Otsikkokuvassa Kati Miettunen (vas.) ja Armi Tiihonen (oik.) tutkivat tuoreita väriainekennoja ikääntymistesteihin käytetyllä ja kameramittauksiin soveltuvalla kennoalustalla.

Heistä Tiihonen väitteli Aalto-yliopistolla 6.4.2018 uudenlaisten väriaineherkistettyjen ja perovskiittiaurinkokennojen ikääntymiseen liittyvistä tekijöistä. Väitöskirjassa on kehitetty keinoja aurinkokennojen eliniän lisäämiseen sekä esitetty, miten ikääntymistestejä voisi parantaa.

Perovskiittiaurinkokennoissa on valoa sieppaavana osana kiderakenne, joka koostuu perovskiitista, kalsiumtitanaattia sisältävästä mineraalista. Perovskiittia sisältävät aurinkokennot ovat hyvin lupaavia, koska niillä on saavutettu jopa yli  20 prosentin hyötysuhteita. 

Ne ovat tällä haavaa varsin kalliita, mutta niistä on mahdollista kehittäää hyvinkin edullisia versioita tulevaisuudessa.

Korkeampi hinta ei myöskään haittaisi niin paljoa, jos tuore suomalaistutkimus auttaisi osaltaan pidentämään kennojen ikää kenties jopa kymmenkertaiseksi.

Vuoteen 2050 mennessä Suomi on päästötön. Uusiutuvilla maailma pelastuu. Näin kertovat monet tuoreet uutiset.

Uusiutuvat energiamuodot ovat yhä suuremmassa roolissa energiantuotannossa ja niiden käyttökelpoisuudessa otetaan koko ajan huimia askelia eteenpäin. Kasvuprosentit ovat komeita, mutta numeroiden taakse peittyy todellisuus: valtaosa energiasta tehdään yhä perinteisesti. Edes villit uusiutuvien kasvuluvut eivät riitä tekemään tulevaisuuden päästöttömästä energiaonnelasta totta.

Ryhmä energia-alan kommervenkkeihin perehtyneitä asiantuntijoita kritisoikin julkisesti uusiutuvan energian liiallista hehkuttamista. He lyövät pöytään tutkimuksia, joiden mukaan täydellinen siirtyminen uusiutuvaan energiaan (edes puolessa vuosisadassa) on epärealistista utopiaa.

Tarvittaisiin enemmän tieteellistä näyttöä, sekä avointa ja asiapainotteista keskustelua. Alan ammattilaisten pitäisi osata ottaa kattavammin ja kriittisemmin kantaa aiheeseen, joka on herkkä sekä yhteiskunnan että ilmastonmuutoksen vastaisen toiminnan kannalta.

Alalla saa kritiikin mukaan yhä enemmän valtaa tiede, joka vaikuttaa tosiasiassa enemmän aktivismilta. Vain osa ratkaisukeinoista (yleisimmin tuuli-, aurinko- ja vesivoima) on hyväksyttyjä. Vastakommentit ja kritiikki kuitataan asennevammoina tai piiloagendoina.

Kirjoittajat kritisoivat Suomessa erityisesti Lappeenrannassa kotipaikkaansa pitävää Neo Carbon Energy -hanketta. Kritiikin mukaan hanke on saanut Suomessa huomiota maalailemalla päästötöntä taivaanrantaa. Vaikka väitteet nojaavatkin osaksi jo ongelmallisiksi todettuihin tutkimuksiin, on kritiikki ohitettu. Myös laskelmien pohjaoletukset vaikuttavat varsin hatarilta.

Neo Carbon Energy on VTT:n, Lappeenrannan teknillisen yliopiston, sekä Turun yliopiston tulevaisuuden tutkimuskeskuksen yhteishanke. Se sai vuosille 2014-16 Tekesin rahoitusta vajaat viisi miljoonaa euroa.

Kritiikin kirjoittajat ovat huolissaan siitä, että näin edeten ei ilmastonmuutosta vastaan voida taistella täysipainoisesti.

Uusiutuvien energianlähteiden käyttö Suomessa

Katsotaanpa hetki tilastoja.

