Parhaat
linkit

Energiantuotannon uudet tuulet

Tehostamismahdollisuudet energiantuotannossa
Uusiutuvat energialähteet
Geoterminen lämpö ja maalämpö
Vetyenergiatalous
Polttokennot
Hallittu ydinfuusio
Säästävä energian käyttö

Tehostamismahdollisuudet energiantuotannossa

Tehostamismahdollisuuden energiantuotannossa tarjoaa lähinnä yhdistetty sähkön ja lämmön tuotto. Helsingin Energia sai vuonna 1990 YK:n ympäristöpalkinnon yhteistuotannon edelläkävijänä. Nyt Suomi on sähkön ja lämmön yhteistuotannon johtavia maita maailmassa.

Hyötysuhteen parantaminen perinteisillä kattila- ja polttotekniikoilla on jo varsin pitkälle kehittynyttä, joten tehostamismahdollisuuksia ei paljon ole: hyötysuhde on jo yli 90 %. Tuotantoa voidaan tehostaa myös sähkön erillisellä tuotannolla maakaasualueilla ja kivihiilen paineistetulla poltolla.

Tehtävä: Sähkön ja lämmön yhteistuotanto

Miten sähkön ja lämmön yhteistuotanto käytännössä toteutetaan? Mitä hyötyä siitä on ympäristölle? Entä energiantuotantoyhtiölle?

Kun sähkön ja lämmön yhteistuotannossa käytetään paineistettua polttoa, sähkön saanti kaukolämmön saantiin kasvaa. Tällä on merkitystä silloin, kun lämmitystarve on vähäinen. Paineistettu poltto soveltuu myös heikkolaatuisen polttoaineen polttoon.

Tehtävä: Paineistettu polttoainetekniikka

Tutustu paineistettuun leijukerrospolttoon ja paineistettuun kaasutukseen perustuvien kombivoimalaitosten toimintaan.

Uusiutuvat energialähteet

Muinaiset egyptiläiset olivat viisaita palvoessaan aurinkoa jumalana, elämän ja voiman antajana. Auringon fuusioreaktio on uusiutuvien ja fossiilistenkin energialähteiden alkuperäinen voimanlähde. Valjastamalla murto-osa maan pinnalle tulevasta auringon energiasta hyötykäyttöön energian riittävyysongelma voidaan ratkaista.

Yhteyttämisessä auringon säteilyenergia muuntuu kasvien kemialliseksi energiaksi. Puussa ja muissa biopolttoaineissa on (aurinko-)voimaa ja Suomessa on puuta. Erityisesti juuri energiakäyttöön sopivia harvennusikäisiä metsiä ja hakkuutähteitä on runsaasti, joten puun energiakäyttö on Suomessa luonnollinen valinta. Puu myöskin työllistää ja korvaa punttisalin.

Suomessa bioenergian osuus on lähes 90 % uusiutuvista polttoaineista.

Tehtävä:Mitä ovat biopolttoaineet?

• Bioenergia Suomessa on Jyväskylän teknologiakeskus Oy:n hanke, jolla on hyvät nettisivut biopolttoaineista.
• Energiapuu on osa MetsäVerkkoa, joka on Pohjois-Karjalan koulutuskuntayhtymän Virtuoosi -hankkeen toteuttama.

Metaani on kaasu, jota syntyy elopäisen jätteen maatuessa. Suomessa ei ole suuria maakaasuesiintymiä, mutta metaania voidaan ottaa talteen karjanlannasta ja kaatopaikoilta. Kaupallisesti metaania hyödynnetään biokaasu-nimikkeellä.

Suomi on maailman pimeimpiä, kylmempiä ja harvaan asutuimpia alueita; jollei aurinko- ja tuulienergia riitäkään meillä, maailmalla asiat ovat toisin. Yhdysvaltain energiaministeriö on arvioinut Pohjois- ja Etelä-Dakotan sekä Teksasin käyttökelpoisten tuulienergiavarojen riittävän tyydyttämään koko maan sähköntarpeen. Kiina voisi kaksinkertaistaa sähköntuotantonsa pelkän tuulen avulla.

Tehtävä: Auringosta energiaa - miten?

Auringosta saadaan energiaa periaatteessa kahdella tavalla: aurinkolämpönä ja aurinkosähkönä. Tutustu tarkemmin vaikkapa NAPSin sivuilta.

Tuulivoima on nopeimmin kasvavia energiatuotantomuotoja maailmalla ja Suomessa. Suomen tuulivoimaloiden sijainti.

