sähkö | Tiedetuubi

Miten suojata merenalaisia kaapeleita? Toimitus Su, 15/12/2024 - 23:02

Toimitus

Turvallisuusteknologiayhtiö Thales ja FEBUS Optics allekirjoittavat strategisen yhteistyösopimuksen kriittisen merenalaisen infrastruktuurin suojaamiseksi. Tällä voi olla kiinnostusta myös Itämeren maissa viimeaikaisten kaapelirikkojen vuoksi.

(Thalesin tiedote) Kaksi ranskalaisyhtiötä, Thales ja FEBUS Opticsin, ovat aloittaneet yhteistyön kriittisen merenalaisen infrastruktuurin valvonnassa ja suojaamisessa. Merten pohjissa olevien tietoliikenne- ja sähkökaapeleiden sekä putkien turvallisuus on noussut tärkeään osaan nykyisessä geopoliittisessa tilanteessa.

Merenalainen infrastruktuuri on ollut varsin vähän suojattua tähän mennessä. Ne ulottuvat usein pitkille matkoille vaikeassa ympäristössä, joten niiden valvominen on erityisen hankalaa.

Useat yhtiöt tuottavat ratkaisuja kaapelien ja putkien valvontaan, mutta Thalesin ja FEBUS Opticsin hajautetun akustisen havaitsemisteknologian ratkaisut ovat varsin ainutlaatuisia. Niiden käyttöönotto on helppoa ja edullista, koska ne vaativat vain yksisuuntaisen optisen valokuitukaapeliin.

Sen avulla voidaan havaita akustisia signaaleja, jotka syntyvät valvotun kohteen lähellä tai päällä. Näin valvontaa voi tehdä saumattomasti koko infrastruktuurin pituudelta ja mahdollisten häiriöiden paikantaminen käy nopeasti sekä tarkasti.

Yhteistyössä Thalesin sonarjärjestelmät ja akustisten signaalien analysointityökalut yhdistetään FEBUS Opticsin kuituteknologiaan.

"Tämä yhdistetty asiantuntemus tekee mahdolliseksi erittäin kyvykkäiden merivalvontaratkaisujen kehittämisen kriittisen merenalaisen infrastruktuurin suojaamiseksi ja turvaamiseksi," sanoo Thales Underwater Systems -yksikön miehittämättömien järjestelmien vedenalaisen sekä merenpohjan sodankäynnin johtaja Marc Delorme Thalesin tiedotteessa.

EcoPulse teki temppunsa – hajautettu moottoriratkaisu on lupaava Jari Mäkinen To, 12/12/2024 - 14:58

Jari Mäkinen

EcoPulse on tehnyt tehtävänsä. Tämä Daherin, Safranin ja Airbusin yhdessä kehittämä sähköhybridilentokone on tehnyt koelentonsa, ja nyt yhtiöt miettivät miten tästä jatkaisi eteenpäin. Tulokset ovat lupaavia ja on selvää, että lentämisen tulevaisuus on vihreämpi.

EcoPulse esiteltiin yleisölle vuoden 2023 Pariisin ilmailunäyttelyssä. Kyseessä on Daher TBM 900 -lentokone, johon on tehty koko joukko muutoksia. Ulkoisesti huomattavimpia ovat siipiin ja siipien päihin laitetut 50-kilowattiset sähkömoottorit potkureineen.

Kyseessä oli yhteishanke, johon osallistuivat Daher, Airbus ja Safran.

Lentokoneen valmistaneen Daherin tehtävänä oli hallita koko projektia, muokata kone koekoneeksi ja suorittaa koelennot. Safran toimitti kuusi ENGINeUSTM -sähkömoottoria. Airbus puolestaan valmisti uudenlaiset, ilmailun tiukat turvamääräykset täyttävät akut, kehitti tietokoneohjelmat lennonhallintalaitteisiin moottoreita varten ja mallinsi hajautetun työntövoimajärjestelmän aerodynaamiset sekä akustiset ominaisuudet.

Ranskan siviili-ilmailviranomainen DGAC avusti hankkeessa.

Ensilennolleen EcoPulse nousi 29. marraskuuta 2023 Tarbes–Lourdes–Pyrénées-lentokentältä läheltä Toulousea eteläisessa Ranskassa. Sen jälkeen koneella tehtiin noin 50 lentoa, joilla tiimaa kerättiin yli 100 lentotuntia. Viimeinen lento tapahtui heinäkuussa 2024, jonka jälkeen partnerit ovat tutkineet tuloksia ja kertoivat niistä 10. joulukuuta 2024.

Nasalla oli samankaltainen hanke hajautetun sähköhybridisen työntövoimajärjestelmän (tai kun kyse on potkureista, pitäisi kai kirjoittaa vetovoimajärjestelmän) tekstaamiseksi. X-57 Maxwell -hanke kuitenkin peruttiin ennen ensilentoa.

EcoPulse kuitenkin lensi ja tuotti hyvin kiinnostavia tuloksia. Esimerkiksi sähkömoottoreiden käyttö selvästi vähentää melua niin koneen sisällä kuin ulkopuolellakin. Koska moottoreita voidaan säätää helposti erikseen, voidaan niiden avulla myös ohjata lentokonetta ilman ohjauspintojen käyttämistä.

