Ero sivun ”Uusiutuva energia” versioiden välillä
| [katsottu versio] | [katsottu versio] |
Poistettu sisältö Lisätty sisältö
kuva on päivityetty -> kuvateksti uusittava |
parempi käsittelyjärjestys |
||
Rivi 15:
[[Jätteenpoltto]] on uusiutuvaa energiaa ainoastaan silloin, kun poltettava jäte on peräisin uusiutuvasta lähteestä. Esimerkiksi jätelauta, joka on valmistettu puusta, on uusiutuva polttoaine, mutta jätemuovi on fossiilinen energialähde, sillä se on valmistettu öljystä. Kuitenkin jätteen poltto energiaksi katsotaan usein suotavammaksi, mikäli sillä voidaan korvata fossiilisten energianlähteiden käyttöä.{{lähde|2. lokakuuta 2010}}
==Fysikaalinen tausta==
[[Kuva:Energiantuotanto.PNG|thumb|350px|Kuvassa laatikoitujen uusiutuvien energianlähteiden tuottama energia on alkujaan peräisin joko auringossa tapahtuvista [[fuusioreaktio]]ista tai maapallon sisäosien [[radioaktiivisuus|radioaktiivisesta]] hajoamisesta maalämmön tapauksessa. Nämä luonnon ydinreaktiot hiipuvat aikanaan reagoivien aineiden loppuessa, mutta ehtivät sitä ennen luovuttaa niin suuria määriä energiaa, että sitä voidaan pitää ihmisen perspektiivissä uusiutuvina.]]
===Auringon säteily===
Käytännössä suurin osa uusiutuvista energialähteistä hyödyntää jollain tavoin prosessoitua auringon energiaa. [[Aurinko|Auringon]] sisäisten fuusioreaktioiden energia saapuu maapallolle pääosin [[sähkömagneettinen säteily|sähkömagneettisena säteilynä]]. Suorin tapa tämän energian hyödyntämiseksi on [[aurinkoenergia]], jossa auringon säteily kerätään joko aurinkopaneelein tai peilein. Ongelmana menetelmässä on se, että toistaiseksi aurinkopaneelien hyötysuhde on heikko.
Pieni osa auringon säteilemästä energiasta varastoituu [[fotosynteesi]]n kautta kasvien tuottamaan [[biomassa]]an. Mikäli syntynyttä biomassaa poltetaan enintään samalla tahdilla kuin se uudistuu, nettohiilidioksidipäästöt jäävät olemattomiksi. Käytännössä biomassa on raskasta, kosteaa ja vie paljon tilaa, minkä vuoksi sitä joudutaan useissa käyttötarkoituksissa kuivaamaan tai jatkojalostamaan esimerkiksi briketeiksi tai polttonesteiksi. Tämä luonnollisesti syö osan biomassaan sitoutuneesta energiasta.
Auringon energia pyörittää myös suurinta osaa [[Maa]]n fysikaalisista prosesseista; se höyrystää vettä meristä pilviksi ja aiheuttaa tuulia ylläpitävät ilmakehän paine-erot. Tämän vuoksi myös [[vesivoima|vesi-]], [[tuulivoima|tuuli-]] ja [[aaltovoima]] hyödyntävät välillisesti auringon energiaa. Sen sijaan [[vuorovesi]]voima, joka on toistaiseksi kokeellisella asteella, hyödyntää pääasiassa maapallon ja [[Kuu]]n rataliikkeen pyörimisenergiaa.<ref>{{Verkkoviite | Nimeke=Vuorovesi-ilmiö | Osoite=http://www.sarkanniemi.fi/akatemiat/tahtiakatemia/maapallo/vuorovesi.htm | Julkaisija=Särkänniemi, Tähtiakatemia | Luettu= 14.4 2008| }}</ref>
===Ydinreaktiot Maassa===
Maan sisällä olevien radioaktiivisten aineiden hajoaminen on hidas, uusiutumaton prosessi, joka tulee kuitenkin kestämään ainakin satoja miljoonia vuosia. Radioaktiiviset yhdisteet ovat nykyisen tähtitieteellisen käsityksen mukaan muodostuneet aikoinaan [[supernova]]räjähdyksessä, jossa maapallon raskaat [[alkuaine]]et saivat syntynsä. Koska prosessin jäljellä oleva kesto on kuitenkin pitkä jopa geologisessa aikaskaalassa, voidaan myös maapallon sisäistä lämpö käyttävä [[geoterminen energia]] käsittää helposti uusiutuvaksi energialähteeksi.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä= | Nimeke=Geothermal Energy -- Energy from the Earth's Core | Ajankohta= | Osoite= http://www.eia.doe.gov/kids/energyfacts/sources/renewable/geothermal.html| Julkaisija=Energy Information Administration | Luettu=14.4. 2008 | Kieli= {{en}} }}</ref>
