Sign In
Uutta tietoa huipputeknologiasta ja sen hyödyntämisestä, tietoa tulevaisuuden ratkaisuista ja palveluista päätöksenteon tueksi ja liiketoiminnan kehittämiseen. Kohdistettu VTT:n kumppaneille, asiakkaille sekä huipputeknologiasta ja sen sovelluksista kiinnostuneille.
Julkaisu tieteestä, teknologiasta ja liiketoiminnasta

Laivaliikenne, ympäristöystävällisyys_ekakuva-0395.jpg

Maailmankaupasta 90 prosenttia kulkee vesiteitse: merenkulun ilmastotyö alkaa laivojen kulutuksen ja polttoaineen ratkaisemisesta

Teksi: Markku Pervilä I Kuva: Timo Porthan | 7.11.2019

​Merenkulun ilmastotavoitteissa on ihan ensiksi katsottava alusten energiataloutta. Päästöjen vähentämiseksi on paljon keinoja, mutta ne kaikki pitää ottaa myös käyttöön. Teknologia ja keksinnöt tarjoavat mahdollisuuksia haasteiden selättämiseksi. 

Merialalla on edessään iso urakka hillitä kasvihuonepäästöjä ja lähipäästöjä. YK:n alainen IMO tavoittelee päästöjen puolittamista vuoteen 2050 mennessä. Samalla laivat ovat elintärkeitä ihmisten ja tavaroiden liikkumiselle: maailmankaupasta 90 prosenttia kulkee vesiteitse. 

Päästöjen valvonta on jo tiukentunut. Tammikuussa voimaan tulevat IMO:n uudet säännöt suitsivat rikin, typen ja muiden hiukkasten päästöjä puhtaammilla polttoaineilla ja erilaisilla jälkikäsittelylaitteilla, kuten rikkipesureilla.

Tilanne on siis kaikille osapuolille erittäin haastava. Alusten tehontuottoa on pystyttävä muuttamaan radikaalisti ja siihen liittyvät ratkaisut edellyttävät uusia innovaatioita ja investointeja. Toisaalta laivat tarvitsevat riittäviä konetehoja, jotta turvallinen liikennöinti kyetään takaamaan vaikeissakin oloissa.

Kaikki keinot pitää ottaa käyttöön

VTT:n Liikkuminen ja ajoneuvot (eng. Mobility) -tutkimusalueen johtaja Johannes Hyrynen sanoo, että kaikki keinot on käytettävä ilmastotavoitteisiin yltämiseksi. Aivan ensiksi hän painottaa vaihtoehtoisia polttoaineita.

– Uusiutuvalla energialla tuotettu sähkö ja vety ovat erittäin lupaavia meripolttoaineita. Myös biopolttoaineilla ja synteettisillä polttoaineilla on tulevaisuus edessään. Polttomoottorista ei voida ainakaan lyhyellä tähtäimellä kokonaan luopua laivoilla, ihan jo turvallisuussyistä. Koneet kehittyvät koko ajan vähäpäästöisemmiksi, Hyrynen sanoo.

Jo nyt kovaa vauhtia yleistyvä LNG eli nesteytetty maakaasu on oikean suuntainen ratkaisu. Vaikka sen hiilidioksidipäästöt ovat vähäisemmät kuin perinteisten polttoaineiden, se on edelleen fossiilinen polttoaine ja pitkällä tähtäyksellä muitakin ratkaisuja on tuotava markkinoille.

Rakenteita kehitetään laivalaboratorion altaassa

Hyrysen mielestä laivapropulsiossa ja potkurilaitteissa riittää myös kehitettävää. Uusien potkurikonseptien hyötysuhteet voivat olla merkittävästi korkeampia kuin perinteisten. Muitakin laivojen kulkemista tehostavia ratkaisuja on jo tuotu markkinoille. Hyvä esimerkki on suomalaisen Norsepowerin roottoripurje, joka on jo osoittanut, että apuenergiana tuulivoima säästää polttoainetta ja sitä kautta vähentää päästöjä.

