Tulevaisuudessa perusvoiman tuottaminen perustuu elektrolyyttisesti tuotettuun vetykaasuun sekä muiden saasteettomien energialähteiden hyödyntämiseen
Kimmo Huosionmaa B.Sc.,BBA
Kimmo Huosionmaa B.Sc.,BBA
https://sites.google.com/view/kimmonlinkit/etusivu
Sivu julkaistu myös webnodessa
Maailman suurin haaste on saada aikaan pysyvä muutos siihen, että ilmaston lämpeneminen päättyy lopullisesti. Samalla pitää pohtia sitä, että olisiko myös parasta siirtää energiantuotantoa pois muista maista, koska silloin jokainen maailman maa voisi olla omavarainen energian suhteen. Samalla täytyy muistaa se, että tuo ekologinen energiantuotanto on ilmaista, mikä vähentää tietenkin sähkön tuotantokustannuksia
Kun mietitään sitä, mitä vaatimuksia tulevaisuuden energianlähteelle asetetaan, niin silloin tietenkin tulee mieleen sellainen asia, että sen pitää olla stabiili ratkaisu. Tuo energianlähde ei saa olla mitenkään riippuvainen säästä. Joten silloin tietenkin tulee mieleen kaksi ratkaisua, joista kumpikin on erittäin tehokas ja myös säästä riippumatta toimiva malli, joilla voidaan huolehtia maailman energiantuotannosta.
Vuorovesivoimaloiden ongelma on siinä, että esimerkiksi Suomessa vuoroveden vaihtelu on niin pientä, että sitä ei kannata hyödyntää, ja sama koskee aaltoenergiaa. Myöskään koskien patoaminen ei ole niin kauhean järkevää kuin ensisilmäyksellä voisi ajatella, koska vesivoima on paikallisilta ympäristövaikutuksiltaan melko suuri, ja kun puhutaan sitten siitä että esimerkiksi patoaltaan alle jäävien peltojen sekä metsien ravinteet joutuvat vesistöön, niin nämä argumentit pitää aina ottaa huomioon, kun ryhdytään keskustelemaan vesivoimasta.
Maalämpö
Samalla pitää noiden saasteettomien energiamuotojen olla sellaisia, että niistä ei koidu kohtuuttomia kustannuksia veronmaksajille. Ensimmäinen malli voisi olla maalämpö, jota on alettu hyödyntää myös suurissa voimalaitoksissa sähkön tuotantoon tarkoitettuja maalämpöä hyödyntäviä voimaloita on nykyään olemassa myös suuressa mittakaavassa, koska uuden sukupolven leserporien avulla on helppoa porata maahan syviä reikiä, joiden avulla vulkaaninen lämpö voidaan ottaa talteen.
Nykyaikainen maalämpövoimala perustuu samaan tekniikkaan, mitä käytetään esimerkiksi jääkaapeissa. Siinä noihin syviin reikiin asennetaan lämmönvaihtimen putkisto, jonka avulla maan kuoressa oleva vulkaaninen lämpö voidaan siirtää pyörittämään turbiinien vauhtipyöriä. Maankuoren vulkaaninen lämpö kohottaa tuossa putkistossa kiertävän veden lämpötilaa ja samalla painetta, joka sitten saa turbogeneraattorin pyörimään.
Turbogeneraattori on siis generaattori, mitä pyöritetään turbiinilla, ja siihen perustuu kaikkien kiehutusvesilaitosten toiminta. Kiehutusvesilaitokset ovat voimaloita, missä vettä kiehautetaan joko polttamalla fossiilisia polttoaineita tai halkaisemalla atomeja, jolloin syntyvä lämpö kohottaa putkistossa kiertävän veden painetta. Tässä kirjoituksessa myös uusiutuvat, mutta poltettavat polttoaineet kuten halot, biokaasu sekä turve ovat sisällytetty fossiilisiin polttoaineisiin.
