Merten mirai – maailman ensimmäinen vetykäyttöinen matkustaja-autolautta tähtää liikenteeseen 2027

Itämeren tila on herättänyt huolta sitä ympäröivissä valtioissa jo vuosikymmenten ajan. Vilkas laivaliikenne on yksi suurimmista merta ja ilmakehää kuormittavista tekijöistä. Tanskalaisella DFDS Seawaysilla on erittäin kunnianhimoinen tavoite ongelmien korjaamiseksi. Projekti kantaa työnimeä Hydrogen EU-ROPAX.

Europa Seaways. Tämännimisen aluksen tulemme ehkä joskus muistamaan merenkulkua mullistaneena edelläkävijänä. Sitä ennen laivayhtiö DFDS Seawaysin on kuitenkin monien yhteistyökumppaniensa kanssa selvitettävä muutamia suuremman mittaluokan haasteita, joita polttokennoteknologian ennennäkemätön yhdistäminen autolauttaan aiheuttaa.

Yksi iso haaste on luonnollisesti raha. Näin mittava teknologinen ponnistus nielee valtavasti rahaa niin kehitys- ja suunnittelutyön kuin itse laivan rakentamisen osalta. Rahoituspulmiin merkittävän avun tuo varustamon vastikään vastaanottama tuki Euroopan unionin investointirahastolta. DFDS Seaways on yksi ensimmäisistä toimijoista, joka pääsee osalliseksi kyseiseen, vasta kuluvana vuonna avattuun rahastoon. Sen varat ovat peräisin unionin päästökaupan päästöoikeuksien huutokauppatuloista ja sen tarkoituksena on tukea innovatiivisia teknologioita muun muassa Pariisin ilmastosopimuksen tavoitteiden saavuttamiseksi sekä unionin kilpailukyvyn takaamiseksi pidemmällä tähtäimellä.

Investointirahaston tuen lisäksi yhtiö kertoo tarvitsevansa vielä kipeästi myös julkista rahoitusta hankkeen mahdollistamiseksi. Varsinaisia rahasummia ei DFDS:n tiedotteessa ole lähdetty avaamaan.

Valtava tehonpuute

Europa Seaways tarvitsee noin 23 000 kilowatin tehoisen voimanlähteen. Diesel- tai kaasukäyttöisille mäntämoottorivetoisille voimapaketeille se on niin sanotusti helppo nakki. Suurimmassa osassa alle 200-metrisistä ja noin 20 solmun nopeudella kulkevista autolautoista on juuri tuollaisia teholukemia. Vetylaivan kohdalla haaste piileekin siinä, että suurimmatkaan tällä hetkellä toiminnassa olevat polttokennojärjestelmät eivät kykene tuottamaan yli 5 000 kilowattia. Tehokapasiteetti pitäisi täten lähes viisinkertaistaa, jotta Europa Seawaysia olisi järkevää edes laskea vesille.

Haasteeseen on vastaamassa kanadalainen Ballard Power Systems, joka on erikoistunut nimenomaan raskaan liikenteen polttokennojen kehitykseen ja valmistukseen. Ballardin käsialaa ovat muun muassa Van Hoolin ja Solariksen vetylinja-autojen polttokennot. Näissä liikennevälineiden polttokennoissa käytetään niin kutsuttua protoninvaihtomenetelmää (Proton Exchange Membrane eli PEM).

Kaasumaisessa olomuodossa esiintyvänä maailmankaikkeuden yleisin alkuaine varastoidaan järkevästi puristamalla se mahdollisimman pieneen tilaan. Norjalainen Hexagon Purus on erikoistunut valmistamaan komposiittimateriaaleista kevyitä mutta kestäviä painesäiliöitä. Yhtiö toimittaakin tulevan laivan vetysäiliöt. Paineistettua vetyä aluksen tankkeihin mahtuu 44 tonnin edestä.

Sveitsiläis-ruotsalainen ABB on niin ikään mukana projektissa. Sähkövoimatekniikan alan jättiyritys vastaa aluksen propulsiojärjestelmästä. Europa Seawaysiin tultaneen asentamaan ABB:n patentoimat vallankumouksellisen energiatehokkaat Azipod-ruoripotkurit, joissa myös suomalainen kädenjälki näkyy vahvasti. Ratkaisu on jo yleinen suuren luokan risteilyaluksissa, mutta ei vielä esimerkiksi autolautoissa. Itse asiassa parhaillaan rakenteilla oleva kaasukäyttöinen M/S Viking Glory on luokassaan ensimmäinen Azipodeja hyödyntävä alus.

