Muoviputkijärjestelmät vetytaloudessa

Abstract

Tässä työssä käsiteltiin muoviputkijärjestelmien käyttöä vetytaloudessa. Vetytaloudella on keskeinen rooli Euroopan unionin tavoitteessa saavuttaa hiilineutraalius vuoteen 2050 mennessä. Vety tarjoaa puhtaan, tehokkaan ja monipuolisen energialähteen, joka ei tuota hiilidioksidipäästöjä, kun se tuotetaan uusiutuvista lähteistä, kuten aurinko- tai tuulienergiasta. Tämä tekee siitä houkuttelevan vaihtoehdon fossiilisten polttoaineiden korvaajaksi erityisesti teollisuudessa, liikenteessä ja lämmityksessä. Vedyn kuljettamiseen liittyy kuitenkin monia haasteita, joista yksi on oikeanlaisten putkistojen käyttö ja kehittäminen. Vetykaasun molekyylirakenne on erittäin pieni, minkä vuoksi se voi helposti vuotaa putkimateriaalin läpi. Putkistojen kehittäminen on kriittinen osa vetytalouden infrastruktuuria ja mahdollistaa vedyn tehokkaan ja turvallisen jakelun laajassa mittakaavassa. Muoviputkijärjestelmien tutkiminen ja kehittäminen on tärkeää, koska tietyt muovilajit voivat olla kestävämpiä ja vähemmän alttiita vuodoille sekä korroosiolle vedyn kanssa. Lisäksi muoviputket ovat usein kustannustehokkaita ja helppoja asentaa.

Työssä tarkastellaan, millaisia erityisvaatimuksia vety asettaa muoviputkille ja tutkitaan mahdollisuuksia käyttää olemassa olevia maakaasuputkistoja vedyn jakelussa. Työ sisältää yleiskatsauksen vetytalouden nykytilasta ja tulevaisuuden näkymistä. Työssä käydään läpi eri vedyn tuotantomuotoja, markkinapotentiaalia ja muoviputkijärjestelmien soveltuvuutta vedyn jakeluun. Työ on toteutettu kirjallisuuskatsauksena. Työn päätavoitteena on selvittää, miten muoviset jakeluputket voivat vastata vedyn jakelun haasteisiin ja millaisia kehitystarpeita vetytalouteen siirtyminen asettaa muoviputkijärjestelmille. Yleisimmät käytetyt materiaalit kaasunjakelujärjestelmissä ovat keskitiheyksinen polyeteeni (PE-MD) ja korkeatiheyksinen polyeteeni (PE-HD) ja ne ovat osoittautuneet luotettaviksi materiaaleiksi kaasun jakelussa yli 50 vuoden ajan. Tutkimukset myös osoittavat, että polyeteenistä valmistetut putket soveltuvat hyvin vedyn jakeluun ja niillä on paljon hyviä ominaisuuksi verrattuna teräkseen, kuten parempi korroosionkestävyys, keveys, helppo asennettavuus, parempi kemiallinen kestävyys ja alhaisempi hinta asennuksessa sekä kunnossapidossa. Kun arvioidaan vanhojen PE63- ja PE80B-maakaasuputkien soveltuvuutta vedyn kuljetukseen, voidaan tutkimusten perusteella todeta, että vedylle altistuminen ei muuta merkittävästi materiaalin ominaisuuksia. Myös pilottihankkeet ovat osoittaneet, että vanhaa maakaasuputki-infrastruktuuria voidaan hyödyntää vedyn jakelussa. Vanhojen maakaasuputkistojen käyttöä vedyn jakeluun on arvioitava aina tapauskohtaisesti. Niiden soveltuvuuden testaaminen on kuitenkin haastavaa, sillä putket pitäisi kaivaa pois maasta ja kunkin putken ainutlaatuinen historia tekee yleispätevien johtopäätösten tekemisestä vaikeaa. Olemassa olevien verkostojen käyttäminen ei kuitenkaan riitä vastamaan kuljetustarpeisiin vaan vedyn jakeluun tarvitaan myös paljon uusia investointeja.