Aurinkovoima
Mutta toki voimalaitos voi hyödyntää myös aurinkovoimaa, jolloin vettä keitetään suuntaamalla lämmönvaihtimeen auringon säteilyä kreikkalaisten peilien avulla. Tuollaiset paraboliset pelit sitten keittävät vettä, kuten normaalit polttouunit tekevät, ja niiden avulla voidaan tuottaa energiaa silloin kun aurinko paistaa.
Näillä aurinkovoimaan perustuvissa kiehutusvesi laitoksilla on se etu, että myös vanhoja voimaloita voidaan muuntaa sellaisiksi laitoksiksi siten, että niihin asennetaan sellainen aurinkoa hyödyntävä lämmönvaihtaja. Tuo väline on oikeastaan vain torni, missä vettä kiehautetaan, ja sitten kun veden paine nousee, alkaa se pyörittää turbiinien siipiä.
Samoin nuo peilit voidaan varustaa yksisuuntaisella peilipinnalla, joita käytetään esimerkiksi tavaratalojen vartijoiden valvontatiloissa, ja tuon peilipinnan taakse voidaan asentaa myös piikennot, joilla tuon laitoksen tehoa voidaan entisestään nostaa. Kyseisistä laitoksista saadaan todella paljon tehoa, jos ne sijoitetaan sellaiseen paikkaan, missä auringon valoa on aina saatavilla. Kuitenkin tuolloin pitää aurinkokennot pitää puhtaana pesemällä niiden pinta, jotta auringon valoa pääsee aurinkokennoon asti.
Vetytalous ja ilmapalloon perustuvat aurinkovoimalat
Aurinkovoima on tietenkin stabiilia, jos tuo voimala nostetaan pilvien yläpuolelle, ja samalla sen aurinkokennot pitää puhdistaa. Tuolloin aurinkokennot pestään samaan tapaan kuin ikkunat, koska ne on varustettu suojalasilla, mikä suojaa kennoa likaantumiselta, ja helpottaa sen puhdistamista, koska tuolloin voidaan käyttää samoja menetelmiä ja aineita kuin ikkunoiden pesussa.
Tässä sitten tarkoitan ”nostamisella” sitä, että voimalat joko rakennetaan vuoristoon tai sitten nuo aurinkokennot nostetaan ilmapallojen avulla pilvien yläpuolelle. Tuolloin voidaan käyttää piikennoilla päällystettyjä versioita entisajan sulkupalloista, jotka nostetaan sitten päiväksi läpi pilvien, missä ne voivat tuottaa sähköä. Noiden välineiden ongelmana on se, että ne saattavat häiritä ilmailua, ja siksi ne eivät sovi aivan joka paikkaan. Tuollaisia leijaa tai ilmapalloa hyödyntäviä pilvien päälle sijoitettavia voimaloita joissa tuulta tai auringon valoa hyödynnetään suunnitellaan esimerkiksi Hollannissa.
Tuollaisia paikkoja ovat esimerkiksi Atacaman autiomaa ja muut pilvien yläpuolella olevat kohdat, joissa aurinkoa on koko ajan saatavilla. Samoin maalämpöä voidaan tehokkaasti hyödyntää myös sellaisissa maissa, missä magma on lähellä maa pintaa. Tuollainen maa on esimerkiksi Islanti, ja myös eteläisen euroopan vuoret ja muut maailman vuoristot antavat hyvät mahdollisuudet rakentaa valtavia voimalaitoksia.
Tietenkin sähkön siirtäminen verkkoa pitkin pitkiä matkoja on vastuksen takia melko tuskastuttavaa työtä, mutta tuo siirto voi tapahtua vetykaasun muodossa. Tuolloin vetykaasua kehitetään hajottamalla vettä elektrolyysin avulla hapeksi ja vedyksi. Tätä saasteetonta kaasua voidaan sitten johtaa voimalaitoksiin samalla putkistolla kuin mitä käytetään maakaasun kuljettamiseen
Kapillaari-imuun perustuva sähkön tuotantomenetelmä
Kuitenkin on olemassa menetelmä, jolla sähköä voidaan tuottaa ilman aurinkovoimaa missä tahansa maapallolla. Kapillaarivoimalassa käytettävä menetelmä on vain muunnelma siitä tekniikasta, mitä käytetään yleensä öljynporauksessa. Kapillaarilaitteen avulla tapahtuva vedyn tuotanto tapahtuu siten, että tuo porausputkesta tuleva vesi pyörittää turbogeneraattoreita, joilla vettä hajotetaan elektrolyyttisesti. Tuo väline toimii kaikissa paikoissa, missä on vain vettä tai ilmaa. Siinä ilmaa tai vettä johdetaan savupiipun kautta ylös, ja samalla se pyörittää turbiinin vauhtipyöriä, joiden kautta tuo virtaus voidaan muuttaa sähköksi.
