Power-to-Gas energianvarastoinnin konseptina

Abstract

Kasvava paine kasvihuonepäästöjen vähentämisestä vaatii ratkaisuja, joista Power-to-Gas teknologiaa pidetään yhtenä lupaavimpana. Tässä työssä tarkastellaan Power-to-Gas-teknologiaa: mitä eri aineita teknologialla voidaan valmistaa ja mitä sovellutuksia teknologialle on sekä millaisia teknologiaa hyödyntäviä pilotointihankkeita on olemassa. Power-to-Gas-teknologialla tarkoitetaan uusiutuvan sähköenergian muuntamista kemiallista energiaa sisältäväksi kaasuksi. Tämän muunnosprosessin olennaisena osana on vesielektrolyysi, jossa sähköenergiaa hyödynnetään veden hajottamiseen vedyksi ja hapeksi. Elektrolyysimenetelmiä ovat alkalielektrolyysi, PEM-elektrolyysi ja kiinteäoksidielektrolyysi. Näistä kehitetyin ja halvin menetelmä on alkalikelektrolyysi. Vetyä on mahdollista jatkojalostaa metanaatiolla metaaniksi tai varastoida sellaisenaan. Metanaatio vaatii vedyn lisäksi hiilidioksidin ja sähköenergian lähteen. Hiilidioksidin lähteitä ovat teollisuuden prosessit, sähkövoimalaitokset ja biokaasuvoimalat. Hiilidioksidin talteenotto kyseisistä lähteistä tapahtuu joko absorptio-, adsorptio-, kalvo- tai kryogeenisella erotusmenetelmällä, joista kehittynein on absorptiomenetelmä. Hiilidioksidin talteenottoa voidaan luokitella myös sen perusteella, missä pisteessä teollisuuden- tai sähkötuotantovoimalan prosessia talteenotto tapahtuu. Talteenottopisteitä on polttoa edeltävä sekä polton jälkeinen talteenotto ja happipoltto. Vedystä on myös mahdollista valmistaa ammoniakkia, jota voidaan varastoida ja käyttää teollisuudessa polttoaineena. Vetyä ja metaania voidaan varastoida kaasuverkkoon ja käyttää polttoaineena liikenteessä sekä teollisuudessa. Power-to-Gas teknologian yksi tärkeimmistä sovellutuskohteista on kausittainen energian varastointi, sillä Power-to-Gas on ainoa järkevä pitkän aikavälin energianvarastointiteknologia. Teknologiaa voidaan hyödyntää lämmityksessä, teollisuudessa ja liikenteessä. Power-to-Gas teknologiaan perustuvia pilotointihankkeita on jo vireillä. Ensimmäiset hankkeet syntyivät 1990-luvulla. Saksa on näiden hankkeiden kärkimaa. Jotta Power-to-Gas-teknologiaan perustuvat hankkeet yleistyisivät tulisi elektrolyysiin liittyvien kustannuksen laskea.