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

Convion C50 moduleista voidaan rakentaa voimaloita, joiden sähköntuotantoteho on 50 kW tai enemmän.

Suomalainen polttokennotekniikka pyrkii maailmalle

Teksti: Timo Hämäläinen | Kuvat: Convion ja VTT | 21.5.2018

Convion Oy ja VTT avaavat vientimarkkinoita polttokennojärjestelmille, joilla tuotetaan sähköä ja lämpöä biokaasusta. Convion hakee parhaillaan rahoitusta kansainvälistymistä varten.

​Convion on toimittanut yhteistyössä VTT:n kanssa polttokennojärjestelmän Italian Torinoon. Ensimmäinen kolmesta polttokennoyksiköstä otettiin käyttöön lokakuussa. Toista yksikköä ollaan rakentamassa, ja kolmas vaihe on suunnitteilla.

Convionin toimitusjohtajan Erkko Fontellin mukaan käyttökokemukset ensimmäiseltä tuhannelta tunnilta ovat erittäin hyvät.

– Olemme saavuttaneet tavoitteeksi asetetun 53 prosentin hyötysuhteen sähköntuotannolle. Päästöjä ei käytännössä synny lainkaan ja polttokennolaitos toimii ilman häiriöitä, Fontell kertoo.

Vaikka voimala on toiminut moitteettomasti, jätevedenpuhdistamon puolella on jouduttu tekemään korjauksia järjestelmään, joka syöttää biokaasua polttokennolle. Ongelmat on Fontellin mukaan kuitenkin saatu ratkaistua.

Voimala tuottaa sähköä jätevedenpuhdistamolla syntyvästä biokaasusta, joka muuten jäisi hyödyntämättä. Biokaasulla tuotetaan myös lämpöä. Polttokennojärjestelmää voidaan etäohjata Suomesta käsin.omakuva.jpg

– Tekniikka soveltuu hyvin massavalmistukseen. Halvat raaka-aineet ja mahdollisuus käyttää eri polttoaineita tekevät siitä erittäin kilpailukykyisen ja tulevaisuuden teknologian kiinteissä lämmön- ja sähköntuotantolaitoksissa, Fontell sanoo.

– Jätevedenpuhdistamo voidaan polttokennojärjestelmän avulla parhaimmillaan saada täysin energiaomavaraiseksi. Italiaan nyt toimitettava järjestelmä kattaa noin 30 prosenttia puhdistamon sähkön tarpeesta ja sata prosenttia lämmöntarpeesta, toteaa erikoistutkija Markus Rautanen VTT:ltä.

 

 

 

Markus Rautanen

Valmis tuote

Vuonna 2013 Wärtsilästä irrotettu Convion jatkaa polttokennoteknologian kehitystyötä, jonka Wärtsilä ja VTT aloittivat vuosituhannen alkupuolella. Italiaan tehtävä toimitus – niin kutsuttu DEMOSOFC-projekti – on merkittävä askel tuotteen kaupallistamisessa.

Viisivuotinen DEMOSOFC-projekti (2015–2020) sai EU Horizon 2020 -ohjelmasta rahoitusta 4,2 miljoonaa euroa. Hankkeen budjetti on 5,9 miljoonaa euroa.

– Meillä on valmis tuote, teknologian toimivuus on varmennettu ja ensimmäiset kaupat tehty. Tarkoituksena on nyt laajentaa toimintaa ja mennä hallitusti kansainvälisille markkinoille, Fontell toteaa.

Kansainvälistymistä varten Convion hakee toista rahoittajaa nykyisen päärahoittajan, pääomasijoitusyhtiö VNT:n hallinnoiman rahaston rinnalle. VNT omistaa Convionista suurimman osan, Wärtsilä alle kaksikymmentä prosenttia ja henkilöstö osan.

Kansainvälistymisessä auttaa pitkäaikainen tutkimus- ja kehitystyö, jonka aikana VTT ja Convion ovat verkostoituneet varsinkin eurooppalaisten alan tutkimuslaitosten ja muiden toimijoiden kanssa. Italian projektiinkin osallistuu monikansallinen konsortio. DEMOSOFC-projektin lisäksi polttokennojärjestelmiä ja -kennostoja kehitetään muun muassa VTT:n koordinoimissa eurooppalaisissa INNO-SOFC- ja qSOFC -projekteissa.

Convion on avannut markkinoita myös kotimaassa. Yhtiö toimittaa Lempäälän Energialle polttokennolaitoksen, joka tuottaa perusvoiman teollisuusalueen yrityksille. LEMENE-hanke on yksi työ- ja elinkeinoministeriön energiateknologian kärkihankkeista.

Hankkeessa rakennetaan omavarainen älykäs verkko, joka varmistaa alueen yritysten sähkön saannin. Energiantuotannossa käytetään hyväksi aurinkoenergiaa, energiavarastoja, kaasumoottoreita sekä polttokennoja. Verkon on määrä valmistua vuonna 2019.

