Vaihtoehtoiset energianlähteet öljylle
Wikipedia
Koska maailman öljyvarat ehtyvät nopeasti, on yleisesti keskusteltu siitä, mikä polttoaine tulee korvaamaan energiantuotannon öljystä. Artikkelissa on esitelty joitain vaihtoehtoisia energianlähteitä öljylle.
Sisällysluettelo |
[muokkaa] Öljyhuippu
- Pääartikkeli: Öljyhuippu
Öljyhuippu (engl. peak oil) koskee maailman öljyntuotannon huippua ja sen jälkeistä laskuun kääntymistä. Tämän nk. Hubbertin teorian puolustajat huomauttavat, että öljyä käytetään paljon suuremmalla nopeudella kuin uusia varoja löydetään. Kun vanhojen öljykenttien tuotanto kääntyy laskuun, uusien tuotanto ei usein pysty korvaamaan menetettyä tuotantoa. Useat asiantuntijat väittävät, että tämä tapahtuu vuosikymmenen kuluessa. Öljyhuippu saattaa johtaa pitkään taantumaan ja geopoliittisiin seurauksiin, ja pahaan, jopa vuosikymmeniä kestävään öljykriisiin.
[muokkaa] Epätavanomainen öljy
Epätavanomainen öljy on eri asia kuin maasta porattava tavallinen öljy. Epätavanomaisia öljyjä ovat öljyhiekka, valasöljy ja bitumi. Merkittäviä epätavanomaisia öljyesiintymiä ovat Kanadan ja Venezuelan öljyhiekat. Öljy-yhtiöt arvioivat, että näissä esiintymissä on yhteensä kaksi kolmasosaa maailman öljyvaroista, mutta niitä ei vielä pidetä todistettuina öljyvaroina. Öljyhiekasta ei voida tuottaa merkittävää osuutta maailman öljyntuotannosta. Tuotanto öljyhiekasta vaatii paljon energiaa. Tähän tarkoitukseen käytetään maakaasua. On ehdotettu ydinvoimaloiden rakentamista tätä varten. Epätavanomaisen öljyn tuotanto on tehottomampaa ja ympäristölle haitallisempaa kuin tavanomaisen öljyn tuotanto.
[muokkaa] Muut fossiiliset polttoaineet sekä Fischerin–Tropschin prosessi
On odotettavissa, että maakaasu saavuttaa tuotantohuippunsa 5-15 vuotta öljyn jälkeen. On olemassa suuret, mutta rajalliset hiilivarat, joita voidaan käyttää polttoaineena öljyvarojen ehtymisen aikana. Fischerin-Tropschin prosessissa muutetaan hiilidioksidia, hiilimonoksidia ja metaania erimuotoisiksi nestemäisiksi hiilivedyiksi. Saksalaiset kehittivät tekniikan toisen maailmansodan aikana lieventämään öljypulaansa. Tekniikkaa käytetään nykyään Etelä-Afrikassa dieselin tuottamiseen hiilestä. Koska hiilivarat ovat myös rajalliset, tätä tekniikkaa voisi käyttää väliaikaisratkaisuna jos öljyvarat käyvät vähiin.
Metanolia voidaan käyttää moottoreissa pienin muutoksin. Metanoli tehdään yleensä maakaasusta, joskus myös hiilestä, ja sitä on mahdollista tehdä kaikista hiiliyhdisteistä, myös hiilidioksidista.
