Vetypolttokennon hyödyntäminen linja-autossa
Nurmilo, Hanna (2016)
2016
Sähkötekniikan koulutusohjelma
Tieto- ja sähkötekniikan tiedekunta - Faculty of Computing and Electrical Engineering
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2016-06-08
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201605163992
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201605163992
Tiivistelmä
Liikenne on erittäin riippuvainen öljypohjaisista polttoaineista. Fossiilisena polttoaineena öljy aiheuttaa ympäristöongelmia ja sen saatavuus ja hinta ovat epävarmoja tulevai-suudessa. Vaihtoehtoisten liikennepolttoaineiden kehittäminen ja käytön edistäminen on tärkeää, jotta öljyriippuvuus pienenee. Vaihtoehtoisia liikennepolttoaineita ovat esimer-kiksi sähkö, biopolttoaineet ja vety.
Tässä diplomityössä tarkastellaan vetykäyttöisten polttokennojen soveltuvuutta linja-autojen sähköenergian tuottajana. Vetykäyttöinen polttokenno on laite, joka muuttaa vedyn kemiallisen energian sähköenergiaksi. Sähköenergia voidaan käyttää linja-auton sähkömoottorissa. Polttokennon reaktiossa syntyy lämpöä ja vettä. Polttokennoista lii-kennekäyttöön soveltuu parhaiten kiinteä polymeerikenno lähinnä sen nopean käynnis-tyksen ja sopivan käyttölämpötilan takia. Polttokennot ovat osa polttokennojärjestelmää, johon kuuluu myös erilaisia apulaitteita. Polttokennojärjestelmän lisäksi vetytankki, energiavarasto ja sähkömoottori ovat polttokennolinja-auton keskeisiä komponentteja.
Vetykäyttöisten polttokennolinja-autojen käyttämisen edellytyksenä on vedyn saanti. Vety ei ole primäärienergianlähde, vaan vetyä täytyy valmistaa muista raaka-aineista. Vetyä voidaan valmistaa esimerkiksi hiilivedyistä tai vedestä. Vedyn valmistaminen kuluttaa aina energiaa. Kun vety valmistetaan fossiilisista polttoaineista, syntyy valmis-tuksesta hiilidioksidipäästöjä. Vedestä vetyä voidaan valmistaa sähköenergian avulla elektrolyysillä. Kun elektrolyysiin käytetty sähköenergia on tuotettu uusiutuvilla ener-gialähteillä, vedyn valmistuksesta ei synny hiilidioksidipäästöjä. Vetyä syntyy myös kemianteollisuuden sivutuotteena.
Vedyn tankkausasema voi sijaita linja-autovarikolla. Varikolla vety voidaan tuottaa elektrolyysillä tai vetyä voidaan tuoda sinne suuremmasta tuotantolaitoksesta. Poltto-kennolinja-auton tankkaus kestää noin 10 minuuttia. Polttokennolinja-auton käyttöön ottaminen voi vaatia tiettyjä muutoksia varikolla, jotta vedyn käytöstä ei aiheudu vaara-tilanteita. Myös henkilökunnan kouluttaminen uuteen teknologiaan on tärkeää.
Tässä diplomityössä tarkastellaan vetykäyttöisten polttokennojen soveltuvuutta linja-autojen sähköenergian tuottajana. Vetykäyttöinen polttokenno on laite, joka muuttaa vedyn kemiallisen energian sähköenergiaksi. Sähköenergia voidaan käyttää linja-auton sähkömoottorissa. Polttokennon reaktiossa syntyy lämpöä ja vettä. Polttokennoista lii-kennekäyttöön soveltuu parhaiten kiinteä polymeerikenno lähinnä sen nopean käynnis-tyksen ja sopivan käyttölämpötilan takia. Polttokennot ovat osa polttokennojärjestelmää, johon kuuluu myös erilaisia apulaitteita. Polttokennojärjestelmän lisäksi vetytankki, energiavarasto ja sähkömoottori ovat polttokennolinja-auton keskeisiä komponentteja.
Vetykäyttöisten polttokennolinja-autojen käyttämisen edellytyksenä on vedyn saanti. Vety ei ole primäärienergianlähde, vaan vetyä täytyy valmistaa muista raaka-aineista. Vetyä voidaan valmistaa esimerkiksi hiilivedyistä tai vedestä. Vedyn valmistaminen kuluttaa aina energiaa. Kun vety valmistetaan fossiilisista polttoaineista, syntyy valmis-tuksesta hiilidioksidipäästöjä. Vedestä vetyä voidaan valmistaa sähköenergian avulla elektrolyysillä. Kun elektrolyysiin käytetty sähköenergia on tuotettu uusiutuvilla ener-gialähteillä, vedyn valmistuksesta ei synny hiilidioksidipäästöjä. Vetyä syntyy myös kemianteollisuuden sivutuotteena.
Vedyn tankkausasema voi sijaita linja-autovarikolla. Varikolla vety voidaan tuottaa elektrolyysillä tai vetyä voidaan tuoda sinne suuremmasta tuotantolaitoksesta. Poltto-kennolinja-auton tankkaus kestää noin 10 minuuttia. Polttokennolinja-auton käyttöön ottaminen voi vaatia tiettyjä muutoksia varikolla, jotta vedyn käytöstä ei aiheudu vaara-tilanteita. Myös henkilökunnan kouluttaminen uuteen teknologiaan on tärkeää.