Puh­das­ta ener­giaa

Keksinnön ei tarvitse olla monimutkainen mullistaakseen maailmaa – kysykää vaikka pyörän tai painokoneen keksijöiltä.

Oulun yliopiston vetytutkija Veera Tapionkaski uskoo, että hänen tiimillään on hyppysissään jotain samanlaista nykyajan kehitykseen liittyvää.

– Keksintömme on oikeastaan kalvo. Yksinkertaisimmillaan tarvitaan vain kaksi lasilevyä, joiden välissä on harsomainen kalvo ja vettä. Auringonvalossa vedestä alkaa nousta kuplia. Se on vetyä, Tapionkaski kuvailee.

Mennään uuteen vedynvalmistusreseptiin kohta tarkemmin. Jotta ymmärtää keksinnön merkityksen, pitää ensin hahmottaa, millaista ongelmaa sillä ratkotaan.

Fossiilienergiasta pitäisi luopua nopeasti ilmastonmuutoksen takia. Vedystä puhutaan nyt kaikkialla, koska sen avulla puhdas sähkö on mahdollista siirtää suoraan öljyn, kaasun ja hiilen tilalle.

Esimerkiksi liikenteessä kaikkia ajoneuvoja ei tarvitse vaihtaa sähköautoihin, jos polttomoottoreissa ryhdytään käyttämään vedystä tehtyjä sähköpolttoaineita.

Vetyä voidaan valmistaa pilkkomalla tavallisia vesimolekyylejä vedyksi ja hapeksi sähkövirran avulla. Isojen vetymäärien valmistus nielee kuitenkin suunnattomasti sähköä, joten puhdasta sähköntuotantoa pitäisi rakentaa paljon lisää.

Vetytaloutta varten myös sähköverkkoja pitäisi vahvistaa merkittävästi, ja vetyputkiakin tarvitaan.

– Kaiken tämän skaalaaminen on äärettömän haastavaa, Veera Tapionkaski tiivistää asetelmat vetymurroksen taustalla.

Vetytalouden edellytysten rakentaminen on niin hidasta ja kallista, että kaikki asiantuntijat eivät pidä laajamittaista vetymurrosta realistisena ajatuksena.

Yhtälö kuitenkin muuttuu, jos ainakin osa vedystä voidaan valmistaa ilman sähköön liittyviä rajoituksia. Juuri tästä on nyt kyse.

Oulun yliopistossa onnistuttiin jo neljä vuotta sitten tuottamaan aurinkovetyä. Vettä ei hajoteta siinä sähkövirralla vaan kemiallisesti.

Vetyaurinkokennot muistuttavat tavallisia aurinkopaneeleja, mutta niiden sisällä on vettä, eikä paneeleita tarvitse kytkeä sähköverkkoon.

– Vety syntyy valokemiallisella prosessilla, joka muistuttaa kasvien toimintaa, Veera Tapionkaski vertaa.

Vetyaurinkokennoissa vesi hajotetaan vedyksi ja hapeksi auringonvalon ja katalyyttien avulla. Katalyytit ovat aineita, jotka nopeuttavat kemiallista reaktiota kulumatta itse.

Oulun yliopistossa kehitetty tekniikka nojaa pitkäikäiseen ja halpaan katalyyttimateriaaliin. Se jauhetaan hyvin hienojakoiseksi, jotta reagoivaa pinta-alaa olisi paljon.

– Katalyytti muistuttaa perunajauhoa. Se on useasta aineesta koostuvaa puolijohdetta, Tapionkaski kertoo.

Jutun alussa mainittu kalvo liittyy siihen, miten vetyä synnyttävää reaktiota hallitaan. Prosessin perusluonnetta on tutkittu jo vuosikymmeniä.

– Uskon, että tekniikka tulee käyttöön muuallakin kuin vedyntuotannossa. Sen avulla voi esimerkiksi poistaa mikromuoveja vedestä, Tapionkaski kertoo.

Jos aurinkovety osoittautuu toimivaksi ratkaisuksi, voidaan aurinkopaneeleita muistuttavia vetypaneeleita pystyttää tulevaisuudessa myös syrjäseuduille, jonne on heikot sähkönsiirtoyhteydet.

Hajautettu aurinkovedyn valmistus ei kilpailisi sähköstä muun kulutuksen kanssa. Olisi myös huoltovarmuudelle eduksi, jos energiajärjestelmä ei nojaisi pelkästään haavoittuvaisiin sähköverkkoihin.

Vedyn uusi valmistusmenetelmä on kaiken kukkuraksi käytännössä täysin päästötön.

Hyviä puolia siis riittää. Tapionkaski uskoo aurinkovetyyn niin paljon, että hän perusti viime vuonna Zun-H-nimisen yrityksen ideaa kaupallistamaan.

– Halusimme lähteä yliopistosta ulos, jotta saisimme lisää vauhtia. Näytti siltä, että tekniikka alkaa olla riittävän kypsää.

Zun-H on saanut rahoittajaksi yksityisiä sijoittajia: Teemu Oksasen, Ilari Schouwvliegerin ja näiden edustaman Gen-H Energy -yhtiön.

