Tieteen teemapaketti kertoo, millaista energiatekniikka voi 40 vuoden päästä olla ja miten sitä kohti liikutaan.  

Millä maailma pyörii

Teksti: Helena Telkänranta

Mistä sähkö tulee töpseliin, miten talo lämpiää, ja millä auto kulkee neljänkymmenen vuoden kuluttua? Eri konsteilla kuin nykyisin, jos ilmaston lämpeneminen aiotaan pysäyttää kahteen asteeseen.

Julkaistu Tiede -lehdessä 2/2011.Kahden asteen nousua maailman keskilämpötilassa pidetään rajana, johon ilmastonmuutos täytyy pysäyttää, jotta pahimmilta seurauksilta vältytään. Onnistuminen edellyttää, että kasvihuonekaasujen päästöt saadaan puolitetuksi vuoteen 2050 mennessä. Ratkaisevin alue on energia: miten sitä tuotetaan ja kuinka paljon kulutetaan. Nyt yli 80 prosenttia maailman energiasta tuotetaan fossiilisilla polttoaineilla, joista vapautuu lämmittäviä hiilidioksidipäästöjä, ja energiankulutus sen kuin lisääntyy.– Maailmassa on vielä puolitoista miljardia ihmistä sähköverkon ulkopuolella, joten senkin vuoksi lähitulevaisuuden energiankulutus kasvaa, sanoo ilmastonmuutoksen professori Mike Hulme brittiläisestä East Anglian yliopistosta sähköpostihaastattelussa Tiede-lehdelle. – Lisäksi maailman väkilukuun on odotettavissa kahden miljardin ihmisen lisäys vuoteen 2050 mennessä.Jotta paisuva energiantarve saadaan tyydytetyksi tarpeeksi pienin päästöin, tarvitaan teknologinen vallankumous. Haaste on niin suuri, että siihen vastaaminen onnistuu vain, jos koko kysymys muotoillaan uudestaan, sanoo Hulme. – On rakennettava energiantuotannon muutoksesta sellainen kokonaisuus, jossa päätavoitteet ovat houkuttelevia. Päästöttömämpään tekniikkaan siirrytään kehityksen sivutuotteena. Yksi porkkana on uuden teollisuuden ja uusien elinkeinojen kasvu. Tulevaisuuden todennäköisimmät nokiat löytyvät niistä yrityksistä, jotka investoivat uusien energiateknologioiden kehittämiseen nyt – ja niistä valtioista, jotka luovat parhaat edellytykset näiden teknologioiden kehittämiselle.Tieteen teemapaketti kertoo, millaista energiatekniikka voi 40 vuoden päästä olla ja miten sitä kohti liikutaan.

Jo riittää veden keittäminen

Teksti: Helena Telkänranta

Energiantuotannossa täytyy viimeinkin keksiä jotain aivan uutta.

Energia on konservatiivinen ala, jossa on hyödynnetty tieteen saavutuksia varsin vähän, pohtii professori Peter Lund Aalto-yliopiston Teknillisestä korkeakoulusta. – Sähkön tuotanto perustuu yhä pääosin veden keittämiseen. Myös ydinvoimassa on kyse pikemminkin uudesta vedenkeittotavasta kuin uusien teknologiapolkujen avaamisesta.Nykyaikainen huipputiede on vasta tulossa energiantuotantoon. Lund näkee suuria mahdollisuuksia uusissa materiaaleissa, nanoteknologiassa, biotieteissä ja informaatioteknologiassa. Kelluvat tuulivoimalat tai nanosähkömoottori, jossa on tilavuusyksikköä kohden yhtä paljon tehoa kuin sadassa miljoonassa autonmoottorissa, ovat periaatteessa täysin mahdollisia. Samoin fotosähkökemialliset pinnoitteet, jotka tuottavat vetyä valon avulla, ja plusenergiatalot, jotka tuottavat enemmän energiaa kuin tarvitsevat.Lund arvioi, että tällaisilla uusilla energianlähteillä olisi mahdollista tuottaa yli puolet kaikesta sähköstä vuonna 2050, jos tutkimukseen panostetaan nyt.

