Vetyosaamisen kehittäminen Lapin AMKissa

Insinööri AMK Mika Turska ja DI Tuomas Kelloniemi työskentelevät asiantuntijoina Lapin ammattikorkeakoulun Uudistuva teollisuus -osaamisryhmässä.

Vetyosaamista on Lapin AMKissa viety eteenpäin ensimmäisen kerran jo kymmenen vuotta sitten kun Rovaniemen kampuksella kehiteltiin hankkeen voimin H2 polttokennokelkkaa. Muutamaa vuotta myöhemmin Rovaniemelle hankittiin myös Smart Energy Demo Investments -hankkeessa uusiutuvia energioita vedyn ja sähkön tuotannossa hyödyntävä vetyjärjestelmä, joka asennettiin myöhemmin trailerin päälle liikuteltavaksi kokonaisuudeksi, ”vetykärryksi”. Hankkeet päättyivät ja laitteiden hyödyntäminen ja käyttö jäi muiden uusien innovaatioiden sekä sähköistymisen myötä vähemmälle.

Vetytalouden kansainvälisinä ajureina toimivat Pariisin ilmastosopimus vuodelta 2015 ja EU:n vuonna 2019 käynnistynyt Green Deal, vihreän kehityksen ohjelma, jossa on asetettu hiilineutraalisuustavoite vuoteen 2050 mennessä. Myös halvan maakaasun katoaminen markkinoilta on pakottanut EU:n miettimään keinoja irtautua fossiilisista polttoaineista ja samalla lisätä alueen energiahuollon omavaraisuutta siirtymällä vetytalouteen. Tämä osaltaan ajoi ammattikorkeakouluakin tarkastelemaan asiaa myös energiatalouden puolelta. Siksipä vetyyn liittyvien kehitysympäristöjen ja vetyosaamisen jalostamista alettiin viedä uudelleen eteenpäin vuonna 2022, kun strategiarahalla avattiin VeKe -vetyosaamisen kehitysprojekti. (Euroopan Unionin neuvosto 2023)

VeKe-projektin ideana oli kasvattaa tietoutta vetyteknologioista ja tarkastella myös lähemmin tuotantoa, varastointia ja käyttöä koko vetyarvoketjussa. Samalla selvitettiin myös vetyosaamisen taso Lapin AMKissa ja yritettiin löytää oppilaitosta palveleva tulokulma.

Projektin aikana liityttiin myös BotH2nia-verkostoon, jonka jäseninä olemme edelleen. Verkosto laajenee vuoden 2024 alussa pohjoisen Itämeren paikallisten vetylaaksojen yhteistyöverkostoksi. Tulemme varmasti olemaan tiiviimmin verkostoon yhteydessä tulevaisuudessa. Tuloksina VeKe-projektista syntyi raportti, jossa oli käyty läpi Lapin AMKin nykytila, verkostot, kehitysympäristöt ja tavoitetila.

Työ jatkuu vetyrintamalla

Vetyosaamisen kehittämistä jatkettiin vielä 1.7. – 31.12.2023. Työpaketteja syntyi neljä, joissa selviteltiin muun muassa työpajan vauhdittamana opetuksen näkökulmaa vetytalouteen ja tulevaisuuden tarpeisiin, ammattikorkeakoulun vetyyn liittyvät laitteistot ja käyttö, Vetypäivien järjestäminen ja tulevat hankkeet/ideoinnit ja niiden integroiminen opetukseen.

Projektin aikana konetekniikan opiskelijat löysivät mielenkiintoisia aiheita vedyn parista ja muutama ryhmä työstikin ansiokkaasti selvitykset innovaatioprojekteissa muun muassa vedyn tankkauksen mahdollisuuksista, vedyn turvallisesta käytöstä sekä terästeollisuuden siirtymisestä fossiilivapaaseen teräkseen.

Olemme olleet myös monenlaisissa tapahtumissa mukana; Rovaniemen kampuksen avoimet ovet, AMK:n sisäiset VALAKIAT, Lapin älykkään erikoistumisen strategian ryhmä ja Pohjois-Suomen teollisuuswebinaari. Tässä blogikirjoituksessa käymme läpi tarkemmin vuoden loppuun asti kestävän projektin tuloksia ja visioita.

