Energiaomavarainen omakotitalo polttokennolla (unelmointia)

[LauriH]

Voisin tehdä tästä omankin aiheensa, mutta käytänpä kuitenkin tätä. Periaatteessa unelmointia edelleen, mutta vähän käytännönläheisempää kuin aiemmin..

Oliskohan siinä mitään järkeä, että laittaisin nykyiseen talooni tuollaisen 10000 € maksavan 2 kW:n teholla toimivan vetypolttokennon (https://www.fuelcellstore.com/horizon-2000watt-fuel-cell-h-2000 ) pelkästään talvikäyttöön ja säilöisin vetyä nestemäisessä muodossa. Omassa taloudessani kun lämpötila laskee nollan lähelle niin sähköä alkaa kulua tuolla 2 kW:n teholla, niin aika hyvin saisin tuonkokoisen kennoston tuottaman energian kulutettua omaan käyttöön lokakuusta huhtikuulle. Kylmimpinä pakkaspäivinä nykyinen kulutus on 5-6 kW, mutta todennäköisesti kennoston käyttöönoton myötä selvästi pienempi. Lämpimänä kautena järjestelmä olisi pois käytöstä.

Nestemäisen vedyn jäähdytys veisi toki energiaa, mutta käsittääkseni myös tuottaisi lämpöä, jonka voisi hyötykäyttää lämmitykseen. Samoin polttokennon tuottaman lämmön saisi kohtuullisella vaivalla myös hyötykäyttöön.

Vetyä voisi varmaan tilata vaikk Agalta aina syksyisin säiliön täyteen. Hinnasta ei kyllä ole mitään hajua. Lähinnä tämän idea olisi siis vähentää pakkaskauden ostosähkötarvetta ja toimia samalla kuin takankorvikkeena, halkojen sijasta vain ostelisin vetyä säiliöön onkohan nestemäisen veden säilytykselle samanlaisia rajoituksia kuin kaasumaisen?

[kotte]

Oliskohan siinä mitään järkeä, että laittaisin nykyiseen talooni tuollaisen 10000 € maksavan 2 kW:n teholla toimivan vetypolttokennon (https://www.fuelcellstore.com/horizon-2000watt-fuel-cell-h-2000 ) pelkästään talvikäyttöön ja säilöisin vetyä nestemäisessä muodossa.

Ei. Nestemäisen vedyn säilöminen pienessä mittakaavassa ei kerrassaan ole järkevää jatkuvasti tarvittavan jäähdytyksen tai vaihtoehtoisesti jatkuvan kulutuksen takia (vedyn haihtuminen pitää sen kylmänä). Vedyn nesteyttäminen vie jo huomattavan osan energiasisällöstä ja vaatii kallista laitteistoa. Vety on sitäpaitsi hirvittävän vuoto- ja räjähdysherkkää ja varastoinnille vaadittaneen ympäristölupia ja Ex-normien mukaisia laitteistoja ja tiloja käyttöpaikalla.

Vety ei edes ole edullista muuta kuin tehtaalla pullotettuna (monet puunjalostuskemikaaleja valmistavat pienemmät tehtaat päästävät sitä taivaalle, kun aineelle ei ole kannattavia kuljetusmahdollisuuksia; suuremmat polttavat lämpöpannussa tai joissakin tapauksissa tekevät omilla polttokennoillaan sähköä takaisin verkkoon; itse tavoitekemikaalin valmistukseenhan sähköä on mennyt moninkertainen määrä, mitä takaisin on mahdollista saada). Aine varmaan rupeaa lähitulevaisuudessa menemään kaupaksi vaikkapa uusiutuvan dieselin ja lentopetroolin valmistukseen (missä vetyä tarvitaan ja valmistetaan moninkertaisesti kemikaalivalmistuksen sivutuotantona syntyvää määrää enemmän maakaasusta ja ehkä maaöljyn jalostuksen sivutuotteena). Kaikki riippuu siitä, saadaanko vetyä jotenkin kuljetetuksi muuten kuin paineella pulloon puristettuna tai tätäkin paljon epätaloudellisemmin nesteytettynä. Tehokkaammat kuljetusmenetelmät perustuvat vedyn liuottamiseen esimerkiksi tolueeniin tai dibentsyylitolueeniin tehtaalla ja vedyn vapauttamiseen kulutuspäässä lämmön avulla.