Maailma paranee materiaaleilla

Jos lahjakas nuori haluaa lähteä opiskelemaan alaa, jolla hän pystyisi osallistumaan ilmastonmuutoksen pysäyttämiseen, yksi hyvä ehdokas olisi materiaalifysiikka. Korkeissa lämpötiloissa tai suuressa paineessa tapahtuvat prosessit toimisivat tehokkaammin, jos käytettävissä olisi lämpöä ja painetta paremmin kestäviä materiaaleja. Myös sähkön siirto maanosasta toiseen, kuten Saharan aurinkovoimaloista Suomeen, edellyttää uusia materiaaleja, etenkin tavallisissa ulkolämpötiloissa toimivia suprajohteita.Yksi askel kohti puhdasta ja halpaa sähköntuotantoa sai vuoden 2010 Millennium-teknologiapalkinnon. Kemiantekniikan professori Michael Grätzel Lausannen teknisestä yliopistosta Sveitsistä palkittiin väriaineherkistetyn aurinkokennon keksimisestä. Se jäljittelee kasvien fotosynteesiä, ja sitä voitaisiin periaatteessa valmistaa halvalla taipuisille levyille perinteisellä painotekniikalla.– Jos viidennes maailman terästeollisuudesta siirtyisi tuottamaan tällaisia kennoja, koko maapallon energiantuotanto voitaisiin muuttaa päästöttömäksi alle kymmenessä vuodessa, Lund laskee. – Silloin energia- ja ilmastokysymys olisi ratkaistu.

Energiaa lämpöerosta ja levistä

Orastavan idean kehitys maailmanlaajuiseen kaupalliseen käyttöön vie usein vuosikymmeniä. Nyt näköpiirissä olevien uusien teknologioiden joukossa on kolme, joista voi parhaassa tapauksessa sukeutua mittavia energiateollisuuden aloja vuoteen 2050 mennessä: valtamerten lämpötila- ja suolaisuuserojen hyödyntäminen sekä levien ja sinilevien käyttö biomassan ja vedyn tuotantoon.Valtamerten lämpötilaeroja voi hyödyntää kierrättämällä putkistossa nestettä, joka höyrystyy tullessaan meren pintaveden lämpöön. Höyry pyörittää turbiinia, minkä jälkeen se kiertää takaisin syvemmän veden viileyteen ja tiivistyy nesteeksi.Pintaveden ja syvän veden lämpötilaero on riittävä vain päiväntasaajan lähellä, mutta siellä energiaa pystyttäisiin teoriassa tuottamaan todella paljon. Kyseessä on tavallaan Saharaan kaavailtujen jättiläisaurinkovoimaloiden vetinen veli.

Osmoosivoimala toimii Norjassa

Osmoosivoimalan voi rakentaa mihin vain, missä on sekä makeaa että suolaista vettä. Ensimmäinen koevoimala käynnistyi vuonna 2009 Norjassa. Voimalassa on vesialtaan keskellä puoliläpäisevä kalvo, jonka huokosista vesimolekyylit mahtuvat läpi. Kalvon toisella puolella on suolaista ja toisella makeaa vettä. Seurauksena on osmoottinen paine, joka pyrkii tasoittumaan, eli makeaa vettä virtaa kalvon läpi suolaiselle puolelle. Kasvava veden paine toimii generaattorin voimanlähteenä.Levien ja sinilevien käyttö puolestaan vastaa siihen nykyisten biomassojen ongelmaan, että biomassan tuotanto kilpailee peltoalasta ruoan tuotannon kanssa. Kasveihin verrattuna levät ja sinilevät tuottavat keskimäärin kymmenkertaisen määrän biomassaa samalla pinta-alalla. Lisäksi niitä voi kasvattaa muuallakin kuin viljelykelpoisella maalla.Leviä ja sinileviä arvioidaan olevan maailmassa noin satatuhatta lajia, ja niiden välillä on suuria eroja siinä, kuinka tehokkaasti ne muuntavat auringon energiaa biomassaksi. Ani harvoja lajeja on tutkittu tästä näkökulmasta. Tutkittujen lajien kuivapainossa on osoittautunut olevan 20–70 prosenttia öljyjä. Varovaistenkin arvioiden mukaan yhden levähehtaarin öljyntuotanto olisi ainakin kuutisenkymmentätuhatta litraa vuodessa, mikä tekee levistä huikean ehdokkaan uudeksi biopolttoaineeksi.

Sinilevät vetytehtaaksi

Mahdollista olisi myös hyödyntää eräiden sinilevälajien kyky tuottaa vetyä. Sitä tutkitaan parhaillaan Suomessakin (ks. Kasvi osaa yhteyttää, insinööri yrittää, Tiede 5/2007). Jos öljytalouden korvaajaksi valikoituu vetytalous, vihreä mönjä saattaa silloinkin nousta yhdeksi sankariksi maailman pelastamisessa.

