Energiatuotanto nyt ja tulevaisuudessa

[manux]

uusiutuvissa energialähteissä potentiaalisia Jouleyksikköjä on aivan järkyttäviä määriä, en nyt osaa mitään lukuja heittää tähän mutta voin varmuudella sanoa, että tarkastellessa maapalloa yhtenä yksikkönä, on sen uusiutuvien energiavarojen määrä suhteessa uusiutumattomiin todella suuri. ongelma ei tule siis Joulemäärissä, eikä tule myöskään teknologiassa, koko maailman energiakäyttö saataisiin valjastettua uusiutuvilla lähteillä (jos) taloudellista hyötyä ei otettaisi huomioon.

Vaan ei tuo suomea auta hirveästi, jos saharassa voidaan tuottaa aurinkoenergiaa ja isojen merien rannoilla tuulee+on vuorovesivaikutusta. Suomessa, jos aikoo sähköä tuottaa järkihinnalla ja luotettavasti vaihtoehdot on aika vähissä.

Se mikä monesti unohtuu on, että vesivoimaloita rakentamalla on tehty aika lujasti hallaa kalakannoille(lohi, taimen, siika ainakin). Olikohan tuo niin, että pyöreät 90% suomen sähköntuotantoon kelpaavista vesistöistä on jo valjastettu. Toinen seikka mikä helposti unohtuu on, että tuulivoimaloiden rakentaminen kalojen kutumatalikoille ei ole niin kovin kestävä ratkaisu kalojen ja kalastajien ja kalansyöjien kannalta. Käytännössähän nuo matalikot siis ruopataan, valetaan betoniperustukset ja hiekka dumpataan takaisin. Sitten sormet ristiin ja toivotaan, että silakat, maivat, karisiiat sun muut tulevat samoille paikoille lisääntymään.

Tarkoitus nyt oli siis antaa perspektiiviä ettei nuo tuulivoimalat, aurinkovoima ja vesivoima ole täysin ongelmaton ratkaisu ainakaan suomen mittakaavassa ja niistä voi aiheutua yhtälailla haittaa luonnolle kuin ydinvoimastakin. Tuulivoimahan vaatii rinnalleen säätövaraa, joka käytännössä tarkoittaa vesivoimaa. Tuo taas vaatisi sitten kollaja, vuotos akselia ja ehkä torniojoen valjastamista...

 

[hirvikolari]

Olisiko generaattorin ja vesipumpun hyötysuhde jotain luokkaa 85%? Jos, niin veden pumppaaminen ja juoksutus tuottaisi noin 72% hyötysuhteen. Yli neljännes siis häviäisi. Tosin on sitä hävikkiä muutenkin, sähköjohdotkaan eivät ole suprajohtavia jne.

Nykytekniikalla pumppuvoimalaitoksella saadaan talteen TM:n mukaan (13/10) 70-85% sinne syötetystä sähköstä. Googlesta löytyy tietoa hakusanoilla "pumped-storage hydroelectricity" tai "pump-fed power".

 

[Klep]

http://www.energybulletin.net/stories/2011-03-15/safety-nuclear-power-and-death-nuclear-renaissance

Mielenkiintoista pohdintaa Japanin katastrofin vaikutuksista energiapolitiikkaan länsimaissa. Ydinvoiman lisärakentaminen tulee varmasti olemaan poliittisesti erittäin hankalaa lähivuosina, ja meneillään olevan "ydinrenessanssi" ainakin hidastuu merkittävästi, jos ei kokonaan kuihdukaan. Tällä voi kauaskantoisia merkityksiä poliittisesti ja taloudellisesti, kun riippuvuuden vähentäminen fossiilista polttoaineista mudostuu aikaisempaakin hankalammaksi yhtälöksi.

Euroopassa se tarkoittaa, että jatkossakin ollaan tukevasti venäläisen kaasun varassa. Eli paras pitää hyvät välit Kremlin suuntaan...

