Sähköä talteen kaivokseen

Lisääntyvä aurinko- ja tuulienergian käyttö lisää säätöenergian tarvetta eli energian jota käytetään kun ei paista/tuule. Yleisimmin vanhat hiilivoimalat toimivat säätöenergian lähteenä. Optimaalista olisi jos hyvällä säällä (aurinkoisella/tuulisella) tuotettua ylimääräistä puhdasta energiaa voisi varastoida akkuun ja käyttää sitten tarvittaessa. Nykyisellä tekniikalla ei riittävän suurta kemiallista akkua ole mahdollista valmistaa mutta sähköä voidaan varastoida muutenkin esimerkiksi pumppaamalla vettä ylhäällä sijaitsevaan varastoon josta se lasketaan turbiinin läpi alas kun "akkua" puretaan.

Joukko energiayhtiöitä (mukana mm. Oulun Energia) suunnittelee lähivuosina suljetttavan Pyhäsalmen kaivoksen muuttamista tällaiseksi pumppuvoimala sähkövarastoksi. Pyhäsalmen suunnitelmassa yläaltaana toimisi kaivoksen avolouhos ja ala-allas olisi 1.4 kilometrin syvydessä maan alla. Vesi pumpataan alhaalta ylös sähkön ollessa halpaa (kuten yöllä) ja lasketaan turbiinien läpi alas kun kysyntä on suurta. Pyhäjärven laitoksen tehoksi on kaavailtu 200MW per yksikkö ja on mahdollista rakentaa useita yksiköitä. Tämän tyyppisiä pumppuvoimaloita maailmalla on useita mutta ne perustuvat kahden maanpäällisen altaan korkeuseroon.

Lennokkivoimaa

Google on ostanut Makani Power yrityksen, joka tuottaa sähköä lennätettävien liidokkien siipiin kiinnitetyillä propelleilla. Liidokkeja lennätetään maahan ankkuroidun narun päässä kuuden sarjoissa 250-600 metrin korkeudella maanpinnasta. Energia syntyy tuulen osuessa turbiineihin kun liidokit kiertävät ympyränmuotoista reittiä ilmassa. Sähkö ohjataan maahan narussa olevan johdon avulla. Tarkoituksena on, että järjestelmä on täysin automaattinen: liidokki lähtee ohjausjärjestelmän avulla itsestään lentoon, leijuu, tuottaa energiaa ja laskeutuu. Yritys on saanut hyviä tuloksia 30 kW prototyypillä. Lopullinen järjestelmä tulee olemaan 600 kW kokoluokkaa.

Ensimmäinen postaukseni tähän blogiin vuonna 2009 käsitteli Sky Wind Powerin kehittämiä tämän tyyppisiä voimaloita.

Betonipalloakku

Yhdysvaltalaisen MIT yliopiston tutkijan ovat kehittäneet uuden tavan varastoida energiaa meren pohjaan upotettuihin betonipalloihin. Edullisille suurikapasiteettisille energiasäilöille on huutava tarve tuuli- ja aurinkovoiman tuotannon vaihtelujen tasaamiseen. Tuulisinä päivinä syntyvä ylimmääräinen energia voidaan käyttää meriveden pumppaamiseen onttojen 30 metristen betonipallojen sisältä. Kun tuuli laantuu ja energialle on tarvetta, pallon venttiili avataan ja vesi pääsee syöksymmään turbiininläpi takaisin palloon. Tutkijat laskevat, että 400 metrin syvyyteen upotettu pallo tuottaisi kuusi megawattituntia sähköä. Optimaalisin syvyys olisi 750 metriä. Varastoimisen kustannus kilowattituntia kohden olisi kilpailukykyinen markkinoilla. Nyt ollaan puuhaassa 3 metristä prototyyppiä.

Erilainen tuulivoimala

Hollantilaisessa Delftin yliopistossa on kehitetty tuuli "mylly" jossa ei ole liikkuvia osia. Jättimäistä tennismailaa muistuttava voimala koostuu putkista joiden suuttimista tihkuu ilmaan pikkuriikkisiä positiivisesti varautuneita vesipisaroita. Kun tuuli puhaltaa pisarat pois sähkökentästä syntyy sähkövirta. Tutkijat ovat tehneet toimivia prototyyppejä ja varsinaisen suuren voimalan rakentamiseen haetaan rahoitusta. Tämän tyyppinen voimala ei aiheuta melua ja linnut eivät törmäile lapoihin myös maisemallinen haitta on vähäisempi kuin perinteisellä pyörivällä laitteella.