Helena Telkänranta on eläin- ja ympäristöaiheisiin erikoistunut tiedetoimittaja ja tietokirjailija sekä Tiede-lehden vakituinen avustaja.

Suomi huristelee vedyllä

Teksti: Kalevi Rantanen

Kohta moni ajaa vetyautolla. Joku asuu vetytalossa tai jopa vetykylässä.

Kymmenessä vuodessa vety tulee liikenteen polttoaineeksi Etelä- ja Länsi-Suomessa. Sitä aletaan tuottaa maakaasusta ja biokaasusta aurinkopaneeleilla ja tuulella, myöhemmin ydinvoimallakin. Vuosina 2030–2050 vetyasemaverkosto levittäytyy myös maaseudun pääteiden varsille. Näin vety-Suomea ja sen liikennettä hahmotellaan tutkijoiden ja teollisuuden Finnish HyWays -tiekartassa.Tekniikkaa on jo hiottu hiljaisuudessa. Ensimmäiset autot putkahtavat tielle pian. – Aiomme rakentaa viisi polttokennoautoa, jotka kulkevat vedyllä, sanoo projektipäällikkö Jouko Koivula Prizztechistä. – Lisäksi tehdään yksi polttokennotrukki. Koivulan työntanantaja Prizztech on Satakunnan maakunnallinen kehittäjäyhtiö. Vetytekniikka on kuulunut sen painopisteisiin jo toistakymmentä vuotta. Autot tehdään muuntamalla polttomoottoriautoja vetysähköautoiksi. Ensimmäisen on tilannut Porin kaupunki. Autopaja toimii Kokemäellä. Mukana on parikymmentä yritystä, muun muassa sähkötekniikkajätti ABB ja uusi akkutehdas European Batteries.Polttoainetta saadaan aluksi teollisuuden sivutuotteena syntyvästä vedystä. Sitä riittää muutamalle tuhannelle autolle. Tankkausverkostoakin on mietitty. Aluksi jokaisella autolla on oma nimikkoasemansa. Verkosto saadaan kaasuntuottaja Woikosken jakelupisteistä, joita on yli 150 ympäri Suomea. Woikoskella on myös nesteytetyn vedyn kuljetussäiliö ja jakelukalustoa.Autohankkeella mennään mukaan liikenteen murrokseen, joka alkaa muutaman vuoden päästä. Suuret autonvalmistajat ovat testanneet polttokennoautoja pitkään. Noin vuonna 2015 eli varsin pian maailman teillä pitäisi olla satojatuhansia polttokennoautoja nykyisten muutaman sadan sijasta.

Äetsässä kasvaa vetykylä

Vetytalous tulee kansantalouden mitassa olemaan pääasiassa vetyliikennettä, mutta paikallisesti syntyy myös muita sovelluksia. Satakuntalainen vetyautohanke on osa Äetsän vetykylää, joka levittää vetytietoutta ja -tekniikkaa. Äetsässä kokeiltiin jo kymmenen vuotta sitten lämmön ja sähkön yhteistuotantoa omakotitalossa. Silloin laitteet olivat vielä epäluotettavia. Nyt polttokennot ovat parantuneet paljon, samoin muukin tekniikka. Tanskalainen Dantherm testaa parhaillaan pääasiassa Tanskassa satoja omakotikoon polttokennovoimaloita, jotka tuottavat sekä sähköä että lämpöä. Polttoaineeksi käyvät vety ja maakaasu. Sarjatuotanto aiotaan aloittaa noin viiden vuoden kuluttua. Äetsään tulee laitteita parin vuoden kuluessa, Jouko Koivula arvioi.Hintoja on vielä mahdotonta ennustaa. Investointien kannattavuus riippuu vedyn hintakehityksestä muihin energianlähteisiin verrattuna. Se taas riippuu osittain poliittisista päätöksistä.