Ylivertainen hyötysuhde

Italiaan toimitettu polttokennolaitos on kokoluokassaan ja teknologialtaan ensimmäinen laatuaan Euroopassa. Kiinteäoksidipolttokennojärjestelmän merkittävin etu verrattuna kilpaileviin polttokennoteknologioihin on se, että polttoaineena voidaan käyttää puhtaan vedyn sijasta perinteisiä polttoaineita, kuten maakaasua ja biokaasua.

E_Fontell.jpg

Kiinteäoksidipolttokennovoimala on hyötysuhteeltaan ylivertainen verrattuna muilla tekniikoilla toteutettuihin laitoksiin. Se tuottaa samasta biokaasumäärästä kaksinkertaisen määrän sähköä verrattuna mikroturbiiniin ja yli puolitoistakertaisen määrän verrattuna kaasumoottoriin.

Pitkän yhteisen kehitystyön ansiosta suomalaisille on Fontellin ja Rautasen mukaan kertynyt osaamista, jota muualta ei löydy. VTT:n ja Convionin lisäksi hankkeisiin on osallistunut polttokennojen kehittämiseen keskittynyt Elcogen Oy.

Kiinteäoksidipolttokenno on lopulta vain järjestelmän ydin. Sen ympärille rakennetaan Convionin tuote, joka sisältää integroituja järjestelmiä ja mittaus-, säätö-, ohjaus- ja tehoelektroniikkaa.

 

Erkko Fontell 

 

 

20171212_095858.jpg 

VTT mittasi vedenpuhdistamolle asennetun polttokennovoimalan päästöt Italiassa.

Lupaavat markkinat

Polttokennojen maailmanmarkkinat ovat nyt arviolta kolmen miljardin euron suuruiset. Vajaa puolet arvosta kertyy kiinteiden sähkön- ja lämmöntuotantosovellusten toimituksista.

Polttokennoja käytetään myös varsinkin autoissa ja muissa ajoneuvoissa, varavoimasovelluksissa ja kannettavissa laitteissa. Kokonaismarkkinoiden ennustetaan kasvavan vuoteen 2024 mennessä 14 miljardiin euroon.

Kiinteäoksidipolttokenno soveltuu erityisen hyvin sähkön- ja lämmöntuotantoon, kun polttoaineeksi on tarjolla bio- tai maakaasua. Biokaasua tuotetaan esimerkiksi jätevedenpuhdistamoilla ja biomassaa mädättävissä laitoksissa. Pelkästään Euroopassa tällaisia puhdistamoita ja eri kokoluokan mädättämöitä on kymmeniä tuhansia.

Myös Aasia tarjoaa lupaavan markkinaalueen, koska kiinteistöjen sähkön- ja lämmöntuotantoon käytetään yleisesti maakaasua. Polttokennovoimalan avulla voidaan varmistaa häiriötön energiansaanti kohteissa, joissa se on erityisen tärkeää. Tällaisia kohteita ovat esimerkiksi hotellit, kylmävarastot ja sairaalat.

– Polttokennovoimat ovat hiljaisia ja päästöttömiä, joten ne voidaan sijoittaa kiinteistöihin keskelle kaupunkirakennetta.

Markus Rautasen mukaan polttokennoteknologia on erittäin lupaava tuotantotapa murroksessa, jossa energiantuotannossa siirrytään keskitetystä hajautettuihin järjestelmiin ja käytetään hyväksi aurinko- ja tuulienergiaa, energiavarastoja ja paikallista tehontuotantoa.

Erkko Fontell uskoo, että polttokennoteknologian soveltamisessa tullaan kokemaan vielä samankaltainen buumi kuin on nähty aurinkoenergian käytön lisääntymisessä.

 

Sähköntuotantoa tehokkaasti ja pienillä päästöillä

Polttokennolla voidaan tuottaa sähköä tehokkaasti ja pienillä päästöillä. Yksi merkittävä polttokennoteknologian etu ja ero kilpaileviin teknologioihin verrattuna on, että se pystyy tyypillisesti toimimaan lähes maksimihyötysuhteella myös osakuormalla. Tämä mahdollistaa vaihtelevan tuotannon tasapainottamisen. Teksti: Nina Garlo-Melkas

Polttokennoja käytetään jo nykyisin muun muassa ajoneuvojen teholähteinä sekä kotien ja suurten kiinteistöjen perusvoimantuotannossa. Teknologian etuina ovat luotettavuus ja korkea sähköntuotannon hyötysuhde.

Polttokennot liittyvät kiinteästi vedyn tuotantoon elektrolyysillä. Siksi vedyn tuotantotavat ja vedyn laatu ovat tärkeitä tutkimusaiheita myös VTT:llä.