 

[ilkka_83_]

Kyllähän suomella on paljon opittavaa energiasta. Keski/etelä euroopassa maatilojen paska-altaat käytetään hyödyksi ja norm asuin yhteisöt omistaa niitä tuulivispilöitä sekä muita "vihreää" energiaa tuottavia hässäköitä ja myyvät yli menevän virtansa yleiseen verkkoon, suomessa tämä ei taas onnistu tukien puutteen sekä järjettömien verotuksien vuoksi. Tai tässä uskossa minä ainakin olen ollut.

Pakkohan suomeen silti muuan ydinvoimala on tummauttaa pystyyn että edes jossain määrin päästäisiin omavaraiseksi energian tuotannossa.

Jaksamisia Japanialaisille ;), valtavasti ihmisiä pikku saarilla.

Lähteitä minulta on sitten turha tivata

 

[Miksuli]

Pieni stoori tähän väliin energiasta. Asiasta olen aika paljon lukenut ja nyt opiskelen energitekniikkaa AMK:ssa..
Ydinvoima, kiitos Japanin tsunamin nykyään entistä enemmän vihamielisiä puskista huutelijoita. Tuottaa tasaisesti ja luotettavasti suuren määrän energiaa nykyään rakennettavat jopa 1600MW. Ei synnytä hiukkaspäästöjä. Haittana on radioaktiivinen jäte ja pieni mahdollisuus voimalan hajoamiseen ja ydinkatastrofiin (jos esim tsunami pyyhkäisee Olkiluodon yli niin on teoriassa mahdollista että reaktorin sulaminen aiheuttaa laajaa tuhoa, mutta tämä riski on käytännössä olematon).

Vesivoima, Suomessa järkevät paikat jo rakennettu eli jokia padottu. Suomessa ei voi hyödyntää esim vuorovettä kuten muistaakseni Irlannissa kokeillaan. Haittana mm. patoaltaat ja niiden vaikutus luontoon esim kalat ei pääse nousemaan.

Tuulivoima, nykyään tapetilla. Ekologista, uusituvaa. Yhden myllyn nimellisteho on ~1MW luokkaa. Eli jos aletaan ydinvoimalan kanssa kamppailemaan näitä tarvitaan 1600 että sen _nimellisteho_ on samoja lukemia kuin ydinvoimalan. Aina ei tuule ja energiaa on toistaiseksi hankala varastoida. Uusimmassa tieteen kuvalehessä oli mielenkiintoisia ratkaisuja tähän säilömis ongelmaan, saa nähä mihin se kehittyy. Silloin kun energiaa eniten tarvitaan niin tuulivoimalat pyörii noin 10 - 20% nimellistehostansa ja ydinvoimala toimii 100% teholla. Lisäksi tuulimylly ei tuota energiaa alle 2 m/s eikä yli 25 m/s tuulessa. Myös on huomioitava se että Suomessa tuulen nopeuksien keskiarvo asettuu 7 m/s kun esim Ranskassa se on 9 m/s (tuulen energia on suoraan verrannollinen ilmavirran kolmanteen potenssiin eli 7,5 m/s tuottaa yli kolminkertaisesti energiaa verrattuna 5 m/s tuuleen) niin näissä oloissa tuulivoima ei ikinä voi kamppailla samalla lailla kuin tuolla etelässä. Nämä myös pilaavat maiselmaa ja niitä ei voi ihan vieri viereen laittaa koska lapojen jälkeen ilman pyörrevirtausten on tasoituttava ennen kuin se osuu seuraavan myllyn lapaan ( käytännössä vähintään yhtäpaljon väliä joka suuntaan kuin mylly on korkea) lisäksi tuulivoimaloiden läheisyydessä asuvat sanovat että ne pitää kovaa humisevaa ääntä.