– Polttoaineiden ja käyttövoiman ohella alusten suunnittelussa pitää kiinnittää entistä enemmän huomiota energiankulutukseen vaikuttaviin tekijöihin. Laivalaboratorion altaassa mekin teemme kokeellista hydrodynamiikan tutkimusta sekä vaativaa teoreettista mallinnusta erilaisista potkurien ja laivojen runkojen muodoista. Näissä laivan käyttäytyminen aallokossa ja vedestä aiheutuvan vastuksen määrittäminen ja minimoiminen ovat ratkaisevia.

Energian kulutuksen optimoimiseksi on meneillään yritysten, tutkimuslaitosten ja yliopistojen yhteishankkeita. Esimerkiksi INTENS-hankkeen tavoitteena on vahvistaa digitaalista muutosta ja integroida se osaksi koko meriklusterin arvoketjua tutkimus- ja kehitystyöstä, suunnittelusta ja tuotannosta aina alusten operointiin asti. Kehitettävät uudet ratkaisut parantavat alusten energiatehokkuutta ja vähentävät päästöjä. Samalla muodostuu uusia alaa mullistavia toimintatapoja ja liiketoimintamahdollisuuksia.

Jatkossa kehityskohteena on yhdistää laivan operointiin liittyvän ohjailusimulaattorin ja energiasimulaattorin toiminnot siten, että operoinnin vaikutusta aluksen energiatehokkuuteen voidaan tarkastella saman alustan avulla.

Edelleen Hyrynen näkee mahdollisuuksia alusten navigoinnin kehittämisessä sekä reitityksen tehostamisessa automaation, tekoälyn ja itseohjautuvien alusten kautta. Merenkulun digitalisoituminen varmasti vähentää päästöjä kuljetusten kokonaislogistiikkaan liittyvien vaikutusten kautta.

Laivaliikenne, ympäristöystävällisyys_ulkokuva-0457.jpg

– Polttoaineiden ja käyttövoiman ohella alusten suunnittelussa pitää kiinnittää entistä enemmän huomiota energiankulutukseen vaikuttaviin tekijöihin, sanoo VTT:n Liikkuminen ja ajoneuvot (eng. Mobility) -tutkimusalueen johtaja Johannes Hyrynen (vas.). 

– Vetykaasu sopii isohkot laivueet omistaville, paikallisesti tai säännöllisillä reiteillä toimiville varustamoille, tutkija Jyrki Mikkola (vas.) selostaa.


Vety mahdollistaa laivan sähköistämisen siellä, missä akku ei vielä riitä

Tutkija Jyrki Mikkola koordinoi EU:n rahoittamaa FLAGSHIPS -hanketta, jossa kehitetään vedyn käyttöä polttoaineena erilaisissa alustyypeissä. Mukana on norjalainen yhteysalus ja ranskalainen puskuhinaaja sekä Suomesta VTT:n lisäksi ABB.

Ranskalainen alus tulee Lyoniin apualukseksi CFT-varustamon käyttöön. Toinen vetylaiva valmistuu Norled-laivayhtiölle osaksi Stavangerin julkista liikennejärjestelmää. Laivoista tulee osa varustamoiden päivittäistä liiketoimintaa. Kuten VTT on ennenkin painottanut, juuri varustamot ovat avainasemassa tällaisissa hankkeissa.

– Norjalaiset tuottavat vetyä vesivoimalla ja tässä tapauksessa se mahdollistaa aluksen sähköistämisen. Aluksen polveileva reitti, pitkä päivittäinen ajoaika ja kireä aikataulu ovat yhdistelmä, jossa akut eivät ole enää mahdollinen ratkaisu. Ranskassa taas alus liikennöi joella keskellä Lyonin kaupunkia ja voi olla, että Ranska kieltää jo hyvinkin pian kaupunkien keskustojen raskaan liikenteen ilmanlaatusyistä, Mikkola aprikoi ja lisää, että vedyn hyödyntäminen monipuolisena energiankantajana on tällä hetkellä eräs EU:n lempiaiheita.