Vetyähän voi varastoida helpommin ja tiheämmin kemiallisina yhdisteinä, joista tehokkain on metaani/maakaasu/biokaasujaloste ja toinen tehokas on ammoniakki. Litra nestemäistä metaania tai ammoniakkia sisältää enemmän vetyä tilavuusyksikköä kohden kuin litra nestemäistä vetyä. Ammoniakkia voi jopa säilyttää nestemäisenä kaasupullossa ja metaania taas painepullossa suhteellisen tiheässä. Litra nesteytettyä metaania taas sisältää enemmän energiaa kuin litra bensiiniä.

[LauriH]

Kiitos, tulipa taas opittua uutta

[LauriH]

Tulipa tuossa tutustuttua myös kahteen yleisimpään muualla Euroopassa kuluttajille myytävään polttokennoratkaisuun, Solidpowerin BlueGENiin ja Viesmannin Vitovalor 300-P:een. Kummallekin on yhteistä, että niitä myydään kotitalouksiin, joissa on sikäläisittäin yleinen (maa)kaasuliittymä jo valmiina. Täällä Suomessa sellaisen käyttö voisi periaatteessa onnistua 19 Etelä-Suomen kunnassa, jossa niitä on kuluttajille saatavilla. Toki kaasunjakelu on luonnollisesti myös monopolitoimintaa, eli siinä saattaisi joutua ojasta allikkoon.

[Savonius]

Mää mittä tiär ku ole mailt ja polkupyäräl kaupunkki tullu mut josta jäi miäle et ens vuan tulis japanis myyntti polttokennoauto joho ei tankat vety vaa maa/biokaassu. Kummotti siin kilovattituntihinna mahrais käyrä.

[kotte]

Noissa maakaasupolttokennoissa on solid oxide-tyyppinen kuumakenno (joka kestää hiiliyhdisteitä polttoaineen osana tai seassa; autoihin kehitettävät matalalämpötilakennot eivät siedä hiiltä ja hiili täytyykin erottaa huolellisesti ennakolta, erityisesti pienetkin hiilimonoksidipitoisuudet, joita syntyy sivutuotteena erotettaessa vetyä maakaasusta; tuo puolestaan on vaikeaa pienillä liikuteltavilla laitteistoiilla). Solid oxide-kenno toisaalta sopii hyvin sähkön ja lämmön yhteistuotantoon, mistä kotitalouskäytössä on tyypillisesti kyse. Suomessahan aikoinaan kehiteltiin tuota teknologiaa laivojen apuvoimakonekäyttöön, mutta ei kaiketi vielä osoittautunut dieseleitä (ja maakaasumoottoreita) edullisemmaksi.

Maakaasu on sinällään lämmitysöljyä jonkin verran halvempaa putkesta otettuna (vaikka autoilijalle myydäänkin Suomessa korkeampaan 1,3 ... 1,4 euron kilohintaan). Energian osalta monopoliasema kaiketi loppuu ensi vuonna Viron kaasuputken käyttöönoton jälkeen (putki on juuri valmistumassa), mutta verkkoliittymän osalta tilanne on sama kuin sähkön tai kaukolämmön osalta, eli yksi yhtiö omistaa putket käytännössä tietyllä jakelualueella (usein paikallinen energiayhtiö).

[Hotzone]

Minkälaisella prosessilla vedyn voisi muuttaa hiilivedyksi. Pystyisikö ilman hiilidioksidia hyödyntämään entä puun hiiltä?

Hiilivetyjen säiliöinti on perustekniikkaa.

[denzil dexter]

Minkälaisella prosessilla vedyn voisi muuttaa hiilivedyksi. Pystyisikö ilman hiilidioksidia hyödyntämään entä puun hiiltä?

Hiilivetyjen säiliöinti on perustekniikkaa.

Varmaan helpointa on tehdä metanolia vedystä häkäkaasun avulla. Säilyy tankissa ja kelpaa moottorien polttoaineeksi pienellä säädöllä.

[kotte]

Minkälaisella prosessilla vedyn voisi muuttaa hiilivedyksi. Pystyisikö ilman hiilidioksidia hyödyntämään entä puun hiiltä?

Hiilivetyjen säiliöinti on perustekniikkaa.

