Lämmittääkö meitä tulevaisuudessa keinoaurinko?

Avaruudessa on vielä paljon tuntematonta, joten voisiko sieltä löytyä ratkaisu tulevaisuuden energiapulaan. Tätä pohtivat Jaakko, 12, ja Mikel, 12, Vattenfallin järjestämässä luovassa työpajassa, jossa lapset pääsivät visioimaan fossiilivapaata tulevaisuutta. 

Poikien villissä ideassa avaruusraketti porautuu planeettojen ytimeen ja imee sieltä energiaa. Avaruusenergia varastoidaan akkuihin ja kuljetetaan maahan. Toisaalta avaruus on täynnä myös kosmista säteilyä ja aurinkotuulia vihreään sähköntuotantoon valjastettaviksi. Planeettaporalla energiaa voisi ehkä saada maapallonkin kuumana hehkuvasta ytimestä. 

Energiantuotannon kannalta ajoittain arvaamattomien auringon ja tuulen rinnalle on etsitty fossiilivapaita vaihtoehtoja läheltä ja kaukaa. Mutta kuinka kauas todella tarvitsee mennä?

 

 

Geotermistä energiaa maan sisältä

“Ei Islantia pidemmälle”, toteaa Vattenfallilla tuote-asiantuntijana työskentelevä Lauri Mattelmäki. 

“Poikien ideaa muistuttava geoterminen energia on jo planeetallamme käytössä tuliperäisillä maa-alueilla Euroopassa ja Yhdysvalloissa.”

Geoterminen energia on maansisäistä lämpöä. Miljardeja vuosia sitten maapallon muodostumisen seurauksena planeetan sisään syntyi ydin, jonka lämpötila on noin 6 000 astetta. Lämpöä myös syntyy jatkuvasti maan kuoren radioaktiivisten mineraalien hajotessa noin kymmenen kilometrin syvyydessä.

Esimerkiksi juuri Islannissa yli 90 prosenttia kotitalouksista lämpenee geotermisten voimalaitoksien tuottamalla energialla. Geotermisen energian hyödyntäminen on siellä helppoa, sillä sen tuliperäisen maan kuori on ohut. Ytimen kuumuus löytää tiensä ylös kiehuvana vetenä tai laavana muun muassa halkeamia pitkin, ja lämpö saadaan talteen helposti läheltä maan pintaa. Maahan voidaan myös porata kuilu, jonne pumpataan vettä maan lämmön kuumennettavaksi. 

Suomessa geotermisen lämmön perässä on mentävä paljon syvemmälle: jopa useaan kilometriin asti. Geotermisen lämmön sijaan täällä hyödynnetäänkin maahan varastoitunutta auringon lämpöä maalämpöpumppujen avulla.

“Ajatus vieraiden planeettojen ytimiin porautumisesta on äärimmäisen hauska mutta toistaiseksi erittäin haastava toteuttaa”, Mattelmäki arvioi.

Fuusioenergiaa keinoauringosta

Jaakko ja Mikel eivät kuitenkaan ole ainoita, joiden katseet ovat kohdistuneet avaruuteen päästöttömien energiantuotantomuotojen kehittelyssä. Ilman Aurinkoa ei ole elämää, ja sillä on myös fossiilivapaan energian tuotannossa merkittävä rooli. 5000-asteisena hehkuvaa tähteä onkin yritetty saada aikaan myös ihmisvoimin. 

Aidon Auringon ytimen lämpötila on 15 miljoonaa astetta, mutta fuusioreaktiolla Kiinassa on saatu niin sanottu keinotekoinen Aurinko hehkumaan hetkeksi peräti 100 miljoonan asteisena. 

Fuusioreaktoreissa jäljitellään prosessia, joka tapahtuu tähtien ytimissä. Fuusion käynnistymiseksi tarvitaan pitkään kestävä hyvin korkea lämpötila. Äärimmäisellä kuumuudella toisiaan hylkivät vetyatomien ytimet saadaan pakotettua kiinni toisiinsa.

