Suunta kohti puhtaampaa meriliikennettä

Maailmankauppa on täysin riippuvainen merenkulusta. Laivojen osuus globaaleista kasvihuonepäästöistä on kuitenkin suhteellisen pieni, noin 3 prosenttia.

– Tavaroiden kuljettaminen meriteitse tuottaa murto-osan, keskimäärin vain kymmenesosan hiilidioksidipäästöjä, mitä vastaava maakuljetus, kestävän meriliikenteen asiantuntija Teemu Manderbacka VTT:ltä huomauttaa.

Merikuljetukset ovat energiatehokkaita, mutta niiden päästöjä pyritään laskemaan entisestään.

– Kansainvälisen merenkulkujärjestön IMO:n tavoitteena on, että globaalin meriliikenteen päästöt ovat vuoteen 2050 mennessä puolet pienemmät kuin vuonna 2008.

Aluksia ja reittejä voidaan optimoida

Manderbacka korostaa, että laivojen päästöjä pystytään leikkaamaan paljon jo esimerkiksi reittejä ja matkanopeuksia optimoimalla, satamakäyntejä lyhentämällä sekä käyttämällä kalustoa mahdollisimman tehokkaasti.

Laivojen käyttöikä on pitkä, mutta myös nykyisten alusten energiatehokkuutta voidaan tehostaa muun muassa muotoilun ja uusien varusteiden avulla. Tulevaisuuteen voidaan suunnata osin historiankin kautta, ottamalla oppia purjelaivojen aikakaudesta:

– Valtamerillä suhteellisen hitaasti etenevien alusten on järkevää hyödyntää myös tuulta apunaan käyttäviä laitteita, Manderbacka kertoo.

Tuulta apunaan käyttäviä laitteita ovat muun muassa putkilomaiset roottoripurjeet sekä erilaiset jäykät siipiprofiilit. Nämä pitäisi kuitenkin pystyä ottamaan aina tarvittaessa pois käytöstä, taittamaan vaikkapa lastauksen aikana laivan sivuun.

Suomalaisen Norsepowerin roottoripurjetta on kokeiltu muun muassa Viking Grace -laivalla; parhaillaan se on käytössä muun muassa saksalais-tanskalaisen Scandlinesin matkustaja-aluksilla sekä Boren Ro-Ro-aluksilla.

– Roottoripurje oli meillä testattavana. Opimme paljon tästä kokeilusta ja keksintönä se on todella kiinnostava. Turun reitti, jossa liikennöidään saaristossa lähes koko matkan Tukholmasta Turkuun – vain noin 1,5 h avomerellä – ei ole purjeelle optimaalinen reitti. Avomeri on parempi, Viking Linen tiedotusjohtaja Johanna Boijer-Svahnström kommentoi.

ABB on kehittänyt laivojen polttokennojärjestelmiä vuodesta 2017. Sen hybridimalli voi sisältää polttokennoja, akkujärjestelmiä, akseligeneraattoreita, maasähköyhteyksiä ja myös perinteisiä dieselgeneraattoreita. Kuva: ABB

Sähkö soveltuu esimerkiksi saaristolautoille

Maantieliikenne sähköistyy nopeasti. Sähköllä on merkittävä rooli myös meriliikenteessä joko suoraan tai välillisesti.

Manderbackan mukaan sähkö ja akut sopivat tällä hetkellä saaristolauttojen tyyppisiin aluksiin, jotka tekevät lyhyitä matkoja ja joita voidaan ladata usein.

Suomen rannikkoalueilla liikennöi tällä hetkellä kolme laiturissa ladattavaa hybridialusta, jotka käyttävät liikennöintiin pääsääntöisesti sähköä, mutta joissa on varavoimalähteenä myös dieselmoottorit. Kaksi lauttaa kulkee Parainen-Nauvo-välillä ja pienempi lossi Nauvo-Korppoo-välillä.