Osaamisen kartoitus, Työpaketti 1

Strategiarahalla avatun projektin yhtenä työpakettina oli selvittää Lapin AMKin opetus- ja kehitystarpeet vetyteknologiassa. Vetyosaamisen tasoa selvitettiin 23.8.2023 Kemin kampuksella pidetyssä työpajassa. Työpajaan osallistui opetushenkilökuntaa sähkö- ja automaatiotekniikan, tieto- ja viestintätekniikan sekä rakennus- ja energiatekniikan koulutusaloilta.

Kävimme työpajassa läpi muun muassa seuraavia asioita: Miten vetyä tuotetaan nykyään ja mihin tarkoitukseen, Vedyn eri värit, P2X (Power-to-x, sähkön muuntaminen toiseksi tuotteeksi), alueelliset suunnitelmat ja vedyn tulevaisuus Lapissa. Tämän jälkeen asiantuntijat pitivät esitykset aiheista: Mitä muualla korkeakouluissa opetetaan aiheesta, rahoituskäsittelyssä olevat vetyaiheiset hankkeet ja vedyn vaikutus metalleihin ja varastoinnin haasteet.

Lopuksi opetushenkilöstö pääsi miettimään aivoriihiosiossa, millaista osaamista vetytaloudesta löytyy jo nyt, kuinka huomioidaan arktinen näkökulma ja miten vetyteemassa tulisi edetä opetuksessa. Pohdintojen tuloksia on kootusti kuvissa 1, 2 ja 3.

Kuva 1: Työpajan tuloksia

Kuva 2: Työpajan tuloksia

Kuva 3: Työpajan tuloksia

Yhteenvetona voidaan sanoa, että Lapin AMKilla on mahdollisuus rakentaa vahva vetyteknologian opetusohjelma ja laboratorioympäristö, joka tukee alueen vetytalouden kehitystä ja tarjoaa opiskelijoille monipuolisen koulutuksen.

Mikäli alueelle syntyy vetytalouteen liittyvää teollisuutta tai Gasgridin ja Nordion Energin suunnittelema vetyputkisto toteutuu, ohjaa tämä varmasti osaltaan ammattikorkeakoulun tulevaa suuntaa. Ensimmäinen askel tulisi olla ymmärryksen lisääminen aiheesta. Tulevissa laitoksissa tarvitaan kuitenkin kaikenlaista osaamista, joten nykyisten olemassa olevien osaamisryhmien vahvuuksia on suunnattava läpileikkaamaan vetytaloutta ja koko vihreän vedyn arvoketjua.

Työpaketissa oli osana myös Lapin alueen yrityksien vetytalouden osaamisen ja tarpeiden kartoittaminen. Tämä suoritettiin lokakuun aikana verkkokyselyllä, jossa tavoittelimme 82 lappilaista yritystä ja saimme vastauksia yhdeksältä. Vedyn arvoketjun osalta vastaajien joukosta puolet määrittelivät toimivansa loppukäyttäjänä, noin kolmasosa toimituksen ja palveluiden sekä vetyinfrastruktuurin parissa ja yhdellä yrityksellä oli vedyn varastointiin liittyviä intressejä.

Vastauksensa antaneista yrityksistä osalla kiinnostus liittyy raskaan tai kevyen liikenteen vetyteknologioiden tuloon ja niiden vaatiman jakeluverkoston ja infran alueelliseen kehittämiseen. Yritykset näkevät vedyn hienona ja kiinnostavana energian muotona, joka on kuitenkin hyvin haastava muun muassa varastoinnin osalta. Koulutustarvetta yrityksillä olisi vedynjakelun, varastoinnin ja vetyautojen tekniikoiden aihepiireistä sekä vedyn tuotantoon liittyvien rakenteiden ja komponenttien valmistamisessa.

Oppimisympäristöt opetuksen tukena, Työpaketti 2

Lapin AMKilla on vetyyn liittyvä laitteistoja sekä Rovaniemellä että Kemissä. Työpaketti 2:ssa selvitettiin laitteiden tehokkaampaa käyttöä tulevaisuudessa ja käytiin läpi jo niihin liittyvät suunnitelmat. Uusiutuvien energioiden oppimisympäristö (Heliocentriksen New Energy Lab system) aka vetykärryn hyödyntäminen opetuksessa on ollut vähäistä, mutta sen käyttöä on alettu tehostamaan laitteiston kunnostamisen jälkeen.