Vetypolttoaineen päästöt ovat vettä ja lämpöä

Vety on yksi jo nyt tarjolla oleva keino lisätä uusiutuvan sähkön tuotannon joustavuutta. Vetyä voidaan tuottaa pilkkomalla vettä sähkön avulla vedyksi ja hapeksi, jotka molemmat ovat käypää kauppatavaraa. Näin uusiutuvan sähkön tuottaja voisi siis matalan sähkön hinnan aikaan tehdä sähköstään vetyä ja myydä sen, vaikka teollisuuden raaka-aineeksi tai nollapäästöiseksi liikennepolttoaineeksi. Jälkimmäisestä saatava hinta on oletettavasti monin verroin edellisestä saatavaa parempi.

– Laivoilla vety hapetetaan polttokennossa niin, että syntyy sähköä, jolla pyöritetään vaikka potkureita. Vetypolttoaineen päästöt ovat vettä ja lämpöä, Mikkola kertoo.

Polttokennosta hän huomauttaa myös, että kyseessä on pieni käännöskummajainen.

– Muilla kielillä laite on polttoainekenno, koska ei siellä mitään perinteisessä mielessä liekin kanssa pala vaan kyse on sähkökemiallisesta hapettumisesta. Näiden valmistusta ei ole Suomessa, vaan lähin valmistaja löytyy Ruotsista. Sikäläisen PowerCellin kanssa meilläkin on tiivistä yhteistoimintaa.

EU:n FLAGSHIPS-projektin lisäksi VTT:llä on toinen EU-hanke merentutkimusalus Arandalla. VTT:llä rakennetaan Arandalle apuvoimalaksi tulevaa vetykäyttöistä polttokennolaitosta.

– Aranda on tosi haastava paikka. Polttokennovoimala rakennetaan jälkiasennuksena ja vieläpä kannelle, jossa se on alttiina kaikille mahdollisille sääoloille. Mutta jos vetyvoimala toimii Arandalla, saadaan sillä varmasti nollapäästöistä sähköä kaikille muunkin tyyppisille laivoille, Mikkola sanoo.


 

 

