Vedyn laajamittainen tuotanto vaatii pääsääntöisesti sähköä. Muuntosuhde sähköstä vedyn kautta jälleen sähköksi jää reilusti alle 50%, eli yli puolet energiasta hukataan matkalla.
Sähköä varastoidaan huomattavasti edullisemmin esim pumppuvoimaloissa kuin vetymuodossa. Lisäkapasiteetti ydinvoiman muodossa taitaa kuitenkin olla edullisempaa kuin näiden energiavarastojen rakentaminen.
Ainoa vedyn käyttökohde on liikuteltavat laitteet, tehoelektroniikka, autot, lentokoneet jne. Näiden energiatarpeet saadaan hyvin tyydytettyä käyttämällä tehokondensaattoreita (nanogate capacitors' energiatiheydet lähentelevän NiMh akkujen http://www.jeol.co.jp/english/newsroom/2003/031003.htm), akkuja, metanolipolttokennoja. Liikennetarpeet saadaan myös katettua joko kiskoautoilla (www.skytran.net, www.unimodal.com) hybridijohdinautoilla jotka ottavat suurilla liikenneväylillä sähkönsä verkosta, pienemmillä liikenneväylillä käyttävät akkuja, kondensaattoreita tai biopolttoaineilla käyvää pientä polttomoottoria. Lentoliikenne olisi edelleen ongelma. Tosin tähän ei vetytalouskaan näyttäisi tarjoavan ratkaisua. Suurin osa korvautuisi nopeilla maglevkiskoyhteyksillä, loput voisi hoitaa biopolttoaineilla kunnes kehitetään tarpeeksi kevyt ja turvallinen ydinreaktori tähän tarpeeseen.
Kondensaattoreissa on erittäin hyvä hyötysuhde. Niitä voisi käyttää säätövoiman tuottamiseen. Silloin kun sähköä on yli kulutuksen, pattereita ladataan.
Tarvitaan joku todella iso läpimurto vetyteknologiassa että siinä olisi mitään järkeä. Jos sähköä kerran tuotetaan niin on paljon järkevämpää käyttää se sähkönä sen sijaan että yli puolet annetaan harakoille.
Sähköä varastoidaan huomattavasti edullisemmin esim pumppuvoimaloissa kuin vetymuodossa. Lisäkapasiteetti ydinvoiman muodossa taitaa kuitenkin olla edullisempaa kuin näiden energiavarastojen rakentaminen.
Ainoa vedyn käyttökohde on liikuteltavat laitteet, tehoelektroniikka, autot, lentokoneet jne. Näiden energiatarpeet saadaan hyvin tyydytettyä käyttämällä tehokondensaattoreita (nanogate capacitors' energiatiheydet lähentelevän NiMh akkujen http://www.jeol.co.jp/english/newsroom/2003/031003.htm), akkuja, metanolipolttokennoja. Liikennetarpeet saadaan myös katettua joko kiskoautoilla (www.skytran.net, www.unimodal.com) hybridijohdinautoilla jotka ottavat suurilla liikenneväylillä sähkönsä verkosta, pienemmillä liikenneväylillä käyttävät akkuja, kondensaattoreita tai biopolttoaineilla käyvää pientä polttomoottoria. Lentoliikenne olisi edelleen ongelma. Tosin tähän ei vetytalouskaan näyttäisi tarjoavan ratkaisua. Suurin osa korvautuisi nopeilla maglevkiskoyhteyksillä, loput voisi hoitaa biopolttoaineilla kunnes kehitetään tarpeeksi kevyt ja turvallinen ydinreaktori tähän tarpeeseen.
Kondensaattoreissa on erittäin hyvä hyötysuhde. Niitä voisi käyttää säätövoiman tuottamiseen. Silloin kun sähköä on yli kulutuksen, pattereita ladataan.
Tarvitaan joku todella iso läpimurto vetyteknologiassa että siinä olisi mitään järkeä. Jos sähköä kerran tuotetaan niin on paljon järkevämpää käyttää se sähkönä sen sijaan että yli puolet annetaan harakoille.