Uusiutuvien käyttö lisääntyy koko ajan sekä meillä että muualla. Teknologia paranee, yleistyy ja halpenee. Paikallisesti tuotetun pienenergian määrä kasvaa kohinalla. Etenkin Suomea aurinkoisemmilla seuduilla kotona tuotettu aurinkosähkö riittää pitkälle ja jo nykytekniikalla omakotitalojen saaminen omavaraiseksi on lähellä. 

Meillä taas tuulivoiman osuutta on lisätty paljon – tuotetun tuulienergian määrä saattaa jopa tuplaantua tänä vuonna!

Kaikki tällainen kehityskulku on hyvää ja toivottavaa, mutta kyse on ikävä kyllä hyvin pienistä asioista.

Suomessa käytetystä energiasta vain noin 20 % tuotetaan lähes päästöttömillä lähteillä. Tästä ydinvoima kattaa 17 prosenttiyksikköä, vesi kolme ja tuuli vain yhden. Leijonanosa (70 %) energiasta tulee yhä vieläkin polttamisesta: 2/3 fossiilisista lähteistä ja 1/3 biomassasta.

Uusiutuvan energian määrän pitäisi siis 20-kertaistua, jotta kaikki poltettavat saataisiin kompensoitua. Käytännössä tämän tulisi tapahtua aurinko- ja tuulivoiman osuutta huimasti kasvattamalla. Uuden vesivoiman rakentaminen noin suuressa mittakaavassa kävisi luonnon kannalta hyvin ongelmalliseksi.

Uusiutuvien ongelmana on vielä varavoimakin, jota täytyy ylläpitää valmiudessa. Tuuliturbiinit eivät ikinä pyöri 24/7, eikä Aurinko paista yöllä. Akuilla ja älykkäillä, laajan maantieteellisen alueen kattavilla voimaverkoilla tuotantoa voidaan tasata, mutta ei tarpeeksi. Valitettavasti energiaa ei voida vielä varastoida tarpeeksi suuria määriä järkevällä kustannus- ja hyötysuhteella.

Myös fuusiovoima on edelleen kaukana tulevaisuudessa. Sen varaan ei kannata vähäpäästöisyyttä laskea.

Yksi ratkaisu tosin on jo olemassa, mutta se tiputetaan usein pois ratkaisuyhtälöistä poliittisen paineen ja pelon vuoksi. Ydinvoima. Se on selvästi perinteisistä energianlähteistä sekä kaikkein päästöttömin että turvallisin. Tätä mieltä ovat myös Kansainvälisen ilmastopaneeli IPCC:n asiantuntijat.

Kehityskulku käy ilmi hyvin Saksassa, jossa poliittisista syistä lakkautettava ydinvoima korvaantuu käytännössä fossiilisten polton lisääntymisellä. Siitä huolimatta, että uusiutuvien osuus kasvaa sielläkin.

Takaisin kritiikkiin

Tieteelliset artikkelit, joihin "100 % uusiutuvia" -hehkutuksessa usein viitataan, saavat usein paljon julkisuutta ja elävät siksi nykyään aivan omaa elämäänsä. Ne nostetaan useiden ympäristötahojen energiapolitiikan peruspilareiksi - vaikka myöhempi vertaisarviointi olisikin osoittanut tutkimukset virheellisiksi, puutteellisiksi tai vähintäänkin yltiöoptimistisiksi.

Yksi ongelma on tieteen hitaus: Prosessi voi kestää vuosia. Vaikka alkuperäinen tutkimus käykin ennen julkaisua läpi vertaisarvioinnin, sen väitteet eivät automaattisesti ole totta. Vasta julkaisun jälkeen tiedeyhteisö pääsee kunnolla syynäämään uutta löytöä, kaivamaan ongelmia sen metodeista, rajoitteista ja lähtöoletuksista. Tieteelliseksi tiedoksi yltävät vain ne julkaisut, joita kollegat eivät onnistu teilaamaan.

Prosessi tai sen lopputulos ei kuitenkaan yleisöä kiinnosta, jos alkuperäinen löytö oli tarpeeksi raflaava tai omaan agendaan sopiva. Jos löytyy artikkeli, jossa sanotaan että maailma saadaan päästöttömäksi vuoteen 2050 mennessä, tavoite on selvä. Mitä siitä että moinen vaatisi utopistisia tulevaisuudessa kehitettäviä teknisiä ratkaisuja, tai epärealistisen suuria yhteiskunnallisia muutoksia?