Mattelmäki suhtautuu tähän tulevaisuuden ydinvoimaan myönteisesti:

“Maapallon kannalta fuusioreaktio on optimaalinen energiantuotantomuoto. Se on fissioreaktioon perustuvaan ydinvoimaan verrattuna turvallisempi ja huomattavasti puhtaampi vaihtoehto.”

Aineksista ei myöskään ole pulaa: Fuusioenergian polttoainetta ovat vedestä saatava raskas vety ja litiumista valmistettava superraskas vety. Vettä on merissä loputtomiin, ja maapallon litiumvarannot riittävät tällä tietoa ainakin tuhanneksi vuodeksi.

“Tähän asti vain muutaman kerran fuusioreaktorista on saatu ulos enemmän energiaa kuin sinne on syötetty”, kertoo Mattelmäki.

Toistaiseksi fuusion ylläpitäminen vaatii sitä, että prosessiin syötetään koko ajan energiaa. Tavoitteena on saada fuusio jatkumaan itsestään käynnistymisen jälkeen. 

“Vielä ihminen ei pysty hallitsemaan fuusioreaktiota, mutta pidän mahdollisena, että noin 10 vuodessa jonkinlainen testivoimalaitos olisi jo käytössä.”

Paraikaa Ranskaan on rakenteilla maailman suurin fuusioreaktori. Euroopan komissio tavoittelee kaupallisen toiminnan aloittamista vuonna 2050. Silloin ensimmäiset fuusiovoimalat alkaisivat tuottaa energiaa sähköverkkoon ja keinoauringolla tuotettu sähkö olisi laajamittaisessa käytössä.

Sähköä ilmasta mikrobien avulla

Keinotekoisesti ylläpidettävän kuumuuden lisäksi energiaa on onnistuttu tuottamaan myös hieman luonnollisemmin keinoin seoksesta, jonka senkään loppumista ei ole viitteitä, nimittäin ilmasta.

Vihreän sähkön saralla uusinta uutta on nyt nanotekniikan innovaatio Air-gen. Nimi on lyhenne ilmakäyttöistä generaattoria tarkoittavista sanoista (air-powered generator). Uusiutuvassa ja edullisessa tekniikassa sähköä tuotetaan ilmankosteudesta luonnollisen proteiinin avulla. Ilman mikrobit tuottavat nanometrin kokoisia proteiinilankoja – nanojohtoja – jotka johtavat sähköä. Menetelmä siis tuottaa sähköä kirjaimellisesti tyhjästä: pelkästä ilmasta.  

Toistaiseksi Air-gen-tekniikkaa voidaan upottaa pieniin sähkölaitteisiin kuten matkapuhelimiin ja älykelloihin. Tulevaisuudessa kodin energiansaannista saattavat huolehtia Air-gen-integroiduilla maalilla maalatut seinät.

Fossiilivapaa tulevaisuus on jo melkein täällä

Mielikuvitukselliset keksinnöt fossiilivapaan energian tuottamiseksi saavat uskomaan, että Jaakon ja Mikelin planeettapora saattaa hyvinkin vielä joskus olla todellisuutta. 

Mattelmäki kuitenkin ounastelee ratkaisun olevan jo osittain täällä:

“Tulevaisuuden tuotantomuodot löytynevät jo nyt käytössä olevista uusiutuvista energiamuodoista. Avain on tuotannon tehostamisessa: kun voimaloiden koko kasvaa, ne tulevat tehokkaammiksi ja siten tuottavat enemmän energiaa.”

Ja toisaalta jo olemassa oleva aurinkovoimahan on käytännössä – avaruusenergiaa.

 

Tieteen kuvalehti - Harppaus kohti loputonta energianlähdettä

Tekniikan maailma - Kiinan ”keinotekoinen aurinko” hehkuu 15 kertaa kuumempana kuin Aurinko

Sähköä tyhjästä - uusi nanotekniikka muuttaa ilman energiaksi

Sähköntuotanto vuonna 2035: tekoälyllä toimivaa lämmitystä ja joustavaa sähköä

Akku tulivuoressa ja muita uusia ratkaisuja energian varastointiin

 

Lue lisää innovaatioista