Tehtävä: Tuulivoimaa?

1. Miten tuulivoimala toimii?
2. Miten tuuli työllistää?
3. Entä ympäristövaikutukset?
4. Miten tuulivoiman tuotanto ja kapasiteetti ovat Suomessa kehittyneet vuodesta 1992?

Tietoa puulämmityksestä löydät Motivan sivuilta.

Geoterminen lämpö ja maalämpö

Geoterminen lämpö on maankuoren sisällä lähinnä fissioreaktiossa syntyvää ja siellä olevaa lämpöä. Geotermisen lämmön hyödyntämisen mahdollisuudet ovat parhaat tuliperäisillä alueilla. Maalämpö on auringon lämpöä, joka varastoituu maankuoreen. Maalämmön talteenotto perustuu lämpöpumppuihin. Maalämpöpumppu on asennettu Suomessa yli 10 000 omakotitaloon.

Tehtävä: Miten ja mistä lämpöpumpulla saadaan lämpöä?

Vastauksen löydät lämpöpumppujen käyttöä Suomessa edistävän Suomen lämpöpumppuyhdistys SULPU ry:n sivuilta.

• Laaja diasarja geotermisestä lämmöstä (ja vulkanismista). Lämpöpumppu talvella ja kesällä (englanninkieliset sivut).

Vetyenergiatalous

Vetytekniikan käyttö on ehkä kiinnostavin ratkaisu energiantuotannon ongelmiin. Kun tuuli- ja aurinkovoimalla tuotetun sähkön hinta laskee, myös vedyn tuottaminen veden elektrolyysin avulla tulee kannattavammaksi. Vedystä voi siten tulla uusiutuvan energian varastointi- ja kuljetusmuoto.

Vety soveltuisi lähes kaikkiin energiankäytön kohteisiin. Vetyenergiaan siirtyminen vaatii kuitenkin koko energiahuollon muuttamista.

Vaikka vety onkin maan pintaosien kolmanneksi yleisin alkuaine, ei sitä ole vapaana paljoakaan, joten sitä on valmistettava. Vetyä voidaan tuottaa esim. maakaasusta, hiilestä, metaanista ja tulevaisuudessa mahdollisesti myös vedestä elektrolyysireaktiossa aurinko- tai geotermisen energian avulla. Myös bakteerien ja sinibakteerin käyttämistä vedyn tuotannossa tutkitaan.

Polttokennot

Polttokennon on sähkökemiallinen laite, joka muuttaa polttoaineen kemiallisen energian suoraan sähköksi ja lämmöksi ilman välivaiheita. Polttokennoteknologia perustuu samoihin periaatteisiin kuin sähköparisto tai akut. Polttokennoja on mahdollista käyttää sähkön (ja lämmön) tuotantoon keskitetysti ja hajautetusti (pienimuotoinen energiantuotanto). Suurimmat toiveet kohdistuvat polttomoottorin korvaamiseen polttokennolla. Eli tulevaisuuden autot tupruttaisivat vettä pakokaasujen sijasta.

Polttokennon toimintaperiaate on yksinkertainen: polttokennon anodille syötetään vetyä. Vety (H₂ ) pilkotaan katalyyttisesti vetyioneiksi (H⁺) ja elektroneiksi (e^-) . Ne johdetaan elektrolyytin läpi katodille, jolle syötetään happea. Vetyionit, elektronit ja happi reagoivat keskenään muodostaen vettä. Yksityiskohtainen kuva polttokennon kalvosta, jonka pinnalla sähkökemialliset reaktiot tapahtuvat.

Tehtävä:Miten auto kulkee vedyllä?

YLEn Pallo hallussa -ohjelman sivuilla kerrotaan vetyautoista.

Tehtävä: Etsi uusi uutinen polttokennoista ja/tai vetyenergiataloudesta

Teknologia on niin nopeassa kehitysvaiheessa, että uutisia kokeiluista tulee usein. Englanninkieliset vety- ja polttokennoinvestoijien uutiset päivitetään päivittäin.

• Lue lisää polttokennosovelluksista: Tulevaisuuden vetytalous Teknillisen korkeakoulun sivuilla.
• Amerikkalainen aarreaitta aiheesta syvästi kiinnostuneelle ja vielä laajemmin.
• HyWeb, hauskasti toteutettu englanninkielinen aineisto energiasta yleensä ja vetyenergiasta erityisesti.