EcoPulse oli esillä Le Bourget'n ilmailunäyttelyssä vuonna 2023. Muun muassa sen moottoreita saattoi siellä ihmetellä ihan läheltä. Kuva: Jari Mäkinen, muut kuvat: Airbus

Asia aivan erikseen on hiilidioksidipäästöjen vähentäminen. Sähkön käyttäminen vähentää olennaisesti päästöjä, ja koelentojen avulla on todennäköisempää, että hankkeeseen osallistuneet yhtiöt voivat "täyttää asettamansa hiilidioksidipäästöjen vähentämistavoitteet vuoteen 2050 mennessä" – kuten tiedotteissa kerrotaan.

Hanke on tärkeä myös ranskalaisittain, koska partnerit ovat ranskalaisia ja viranomainen DGAC on saanut myös kokemusta hybridielektristen lentokoneiden suunnittelusta, sertifioinnista, tuotannosta ja käytöstä.

Ranska on tällä haavaa paitsi Euroopan, niin koko maailman edelläkävijä sähköisen lentämisen kehittämisessä, kiitos valtion viherään siirtymään ja tulevaisuuden tekniikkaan antamien tukien. Sähkö- ja hybridilentämistä eri muodoissaan kehitellään toki muuallakin, ja isojen koneiden kohdalla tärkein tekijä on ruotsalainen Heart Aerospace.

Suoraan EcoPulsen kaltaista konetta tuskin tulee koskaan käyttöön, mutta aika alkaa olla jo nyt kypsä hybridisähköiselle lentämiselle. Tekijöitä kun muitakin; uusien koneiden lisäksi kiinnostavia ovat vanhojen koneiden uudelleenmoottoroinnit.

Jani Ahosola

Tiedetuubin autonurkka avautuu mielenkiintoisella Citroënin uutuudella, ë-C3:lla. Saimme kutsun tutustumaan tähän uutuuteen, ja mehän menimme.

Heti alkuun on todettava, että koeajossa oli maahantuojan lehdistöesittelyihin tuoma auto, joka ei ominaisuuksiltaan ihan täysin vastaa Suomen markkinoilla myynnissä olevia malleja.

Silti tämäkin nelipyöräinen antoi jo varsin kattavan vaikutelman siitä, mikä on Citroënin käsitys vallankumouksesta – kuten maahantuojan edustajat tätä kuvailivat.

Auton markkinoille tuloa ja auton filosofiaa verrattiin jopa legendaariseen 2CV-malliin, joka yleisimmin tunnetaan Rättisitikkana. Tätä valmistettiin vuosien 1948 ja 1990 välisenä aikana yli 3,8 miljoonaa yksilöä.

Väitteenä 2CV:n veroinen vallankumous on siis erittäin rohkea. Erityisesti kun kyseessä on sähköauto. Idea on kuitenkin pohjimmiltaan hyvin samansuuntainen.

ë-C3 on Citroënin kansanautona markkinoitu sähköauto.

Toki työtä vielä on edessä, jotta sähköiset voimalinjat saavat koko kansan hyväksynnän, mutta ë-C3 tulee olemaan mitä todennäköisimmin vähintäänkin yksi merkityksellisimmistä tien tasoittajista. Tuskimpa tätä syyttä suotta on nostettu myöskään yhdeksi Vuoden Auto Suomessa -ehdokkaaksi.

Uudenlainen tekniikka on jännittävää ja pelottavaa. Tutusta polttomoottorista siirtyminen täysin sähköiseen varmasti herättää paljon kysymyksiä: ”Miten huollot? Miten lataukset tehdään? Miten se kestää? Pääsenkö Helsingistä Lappiin asti?”, ja niin edelleen.

Jossain vaiheessa polttomoottoreista luopuminen on kuitenkin edessä.

Lappiin ë-C3:lla varmasti pääsee (tosin useamman pysähdyksen taktiikan kanssa), mutta tähän sitä ei kuitenkaan ole lyhyen koeajoreissun perusteella suunniteltu. Kyseessä on paremminkin kompakti kaupunkiauto, joka loppupeleissä tarjoaa yllättävän paljon siihen nähden, että kyse on niin sanotusta ”city-kotterosta”.

Budjettiratkaisun vallankumous

Yleisestihän suomalaiset kauhistelevat sähköautojen hakintahintaa, joka lienee yksi suurimmista syistä, jonka takia sähköön ei kehdata siirtyä. Taikasanana tälle ranskalaiselle ”vallankumoukselle” onkin edullisuus. Malliston hinnat alkavat tällä hetkellä 25 290 eurosta.

Tämä tekee ë-C3:sta Suomen markkinoiden edullisimman sähköauton tällä hetkellä. Lisäksi valmistus tapahtuu Euroopassa. Tarkalleen Stellantiksen tehtaalla, Slovakian Trnavassa.

Yleisen euromielisyyden lisäksi valmistuspaikkavalintaan vaikuttanee myös se, että Kiinassa valmistettujen autojen EU-tullien vuoksi valmistajille on edullisempaa valmistaa autoja Euroopassa.