Vastaukset 9
Vanhimmat
Olitpa tänään julmalla päällä Koleta. Täytyy kuitenkin myöntää, että olet realistina aika oikeisiin asioihin tarttunut. Tulevaisuus voi olla aika ennustamasi näköinen.
Eräs idea voisi olla olemasssa olevien maakaasuputkistojen käyttäminen. Ydinvoimalaitoksia niiden varteen ja vety kulkemaan niitä pitkin. Vety tehtäisiin elektrolyysillä. Keskitetyllä tuotannolla saataisiin myös ympäristöpäästöjä hallittua tehokkaammin. Olisivatko putket mitoitukseltaan ja tekniseltä vaatimukseltaan OK ? Sopisivatko käytetyt laitteet ilman kovin suuri muutosinvestointeja ? Saisi supplyn aika laajalti esim. Suomeen ja pikku investoinneilla olisi helposti laajennettavissa ajatellen esim. vetyautojen tankkaamista.
Pää ajatus on kuitenkin se, että vety ei ole energialähde vaan energian siirtomuoto.
En minä julmalla päällä ole. Jos ei sitten lukija ole sijoittanut vetytalouteen. Yritin etsiä realistisia skenaarioita. Nykyisellään vety ei mielestäni näytä tarjoavan sellaisia.
Se on kyllä totta että ydinvoimalla voitaisiin tuottaa keskitetysti vetyä elektrolyysillä tai vieläkin paremmalla hyötysuhteella lämmön avulla. Maakaasuputkiakin voisi käyttää sen kuljettamiseen kunhan sitä ei syötettäisi kiinteistöjen kaasuverkkoihin. Vetyhän vuotaa kaiken materian läpi ja vaatii ylhäältä avoimia tiloja säilytyksessä ja siirrossa. Tilavuus on n. kolminkertainen maakaasuun nähden mutta vastaavasti pienemmän viskositeetin takia sitä voi pumpata kolme kertaa nopeammin.
Kysymys kuuluu että miksi? Jos kerran energian voisi siirtää sähkönä yhtä joutuisasti ja löytyy tarvittava teknologia varastoida sähkö taloudellisemmin kuin vetymuodossa.
Lentokoneiden ja läppäreiden polttoaineiksi riittää vallan mainiosti biopolttoaineet tai ehkäpä vedystä ja kivihiilestä kalliilla tehdyt hiilivedyt.
En saa vetytalouden yhtälöä oikein matchäämään...
Totta tuo hyötysuhdenäkökulma. Suuremmmissa tuotantoyksiköissä saat muuten hiukan happea, jos sillä on järkevää käyttöä.
Toisaalta, jos ajatellaan esimerkiksi liikennettä, vetymoottorit saattaisivat antaa paremman tehon hiukan yksinkertaisemmalla moottorilla kuin sähköautot. Samoin toimintasäde voisi ehkä olla helpommin saavutettavissa laajemmaksi kuin sähköllä. Lisäksi olisi myös vaihtoehto sähköautoille ajatellen haja-asutus seutuja. Vety kulkee kuitenkin varastosäiliössä kohtuullisen hyvin.
Vedyn vuotamisessa läpi materiaalien olet oikeassa. Hajustamalla kaasua, voidaan vuotoja hallita, mutta ehkä kotitalouksien käyttöön silti riskialtista.
Toisaalta, jos arkaillaan ydinvoimalaitoksen sijoittamista esim. Helsingin läheisyyteen, niin tuomalla energia ydinvoimalaitoksesta vedyllä kaupungin sisälle ja polttamalla sitä siellä, voisi ajatella kaukoläpöverkon hyödyntämistä. On muuten kohtuullisen iso kysymys kuinka palvella kaukolämmöllä lämpiäviä kiinteistöjä, kun fossiiliset voimalaitokset eivät enää tuota kaukolämmöm tarvitsemaa energiaa.
Silti palaten palstan alkuperäiseen kysymykseen, tarvitaanko ydinvoimaa, niin kummassakin käsitellyssä tapauksessa tarvitaan. Jos vety tuo siihen hyvän lisän esimerkiksi logistisesta näkökulmasta, niin hienoa. Kunhan vaan sitä ei sotketa lähteeksi.
