Massachusetts Institute of Technologyn todellisissa olosuhteissa testaama järjestelmä lupaa alentaa vihreän vedyn hintaa 10 dollarista kilogrammaa kohti 1 dollariin kilogrammaa kohti sijoituksen tuoton jälkeen.
Vihreä vety on puuttuva palanen hiilestä irtautumisen palapelissä. Tämän päivän kaltaisena päivänä, jolloin Suomi on saavuttanut 107,3 prosenttia energiantuotannostaan uusiutuvista lähteistä, tarvitaan lisää varastointikapasiteettia (akkuja tai vesivoimavarastoja) ja joustavampaa kysyntää. Maan strategia tämän ylijäämän hyödyntämiseksi on tuottaa vihreää vetyä aikana, jolloin sähkö on erittäin halpaa.
Ongelma on kuitenkin olemassa. Vaikka vihreää vetyä tuotetaan aurinko- tai tuulienergialla (minkä vuoksi sitä kutsutaan energiavektoriksi, joka varastoi puhdasta energiaa), sen tuotantoprosessi, vesielektrolyysi, kuluttaa valtavia määriä makeaa vettä, joka on yhä niukempi resurssi miljardeille ihmisille alueilla, joita uhkaa krooninen kuivuus.
Ilmeinen ratkaisu on käyttää merivettä, joka on planeetan runsain luonnonvara. Mutta suola ja epäpuhtaudet syövyttävät laitteita ja heikentävät prosessin tehokkuutta. Tarvitaan ulkoisia suolanpoistolaitoksia, mikä lisää kustannuksia ja energiankulutusta, tai erittäin stabiileja elektrolyysereitä, jotka ovat vielä kehitteillä.
On olemassa kolmaskin tapa. MIT:n, Cornellin yliopiston, Cornellin yliopiston, Johns Hopkinsin yliopiston ja Michiganin valtionyliopiston tutkijat ovat yhdistäneet voimansa kehittääkseen vaihtoehdon, jota he ovat kutsuneet ”kolminkertaiseksi kestävyydeksi”.
Järjestelmä, jota kuvataan yksityiskohtaisesti Energy and Environment -lehdessä. kuvattu artikkeli tuottaa vihreää vetyä suoraan merivedestä. Se tekee tämän hyödyntämällä aurinkoenergiaa vaikuttavalla tehokkuudella ja tuottamalla juomakelpoista vettä sivutuotteena.
Miten se tehtiin. Hyödynnetään koko auringon spektriä. Tämän uuden lähestymistavan, viralliselta nimeltään HSD-WE (Hybrid Solar Distillation-Water Electrolysis), perusajatuksena on maksimoida aurinkoenergian käyttö.
Tiedämme, että aurinkosähköpaneelit muuttavat vain osan auringonvalosta sähköksi (tehokkaimpien paneelien hyötysuhde on noin 25 prosenttia ). Loput energiasta haihtuu hukkalämpönä. Entä jos tätä lämpöä ei heitettäisi hukkaan, vaan se käytettäisiin johonkin hyödylliseen? Heureka!
Helpompaa kuin miltä se kuulostaa. Kuten monissa vihreän vedyn tuottamiseen suunnitelluissa järjestelmissä, HSD-WE:ssä yhdistyvät aurinkopaneelit, jotka muuttavat valon sähköksi, ja protoninvaihtokalvoelektrolysaattori (PEM), joka jakaa vesimolekyylit vedyksi ja hapeksi.
Salaisuus piilee aurinkopaneelien takana, jossa HSD-WE:hen on liitetty rajapintalämpötislain, joka käyttää aurinkokennojen jäännöslämpöä meriveden höyrystämiseen. Yksinkertainen kalvo, joka imee suolavettä. Se on neronleimaus.
Parasta on, että se toimii. Aurinkopaneeleista saatava sähkö syöttää virtaa suoraan elektrolyyseriin. Samaan aikaan paneelien jäännöslämpö lämmittää merivettä rajapintatislaimessa ja höyrystää sen. Tämä puhdas vesihöyry (joka on nyt suolatonta) kuljetetaan pienen ilmatilan kautta elektrolyysilaitteeseen, jossa se tiivistyy suoraan anodille ja lisää erittäin puhdasta vettä elektrolyysiä varten.
Massachusetts Institute of Technologyn testaama prototyyppi, jota testattiin sekä laboratoriossa keinotekoisessa auringonvalossa että ulkona osittain aurinkoisena päivänä, osoitti vaikuttavia tuloksia. Ne tuottivat 35,9 litraa kuivaa vetyä aurinkopaneelin neliömetriä kohden tunnissa käyttäen aitoa merivettä. Järjestelmän hyötysuhde oli 12,6 prosenttia, mikä on verrattavissa tai jopa korkeampi kuin nykyiset juomavettä käyttävät vihreät vedyntuotantotekniikat.
Halpaa vetyä vihdoinkin? Teknisten saavutusten lisäksi myös alustava taloudellinen analyysi on lupaava. Koska järjestelmä ei ole riippuvainen ulkoisista sähkön tai käsitellyn veden toimituksista, käyttökustannukset ovat minimaaliset, joten tällä järjestelmällä tuotetun vedyn kustannukset voivat laskea merkittävästi tuotannon laajuuden kasvaessa.
Kun tavanomaisen juomavettä käyttävän sähköverkkokäyttöisen elektrolyysin kustannukset ovat noin 10 dollaria kilolta, tämän HSD-WE-järjestelmän kustannukset voivat olla hieman korkeammalla alkuinvestoinnilla 5 dollaria kilolta kolmen vuoden käytön jälkeen ja laskea 1 dollariin kilolta 15 vuoden kuluttua. Hinta on epäilemättä ratkaiseva.
