Maailmankaikkeuden yleisimmällä aineella vedyllä on merkittävä rooli matkallamme kohti tulevaisuuden hiilineutraalia yhteiskuntaa. EU:n tavoitteena on, että vihreän ja vähähiilisen vedyn sekä niistä johdettujen polttoaineiden osuus energian loppukäytöstä olisi vuoteen 2050 mennessä jo lähes viidennes. Jotta kunnianhimoinen tavoite saavutetaan, koko arvoketjun kehittäminen vedyn tuotannosta aina sen käyttöön vaatii ymmärrystä vedyn ominaisuuksista.

Business Finland on myöntänyt 1,7 miljoonan euron rahoituksen HENNES-tutkimushankkeelle, jossa tutkitaan vedyn palamisen fysiikkaa ja kemiaa. Tutkimuksen toteuttavat Aalto-yliopisto ja Turun yliopisto yhdessä, ja siihen osallistuvat muun muassa AGCO Power, Oilon, Finno Exergy, Vahterus, Auramarine ja KK-Palokonsultti Oy. Tutkimuksessa tarvittavan vedyn toimittaa P2X Solutions, joka tuottaa kaasun hajottamalla vesimolekyylejä vedyksi tuulivoiman tuottamalla sähköllä. Parhaillaan käynnissä oleva hanke tuottaa arvokasta tietoa vihreiden polttoaineiden teknologiaratkaisuista.

Puhtaasti palava polttoaine

Vedyn palamisreaktiossa vety reagoi hapen kanssa ja lopputuloksena syntyy vesihöyryä. Voimakas eksoterminen reaktio vapauttaa runsaasti lämpöä – kilossa vetyä on lähes kolme kertaa enemmän energiaa kuin kilossa bensiiniä. Koska puhdas palamisprosessi tuottaa pelkkää vettä, vedyn ja siitä johdettujen polttoaineiden käyttö ei synnytä hiilidioksidipäästöjä tai muitakaan saasteita.

Vety eroaa termodynaamisilta ja kemiallisilta ominaisuuksiltaan perinteisistä polttoaineista ja käyttäytyy palaessaan toisin tavoin. Siksi vedyn palamisen tarkka mallinnus on erittäin tärkeä laskennallisen fysiikan ja kemian haaste. Vedyn syttymisherkkyys ja pieni molekyylikoko asettavat omat haasteensa myös nestemäisen vedyn siirtoon ja varastointiin. Koska vety on räjähdysherkkä kaasu, sen turvalliseen käyttöön välttämättömien paloturvallisuusratkaisujen suunnittelu vaatii vielä paljon uutta tietoa ja tutkimustyötä.

HENNES-hanke keskittyy myös syventämään tietoa vedyn palamisprosesseista polttomoottoreissa. Hankkeen tavoitteena on muun muassa vauhdittaa päästöttömän meritekniikan kehittämistä. Vetykäyttöisiä polttomoottoreita on jo tutkittu melko paljon, mutta vedyn palamisesta moottorissa on silti vielä niukasti tietoa. Siksi tarvitaan syvempää tietoa ja ymmärrystä vedyn termodynamiikasta, virtausmekaniikasta, typenoksidipäästöistä ja palamisreaktiosta.

Huipputason kotimaista tutkimustyötä

Tutkimushanke on Aalto-yliopiston ja Turun yliopiston yhteinen. Aalto-yliopiston konetekniikan professori Ville Vuorisen ryhmä keskittyy erityisesti polttimien liekkeihin ja palamisilmiöihin polttomoottoreissa. Turun yliopiston konetekniikan apulaisprofessorin Armin Wehrfritzin ryhmä tutkii vedyn ja vedystä johdettujen polttoaineiden termodynaamisia ja olomuodon muutoksiin liittyviä ominaisuuksia. Aalto-yliopiston palotekniikan professorin Simo Hostikan kokoama ryhmä keskittyy vedyn paloturvallisuuden tutkimiseen.