Tällä palstalla oli joitakin aikoja sitten juttua tuosta vedyn tuottamisesta. Hommaan ei tarvittu kuin riittävän kova kuumuus ja kemia piti huolen lopusta. Tuo tarvittava kuumuus puolestaan saadaan esim. ydinvoimaloissa eli ydinvoimala kykenisi tuottamaan sähkön lisäksi myös vetyä...
Toinen tapa on tuottaa vety alueilla joissa on uusituvia voimavaroja mutta ei kulutusta eli esimerkiksi aurinkovoimaa saharassa ja tuulivoimaa pasaatituuli alueella, vety laivaan ja rahtaus kulutuskohteisiin. Näin tuotettua vetyä ei toisin kannata käyttää sähköntuotantoon vaan lähinnä autoissa.
Vedyn polttamiseen tarvitaan happea. Jos sitä ei vapautuisi vedyn tuotannossa niin happi vähitellen loppuisi. Se ei olisi hauskaa...
Vetyä ei kannata polttaa polttomoottorissa. Sen hyötysuhde on vieläkin huonompi kuin bensiinin alhaisesta liekkirintamanopeudesta johtuen (moottoria ajettava alhaisilla kierroksilla). Muutenkin jos autoon halutaan säilöön vetyä niin siitä saadaan sähköstä sähköön n 20%. Vedyn ahtaaminen säiliöön on energiaintensiivistä puuhaa. Järjellisillä paineilla saavutetaan parempi energiatiheys akuilla. Vielä ei ole keksitty hyvää tapaa säilöä vetyä.
Vetyä ei pysty hajustamaan... Tai pystyy kyllä, mutta hajumolekyylit ovat sen verran suuria että ne eivät mene metalliputkista läpi. Eli vain haju jää putkiin kun vety karkaa. Ja mitä hyötyä siitä on jos tiedetään 100% varmuudella että vety vuotaa? Ei vuotoja pysty hallitsemaan. Vai pitäisikö joka tilassa olla piloottiliekki joka heti polttaa pois vedyn?
Kaukolämpöidea hyvä. Mutta, mutta. Paljon edullisemmin päästään jos lämmitetään taloja suoraan sähköllä. Kaukolämpö ei ole mikään itseistarkoitus. Se puolustaa asemaansa vain silloin kun ilmaista ylijäämälämpöä on saatavilla.
En vieläkään keksi mihin väliin vety mahtuu.
Palstan uskollisena lukijana muistan keskustelun hyvin. Kannattaa muistaa että kun ydinvoimaa käytetään vedyn tuottamiseen niin sähkön tuotanto tippuu. Ei yksi yhteen mutta ehkä yksi kahteen. Suora vedyntuotanto ilman elektrolyysiä nostaa kieltämättä hyötysudetta hieman. Ei kuitenkaan tarpeeksi ettei kannattaisi jättää vedyn tuotanto sikseen ja tuottaa vähän enemmän sähköä sen sijaan.
Ainoa puolusteltavissa oleva skenaario on juuri tuo sinun mainitsema kaukaiset alueet. Islanti voisi pärjätä hyvin... Haihtuvan vedyn voisi ottaa talteen tankkerin koneita varten.
Käytössä on se ongelma että ei oikein ole mitään keinoa jolla autoon saisi tarpeeksi vetyä esim 500 km ajoa varten. En usko että 1000 barin painepullot tulevat yleistymään henilöautoissa. Jo itse paine on vaarallinen kolaritilanteessa. Tilannetta ei paranna se että leviävä kaasu syttyy palamaan ennen kuin se ehtii haihtua yläilmoihin. En laskisi kovinkaan paljon metallihydraattien ja nanoputkien varaan. Ne keksitään jos keksitään. Mutta ei ole ollenkaan varma että saadaan koskaan toimiviksi.
Olet aika perusteellinen tässä asiassa Koleta ja näytät lukeneen läksysi. Pääsääntöisesti teknisissä kysymyksissä olet varmaankin oikeassa. Loppuu meikäpojan taidot argumentoida lisää.
