa kokonaisuutta, joka tuottaa polttoainetta lentokoneisiin sekä raaka-ainetta esimerkiksi kemianteollisuuteen. Tutkimusprojektin tavoitteena on tarjota niin päätöksentekijöille kuin yrityksille suuntaviivoja tulevaisuuden energiatuotannon ja -varastoinnin mahdollisuuksiin sekä niiden käytännön toteuttamiseen.

Mitä organisaatioita tutkimusprojektissa on mukana?

SOLETAIR on Lappeenrannan teknillisen yliopiston ja Teknologian tutkimuskeskus VTT:n yhteishanke. Tutkimuskumppanien saumaton yhteistyö perustuu hyvään työnjakoon liittyen laitehankintoihin, eri teknologiaosa-alueiden kehittämiseen sekä koekäyttöön ja tuotantoon.
Yrityskumppaneina hankkeessa ovat Woikoski, Hydrocell, Proventia, Gasum, ENE Solar Systems, ABB, Green Energy Finland, Trafi ja Ineratec GmbH. Liiketoiminnan näkökulmasta hankkeessa tuotetaan tietoa erityisesti laitteistointegraation näkökulmasta sekä mm. tehoelektroniikkaan, vedyn tuotantoon, hiilidioksidin kaappaukseen ilmasta ja synteesiin liittyvistä kaupallisista mahdollisuuksista. Samalla rakennetaan yhteistyö- ja liiketoimintaverkostoja tälle täysin uudelle teknologia-alueelle. Modulaariselle ratkaisulle voi löytyä sovelluskohteita myös kaupunkiympäristössä.

Mikä tutkimusprojektissa on uutta ja mihin siinä haetaan ratkaisua?

Hankkeessa testataan, miten neljän eri laitteen muodostama uusiutuvan energian järjestelmä toimii. Pilottia voidaan kuvata neljän instrumentin orkesterina, jonka yhteissoittoa testataan Lappeenrannassa kesällä 2017. Orkesterin yksittäiset soittimet ovat 1) aurinkosähköjärjestelmä 2) elektrolyyseri, jolla vesi hajotetaan vedyksi ja hapeksi 3) hiilidioksidin kaappauslaite sekä 4) synteesiyksikkö, joka muuntaa prosessissa tuotetun vedyn ja hiilidioksidin lopputuotteeksi.

Pilotoinnissa keskeisiä kysymyksiä ovat, miten aurinkosähkö ja vedyn tuotanto toimivat yhdessä, miten hiilidioksidi kaapataan ilmasta, synteesireaktion toiminta ja siitä saatavat tuotteet ja niiden laatu, sekä miten nämä yksittäiset laitteet saadaan toimimaan yhdessä järkevästi. Järjestelmäkokonaisuudessa uusiutuva energia muuntuu mm. synteettiseksi maakaasuksi ja polttonesteiksi, mikä antaa mahdollisuuden pidempiaikaiseen - kuukaudesta vuoteen - kestävään energian kausivarastointiin.

Toimintamalli on monella tapaa uusi. Kokonaisuudessa tarvittavat raaka-aineet ovat lähtökohtaisesti saatavilla kaikkialla; prosessi edellyttää raaka-aineena aurinkoa, vettä ja hiilidioksidia. Lisäksi energiajärjestelmä ei ole paikkasidonnainen, vaan se on modulaarinen ja liikuteltava kokonaisuus, jonka voi merikonteissa siirtää paikasta toiseen myös kaupunkiympäristössä.

Yksittäisten laitteiden toimivuutta on jo testattu ja kesällä 2017 on tarkoitus konkreettisesti testata miten laitteiden integrointi käytännössä onnistuu. Koelaitoksen käyttökokemus ja tutkimustulokset vahvistavat tutkimuskumppaneiden teknologista osaamista integrointiin liittyen ja tarjoavat kaivattuja liiketoiminnallisia näkökulmia yrityskumppaneille.

Mitä keskeisiä tulevaisuuden tutkimusaiheita hankkeessa on tunnistettu?

Koska hankkeessa toteutetaan suhteellisen pienimuotoinen pilotointi, laajemman mittakaavan sovelluskohteet jäävät käytännön tarkastelun ulkopuolelle. Tulevaisuudessa teknologiaa voidaan nähdä sovellettavan esim. sellutehtaassa, missä tehtaan hiilidioksidipäästöt valjastetaan sähkökemikaalien tuottamiseen, jolloin päästöt eivät olekaan jäte, vaan raaka-aine energian ja materiaalien tuottamiseen. Tällöin on mahdollista päästä täysin hiilineutraaliin energiajärjestelmään ja uusiutuvan sähköenergian hyödyntämiseen.

Pilotointivaiheessa koekäytössä tarvittava hiilidioksidi napataan ilmasta, mutta tulevaisuudessa tarkoitus on myös hyödyntää konkreettisia hiilidioksidipäästöjä ja eliminoida näin päästöjen negatiivisia vaikutuksia.

Tulevaisuudessa keskeistä on yksittäisten teknologioiden edelleen kehittäminen esim. tehoelektroniikan, automaation, hiilidioksidin kaappauksen ja synteesireaktion alueilla. Hyödyntämiskohteita ja liiketoimintamahdollisuuksia on lukuisia. Seuraavan 10 vuoden aikana SOLETAIR-projektissa pilotoitu energiajärjestelmä voi ottaa merkittäviä askelia massatuotannon tiellä. Järjestelmän kannattavuus voi asettua hyvin houkuttelevalle tasolle pienemmässäkin kokoluokassa.


Lisätietoja SOLETAIR-tutkimushankkeesta

Antti Kosonen, Lappeenrannan teknillinen yliopisto, antti.kosonen(at)lut.fi, 040 833 7749