Miinuksena pitkä ravintoketju

Energian matka laivan liikuttajaksi on melkoisen pitkä. Kaikki alkaa Sjællandin saarelle puhaltavasta merituulesta. Siitä tehdään siellä pyörivissä Ørsted A/S:n tuulivoimaloissa sähköenergiaa, joka siirretään voimalinjoja pitkin Kööpenhaminan kupeeseen rakennettavaan tuotantolaitokseen.

Tuotantolaitoksessa puhdas vesi hajotetaan sähkövirralla eli elektrolyysimenetelmällä vedyksi ja hapeksi. Siellä talteen saatu vety puristetaan kompressoreilla pieneen tilaan ja siirretään laivan säiliöihin. Laivan lähtiessä liikkeelle tehdään polttokennoissa elektrolyysille täysi vastatoimenpide eli vedystä tuotetaan hapen avulla jälleen vettä ja sähköä. Sähkö siirretään moottorille, joka muuttaa sen liike-energiaksi ja saa laivan potkurit pyörimään.

Tämä täysin uusiutuva ”ravintoketju” on suorastaan henkeäsalpaavan hienoa luettavaa, mutta tosiasiassa pitkällä matkalla myös hukataan paljon energiaa, sillä aina kun energia muuttaa muotoaan, syntyy häviöitä. Kehitystyössä erityistä huomiota täytyykin kiinnittää häviöiden minimoimiseen. Isoin ongelma on joka tapauksessa se, ettei vetyä ole vapaana Maapallolla, vaan se pitää aina irrottaa jostakin yhdisteestä.

Paljon plussia

Mainituista haasteista huolimatta vetykäyttöinen laiva toisi toteutuessaan paljon hyviä asioita. Hyötysuhteen kannalta polttokenno on perinteiseen lämpövoimakoneeseen verrattuna ylivertainen. Vetyä kuluu siis sähkön tuottamiseen paljon vähemmän kuin vastaavassa tilanteessa dieseliä tai kaasua. Myöskään pakokaasut eivät tunnetusti ole vedyllä ajettaessa huolenaiheena, sillä prosessin lopputuotteena syntyy ainoastaan puhdasta vettä.

Päästöttömyys on varmasti keskeisin motivaatio vetyteknologian kehittämiseen, mutta pidemmällä tähtäimellä siitä tulee oikein hyödynnettynä myös taloudellista hyvää. Polttokennolaivassa ei niin ikään tarvita suuria akkuja, minkä johdosta liikapainoa ei kerry eikä akustojen valmistuksesta syntyviä monia haittoja tule. Akkujen haasteista puheen ollen, vedyn tankkaaminenkin on yhtä sutjakkaa kuin perinteisillä nestemäisillä polttoaineilla.

Polttokennolla on ympäristöä, eritoten ympäröivää ilmaa, puhdistava vaikutus. Europa Seawaysin kohdalla puhdistava vaikutus kohdistuu nimenomaan Itämeren ympäristöön, mikä on tässä tilanteessa erinomainen asia.
Laivayhtiön mukaan hiilidioksiditonneja säästetään vetylaivalla vastaaviin polttomoottorikäyttöisiin verrattuna vuosittain peräti 64 000.

Veden sekä tietysti sähkön ohella polttokennosta vapautuu lämpöä. Sen sijaan, että tämä lämpö menisi harakoille, myös sitä voidaan hyödyntää laivassa. Tästä löytyy jo esimerkki, nimittäin juuri mainittu Viking Glory tulee pitämään sisällään ruotsalaisen Climeon AB:n kehittämää energiankierrätysratkaisua, jolla moottoreiden hukkalämmöstä saadaan Gloryn kokoisessa laivassa kasaan peräti 40 % matkustajien tiloihin ja toimintoihin kuluvasta sähköenergiasta. Tästäkin voidaan hyvin nähdä, kuinka edistyksellisenä markkinoitu suomalaisalus myös aivan tosiasiallisesti toimii pioneerina tulevaisuuden teknologioille.

Kööpenhaminasta Osloon

Europa Seaways aiotaan sijoittaa vilkkaasti liikennöidylle Oslo – Fredrikshavn – Kööpenhamina -reitille. DFDS Seawaysin palveluksessa kyseistä reittiä ajavat tällä hetkellä M/S Crown Seaways ja M/S Pearl Seaways. Molemmat ovat dieselkäyttöisiä keskikokoisia autolauttoja. Vuonna 1994 valmistunut Crown on Viking Linen Amorellan ja Gabriellan sekä Tallinkin Isabellen muodostaman sisarnelikon nuorin jäsen. Vuodelta 1989 peräisin oleva Pearl on puolestaan entinen Viking Linen Athena, joka risteili neljän vuoden ajan Ruotsin ja Suomen välillä. Mainittakoon vielä, että sen sisaralus, nykyinen M/S Star Pisces on myynnissä, ja oli sitä kautta mukana taannoisessa listauksessamme.
DFDS operoi sekä matkustaja- että rahtiliikennettä ympäri Eurooppaa. Itämeren lisäksi yhtiön merkittävimpiä matkustajareittejä ovat Englannin kanaalin ylitykset. Rahtia yhtiö kuljettaa myös Suomeen.