Nimet ovat pulpahtaneet Oulussa jo aiemmin esiin ainakin hankkeessa, jossa Pateniemenrantaan suunnitellaan maailman ensimmäistä vedyllä lämmitettävää kerrostaloaluetta.

Suomussalmella syntynyt Tapionkaski on yhä väitöskirjatutkija Oulun yliopistolla. Zun-H:n toimisto on sijoitettu kuitenkin Keravalle ja työtilat laboratorioineen Kotkaan. Etelä-Suomesta on Oulua helpompi kulkea Espanjaan, missä spin off -yritys testaa ja pilotoi laitteitaan ja menetelmiään.

On selvää, että uusi teknologia toimii, mutta saadaanko se kannattamaan kaupallisesti?

– Laskelmien mukaan se on feasible, Tapionkaski vastaa.

Englanninkielinen termi tarkoittaa toteuttamiskelpoista.

Valokatalyysiin perustuvan vedyntuotannon hyötysuhde saatiin Oulun yliopistolla jo muutama vuosi sitten seitsemän prosentin hujakoille. Hyötysuhdetta pitäisi kuitenkin saada nostettua vielä muutamalla prosenttiyksiköllä, jotta aurinkovedyn tuottaminen olisi taloudellisesti järkevää.

Tapionkaski uskoo, että aurinkovedylle käy kuten aurinkosähkölle, jonka tehokkuus nousee koko ajan tutkimuksen myötä. Paneelien hinta on samalla romahtanut, kun niiden tuotanto on skaalattu laajaksi teollisuudeksi.

Zun-H lähtee siitä, että aurinkovety otetaan ensin käyttöön pienessä mittakaavassa, kenties muutaman kymmenen neliömetrin paneelikenttinä.

– Tekniikkamme suunnitellaan kuitenkin alusta asti skaalattavaksi, Tapionkaski korostaa.

Vetytalous on maailmanlaajuinen murros. Jos aurinkovedystä saadaan toimiva ratkaisu, vetyaurinkokennoja tarvitaan paljon. Onko varmaa, ettei esimerkiksi materiaaliketjuista synny uusia ongelmia?

Tapionkasken käsitys on, että aurinkovedyn tuotanto voidaan rakentaa kestävästi. Zun-H:n katalyytteinä käyttämien aineiden tarkkaa koostumusta hän ei halua paljastaa, mutta niistäkään ei pitäisi muodostua ympäristöriskejä.

Jotain osviittaa materiaaleista saa yliopistolla neljä vuotta sitten tehdyistä kokeista. Niissä katalyyttinä käytettiin molybdeenisulfidia, jota saadaan vaikkapa graniitista. Lisäksi kokeessa käytettiin hyvin pieniä määriä nikkeliä ja hopeaa nanoliimoina.

Veera Tapionkaski puhuu haastattelun aikana enemmän "meistä" kuin itsestään. Tulee selväksi, että 32-vuotias toimitusjohtaja jakaa mielellään kunniaa aurinkovedyn kehitystyöstä tutkijakollegoilleen yliopistossa ja työtovereilleen Zun-H:ssa.

Pienen tivaamisen jälkeen Tapionkaski sentään myöntää, että hänellä oli oma roolinsa kalvokeksinnössä, joka johti Zun-H:n perustamiseen.

Maailmalla on muitakin aurinkovetyä tavalla tai toisella kehittäviä start up -yrityksiä.

– Täysin samanlaista teknologiaa ei tietääkseni ole silti muualla käytössä, Tapionkaski kertoo.

Sähköverkosta irrallaan toimiva aurinkovety kiinnostaa energiamarkkinoita. Voittajaksi selviää teknologia, joka muodostaa kokonaisuutena parhaan ratkaisun.

– Kysymys kai on, että mikä teknologioista skaalautuu parhaiten. Vai löytyykö hieman eri teknologioille erilaiset markkinat, Tapionkaski pohtii.

Uuden yrityksen rakentaminen pitää Tapionkasken kiireisenä, mutta hän kertoo nauttivansa siitä juuri nyt enemmän kuin vaikkapa rakkaasta harrastuksestaan vapaalaskusta.

– On mahtavaa olla jatkuvasti uuden äärellä, katsoen isoa kuvaa. Se selvästi sopii minulle.

Zun-H:ssa vallitsee Tapionkasken mukaan "hyvä meininki".

– Testataan, opitaan ja sitten taas kehitetään lisää. On hauskaa väsäillä yhdessä. Yritetään pitää sitä tunnetta yllä.

Tapionkaski toivoo, että Zun-H pääsee toteuttamaan pian jonkin yllättävän ja mielenkiintoisen pilottiprojektin.

– Tulevaisuudessa toivottavasti vetypaneelit ovat niin arkipäiväisiä meille kaikille, ettei niistä löydy enää mitään jännittävää sanottavaa.

Zun-H:n nimi äännetään englanniksi samalla tavoin kuin Sun Age, aurinkoaika. Sanaleikki viittaa siihen, mihin ihmiskunnan pitäisi vedyn avulla siirtyä.

– Aivan niin kuin joskus oli kivikausi ja rautakausi, niin tulevaisuudessa siirrymme aurinkokauteen.