Vety ottaa merkittävän askeleen eteenpäin meriliikenteessä – Vaasan yliopisto koordinoi kunnianhimoista eurooppalaista kehityshanketta

Pitkän matkan meriliikenne on yksi vaikeimmin hiilidioksidipäästöistä irrotettavista sektoreista. Viikkoja yhtäjaksoisesti kulkevat alukset tarvitsevat valtavasti energiaa ja ehdotonta luotettavuutta – vaatimuksia, joihin nykyiset akut ja polttokennot eivät vielä kykene suuressa mittakaavassa vastaamaan. Samaan aikaan kansainväliset ilmastosääntelyt tiukentuvat, ja Kansainvälinen merenkulkujärjestö (IMO) edellyttääkin merkittäviä päästövähennyksiä jo tämän vuosikymmenen aikana. Tarve uusille vaihtoehtoisille polttoaineille ja propulsioteknologioille kasvaa.

– Teollisuudessa tutkitaan useita vähähiilisiä polttoaineita, ja vety nähdään yhtenä lupaavana nollahiilivaihtoehtona. Se ei tuota hiilipäästöjä, ja sitä voidaan käyttää tutun, luotettavan ja polttoainejoustavan polttomoottoriteknologian kanssa. Tämä tarjoaa alusten omistajille tulevaisuudenkestävän ratkaisun päästöjen vähentämiseen. Vedyllä toimivia moottoreita ei kuitenkaan ole aiemmin demonstroitu suurilla aluksilla, ja polttoaineen käsittelyyn, toimitukseen, turvallisuuteen sekä sääntelyyn liittyy vielä avoimia kysymyksiä, kertoo Vaasan yliopiston tutkimus- ja kehitysjohtaja Henri Karimäki.

H4PERION vastaa haasteisiin hyödyntämällä Euroopan vahvaa merenkulkuosaamista ja vauhdittamalla puhtaiden propulsiojärjestelmien käyttöönottoa suurissa aluksissa.

Ensimmäinen laatuaan oleva käytännön toteutus merellä 

Nelivuotisen hankkeen aikana H4PERION kehittää ja testaa vedylle soveltuvan polttomoottorin turvallista ja luotettavaa käyttöä suurella valtamerialuksella. Hanke yhdistää kolme keskeistä innovaatiota:

1. Uusi moottorikonsepti, joka kykenee käyttämään vetyä ja biometaania, tavoitteena siirtyä pitkällä aikavälillä täysin vetypohjaiseen käyttöön.
2. Moderni polttoaineen sekoitus- ja syöttöjärjestelmä, joka mahdollistaa nollahiilipolttoaineiden joustavan käytön.
3. Uusi jälkikäsittelyratkaisu, joka vähentää päästöjä kaikissa käyttöolosuhteissa.

Teknologia asennetaan ja testataan ensimmäistä kertaa suureen kaupalliseen alukseen, Aurora Botniaan. Samanaikaisesti identtinen täysimittainen moottori käy läpi laboratoriotestit, joissa voidaan jäljitellä todellisia merimatkaolosuhteita ja optimoida suorituskykyä. Molemmista testikokonaisuuksista saatava data syötetään digitaaliseen kaksoseen eli malliin, joka tukee pitkäjänteistä oppimista ja tulevaisuuden suunnittelua.

– Hankkeessa on kyse lupaavien polttoainekonseptien muuttamisesta ratkaisuiksi, joita voidaan käyttää turvallisesti merellä. Yhdistämällä täysimittaisen moottorikehityksen laivalla tapahtuviin kokeiluihin ja digitaaliseen mallinnukseen voimme lyhentää matkaa tutkimuksesta todelliseen vaikutukseen vähä- ja nollahiilisen merenkulun saralla, lisää Wärtsilä Marinen Anders Öster, General Manager, Research Coordination & Funding.

Hanke tukee laajempaa siirtymää vedyn käyttöön meriliikenteessä. Se tuottaa avointa koulutusmateriaalia miehistöille ja satamatoimijoille, osallistuu turvallisuusohjeistusten ja sääntelyn kehittämiseen ja tutkii teknologioiden soveltuvuutta erilaisille alustyypeille tulevaisuudessa.

Hankkeessa Vaasan yliopisto tutkii innovatiivista palamiskonseptia, reaktiivisuudella hallittua puristussytytystä (Reactivity Controlled Compression Ignition, RCCI). Tavoitteena on, että konseptilla saavutettaisiin 55 prosentin nettohyötysuhde lähes nollapäästöillä, kun se yhdistetään säädettävään venttiiliohjaukseen ja kehittyneisiin jälkikäsittelyratkaisuihin.

– Tämä palamiskonsepti nähdään varteenotettavana ratkaisuna vihreän vedyn joustavaan integrointiin maakaasun ja biokaasun toimitusketjuihin. Jotta saavutamme tavoitellun nettohyötysuhteen hankkeen aikataulussa, tarvitaan simulaatio- ja testiympäristöiden syvää integraatiota autonomisiin kalibrointirutiineihin, sanoo energiatekniikan professori Maciej Mikulski Vaasan yliopistosta.

Vahvaa eurooppalaista yhteistyötä – Vaasan seudulla keskeinen rooli

H4PERION kokoaa yhteen 16 yhteistyökumppania seitsemästä Euroopan maasta ja kattaa koko meriliikenteen arvoketjun aina alusten suunnittelusta ja moottorikehityksestä operointiin, koulutukseen, turvallisuuteen ja tutkimukseen. Vaasan yliopiston koordinoimaan konsortioon kuuluu johtavia teollisuusyrityksiä, innovatiivisia pk-yrityksiä, merkittäviä tutkimuslaitoksia sekä eurooppalainen merenkulkuun erikoistunut yliopistoverkosto. Hankekumppaneita ovat Wärtsilä, WEGEMT, NTUA, TalTech, American Bureau of Shipping, Deltamarin, Oulun yliopisto, Åbo Akademi, Meric Wave Computanics, DLR, BALance Technology Consulting, MEYER WERFT ja Wasaline. Kumppanien laaja asiantuntemus mahdollistaa teknologian nopean ja turvallisen käyttöönoton.

Vaasan seudulle hanke toimii myös esimerkkinä alueen vahvasta yhteistyöstä. Vaasan yliopisto, Wärtsilä ja Wasaline ovat keskeisessä roolissa eurooppalaisessa ponnistuksessa kohti hiilidioksidipäästötöntä kaukoliikennettä.

Euroopan unionin Horisontti Eurooppa -ohjelma rahoittaa hanketta 11,2 miljoonalla eurolla vuoteen 2030 asti. Vaasan yliopiston osuus budjetista on 3,2 miljoonaa euroa.