Edullisempi You-varustelu on karsittu melkolailla minimiin: Ilmastointi ei ole automaattinen, vanteet ovat terästä, ajovalot ovat halogeenit, penkit ovat perusmalliset ja takaistuimet eivät kaadu kuin yhdessä osassa.

Silmäänpistävin ero kuitenkin on siinä, että You-varustelussa tietoviihdejärjestelmän ydintä ajaa kuljettajan oma älypuhelin ja siihen asennettu My Citroën -sovellus. Luurille löytyy onneksi oma teline, joten sitä ei tarvitse lähteä erikseen ostamaan.

Kalliimmassa Max-varustelussa, joka oli koeajossamme, taas löytyy paljon ekstraa. Niistä pääsee nauttimaan 4 000 lisäeuron investoinnilla. Ekstraa ovat muun muassa ajovalot ovat ledeillä, ilmastointi on automaattinen, peruutuskamera tutkan sijasta, kevytmetallivanteet, mukavuusistuimet ja Citroënin kosketusnäytöltä ohjattava tietoviihdejärjestelmä.

Voiko halvalla saada hyvää?

Kun mietitään eurooppalaisuutta ja edullista hintaa sähköautoissa, niin tulee mieleen, että kyseessä on luultavasti pikkuakulla oleva nuhapumppu, jota joutuu lataamaan 60 kilometrin välein.

Ei ihan. Tässä asiassa Citroënille on nostettava baskeria; se ei ole nuhapumppu.

Verrattain pienessä ë-C3:ssa on 44 kWh akku, jossa on peräti 100 kW latausteho. Sillä pääsee peräti 326 kilometriä (WLTP-laskennan mukaan).

Uskaltaisin väittää, että kaupunki- tai työmatka-ajossa tämä on ihan tarpeeksi. Latausaikaa 100 kW teholla 20-80 % menee valmistajan mukaan 26 minuuttia, joka on kohtuullinen aika.

Tehoa myös on ihan hyväksyttävästi, sillä 0-100 km/h päästään 83-kilowattisella (113-heppaisella) moottorilla 11 sekuntiin. Lukuna aika hajuton ja mauton, mutta tarpeeksi.

Ensi vuoden puolella ë-C3:sta on tulossa myös pienemmällä akulla oleva versio, joka pudottanee hintaa vielä entisestään. Tämä on tarkoitettu niille, jotka eivät ole niitä enemmän- ja enemmän kantamaa vaativia kuluttajia, vaan ajavat pääosin lyhyttä matkaa.

Toki parin tunnin koeajon aikana emme saaneet kovin paljon varmuutta, että paljonko akun kantama kestää talvea ja pohjolan karuja oloja. Akulle ei ole myöskään esilämmitystä, mutta ylläpitolämpö tosin tästä löytyy.

Pientä noottia on myös annettava siitä, että Stellantis ei tee akkuja itse, vaan tilaa nämä Kiinasta. Tosin kiinalaisten akkuteknologia on läntisten kanssa varsin vertailukelpoinen ja tällä hetkellä edullisuus vaatii myös halpatyövoiman käyttöä. Kotiinpäin olisi toki parempi. Tämä myös Stellantiksella tiedetään, ja heillä onkin suunnitelmissa startata myös omaa eurooppalaista akkutuotantoa. Yhtiö onkin mukana Pohjois-Ranskassa Billy-Berclaussa toimintansa juuri aloittaneessa autoakkujen "gigatehtaassa".

Maahantuoja lupailee eurooppalaistekoisia akkuja ”jossain vaiheessa”.

Motivaatiolappusia ja mukavuutta

Käytettävyydeltään ja käytännöllisyydeltään Citroën onnistuu monessa. Autolla on perusmukava ajaa, eikä herätä suurempia tunteita suuntaan tai toiseen.

Mukulakivikaduilla ajaminen ei ole hytkymistä pitkinpoikin ohjaamoa, sillä alustasta löytyy Citroënin mukavuusjousitus, joka on merkin yksi valttikortteja.

Citroën kuvailee mukavuusjousien tuovan ajamiseen kuuluisaa ”taikamatto”-efektiä. Väitteen paikkansapitävyytteen en valitettavasti osaa ottaa kantaa, sillä en ole legendaksi muodostuneita Citroënin hydraulijousia (vielä) päässyt kokemaan – kutsuja otetaan vastaan!

Alusta on kuitenkin erittäin mukava.

Max-varustelun viihdejärjestelmä on varsin yksinkertainen käyttää, eikä vaadi suurempaa valikkosukeltelua. Näytöstä saa valittua joko navigoinnin, puhelut, radion tai asetukset. Omaan makuun valikot ovat jopa liiankin pelkistetyt ja jään kaipaamaan viihdejärjestelmältä enemmän. Toisaalta eipä kansanautossa nyt kaipaakkaan sateliittikanavia ja näytöllä tsemppaavaa zumba-ohjaajaa.

Sisusta on muuten perushyvä ja siististi toteutettu. Tavaratilaakin löytyy 310 litraa.