Metaanikin on hiilivety ja se on metanolin ohella toinen helposti ja hyvällä hyötysuhteella vedystä ja hiilidioksidista tai hiilimonoksidista valmistettavissa oleva kemikaali joko katalyyttisesti satojen asteiden lämmössä tai bioreaktorissa luokkaa 50 ... 60 asteen lämmössä (jotakin maatuvaa turvetta tai vastaavaa tarvitaan heräte- ja hivenainelähteeksi ohelle). Tuo reaktio tunnetaan numellä Sabatier-reaktio. Kaasun varastointi vain on hiukan vaikeaa pienessä mittakaavassa (tarvitaan esimerkiksi vesialtaassa suu alaspäin kelluva kaasukellosäiliö). Nestemäisiä hiilivetyjä voi tuottaa Fischer-Tropsch -reaktiolla, mutta nuo reaktiot eivät ole yhtä spesifisiä kuin pelkkää metanolia ja metaania tuottavat, eli tarvitaan jatkojalostusta ja hyötysuhde jää heikommaksi.

Ilmasta voisi hiilidioksidia kerätä niin, että pidetään katetussa altaassa natriumhydroksidiliuosta, joka sitten ajan myötä imee ilmasta hiilidioksidia ja muuttuu natriumkarbonaattiliuokseksi (tosin vesikin samalla pääsee haihtumaan suurelta osin). Tuohon kun lisää poltettua- tai sammutettua kalkkia (ja vettä riittävästi), kalsiumkarbonaatti saostuu pois liuoksesta ja jäljelle jää laimeahkoa natriumhydroksidiliuosta käytettäväksi uudelleen. Kun kalsiumkarbonaattisakan kuivattaa ja sitä kuumentaa jonnekin tuhannen asteen pintaan (vedyn tai sähkön avulla), hiilidioksidi irtoaa varsin puhtaana kaasuna. Jäljelle jää poltettua kalkkia, jonka voi ottaa uudelleen käyttöön (sammutettua kalkkiahan syntyy, kun lisää vettä poltettuun kalkkiin ja samalla seos kuumenee voimakkaasti). Hiilidioksidin kerääminen ilmasta vaatii tässä lähinnä energiaa ja kemikaalit kiertävät kahdessa peräkkäisessä prosessissa. Hiilidioksidia tosin voi erottaa suoraankin sähkön avulla suolavedestä sopivista muovikalvoista koostuvan kennoston avulla. Vesihän rikastaa ilman hiilidioksidia huomattavasti, parhaiten muutaman asteen lämpötilassa.

[LauriH]

Ihan vain ajatuksena, voisiko puunpolton synnyttämää hiilidioksidia ja -monoksidia kerätä helposti varastoon aurinkoiseen aikaan tapahtuvaa hiilivedyn tuotantoa varten,  jos sattuisi harrastamaan puun polttamista takassa/leivinuunissa/pannuhuoneessa? Savukaasuissahan noita ainesosia riittää, mutta onko seassa liikaa liian vaikeasti erotettavia epäpuhtauksia sen hyötykäyttöä varten?

[kotte]

Ihan vain ajatuksena, voisiko puunpolton synnyttämää hiilidioksidia ja -monoksidia kerätä helposti varastoon aurinkoiseen aikaan tapahtuvaa hiilivedyn tuotantoa varten,  jos sattuisi harrastamaan puun polttamista takassa/leivinuunissa/pannuhuoneessa? Savukaasuissahan noita ainesosia riittää, mutta onko seassa liikaa liian vaikeasti erotettavia epäpuhtauksia sen hyötykäyttöä varten?

Ei se ihan helppoa ole, kun palokaasut ovat suurimmaksi osaksi typpeä ja mukana on kaikenlaista nokea ja tervaa, joka sotkee paikkoja. Aika paljon saisi talteen vesipesulla painetankista.

Paras lähde hiilidioksidille olisi käyminen (siis etanolin valmistuksen sivutuotteena sokereista tai tärkkelyksestä), sillä syntyvä kaasu on varsin puhdasta hiilidioksidia (mukana vähän etanolia, vettä ja vastaavaa). Myös mädätyksessä syntyvä raaka biokaasu olisi hyvä lähde hiilidioksidille (esimerkiksi auton polttoaineeksi soveltuvasta kaasusta pitää pestä hiilidioksidi ja rikkiyhdisteet pois esim. vesiruiskutuksella paineessa ja painetta vähentämällä hiilidioksidin saa erkanemaan pesuvedestä). Jätepaperia ja sahajauhoakin voi ensin käyttää ja sitten jäännökset mädättää, mutta edes kohtuullisen saannon saamiseksi menee jo hiukan edistyneemmän bioteknologian puolelle.