Lentotuulivoimala

Olen aiemminkin kirjoittanut leijavoimalasta jossa korkealla kovissa ilmavirtauksissa oleva leija pyörittää maassa sijaitsevaa generaattoria. Tämän tyyppinen voimala on kannattava sisämaassakin ja pystyy hintakilpailemaan jopa hiilen kanssa. Tamperelainen Alula Energy kehittää tästä versiota jossa parissa sadassa metrissä liitävä kymmenmetrinen lujitekomposiittinen siipi kiskoo vaijeria ja pyörittää generaattoria. Lakikorkeuden saavutettuaan leija ohjataan syöksyyn ja köysi vedetään takaisin kelalle. Alulan varsinainen innovaatio on siiven automaattinen ohjausjärjestelmä joka lisäksi tuulen tyyntyessä ohjaa siiven takaisin maassa sijaitsevaan alustaansa ja paremmalla tuulella se taas lähetetään automaattisesti korkeuksiin. Aululan tuotteen nimellisteho on 250kW, maassa olevan generaattori- ja ohjausyksikön koko on autotallin luokkaa. Yhtiö arvioi lentotuulivoima kaupallistuvan viiden vuoden kuluessa.

Vulkaanista kultaa

Afrikassa on valtavasti geotermista energiaa. Vulkaaninen linja kulkee Syyriasta 6400 kilometrin matkan Sudanin, Etiopian, Kenian ja Tansanian halki Mosambikiin saakka. YK:n ympäristöohjelma arvioi että Afrikan vulkaaniselta vyöhykkeeltä voisi saada hyötykäyttöön geotermistä energiaa jopa 15 gigawattia mikä vastaa noin 15 nykyaikaisen ydinvoimalan kapasiteettia.

Geoterminen energia on hiilipäästötöntä ja uusiutuvaa ja sen tuotanto on tasaisempaa ja luotettavampaa kuin monien muiden uusiutuvien. Säätilat eivät vaikuta tuotantoon kuten tuuli- tai aurinkovoiman kohdalla.

Keniassa ja Etiopiassa hyödynnetään jo geotermistä energiaa. Keniassa kapasiteetti on nyt 212 megawattia ja valtio-omisteinen energiayhtiö KenGen rakentaa parhaillaan voimalaa, joka tuplaa maan geotermisen energian tuotannon vuonna 2014. Vuoteen 2019 mennessä suunnitellaan vieläkin suurempaa voimalaa. Aihesta lisää T&T:ssä.

Juustolla käyvä auto

Aina välillä sattuu silmiin näitä uutisia että milloin mistäkin jätevirrasta on kehitetty polttoainetta. Ja hyvä niin. Nyt Kauppalehti kertoo että Tulevaisuuden autot saattavat kulkea juustoilla.

USAssa on kehitetty menetelmä jolla meijereiden juustojen valmistuksessa ylijäävä neste voidaan jalostaa polttoaineeksi. Maailman juustoloissa syntyy suunnattomia määriä ylimääräistä nestettä joka sisältää suurimmaksi osaksi maitosokeria. Nesteestä pystytään hiivojen avulla tekemään sekä bensiiniä että dieseliä. Keksintö voi kaupallistua jo viidessä vuodessa. Ongelmana on enää juuston haju jota yritetään poistaa suodattimilla.

Akkusaari

Tuulivoiman ongelmana on tuotannon epätasaisuus mutta ongelma on ratkaistavissa energiavaraston avulla. Kun tuulee paljon energiaa varastoidaan akkuun josta sitä voidaan käyttää kun ei tuule. Ongelma on siinä että tämän mittaluokan akun toteuttaminen kemiallisena Li-On tms akkuna olisi tolkuttoman kallista. Onneksi on muitakin tapoja.

Belgian valtio aikoo rakentaa Pohjanmerelle tuulienergian varastosaaren. Ylijäämä energia tuotannon huippuhetkiltä käytetään pumppaamaan vettä pois keinotekoisen saaren keskeltä. Kun tuulee vähän tai lainkaan, veden annetaan virrata takaisin alas sähköä generoivien turbiinien läpi. Näin tekosaari tasaa tuulisähkön epätasaista tuotantoa.

Suuren mittakaavan energiavarasto on ollut puheissa ja kehitteillä jo vuosia eri puolilla maailmaa, mutta Belgia näyttää olevan ensimmäinen, joka todella ryhtyy toteuttamaan hanketta. Näitä nähdään varmaan vielä lisää.