Vetylämmityksen tulevaisuus

Abstract

Kandidaattityössä käydään läpi vedyn roolia lämmityksessä nykyhetkenä sekä vetylämmityksen roolia tulevaisuudessa. Aluksi työssä selvitettiin itse vetyyn liittyviä asioita, kuten miten vetyä tehdään, varastoidaan sekä mitä käyttömahdollisuuksia vedyllä on. Vedyn valmistustavoista ilmeni, että elektrolyysin avulla vetyä voitaisiin valmistaa fossiilivapaasti, sillä sivutuotteena muodostuisi vain happea. Vedyn fossiilivapauden takia vety nähdään yhtenä tulevaisuuden polttoaineista.

Vetyä voidaan hyödyntää lämmityksessä kahdella tavalla. Vedystä voidaan saada lämpöenergiaa, kun sitä poltetaan polttokattilassa tai, kun vety reagoi hapen kanssa vetypolttokennossa. Vedyn polttaminen polttokattilassa olisi helppo ottaa käyttöön, koska se pohjautuisi nykyään käytettyyn teknologiaan. Vetypolttokennot ovat taas tehokkaampia niiden tuottaessa sekä sähkö- että lämpöenergiaa. Molemmat lämmitystavat voisivat olla myös fossiilivapaita, jos lämmityksessä käytettävä vety on tehty fossiilivapaasti. Fossiilivapaus on vedylle erittäin positiivinen asia, mutta pääongelmina vedyn käytössä kuitenkin ilmenee vedyn elektrolyysituotannon vaikeus sekä vedyn alhainen tiheys. Vedyn alhainen tiheys aiheuttaa siirto- sekä varastointiongelmia. Elektrolyysin hankaluus vaikuttaa taas fossiilivapaan vedyn hintaan sekä massatuotantoon negatiivisesti.

Nykypäivänä vetylämmitystä ei käytettä melkein missään. Tämä johtuu vetylämmityksen kilpailijasta lämpöpumpusta, joka kuluttaa noin 5–6 kertaa vähemmän sähköä verrattuna vetylämmityksen koko prosessiin. Tulevaisuuden ennusteet vedylle ovat kuitenkin positiivisia vedyn voidessa täydentää muita olemassa olevia lämmitystapoja sekä vedyn toimiessa hyvin vanhoissa rakennuksissa, jotka ovat jo valmiiksi kytkettyjä kaasuverkosta.

This bachelor’s thesis is about hydrogen heating and its role in the future. The thesis first delves into hydrogen as a whole to figure out how hydrogen is made, stored and what uses does hydrogen have. From the hydrogen production methods, with electrolysis hydrogen can be produced without polluting the environment and as a by-product is formed oxygen. This is the main reason why hydrogen is considered to be one of the future fuels.

For heating purposes there are 2 ways to use hydrogen. First is burning hydrogen in a gas boiler and second is making hydrogen react with oxygen in a hydrogen fuel cell. Burning hydrogen in a gas boiler would be easy to accomplish, because it’s based on known technology. Hydrogen fuel cells on the other hand are more efficient, because they produce both heat and electricity. Both of hydrogen heating methods can be pollution free if the used hydrogen is made using pollution free methods. Being a pollution free fuel is an extremely positive thing for hydrogen, but the main problems in using hydrogen arise from the difficulty to produce hydrogen with electrolysis and the low density of hydrogen. Hydrogens low density makes transportation and storing much more difficult. Difficulty of electrolysis affects the cost and production of pollution free hydrogen negatively.

Current day hydrogen heating is used very rarely. This is because heat pumps use at least 5 times less electricity than hydrogen in the entire heating process. The future of hydrogen heating is most likely positive. That is because hydrogen can be used to supplement other heating methods and because old buildings that are connected to the natural gas grid can easily make use of hydrogen.