VTT Impulssihttps://www.vtt.fi/ImpulssiVTT Impulssi
Vähähiilinen energiahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Vähähiilinen-energia.aspxVähähiilinen energia
Terveys ja hyvinvointihttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Terveys-ja-hyvinvointi.aspxTerveys ja hyvinvointi
Liiketoiminnan kehittäminenhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Liiketoiminnan-kehittäminen.aspxLiiketoiminnan kehittäminen
Kestävät ja älykkäät yhteisöthttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Kestävät-ja-älykkäät-yhteisöt.aspxKestävät ja älykkäät yhteisöt
Palvelut PK-yrityksillehttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Palvelut-PK-yrityksille.aspxPalvelut PK-yrityksille
Älykäs teollisuushttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Älykäs-teollisuus.aspxÄlykäs teollisuus
Digitaalinen maailmahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Digitaalinen-maailma.aspxDigitaalinen maailma
Biotalous ja kiertotaloushttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Biotalous-ja-kiertotalous.aspxBiotalous ja kiertotalous
Impulssi 2/2018https://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Impulssi-2-2018.aspxImpulssi 2/2018
Yrittäjien velvollisuus on etsiä kasvuahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Yrittajien-velvollisuus-on-etsia-kasvua.aspxYrittäjien velvollisuus on etsiä kasvua
Energia-ala varautuu yhdessä kyberuhkiinhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Energia-ala-varautuu-yhdessa-kyberuhkiin.aspxEnergia-ala varautuu yhdessä kyberuhkiin
Maailma vuonna 2030 – vastauksia huomisen kysymyksiinhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Maailma-vuonn-2030-vastauksia-huomisen-kysymyksiin.aspxMaailma vuonna 2030 – vastauksia huomisen kysymyksiin
Kohti hiilineutraaleja materiaalejahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Kohti-hiilineutraaleja-materiaaleja.aspxKohti hiilineutraaleja materiaaleja
Ilman hiilidioksidista raaka-aine polttoaineisiin, kemikaaleihin ja ruokaanhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Ilman-hiilidioksidista-raaka-aine-polttoaineisiin-kemikaaleihin-ja-ruokaan.aspxIlman hiilidioksidista raaka-aine polttoaineisiin, kemikaaleihin ja ruokaan
Digitalisoimalla biotalous uudelle tasollehttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Digitalisoimalla-biotalous-uudelle-tasolle.aspxDigitalisoimalla biotalous uudelle tasolle
Kohti uutta syöpähoitoa soluseulonnallahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Kohti-uutta-syopahoitoa-soluseulonnalla.aspxKohti uutta syöpähoitoa soluseulonnalla
Simon Kos, Microsoft: Tekoäly rynnii potilaan avuksihttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Simon-Kos-Microsoft-Tekoaly-rynnii-potilaan-avuksi.aspxSimon Kos, Microsoft: Tekoäly rynnii potilaan avuksi
Uudenlaista liiketoimintaa selluloosastahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Uudenlaista-liiketoimintaa-selluloosasta.aspxUudenlaista liiketoimintaa selluloosasta
VTT hyödyntää Fabry-Perot interferometriteknologiaahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Fabry-Perot-interferometriteknologia.aspxVTT hyödyntää Fabry-Perot interferometriteknologiaa
Tekoälyä opetetaan tunnistamaan, kuka hyötyy kemoterapiastahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Tekoälyä-opetetaan-tunnistamaan,-kuka-hyötyy-kemoterapiasta.aspxTekoälyä opetetaan tunnistamaan, kuka hyötyy kemoterapiasta
5G:n avulla liikenneturvallisuus uudelle tasollehttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/5Gn-avulla-liikenneturvallisuus-uudelle-tasolle.aspx5G:n avulla liikenneturvallisuus uudelle tasolle
Jari Gustafsson: Vanhoja ja uusia työjuhtia taantuman voittamiseksihttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Jari-Gustafsson-Vanhoja-ja-uusia-taantuman-voittamiseksi.aspxJari Gustafsson: Vanhoja ja uusia työjuhtia taantuman voittamiseksi
Bisnesenkeli Sauli Törmälä: Kasvua kansainvälisiltä kentiltähttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Sauli-Tormala-Kasvua-kansainvalisilta-kentilta.aspxBisnesenkeli Sauli Törmälä: Kasvua kansainvälisiltä kentiltä
Tuottoa sijoituksillehttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Tuottoa-sijoituksille.aspxTuottoa sijoituksille
Matti Apunen: Meillä ei ole varaa olla ilman robottejahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Meilla-ei-ole-varaa-olla-ilman-robotteja.aspxMatti Apunen: Meillä ei ole varaa olla ilman robotteja
Robottiautojen esiinmarssihttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Robottiautojen-esiinmarssi.aspxRobottiautojen esiinmarssi
