Ammoniakin ja vedyn vertailu meriliikenteen fossiilivapauden edistämiseksi

Abstract

Tämän kandidaatintyön tarkoituksena on selvittää ammoniakin ja vedyn käyttöä fossiilisien polttoaineiden tilalla meriliikenteessä. Työssä keskitytään meriliikenteen suurimpiin päästölähteisiin, kuten rahti- ja konttilaivoihin. Ammoniakki on valittu tarkasteluun sen suuren tilavuuspohjaisen energiatiheyden ja mahdollisen päästöttömyyden takia. Vety on valittu sen korkean massapohjaisen energiatiheyden ja päästöttömyyden takia.

Työssä tarkastellaan molempien polttoaineiden valmistusta, kustannuksia, varastointia ja kuljetusta, mahdollisia käyttömuotoja, turvallisuutta, haasteita ja päästöjä. Näiden ominaisuuksien avulla polttoaineita vertaillaan keskenään, sekä pohditaan niiden käyttömahdollisuuksia tulevaisuudessa. Vertailu toteutetaan kirjallisuuskatsauksen avulla. Lisäksi työssä esitellään meneillä olevia tai valmiita hankkeita, joissa jollain tavalla hyödynnettiin ammoniakkia tai vetyä aluksen käyttövoimana.

Vety soveltuu erityisesti polttokennoratkaisuihin, mutta vaatii teknologian kehittymistä infrastruktuurin ja varastoinnin suhteen. Ammoniakki tarjoaa käytännönläheisemmän ja tilatehokkaan ratkaisun suurten rahtialusten energialähteeksi, vaikka sen turvallisuushaasteet ja NOx-päästöt vaativat vielä hallintakeinoja. Molempien polttoaineiden ympäristöhyödyt riippuvat niiden tuotantotavasta.

The purpose of this bachelor’s thesis is to figure out the use of ammonia and hydrogen as replacement for fossil fuels in maritime transport. The thesis focuses on the largest emission sources in maritime transport, such as cargo and container ships. Ammonia has been chosen for examination due to its high volume-based energy density and possibility to zero emissions and hydrogen has been chosen due to its high mass-based energy density and zero emissions.

The thesis examines production, costs and price, storage and transportation, use of applications, safety, challenges and emissions. These characteristics are used to compare fuels with each other, and to consider their potential use in the future. The comparison is conducted through a literature review. In addition, the work presents ongoing or completed projects that have utilized ammonia or hydrogen as a ship’s propulsion in some way.

Hydrogen is particularly suitable for fuel cell solutions but requires technological development in terms of infrastructure and storage. Ammonia offers a more practical and space-efficient solution for powering large cargo ships, although its safety challenges and Nox emissions still require management. The environmental benefits of both fuels depend on how they are produced.