Maakaasu, puu, turve, öljy ja kivihiili. Näitä poltetaan. Maakaasu, öljy ja kivihiili pitää tuoda ulkomailta ja nämä on niitä fossiilisia polttoaineita jotka ennemmin tai myöhemmin loppuvat. Turve uusiutuu niin hitaasti että sitä voidaan pitää myös fossiilisena. Puu... huono hyötyarvo polttamisesta eli sitä pitää polttaa todella runsaasti. Ajatellen että tällä korvattaisiin ydinvoimala niin muistaakseni joka 3 tunti pitäisi polttaa täysperävaunu rekallinen puita. Puulla menee 70 vuotta kasvaa kaato valmiiksi. Eli tuon ajan pitäisi olla aina jokin toinen paikka mistä kaataa jolloin pieneksi käy Suomenmaa. Lisäksi tämän takia rekoista syntyy valtavat päästöt kun niitä puita pitää kuljettaa koko ajan. Haittoina tässä menetelmässä syntyy hiukkaspäästöjä, paitsi puun poltonkohdalla jossa tilanne on +-0 kun puu on elämänsä aikana sitonut hiilidioksidia itteensä joka poltettaessa vapautuu.

Aurinko energia, Suomessa pelkkä vitsi. Soveltuu esim kesämökille että jääkaappi saadaan toimimaan ja voi kattoa pari tuntia tv:tä. Laajamittaisempi hyödyntäminen toistaiseksi mahdotonta. Pientä hyötyä voi kesällä saada, mutta silloin energiaa käytetään paljon vähemmän kuin talvella jolloin hyötyä ei paljoa näy.

Ilmaista energiaa ei olekkaan aina sitä jostakin joutuu luopumaan tai homma kaatuu omaan mahdottomuuteensa...

 

[pååtta]

Japaniin liittyen, niin en oikein ymmärrä miten tuo reaktori pääsi noin ylikuumenemaan. Ilmeisesti kuitenkin säätösauvat tungettiin sisään noihin kaikkiin reaktoreihin heti kun maanjäristys oli, joten eikö tuon fission olisi pitänyt pysähtyä siihen?

 

[Klep]

Reaktiot jatkuvat vähenevissä määrin ytimessä tuon säätösauvojen insertoimisen jälkeenkin, joten lämpöä syntyy edelleen ja jäähdytystä tarvitaan estämään polttoainesauvojen sulaminen.

 

[Hirvonen]

^^ Kuten jo hieman eri sanoin todettiinkin, säätösauvoilla voidaan ainoastaan pysäyttää ketjureaktio, joka siis tarvitaan varsinaista energiantuottoa varten. Vaikka ketjureaktio on pysäytetty, polttoaine on kuitenkin edelleen radioaktiivista, ja siinä tapahtuu spontaania fissiota, joka tuottaa lämpöä.

 

[jorimantysalo]

Spontaani fissio on muistikuvani mukaan eri asia ja sitä tapahtuu lähinnä uraania raskaammilla ytimillä. Eikö tuo jälkilämpö synny ihan "tavallisesta" radioaktiivisesta säteilystä, enimmältään kai(?) alfasäteilystä.

Toisaalta, sama asia koska olennaista ovat eri aineiden puoliintumisajat. Mitähän isotooppeja tuossa "kytevässä" polttoaineessa lähinnä on ja missä suhteessa? Esim. jodi puoliintuu hiukan yli viikossa, strontium muistaakseni n. 30 vuodessa. Jos alussa säteilystä vaikka puolet tulee kummastakin, niin viikon kuluttua strontium on käytännössä täysin jäljellä, jodista puolet -- eli neljännes radioaktiivisuudesta on hävinnyt. Kuukaudessa jodi on puolittunut jo neljästi eli 1/16-osaan, joten hiukan yli puolet radioaktiivisuudesta on jäljellä. Ja se puoli sitten kestääkin kauan.

STUKin teksteistä ei ole tullut vastaani tätä tietoa. Sehän kertoisi kuinka pitkään tässä joudutaan olemaan varovainen ja koska jälkilämpö hiipuu siedettäväksi.

 

[Hirvonen]

En ole mikään ydinfysiikan asiantuntija, joten viisaammat korjatkoon, mutta kyllä minulla on vakaasti se käsitys, että isotooppi U-235 hajoaa spontaanisti, ympäristöstä riippumatta.

 

[MikaT2]

Itse olen sen kannalal että suomi rakentaisi uusia ydinvoimalaoita omiin tarpeisiinsa sekä mahdolliseen energian vientiin ja rakentaisi ydinfuusio laitoksia sitten heti kun mahdollista.