Europa Seawaysista paljastetaan yhtiön tiedotteessa muutamia perustietoja. Ulkomittoja ei kerrota, mutta matkustaja- ja autokapasiteetin perusteella niistä voidaan päätellä, että alus tulee olemaan aavistuksen verran nykyistä kalustoa pienempi. Esimerkiksi Crownissa on reilut 2 100 matkustajapaikkaa ja tilaa 450 henkilöautolle. Europassa vastaavat lukemat ovat 1 800 ja 380. Konetehoa molemmissa on osapuilleen saman verran, ja kokoluokka säilyy joka tapauksessa samana.

Maailman ensimmäisestä vetyautolautasta on esitetty myös oheisia havainnekuvia. Ensimmäinen merkille pantava havainto on se, että aluksesta puuttuu kokonaan perinteinen savupiippu. Sen sijasta yläkansilla näkyy kolme pakoputkea, joista prosessin lopputuotteena syntyvä vesihöyry vapautetaan. Ylhäällä takana on myös kuusi pitkulaista laatikkoa. Ne ovat mitä todennäköisimmin vetysäiliöitä, sillä Hexagon Puruksen X-STORE-konttisäiliö on juuri tuon muotoinen.

Laivan tylppä keula on moderni. Vastaavantyyppistä muotoilua edustavat niin ikään Finnlinesin tulevan Superstar-luokan Ropax-alukset. Tämä ei ole ihme, sillä molempien suunnittelusta on vastannut pitkän linjan tanskalainen meriarkkitehtitoimisto Knud E. Hansen.

Kaikilta muilta osin vetylaiva näyttää aivan tavalliselta matkustaja-autolautalta. Kun alus aikanaan valmistuu, on se myös ensimmäinen ilman mäntiä tai turbiineita liikkuva alus sitten purjelaivojen aikakauden. Tämä tietää todennäköisesti erityisen tasaista ja värinöistä vapaata merimatkaa.

Yksi mielenkiintoinen kysymys kuuluu, mikä tuleekaan olemaan Europa Seawaysin edustaman laivatyypin virallinen tai epävirallinen lyhenne. M/S eli ”Motor Ship” on moottorilaivojen yläkäsite, mutta tässä tapauksessa siihen tuskin tyydytään. Vetylaivan lyhenne voisi olla vaikkapa HS ”Hydrogen Ship” tai FCS eli ”Fuel Cell Ship”. Saapa nähdä.

Mitä tästä ajattelisi?

DFDS on lyhenne sanoista Det Forenede Dampskibs-Selskab eli ”Yhdistynyt höyrylaivayhtiö”. Se perustettiin vuonna 1866. Kivihiilellä tuotetulla höyryllä ajettiin noin 100 vuotta, kunnes diesel korvasi sen meriliikenteen pääasiallisena energianlähteenä. Dieselit olivat nimittäin voimanlähteinä energiatehokkaampia ja ratkaisivat monia kivihiilen tuottamia ongelmia laivan operoinnin eri vaiheissa. Vaikka dieselit alkoivat dominoimaan laivateollisuudessa vasta 1970-luvulla, oli ensimmäinen dieselkäyttöinen laiva valmistunut jo vuonna 1912 – sattumaa tai ei, sekin oli tanskalainen. Hiilestä dieseliin siirryttiin hitaasti, koska sitä ei pitkään katsottu tarpeelliseksi. Kivihiiltä oli öljystä poiketen hyvin saatavilla Euroopassa.

2020-luvulla dieselin korvaaminen, ennemmin tai myöhemmin, puolestaan katsotaan yleisesti tarpeelliseksi. Hydrogen EU-ROPAX -hanke näyttää mihin meriliikenteen vaihtoehtoisten energialähteiden kanssa ollaan menossa. Mikäli meillä on reilun kuuden vuoden kuluttua toimiva polttokennokäyttöinen matkustaja-autolautta, lähtevät varmasti monet muutkin toimijat tähän kelkkaan mukaan. Seuraavien 20 vuoden aikana vety voi hyvinkin nousta meriliikenteen merkittävimpien polttoaineiden joukkoon. Tässä olisi suomalaisellekin teollisuudelle erinomaisen hyvä sauma olla mukana keihäänkärjessä.

Teksti: Benjamin Helander Kuvat: Knud E. Hansen Lähteet: DFDS, Ballard Power Systems, Hexagon Purus, ABB, Knud E. Hansen