[muokkaa] Ydinvoima
- Pääartikkeli: Ydinvoima
Maailma tarvitsisi yli kymmenen kertaa nykyistä enemmän ydinvoimaa, jotta se voisi korvata nykyiset fossiiliset polttoaineet, jos lasketaan mukaan autojen kuluttama bensiini. Ydinvoimaloiden kuluttama uraani on myös uusiutumaton luonnonvara, mutta sangen yleinen (yhtä yleinen kuin tina) eikä sillä tunneta ydinteknisen käytön lisäksi muita merkittäviä käyttötarkoituksia. Kaivostoiminnan lisäksi ydinpolttoainetta saadaan kierrätyksellä jälleenkäsittelystä, ydinaseriisunnasta ja vanhoista varastoista. Maailman taloudellisesti hyödynnettävissä olevat tunnetut uraanivarat ovat noin 3 miljoonaa tonnia, joka nykyisellä noin 35 000 tonnin vuosittaisella kaivostoiminnalla riittäisi reiluksi 80 vuodeksi. Jos uraanin hinta nousisi huomattavasti, käytettävissä olevat malmivarannot kasvaisivat hyvinkin 100 miljoonan tonnin mittaluokkaan. Täten ydinvoimalla voitaisiin tuottaa energiaa huomattavasti nykyistä suuremmankin kulutuksen kattamiseksi ainakin useita vuosisatoja. (OECD ja IAEA, 2000; Fells, 2005)
Uraanin riittävyydessä ei ole niinkään kyse uraanin määrästä, vaan pikemminkin sen hinnasta. Voimakkaastikaan kallistuva uraani ei välttämättä vaarantaisi ydinvoiman taloudellisuutta, sillä uraaniraaka-aineen osuus ydinsähkön hinnasta on vain joitain prosentteja - täten uraanin hinnan kaksinkertaistuminen merkitsisi vain muutaman prosentin nousua sähkön hinnassa. Jos uraanin hinta edelleen nousisi aina satoihin euroihin kilolta, yllä mainittujen malmivarantojen lisäksi jopa uraanin eristäminen merivedestä tai tavallisesta graniitista tulisi kannattavaksi. Graniitissa on tyypillisesti verrattain suuri uraanitiheys ja johtuen uraanin korkeasta energiasisällöstä kilogramma graniittia sisältää huomattavasti suuremman määrän energiaa kuin hiilivoimalassa poltettu kivihiilikilo. Kaikkiaan uraania on siis saatavilla hyvinkin kymmenien tuhansien vuosien tarpeeseen ja pidemmällekin. (Cohen, 1983; Fells, 2005) Uraanin lisäksi voidaan ydinpolttoaineena hyödyntää myös huomattavasti yleisempää toriumia. Toistaiseksi toriumin käyttö ei ole ollut kannattavaa koska uraania on saatavilla edullisesti, mutta tarvittaessa sillä voidaan kasvattaa saatavilla olevan ydinpolttoaineen riittävyyttä entisestään. (IAEA, 2000) Toinen mahdollisuus liittyy fuusioenergiaan, joka hyödyntää polttoaineenaan deuteriumia eli raskasta vetyä. Deuteriumia on mahdollista erottaa vedestä, joten maailman meret tarjoaisivat fuusiovoimaloille miltei ehtymättömän polttoainevarannon.
Käytetyn ydinpolttoaineen jätehuollolle on esitetty lukuisia erilaisia ratkaisuja. Noin 95% käytetystä polttoaineesta voidaan kierrättää jälleenkäsittelyllä, jota tehdään mm. Ranskassa ja Japanissa. Toisaalta käytetty ydinpolttoaine voidaan säilyttää vartioiduissa varastoissa. Säilytys on teknisesti yksinkertaista ja edullista, mutta vaadittu pitkä varastointiaika tekee varastoinnista hankalan suunnitella ja varmentaa. Ydintekniikan asiantuntijoiden yleisesti parhaana pitämä ja mm. OECD:n alaisen kansainvälisen energiajärjestön IEA:n suosittelema keino korkea-aktiivisten ydinjätteiden jätehuoltoon on geologinen loppusijoitus. Toisaalta yhteiskunnassa esiintyy varsin laajalti myös loppusijoituksen vastaisia mielipiteitä. Muita ehdotettuja keinoja ovat mm. loppusijoitus merien syvänteisiin, napajäätiköiden alle tai avaruuteen, mutta nykyisin niiden tutkimuksesta on luovuttu lähes kokonaan geologisen loppusijoituksen hyväksi.