Se kuitenkin lienee aika selvää, että vety supply on sähkön muunnettu toimitusmuoto ja hyötysuhde välissä heikentää sitä (fossiilisiin polttoaineisiin perustuvat höyryreformerit laskettaneen pois ja valitaan elektrolyysi prosessiksi). Mikä on sähkön siirron hyötysuhde-ero esim. Saharan aavikolta lankaa pitkin tai verrattuna vetynä putkessa en osaa arvioida. Mitä muita etuja saadaan eri vaihtoehdoissa ? Ajavatko ne hyötysuhdekysymyksen ohi ?
Kuitenkin yksi pointti on. Markkinataloudessa on hyvä olla erilaisia vaihtoehtoja. Esimerkiksi liikenteessä vety voi olla sähköautoille sellainen. Syyt voivat lähteä kuluttajan mieltymyksistä tai vaikkapa koko logistisen ketjun välivarastointimahdollisuudesta, minkä nesteytetty vety tuo. Ajoneuvojen suuret valmistusmäärät ja liikennemäärät varmaan sallinevat parikin eri kilpailevaa energian toimitusjärjestelmää ilman että kiinteät kustannukset kansantaloudessa kasvavat liikaa. Onhan nytkin sekä bensiini että diesel tarjolla.
Eli en heittäisi menemään vielä tiettyjä vety-visioita. Mutta ne eri vaihtoehdot eivät poista ydinvoimalla tuotetun sähkön tarpeellisuutta.
Tuollaisten kehujen jälkeen en haluaisi sanoa vastaan. Mutta...
Lopuksi kaikki on kuitenkin tekniikasta kiinni. Joko se toimii ja on edullisempi tai yhtä edullinen kuin kilpaileva tekniikka, tai sitten ei. Ei kukaan enään ajele häkäpöntöillä. Meni aivan liian kalliiksi ja vaikeaksi.
Jos yksi vaihtoehto on selvästi kalliimpi ja vaikeampi kuin toinen niin se auttamatta kuolee pois. Siitä nimenomaan markkinatalous pitää huolen. Ainoa toivo olisi että toisen vaihtoehdon pääomakustannukset olisivat paljon pienemmät kuin toisen (vrt. sähkö- ja öljylämmitys, bensa ja dieselmoottori). Tässäkin taitaa mennä niin että pääomakustannukset vedylle ovat väärään suuntaan.
Jos vety kilometriä kohden maksaa moninkertaisesti sen minkä joku vaihtoehto niin se eli käytännössä ole mikään vaihtoehto. Ja niin kauan kuin sähköä käytetään vedyn tekemiseen niin sähkö on aina edullisempaa kuin vety (jos akut saadaan toimimaan).
1000 km matkalla menetetään n 10% sähkötehosta. Pidemmillä matkoilla putkikuljetus kannattaa paremmin (jonkin verran hatusta. Onko kellään parempaa tietoa?)
Don't get me wrong! Odotan vesi kielellä vetytaloutta ja toivon että olen väärässä. Nykyinen fossiilinen meno on kaikkea muuta kuin tervettä.
http://www.fuelcellstore.com/information/hydrogen_storage.html
Metal Hydride Tanks
Metal hydrides are specific combinations of metallic alloys that act similar to a sponge soaking up water. Metal hydrides posses the unique ability to absorb hydrogen and release it later, either at room temperature or through heating of the tank. The total amount of hydrogen absorbed is generally 1% - 2% of the total weight of the tank. Some metal hydrides are capable of storing 5% - 7% of their own weight, but only when heated to temperatures of 2500 C or higher. The percentage of gas absorbed to volume of the metal is still relatively low, but hydrides offer a valuable solution to hydrogen storage.
Metal hydrides offer the advantages of safely delivering hydrogen at a constant pressure. The life of a metal hydride storage tank is directly related to the purity of the hydrogen it is storing. The alloys act as a sponge, which absorbs hydrogen, but it also absorbs any impurities introduced into the tank by the hydrogen. The result is the hydrogen released from the tank is extremely pure, but the tank's lifetime and ability to store hydrogen is reduced as the impurities are left behind and fill the spaces in the metal that the hydrogen once occupied.