Kalasatamasta älykkään energian mallialuehttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Kalasatamasta-alykkaan-energian-mallialue.aspxKalasatamasta älykkään energian mallialue
Solar Foods Oy: Räätälöityä ravintoa avaruustutkimuksen malliinhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Solar-Foods-Oy-Raataloitya-ravintoa-avaruustutkimuksen-malliin.aspxSolar Foods Oy: Räätälöityä ravintoa avaruustutkimuksen malliin
Puhtaampaa kaupunkiliikennettä puupohjaisella dieselillähttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Puhtaampaa-kaupunkiliikennetta-puupohjaisella-dieselilla.aspxPuhtaampaa kaupunkiliikennettä puupohjaisella dieselillä
Robotiikka – monien mahdollisuuksien tekniikkaahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Robotiikka-–-monien-mahdollisuuksien-tekniikkaa.aspxRobotiikka – monien mahdollisuuksien tekniikkaa
Fuusiosta kestävä ratkaisu energiapulaanhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Fuusiosta-kestävä-ratkaisu-energiapulaan.aspxFuusiosta kestävä ratkaisu energiapulaan
Kännykällä mielenrauhaahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Kannykalla-mielenrauhaa.aspxKännykällä mielenrauhaa
Impulssi 1/2016https://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Impulssi-1-2016.aspxImpulssi 1/2016
Teknologiahypestä asiakasymmärrykseenhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Teknologiahypesta-asiakasymmarrykseen.aspxTeknologiahypestä asiakasymmärrykseen
Kolmiulotteinen virtuaalitodellisuus ja lisätty todellisuus – Kohti uusia maailmojahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Kolmiulotteinen-virtuaalitodellisuus-ja-lisätty-todellisuus-Kohti-uusia-maailmoja.aspxKolmiulotteinen virtuaalitodellisuus ja lisätty todellisuus – Kohti uusia maailmoja
Salofa tuo pikatestit terveyden ja ympäristön seurantaanhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Salofa-tuo-pikatestit-terveyden-ja-ympariston-seurantaan.aspxSalofa tuo pikatestit terveyden ja ympäristön seurantaan
Kyberturvallisuutta rokotusohjelman keinoinhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Kyberturvallisuutta-rokotusohjelman-keinoin.aspxKyberturvallisuutta rokotusohjelman keinoin
Selluloosakuitu herättää vanhan puuvillatekstiilin uuteen eloonhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Selluloosakuitu-herattaa-kaytetyn-puuvillatekstiilin-uuteen-eloon.aspxSelluloosakuitu herättää vanhan puuvillatekstiilin uuteen eloon
Infinited Fiber tuo muutoksen tekstiiliteollisuuteenhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Infinited-Fiber-tuo-muutoksen-tekstiiliteollisuuteen.aspxInfinited Fiber tuo muutoksen tekstiiliteollisuuteen
LEO tuo älyä sylintereihinhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/LEO-tuo-alya-sylintereihin.aspxLEO tuo älyä sylintereihin
Kaura on kysyttyä tavaraa maailmallahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Kaura-on-kysyttya-tavaraa-maailmalla.aspxKaura on kysyttyä tavaraa maailmalla
Elintarvikkeet muutoksessahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Elintarvikkeet-muutoksessa.aspxElintarvikkeet muutoksessa
Suomessa on paljon mikroelektroniikan erikoisosaamistahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Suomessa-on-paljon-mikroelektroniikan-erikoisosaamista.aspxSuomessa on paljon mikroelektroniikan erikoisosaamista
Tulevaisuuden kuluttajat ja kuluttajatutkijat kohtasivat makeathonissahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Kuluttajat-ja-kuluttajatutkijat-kohtasivat-makeathonissa.aspxTulevaisuuden kuluttajat ja kuluttajatutkijat kohtasivat makeathonissa
Puolustusvoimat hakee etumatkaahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Puolustusvoimat-hakee-etumatkaa.aspxPuolustusvoimat hakee etumatkaa
Luotettavalla mittaustiedolla on olennainen rooli ilmastonmuutoksen hillitsemisessähttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Luotettavalla-mittaustiedolla-on-olennainen-rooli-ilmastonmuutoksen-hillitsemisessä.aspxLuotettavalla mittaustiedolla on olennainen rooli ilmastonmuutoksen hillitsemisessä
Autonominen maailma on jo täällähttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Autonominen-maailma-on-jo-taalla.aspxAutonominen maailma on jo täällä
Mitä ja miten tulevaisuudessa syödään?https://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Mita-ja-miten-tulevaisuudessa-syodaan.aspxMitä ja miten tulevaisuudessa syödään?
Riskienhallintaa mutkistuvassa maailmassahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Riskienhallintaa-mutkistuvassa-maailmassa.aspxRiskienhallintaa mutkistuvassa maailmassa