Polttokennot kääntövaihteelle - Convion tähtää teolliseen mittakaavan vedyntuotantoon korkealämpötilaelektrolyysillä

Convion tähtää teollisen mittaluokan elektrolyysilaitteiden kaupallistamiseen. Wärtsilästä vuonna 2013 irtautunut teknologiayhtiö on käynnistänyt hankkeen, jossa tuotteistetaan kiinteäoksidielektrolyysilaite (SOE, solid oxide electrolyser), joka voidaan skaalata teolliseen mittakaavaan.

Perusidea on käyttää polttokennojärjestelmää käänteisesti: Tavanomaisesti kennoja käytetään sähkön tuotantoon, nyt niitä käytetään vedyn tuotantoon elektrolyysin avulla.

”Normaalisti polttokennoihin syötetään kaasua ja tuotetaan sähköä, nyt tehdään samalla tekniikalla toisinpäin: Syötetään höyryä, erotetaan siitä sähkön avulla happea ja vetyä, joka otetaan talteen uusiutuvan polttoaineen raaka-aineeksi”, yksinkertaistaa Convionin toimitusjohtaja Erkko Fontell.

Convion SOE-ratkaisu pohjautuu Convionin C60-polttokennotuotteeseen. Olemassa olevan designin ansiosta Convion kykenee etenemään kehityksessä nopeasti. Ensimmäisiä testituloksia odotetaan jo vuonna 2022.

Ylivoimainen hyötysuhde

Vetykilon hinnasta suurin osa syntyy nimenomaan energiakustannuksista, eli vedyntuotannossa hyötysuhde on ratkaisevan tärkeä tekijä kustannustehokkuuden kannalta.Korkeassa lämpötilassa toimivilla kiinteäoksidipolttokennoilla hyötysuhde on yli 80 prosenttia, eli se on jopa 30 prosenttia tehokkaampi verrattuna esimerkiksi PEM- ja alkalipolttokennoteknologioihin.

”Mikäli SOE-järjestelmään syötettävä höyry voidaan tuottaa hukkalämmöllä, sähkönkäytön hyötysuhde voidaan nostaa yli 90 prosenttiin”, Fontell sanoo. 

Polttokennopuolella todennetun ja optimoidun Convionin järjestelmän design ja prosessiteknologia ovat kilpailukykyisiä. Niiden salaisuus on suoraviivaisuudessa: Komponenttien määrä on onnistuttu minimoimaan, mikä parantaa tuotteen toimintavarmuutta ja tekee siitä kompaktin ja edullisesti integroitavan.

”Kun liikutaan 600 – 800 asteen lämpötiloissa, yksinkertaisuus on ehdoton etu. IPR:mme ytimessä oleva prosessikonsepti perustuu ratkaisuihin, joissa ei ole yhtään liikkuvaa osaa”, havainnollistaa Fontell.

Yhteistyötä ja synergiaa arvoketjussa

Convionin SOE-projekti on VTT:n eFuel-hankkeen itsenäinen rinnakkaisprojekti. eFuel- ja SOE-projekteilla on monia yhtymäkohtia eikä yhtä olisi syntynyt ilman toista: SOE-projektin laitekonseptia esimerkiksi testataan matkan varrella eFuel-hankkeen puitteissa ja mikä tärkeintä, projektit jakavat yhteisen arvoketjun.

”Suomessa on polttokennoteknologioissa poikkeuksellista, johtavaa osaamista, joka kytkeytyy nyt hienosti Nesteen vetämään teolliseen arvoketjuun. Convion käyttää suomalaisen Elcogenin kennostoja. Voimme siis kaupallistaa energiamarkkinoita mullistavan teknologian koko arvoketjun läpi.” 

E-fuel -hanke on ensimmäinen hanke, joka on rakentunut Nesteen Veturi-hankkeen yhteyteen. Veturi-tutkimusohjelma ekosysteemeineen tähtää raakaöljyä vähentävien uusien ratkaisujen kehittämiseen.