 

[Hirvonen]

Hieman offtopic, mutta pakko vielä selventää, sillä selvittelin asiaa lisää ja olin osittain väärässä. Vaikuttaa siltä, että tuon U-235 isotoopin spontaani hajoaminen on tosiaan erittäin epätodennäköinen. Se kuitenkin hajoaa helposti neutronipommituksessa, jota nimenomaan käytetään tuotettaessa energiaa, silloin neutroneja on niin paljon, että pystytään pitämään ketjureaktio yllä. Mikäli tuotanto halutaan keskeyttää, heitetään neutroneja absorboivat säätösauvat väliaineeseen (yleensä vesi). Koko tilaa ei kuitenkaan pystytä täyttämään sauvoilla, vaan kyllä sinne väkisinkin jää neutroneita, jotka edelleen saavat uraaniytimiä hajoamaan. Reaktio kuitenkin jatkuu alikriittisenä. Lämpöä muodostuu silti edelleen sekä uraaniydinten hajoamisesta että näiden tytärytimien hajoamisesta (ilmeisesti lähinnä beeta- ja gammasäteily). Lämmöntuotto vähenee merkittävästi päivän parin jälkeen, kun neutronien ja tytärydinten määrä laskee jatkuvasti.

 

[no-body]

Eikös kaikki radioaktiivinen aine hajoa spontaanisti, mutta puoliintumisajasta riippuen hyvin erilaista tahtia? Säteilyn ja lämmöntuoton määrä ovat sitten ~kääntäen verrannollisia puoliintumisaikaan.

 

[Hirvonen]

^Kyllä hajoaa. Saatoin tuossa hieman epäselvästi muotoilla. Tarkoitin tuolla "spontaani hajoaminen erittäin epätodennäköistä" siis nimenomaan sitä, että puoliintumisaika on U-235:llä erittäin pitkä (yli 700 miljoonaa vuotta), mutta toki spontaania fissiota siis tapahtuu ko. isotoopin tapauksessa. Kuitenkin tuossa Japanin tilanteessa U-235:n spontaani hajoaminen on niin vähäistä, että sillä ei ole käytännössä paskaakaan merkitystä tuohon reaktorin lämmöntuottoon. Ytimiä hajoaa silti suuri määrä verrattuna spontaaniin fissioon säätösauvojen insertoinnin jälkeenkin (kuten edellä jo totesin) neutronipommituksen vuoksi, sillä sauvat eivät varmasti pysty kaikkia neutroneja absorboimaan välittömästi eli ei saada mitään on-off efektiä noille hajoamisille (lisäksi myös tytärytimien lähettämä gamma- ja betasäteily tuovat merkittävän kontribuution lämmöntuottoon).

edit. vielä korjaus :D, kuten jorimantysalo totesi, alfa-, beta- ja gammasäteily eivät ole spontaania fissiota. Muuten tuon tekstin pitäisi pitää paikkansa.

 

[jorimantysalo]

Eikös kaikki radioaktiivinen aine hajoa spontaanisti, mutta puoliintumisajasta riippuen hyvin erilaista tahtia? Säteilyn ja lämmöntuoton määrä ovat sitten ~kääntäen verrannollisia puoliintumisaikaan.

Juu ja ei. "Spontaani fissio" tässä yhteydessä tarkoittaa sitä, että ydin paukahtaa ilman ulkoista syytä kahtia niin että toinen osa on jotain muuta kuin pelkkä alfahiukkanen (ts. helium-4 -ydin) tai yksittäinen hiukkanen (yleisimmin betahiukkanen, ts. elektroni). Määritelmä on tietysti periaatteessa mielivaltainen, mutta käytännössä järkevä kun juuri kahtiajako alfahiukkanen / loput ytimestä on tavallinen tapaus.

Mutta tärkeämpänä on tuo lämmöntuotanto, joka tosiaan vähenee kun puoliintumisaika kasvaa. Siksi se pieni hetki maanjäristyksen ja tsunamin välillä saattoi olla tärkeä, koska silloinhan jäähdytys toimi.