Hallittu ydinfuusio

Fuusioenergian suora valjastaminen ihmiskunnan käyttöön on unelma, johon Euroopan Unionin energiantuotannon tutkimuksessa panostetaan. Pieneksi varoitukseksi turhasta toiveikkuudesta suora lainaus professori Jorma Routin ja tutkija Rainer Salomaan artikkelista, joka on alun perin julkaistu Tiede 2000 1/1980 "Vaikka fuusioenergian suhteen tätä nykyään ollaankin varovaisen optimistisia, on edelleenkin äärimmäisen vaikea ennustaa, miten fuusioreaktorin kehittämisessä onnistutaan. Realistinen tavoite breakevenin saavuttamiselle lienee vuosi 1985. Tämän jälkeen tulevaisuus on hämärämpi. Kysymykseen saadaanko fuusioreaktio käyttöön vuoteen 2000 mennessä, ei voida varmasti vastata. Vaikka fuusioenergialla ei tämän vuosisadan energiaongelmia ratkotakaan, sen antamat lupaukset kiihottavat tämän äärimmäisen vaikean ja mittavan teknistieteellisen tehtävän ratkaisemiseen. Uutta sampoa taotaan innokkaasti - ja takomista kannattaa jatkaa."

Fuusioenergian suora valjastaminen ihmiskunnan käyttöön on unelma, johon Euroopan Unionin energiantuotannon tutkimuksessa panostetaan. Pieneksi varoitukseksi turhasta toiveikkuudesta suora lainaus professori Jorma Routin ja tutkija Rainer Salomaan artikkelista, joka on alun perin julkaistu Tiede 2000 1/1980 "Vaikka fuusioenergian suhteen tätä nykyään ollaankin varovaisen optimistisia, on edelleenkin äärimmäisen vaikea ennustaa, miten fuusioreaktorin kehittämisessä onnistutaan. Realistinen tavoite breakevenin saavuttamiselle lienee vuosi 1985. Tämän jälkeen tulevaisuus on hämärämpi. Kysymykseen saadaanko fuusioreaktio käyttöön vuoteen 2000 mennessä, ei voida varmasti vastata. Vaikka fuusioenergialla ei tämän vuosisadan energiaongelmia ratkotakaan, sen antamat lupaukset kiihottavat tämän äärimmäisen vaikean ja mittavan teknistieteellisen tehtävän ratkaisemiseen. Uutta sampoa taotaan innokkaasti - ja takomista kannattaa jatkaa."

Tehtävä: Mahdoton tehtävä?

Fuusio toteutuu vetypommissa ja auringossa. Kummankaan lähellä ei ole hyvä olla. Sijoitetaanko tutkimukseen turhia miljardeja? Lue Yle Teeman Tiedeuutisten sivuilta artikkeli Fuusioenergiasta ratkaisu tulevaisuuden energiakysymykseen?

Säästävä energian käyttö

Suomessa energian käyttö on tehokasta moneen muuhun maahan verrattuna. Nykyaikainen teollisuus, energian tuotannon ja siirron korkea tekninen taso, tasokas rakentaminen, kehittyneet lämmitysjärjestelmät ja kuluttajien valistuneisuus ovat osaltaan vaikuttaneet energian käytön tehostumiseen. Tehokkuudesta huolimatta suomalaisten henkeä kohti laskettu energiankulutus on maailman neljänneksi suurin. Miten voisimme vielä parantaa?

Ympäristöasioiden kannalta mielenkiintoista on se, kuinka paljon hyvää saadaan milläkin energiamäärällä tuotettua.

Vakiintunut tapa on verrata energiankulutusta bruttokansantuotteeseen.

Tehtävä: Energia ja bruttokansantuote

Miten Suomi pärjää energiankäytön tehokkuudessa (energia/bruttokansantuote)? Mistä erot eri maiden välillä voivat johtua? Tämä on visainen tehtävä, jossa on erittäin monta selittävää tekijää. Aiheeseen kannattaa perehtyä tarkemmin, sillä tässä voi lymytä osa ongelman ratkaisusta.

Avainsana on ekotehokkuus. Muistathan, että ongelman ydin on saada riittävästi oikeanlaista energiaa oikeaan paikkaan haitattomasti.

• Työ- ja elinkeinoministeriön Energiansäästöohjelma 2003–2006
• Motiva opastaa energian säästöön liikenteessä, teollisuudessa, palvelusektorilla ja kotitalouksissa.