Asiaan liittyy myös kulisseissa käyty keskustelu. Kaikki tieto ei aina mahdu julkaisuun, jotkut mallit ovat monimutkaisia, ja joskus dataa on hyvin paljon. Tällöin hyvään tieteellisen tapaan kuuluu, että tutkijat jakavat mallinsa ja toimintatapansa toistensa kanssa. Toisille pitäisi aina antaa keinot oman työn teilaamiseen.

Kaikille tämä ei kuitenkaan käy, vaan he suojelevat aineistojaan viimeiseen asti. Syynä saattaa olla tehdyn työn suojeleminen varkauksilta, tai väärässä olemisen pelko. Kukapa tietää. Lopputulos kuitenkin on, ettei tiede pääse edistymään ja ilmastonmuutoksen torjunta voi hankaloitua.

Rankka lupausten ja tavoitteiden yliampuminen voi toki olla tietoista: rima asetetaan korkealle, jotta saadaan aikaan edes jotain, ja pienempiinkin saavutuksiin voidaan sitten olla tyytyväisiä. Ylihypetyksellä voidaan kuitenkin saada myös aikaan poliittisia päätöksiä, jotka tähtäävät mahdottomuuksiin ja leikkaavat jotkut realistisemmat ratkaisukeinot pois. Tällöin ammutaan nilkkaan (tai polveen) koko alaa ja ilmastonmuutosta vastaan taistelua.

Kritiikkikirjoitus on eri alojen asiantuntijoiden yhdessä laatima. Mukana on mm. fyysikoita, tietokirjailijoita ja IT-insinöörejä, osa entisiä ja osa nykyisiä tieteentekijöitä. Kaikille on yhteistä huoli ilmastonmuutoksesta, sekä halu ympäristön tilan parantamiseksi. Heidän mielestään energiakentän muutoksen täytyisi tapahtua tieteellisen tiedon perusteella, ei ideologian ohjaamana.

Otsikkokuva: H. P. Brinkmann / Flickr

Aurinkokennoja on jo pitkään valmistettu edullisista materiaaleista erilaisilla painotekniikoilla. Painamiseen soveltuvat erityisesti orgaaniset aurinkokennot ja väriaineaurinkokennot.

Ne ovat käteviä, mutta toistaiseksi niiden hyötysuhde on ollut varsin heikko. Jos paneelia voisi tehdä edullisesti paljon ja sillä voisi päällystää melkein kaikkea, ei hyötysuhteesta olisi niin väliäkään, koska tuloksena olisi joka tapauksessa paljon sähköä. Tähän mennessä hinnan ja hyötysuhteen välinen suhde ei kuitenkaan ole ollut vielä niin hyvä, että näiden uudenlaisten aurinkopaneelien käyttö ole vielä yleistynyt.

Aalto-yliopistossa on otettu nyt pieni hyppäys eteenpäin tässä mielessä. Tuloksena on aurinkokennona toimiva valokuva-albumi, joka tehty mustesuihkukirjoittimien periaatteella – kyse on luonnollisesti vain tekniikkaa esittelevästä tuotteesta, jonka mahdollisuudet ovat paljon laajemmat.

"Halusimme viedä painettujen aurinkokennojen idean vielä pidemmälle ja kokeilla, voisiko niiden materiaaleilla tulostaa kuvia ja tekstejä mustesuihkutulostimen avulla, perinteisten painomusteiden tapaan", kertoo yliopistonlehtori Janne Halme.

Normaaliin painomusteeseen absorboituvan valon energia muuttuu lämmöksi. Aurinkokennomuste sen sijaan muuttaa osan tästä energiasta sähköksi. Mitä tummempi väri, sitä enemmän sähköä syntyy, sillä ihmissilmä on herkin juuri sille auringon valon spektrialueelle, jonka energiatiheys on suurin. Tehokkain mahdollinen aurinkokenno on tästä syystä pikimusta.