Innostus leviää

Vetykylän paikka on valikoitunut luontevasti. Kemira Chemicalsin tehdas tuottaa Äetsässä elektrolyysillä natriumkloraattia, josta jalostetaan edelleen selluteollisuuden valkaisukemikaaleja. Samalla syntyy vetyä, jota on käytetty lämpökeskuksessa polttoaineena. Nyt vedystä aiotaan tehdä polttokennossa sähköä, jota syötetään takaisin elektrolyysiprosessiin. Vetypolttokennolla saadaan takaisin osa prosessin kuluttamasta sähköstä. Vetyinnostus leviää muuallekin. – Vetytankkausaseman saaminen Rovaniemelle vauhdittaisi polttokennolla toimivien sovellusten markkinoille tuloa, sanoi Arctic Driving Centerin toimitusjohtaja Tarmo Kuusela viime vuonna. Yritys myy autotehtaille testauspalvelua arktisissa oloissa. Helsinkiläiset eivät aio jäädä huonommiksi. Vuosaareen rakennetaan vety- ja polttokennosovellusten näyteikkuna vuoteen 2013 mennessä. Satamaan tulee vetytrukkeja. Vetykäyttöisiä busseja voi myös tulla. Eurooppalaisessa Fuel Cell Buss -hankkeessa testataan kolmeakymmentä vetybussia, kymmentä Hampurin alueella ja loppuja muualla. Helsinkiin on tarjottu viittä bussia. Vetykyläliike on kansainvälinen. Äetsä kuuluu 2008 perustettuun vetykylien järjestöön HyRaMPiin, jossa on mukana jo kymmeniä kaupunkeja ja kuntia viidestätoista maasta.

Kalevi Rantanen on diplomi-insinööri, tietokirjoittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.

 

Kumman kaa?

Teksti: Kalevi Rantanen

Vertailussa vety-Honda ja sähkö-Mitsubishi.

Julkisuudessa vedystä on viime aikoina puhuttu vähän. Politiikassa se on ollut epäsuosiossa. Keväällä 2009 Yhdysvaltain energiaministeriö päätti lopettaa suuren osan vetytutkimuksistaan. Energiaministeri Steven Chu kysyi, onko vetyautoihin siirtyminen todennäköistä kahdenkymmenen vuoden kuluessa. Hän vastasi itse kysymykseensä, että ei ole. Ministeriö päätti panostaa sähköautoihin.Arvostelijat sanoivat, että vety- ja sähköautoilla on samat kustannusongelmat. Molempien tekniikassa on epävarmuuksia. Monien tutkijoiden mielestä on liian aikaista sulkea kumpaakaan pois.

Ajaako vety- vai sähköautolla?

Hollantilainen energiatutkimuslaitos ECN teki vertailun, jossa sähköautoja edusti Mitsubishi i MiEV ja vetyautoja Honda FCX Clarity.Mitsubishi i MiEV:ssä on 47 kilowatin moottori. Huippunopeus on 130 kilometriä tunnissa. Latausväli on 160 kilometriä. Hondan Clarityssa on 100 kilowatin moottori. Autolla pääsee 160 kilometriä tunnissa. Tankkausväli on 430 kilometriä. Kumman valitset? Huippunopeus riittää molemmilla autoilla Suomen teille kohtuullisen hyvin. Tankkausväli sen sijaan on kriittinen tekijä. Auto, johon on ladattava sähköä 160 kilometrin jälkeen, sopinee kaupunkilaisperheen kakkosautoksi, mutta tuskin ainoaksi kulkuneuvoksi.Akku painaa energiamäärään  nähden paljon enemmän kuin vetyvarasto. Kun polttoainesäiliön paino lasketaan mukaan, kaasumainen vety sisältää 350 baarin eli ilmakehän paineessa 5–6 kilowattituntia energiaa kiloa kohti. Yksi kilo nykyaikaista litium-rautafosfaattiakkua sisältää noin 0,1 kilowattituntia sähköä. Oikeastaan vetyautokin on sähköauto, jossa vain on oma voimalaitos eli polttokenno. Kenno on käänteinen elektrolyysilaite, joka tekee vedystä ja ilman hapesta sähköä. Päästönä syntyy vain vettä.Sähköauton akkupaketin tilalla on vetysäiliö. Laitteita on enemmän kuin sähköautossa. Lisäksi polttokennossa katoaa häviöinä noin puolet vedyn energiasta. Silti vetyautolla päästään pitempään ajomatkaan kuin akkusähköautolla.