Ainoa mikä tosin herättää hieman närää sisustuksessa ovat ovipaneeleissa olevat pienet onnenkeksimäiset motivaatiolappuset, joissa kehotetaan muun muassa olemaan viileä (be cool) ja pitämään hauskaa (have fun).

Itselläni tulee aivomätäinen olo tällaisista liplappusista, mutta kaippa näillä koitetaan puhutella sitten nuorempaa kuluttajakuntaa, joka kaipaa tsemppauksia myös ilman zumba-ohjaajaa.

Odotan tämän perusteella, että Citroënin edustumalleihin saataisiin tulevaisuudessa trendikkäitä startup-pöhinä -viestejä: ”Innovate new, cultivate growth, optimize life”, jne. Onneksi nämä laput voinee kuitenkin saksia pois tai tussata yli, jos tympii liikaa.

Sitä odotellessa joudutaan tyytymään tähän.

Suurena plussana käyttömukavuuden kannalta ë-C3:ssa on yhden napin avulla hiljennettävä ylinopeushälytys. Uusissa autoissa, kun nykyään täytyy olla ylinopeushälytin oletuksena aina päällä, ja monesti tämän poissaamiseksi täytyy selailla valikkoja useamman painalluksen verran. Yhden napin taktiikka säästää kuljettajan ja matkustajien hermoja ja paljon.

Lopputulema

Citroën on onnistunut luomaan kohtuuhintaisen ja järkevän oloisen sähköauton, joka tulee todennäköisesti näkymään kaupunkikuvassa ja paljon. Tilaa riittää jopa perhekäyttöön.

Alustaltaan ë-C3 on luokkaansa nähden erittäin mukava, ajettavuus on perustasoa, kantamaa tarjotaan ihan tarpeeksi ja latausteho on kokoluokkaan kiitettävä. Pienemmän akun versio tullessa markkinoille hinta todennäköisesti tipahtaa entisestään.

Pienemmän akun myötä hinnan edelleen pudotessa on syytä miettiä, että mitä autoltaan tarvitsee. Mikäli autolla ajaa lähinnä työmatkaa tai kaupunkiajoa, niin tekeekö pitkällä kantamalla lopulta oikeasti mitään? Pienemmällä akulla ei myöskään tarvitse kuluttaa ylimääräisiä luonnonvaroja.

Citroen ë-C3 Full Electric 113 Max 44 kWh

+ Eurooppalaisuus
+ Simppeli käyttöliittymä
++ Edullinen hinta

+/- Akku Kiinasta
- Kummalliset motivaatiolappuset
- Akun esilämmityksen puuttuminen

Koelento: Pipistrel Velis Electro -sähkölentokone

Pipistrel Velis Electro on ensimmäinen hyväksytty ja tuosta noin vain ostettavissa oleva sähkölentokone. Kävimme koelentämässä sen.

Jari Mäkinen

23.10.2023

Pienkoneella lentäminen on ylensä meluisaa, tärisevää ja polttoainetta kovasti kuluttavaa. Sähkölentäminen ei ole.

Pääsin koelentämään Pipistrel Velis Electron marraskuussa 2021 yhtiön tehtailla Goriziassa, Italiassa, yhdessä Pipistrelin koelentäjä Martin Vadnun kanssa.

Tein juttua koneesta Tekniikan maailmalle, ja tämä video on tehty alun perin TM:ssa julkaistavaksi. Tässä Tiedetuubissa julkaistavassa versiossa on tekstitys suomeksi ja englanniksi.

Voit kuunnella myös laajemman jutun aiheesta Yle Areenassa: Tulevaisuudessa lentäminen on päästötöntä, hiljaista ja halpaa.

Koelennon lopputulema: jos minulla olisi rahaa, ostaisin Velis Electron saman tien!

Suosituimmat tänään

Merenalainen lasisilmä havaitsi superäreän neutriinon

Linnunmaitoa on todella olemassa

Osa 5: Räjähtävät säilyketölkit

Kuka tästä meni - kauris, peura vai hirvi?

Sateenkaaren seitsemän väriä

Markus Hotakainen

Maanantaina yhtä, tiistaina toista, keskiviikkona kolmatta. Suojasäätä ja paukkupakkasia, milloin mitäkin. Ja öisin tietysti kylmempää kuin päivällä.

Lämpötilat vaihtelevat maailman eri kolkissa sekä vuoden- että vuorokaudenaikojen mukana. Vaikka ilmasto lämpenee kaiken aikaa, vaihtelu säilyy. Se voi yllättäen tarjota ehtymättömän energianlähteen.

Lämpösähköisessä ilmiössä lämpötilaero tuottaa sähkövirtaa tai päin vastoin eli sähkövirralla saadaan aikaan lämpötilaero. Ilmiötä käytetään hyväksi esimerkiksi lämpömittareissa ja jäähdytyslaitteistossa, mutta nyt Massachusettsin teknillisessä korkeakoulussa se on valjastettu sähköntuotantoon.

Uutta on se, että uusi tekniikka ei vaadi samanaikaisesti kahta eri lämpötilaa, vaan se tuottaa sähköä nimenomaan lämpötilan vaihteluista päivän ja yön välillä.