[muokkaa] Uusiutuvat energialähteet
Toinen mahdollinen ratkaisu ennustettuun energiapulaan on käyttää osa maailman jäljellä olevista energiaresursseista uusiutuvien energiamuotojen voimaloiden rakentamiseen. Uusiutuvia energiamuotoja ovat ainakin tuulivoima, aurinkovoima, vuorovesivoima, maalämpö, vesivoima ja biopolttoaineet kuten biodiesel sekä alkoholipohjaiset, joita riittää käytännössä loputtomiin. Joskus myös turve lasketaan uusiutuvaksi energiamuodoksi, vaikka sen uusiutuminen kestää suhteellisen kauan. Uusiutuvien energialähteiden hyödyntäminen saattaa lieventää fossiilisten polttoaineiden hupenemisesta johtuvia taloudellisia seurauksia.
Biodieseliä voidaan sekoittaa n. 25% suhteessa mineraalidieseliin ilman muutoksia auton moottoriin ja etanolia bensiiniin 10% suhteella. Pelkkä biopolttoaine vaatii ns. flex fuel-moottorin, joita ovat useimmat 90-luvun puolivälin jälkeen myydyt moottorit. Muutokset biodiesel-autoon ovat pienempiä, eli suuttimien muutto isommiksi ja ajotietokoneiden uudelleenohjelmointi moottoreihin. Etanoli vaatii isompia muutoksia polttoaineen suihkutukseen ja jäähdytysjärjestelmiin. Suomessa ja muissa kylmän talven maissa tarvitaan lisäksi syttymistä edistävää ainetta, kuten etanolissa eetteriä.
Biodieselin ja etanolin (gasohol) jakeluun voisi käyttää muokkaamalla olemassa olevaa polttoaineenjakeluverkostoa [1]. Etanolin mittarihinta Brasiliassa, joka on johtava etanoliautojen käyttäjä, oli elokuussa 2005 noin puolet bensiinin hinnasta. Etanoli maksaa n. 25$/tynnyri, kun taas öljy maksoi elokuun 2005 alussa n. 62$. Brasilia on myös aloittanut etanolin viennin.
Biodieseliä suunnitellaan tuotettavaksi levästä ja teollisuusjätteistä kuten rasvoista ja jäteöljyistä. Fortum on pystyttämässä Suomeen biodieselin tuotantolaitosta 2007 ja Eurooppaan 2008. Etanolia tuotettaneen selluloosasta. Euroopassa vastaavia ovat Choren Industries ja Kanadassa Iogen. Euroopan merkittävin bioetanolin tuottaja on Saksa. Etanolin ja biodieselin lisääminen öljypohjaisiin polttoaineisiin on lisääntymässä kasvavalla vauhdilla sitä mukaa kun tuotantoa saadaan pystyyn. Monet hallitukset edellyttävät kansallista sekoittamista, mm. USA'ssa on 10% etanolisuhde, Brasiliassa 25%. EU edellyttää tälle vuodelle 2% ja 10% vuoteen 2010 mennessä. Suomessa sekoitussuhde on nollassa, minkä takia maa on saanut EU:lta huomautuksen.
Vesivoimalat tuottavat sähköä paljon halvemmalla kuin maakaasuturbiinit. Vesivoimaloita onkin rakennettu lähes maailman jokaiseen koskeen ja uusien vesivoimaloiden rakentaminen ei välttämättä ole mahdollista. Vesivoima aiheuttaa myös paikallisia ympäristöongelmia jokien ekosysteemeille. Toinen lupaava uusiutuvan energian lähde voisi olla tuulivoima. Se on nykyään neljä kertaa tehokkaampaa kuin aurinkovoima. Tuulivoimalan rakentamiskustannukset ovat elinkaarikustannukset huomioon ottaen noin puolet vastaavan vesivoimalan rakentamisesta. Aurinkovoimaa voidaan käyttää sekä kuumilla että kylmillä alueilla eri tekniikoita käyttäen.