Idea lentämisestä maapallon ympäri pelkällä aurinkovoimalla ympäri maailman on jo yli 15 vuotta vanha. Seikkailija-lääkäri Bertrand Piccard mietti tuolloin 2000-luvun alussa mikä voisi olla seuraava suuri haaste, ja maailmanympärilento sähkölentokoneella oli yksi hänen mieleensä tullut haaste. Mitä enemmän sitä hän ajatteli, sitä tärkeämmältä se tuntui, ja näin hanke sai alkunsa. 

Mukaansa Piccard sai toisen sveitsiläisen seikkailijan, liikemies André Borschbergin, joka muodostikin Piccardin kanssa erinomaisen parivaljakon. Kummatkin olivat haasteista kiinnostuneita lentäjiä, kunnianhimoisia ja määrätietoisia. Piccard oli enemmän julkisuudessa viihtyvä keikari ja Borschberg taas kulisseissa viihtyvä puurtaja; kumpaakin tarvittiin hankkeessa, joka oli paitsi teknisesti erittäin kunnianhimoinen, mutta vaati myös sponsorirahaa ja julkisuutta.

Julkisuus luonnollisesti oli tärkeää paitsi hankkeen toteuttamiseksi, niin myös sen viestin eteenpäin viemiseksi: pelkällä sähkövoimalla lentäminen maailman ympäri ei ole enää pelkkä haave. Aurinkopaneelit ja tekniikka yleisesti ovat sillä tasolla, että aurinkosähköllä lentäminen tässä laajuudessa on mahdollista. Liikennelentokoneisiin on vielä matkaa, mutta jostain pitää alkaa – ja Solar Impulse 2 on jo nyt osoittanut, että sähkövoimalla lentäminen ei ole pelkkää ituhippihaaveilua.

Lentokone on siis Solar Impulse 2, eli kyseessä on jo toinen aurinkosähkölentokone. Ensinnä tekniikkaa testattiin pienemmällä koneella, joka teki pitkiä koelentoja, ja näiltä kerättyjen kokemusten jälkeen kakkoskone oli valmis koetokseen. Kone lentää hitaasti, joten etenkin valtamerien ylitykset olivat oikeasti haastavia ja vaarallisia, vaikka tukena oli satelliittitekniikka ja yhteyksien päässä Monacossa lennonjohto. Lopulta lentäjä oli koneensa kanssa ilmassa kuitenkin yksin.

Siipien kärkiväliltään Jumbo-jetin kokoinen, mutta massaltaan vain katumaasturin luokkaa oleva Solar Impulse 2 nousi lentoon maanantaina, heinäkuun 11. päivänä aamulla klo 6.32 paikallista aikaa (klo 7.32 Suomen aikaa). Lentonsa alussa kone lensi symbolisesti maailman suurimman aurinkosähkövoimalan, Espanjassa Torresolissa olevan Gemasolarin päältä ja tästä luonnollisesti otettiin runsaasti kuvia – ja yksi on otsikkokuvanakin.

Noin 3600 kilometriä pitkä lento Kairoon kestää kaksi vuorokautta, joten verrattuna esimerkiksi edelliseen Atlantin ylilentoon, on kyseessä enää lyhyt pomppaus.

Tämän jälkeen vuorossa on enää yksi lento: Kairosta kone lentää kenties jo ensi viikolla Abu Dhabiin Arabiemiraateissa. Noin 36 000 kilometriä kokonaispituudeltaan oleva lento alkoi sieltä viime vuoden maaliskuussa.

Viimeisen lennon tekee toinen konetta maailmanympärilennolla ohjannut pilotti, hankkeen toinen puuhamies Bertrand Piccard. Hän on kaksikosta kuuluisampi (ja kenties mediahakuisempikin), joten lentojen lukumäärä ja välilaskut on suunniteltu sääolojen ja operationaalisten seikkojen lisäksi siten, että Piccard on saanut lennettäväkseen eniten julkisuutta saaneet lennot – ja matkan päättävä viimeinen, järjestyksessään 17. lento on eittämättä sellainen.

Solar Impulse 2 on siis eteläisessä Espanjassa, minne se saapui tänään klo 8.38 Suomen aikaa. Maanantaina aamulla alkanut lento kesti siten lopulta kaksi vuorokautta, 23 tuntia ja kahdeksan minuuttia, jonka kuluessa ohjaimissa ollut Bertrand Piccard lensi koneella 6765 kilometriä.