Näennäisesti tekniikan ytimenä oleva lämpöresonaattori tuottaa sähköä tyhjästä, koska lämpötilaerot eivät "näy", niitä ei tarvitse eikä edes voi tankata eivätkä ne todellakaan lopu kesken.

Ainakaan toistaiseksi tekniikalla ei pystytä tuottamaan sähköä kovin tehokkaasti, mutta sillä saattaa olla merkittäviä sovelluksia muiden sähköntuotantomenetelmien varajärjestelmänä. Ja erityisesti käyttökohteissa, joissa vaaditaan taattua sähkövirtaa olosuhteista riippumatta.

Lämpöresonaattoriin perustuva laitteisto toimii säällä kuin säällä, kunhan lämpötilassa tapahtuu vaihteluita.

Tekniikan keskeinen haaste oli kehittää materiaali, joka sekä varastoi että johtaa lämpöä hyvin: useimmat aineet ovat toimivia vain toisen ominaisuuden suhteen. MIT:n tutkijaryhmä onnistui valmistamaan grafeenilla pinnoitettua, rakenteeltaan vaahtomaista metallia, johon on sekoitettu vahamaista oktadekaania. Sen olomuoto muuttuu kiinteästä nestemäiseksi halutussa lämpötilassa.

Lämpö varastoituu olomuotoaan muuttavaan oktadekaaniin ja grafeenin avulla saadaan aikaan hyvä lämmönjohtavuus. Kokeissa todettiin, että "ihmeaineen" avulla kymmenen asteen lämpötilaerolla saadaan tuotettua 350 millivoltin jännite 1,3 milliwatin teholla. Ei järisyttävän suuria lukemia, mutta riittäviä esimerkiksi etänä toimivien erilaisten mittauslaitteistojen pyörittämiseen.

Erityisen hyödyllinen uusi tekniikka olisi kohteissa, joissa joudutaan käyttämään useampia vaihtoehtoisia sähköntuotantomenetelmiä tai paikoissa, joihin on mahdoton lähteä tekemään korjauksia, jos tekniikka pettää. Yksi mahdollinen kohde olisivat esimerkiksi Mars-kulkijat, jotka tähän saakka ovat perustaneet toimintansa joko aurinkoenergiaan tai radioaktiiviseen hajoamiseen.

Uudesta tekniikasta kerrottiin MIT:n uutissivulla ja tutkimus on julkaistu Nature Communications -tiedelehdessä.

Kuva: Justin Raymond

eFan-X -lentokone, missä on yksi sähkömoottori ja kolme perinteistä suihkumoottoria

Jari Mäkinen

Sähkömoottorilla varustetut pienkoneet ovat jo ilmassa, ja ellei lentoajan lyhyyttä oteta huomioon, ovat ne osoittautuneet oikein käteviksi. Seuraavaksi sähkö tulee suurempiin koneisiin: Airbus, Siemens ja Rolls-Royce tekevät sähköisen matkustajalentokoneen koeversion vuoteen 2020 mennessä.

E-Fan X -koekone perustuu brittitekoiseen BAe 146 -lentokoneeseen, joka sopii käyttöön erinomaisesti. Tässä alun perin Iso-Britannian armeijan pieneksi, Land-Roverin ja sen miehistön lennättämiseen tarkoitetuksi kuljetuskoneeksi suunnitellussa laitteessa on neljä pientä suihkumoottoria, joten niistä yksi on helppo korvata sähkömoottorin käyttämällä puhallinmoottorilla.

Jos uusi moottori osoittautuu luotettavaksi ja toimivaksi, voidaan toinenkin suihkumoottori vaihtaa sähköiseen – ja edelleen kaksi perinteistä moottoria takaa matkan jatkumisen, mikäli jotain yllättävää tapahtuu.

Tarkkaan ottaen kyse on sähköisestä hybridilentokoneesta, sillä sähkömoottorin lisäksi koneessa on siis perinteisiä suihkumoottoreita.

Tämä on todennäköisesti myös arkisen sähkölentämisen ensimmäinen vaihe, koska esimerkiksi nousun aikaan tai erityisissä lentotilanteissa tarvittava työntövoima saadaan tehokkaammista kerosiinilla toimivista suihkumoottoreista. Vähemmän puhtia vaativa matkalento onnistunee pelkästään sähkövoimin.

Sähköistäminen ei ole helppoa

Lentokoneen muuttaminen sähköiseksi on paljon vaikeampaa kuin esimerkiksi auton, koska tarvittava teho on suurempi ja akkujen paino on ilmailussa maaliikennettä olennaisempi asia.

Liikenneilmailussa myös luotettavuus täytyy pystyä todentamaan erittäin hyvin, joten sähköisillä lentokonesysteemeillä on edessään paljon testilentotunteja ennen kuin ne hyväksytään matkustajalentojen käyttöön.

Toistaiseksi myös tarpeeksi tehokkaan ja kevyen sähkömoottorin tekeminen on ollut hankalaa.

Koekoneessa käytetään Siemensin kehittämää kahden megawatin moottoria sekä yhtiön tekemää moottorihallinta- sekä voimansyöttöelektroniikkaa. Airbus ja Siemens ovat kehittäneet ilmailun sähkösysteemejä vuodesta 2016 alkaen yhteisessä E-Aircraft Systems House -hankkeessaan.

