Uusi power-to-x-tutkimus hakee kustannus- ja energiatehokkuutta avainteknologioihin

LUT-yliopiston johtama tutkimuskokonaisuus P2XEnable jatkaa tutkimusta power-to-x (P2X) avainteknologioiden energia- ja kustannustehokkuuden parantamiseksi. Tutkimuksessa luodaan myös uusia modulaarisia, massatuotannon mahdollistavia sovelluksia. 

P2X-teknologia on avainasemassa energiajärjestelmän ja teollisen tuotannon uudistamisessa päästöttömiksi. P2X-teknologian perusidea on muuttaa sähköä toiseen energiamuotoon ja tarvittaessa takaisin sähköksi. Sitä voidaan soveltaa muun muassa synteettisten polttoaineiden, kemikaalien, sekä syötäväksi kelpaavien proteiinien tuotantoon.

LUT on tehnyt P2X-tutkimusta laajamittaisesti vuodesta 2014 lähtien. LUTin sähkötekniikan professori, P2XEnable-hankkeen johtaja Jarmo Partanen sanoo, että uusiutuvalla sähköllä vedystä ja hiilidioksidista tuotettujen kemikaalien, polttoaineiden ja kemiallisten varastojen tarve kasvaa radikaalisti lähivuosina.

”Päästöttömien tuotantoprosessien energia- ja kustannustehokkuuden parantaminen on ilmastotavoitteiden saavuttamisen avainkysymyksiä. Käynnissä on maailmanlaajuinen teollinen murros, jossa suomalaisilla yrityksillä on mahdollisuus menestyä. Muutokseen vaadittavaa uutta osaamista luodaan paljon juuri Suomessa”, kertoo Partanen.

Partanen luettelee uuden tutkimuskokonaisuuden P2X-avainteknologioiksi veden elektrolyysin vedyn valmistamiseksi, hiilidioksidin talteenoton ilmasta ja merivedestä, metanolisynteesin uudella modulaarisella reaktorityypillä, sekä korkealämpöiset lämpövarastot. 

”Kaikkien näiden energia- ja kustannustehokkuutta parannetaan eri keinoin. Esimerkiksi vedyn valmistuksen kustannuksista jopa 85% syntyy energiankäytöstä. Tiedossa on, että sähkön laadulla on merkittävä vaikutus elektrolyysin energiatehokkuuteen ja käytettävien kennojen kulumiseen, mutta tarkemmin vaikutuksia ei vielä tunneta. Nämä ovat esimerkkejä teollisuuden kaipaamasta tutkimustiedosta.”

Partanen jatkaa, että lämpövarastoilla ja niihin kytketyillä P2X-teknologioilla on suuri rooli tuotannon ja kulutuksen välisen poikkeaman tasoituksessa. Hankkeessa tarkastellaan myös kiinteistöjä sekä lämpövarastojen että P2X-teknologioiden sovelluskohteena.

”Rakennusten hyödyntäminen yhtenä P2X-sovelluskohteena on mielenkiintoinen alue. Luomme malleja, kuinka rakennuksen sisäilman laatua voidaan parantaa hiilidioksidin talteenotolla, ja kuinka siitä voidaan valmistaa sähkön avulla hiilivetyjä. Tavoitteena tässäkin on tuoda bisnespotentiaalia näkyväksi.”

Hiilidioksidin kaappaustekniikoista talteenottoa merivedestä on Partasen mukaan tähän saakka tutkittu varsin vähän. LUT tavoittelee merivesitalteenottoon perustuvan laitteiston proof-of-conceptia osana kokonaisuutta.

Mikä voisi olla sähköruoan merkitys maailmanlaajuisesti?

P2XEnable-tutkimuksessa LUT laatii myös ilmasta ja hiilidioksidista sähköllä tuotettavan niin kutsutun sähköruoan tuotannon teknoekonomisen mallinnuksen.

LUTissa on jo vuosien ajan mallinnettu siirtymää hiilineutraaliin energiajärjestelmään, professori Christian Breyerin johdolla. Breyer ryhmineen on sittemmin laajentanut tietokantaa ja siihen pohjautuvaa mallinnusta kattamaan myös liikennesektorin sekä lämmöntuotannon.

”Nyt käynnistyvä sähköruoan tuotannon teknoekonomian mallinnus on meille uusi avaus, ja maailman ensimmäinen alan liiketoimintapotentiaalia laajasti tarkasteleva selvitys. Tämä mahdollistaa yrityksille tulevaisuuden liiketoiminnan suunnittelun ja toisaalta tuo näkyväksi vaatimukset teknologioille, sekä kustannusten että energiatehokkuuden suhteen”, päättää Partanen.