Polttokennoista on moneksi

Polttokennojen hyötykäytössä piilee runsaasti mahdollisuuksia, mutta tiellä on vielä paljon esteitä.

Polttokennojen tärkeimmät käyttökohteet ovat sotilas- ja avaruussovellukset, kulkuneuvojen voimanlähteet, isommat voimalat, pienimuotoisempi sähkön- ja lämmöntuotanto, varavoiman tuotanto sekä kannettavat voimanlähteet.
Polttokennojen käyttöä ajoneuvojen voimanlähteenä edistää niiden hyvä hyötysuhde sekä autoteollisuudelle asetettu vaade tuottaa ympäristöystävällisempiä malleja. Lopullisena tavoitteena siintää nollapäästöauto, joka käyttäisi polttoaineenaan puhdasta vetyä.
 

Tällainen polttokennoauto ei tuottaisi periaatteessa mitään ajonaikaisia päästöjä, tosin auton valmistus rasittaa ympäristöä. Polttokennoautojen yleistymisen tiellä on tekniikan ohella polttoaineen jakeluverkoston puuttuminen.
Polttokennojen on ennustettu syrjäyttävän kemialliset paristot ja akut monissa kannettavissa sähkölaitteissa. Syitä on useita.
 

Akkujen ja paristojen heikkoutena on rajoitettu kapasiteetti sekä hidas latautuminen.
Sopivalla polttoaineella kuten metanolilla polttokennojärjestelmä voi saavuttaa korkeamman teho- ja energiatiheyden niin painon kuin tilavuuden suhteen verrattuna akkuihin ja paristoihin.
Lisäksi akkujen ja paristojen suorituskyky laskee varaustason laskiessa, kun taas polttokennon suorituskyky pysyy vakiona niin kauan kuin polttoainetta riittää.
 

Kannettaviin laitteisiin tarkoitettujen polttokennojen markkinoille tuloa hidastavat vedyn hankala varastointi, toimituslogistiikka sekä metanolipolttokennojen tekniset ongelmat.
Taloudellisesti kannattaviksi polttokennojärjestelmät saattavat tulla autosovelluksia aikaisemmin hajautetuissa energiajärjestelmissä ja apuvoimanlähteissä, sillä näissä korkea hinta ei ole yleistymiselle niin suuri rajoite kuin autojen voimanlähteissä.
 

Rakennuksiin käyvien polttokennojärjestelmien valmistaminen on lisäksi kulkuneuvojen voimanlähteitä helpompaa, sillä rakennuksissa niiden kuorman vaihtelut ovat pienempiä kuin ajoneuvoissa, tila- ja painorajoituksia on vähemmän sekä kosteudenhallinta- ja lämmönpoisto-ongelmat ovat vähäisempiä.
Rakennusten järjestelmiltä ei myöskään vaadita sellaista mekaaninen kestävyyttä kuin autoissa, joissa voimanlähteen pitää kestää ajonaikaiset rasitukset. Rakennusten polttokennojärjestelmää ei yleensä tarvitse mitoittaa huipputehonkulutuksen mukaan, sillä rakennukset ovat useimmiten liitettyinä ulkoiseen sähköverkkoon.
 

Toisaalta polttokennojen käyttö hajautetuissa järjestelmissä vaatii riittävän pitkää toiminta-aikaa, 50 000−100 000 tuntia. Tämä on paljon enemmän kuin autojen polttokennon vaatima toiminta-aika, noin 5 000 tuntia.

Teksti Juha Palojärvi Kuva Hydrocell Oy