Uusien energiamuotojen kehitykseen myös panostetaan merkittävästi, esimerkiksi aurinkotorni sekä pyörremyrskykone [2]. Parhaat mahdollisuudet saavutettaneen yhdistelemällä eri tuotantotapoja, esim. tuottamalla vetyä auringolla ja tuulella ja tallettamalla sen polttokennoihin jatkokäyttöä varten. Maailmalla on viime aikoina (2005) satsattu merkittävästi tuuli-, vety- ja aurinkovoiman käyttöönottoon ja eräät maat kuten Saksa edellyttävät lailla näiden energiamuotojen käyttöä energiantuotannossa.
[muokkaa] Epäorgaaninen öljy
Eräät geologit, kuten Thomas Gold, väittävät, että syvällä maan uumenissa on valtavat määrät epäorgaanista öljyä. Se voi tosin olla niin syvällä, ettei sitä päästä koskaan kunnolla hyödyntämään.
[muokkaa] Vety
Vety voi olla ratkaisu tulevaisuuden energiaongelmiin. Suhteellisen uusilla tekniikoilla voidaan tehokkaasti hyödyntää vetyenergiaa. Vety on kuitenkin tuotettava muista aineista. Se on siis energian varastointitapa, ei energialähde. Tehokkain tapa tuottaa vetyä on tehdä sitä maakaasusta, joka sekin on ehtyvä luonnonvara. Toinen tapa tehdä vetyä on elektrolyysin avulla, jossa vettä hajotetaan vedyksi ja hapeksi. Tähän tarvitaan sähköenergiaa. Biomassasta ja hiilestä on myös tehty vetyä.
Suuri joukko energia-asiantuntijoita ja tutkijoita on sitä mieltä, että vety on tällä hetkellä epäkäytännöllinen vaihtoehto fossiilisten polttoaineiden korvaajaksi. Sen tuottaminen on tehotonta, sen energiatiheys ei ole hyvä (vetytankkien tulisi olla 2-3 kertaa suuremmat kuin bensatankkien) ja se on kallista kuljettaa ja muuttaa takaisin sähköksi. Kuitenkin teoriassa on tehokkaampaa polttaa fossiilisia polttoaineita vedyn tuottamiseen kuin polttaa öljyä auton moottorissa. Kuitenkaan tämä ei ota huomioon sitä miten paljon energiaa kuluu miljoonien uusien vetykulkuneuvojen valmistamiseen sekä vedyn jakelun infrastruktuurin rakentamiseen. Vedyn käyttäminen suoraan henkilöautoissa onkin vastatuulessa ja vedyn suhteen ollaan keskittymässä juniin ja energian tallettamiseen tuuli- ja aurinkovoimasta. Vetytekniikan tutkimus jatkuu.
Uusimman tutkimuksen mukaan vetyä voidaan tuottaa jopa nelinkertainen määrä estämällä hapen pääsy polttokennoon ja samalla kohdistamalla bakteereihin sähkövirtaa: [3]. Tätä kutsutaan mikrobiaaliseksi polttokennoksi.
[muokkaa] Hybriditeknologia
Uutena mahdollisuutena autoiluun nähdään ns. laturihybridit (plugin-hybrids), eli autot jotka kytketään yöksi pistorasiaan lataamaan akkujaan. Akulla voidaan sitten ajaa noin 30 kilometriä, jonka jälkeen etanolilla tai esimerkiksi E85:llä (85% etanolia, 15% bensiiniä) toimiva akkulaturi lähtee käyntiin. Laturihybridiä ei tuoteta kaupallisesti, mutta harrastelijapohjalta modifioituja autoja löytyy, sekä niiden muunteluun keskittyviä yrityksiä.
[muokkaa] Katso myös
[muokkaa] Viitteet
- OECD ja IAEA: Uranium 1999: Resources, Production and Demand, Pariisi, 2000 ISBN 92-64-17198-3
- Cohen, B.: Breeder Reactors: a Renewable Energy Source, American Journal of Physics, 51, Melville, NY, USA, 1/1983, ISSN 0002-9505
- Fells, N.: Nuclear Power, MS Encarta Online Encyclopedia, 2005
- IAEA: Thorium based fuel options for the generation of electricity: Developments in the 1990s, Wien, 2000, IAEA-TECDOC–1155, ISSN 1011-429