 

[no-body]

Jep, nämä jälkilämpö-ongelmat syntyvät nimenomaan reaktorin käydessä syntyneistä lyhytikäisistä isotoopeista, joiden säteily ja lämmöntuotto on suurta, mutta hajoaminen vastaavasti nopeaa. Kun ne ovat hajonneet, jäävät jäljelle enää pitkäikäiset ja siten vähän lämpöä tuottavat isotoopit. Käytännössä reaktorin jäähtymisessä stabiiliin tilaan, jossa (ainakaan merkittävää) ulkoista jäähdytystä ei vaadita, tarvittava aika on ymmärtääkseni viikkoja tai kuukausia reaktorityypistä ja sen koosta riippuen.

e:tämä kommentti siis Hirvosen postiin

 

[Dragon]

Enpä osaa oikein poikkipuolista sanaa sanoa näihin kirjoituksiin vaikka ns. "vihreän aatteen" mies olenkin. Energiaa on pakko tuottaa JOS tahdomme säilyttää nykyisen kaltaisen yhteiskunnan. Ainahan sitä välillä joku esittää, että ei säilytetä. That's it - no problem. Maakuoppaan, me olemme riistäneet muuta luontoa jo riittävästi, se on meille oikein. Tekisi mieli paasata väestönkasvun ongelmista, koska sehän se periaatteellinen syy on myös energiaongelmiin. Maapallon väestönmäärään ja sen kulutukseen joudutaan puuttumaan jos muuta ratkaisua ei keksitä. Peakzin maininnat markkinataloudesta ja maksimaalisesta voitontavoittelusta ovat mielestäni myös hyvin relevantteja. Jotkut asiat kuten vaikka... ööh lajin hengissä selviytyminen ovat tärkeämpiä kuin yksittäisten ihmisten taloudellinen ahneus.

Mutta jos energiasta puhutaan niin, Suomen olosuhteet on aika ongelmallisia. Laakea, pimeä ja kylmä maa, jossa ei edes tuule ja vesialue on erittäin rauhallinen sisämeri. Meillä ei paljoa vaihtoehtoja tunnu olevan - tällä hetkellä - ydinvoima ei ole mielestäni huono ratkaisu ja se vaikuttaa pakolliselta siihen saakka, että fuusio saadaan valjastettua käyttöön tai keksitään jotain uutta. Ongelmia ovat pienessä mittakaavassa uraanikaivostoiminta ja suuremmassa ydinjätteet mutta olen kyllä toiveikas, että jotain saadaan tehtyä.

 

[rantapantteri]

Yksi asia, jota ei myöskään lähes ikinä mainita on se, että ei energian tuottaminen esim. hiilelläkään ole (noiden päästöjen lisäksi) mitään turvallista hommaa, kun miettii, että esim. Kiinassa kuolee vuosittain tuhansia työntekijöitä hiilikaivoksissa.

Lisäksi kivihiilen polttamisesta aiheutuvat pienhiukkaspäästöt on ainakin kehittymättömämmissä maissa (esim. Kiina) todellinen terveysriski. Myös esimerkiksi fossiilisten polttoaineiden aiheuttama ilmaston lämpeneminenkin voidaan vielä mainita helposti samassa yhteydessä.

Mä olen Suomen mittakaavassa sitä mieltä, että uusiutuviin energianlähteisiin tulee panostaa ihan tosissaan, mutta ydinvoimalla voidaan ostaa siksi ajaksi turvallisesti energiaa. Erityisesti pitäisi monipuolisesti kehittää eri uusiutuvia energiamuotoja paikallistasolla. Tuulivoimaa, vesivoimaa, maalämpöä, aurinkoenergiaa, turvetta ym. Onhan näitä pienessä mittakaavassa jo mahdollista toteuttaa paikallisesti ja saada niistä mukavia tuloksiakin. Ei kaikkea voi saada heti ja nyt kun puhutaan energiantuotannon muuttamisesta uusiutumattomasta uusiutuvaan.

