Kun koneet ja niiden omistajat tasaavat sähköverkon kuormitusta keskenään, kulutushuiput mahdaltuvat. Näin säästyy kallista säätövoimaa, jonka tarvetta aurinko- ja tuulienergian käyttö lisää.

Teksti: Kalevi Rantanen

Kun koneet ja niiden omistajat tasaavat sähköverkon kuormitusta keskenään, kulutushuiput mahdaltuvat. Näin säästyy kallista säätövoimaa, jonka tarvetta aurinko- ja tuulienergian käyttö lisää.

Julkaistu Tiede -lehdessä 4/2010Mitä jos jääkaappisi neuvottelisi naapurien jääkaappien kanssa sähkön käytöstä. Sitten jääkaappiyhteisö sopisi sähkön hinnasta energiayhtiön kanssa. Saisit alennusta sähkölaskuusi tekemättä mitään.Australialaisen tutkimuslaitoksen Csiron tutkijaryhmä on kehittänyt uutta tapaa tasata kuormitusta sähköverkossa. Jääkaapit verkotetaan keskenään, jolloin suuresta kaappijoukosta muodostuu merkittävän kokoinen kylmävarasto. Kun tuuli- ja aurinkovoimalat puskevat sähköä verkkoon, jääkaappien lämpötilaa lasketaan muutamalla asteella. Kun tuuli laantuu tai aurinko menee pilveen, jääkaapit sammuttavat itsensä vähäksi aikaa ja hyödyntävät kylmävarastoaan. Koska huipputehoa ei tarvitse käyttää, sähkölasku pienenee.

Katkoa ei huomaakaanFloridassa energiayhtiö FPL on jo vuosia tasannut sähköverkon kuormitusta On Call -nimisellä palvelullaan. Siinä asiakas antaa yhtiölle luvan kytkeä pois päältä sähkölämmittimiä, kuumavesivaraajia, uima-altaiden pumppuja ja joskus myös ilmastointilaitteita tietyksi ajaksi. Vastineeksi hän saa alennuksia sähkölaskuun.Palvelussa on mukana jo melkein miljoona asiakasta. Katkojen pituus vaihtelee laitteen mukaan 15 minuutista muutamaan tuntiin. Kuumavesivaraaja tai allaspumppu sietää tuntienkin taukoja ilman, että asukas huomaa mitään. Käytännössä palvelua on tarvittu keskimäärin neljä kertaa vuodessa. Energiayhtiö on pystynyt leikkaamaan huipputehoa neljä prosenttia, mikä on paljon.Säätövoima, jota käytetään lyhytaikaisten kulutushuippujen kattamiseen, on kallista. Ongelma pahenee sitä mukaa kuin tuuli- ja aurinkovoiman osuus sähkön tuotannosta kasvaa. Säätövoimaa on tarvittu aina, koska kulutus vaihtelee, mutta nyt vaihtelee myös tuotanto.

Verkko palvelee kuluttajaaUusiutuvien energianlähteiden hyödyntäminen on yksi syy kehittää älykäs sähköverkko, jossa yksityiskuluttajakin toimii aktiivisesti. – Verkkoon tulee jännittäviä uudistuksia, kertoo Suomen kantaverkkoyhtiön Fingridin toimitusjohtaja, tekniikan tohtori Jukka Ruusunen. – Ne toteutetaan yhdistämällä viisaasti ja kustannustehokkaasti olemassa olevaa ja uutta tekniikkaa.Ymmärrämme kustannustehokkuuden, mutta mitä mahtaa viisaus sähköverkossa merkitä? Ennen kaikkea se näkyy näppäränä palveluna. Kuluttaja pienentää sähkölaskuaan ja ehkä mielellään pelastaa maailmaakin, jos muutokset ovat helppoja tehdä. Vähänkin hankalat ratkaisut jäävät paperille.– On kehittävä uutta palveluliiketoimintaa, Ruusunen painottaa ja kertoo, että tekniikka on jo olemassa. Tuntikulutusmittarit tulevat muutamassa vuodessa, tällä vuosikymmenellä. Kuluttajalla on silloin periaatteessa hyvät mahdollisuudet optimoida sähkön menekkiä ja välttää kalliin huipputehon ostamista. Mutta kenellä on aikaa ja halua seurata hintojen muutoksia tunnin välein! Tarvitsemme keinoja, jotka minimoivat sähkölaskun ja hiilijalanjäljen puolestamme.