Polttomoottorikin halpeni

Vetyliikenteen pullonkaulaksi mainitaan usein vedyn jakeluverkoston rakentaminen. Kokemuksen mukaan ongelma ratkeaa kyllä, jos vedyn ja polttokennojen hinnat saadaan tarpeeksi alas. Kun autot tulivat, ei ollut bensa-asemia eikä teitä. Molemmat syntyivät nopeasti, kun tuli halpoja autoja ja halpaa öljyä. Auton käyttäjän kannalta selvin este on polttokennojen kalleus. Useiden tuhansien eurojen lisähinta muuten samanlaisesta autosta karkottaa ostajat. Polttokennoissa maksavat esimerkiksi kalliit platinakatalysaattorit. Kustannusten alentamiseksi tehdään paljon työtä, ja polttomoottori tarjoaa rohkaisevan analogian. Sen hintaa on pystytty alentamaan uskomattoman paljon. Polttokennot halpenevat myös, kun kehittämiseen alkaa virrata rahaa.

Kalevi Rantanen on diplomi-insinööri, tietokirjoittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.

Vetysähköllä vai pelkällä sähköllä?

  Vetypolttokennoauto Sähköauto
EDUT Pitkä tankkausväli, nopea tankkaus Sähköverkko valmiina
PUUTTEET Vedyn jakeluverkosto rakennettava Lyhyt latausväli, hidas lataus

Vedyn valmistus on kallista

Vetytalouden suurin este ovat vedyn tuotantokustannukset. Kaikki valmistusmenetelmät ovat kalliita.Nykyään suurin osa vedystä tuotetaan maakaasusta veden avulla. Kun kuuma vesihöyry reagoi metaanin kanssa, syntyy vetyä ja hiilidioksidia. Jos halutaan päästötöntä polttoainetta, hiilidioksidi on erotettava ja varastoitava.Muutama prosentti vedystä tuotetaan vedestä elektrolyysillä. Hiilipäästöjä ei synny, mutta sähköä kuluu paljon. Keinoja valmistuksen tehostamiseksi etsitään koko ajan. Eräs paljon tutkittu idea on termolyysi eli veden hajottaminen lämmöllä. Eräät tutkimuksen alla olevat neljännen sukupolven ydinvoimalat pystyvät tuottamaan sähkön lisäksi lämpöä ja vetyä. Termolyysissä vety ja happi tavallisesti erotetaan kahdessa vaiheessa. Molemmat sidotaan sopivaan kemikaaliin ja sitten vapautetaan. Esimerkiksi rikkihappo sitoo ja vapauttaa happea, jodi vetyä. Vetyä on mahdollista valmistaa myös aurinkovoimalla. Yhdysvalloissa uusiutuvan energian tutkimuslaitos NREL on testannut vedyn valmistusta auringonvalon ja sinkkioksidikierron avulla. Auringossa sinkkioksidi hajoaa sinkiksi ja hapeksi. Toisessa vaiheessa, joka voi tapahtua myös pimeä­nä aikana, sinkki reagoi veden kanssa ja vapauttaa vetyä. Samalla syntyy sinkkioksidia, joka viedään taas auringonpaisteeseen, ja kierros alkaa alusta.

Sähkölasku nolla

Teksti: Helena Telkänranta

Energiatehokkaan kodin tekniikat ovat jo olemassa. Tulevaisuudessa siellä voi viettää kivan lomankin.

Energiankulutuksen vähentäminen on kaikkein tehokkaimpia lääkkeitä maailman energiaongelmiin. Energian käyttöä tehostamalla pystyttäisiin hoitamaan jopa puolet maailmassa tarvittavista päästövähennyksistä.Suurin säästövara piilee asumisessa. Vuoden 2050 perhe asuu nollaenergiatalossa, joka ottaa talteen asumisessa syntyvän lämmön ja jolla on omaa pienimuotoista energiantuotantoa. Se riittää kattamaan talon koko vuotuisen energiankulutuksen, jopa enemmänkin.Yksi energiatehokkaan asumisen peruspilari tulee olemaan myös maanosan laajuinen älykäs sähköverkko, joka sovittaa sähkön tuotannon ja kulutuksen edullisimmalla tavalla yhteen (ks. Neuvottelevat jääkaapit säästävät sähköä, Tiede 4/2010).