Sähkömoottori asennetaan siis ensi vaiheessa perinteiseen tapaan toimivan suihkumoottorin sisään siten, että moottorin ytimenä oleva kaasuturbiini korvataan sähkömoottorilla.

Nykyisinhän suihkumoottorien olennaisin osa on moottorin edessä oleva suuri turbiini, puhallin, jota käytetään kaasuturbiinilla. Vain pieni osa työntövoimasta tulee moottorista taaksepäin syöksyvästä pakokaasusta, loput saa aikaan ilmaa erikoisen potkurin tapaan puhaltava turbiini, siis puhallin.

Sähkösuihkumoottoria ei ulkoisesti nopeasti katsottuna voi juurikaan erottaa perinteisestä, sillä vain voimanlähde moottorin sisällä vaihtuu.

Sähkömoottorin lisäksi uudenlainen moottori vaatii sovelletun puhaltimen ja sitä käyttävän voimansiirron. Tässä mukaan tulee suihkumoottorivalmistaja Rolls-Royce.

Airbusin tehtävänä yhteistyössä on laittaa lentokoneen systeemit kasaan ja kehittää menetelmät, miten moottoreita käytetään lennon aikana. Airbus myös tekee akut.

Koekoneen toivotaan lentävän vuonna 2020 ja sen avulla tullaan testaamaan tekniikkaa varsin perusteellisesti.

Euroopan komission Flightpath 2050 -vision tavoitteena on vähentää tuohon vuoteen mennessä ilmailun tuottamia hiilidioksidipäästöjä 75 %, typen oksidien päästöjä 90 % ja melua 65 %. Ilman uutta tekniikkaa tämä ei ole mahdollista.

Pitkät lentomatkat, tarvittavat suuret työntövoimat ja lentokoneiden massan pitäminen mahdollisimman pienenä tekevät kerosiinista vielä pitkään merkittävimmän ilmailun polttoaineen, mutta etenkin lyhyillä lentomatkoilla sähköiset hybridiratkaisut ja sen jälkeen täyssähköiset moottorit voisivat olla käytännöllisiä.

Toimitus

Ihan pelkästä sähköstä ei saa tietenkään murkinaa, mutta kun mukaan otetaan ilmasta erotettua hiilidioksidia ja mikro-organismeja, voidaan tuottaa yksisoluproteiinia. Siinä on yli puolet proteiinia, neljänneksen hiilihydraatteja ja loput lipidejä ja nukleiinihappoja. Ympäristöystävällinen menetelmä voi tulevaisuudessa korvata perinteistä maatalouden ruoantuotantoa.

Lappeenrannan teknillisen yliopiston ja Teknologian Tutkimuskeskus VTT Oy:n elokuussa alkaneen tutkimushankkeen menetelmä perustuu mikro-organismien kasvattamiseen.

Menetelmässä bioreaktoriin johdetaan uusiutuvaa sähköä, jonka tuottama virta hajottaa vettä vedyksi ja hapeksi. Samaan aikaan reaktoriin laitetaan myös ilmasta otettua hiilidioksidia. Reaktorissa oleville mikrobeille annetaan lisäksi ravinteita, kuten typpeä, rikkiä ja fosforia, sekä muita hivenaineita. Näin ne kasvavat ja monistuvat.

Ruoanvalmistusprosessin aluksi massasta kuivatetaan vesi pois. Lopputuotteena syntyy seosta, joka muistuttaa ulkonäöltään proteiinijauhetta tai kuivahiivaa.

"Eihän hiiva ole tästä erikoisempi tuote. Hiiva on myös mikrobi," toteaa professori Jero Ahola.

Nykymuodossaan ainetta ei voi pitää kovin herkullisena maultaan tai näöltään. Pidemmällä tähtäimellä sitä voisi kuitenkin käyttää ruoanlaitossa sellaisenaan.

Laskelmien mukaan prosessin hyötysuhde voisi olla merkittävästi parempi kuin kasveilla ja vähintään sama kuin levillä. Energiahyötysuhde auringonvalosta kasvibiomassaan on noin 1 – 2 prosenttia ja leväbiomassaan enintään viisi prosenttia. Sähköä käyttämällä auringon energiasta vetymikrobeihin päätyy vähintään viisi prosenttia vetymikrobeihin tämänhetkisillä aurinkokennojen ja veden elektrolyysin tehokkuudella.

Tällä hetkellä valmistusprosessi kestää noin kaksi viikkoa. Jotta tuotteesta saadaan kilpailukykyinen, valmistusaika täytyy saada lyhyemmäksi.

Tutkijat arvioivat, että menetelmällä voisi tulevaisuudessa korvata osan maatalouden ruoantuotannosta. Maataloussektori on globaalisti toiseksi suurin kasvihuonekaasujen tuottaja energiasektorin jälkeen.

Maapallolla on vain rajallisesti viljelymaata, jota otetaan käyttöön raivaamalla tieltä metsämaata aiheuttaen lisää kasvihuonekaasupäästöjä. Samaan aikaan maailman väkiluku ja sitä mukaa myös ruoantarve kasvaa. Tutkittavalla menetelmällä voisi tuottaa proteiinipitoista ruokaa ilman viljelysmaata ja karjankasvatusta näin välttäen päästöt.

