Vetypolttokenno voimanlähteenä raskaassa kalustossa

Abstract

Tämän kandidaatintyön tarkoituksena oli tutkia vedyn ja polttokennon mahdollisuuksista raskaassa kalustossa ja vetypolttokennon vaikutusta raskaan kaluston suorituskykyyn ja energiatehokkuuteen. Työ keskittyy polttokenno- ja vetypolttokennoteknologian raskaaseen kalustoon tuomiin hyötyihin sekä haasteisiin. Tutkielmassa on tarkoituksena verrata olemassa olevia vetypolttokennolla toimivia kulkuneuvoja muiden voimanlähteiden vaihtoehtoisiin ratkaisuihin. Tämän seurauksena pohditaan, miten polttokenno voisi parantaa raskaan kaluston käytettävyyttä ja vähentää liikennöinnin ympäristöpäästöjä. Työssä käsiteltävät raskaan kaluston kulkuneuvot koskevat kuorma-autoja, linja-autoja ja raideliikennettä. Tutkielmassa ei käsitellä vesistö- tai lentoliikennettä. Tutkielmassa käsitellään polttokennon tekniikkaa teoriassa ja vetypolttokennolla varustettujen kulkuneuvojen erilaisia käytännön konfiguraatioita. Lisäksi tutkielmassa esitetään vertailun vuoksi raskaan kaluston vetypolttokennolla varustetuille kulkuneuvoille vastaavia tavallisempia ratkaisuja ja pohditaan, miten hyvin vety voimanlähteenä pystyy kilpailemaan nykyisten voimanlähteiden kanssa. Tämän lisäksi vetypolttokennoa verrataan muihin polttoaineisiin ja voimanlähteisiin niin hyötysuhteen, energiasisällön, tankkausajan kuin taloudellisten tekijöiden perusteella. Vertailun avulla selvitetään, ovatko vetypolttokennon ominaisuudet riittävän vahvat ja onko se todellinen vaihtoehto raskaan kaluston voimanlähteenä. Kandidaatintutkielmassa havaitaan vedyn mahdollisuuksia sähköistyvässä maailmassa. Tutkielman tulokset osoittavat, kuinka vetypolttokennolla varustetulla raskaan kaluston kulkuneuvolla on pienemmät kasvihuonepäästöt käytössä kuin vastaavilla tavallisten polttoaineiden kulkuneuvoilla, kun vetykaasu on valmistettu ilman fossiilisia polttoaineita. Tämän lisäksi vedyn korkean hyötysuhteen- ja energiasisällön ansiosta vetypolttokenno luo perinteisille polttoaineille ja sähkövoimalinjalle korvaavan vaihtoehdon. Tankkausajat ovat perinteisten voimanlähteiden käyttämien polttoaineiden vertaisia ja huoltokustannukset ovat halvemmat kuin tavanomaisilla polttomoottorikulkuneuvoilla.