Energialähteenä SOFC?

Kiinteäoksidipolttokennojärjestelmässä (SOFC, Solid Oxide Fuel Cell) energiaa tehdään polttoaineesta ja ilmasta. Merkittävin etu verrattuna muihin polttokennoteknologioihin on mahdollisuus hyödyntää perinteisiä polttoaineita, kuten maakaasua, dieseliä ja biokaasua, vedyn sijaan. Syötetty polttoaine ja ilmassa oleva happi reagoivat polttokennossa suoraan sähkökemiallisesti synnyttäen sähköä ja lämpöä.

Erityisesti pienissä, alle megawatin tehoisissa laitoksissa polttokennon etu kilpaileviin teknologioihin korostuu. Convionin polttokennovoimala toimii yli 53 prosentin sähköhyötysuhteella, minkä ansiosta se tuottaa jopa kaksi kertaa niin paljon sähköenergiaa kuin perinteisellä tekniikalla toteutetut voimalat.

 

 

VTT Impulssihttps://www.vtt.fi/ImpulssiVTT Impulssi
Impulssi 2/2018https://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Impulssi-2-2018.aspxImpulssi 2/2018
Vähähiilinen energiahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Vähähiilinen-energia.aspxVähähiilinen energia
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
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
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
Terveys ja hyvinvointihttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Terveys-ja-hyvinvointi.aspxTerveys ja hyvinvointi
Teollisuuden kyberturvallisuus paranee yhteistyöllähttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Teollisuuden-kyberturvallisuus-paranee-yhteistyolla.aspxTeollisuuden kyberturvallisuus paranee yhteistyöllä
Oma osaaminen yhteiseksi hyväksihttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Oma-osaaminen-yhteiseksi-hyvaksi.aspxOma osaaminen yhteiseksi hyväksi
Viisi kysymystä ja vastausta innovaatioekosysteemeistähttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Viisi-kysymysta-ja-vastausta-innovaatioekosysteemeista.aspxViisi kysymystä ja vastausta innovaatioekosysteemeistä
Uudenlaista liiketoimintaa selluloosastahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Uudenlaista-liiketoimintaa-selluloosasta.aspxUudenlaista liiketoimintaa selluloosasta
Hienokemia tarvitsee biopohjaisia aromaattejahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Hienokemia-tarvitsee-biopohjaisia-aromaatteja.aspxHienokemia tarvitsee biopohjaisia aromaatteja
Infinited Fiber tuo muutoksen tekstiiliteollisuuteenhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Infinited-Fiber-tuo-muutoksen-tekstiiliteollisuuteen.aspxInfinited Fiber tuo muutoksen tekstiiliteollisuuteen
Kaivostoiminnasta kestävää ja hyväksyttäväähttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Kaivostoiminnasta-kestavaa-ja-hyvaksyttavaa.aspxKaivostoiminnasta kestävää ja hyväksyttävää
Mies, jota optimismi ja uteliaisuus vievät eteenpäinhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Mies-jota-optimismi-ja-uteliaisuus-vievat-eteenpain.aspxMies, jota optimismi ja uteliaisuus vievät eteenpäin
Suomi matkalla kohti vähähiilistä vuotta 2050https://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Tyhjä-artikkeli-3-numerolle-1.aspxSuomi matkalla kohti vähähiilistä vuotta 2050
Mitä kuuluu Australiaan?https://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Mita-kuuluu-Australiaan.aspxMitä kuuluu Australiaan?
Kaikki katseet uudistumiseenhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Kaikki-katseet-uudistumiseen.aspxKaikki katseet uudistumiseen
Tehdään totta biotaloudestahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Tehdaan-totta-biotaloudesta.aspxTehdään totta biotaloudesta
Samaa säätöä seuraavat 100 vuottahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Samaa-säätöä-seuraavat-100-vuotta.aspxSamaa säätöä seuraavat 100 vuotta
Uusi agenda tehostaa tutkimusinfran käyttöähttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Uusi-agenda-tehostaa-tutkimusinfran-käyttöä.aspxUusi agenda tehostaa tutkimusinfran käyttöä
Matti Apunen: Ennen kuin tieto hukkuu numeroihinhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Ennen-kuin-tieto-hukkuu-numeroihin.aspxMatti Apunen: Ennen kuin tieto hukkuu numeroihin
Impulssi 2/2016https://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Impulssi-2-2016.aspxImpulssi 2/2016
Bioperäinen hiilidioksidi kiertoon Nokiallahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Bioperainen-hiilidioksidi-kiertoon-Nokialla.aspxBioperäinen hiilidioksidi kiertoon Nokialla
Digitaaliset ekosysteemit valtaavat alaahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Digitaaliset-ekosysteemit-valtaavat-alaa.aspxDigitaaliset ekosysteemit valtaavat alaa