Compressed Hydrogen
Hydrogen can be compressed into high-pressure tanks. This process requires energy to accomplish and the space that the compressed gas occupies is usually quite large resulting in a lower energy density when compared to a traditional gasoline tank. A hydrogen gas tank that contained a store of energy equivalent to a gasoline tank would be more than 3,000 times bigger than the gasoline tank.
Compressing or liquefying the gas is expensive. Hydrogen can be compressed into high-pressure tanks where each additional cubic foot compressed into the same space requires another atmosphere of pressure of 14.7 psi. High-pressure tanks achieve 6,000 psi, and therefore must be periodically tested and inspected to ensure their safety.
Liquid Hydrogen
Hydrogen does exist in a liquid state, but only at extremely cold temperatures. Liquid hydrogen typically has to be stored at 20o Kelvin or -253o C. The temperature requirements for liquid hydrogen storage necessitate expending energy to compress and chill the hydrogen into its liquid state. The cooling and compressing process requires energy, resulting in a net loss of about 30% of the energy that the liquid hydrogen is storing. The storage tanks are insulated, to preserve temperature, and reinforced to store the liquid hydrogen under pressure.
The margin of safety concerning liquid hydrogen storage is a function of maintaining tank integrity and preserving the Kelvin temperatures that liquid hydrogen requires. Combine the energy required for the process to get hydrogen into its liquid state and the tanks required to sustain the storage pressure and temperature and liquid hydrogen storage becomes very expensive comparative to other methods. Research in the field of liquid hydrogen storage centers around the development of composite tank materials, resulting in lighter, stronger tanks, and improved methods for liquefying hydrogen.
Chemically Stored Hydrogen
As the most abundant element in the universe, hydrogen is often found in numerous chemical compounds. Many of these compounds are utilized as a hydrogen storage method. The hydrogen is combined in a chemical reaction that creates a stable compound containing the hydrogen. A second reaction occurs that releases the hydrogen, which is collected and utilized by a fuel cell. The exact reaction employed varies from storage compound to storage compound.
Some examples of various techniques include ammonia cracking, partial oxidation, methanol cracking, etc… These methods eliminate the need for a storage unit for the hydrogen produced, where the hydrogen is produced on demand.
Carbon nanotubes
Carbon nanotubes are microscopic tubes of carbon, two nanometers (billionths of a meter) across, that store hydrogen in microscopic pores on the tubes and within the tube structures. Similar to metal hydrides in their mechanism for storing and releasing hydrogen, the advantage of carbon nanotubes is the amount of hydrogen they are able to store. Carbon nanotubes are capable of storing anywhere from 4.2% - to 65% of their own weight in hydrogen.
The US Department of Energy has stated that carbon materials need to have a storage capacity of 6.5% of their own body weight to be practical for transportation uses. Carbon nanotubes and their hydrogen storage capacity are still in the research and development stage. Research on this promising technology has focused on the areas of improving manufacturing techniques and reducing costs as carbon nanotubes move towards commercialization.
Glass Microspheres
Tiny hollow glass spheres can be used to safely store hydrogen. The glass spheres are warmed, increasing the permeability of their walls, and filled by being immersed in high-pressure hydrogen gas. The spheres are then cooled, locking the hydrogen inside of the glass balls. A subsequent increase in temperature will release the hydrogen trapped in the spheres.
Microspheres have the potential to be very safe, resist contamination, and contain hydrogen at a low pressure increasing the margin of safety.
Liquid Carrier Storage
This is the technical term for the hydrogen being stored in the fossil fuels that are common in today's society. Whenever gasoline, natural gas methanol, etc.. is utilized as the source for hydrogen, the fossil fuel requires reforming. The reforming process removes the hydrogen from the original fossil fuel. The reformed hydrogen is then cleaned of excess carbon monoxide, which can poison certain types of fuel cells, and utilized by the fuel cell.
Reformers are currently in the beta stage of their testing with many companies having operating prototypes in the field.