Talokanta uusiutuu hitaasti

Energiatehokkaan kodin konsteista monet ovat olemassa jo nyt, mutta harva rakentaja tietää niistä. VTT:n raportissa Energy Visions 2050 todetaan, että kaupallisilla markkinoilla jo olevilla ratkaisuilla voisi leikata lämmitysenergian kulutuksesta jopa kymmeniä prosentteja niin, että rakentamisen kustannukset kasvaisivat vain muutaman prosentin. EU:n energiatehokkuusdirektiivi vaatiikin, että uusien rakennusten tulee olla lähes nollaenergiataloja vuoden 2020 loppuun mennessä.– Koko rakennuskannan tai sen energiankäyttöön vaikuttavien järjestelmien uusiutuminen kestää kuitenkin vuosikymmeniä, toteaa tutkimusprofessori Ilkka Savolainen VTT:stä. – Joissakin kulutustuotteissa, kuten kännyköissä ja muussa elektroniikassa, tuotteiden käyttöaika on melko lyhyt, joten energiatehokkaampiin tuotteisiin voidaan siirtyä nopeastikin.Teknologiajohtaja Satu Helynen VTT:stä toteaa, että energiankulutukseen on suuri vaikutus sillä, mitä lähitulevaisuuden ihminen toivoo: mitä hän haluaa syödä, tahtooko hän matkustella ja miten. Savolainen on samoilla linjoilla. – Nerokkaita ideoita tarvitaan paitsi teknologian kehittämiseksi myös kulutuskäyttäytymisen muuttamiseksi.

Lähde virtuaalilomalle

Energiaa säästyy paljon, jos ihmiset pysyvät kotikulmilla. – Pitkällä aikavälillä on välttämätöntä vähentää ihmisten ja tavaroiden fyysistä liikkumista sekä lisätä kaiken liikkumisen energiatehokkuutta, sanoo VTT:n erikoistutkija Juhani Laurikko. Päästöt vähenevät, jos ihmiset siirtyvät joukkoliikenteeseen, erityisesti raideliikenteeseen. Yhdyskuntarakenteen voi myös suunnitella niin, että työmatkaliikenne vähenee. Lisäksi virtuaalisella läsnäololla voi vähentää kokousmatkoja ja lisätä mahdollisuuksia etätyöhön. – Virtuaalitodellisuus voisi vähentää myös turismia, jos sillä kyetään luomaan korkeatasoista elämysviihdettä, jota turismi pohjimmiltaan on, Laurikko pohtii. Saksassa toimii jo esiaste: suuri lasikattoinen pienoisparatiisi, jonka hiekkarannoilla vierailee kymmeniätuhansia asiakkaita vuosittain.

Lentokoneita vaikea parantaa

Tällainen lohtu saattaa olla tarpeen, sillä lentoliikenteellä ei ehkä ole tulevaisuutta lainkaan. Professori David MacKay Cambridgen yliopiston fysiikan laitoksesta toteaa kirjassaan Sustainable Energy – Without the Hot Air lentokoneiden ongelman olevan se, että autoihin verrattuna niiden tekninen kehitys on jo pitkällä. Autojen energiatehokkuudesta löytyy parantamisen varaa, mutta lentokoneissa polttoaineen kulutusta vähentävät ratkaisut ovat koko lailla käytössä. MacKay laskee, että lentokoneiden energiatehokkuutta voisi parantaa ehkä kymmenellä prosentilla, mutta siinä se sitten olisi.

Uusi jako 2050Tietä auringolle

Teksti: Helena Telkänranta

Tuuli ja ydinvoima auttavat alkuun. Vuosisadan lopulla aurinko valtaa markkinoita.

Kahden asteen ilmastotavoitteessa onnistuminen merkitsee käytännössä, että energiantuotanto on lähivuosikymmeninä monen tekniikan mosaiikki. Näin ennustaa VTT:n Energy Visions 2050 -hanke, jossa laskettiin erilaisia skenaarioita Suomen, Euroopan ja maailman kehitykselle.

Tuuli yllättää pian

Vuoteen 2050 mennessä tärkeimmät energianlähteet fossiilisten polttoaineiden korvaamisessa ovat VTT:n laskelmien mukaan tuuli ja ydinvoima. Tuulen suuri rooli voi kuulostaa yllättävältä: hollantilaisille ja tanskalaisille maisemassa pyörivät siivet ovat arkipäivää, mutta suomalainen ei ole tottunut ajattelemaan, että maailmaa pelastettaisiin ensisijaisesti propelleilla. Muutos on kuitenkin jo käynnissä.– Tuulienergian tuotanto kasvaa nyt yli 30 prosentilla vuodessa, ja se on lähestymässä markkinaläpimurtoa. Euroopan sähköntuotantoinvestoinneissa tuulivoima on nimellisteholla mitattuna suosituin vaihtoehto, kertoo professori Peter Lund Aalto-yliopiston Teknillisestä korkeakoulusta.