Lennon live-seurannan mukaan kone kävi lennon aikana korkeimmillaan 8534 metrin korkeudessa ja keräsi 1388 kWh energiaa aurinkopaneeleillaan. 

Kyseessä oli jo 15. etappi koneen pitkäksi venähtäneellä matkalla maapallon ympäri. Se joutui jäämään Tyynen valtameren ylityksen jälkeen, pisimmän yhtäjaksoisen lentonsa päätteeksi, viime heinäkuussa remontoivataksi Havaijille, mistä matka jatkui vasta nyt huhtikuussa.

Pysähdyspaikoissa koneetta huolletaan ja esitellään yleisölle, kutsuvieraille ja medialle, sillä lennon tärkein tehtävä lentämisen lisäksi on uusiutuvien energiamuotojen esittely; (lähes pelkästään) aurinkovoimalla toimiva lentokone on tästä hyvä esimerkki.

Tämän jälkeen edessä on kaksi lentoa ennen saapumista Abu Dhabiin. Seuraavalla lennolla ohjaimissa on jälleen koneen toinen lentäjä André Borschberg.

Kone lähti matkaan yöllä paitsi siksi, että näin se voi käyttää matkansa aluksi akkuihin ladattua virtaa ennen kuin Aurinko alkoi  lataamaan akkuja, ja koska lentoliikenne New Yorkin taivaalla on yöllä rauhallista.

Hitaalla, alitehoisella ja varsin kookkaalla koneella lentäminen tavallisen lentoliikenteen seassa olisi ollut varsin jännittävää.

Edessä Piccardilla oli noin 90 tuntia kestävä lento, sillä hänen odotetaan laskeutuvan Espanjan Sevillaan 23. kesäkuuta. Sevilla määräytyi tämän etapin määränpääksi Atlantin päällä vallitsevien tuulien mukaan.

Lento kestää siis neljä yötä ja päivää, ja on Solar Impulse 2:n maailmanympärilennon toiseksi pisin lento. Tätä vaativampi oli vain koneen toisen pilotin, André Borchbergin tekemä Tyynen valtameren ylilento Japanista Havaijille.

Tuon viime heinäkuussa tapahtuneen lennon aikana koneen akut vaurioituivat ylikuumenemisen vuoksi, mutta tällä kerralla näin ei pitäisi tapahtua, koska yli talven kestäneiden korjausten ansiosta akut toimivat nyt paremmin ja ongelma tunnetaan muutenkin jopa epämukavan hyvin. Nähtävästi akut ylikuumenivat osittain myös käyttövirheen vuoksi, mutta siitä ei kannata syyttää Borschbergiä, sillä hän teki juuri sillä tavalla kuin Piccardkin olisi tehnyt tuolla lennolla. 

Borschbergin lento kesti viisi yötä ja viisi päivää, eli vuorokauden pitempään kuin nyt alkanut lento yli Atlantin.

Joka tapauksessa lento on nytkin haastava ja laittaa lentäjän koetukselle. Piccard ei voi nukkua kuin nokkaunia, hän syö vain kevyttä kenttäruokaa ja tekee tarpeensa ammoisten astronauttien tapaan vaippoihin. 

Koneen toimintahäiriö tai lentovirhe Atlantin päällä voi olla pahimmillaan hengenvaarallinen, vaikkakin konetta seurataan satelliittilinkillä koko ajan ja Piccardin tukena on Monacossa oleva lennonjohto insinööreineen, lääkäreineen ja meteorologeineen.

Sää on matkan toinen epävarmuus. Vaikka lento aloitettiin juuri nyt siksi, että sää oli suotuisa koko reitin pituudelta, voi säätilassa tapahtua yllättäen myös muutoksia. Kone ei esimerkiksi pysty lentämään voimakasta tuulta vastaan, ja suihkuvirtaukset voivat sysätä sitä nopeastikin sivuun reitiltä. Onneksi näitä pystytään ennakoimaan varsin hyvin.

Sevillan jälkeen kone jatkaa kohti Abu Dhabia, minne sen odotetaan saapuvan heinäkuun alussa. Onko edessä Atlantin jälkeen yksi vain kaksi – vai useampikin – lento ennen Arabiemiraatteja, jää vielä nähtäväksi.

