Vedyn käytön turvallisuus energiantuotannossa

Abstract

Tässä kandidaatintyössä käsitellään vedyn käytön turvallisuutta sen energiakäytössä. Tulevaisuudessa energiajärjestelmää halutaan kehittää kestävämmäksi, sillä energiantuotanto aiheuttaa valtavat päästöt. Vedyn käyttöä energiasektorilla halutaan lisätä, sillä se on päästötön polttoaine ja sitä on myös mahdollista tuottaa päästöttömästi. Vetyä voitaisiin käyttää energiantuotannossa niin energiavarastona kuin polttoaineenakin. Vetyä käytetään teollisuudessa, mutta sen energiakäyttö on vielä uutta. Vetyä ei voida kutsua energianlähteeksi, sillä sitä ei ole saatavilla maapallolla, vaan se on tuotettava. Vihreä tapa tuottaa vetyä on valmistaa se elektrolyysillä uusiutuvan energian avulla.

Työssä käsitellään vedyn käyttöä polttokennoissa sekä vedyn varastointia ja sen kuljetusta. Vetyä käytetään polttoaineena polttokennoissa, joissa se reagoi hapen kanssa tuottaen sähköä ja vettä. Vetypolttokennoja hyödynnetään autoissa, ja tulevaisuudessa myös pienelektroniikassa ja mahdollisesti laivoissa. Vedyn varastointi on tärkeää, jotta sitä voidaan hyödyntää aurinko- ja tuulivoiman vaihtelevuuden tasaamiseksi. Erilaisia varastointitapoja ovat esimerkiksi vedyn paineistus, nesteyttäminen ja sen kemiallinen sitouttaminen metallihydrideihin. Vetyä voidaan kuljettaa maanteitse, putkistoilla ja meriteitse. Vetyä kuljetetaan yleensä paineistettuna kaasuna tai nestemäisessä muodossa.

Työssä käsitellään edellä mainittuihin osa-alueisiin liittyviä turvallisuusongelmia. Jokaiseen vaiheeseen liittyy erilaisia turvallisuuskysymyksiä, jotka on otettava huomioon, kun vedyn käyttöä laajennetaan. Vedyn käytössä, varastoinnissa ja kuljetuksessa on erityisesti huomioitava vedyn pieni molekyylikoko. Tämän takia vety vuotaa helposti. Vetyvuodoista voi seurata erilaisia onnettomuuksia, kuten tulipaloja, suihkupaloja ja räjähdyksiä. Vedyllä on myös muita materiaaliominaisuuksia, jotka aiheuttavat turvallisuushaasteita kaikissa sen käytön vaiheissa. Vetyhaurastuminen on ilmiö, jossa vety haurastuttaa erilaisia materiaaleja, kuten metalleja. Vedyn varastointiin ja kuljetukseen liittyy myös korkea paine tai hyvin matala lämpötila, joka lisää vaaratilanteiden mahdollisuutta sitä käsitellessä. Vety on räjähdysherkkä aine, jota on hyvin vaikea havainnoida sen näkymättömyyden, hajuttomuuden ja mauttomuuden takia. Turvallisuusseikkojen selvittäminen ja niiden pohjalta turvallisten ratkaisujen suunnittelu on tärkeää, kun vetyä aletaan ottaa käyttöön laajamittaisesti energiateollisuudessa.