"Jos verrataan kilpailevaan tuotteeseen, soijaproteiiniin, ero on selvä. Soijaproteiinin kasvattamiseen tarvitaan auringonvaloa, kosteutta, maaperä, ja tietty lämpötila. Eli ympäristön on tarjottava oikeanlaiset puitteet ja lopuksi soija on vielä kuljetettava Suomeen. Tutkimamme menetelmä irrottaa valmistuksen täysin ympäristöstä ja tekee sen vielä ympäristöystävällisesti," Ahola selittää.

Tutkijat huomattavat, että laajamittaiseen kaupallistamiseen on matkaa, vaikka ensimmäiset ruoka-ainekset on jo laboratorio-oloissa sähköenergialla tuotettu. Hankkeessa keskitytään vielä perustutkimukseen ja alustavia tutkimustuloksia on saatavilla aikaisintaan kahden vuoden päästä.

Juttu on lähes suoraan LUT:n tiedote. Kuvat: Jero Ahola, LUT.

Vain 133 vuotta sähköaikaa: tämä oli maailman 1. kaupallinen sähkövoimalaitos Markus Hotakainen Pe, 04/09/2015 - 10:13

Ensimmäinen kaupallinen sähkövoimalaitos

Markus Hotakainen

Päivän kuva Päivälleen 133 vuotta alkoi sähkön aikakausi – ainakin yhden laskutavan mukaan. 4. syyskuuta 1882 Thomas Alva Edison kytki virran, joka sytytti nelisensataa lamppua neliömailin alueella New Yorkissa Manhattanin eteläosissa.

Pearl Streetin voimalaitoksella oli alkuun 85 asiakasta, mutta niiden määrä kasvoi tasaisesti tulevina vuosina. Kahta vuotta myöhemmin asiakaskunta oli kasvanut jo päälle viidensadan ja sähkölamppuja oli verkossa yli 10 000.

Sähköä tuotettiin höyrykoneiden pyörittämillä dynamoilla. Sen lisäksi, että Pearl Street Station oli ensimmäinen kaupallinen sähkölaitos, se tuotti ensimmäisenä voimalaitoksena myös "kaukolämpöä", jolla lämmitettiin samassa korttelissa sijainneet talot. Voimalaitos tuhoutui tulipalossa vuonna 1890.

Jari Mäkinen

Lento yli Englannin kanaalin on nyt tehty myös sähkölentokoneella. Airbusin E-Fan taittoi tänään Didier Esteynen ohjaamana 37 kilometriä pitkän matkan Lyddistä Englannin puolelta kaakkoon Calais'n lentokentälle noin 37 minuutissa.

Airbus olikin tehnyt lennosta korkeaprofiilisen PR-tempauksen, sillä hyvässä säässä leppoisasti lennellen koneella ei ollut minkäänlaisia vaikeuksia hypätä Kanaalin yli ja sen akuissa oli runsaasti sähköä jäljellä lennon jälkeen.

Lento sai kuitenkin yllättävän käänteen, kun ranskalainen pilotti Hugues Duval ennätti lentämään matkan jo edellisenä iltana pienellä sahkököyttöisellä MC15E Cri-Cri -koneella.

Lennosta kertoi mm. The Telegraph. Lento ei nähtävästi ylettynytkään yli Kanaalin, vaan kone palasi pian takaisin.

Airbus oli lopulta siis ensimmäinen, mutta ei ilman lisädraamaa: slovenialainen lentokoneenvalmistaja Pipistrel oli aikeissa tehdä Kanaalilennon jo aiemmin samalla viikolla, mutta Airbusin kanssa E-Fan -hankkeessa mukana moottorivalmistajana oleva Siemens esti kuitenkin lennon erittäin epäurheilijamaisella tavalla kieltämällä moottorinsa käytön Pipistreliltä. Kerroimme tästä edellisessä jutussamme tästä aiheesta.

Kanaalilento onkin kiinnostava lähinnä historiallisessa mielessä, sillä ensimmäisen kerran yli Kanaalin lennettiin 25. heinäkuuta 1909. Louis Blériot'n lento Blériot XI -koneella oli oikeasti vaarallinen ja rohkea, ja viitoitti tietä ilmailun tulevaisuuteen. Nyt sähkölento oli lähinnä näytösluontoinen.

Sähköllä toimivat lentokoneet ovat tulossa, ja muutamat valmistajat ovat tekemässä ja jo markkinoimassa sähkökoneitaan. Airbusin tytäryhtiö Voltair on aloittamassa E-Fanin pohjalta tehdyn kaksipaikkaisen koneen sarjatuotannon vuonna 2017 ja sitä seuraa suurempi nelipaikkainen versio vuonna 2019.

Ensimmäisenä toimituksiin ennättänee kuitenkin Pipistrel, mutta sen koneet ovat pienempiä ja kevyempiä kuin Airbusin suunnittelemat.

Earth Hour, mitä välii? Jarmo Korteniemi Su, 29/03/2015 - 18:04

Earth Hour, mitä välii?