Meneillään olevaa lentoa voi katsella Solar Impulsen reaaliaikaisessa seurannassa.

Tarkalleen ottaen koneen pyörät koskettivat John F. Kennedyn lentoaseman kiitorataa lauantaiyönä 11. kesäkuuta klo 3.59 paikallista aikaa, eli klo 11 aamupäivällä Suomen aikaa. 

André Borschbergin tekemä 265 kilometriä pitkä lento Pennsylvaniasta Lehigh Valleyn lentoasemalta kesti vain neljä tuntia ja 41 minuuttia, ja tästä kohtalaisen suuri osa kului lennon lopussa New Yorkin kiertelyyn. Kuten San Franciscoon saapuessaan, konetta seurasi helikopteri ja toisia lentokoneita, jotka ottivat kauniita kuvia sähkölentokoneesta ikonisten maisemien päällä. Yksi näistä kuvista on päivän kuva, missä kone lentää Vapaudenpatsaan päällä.

Saattaa tuntua kummalliselta, että Solar Impulse lensi New Yorkiin keskellä yötä, mutta siihen on kaksi syytä. Ensimmäinen on yksinkertaisesti se, että yöllä muu ilmaliikenne on varsin vähäistä, joten Borschberg saattoi kierrellä kaupungin päällä lähes yksin. JFK:n lentoasemallakaan liikennettä ei ole kuin nimeksi yöllä. Toiseksi yölento on omiaan osoittamaan sähkölentämisen mahdollisuuksia – kone pysyi ilmassa ilman auringonpaistettakin. Tosin tällä kerralla sähkö, jolla kone lensi, ei ollut varmaankaan aurinkopaneeleilla tuotettua, vaan verkkovirrasta akkuihin ladattua. Eli saivartelijat voisivat todeta, että kone lensi nyt mahdollisesti hiilivoimalla...

Tämä oli kaikkiaan 14. lento koneen matkalla ympäri maapallon. Jäljellä on tämänhetkisen suunnitelman mukaan enää kolme etappia, joilla kone lennetään ensin Atlantin yli Eurooppaan tai Pohjois-Afrikkaan, mistä lento jatkaa yhden pysäkin periaatteella Abu Dhabiin, mistä matka alkoi maaliskuussa 2015.

Se, milloin koneen toinen lentäjä Bertrand Piccard pääsee tekemään pitkän yksinlennon aurinkosähkökoneella yli Atlantin, riippuu sääolosuhteista. Samoin määränpää riippuu vallitsevista tuulista.

Ja mitä tuuliin tulee, niin vertaamalla alla olevaa karttaa eiliseen pasaatituulista kertoneeseen päivän kuvaan huomaa heti miksi kone on lentänyt juuri tähän tapaan ympäri planeettamme...

Tällä hetkellä Solar Impulse 2 on New Yorkin laitamailla Pennsylvaniassa  Lehigh Valleyn lentokentällä, minne se saapui keskiviikon ja torstain välisenä yönä Suomen aikaa ja illan juuri pimennyttyä klo 20:49 paikallista aikaa. Otsikkokuvassa kone on juuri laskeutumassa kentälle 16 tuntia ja 49 minuuttia kestäneen lennon päätteeksi.

Matkaan kone lähti tälle 13. etapilleen Ohiosta, Daytonista, keskiviikkoaamuna. Lähtö viivästyi vuorokaudella, koska lentokone osui maassa ollessaan hangaariin, ja koneelle tehtiin sen jälkeen tarkistuksia. Kun kaikki oli kunnossa ja pikku kolarista selvittiin säikähdyksellä, pääsi sähkökone starttaamaan matkaan tällä kertaa Bertrand Piccardin ohjaamana.

Konetta seuraa koko ajan pieni ryhmä tavallisella lentokoneella, jonka mukana kulkee myös kevytrakenteinen, nopeasti rakennettava hangaari, joka toimii koneen suojana välilaskupaikoissa, joissa sille ei ole tarjolla tarpeeksi suurta hangaaria.

Alla olevassa kuvassa konetta siirretään hangaarinsa sisälle Daytonissa.