Lämpö ja vesi ohjaukseenTuntikulutusmittarit, tulevaisuudessa ehkä vielä tarkemmat mittarit, pitää liittää talon automatiikkaan. Tekniikka toimii parhaiten silloin, kun kuluttaja ei edes huomaa jonkin laitteen kytkeytymistä pois ja päälle. Ruusunen mainitsee sähkölämmityksen ja lämminvesivaraajat, jotka ovat Suomessa erinomaisia ohjauskohteita.Liittämisessä on vielä tekemistä. Termostaatteja ja muuta elektroniikkaa riittää kyllä, mutta toistaiseksi puuttuu yhteys laitteiden väliltä. Kun se toteutuu, asukas voi halutessaan antaa automatiikalle luvan vähentää hieman lämmitystä tai jäähdytystä hintapiikin aikana ja lisätä kulutusta, kun hinta laskee. Kun kodin tietoverkko liittää kaikki laitteet toisiinsa, kulutusta voidaan hienosäätää huone- ja laitekohtaisesti. Jos jotain ei Suomessa sovi liiaksi ohjata niin saunomisaikaa – sen valinnassa kun painavat muut perusteet kuin sähköverkon kuormitus, sähkön hinta tai maapallon tila. – Jos tulen hikiseltä hiihtolenkiltä, haluan lämmittää saunan heti, vaikka vähän säästäisinkin saunomalla muulloin, sanoo professori Liisa Haarla, joka johtaa sähkönsiirtotekniikan tutkimusryhmää Aalto-yliopiston teknillisessä korkeakoulussa.

Autoilija kauppaa sähköäSähköverkon uusi äly näkyy myös mahdollisuutena varastoida sähköä hybridi- ja sähköautojen akkuihin. Autoilija voisi ostaa sähköä halvalla ja myydä sitä akusta takaisin verkkoon sellaisena ajankohtana, kun auto seisoo käyttämättömänä mutta sähkön hinta on korkea. Ratkaisua testataan esimerkiksi Delawaren yliopistossa Yhdysvalloissa. Koeauto lataa yöllä sähköä, ja seisoessaan päivällä pysäköintialueella se voi palauttaa verkkoon sähköä määrän, joka riittää 7–8 perheen kulutukseen noin puoleksi tunniksi.Jälleen palvelu ratkaisee. Teknisesti idea on toteutettavissa, mutta on saatava vielä kuluttaja innostumaan asiasta.– Suomessa hintaero on niin pieni, että autoilijat tuskin kiinnostuvat, epäilee professori Haarla. – Akuista on apua, jos näin voidaan välttää voimalan rakentaminen huipputehoa varten, mutta on löydettävä ratkaisu, jossa autoilijat saavat tarpeeksi tuntuvan korvauksen sähkön varastoinnista.

Tasavirta leikkaa häviöitä Uutta sähköverkkoa on verrattu internetiin. Yhtäläisyyksiä on esimerkiksi viestinnän kaksisuuntaisuus, mutta on myös eroja. Toisin kuin tietoverkon sähköverkon on siirrettävä valtavia energiamääriä. Hyvien hermojen lisäksi tarvitaan lihaksia. Yksi ratkaisu, josta on energia-alan keskusteluissa ja viestimissä tullut miltei muotivillitys, on suurjännitteinen tasavirtakaapeli. Pistorasiasta tulee tavallisesti vaihtovirtaa. Kuluttajapään jakeluverkot ja suurjännitteiset siirtoverkotkin ovat enimmäkseen vaihtovirtaverkkoja. Vaihtovirran suurin etu on, että jännitettä on muuntajalla helppo nostaa ja laskea.Vaihtovirtaverkossa sekä jännite että virta kuitenkin muuttuvat koko ajan ja vielä eri tahdissa. Tästä syntyy niin sanottua loistehoa, joka menee hukkaan. Pitkässä johdossa häviöt tulevat suuriksi. Tasavirtaverkossa loistehoa sen sijaan ei synny. Siksi vaihtovirta on yleensä edullista jakeluverkoissa monine muuntajineen, tasavirta pitkissä siirtolinjoissa.