Tuollainen kapillaari-imuun perustuva turbiini voidaan rakentaa auton turboahtimesta, josta vain vedetään vetovarsi generaattoriin. Vetyä tarvitaan tässä vetytaloudeksi kutsutussa energiatalous-mallissa lähinnä kulkuvälineiden kuljettamiseen, koska varsinkin autojen voimalaitteena polttokenno on ylivoimaisesti paras väline, mitä voidaan ajatella. Hiilivetyjen käyttö tuossa polttokennoissa kuitenkaan ei ole niin hyvä asia, kuin mitä ihmiset ajattelevat.
Polttokennot tarvitsevat vetyä, jota voidaan tuottaa ajoneuvoissa
Tuossa reaktiossa pelkistyvä hiili nokeaa polttokennojen elektrodit, mikä laskee niiden tehoa. Jos polttokennoissa käytetään vetyä, mikä palaa täysin puhtaalla liekillä, niin polttokenno ei silloin tarvitse huoltoa. Ja tietenkin tuo auto voidaan varustaa myös aurinkokennoilla, joilla vettä hajotetaan paikallisesta, jolloin autoa varten ei tarvitse rakentaa huoltoasemaa.
Tuollainen hybridisähköauto voi siis olla sellainen, että aurinkoisella ilmalla se käyttää aurinkokennoja, ja yöllä siirrytään sitten käyttämään polttokennoja. Vaikka monet ihmiset karsastavat ajatusta piikennoilla varustetuista autoista, niin todellisuudessa nuo autot ovat oikeastaan melko tavanomaisen näköisiä. Kuitenkin niiden tekniikka toimii täysin uudella tavalla, jotta voidaan tehdä joustavasti toimiva sekä helppokäyttöinen ekoauto.
Niiden pintaan asennettujen aurinkopaneelien profiili voi olla täysin muotoiltu auton pinnan mukaan, ja nykyaikaisella tekniikalla voidaan valmistaa taipuisia aurinkopaneeleita, jotka voidaan jälkiasentaa mihin tahansa maailman ajoneuvoon. Tuo tekniikka perustuu siihen, että jokin pinta peitetään itseasiassa tuhansilla kalan suomua muistuttavilla aurinkokennioilla, jolloin syntyy mattomainen kokonaisuus, mikä voidaan liimata mihin tahansa pintaan. Myös auton akseliin on kiinnitetty generaattorit, joiden avulla saadaan liike-energiaa otettua talteen. Tuolla tavoin voidaan akkujen tyhjenemistä hidastaa, jolloin se voi ajaa pidemmän matkan akkujen avulla, mikä tietenkin lisää sen toimintasädettä.
Mutta ongelmana on se, miten tuollainen auto sitten toimii yöaikaan? Ja ratkaisu voisi olla sellainen, että autossa olisi säiliö, missä vettä hajotetaan elektrolyyttisesti, jolloin jos akusta loppuu teho tai ilma on pilvinen, niin silloin auto siirtyy käyttämään vetyä. Karrikoiden voidaan sanoa, että tulevaisuuden auto tankataan vedellä. Kun se on tolpassa kiinni,niin silloin myös akkujen latausvirtaa voidaan käyttää tuottamaan tuota vetyä. Autossa voi olla monia eri latauspistokkeita, eli voimavirtaa varten on oma pistoke, mutta jos sitä ei ole saatavilla, niin tuolloin myös 230 V vaihtovirtaa voidaan hyödyntää. Eli auto voidaan tuolloin ladata millä pistokkeella hyvänsä.