Tua Huomo: Energiantuotanto ja -käyttö – fiksut valinnat vaikuttavathttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Energiantuotanto-ja-kaytto–fiksut-valinnat-vaikuttavat.aspxTua Huomo: Energiantuotanto ja -käyttö – fiksut valinnat vaikuttavat
LEO tuo älyä sylintereihinhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/LEO-tuo-alya-sylintereihin.aspxLEO tuo älyä sylintereihin
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
Teknologiahypestä asiakasymmärrykseenhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Teknologiahypesta-asiakasymmarrykseen.aspxTeknologiahypestä asiakasymmärrykseen
Teollisuuden toimintatapojen uudistaminen luo uutta kilpailukykyähttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Teollisuuden-toimintatapojen-uudistaminen-luo-uutta-kilpailukykyä.aspxTeollisuuden toimintatapojen uudistaminen luo uutta kilpailukykyä
Tulevaisuuden 5G-verkko etenee koekäyttöön Oulussahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Tulevaisuuden-5G-verkko-etenee-koekayttoon-oulussa.aspxTulevaisuuden 5G-verkko etenee koekäyttöön Oulussa
Tulevaisuuden uudet selluloosatuotteet ja niiden sovelluksethttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Tulevaisuuden-uudet-selluloosatuotteet-ja-niiden-sovellukset.aspxTulevaisuuden uudet selluloosatuotteet ja niiden sovellukset
Tuotteita jätteestä – muovipitoinen orgaaninen jäte otetaan käyttöönhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Tuotteita-jätteestä.aspxTuotteita jätteestä – muovipitoinen orgaaninen jäte otetaan käyttöön
Älylasit haastavat kännykänhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Alylasit-haastavat-kannykan.aspxÄlylasit haastavat kännykän
Avoimen lähdekoodin infrastruktuuri sähkömekaanisen alan tuotekehityksessähttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Avoimen-lahdekoodin-infrastruktuuri-sahkomekaanisen-alan-tuotekehityksessa.aspxAvoimen lähdekoodin infrastruktuuri sähkömekaanisen alan tuotekehityksessä
Kansainvälinen yrittäjyys ei toteudu hetkessä vaan siihen kasvetaanhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Kansainvälinen-yrittäjyys-ei-toteudu-hetkessä-vaan-siihen-kasvetaan.aspxKansainvälinen yrittäjyys ei toteudu hetkessä vaan siihen kasvetaan
Kasvua ja uusia mahdollisuuksia piifotoniikassahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Kasvua-ja-uusia-mahdollisuuksia-piifotoniikassa.aspxKasvua ja uusia mahdollisuuksia piifotoniikassa
S-ryhmä uskoo monikanavamalliinhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/S-ryhma-uskoo-monikanavamalliin.aspxS-ryhmä uskoo monikanavamalliin
Painettu teknologia kutsuu muotoilijoitahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Painettu-teknologia-kutsuu-muotoilijoita.aspxPainettu teknologia kutsuu muotoilijoita
Pilottitehtaat jauhavat ideoista liiketoimintaahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Pilottitehtaat-jauhavat-ideoista-liiketoimintaa.aspxPilottitehtaat jauhavat ideoista liiketoimintaa
Riskienhallintaa mutkistuvassa maailmassahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Riskienhallintaa-mutkistuvassa-maailmassa.aspxRiskienhallintaa mutkistuvassa maailmassa
Robotiikka – monien mahdollisuuksien tekniikkaahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Robotiikka-–-monien-mahdollisuuksien-tekniikkaa.aspxRobotiikka – monien mahdollisuuksien tekniikkaa
FinnCERES vie materiaalien biotalouden uudelle tasollehttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/FinnCERES-vie-materiaalien-biotalouden-uudelle-tasolle-.aspxFinnCERES vie materiaalien biotalouden uudelle tasolle
Maailmankaupasta 90 prosenttia kulkee vesiteitse: merenkulun ilmastotyö alkaa laivojen kulutuksen ja polttoaineen ratkaisemisestahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Maailmankaupasta-90-prosenttia-kulkee-vesiteitse-merenkulun-ilmastotyö-alkaa-laivojen-kulutuksen-ja-polttoaineen-ratkaisem.aspxMaailmankaupasta 90 prosenttia kulkee vesiteitse: merenkulun ilmastotyö alkaa laivojen kulutuksen ja polttoaineen ratkaisemisesta
Biomateriaali taipuu moneksi – myös designkuulokkeiksi https://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Biomateriaali-taipuu-moneksi-–-myös-designkuulokkeiksi-.aspxBiomateriaali taipuu moneksi – myös designkuulokkeiksi
Digikärjellä kaivokseenhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Digikärjella-kaivokseen.aspxDigikärjellä kaivokseen
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