Aurinko hallitsee myöhemmin

Myös aurinko voi olla yksi tärkeimmistä energianlähteistä vuosisadan puolivälissä, jos suurten aavikkoaurinkovoimaloiden kehittämiseen investoidaan. Aurinkoenergian varsinainen huippuaika alkanee vuosisatamme lopulla. Silloin mosaiikki saattaa taas vaihtua yhden vallitsevan energianlähteen aikakaudeksi, ja nykyisten fossiilisten polttoaineiden tilalla on aurinko.Aurinkoenergian yleistymistä on tähän asti rajoittanut aurinkokennojen hinta. Parina viime vuonna se on laskenut nopeasti. Lundin mukaan aurinkopaneelin hinta saattaa pian pudota suunnilleen dollariin watilta, jota on pidetty rajana sen laajalle käyttöönotolle ilman yhteiskunnan tukea.Tekniikan kehitystä tarvitaan kipeästi. – Etenkin aurinko- ja tuulisähkön kannalta ratkaisevaa on energian varastointi, sanoo toimialajohtaja Kari Larjava VTT:stä. Hän näkee mahdollisuutena myös uuden sukupolven ydinvoimalat, joissa polttoaine käytetään tehokkaasti ja ydinjätettä syntyy hyvin vähän.Biomassan käyttö kasvaa, samoin vesivoiman. Esimerkiksi Afrikassa on paljon mahdollisuuksia vesivoiman lisäämiseen, sanoo tutkimusprofessori Ilkka Savolainen VTT:stä.

Hiilenpoistoa tarvitaan kauan

Parhaissakaan skenaarioissa fossiilisten polttoaineiden käyttö ei lopu heti. Erityisesti kehittyvissä maissa kivihiilen polttaminen tulee jatkumaan vuosikymmeniä. Maakaasu säilyy tärkeänä energianlähteenä vielä jonkin aikaa. – Syntyvä hiilidioksidi on otettava talteen ja sen varastointi on ratkaistava, Larjava toteaa.Hiili voitaisiin ottaa talteen myös biomassan poltossa. Silloin biomassan energiakäyttö olisi keino imuroida hiilidioksidia ilmakehästä.

Teksti: Helena Telkänranta on eläin- ja ympäristöaiheisiin erikoistunut tiedetoimittaja ja tietokirjailija sekä Tiede-lehden vakituinen avustaja.

Julkaistu Tiede-lehdessä 2/2011

Suomalaistutkija havaitsi, että maaseudun monimuotoinen luonto saattaa suojata koiria allergialta. Se antaa tukea biodiversiteettihypoteesille.

Kaupunkilaiskoirilla on enemmän allergioita kuin maaseudulla asuvilla. Vähiten allergioita on koirilla, jotka elävät maalla maalaismaiseen tapaan monilapsisessa, muitakin eläimiä omistavassa perheessä ja saavat ulkoilla vapaasti kotipihalla.

Tällaisia asioita koirista Jenni Lehtimäki sai selville väitöstutkimuksessaan, josta Helsingin Sanomat kertoo jutussaan.

Ihmisistä tosin ei samanlaista yhteyttä löytynyt allergioiden ja asuinpaikan väliltä.

Lehtimäki testasi biodiversiteettihypoteesia. Sen mukaan immuunijärjestelmämme häiriintyy ja allergian tapaiset tulehdusperäiset sairaudet lisääntyvät, kun ympäristön monimuotoisuus hupenee ja me altistumme entistä vähemmille luonnon mikrobeille.

Väitöskirja koostui neljästä tutkimuksesta, joista kaksi käsitteli lapsia ja kaksi lemmikkikoiria.

Kummassakaan lapsitutkimuksessa ei löytynyt merkittävää yhteyttä allergioiden ja ihon mikrobien tai luonnon monimuotoisuuden välillä.

Toisin oli lemmikkien laita. Koiranomistajille suunnatun kyslytutkimusken mukaan sairaimpia olivat kaupunkilaiskoirat, joista noin 17 prosentilla oli allergiaa. Maalla osuus oli viitisen prosenttia.

”Kysely osoittaa ensimmäistä kertaa urbaanin ympäristön ja muun nisäkkään kuin ihmisen allergian välisen yhteyden”, Lehtimäki kertoo.

Vielä selvemmän näytön tarjoaa neljäs tutkimus, johon osallistui yhteensä 170 labradorinnoutajaa ja suomenlapinkoiraa.

Se paljasti, että eniten allergioista kärsivät kaupungissa esimerkiksi kerrostalossa asuvat koirat, joilla on ”urbaani elämäntyyli”. Niiden hoidosta vastaa yksi ihminen, joka harrastaa monenlaista ja lenkkeilee paljon koiran kanssa.

Harvinaisimpia allergiat ovat maalaiseen tapaan maalla elävillä koirilla. Niiden iholla on viljalti ympäristöstä peräisin olevia bakteereja.

Lehtimäki ihmettelee, miksi ympäristön ja allergian yhteys tuli ilmi koirilla muttei lapsilla.

”Allergia on monimutkainen sairaus ja ihmiselämä on monimutkaista, mikä saattaa piilottaa ympäristön vaikutuksen”, hän miettii.

Täysin piiloon ihminen ei kuitenkaan jäänyt. Kyselytutkimuksessa paljastui, että jos allergia vaivaa koiraa, omistajakin on todennäköisesti allergikko. Tämä johtuu epäilemättä jostain yhteisestä tekijästä koiran ja omistajan elämäntavoissa tai ympäristössä.

”Maaseutumaisessa ympäristössä koiran ja ihmisen elimistö altistuu mikrobeille, jotka jollakin tavalla tukevat immuunijärjestelmän toimintaa”, Lehtimäki toteaa.

Kysely

Uskotko biodiversiteettihypoteesiin?

Tutustu sisältöön ja lue uusi lehti digilehdet.fi:ssä.

 

Tieteessä 2/2018 

 

PÄÄKIRJOITUS

Kun viha vie

Vihapuhuja ratsastaa alkukantaisella reaktiolla.

 

PÄÄUUTISET

Unissa puhutaan rumia

Myöntisen päiväminän takaa kurkkii
kielteinen yöminä – hyvästä syystä.

Alienkivi on yksi miljoonista

Tähtienvälisiä asteroideja syöksyy
aurinkokunnan läpi jatkuvasti.

Nykyihminen seikkaili
ulos Afrikasta useita kertoja

Yhden ulostulon malli ei enää mitenkään
istu Aasian löytöihin.

Korallit kalpenevat kiihtyvää tahtia

Lämpenevät vedet riistävät
polyypilta elintärkeän kumppanin.

 

ARTIKKELIT

Migreeni vyöryy aivorungosta

Kun sähköt sekoavat hermokeskuksessa,
kipuviestit kiihdyttävät aivot hälytystilaan.

Esinisäkkäät
Maailman valtiaat ennen dinosauruksia

Kehitys kohti meitä käynnistyi jo silloin,
kun maapallon mantereet olivat vielä yhtä.

Siittiöt hukassa

Enää hälytyskellot eivät kilise van kumisevat.
Miesten siittiömäärät ovat romahtaneet.

James Bond
Harmaa agentti hurmasi maailman

Vastoin odotuksia huomaamaton vakooja sai
valtavan huomion. Kohu teki fiktiosta faktaa.

Liikenne jättää tiet

Visio on villi muttei utopiaa. Jokainen sopiva
maapala tarvitaan luonnolle ja ruoalle.

Ennen paras mies oli poikamies

Naiset ja seksi eivät ole aina olleet miehen mitta.
Elämän tärkeät asiat löytyivät pitkään toisaalta.

 

TIEDE VASTAA

Voiko pissa jäätyä kaarelle?

Haudataanko vainajat ilmansuuntien mukaan?

Mikä on puujalkavitsi?

Miksi kuusi kestää lumen painon?

Miten norppa löytää takaisin avannolle?

Voiko avaruusaseman palauttaa Maahan?

 

KIRJAT

Oma dna kantaa suvun historiaa

Marja Pirttivaara teki suomalaisille sukututkijoille uudenlaisen kätevän oppaan.

 

KUVA-ARVOITUS

Klassikkopalsta

kutsuu lukijoita tulkitsemaan kuvia lehden Facebook-sivustolle: facebook.com/tiede.fi

 

OMAT SANAT

Valoa kohti

Entisinä aikoina kantasana tarjosi myös lämpöä.

 

Jos olet Sanoman jonkin aikakauslehden tilaaja, voit lukea uusimman numeron jutut Sanoman Digilehdet-palvelussa.

Ellet vielä ole ottanut tilaukseesi kuuluvaa digiominaisuutta käyttöön, tee se osoitteessa https://oma.sanoma.fi/aktivoi/digilehdet. Aktivoinnin jälkeen pääset kirjautumaan suoraan digilehdet.fi-palveluun.