Lisäksi mielestäni teknologian avulla esimerkiksi vesivoimaloiden tehostamisessa olisi oikeinkin paljon järkeä. Samoin energian säästäminen ihan säästämällä sekä myös teknisten sovellusten avustamana pitää nostaa avainasemaan. Erityisesti teollisuudessa ja liikenteessä, joka ne suurimmat energiamäärät kuitenkin aina tulee käyttämään.

 

[no-body]

Energiaa on pakko tuottaa JOS tahdomme säilyttää nykyisen kaltaisen yhteiskunnan. Ainahan sitä välillä joku esittää, että ei säilytetä. That's it - no problem. Maakuoppaan, me olemme riistäneet muuta luontoa jo riittävästi, se on meille oikein. Tekisi mieli paasata väestönkasvun ongelmista, koska sehän se periaatteellinen syy on myös energiaongelmiin. Maapallon väestönmäärään ja sen kulutukseen joudutaan puuttumaan jos muuta ratkaisua ei keksitä.

Jep, mutta tuontapaisia totuuksia ei Suomessa uskalla sanoa ääneen kukaan muu kuin Linkola. Vihreissä ja niiden kannattajissa mua vituttaa juuri se mentaliteetti, että muutama tuulimylly ja aurinkopaneeli pystyyn pistämällä voitaisiin muuten jatkaa huoletonta nykymenoa. Ei voida ja sellaisen yrittäminen johtaisi katastrofiin. Voiton tavoittelusta voisi sanoa, että esim. TVO tuottaa pääasiassa omakustannehintaista sähköä omistajilleen eli raskaalle teollisuudelle. Jos se pakotetaan tuottamaan energiansa merkittävästi nykytasoa kalliimmilla menetelmillä ja energiavaltaisen*) teollisuuden tarvitseman sähkön hinta nousee pilviin, ei Suomessa ole parin vuoden sisään enää minkäänlaista puunjalostus- tai terästeollisuutta. Jokainen voi miettiä, mitä se tekisi työllisyydelle, valtiontaloudelle ja sitä myötä joka kansalaisen kukkarolle. Jos siihen ollaan valmiita niin hienoa, minä voisin itse asiassa olla ajatukseen valmis herkemmin kuin moni muu, mutta kovin moni ei taidan loppupeleissä olla ja siksi tosiasioista ja tehtävien päätösten ilmeisistä seurauksista pitäisi puhua avoimesti.

*) energiakulut eivät ole teollisuuden ainoa eivätkä tällä hetkellä pahin ongelma, mutta silti tekijä, joka voi vielä murtaa kamelin selän

 

[Dragon]

Tämmöisen julkaisun luin pari päivää sitten:

Accident risks in nuclear-power plants
A. Strupczewski
Applied Energy, Volume 75, Issues 1-2, May-June 2003, Pages 79-86

Abstract
The paper presents the results of estimates of nuclear-power plant safety based on probabilistic safety analyses and discusses the means used to decrease core damage factors, large release frequency and cancer deaths due to nuclear accidents. Estimates made for new nuclear power plants show that these risks are negligibly small. The radiological effects of the Chernobyl accident are discussed and compared with the negligibly small effects of the TMI-2 accident in the USA in 1978, the only accident with core damage that occurred in pressurized or boiling-water reactors. The accident risks in present and future nuclear-power plants are compared with the accident risks due to other energy sources. Considering the whole fuel cycle, from mineral extraction to waste management, the risks due to nuclear-power accidents are much smaller than the accident risks due to oil, gas or coal fuel cycles. This conclusion is obtained from historical data, taking into account the accidents that have really occurred over the last 40 years, and is confirmed by probabilistic safety analyses for various power industries.

- Aurinko- ja vesienergia ovat n. 10% turvallisempia kuin ydinvoima
- Biomassa- ja kaasu 4 kertaa vaarallisempaa
- aurinkovoima on 7 kertaa vaarallisempaa tällä hetkellä
- hiilivoima 14 kertaa vaarallisempaa
- öljy+muut petrokemian tuotteet 16 kertaa vaarallisempia tapoja tuottaa energiaa kuin ydinvoima