Hanke yhdistää edistyneitä 3D-simulointimenetelmiä kokeelliseen tutkimukseen, ja sen tuloksia voivat hyödyntää sekä tiedeyhteisö että teollisuus. Tutkijat hyödyntävät avoimeen lähdekoodiin perustuvia simulaatiotyökaluja selvittääkseen vedyn käyttäytymistä ja arvioidakseen sen paloturvallisuutta. Tutkimuksesta kertyvä tieto mahdollistaa tehokkaampien ja kestävämpien vetykäyttöisten polttomoottoreiden suunnittelun ja edistää hiilivapaan energian käyttöä.

Projekti on osa Wärtsilän Zero Emission Marine -ekosysteemihanketta, joka pyrkii edistämään nollapäästöisen meritekniikan kehittämistä. Laivojen moottoreita sekä öljy-, kaasu- ja monipolttoainemoottoreihin perustuvia voimalaitoksia toimittava Wärtsilä on omistautunut kehittämään hiilivapaita polttoaineita käyttäviä moottoreita merenkulun ja voimalaitosten tarpeisiin. Vedyn palamisen ymmärrys on keskeinen osa Wärtsilän osaamista, ja auttaa tulevaisuudessa optimoimaan vetyä polttavien moottorien suorituskykyä.

Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulun Xamk:n uusi kampus rakentuu Kotkan kantasatamaan Merikeskus Wellamon lähelle vuosina 2023-2024. Kunnianhimoisen projektin keskeisiksi tavoitteiksi on kerrottu kestävän kehityksen edistäminen sekä vuorovaikutteiseen oppimiseen ja opiskeluun innostava turvallinen opiskelu- ja työympäristö.

Kampus tulee valmistuttuaan muodostamaan yhtenäisen kokonaisuuden viereen elokuussa 2023 valmistuneen Satama Areena -tapahtumakeskuksen kanssa. Tulevaisuudessa rakennukset hyödyntävät yhteisiä tiloja. Satama Areena tulee esimerkiksi käyttämään kampuksen liikuntatiloja ja molempien yhteinen ravintola puolestaan sijaitsee Satama Areenan tiloissa. Myös aulatila on yhteinen. Kampuksen on suunnitellut työyhteenliittymä Arkkitehdit NRT Oy ja AOR Arkkitehdit Oy.

Kampushankkeen kokonaisvaltainen lähestymistapa ympäristövastuullisuuteen on merkittävä askel kohti kestävää rakennuskehitystä. Rakennuksen suunnittelussa on panostettu energiatehokkuuteen ja monipuoliseen tulevaisuuden tarpeet huomioivien muuntojoustavien tilojen käyttöön. Rakennuksen ympäristövaikutuksia on minimoitu muun muassa välttämällä suuria etelän puoleisia lasipintoja ja hyödyntämällä UV-säteilyä ja sisälämpötiloja tasaavaa viherkattoa. Rakennus tulee tuottamaan omaa energiaa aurinkovoimalalla ja maalämpökaivoilla, jotka porataan tontille ja osin rakennuksen alle. Energiatehokkuutta parannetaan käytön mukaan säätyvällä valaistuksella ja ilmanvaihdolla.

Suunnitteluvaiheessa haetun RTS-ympäristöluokituksen auditoinnin perusteella uudella kampuksella on valmistuttuaan mahdollisuus saavuttaa ensimmäisenä RTS-ympäristöluokituksen historiassa jopa korkein mahdollinen viiden tähden RTS-ympäristöluokitus! Viiden tähden luokitus edellyttää muun muassa ympäristövastuullisuuden huomioimista koko rakennuksen elinkaaren ajalle. Rakennukselle ajateltu käyttöikä on poikkeuksellisen pitkä; rakennuksen suunnitellaan kestävän käyttöä jopa 150 vuotta.

Tapahtumaan oli kutsuttu pääkaupunkiseudun viranomaisia, rakennuttajia, rakennusliikkeiden edustajia, palokonsultteja ja talotekniikkakonsultteja. Paikan päällä esiteltiin koneellisen savunpoiston laitteiden toimintaa ja tavattiin rennossa hengessä toimialalla työskenteleviä kollegoja ja sidosryhmien edustajia.