Väitös energiatekniikan alalta, DI Mika Lehmusto

Väitöskirjan nimi: Towards net-zero shipping: Sustainable energy and power in future marine vessels   

Väittelijä: Mika Lehmusto
Vastaväittäjä: Prof. Pertti Kauranen, LUT, Suomi
Kustos: Prof. Annukka Santasalo-Aarnio, Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulu 

Kohti nollapäästöistä merenkulkua: Kestävät energia- ja voimansiirtoratkaisut

Kansainvälinen merenkulku on käännekohdassa pyrkiessään saavuttamaan Kansainvälisen merenkulkujärjestön (IMO) asettaman kasvihuonekaasujen nollapäästötavoitteen vuoteen 2050 mennessä. Tämän tavoitteen saavuttaminen edellyttää kokonaisvaltaista muutosta energiantuotantoteknologioissa, voimansiirtojärjestelmissä ja kiertotalouden käytännöissä. 
Merenkulun edetessä kohti kestävämpiä ratkaisuja käyttövoiman tuotantoon, varastointiin, jakeluun,  energiakonversioon, ja moottoriteknologiaan liittyvät valinnat määrittävät sekä ympäristösuorituskyvyn että pitkän aikavälin taloudellisen kestävyyden aluksen elinkaaren aikana. Väitöskirjassa analysoidaan ja vertaillaan systemaattisesti vaihtoehtoisia käyttövoima- ja voimansiirtoratkaisuja sekä arvioidaan niiden ympäristö- ja talousvaikutuksia ja merkitystä laivasuunnittelun ohjaamisessa kohti vähäpäästöistä ja kaupallisesti kestävää tulevaisuutta. 

Tutkimus yhdistää kolme toisiaan täydentävää osa-aluetta: jäänmurtajien kestävät polttoainevaihtoehdot, ensimmäisen ja toisen elinkaaren akkujen kokeellisen suorituskykyanalyysin sekä meriliikenteen alusten energiavarastojen elinkaarikustannusmallinnuksen. Menetelmällisesti tutkimus yhdistää laboratoriomittakaavan ikäännytyskokeita, elinkaari- ja omistuskustannusmallinnusta sekä alustason teknistaloudellisia simulointeja, jotka hyödyntävät operatiivisia mittausaineistoja Polaris-jäänmurtajasta ja Ellen-täyssähköautolautasta. Vertailuanalyysit kattavat fossiiliset, synteettiset ja pienydinvoimalapohjaiset energiavaihtoehdot, ja kiertotalouskehikko arvioi käyttövoima-akkujen uudelleenkäytön mahdollisuuksia ja jäännösarvoa eri markkina- ja kustannusskenaarioissa.

Väitöskirja tarjoaa menetelmiä ja näkökulmia, jotka tukevat suunnittelijoita varhaisessa konsepti-  suunnitteluvaiheessa – vaiheessa, jossa tehdään ratkaisevat päätökset aluksen energiajärjestelmästä ja sen tulevista päästöistä. Se osoittaa, että teknisesti, taloudellisesti ja ympäristön kannalta kestävän laivakonseptin suunnittelu koko elinkaari huomioiden, on monitahoinen tehtävä, joka vaatii teknistä ymmärrystä, järjestelmätason ajattelua ja kykyä tehdä pragmaattisia valintoja. Tämä tutkimus tarjoaa ajankohtaista tietoa siitä, miten laivat voivat täyttää tulevat IMOn päästötavoitteet ja säilyttää samalla kaupallisen kilpailukykynsä. 

Avainsanat: Merenkulun hiilidioksidipäästöjen vähentäminen, nollapäästö, kiertotalous, toisen käyttöiän akut, vaihtoehtoiset meripolttoaineet, jäänmurtaja 

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 7 päivää ennen väitöstä): Aalto-yliopiston riiputussivu.

Yhteystiedot: mika.lehmusto@aalto.fi