Päästötön laiva Grace

Viking Grace on vuonna 2013 valmistunut nestemäistä maakaasua (LNG = Liquefied Natural Gas) polttoaineenaan käyttävä moderni ja edistyksellinen Turku-Tukholma välille suunniteltu autolautta [Wikipedia:Viking Grace]. Pohdin tässä kirjoituksessa miten Viking Gracesta voisi tehdä lähes CO2-päästöttömän. Tämä onnistuisi, koska maakaasua (CH4) voi valmistaa ilmasta sähkön avulla (Ikiliikkuja ilmasta).

 Grace liikkuu eteenpäin sähkömoottorin työntämänä. Sähkö tuotetaan laivassa olevan voimalaitoksen avulla, joka koostuu neljästä Wärtsilän 46DF mäntämoottorista yhteisteholtaan noin 30 MW. Yhden sylinterin halkaisija on 46 senttimetriä ja yhteensä laivassa on 36 sylinteriä eli teho on lähelle 1 MW sylinteriä kohden. Voimalaitoksen moottorit polttavat maakaasua. Tämä maakaasu tuodaan laivaan noin -150 asteisena nesteenä. Gracessa on kaksi ruostumatonta terästä olevaa LNG-tankkia. Tavallinen hiiliterästankki murenisi -150 asteen vaikutuksesta. Molempien tankkien tilavuus on noin 150 kuutiometriä.

Yksi tonni LNG:tä vie tilaa noin kaksi kuutiometriä. Viking Grace täyttää tankit kerran päivässä Tukholmassa. Yhdellä kerralla bunkrataan noin 70 tonnia LNG:tä eli yhden tankin verran. Yhdessä vuodessa Viking Grace polttaa tietojeni mukaan noin 22 000 tonnia LNG:tä. Yksi tonni sisältää 13,8 MWh energiaa, eli Grace kuluttaa noin 300 GWh energiaa.

Mitä jos Viking Line haluaisi tehdä Gracesta CO2-päästöttömän? Yksi tapa olisi tuottaa tarvittava polttoaine kytkemällä riittävän suuri tuulivoima-alue synteettistä metaania tuottavaan laitokseen ja tämän jälkeen nesteyttää metaani Gracea varten.

Gracen tarvitseman 300 GWh:n metaanin tuottamiseen tarvitaan noin 600 GWh sähköä, koska prosessin hyötysuhde on noin 50% tasolla. Tavanomaisella 3,3 MW Vestas V112 turbiinilla ja 3200 huipunkäytöntunnilla tarvisemme noin 56 tuulivoimalaa tuottamaan tämän verran sähköä. Yksi tuulivoimala maksaa noin 4,3 miljoonaa euroa asennettuna eli investointi maksaa noin 240 miljoonaa euroa eli suunnilleen saman verran kuin Gracen hankintahinta oli [Wikipedia:Viking Grace]. Lisäksi tarvittaisiin nesteyttimet, LNG:n varastointi ja tankkaus laivaan. Oletan näiden kustannuksiksi 40 miljoonaa euroa.

Investoimalla 280 miljoonaa euroa tuulivoimaloihin ja oheistekniikkaan voisi Viking Line lopettaa polttoaineesta maksamisen AGA:lle. Jos olettaa 40 €/MWh hinnan LNG:lle, säästäisi Viking Line vuosittain polttoainelaskussa 12 miljoonaa euroa.

Ongelma on siinä, että tämä investointi ei maksa itseään takaisin.

Toinen ongelma on siinä, että tuulivoimasähkön varastointi LNG:ksi ja polttaminen laivassa hukkaa noin 75% energiasta (Ikiliikkuja ilmasta). Auton moottoriin verrattuna Wärtsilän moottorissa on parempi hyötysuhde eli lähes 50%. Mutta tästä huolimatta sähkön muuttuessa metaaniksi hävitään 50% ja metaanin muuttuessa takaisin sähköksi hävitään toiset 50%.

Periaatteessa siis 56 tuulivoiman sijaan tarvittaisiin vain 14 tuulivoimalaa jos tuulisähkön saisi suoraan syötettyä laivan sähkömoottorille. Tällöin laivassa pitäisi joko olla noin 1000 MWh:n akku tai laivan pitäisi liikkua kuin raitiovaunun jättimäisiä sähkölinjoja pitkin. Jos käytetään Teslan Powerwalleja akkuina niin niitä tarvittaisiin 100 000 kappaletta (10 kwh/akku) eli akun hinta olisi noin 300 miljoonaa euroa (3 k€/akku). Tässä on jo huomioitu se, että sähköä tarvitsee varastoida energiamäärältä vain puolet siitä mitä nestemäinen LNG sisältää (150 tonnia x 13,8 MWh/tonni = 2000 MWh).

Sähkön varastoiminen on ikävän kallista.

Kommentit