Vetykärryn käyttöä on myös ajateltu osaksi Kemin yksikön opetustarpeita ja tämän pitäisi olla täysin mahdollista, kunhan suunnitelmat kärryn käytölle mietitään etukäteen hyvin ja kärry saadaan laitettua kuljetuskuntoon. Kärryn kampusten välinen lainaaminen siirretään esimerkiksi TRAIL-kalustonhallintajärjestelmään, josta tätä voidaan kontrolloida. Vetykärryn tukikohtana tulee jatkossakin olemaan Rovaniemen kampus.

Vety kuuluu tällä hetkellä Rovaniemellä (syksy 2023) pienenä osana ”Uusiutuvan energian tuotantotekniikat” -opintojaksoon (5 op), josta vetyteeman osuus on yksi opintopistettä. Vetykärryä käytetään tällä hetkellä laboratorioharjoitusten tekemiseen ja siinä saadaan hyvin havainnollistettua perustietoa vedyn tuotanto-, varastointi- ja käyttöprosessista. Harjoituksia ja niiden kokonaisuutta tässä siirrettävässä laboratoriossa kehitellään edelleen.

Vetykärryn liittämistä on suunniteltu myös osaksi mikrorakennusta, jonka energiatarpeet voitaisi tuottaa vedyllä. (Connecting Coolbox test station to hydrogen installation)

Kuva 4: Vetykärry ja Mikrorakennus.

Selvitysprojektissa kävi ilmi myös, että Rovaniemen kampuksella on vuonna 2013 vetykelkkahankkeeseen liittyen hankittuna H-TEC Systemsin 3kW:n elektrolyyseri, jonka vedyn tuotoksi on määritelty 1,25kg/d tai 0,58m3/h. Laitteisto siirrettiin Kemin kampukselle ajatuksella, että sitä voitaisiin hyödyntää tulevissa hankkeissa ja myös mahdollisesti opetuksessa. Useiden yhteydenottojen ja palavereiden jälkeen tulimme H-TEC Systemsin kanssa kuitenkin siihen tulokseen, että laitteen käyttöönottoa ei suositella enää puuttuvien asiakirjojen ja kyseisen laitteen valmistuksen lopettamisen vuoksi.

Laitteeseen perehtymisen ja innostumisen myötä kartoitimme myös mahdollisuudet hankkia vastaavanlainen elektrolyyseri ajatuksella, että tulevaisuudessa meillä olisi mahdollisesti Kemissä opetusta, TKI:tä ja yrityksiä palveleva fyysinen oppimisympäristö vedyn tuotannosta aina varastointiin ja käyttöön asti. Tämä työ jatkuu edelleen.

Kuva 5: H-TEC EL-30/23 + Speksit (Lähde: H-TEC Systems materiaalit)

Kemin kampuksella käytetään oppilasprojekteissa tälläkin hetkellä Heliocentriksen DR. FuellCell – Science Kit -laitteistoa. Tätä laitetta käytetään myös osana opintojaksoja.

Kuva 6: Dr Fuell Cell Science Kit.

Olemassa olevia sähkö- ja automaatiotekniikan koulutukseen käytettäviä sähkölaboratoriotiloja voidaan hyödyntää myös vedyn tuotantolaitteistojen sähköistyksen ja automaation opetuksessa ja tutkimuksessa.

Vetypäivästä näkyvyyttä, Työpaketti 3

Alkuperäisenä ideana tässä työpaketissa oli luoda malli vetypäivistä, jossa olisi esitelty vetykärryä ja mahdollisesti myös vetykelkkaa sekä kysytty BotH2nia verkoston kautta puhujia. Projektin aikana syntyneiden verkostojen kautta saimme kuitenkin yhteydenoton Business Oulusta, jossa järjesteltiin jo kovalla tohinalla vuoden 2024 Northern Power tapahtumaa. Meitä pyydettiin sinne mukaan esittelemään vetykalustoa.