Pitkä linja kannattaaNykyisestä innostuksesta päätellen voisi luulla, että tasavirtakaapeli on uusi keksintö. Todellisuudessa tasavirta on vaihtovirtaa vanhempaa: ensimmäiset sähköverkot toimivat tasavirralla. Sitten vaihtovirta vei jännitteen muunneltavuuden takia voiton. Tasavirta muistettiin taas, kun tuli tarpeen siirtää paljon tehoa pitkiä matkoja. Maailman  ensimmäinen suurjännitteinen tasavirtayhteys kytkettiin Gotlannin ja Manner-Ruotsin välille jo 1954. Suomen sähköverkko on nykyään yhdistetty tasavirtalinkeillä Ruotsin, Viron ja Venäjän verkkoihin.Sähkökonevalmistaja ABB on laskenut, että tasavirta tulee kannattavaksi, kun ilmajohdon pituus on vähintään 600 kilometriä, merikaapelissa jo paljon lyhyemmällä matkalla. ABB on itse rakentamassa Kiinan Xiangjiaban vesivoimalasta Shanghaihin 2 000 kilometrin suurjänniteyhteyttä, joka siirtää 6,4 gigawatin tehon. Sähkön pitäisi alkaa virrata ensi vuonna.Pitkiä kaapeleita tarvitaan myös siirret¬täessä sähköä esimerkiksi Pohjanmeren tuulipuistosta kuluttajille.

Ei yhden kortin varaanInnokkaimmissa visioissa tasavirtaverkko ratkaisee kaikki energiaongelmat.  Aurinko-, tuuli- ja vesivoimalat, jotka yhdistetään yli mannerten suuritehoisilla kaapeleilla, tuottavat sähkön ekologisesti ja edullisesti.Viime aikoina on taas puhuttu Desertec-hankkeesta, jonka idea on tuottaa Saharassa aurinkosähköä Euroopan tarpeisiin. Teknisesti Desertec voidaan toteuttaa. Ongelmana on – kustannusten lisäksi – huoltovarmuus. Se on ehdoton vaatimus, jota kuluttaja harvoin ajattelee. Kaiken laittaminen yhden kortin varaan sisältää riskejä.– Sähkövirta on helppo katkaista hetkessä, tai joku voi räjäyttää kaapelin poikki ja pimentää Euroopan, muistuttaa Jukka Ruusunen Fingridistä.Ruususen mukaan Desertec toimii paikallisena ratkaisuna Välimeren alueella, jos Saharan sähkö pystyy hinnallaan kilpailemaan esimerkiksi Espanjassa tuotetun aurinko- ja tuulienergian kanssa.

Siirtokulut ratkaisevatVirtalajista riippumatta suurjännitejohdot maksavat paljon. Sähkön pitkä  siirtomatka saattaakin syödä kustannussäästön, joka syntyy edullisesta tuotantopaikasta. – Paikka, jossa tuulee parhaiten, voi olla huonompi tuulivoimalalle kuin keskinkertaisen tuulinen paikka, kun sähkön siirtokustannukset lasketaan mukaan, professori Haarla toteaa. Verkkoa ja voimaloita on siksi aina punnittava yhdessä – silloinkin, kun puhutaan kokonaisten maiden energiataloudesta.Tanskalaiset pystyvät tuottamaan tuulivoimalla 20 prosenttia sähköstään. Irlannissa paljon pienemmän osuuden liittäminen verkkoon on monimutkaisempaa. Tanskan sähköverkko on kytketty hyvillä siirtoyhteyksillä naapurimaiden verkkoihin; tanskalaiset voivat esimerkiksi ostaa Norjasta vesivoimaa silloin, kun tuulee heikosti. Irlannin pienessä ja toistaiseksi melko eristetyssä verkossa säätövoimaa ei juuri voida hankkia naapurimaista.

Suurmarkkinoista säästöäVahva sähköverkko mahdollistaa monenlaisten ja monenkokoisten energianlähteiden käytön. Se myös luo pohjan suurille sähkömarkkinoille.– Noin kymmenessä vuodessa, vuoteen 2020 mennessä, sähkön hinta yhtenäistyy koko Euroopassa, ennakoi toimitusjohtaja Ruusunen. Syntyy kilpailua, joka pakottaa parantamaan tekniikkaa ja alentaa pitkällä aikavälillä sähkön hintaa.Sähköteollisuuden toimialajärjestö Eurelectric on laatinut Eurooppaa varten hiilineutraalin Power Choices -skenaarion. Se perustuu Ateenan teknisen korkeakoulun professorin Pantelis Kaproksen tiimin laatimaan energiatalousmalliin. Tutkijoiden mukaan energiakustannusten osuus kansantuotteesta nousee 2020-luvun puoliväliin mennessä ja alkaa sitten laskea, jos hyvin käy.Ruususen mukaan suurin uhka on, että markkinoita ei saada toimimaan. Silloin sähkö on kallista kaikkialla Euroopassa.

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

Soita valoa kännykällä

Suomessa kaupungit ovat yrittäneet säästää sähköä vähentämällä katuvalaistusta, mutta tämä on nostattanut vastarintaa. Saksan Nordrhein-Wetsfalenissa sijaitseva Dörentrupin pikkukaupunki on keksinyt tavan pienentää sähkölaskua huonontamatta palvelua.Katuvalot sammutetaan illalla, mutta myöhäinen kulkija voi halutessaan  sytyttää ne. Kun hän lähettää kännykällä viestin numeroon, joka on kiinnitetty lyhtypylvääseen, automatiikka sytyttää rivin katulamppuja. Ulkona kännykkä on kätevämpi kuin liiketunnistin tai sähkönappula. Tunnistin voi reagoida heiluvaan puun oksaan tai tiellä tepastelevaan siiliin. Nappulat taas rikkoutuvat helposti.Alueellisen energiayhtiön mukaan tekniikka, jonka kauppanimi on ”dial4light” eli ”soita valoa”, sopii pienehköille paikkakunnille, joiden kaduilla liikutaan yöllä harvoin. Dörentrupin lisäksi pari muutakin kaupunkia on jo mukana palvelussa.

Supraverkko tulee, mutta milloin

Tohtori Paul M. Grant, yhdysvaltalainen suprajohteiden tutkija sanoo, että jos jollekin planeetalle pitäisi rakentaa sähköverkko alusta asti, se olisi suprajohtava.Grant on tehnyt elämäntyönsä IBM:ssä ja sähköteknisessä tutkimuslaitoksessa Eprissä. 2000-luvun alussa alussa hän esitti yhdessä fyysikko Chauncey Starrin ja sähkötekniikan professori Thomas J. Overbyn kanssa idean suprajohtavasta verkosta. Suprajohtava maanalainen kaapeli kuljettaisi sekä sähköä että nestemäistä vetyä. Sähkö tuotettaisiin uuden sukupolven ydinvoimaloissa, jotka valmistavat myös vetyä.  Magnesiumdiboridista tehty suprajohdekaapeli toimii 21 kelvinasteen eli –252 celsiusasteen lämpötilassa häviöittä, mutta kaapelin jäähdytys on kallista. Jos nestemäinen vety lykätään kaapelin kanssa samaan putkeen, se toimii suprajohteen jäähdytteenä. Edullista säätö- ja varavoimaa saadaan varastoimalla vetyä paitsi kaapeliin myös sen varrelle sijoitettaviin säiliöihin. Ratkaisu lyö monta kärpästä samalla iskulla (ks. Suprajohteilla vihreää teknologiaa, Tiede 5/2007, s. 52–56). Starr piirteli tunneliin vielä tyhjiöputkessa viilettävän maglev-junan.Tutkijat uskovat, että ennen pitkää suprajohtavasta verkosta tulee kannattava. Pitkäjänteisyyttä ja planetaarista ajattelua rahoittaja todella tarvitsee – supraverkon rakentaminen pelkästään Pohjois-Amerikkaan maksaisi nimittäin tuhat miljardia dollaria.Suprajohtavia kaapeleita tutkitaan esimerkiksi Yhdysvalloissa, Japanissa, Koreassa, Kiinassa ja Venäjällä. Koekaapelit ovat yleensä muutaman kymmenen tai sadan metrin mittaisia pätkiä. Sellainen on kytketty sähköverkkoon Tanskassakin.Ehkä lähimpänä kaupallista sovellusta on kuudensadan metrin mittainen suurjännitekaapeli, joka otettiin 2008 käyttöön Long Islandissa New Yorkissa. Kaapeli on niin sanottua korkean lämpötilan suprajohdetta, jota jäähdytetään nestetypellä. 

Kätevä sana on valunut moneen käyttöön.

Makea vesi kuuluu elämän perusedellytyksiin. Siksi tuntuu itsestään selvältä, että vesi-sana kuuluu suomen kielen vanhimpiin sanastokerroksiin.

Se ei kuitenkaan ole alun perin oma sana, vaan hyvin vanha laina indoeurooppalaisista kielistä, samaa juurta kuin saksan Wasser ja englannin water.

Suomensukuisissa kielissä on toinenkin vettä merkitsevä sana, jota edustaa esimerkiksi saamen čáhci, mutta sen vastine ei syystä tai toisesta ole säilynyt suomessa. Ehkäpä indoeurooppalainen tuontivesi on tuntunut muodikkaammalta ja käyttökelpoisemmalta.

Tarkemmin ajatellen vesi-sana on monimerkityksinen. Luonnon tavallisimman nesteen lisäksi se voi tarkoittaa muunkinlaisia nesteitä, kuten yhdyssanoissa hajuvesi, hiusvesi tai menovesi.

Vesiä voi erotella käsittelyn tai käyttötarkoituksen mukaan, vaikka Suomen oloissa juomavesi, kasteluvesi ja sammutusvesi ovatkin usein samaa tavaraa. Sade- ja sulamisvesistä tulee varsinkin asutuskeskuksissa viemäröitävää hulevettä. Murteissa hulevesi tarkoittaa tulvaa tai muuta väljää vettä, esimerkiksi sellaista, jota nousee sopivilla säillä jään päälle.

Luonnon osana vesi voi viitata erilaisiin vedenkokoumiin, etenkin järviin. Suomen peruskartasta löytyy satoja vesi-loppuisia paikannimiä, joista useimmat ovat vesistönnimiä, kuten Haukivesi, Hiidenvesi tai Puulavesi.

Useat vesien rannalla olevat asutuskeskukset ovat saaneet nimensä vesistön mukaan. Vesi-sana ei enää suoranaisesti viittaa veteen, kun puhutaan vaikkapa Petäjäveden kirkosta tai Ruoveden pappilasta.

Vesi-sanasta on aikojen kuluessa muodostettu valtava määrä johdoksia ja yhdyssanoja. Näistä suuri osa on vanhoja kansanomaisia murresanoja, kuten vetelä, vetinen, vetistää ja vettyä.

Vesikosta on muistona enää nimi, sillä tämä vesien äärellä ja vedessä viihtyvä näätäeläin on hävinnyt Suomesta 1900-luvun kuluessa. Myyttisiä veden asukkaita ovat olleet vetehinen ja vesu eli vesikyy, jotka mainitaan myös Kalevalassa.

Antiikista 1700-luvun loppupuolelle asti uskottiin veden olevan yksi maailman alkuaineista. Sitten selvisi, että se onkin vedyn ja hapen yhdiste. Oppitekoinen uudissana vety tuli suomen kielessä tarpeelliseksi kuitenkin vasta 1800-luvun puolimaissa, kun luonnontieteistä alettiin puhua ja kirjoittaa suomeksi.

Kaisa Häkkinen on suomen kielen emeritaprofessori Turun yliopistossa.

Julkaistu Tiede-lehden numerossa 11/2018

Alzheimerin tautiin tarkoitettu lääke auttoi unien hallintaa.

Jos haluat hallita uniasi, se voi onnistua muistisairauden hoitoon tarkoitetulla lääkkeellä. Lääke virittää ihmisen näkemään niin sanottuja selkounia, kertoo Helsingin Sanomat jutussaan.

Selkounessa ihminen tiedostaa näkevänsä unta ja pystyy jopa vaikuttamaan siihen.

Joka toinen ihminen on mielestään nähnyt selkounen ainakin kerran elämässään. Joka neljäs näkee niitä kuukausittain, arvioi parin vuoden takainen tutkimuskatsaus.

Alzheimerlääke auttoi tuoreessa yhdysvaltalaisessa tutkimuksessa koehenkilöitä selkouniin. Koehenkilöistä nuori nainen onnistui unessa rullaluistelemaan tavaratalossa, kun oli ensin suunnitellut sitä valveilla.

”Luistelimme ystäväni kanssa pitkin käytäviä. Oli niin hauskaa, että upposin täysillä uneen mukaan”, 25-vuotias nainen kuvailee.

Unet olivat koehenkilöiden mukaan lääkkeen vaikutuksesta todentuntuisempia kuin ilman lääkettä. Yhdysvaltalainen tutkimus julkaistiin Plos One -lehdessä.

Kokeessa tutkijat harjoittivat yli 120 eri ikäistä koehenkilöä näkemään selkounia. Ryhmään oli valkoitunut ihmisiä, jotka muistavat unensa hyvin ja ovat kiinnostuneita selkounista.

He opettelivat tekniikoita, joiden pitäisi helpottaa selkouneen pääsyä. Pitkin päivää ja ennen nukkumaan menoa voi esimerkiksi toistella itselleen, että kun näen unta, muistan näkeväni unta.

Unia voi visualisoida eli harjoitella mielessään etukäteen. Selkouneen päästyään voi tehdä todellisuustestejä, kuten onnistuuko seinän läpi käveleminen tai leijuminen.

Lääkekokeessa, jota johti selkounien uranuurtaja Stephen LaBerge, koehenkilöt saivat galantamiinia. Sitä käytetään lievän tai kohtalaisen vaikean Alzheimerin taudin hoitoon.

Lääke terästää asetyylikoliinin määrää aivoissa. Asetyylikoliini huolehtii viestien välityksestä aivosolujen välillä, virkistää muistia ja kiihdyttää rem-unta. Juuri remvaiheessa ihminen näkee yleisimmin unia.

Suurimman annoksen galantamiinia saaneista 42 prosenttia pystyi kuvauksensa mukaan selkouniin. Osuus oli huomattavasti suurempi osa kuin muissa koeryhmissä.

Koehenkilöiden unta ei mitattu unilaboratorioiden laitteilla, joilla tallennetaan silmien liikkeitä ja elintoimintoja. Tulokset perustuivat koehenkilöiden kertomaan.

LaBerge seurasi kuitenkin toisessa tuoreessa tutkimuksessaan silmien liikkeitä unennäön aikana. Silmien liikkeet kiihtyvät rem-unen aikana.

Kun koehenkilöt siirtyivät selkouneen, he liikuttivat silmiään ennalta sovitusti vasemmalta oikealle. Sitten heidän piti seurata unensa kohteita, joita he olivat ennalta visualisoineet.

Silmät liikkuivat sulavasti, samoin kuin ihmisen seuratessa katseella todellista kohdetta. Kuviteltua kohdetta seuratessa silmät liikkuvat nykäyksittäin.

Tutkimus julkaistiin Nature Communications -lehdessä.

Kysely

Oletko nähnyt selkounta?

mdmx
Seuraa 
Viestejä5216
Liittynyt23.11.2009

Viikon gallup: Oletko nähnyt selkounta?

Käyttäjä4499 kirjoitti: Mikä on mt häiriö? Kuten sanoin, minusta lääkkeen käyttö tuohon tarkoitukseen on arveluttavaa. Siinä mennään ehkä peruuttamattomasti alueelle, jonne ei pitäisi mielestäni olla mitään asiaa suoranaisesti. Ehkä en nyt vain ymmärrä tarvetta nähdä hallittua "unta" - miksi ei vain kuvitella? Jos "hourailet" saman, tunnet sen varmaan voimakkaammin. Mutta toisaalta et ole siitä niin tietoinen kuin hereillä ollessa, vai mitä? Niin siis, siinä nimenomaan on täysin tietoinen että...
Lue kommentti