Haaste on päivän sana. Vastaanottajina on nyt kaksi tahoa:
1. Lukija: Tee jokin todellinen ja pysyvä kulutustottumuksen muutos, jolla vähennät sähkön käyttöäsi pitkällä tähtäimellä.
2. WWF: Aloittakaa jokin järkevämpi kampanjaa, jolla vähennetään turhaa matkustelua tai tavaran siirtelyä.

Luontojärjestö WWF järjestää vuosittain maaliskuun lopulla Earth Hour -tempauksen. Ideana on napsauttaa turha sähkövalaistus pois päältä, kaikki yhdessä, kello puoli yhdeksästä puoli kymmeneen. Keskityn tässä järkevyyteen ja vaikuttavuuteen, itse tapahtumasta kerrotaan vaikkapa aiemmassa Tiedetuubin jutussa.

Heti aluksi painotan, ettei Earth Hour todellakaan tähtää sähkönkulutuksen vähentymiseen juuri kuuluisan tuntinsa aikana. Pääpointti on ideassa, sähkön säästämisen symboliarvossa ja suurten väkijoukkojen pitkän tähtäimen käyttötottumusten muuttamisessa, yhdessä muiden kanssa.

Vuonna 2015 tempauksen mottona oli "ilmastonmuutoksen torjuminen". Säästämällä sähköä näet vähennetään myös kasvihuonekaasupäästöjä. Hyvä idea. Periaatteessa.

WWF mainostaa Earth Hourin olevan oiva tilaisuus vaikkapa kynttilänvaloillallisen järjestämiselle. Samaan hengenvetoon innostetaan, että tempauksen jälkeen voi sitten päivitellä porukalla kynttiläkuvia sosiaalisessa mediassa ja kertoa kuinka kivaa oli! Mukavaa, lutuista, mahtavaa... mutta onko tuollaisessa yhtään mitään järkeä?

Onko Earth Hourin aikana "säästetty" sähkö - oli määrä miten mitätön tahansa, tästä hieman tuonnempana - tosiaan pakko imaista saman tien käyttöön usuttamalla innostunut väki nettiin? WWF:ltä jää myös mainitsematta, ettei kyttilöiden polttelu ole kovinkaan ympäristöystävällistä - päinvastoin. Tuikut tupruttavat ympärilleen osaksi karsinogeenisiä pienhiukkasia, ja nostavat yleistä tulipaloriskiä aika roimasti. Lisäksi niiden polttelu lisää hiilidioksidipäästöjä reippaasti. Erään laskelman mukaan CO₂-päästöt nousevat lähes 10 grammalla per kynttilä. (Nykyisin määrä tosin on suurempi, sillä tuossa vertailukohtana olivat "energiasyöpöt" 40 watin hehkulamput..) Toinen laskelma väittää, että Earth Hour päästäisi yksistään Suomessa ilmoille pyöreästi sata tonnia hiilidioksidia. Niin romanttista kuin se onkin, kynttilöiden polttelu ei siis liene kovin terveellistä, kenellekään.

Homma etenee aivan kuin Keeping up appearances -brittikomediassa (suomennettu Pokka pitää). Myös sarjan pääosassa toilailevan Hyacinth Bucket'n (lausutaan [bu.kɛ]) erityistaito on kynttiläillallisten järjestäminen. Ja myös hän tykkää antamastaan yläluokkaisesta vaikutelmasta kuin sika perunasta, muttei juurikaan mieti toimiensa vaikutuksia. Syytän nyt WWF:ää hieman samanmoisesta ajattelemattomuudesta. (En tosin usko, että Hyacinth ikinä kehottaisi vieraitaan mainostamaan illallisia somessa...)

Homma ei taida toimia aivan näin yksinkertaisesti...

Entäs sitten se sähkönkulutus?

Jään lopulta pakostakin miettimään, vaikuttiko Earth Hour yhtään mitenkään todelliseen sähkönkulutukseen. Asia on onneksi helppo selvittää (Suomen osalta) Fingridin tilastoista. Fingrid ylläpitää sähkön kantaverkkoa, jonka kautta kulkee noin 75 % maassamme käytetystä sähköstä. Se myös tarjoaa kätevästi mittaustietoa sekä sähkön kulutuksesta että sen tuotannosta.

Koko Suomen sähkönkulutus on tähän aikaan vuodesta pyöreästi 10000 MWh tunnissa. Tarkasta ajanhetkestä riippuen arvo vaihtelee noin 1000 megawattitunnilla suuntaansa: Ylivoimaisesti eniten sähköä kuluu arkisin, seitsemän ja kymmenen välillä, aamuin illoin. Vastaavasti hiljaisinta aikaa sähkörintamalla ovat viikonloput, etenkin aikaiset sunnuntaiaamut.

Kuka tuon kaiken sähkön sitten käyttää? Tilastokeskus kertoo, että teollisuus imee siitä noin puolet, ja kotitaloudet ovat vastuussa noin neljänneksestä (lämmitys vie tästä suurimman osan, laitteet ja valaistus vähän vähemmän). Loppu jakautuu maatalouden, palveluiden sekä julkisen kulutuksen ja liikenteen välille.