Toimintopainikkeet
Sisällysluettelo
Tulevaisuuden voimalaitostyyppejä
Sähkön tuotantoon pyritään jatkuvasti etsimään uusia, etenkin uusiutuvaa energiaa käyttäviä voimalaitostyyppejä. Seuraavassa esitellään niistä muutamia.
Aurinkovoima
Aurinkoa sähkön lähteenä käytetään jo yleisesti monissa kohteissa, joissa tarvittava sähköteho on pieni, yleinen sähköverkko puuttuu ja aurinkoa on riittävästi saatavissa. Hyviä esimerkkejä ovat kesämökkien TV ja jääkaappi, purjeveneiden sähkölaitteet ja merimerkkien valot. Kun aurinko ei yöaikaan paista, tarvitaan aurinkosähköjärjestelmään lähes aina akku, jota päivällä ladataan ja yöllä puretaan.
Aurinkosähköä voitaisiin käyttää voimalaitosten tapaan syöttämään myös yleistä sähköverkkoa, kun auringonsäteitä kerääviä kennoja on tarpeeksi paljon. Esteenä on ollut tähän käytettyjen piikennojen hinta, eli aurinkosähkö ei ole hinnaltaan kilpailukykyistä.
Lupaava uusi ratkaisu on nanorakenteinen johtavalle alustalle asetettu titaanioksidikalvo, joka on uutettu väriaineella. Auringosta lähtöisin oleva fotoni virittää väriaineen, jolloin elektronit siirtyvät titaanioksidikalvon kautta johtavaan alustaan, joka toimii elektrodina. Kennon toisella puolella on johtava muovikalvo, joka toimii prosessissa vastinelektrodina ja sen avulla elektronit palautetaan takaisin kennoon, kun niiden sähkö on hyödynnetty. Näiden väriainekennojen valmistukseen ei tarvita raskaita työvaiheita (Sähköala 10/2011).
Aurinkovoimala toimii tehokkaimmin maapallon lämpimillä alueilla, joissa säteilyä on eniten. Pilvet luonnoliisestikin vähentävät säteilyä, joten pilvettömät ja sateettomat aavikkoalueet ovat parhaita mahdollisia sijoituspaikkoja. Suomessa 90 prosenttia auringon säteilystä tulee maaliskuun ja syyskuun väisenä aikana.
Pienimuotoinen aurinkovoima
Aurinkopaneeleita voidaan käyttää pinten sähkötehojen tuottamiseen silloin kun yleiseen sähköverkkoon liittyminen ei ole mahdollista. Sähköä varastoidaan akustoon ja otetaan sieltä silloin kun paneelit eivät tuota sähköä tarpeeksi.Tällainen sähköjärjestelmä muistuttaa mm veneiden sähköjärjestelmiä. Lue lisää Sähköä veneessä-sivuiltamme.
Etelä-Suomessa nimellisteholtaan yhden kilowatin (1 kW) aurinkosähköjärjestelmä, jossa on 7-8 neliömetriä paneeleita, voi tuottaa 900 kWh sähköenergiaa vuodessa.
Aurinkosähköjärjestelmien käyttö rinnan yleisen sähköverkon kanssa on kehittymisvaiheessa. Rinnankäytössä esimerkiksi talon katolle sijoitetuista paneeleista saatava aurinkosähkö vähentää sähköverkosta ostettavaa sähköenergiaa. Tarvittava sähkötekninen suojaus toimii verkkoliityntälaitteen avulla automaattisesti (HS 14.1.12). Sähköä tuottavan kohteen - esimerkiksi pienen talon - liittäminen yleiseen sähköverkkoon on silti suhteellisen mutkikas tapahtuma. Lue lisää sivulta "Tuottaisinko sähköä myös itse?"
Aaltovoima
Merien aallot edustavat suurta energiamäärää, mutta energian talteenotto on hankalaa. Voimalaitoskokeiluja on silti tehty ja tehdään jatkuvastikin. Aaltovoimalat voidaan jakaa avomerivoimaloihin, matalan veden voimaloihin ja rantavoimaloihin. Mm seuraavia kokemuksia on kertynyt (Tekniikka & Talous 14.10.2011):
Avomerivoimalat
Suurin potentiaali
Kestävyysongelmia
Suuri investointi
Talteen saadaan 4-6% aallon energiasta
Eräässä tyypissä (Wello-Penguin, kehitetty Suomessa vuodesta 2008) umpinaisen kelluvan lautan sisällä on akseliin ripustettuna iso epäkesko kappale, joka aallokossa pyörii aluksen sisällä. Generaattori ja paino pyörähtävät ympäri kerran yhden aallon aikana. 30-metrinen, 1600 tonnin painoinen lautta on kiinnitetty pohjaan syvän veden alueelle joustavalla ankkurilinjalla. maksimiteho on 500 kW. Ensimmäinen laite aloittaa toimintansa Orkney-saarilla v 2012.
Offshore Wave Energy – Pelamis (Iso-Britannia) on käärmemäinen, moniosainen merenpinnalla kelluva putki. Aallot liikuttavat osia ja energia siirtyy hydrauliseen järjestelmään. Yksi laite voi tuottaa 750 kW. Ensimmäinen pilotti 2004, lisää rakenteilla tai suunnitteilla Portugaliin ja Skotlantiin. Teknisiä vaikeuksia on ollut.
Seabased Ab (Ruotsi). Itämerelle rakennettavassa voimalassa on noin 500 poijua 600 x 600 m alueella. Poijut liikkuvat aaltojen tahtiin ja liikuttavat staattorien välissä olevia mäntiä. Aaltopuiston keskiteho on noin 10 MW ja vuosienergia 50 GWh.
Matalan veden voimalat
Lähellä kaupallista vaihetta
Talteen saadaan jopa 40% aallon energiasta
Erässä tyypissä (Waweroller, kehitetty vuodesta 2002) pohjaan ankkuroitavat komposiittilevyt liikkuvat pohja-aaltojen mukana kuin pohjaan saranoidut ovet. Suomesta on v 2011 toimitettu Portugaliin kolme 100 kW yksikköä. Tavoiteltu huipputehon käyttöaika on noin 30 prosenttia
Aquamarine Power – Oyster (Skotlanti) on samankaltainen. 315 kW pilottivoimala toiminut vuodesta 2009. 800 kW voimala oli rakenteilla v 2011.
Rantavoimalat
Helppo rakentaa
Sopivia sijoituspaikkoja vähän
WaveGen – Limpet (Skotlanti) Sijaitsee rannalla. Rantaan työntyvä aalto työntää vettä avonaisen pohjan läpi kammioon, josta ilma työntyy pois pyörittäen turpiinia. Kun aalto vetäytyy takaisin, alipaine vetää ilmaa kammioon ja pyörittää turpiinia uudelleen. Prototyyppi on toiminut vuodesta 2000 ja tuottaa 100 kW. Käytännössä mahdollinen vain aallonmurtajan yhteydessä.