Uudet energiateknologiat

Artikkeli | Mikko Vanhala

Mistä saamme tulevaisuudessa energiaa? Yksi merkittävimmistä energiatrendeistä vuonna 2021 oli hiilestä irtautuminen (tai vähintään siirtymästä puhuminen). Yhteiskunnan digitalisoitumisen myötä energiaa tarvitaan yhä enemmän, mutta samaan aikaan monet valtiot pyrkivät vähentämään fossiilisten polttoaineiden kulutusta. Nykyisten uusiutuvien energianlähteiden lisäksi tarvitaan uusia ratkaisuja. Mitkä energianlähteet ovat vasta teknologian reunalla? Kapitaali selvitti vuoden 2022 kuumimmat (pun intended) energiateknologiat.

Lattia

Kyllä, luit aivan oikein: lattia. Lattian kohdistuvaa – kävelemisestä syntyvää – liike-energiaa voidaan muuntaa sähköksi. Hollantilainen Energy Floors ja brittiläinen Pavegen tuottavat lattialaattoja, joiden avulla ruuhkaisilla alueilla, kuten kauppakeskuksissa ja lentokentillä, voidaan tuottaa sähköä muun muassa mainoskylttien valaisemiseen. Lattiapaneelien hinta on noin 1000 euroa neliömetriltä ja käyttöikä vain noin 5 vuotta, joten toistaiseksi ne eivät ole kovin kannattavia, mutta mikäli niiden hinta saadaan ajettua riittävän kilpailukykyiseksi, voi energialattioita näkyä tulevaisuudessa monissa paikoissa.

Vihreä vety

Perinteisesti vetyä on tuotettu maakaasusta jalostamalla tai elektrolyysin avulla, mutta vuonna 2022 vetyä siirrytään tuottamaan yhä enemmän uusiutuvalla energialla (ns. vihreä vety). Fotobiologisissa prosesseissa vetyä syntyy bakteerien ja vihreiden levien fotosynteesin seurauksena auringon toimiessa reaktion käynnistäjänä. Vihreän vedyn avulla vedyntuotannon päästöt vähenevät merkittävästi samalla kun vedyn merkitys liikenteen, lämmityksen ja kemianteollisuuden energianlähteenä kasvaa.

Tekoälyn ja big datan tuomat mahdollisuudet

Tekoälyn ja kasvavien datamäärien myötä ener giankulutusta pystytään ennakoimaan ja optimoimaan yhä tehokkaammin. Näin pystytään suunnittelemaan voimaloiden käyttöä ja seuraamaan voimalaitoskapasiteettia. Koska laskentatehon kasvu mahdollistaa myös sääennusteiden tarkentumisen, on säästä riippuvaisen tuuli- ja aurinkosähkön tuotantoa helpompaa arvioida. Tekoälyn avulla voidaan kehittää myös älykaupunkeja, joista VTT:n erikoistutkija Aapo Huovila kirjoitti Kapitaalissa viime vuonna.

Hajautettu energian varastointi

Uusiutuvan energian tuotanto on usein säästä riippuvaista. Lisäksi kulutus voi tapahtua eri aikaan kuin tuotanto. Akkuteknologia kehittyy jatkuvasti, mutta energiaa voidaan varastoida muillakin tavoilla. Lämpöenergiaa varastoidaan muun muassa maanalaisiin säiliöihin ja tekojärviin. Helsingissä tällaisia varastoja on Mustikkamaalla ja Kruunuvuorenrannassa. Varastoinnin tarkoituksena on tasata kulutusta, jotta varavoimalaitoksia joudutaan käynnistämään harvemmin.

Lyhytaikaisesti energiaa voidaan varastoida myös suprajohtavien magneettisten energiavarastojen avulla, jotka varastoivat energian suprajohtavan käämin synnyttämään magneettikenttään; sekä superkondensaattoreilla, joilla on huomattavasti normaaleja kondensaattoreita korkeampi energiatiheys. Superkondensaattorien hyöty on myös se, että niillä energiaa saadaan varastoitua akkuja pienempään tilaan.

Fuusioenergia

Fissioreaktiossa, jota tapahtuu esimerkiksi ydinvoimaloissa, raskaita atomeita (uraania) hajoaa kevyemmiksi alkuaineiksi (vedyksi). Fuusiossa tapahtuu päinvastoin: kevyet vety-ytimet yhdistyvät raskaammaksi heliumiksi ja vapauttavat suuren määrän energiaa. Toistaiseksi fuusioreaktiota ei ole kuitenkaan saatu jatkumaan riittävän pitkään itsenäisesti, joskin reaktorien kehitys näyttää melko lupaavalta.

Amerikkalainen startup-yhtiö Helion Energy uskoo saavuttavansa nettotuottoisen fuusioreaktorin jopa vuoteen 2024 mennessä. Sähköntuotanto ei kuitenkaan ole Helionin ensisijainen tavoite: reaktorin tarkoitus on ennen kaikkea tuottaa heliumia, jota voidaan sitten käyttää polttoaineena. Heliumin tuotanto ei ole helppoa, ja on jopa ehdotettu, että heliumia kaapattaisiin Kuusta, jossa sitä on paljon, ja kuljetettaisiin Maahan.

Antimateria

Muun muassa Dan Brownin kirjasta Enkelit ja demonit tuttu antimateria on tehokkain mahdollinen energianlähde. Aineen ja antiaineen törmätessä molemmat annihiloituvat ja syntyy valtava määrä energiaa 100 % hyötysuhteella.

Antimateria ei kuitenkaan ole vielä kovin käyttökelpoinen energianlähde, sillä sen valmistaminen on todella vaikeaa ja kallista; yhden gramman tuottamisen on arvioitu maksavan jopa 70 triljoonaa dollaria. Ja toisin kuin Enkelit ja demonit antaa ymmärtää, ovat CERNin tutkijat itse todenneet, että vaikka he kokoaisivat kaiken tähän mennessä tuotetun antimaterian ja annihiloisivat sen, riittäisi syntyvä energia vain yhden hehkulampun valaisemiseen muutamaksi minuutiksi. Tämä lausunto kertoo, millaisessa suuruusluokassa tuotanto toistaiseksi on.

Useita lupaavia energianlähteitä on siis näkyvissä. Kaupallinen kiinnostus uusiin energiateknologioihin kasvaa alati, joten projekteihin löytyy sijoittajia ja tutkimustukea. Energia-alan tulevaisuudennäkymät ovat siis kaikin puolin lupaavat

Jatka keskustelua: