Sijoittelussa kannattaa ottaa oppia päivänkakkaralta, ja mustikka sopii elektronin luovuttajaksi.

Sijoittelussa kannattaa ottaa oppia päivänkakkaralta, ja mustikka sopii elektronin luovuttajaksi.

Julkaistu Tiwede-lehdessä 2/2013

Teksti: Petri Forsell

Aurinkokennojen sijoitte­lussa insinööreillä on paljon oppimista. Säntillisen suorat kennorivit voivat miellyttää silmää, mutta parhaita valosieppareita ne eivät ole. Kun aurinko vaihtaa paikkaansa, säteily saapuu väärästä kulmasta tai ei lainkaan osu  keräimiin.

Jos tahtoo pyydystää paljon auringonvaloa, on viisainta ottaa mallia kokeneemmilta.  Kennojen kehittäjät ovatkin kääntäneet katseensa kasveihin ja hoksanneet, että kennoista kannattaa rakentaa pystypäin seisovia torneja tai köynnöksiä, jotka kurottavat moneen suuntaan.

Rivistöä tehokkaammin valoa kerää myös mykerösommitelma, joka koristaa esimerkiksi päivänkakkaran keskustaa. Tutkimuksissa mykeröt, joissa kennot sijaitsevat 137 asteen kulmassa toisiinsa nähden, ovat keränneet auringonsäteilyä vähintään viidenneksen enemmän kuin suorakaiteeksi levityt kennot.

Luontoa jäljittelevät kolmiulotteiset rakenteet sopivat erityisen hyvin Suomen kaltaisiin maihin, joissa aurinko paistaa usein matalalta. Lisäksi ne vievät yleensä vähemmän tilaa kuin lappeelleen asetellut kennostot.

Piin sijaan mustikkaa

Parhaat piikennot muuttavat sähköksi 35 prosenttia auringonsäteilystä. Kasvit yhteyttävät vain noin prosentin teholla, mutta silti fotosynteesiä kannattaa jäljitellä. Tämän on todistanut sveitsiläinen kemian­tekniikan professori Michael Grätzel, joka 2010 sai oivalluksistaan suomalaisen Millennium-teknologiapalkinnon.

Grätzelin nimeä kantavassa uuden polven aurinkokennossa elektroneja ei luovuta perinteiseen tapaan pii vaan metallin, lasin tai muovin pintaan sipaistu orgaaninen väriaine, joksi käy vaikka mustikkamehu. Kenno häviää tehossa piikennolle, mutta on rakenteeltaan sitä joustavampi ja monikäyttöisempi.

Uutta ja vanhaa tekniikkaa voi myös yhdistää. Tutkimusten mukaan piikennon päälle lisätty väriainekerros parantaa sähköntuottoa huomattavasti. Valmistusteknisesti muutos on pieni, joten tällaisia yhdistelmäkennoja saattaa olla kaupoissa jo parin vuoden sisällä.

Bakteerit tehopakkauksia

Luonnon jäljittelyssä ei ainoastaan suuri ole valttia, vaan oppia voi ottaa myös mikromaailmasta. Yhteyttävissä bakteereissa auringonvaloa imevät klorosomit,  valonkeräysantennit, joita on soluseinämän sisäpinnassa niin äärimmäisen ti­heässä, ettei yksikään tietokone pysty mallintamaan rakennetta sekoa­matta.

Äärimmäinen on myös klorosomien kyky siepata valoa ja siirtää sitä fotosynteesin reaktiokeskukseen: säteilyenergiasta jää talteen peräti 98 prosenttia.

Jos insinöörit oppisivat jäljittelemään klorosomien toimintaa, aurinkokennot tuottaisivat virtaa vähästäkin valosta. Aurinkosähkön ongelmahan nykyisin on, ettei sitä synny silloin, kun sitä eniten tarvittaisiin eli aamu- ja iltahämärissä.

Virus parantaa nanoa

Kilpailussa paremmista aurinkokennoista solutkin ovat kuin pelaisi tennistä rantapallolla. Ne ovat välineiksi liian suuria. Jos tekniikka saadaan kutistetuksi nanoputkien kokoon, kalliin piin voi korvata huokeammilla hiilellä ja titaanioksidilla.

Tekniikassa on kuitenkin ongelmansa, koska osa nanoputkista toimii puolijohteina ja osa johtimina, mikä aiheuttaa oikosulkuja. Lisäksi nanoputkilla on taipumus takertua toisiinsa tehottomiksi kimpuiksi. Tässä apuun tulevat virukset, jotka on muokattu pitämään nanoputket erillään niin, ettei kimppuja ja oikosulkuja synny. Virusohjauksella luotu nano sopii myös perinteisen piikennon lisävarusteeksi. Piin pintaan lisätty nanoputkimatto nostaa kennon tehoa jopa kolmanneksen.

Infrapuna kiipeliin

Likipitäen puolet auringon säteilystä on aallonpituudeltaan infrapunan alueella tai lähellä sitä. Nykyiset piikennot eivät pysty muuttamaan näitä valon pitkiä aallonpituuksia sähkövirraksi. Infrapunasäteilystä saadaan merkittäviä määriä sähköä vain erityislaitteilla, jotka kehittävät kovan kuumuuden ja paineen eivätkä siksi sovi arkikäyttöön.

Kvanttipiste, eräänlainen keinotekoinen atomi, voi muuttaa tilanteen, sillä se pystyy käyttämään hyväkseen valon koko kirjon ja muuttamaan sähköksi myös ihmissilmin näkymättömän säteilyn.

Kvanttipisteet voi levittää ikkunalasiin läpinäkyväksi kalvoksi tai niistä voi sekoittaa maalin kaltaisen massan, jota sivellään talon seiniin ja kattoon. Näin koko rakennus tuottaa sähköä – jopa yöllä, sillä infrapunasäteily ei lopu auringon laskiessa.

Geenitekniikalla piikasveja

Aurinkosähkön tulevaisuutta saattavat kirkastaa myös biotieteet. Yhdysvaltalainen fyysikko ja futuristi Freeman Dyson on jo esittänyt aurinkoenergian talteenottoa muuntogeenisten kasvien avulla.

Jos kasvissa olisi hiilen tilalla piitä, se yhteyttäisi jopa 20 kertaa nykyistä tehokkaammin. Tällaisen tekniikan ongelmat ovat kuitenkin isoja ja venyttävät tieteen rajoja. Dyson itsekin kysyy, onko hyväksyttävää luoda aivan uudenlaisia eliöitä vain energian tuottamiseksi.

Petri Forsell on vapaa tiedetoimittaja ja Tiede -lehden vakituinen avustaja.

Hyvä harrastus – ja helppo. Lukemista löytyy aina. Kuva: Shutterstock

Kieli rikastuu, ajattelu syvenee ja sosiaalinen taju kehittyy.

Tietokirjan järki on selvä: saa tietoa, jolla jäsentää maailmaa ja vaientaa mutuilijat. Riittävästi tietoa hankkimalla tulee asiantuntijaksi, ja sillä on selvä hyötyarvo.

Entä missä on fiktion lukijan tulosvastuu? Mitä itua on kuluttaa aikaansa tuntitolkulla hatusta vedettyjen ihmisten hatusta vedettyihin edesottamuksiin? Paljonkin: romaani tai novelli opettaa toimimaan muiden ihmisten kanssa.

Fiktio simuloi sosiaalista maailmaa, esittää asiaa tutkinut Toronton yliopiston psykologian professori Keith Oatley. Niin kuin lentosimulaattori opettaa lentotaitoja, sosiaalisten tilanteiden simulaattori – romaani – opettaa sosiaalisia taitoja.

Kokeet vahvistavat, että fiktiota lukeneet tajuavat paremmin so­siaalisia kuvioita kuin tietotekstiä lukeneet. 

Suvaitsevaisuus kasvaa

Kuvitteellisesta tarinasta on sekin ilo, että pääsee väliaikaisesti jonkun toisen nahkoihin. Samastuminen tarinan henkilöön voi muuttaa lukijan käyttäytymistä ja pistää asenteet uusiksi, ovat kokeillaan osoittaneet Ohion yliopiston tutkijat.

Samastumisella on vaaransa. Romaanin aiheuttama itsemurha-aalto koettiin 1700-luvun lopulla, kun nuoret onnettomat miehet matkivat Johan Wolfgang von Goethen päähenkilön tekoa Nuoren Wertherin kärsimyksissä.

Ohiolaistutkimuksessa vaikutus oli rakentavampi: kun nuoret aikuiset olivat lukeneet tarinan miehestä, joka meni äänestämään, he menivät hanakammin vaaliuurnille vielä viikon kuluttua lukemisesta. He olivat saaneet kansalaishyvetartunnan.

Valkoihoisten suvaitsevaisuutta taas kasvattivat tarinat, joissa päähenkilö osoittautui homoseksuaaliksi tai afroamerikkalaiseksi. Lukijoilta karisi myös stereotypioita. Tämä kuitenkin edellytti, että päähenkilön ”erilaisuus” paljastui vasta tarinan myöhemmässä vaiheessa ja lukijat olivat ehtineet asettua hänen nahkoihinsa.

Stressi väistyy

Kun uppoutuu lukemaan, maailman meteli jää kauas ja paineet hellittävät. Tuttu tunne, josta on myös tieteelliset näytöt: lukeminen poistaa stressiä.

Terveystieteen opiskelijat saivat Yhdysvalloissa tehdyssä tutkimuksessa lukeakseen netistä ja aikakauslehdestä poimittuja artikkeleita, jotka käsittelivät historiallisia tapauksia ja tulevaisuuden innovaatioita. Aihepiirit olivat siis kaukana tenttikirjojen pakkolukemistosta.

Puolentunnin lukutuokio riitti laskemaan verenpainetta, sykettä ja stressin tuntua. Huojennus on yhtä suuri kuin samanpituisella joogahetkellä tai televisiohuumorin katselulla. Mikä parasta, apu löytyy helposti, lukemista kun on aina saatavilla.

Sanasto karttuu

Kirjoitettu kieli on ylivoimaisesti suurempi uusien sanojen lähde kuin puhuttu. Erot lasten sanavaraston runsaudessa voi johtaa suoraan siihen, miten paljon he altistuvat erilaisille teksteille, vakuuttavat lukemisen tutkijat Anne Cunningham ja Keith Stanovich.

Tiuhimmin uutta sanastoa kohtaa tieteellisten julkaisujen tiivistelmissä: tuhatta sanaa kohti harvinaisia on peräti 128. Sanoma- ja aikakauslehdissä harvinaisten sanojen tiheys nousee yli 65:n ja aikuisten kirjoissa yli 50:n.

Lastenkirjakin voittaa sanaston monipuolisuudessa televisio-ohjelman mennen tullen. Lapsilukija kohtaa kirjassa yli 30 harvinaista sanaa tuhatta kohti, kun aikuisten telkkariviihdettä katsoessa niitä tulee vastaan 23 ja lastenohjelmissa 20.

Juttelukaan ei pahemmin kartuta sanavarastoa. Aikuispuhe sisältää vain 17 epätavallista sanaa tuhatta kohti.

Syntyy omia ajatuksia

Ihmisen aivoja ei ole ohjelmoitu lukemaan. Kun taito kehittyi 5 500 vuotta sitten, näkemiseen, kuulemiseen, puhumiseen ja ajatteluun rakentuneet alueet alkoivat tehdä uudenlaista yhteistyötä.

Nyt olemme jälleen uudenlaisen lukukulttuurin alussa. Verkkolukeminen on tullut jäädäkseen, ja jotkut pelkäävät, että tyhmistymme, kun totutamme aivomme ärsyketulvaan ja pikaselailuun netissä. Tiedonvälitys on lisääntynyt räjähdysmäisesti mutta niin myös häly.

Syventyvän lukemisen kohtalosta kantaa huolta professori Maryanne Wolf Tufts-yliopistosta. Tapaa näet kannattaisi vaalia. Aivokuvaukset paljastavat, että paneutuva lukija käyttää laajasti molempia aivopuoliskojaan. Hän ei vain vastaanota kirjoittajan sanomaa vaan vertaa sitä aiemmin hankkimaansa tietoon, erittelee sitä ja rakentaa omaa ajatteluaan. Pintalukijalla ei tähän ole aikaa.

Mikko Puttonen on Tiede-lehden toimittaja.

Julkaistu Tiede-lehdessä 12/2012 

Täysin raittiiden suomalaisnuorten osuus on moninkertaistunut vuosituhannen alusta.

Nuoruus raitistuu, kertoo Helsingin Sanomat jutussaan.

Nuorten alkoholin käyttö kasvoi vuoteen 1999, joka oli myös kaikkein kostein vuosi. Silloin vain joka kymmenes yhdeksäsluokkalainen ilmoitti, ettei ollut koskaan käyttänyt alkoholia.

Sittemmin täysin raittiiden osuus on moninkertaistunut, ilmenee vuoteen 2015 ulottuneesta eurooppalaisesta, nuorten päihteidenkäyttöä käsittelevästä Espad-tutkimuksesta.

Jopa muut eurooppalaiset jäävät jälkeen. Suomessa täysin raittiita 15–16-vuotiaista nuorista on joka neljäs, kun Euroopassa heitä on keskimäärin joka viides.

Terveyden ja hyvinvoinnin laitoksen THL:n erikoistutkija Kirsimarja Raitasalo kollegoineen on ­koettanut tunnistaa niitä nuoruuden muutoksia, jotka voisivat selittää humalan hiipumista.

Ratkaisevaa näyttää olleen ainakin se, että alaikäisten on yhä vaikeampi saada alkoholia. Nykynuoret kokevat sen selvästi hankalammaksi kuin aiemmat ikäpolvet.

Kauppojen omavalvonta on osaltaan tehonnut. Kassoilla kysytään kaikilta alle 30-vuotiaan näköisiltä papereita.

Vanhemmat ja muutkin aikuiset ovat tiukentaneet asenteitaan nuorten juomiseen.

”Tietoisuus alkoholin haitoista on ehkä lisääntynyt. On tullut paljon tutkimustietoa esimerkiksi siitä, miten alkoholi vaikuttaa nuorten aivojen kehitykseen”, Raitasalo pohtii.

Nuorten omakin maailma on muuttunut toisenlaiseksi. Älylaitteet, pelit ja sosiaalinen media kyllästävät arkea. Pussikaljoittelu joutuu kilpailemaan monen muun kiinnostavan ajanvietteen kanssa ja on ehkä osittain hävinnyt niille.

Juovuksissa olemisesta on ehkä tullut myös tyylirikko. Nuoret eivät enää näytä arvostavan kännissä örveltämistä.

Kysely

Mikä mielestäsi raitistaa nuoria?

Neutroni
Seuraa 
Viestejä25797
Liittynyt16.3.2005

Viikon gallup: Mikä mielestäsi raitistaa nuoria?

Käyttäjä4809 kirjoitti: Eiköhän syy ole -90 luvulla alkaneen laman menetetyt työpaikat ja samalla supistettu koulutus, minkä seurauksena vuodestä -99 alkaen vanhemmilla ei enää ole ollut niin paljon rahaa annettavaksi nuorisolle. Sekä myös nuorisolle soveltuvien työpaikkojen vähentyminen ja samaan aikaan tapahtunut kohtuuton vuokrien nousu, vasinkin pääkaupunkiseudulla. En tiedä, mutta en usko rahaan. Esimerkiksi kilju, 10 % juoma joka maksaa joitain senttejä litralta, tuntuu olevan...
Lue kommentti
molaine
Seuraa 
Viestejä1189
Liittynyt3.8.2011

Viikon gallup: Mikä mielestäsi raitistaa nuoria?

En kyllä usko, että rahalla on iso merkitys ja veikkaan, että käytettävissä olevat rahat on vain kasvaneet, jos verrataan vaikka omaan nuoruuteen. Ei viina suomessa ole niin kallista, etteikö köyhälläkin olisi varaa dokailla. Oma junnu ei läträä lainkaan viinan kanssa. Iso osa kavereistakaan ei, vaikka osa ilmeisesti jonkin verran lipittelee. Kyllä nuorten asenteet on mielestäni muuttuneet ihan selkeästi. Ehkä alkoholipolitiikka on toiminut? Kotoa ei meillä kyllä tällaista ole opittu...
Lue kommentti

Panterarosa: On selvää, että "Partitava kisaa kurupati-kuvaa" ei oikein aukene kehitysmaalaisille N1c- kalmukinperseille.