Tällaisen mahdollisuuden ilmentyessä ei pidä jättää tilaisuutta hyödyntämättä. Tällä hetkellä suunnittelemme siis yhteistyössä Business Oulun kanssa ainakin vetykärryn viemistä tähän tapahtumaan. Tämä on erinomainen paikka esitellä olemassa olevaa vetylaitteistoa ja kertoa Lapin AMKin vetyosaamisesta sekä sen kehittämisestä. 14.2.2024 Oulun Tullisaliin kokoontuu useita erinomaisia puhujia vetytalouden ympäriltä ja paikan päällä on varmasti muutakin vetyyn liittyvää kalustoa, joten kannattaa muidenkin aiheesta kiinnostuneiden tulla kuulolle ja verkostoitumaan.

Vedystä hankkeita, Työpaketti 4

Lapin AMK on työstänyt rahoituskäsittelyyn jo useamman vetyhankkeen. Päätöksiä hankkeista odotellaan, jotta voisimme jatkaa hyvin alkanutta työtä vetyteeman parissa:

AAVE, Arktisten alueiden vihreät energiamuodot
-Vihreät energiantuotantotavat ja vedyn käyttö energiavarastona

Vetyosaaja
Kolmen ammattikorkeakoulun yhteishanke, jossa osallisena ovat Tampereen AMK, Vaasan Novia AMK sekä Lapin AMK.
Hankkeessa pyritään vastaamaan seuraaviin pääkohtiin:
– Luodaan koulutussisältöjä, joilla tuodaan osaamista vedyntuotantoon, syntetisointiin, varastointiin ja käyttöön.
– Tarjotaan tietämystä edellisiin eri päävaiheisiin liittyvien vedyn prosessien, laitteistojen ja järjestelmien turvallisuuteen.
– Annetaan tietämystä ja tukea laitteistojen ja järjestelmien valintaan ja käyttöönoton suunnitteluun.
– Koulutuskonseptia pilotoidaan vetytalouden pk-yrityksiin alueellisesti Pirkanmaalla, Lapissa ja Pohjanmaalla.

Vety on myös merkittävässä sivuroolissa kahdessa muussa tulevassa hankkeessa. Näistä pidemmällä haun osalta on Raskaan liikenteen vaihtoehtoiset käyttövoimat Lapissa eli RasVa, missä vedyn rooli on olla vähähiilisenä polttoaineena itsessään, P2X hiilivetynä tai P2X ammoniakkina. Hankkeessa kartoitetaan myös raskaan liikenteen kaluston ja jakeluinfran tarpeita vedyn ja P2X-tuotteiden käytön ja jakelun edistämiseksi.

Toinen sivurooli vedylle on varattu vähähiilisen sähköntuotannon, -varastoinnin ja -koulutushankkeessa eli VISUssa, joka olisi Oulun, Vaasan ja Lapin ammattikorkeakoulujen yhteishanke. Hankkeessa on määrä tutkia vedyn toimintaa yhtenä energiavarastona tuotetulle vihreälle sähkölle.

Tulevaisuus ja visiot

Lapin AMK on hyvässä asemassa tarkkailemaan, mitä tulevaisuus energia-alalla tuo tullessaan. Energian hintojen nousu eri puolilla Eurooppaa ja Venäjän hyökkäyssota Ukrainaan vuonna 2022 ovat pakottaneet alueet suhtautumaan vakavammin energiaturvallisuuteen ja polttoainepulaan sekä energiaköyhyyteen. Vaikka vety ei olekaan lyhyen aikavälin ratkaisu ongelmaan, se on keskeinen osa Euroopan komission visiota puhtaasta, edullisemmasta ja turvallisemmasta energiajärjestelmästä.

Vetyyn ja siihen liittyvien teknologioiden kehittäminen on tärkeässä roolissa myös jatkossa. Osana BotH2nia verkostoa voimme jakaa tulevaisuudessa osaamistamme alueellisesti ja laajemminkin verkoston toimijoiden kesken. Meri-Lappi on otollinen alue Ruotsin rajat ylittävän kansainvälisen vetylaakson syntymiselle, missä Lapin AMKilla on toivottavasti oma tärkeä osansa koulutuksen ja TKI:n osalta.

Lähteet:

Euroopan Unionin neuvosto, 2023. Euroopan vihreän kehityksen ohjelma. Verkkojulkaisu. Viitattu 15.11.2023. https://www.consilium.europa.eu/fi/policies/green-deal/

H-Tec Systems, 2013. The hydrogen you need – your partner for electrolysers. Epaper