Lisäksi parhaillaan Saaristomerellä on käynnissä 12 lauttapaikan ja Järvi-Suomen alueella 11 lauttapaikan kilpailutus. Kun lokakuussa 23 ratkeavissa kilpailutuksissa painotetaan vähäpäästöisyyttä, on todennäköistä, että hybridikaluston lukumäärä nousee.

Pidemmillä matkoilla rajoitteita asettaa akkujen riittävyys – tai vaadittavan akun suurus.

– Toisaalta sähkömoottoria voidaan hyödyntää isossakin valtamerialuksessa, ja käyttää sitä polttomoottorin sijasta vaikkapa satama-alueella liikuttaessa. Akkuteknologia tietenkin myös kehittyy koko ajan, Manderbacka huomauttaa.

Sähköpolttoaineet tulevat

Laivoilla, joihin on rakennettu tähän erikseen valmius, voidaan laskea päästöjä myös käyttämällä polttoaineena nesteytettyä maakaasua eli LNG:tä tai nesteytettyä biokaasua eli LBG:tä. Kumpikin aine on käytännössä metaania, joka tuottaa noin 20 prosenttia vähemmän hiilidioksidipäästöjä kuin perinteinen dieselöljy.

Lisäksi sähköllä on suuri merkitys, kun laivoihin valmistetaan sähköpolttoaineita.

VTT on esimerkiksi mukana E-fuel.fi -hankkeessa, missä tähdätään suomalaisen sähköpolttoaineteknologian kehittämiseen. Siinä liikennepolttoaineita tehdään kestävästi tuotetun sähkön sekä talteen otetun hiilidioksidin avulla.

Teknologiassa hyödynnetään elektrolyysiä eli hajotetaan vesimolekyylejä sähkön avulla, jolloin syntyy vetyä ja happea. Yhdistämällä vetyyn sitten hiilidioksidia pystytään valmistamaan vaikkapa dieseliä, joka käy sellaisenaan liikennepolttoaineeksi.

– Kun diesel palaa, ilmaan vapautuu hiilidioksidia. Kyseessä on kuitenkin sama hiilidioksidi, joka on otettu aikaisemmin talteen, Manderbacka kertoo.

Pariisissa Seine-joella liikennöivä Zulu06 ei ole mikä tahansa proomu – se alkaa liikennöidä vielä tänä vuonna vedyn ja polttokennojen avulla. Kuva: Mathieu Longueville @Sogestran

Sähkön avulla vetyä, vedyn avulla sähköä

Sähkön ja elektrolyysin avulla on mahdollista tehdä myös suoraan ammoniakkia tai vetyä, jolloin energialähteissä ei ole mukana lainkaan hiiltä. Näitä kumpaakin voidaan käyttää myös laivoissa, mutta ne vaativat aluksiin uutta teknologiaa.

– Ammoniakin haasteena on sen myrkyllisyys – sen käyttö vaatii esimerkiksi paljon turvatoimia.

Vetyä voidaan käyttää tarkoitukseen sopivassa polttomoottorissa. Vetyä voidaan hyödyntää myös polttokennoissa, jotka tekevät siitä sähköä sähkömoottoria varten. Ratkaisussa ei tarvita siis lainkaan akkuja, vaan laivan tankit täytetään vedyllä.

Norjassa on alkanut vastikään liikennöinnin vetykäyttöinen, polttokennoja hyödyntävä auto- ja matkustajalautta.

Myös VTT on mukana polttokennoihin liittyvissä hankkeissa.

– Ranskan Seine-joella aloittaa tänä vuonna liikennöidä polttokennoa hyödyntävä proomu. Toinen, Rotterdamin satama-alueella liikkuva suurempi demolaiva aloittaa liikennöintinsä vuoden lopussa. Toistaiseksi polttokennojen maksimiteho on 1–2 megawattia.

Manderbacka korostaa, että uusien teknologioiden kaupallistamiseen, samoin kuin vaikkapa laivakannan uudistumiseen, kuluu kuitenkin aikaa. Myös esimerkiksi sähköpolttoaineiden tuotannon ja jakelun järjestämisessä riittää vielä paljon pohdittavaa.

Teksti: Matti Välimäki
Kuvat: Norsepower ja ABB