Nykymuotoinen [[fissio]]on pohjatuva ydinvoima on 2010-luvulla muuttunut uusiutuvaksi energiantuotannoksi, sillä vaikka se vielä kuluttaa maapallon kuoresta kaivettua uusiutumatonta luonnonvaraa, [[uraani]]a, merivedestä eristettävän uraanin hinta on pudonnut, ja meriveden uraania on paljon ja se uusiutuu. Erityisesti kaupallisessa käytössä olevat painevesireaktorit ovat tehottomia, sillä niiden tuottama fissiili [[plutonium]], joka periaatteessa olisi erittäin tehokas polttoaine, jää usein erottelematta ja se loppusijoitetaan [[ydinjäte|ydinjätteenä]]. [[Hyötöreaktori]]konsepteissa on pyritty yhdistämään erilaisia säteilytys–reaktioketjuja, joilla lisättäisiin fissiilin materiaalin tuotto osaksi fissioreaktorin polttoainekiertoa. Usein näissä menetelmissä hyödynnetään maankuoressa yleistä [[torium]]-232-isotooppia, josta neutronisäteilytyksellä saadaan erittäin fissiiliä U-233-isotooppia tai pyritään tuottamaan U-238:sta fissiilimpää Pu-239-isotooppia. Hyötöreaktori pystyy käydessään tuottamaan jopa enemmän polttoainetta kuin kuluttaa. Kehittyneillä polttoainekierroilla maapallon ydinpolttoainevarat riittäisivät ainakin vuosituhansiksi. Ongelmana hyötöreaktoreissa on kuitenkin niiden tekninen vaikeus sekä eräiden mallien soveltuvuus ydinaseiden kehittelyyn.<ref>[http://www.europhysicsnews.org/index.php?option=article&access=standard&Itemid=129&url=/articles/epn/pdf/2007/02/epn07204.pdf Sylvain David a, Elisabeth Huffer b and Hervé Nifenecker (2007) Revisiting the thorium-uranium nuclear fuel cycle.] ''Europhysics News'', 38(2), 24–27. DOI: 10.1051/EPN:2007007. Viitattu 14.12.2007</ref><ref>Cohen, B.: ''[http://scitation.aip.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=AJPIAS000051000001000075000001 Breeder Reactors: a Renewable Energy Source]'', American Journal of Physics, 51, Melville, NY, USA, 1/1983, {{ISSN|0002–9505}}.</ref>
Fuusioenergia, jonka lähteenä käytettäisiin vedyn [[deuterium]]-isotooppia olisi uusiutumatonta energiaa, sillä kerran heliumiksi muunnettua deuteriumia ei voida palauttaa alkuperäiseen muotoonsa käyttämättä runsaasti energiaa. Käytännössä maapallon deuteriumvarat ovat kuitenkin inhmillisesti katsoen hyvin suuret, minkä vuoksi vielä kokeellisella tasolla olevaa [[fuusiovoima]]a voisi pitää uusiutuvana energialähteenä.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä=professor Per F. Peterson | Nimeke=INERTIAL FUSION ENERGY: A TUTORIAL ON THE TECHNOLOGY AND ECONOMICS | Ajankohta= | Osoite=http://www.nuc.berkeley.edu/thyd/icf/IFE.html | Julkaisija= Department of Nuclear Engineering, University of California, Berkeley| Luettu= 14.4. 2008| Kieli= {{en}}}}</ref>
== Energialähteet ==
===Tuulivoima===
{{Pääartikkeli|[[Tuulivoima]]}}
[[Tiedosto:Tuulivoima kapasiteetti2009.png|thumb|Tuulivoiman kapasiteetti vuoden 2009 lopussa 10:ssä kapasiteetiltaan suurimmassa maassa.]]
Tuulivoima on tuulen liike-energian muuntamista sähköksi, yleensä tuuliturbiinien pyörivien lapojen välityksellä. Tuulivoiman käyttö on ollut voimakkaassa kasvussa etenkin 2000-luvulla. Kokonaiskapasiteetti oli vuonna 2009 noin 159 GW, kun vuonna 2000 se oli 17 GW. Kapasiteetti on kasvanut viime vuosina paljon etenkin Kiinassa, joka kasvatti tuulivoimakapasiteettinsa yli kaksinkertaiseksi vuonna 2009. Seuraavaksi voimakkaimmin tuulivoimakapasiteettia kasvatti Yhdysvallat, jossa kapasiteetti kasvoi vuonna 2009 40 %.<ref>{{Verkkoviite | Osoite = http://www.gwec.net/fileadmin/documents/Publications/Global_Wind_2007_report/GWEC_Global_Wind_2009_Report_LOWRES_15th.%20Apr..pdf | Nimeke = Global Wind Report 2009 | Tiedostomuoto = PDF| Selite = s. 8-10 | Julkaisija = GWEC | Viitattu = 3.10.2010 | Kieli = }}</ref>
Tanska on maailman johtava maa tuulienergian hyödyntämisessä: maan energiantarpeesta 20 % katetaan tuulivoimalla, jota tuetaan [[syöttötariffi]]lla.<ref>[http://www.risoe-staged.risoe.dk/Research/sustainable_energy/wind Wind energy, A visionary match] Technical University of Denmark, Roskilde</ref> Seuraavaksi vertailussa tulee Espanja, joka tuottaa tuulivoimalla 14,3 % energiantarpeesta.<ref>{{Verkkoviite | Osoite = http://www.ren21.net/globalstatusreport/REN21_GSR_2010_full.pdf | Nimeke = Renewables Global Status Report 2010 | Tekijä = | Tiedostomuoto = PDF | Selite = s. 17 | Julkaisija = REN21 | Viitattu = 3.10.2010 | Kieli = }}</ref>
=== Aurinkoenergia ===
{{Pääartikkeli|[[Aurinkoenergia]]}}
[[File:Googleplex solar power.jpg|thumb|Aurinkokennoja Googlen pääkonttorin katolla.]]
Aurinkoenergialla tarkoitetaan auringon säteilemää lämpö- ja valoenergiaa. Aurinkoenergiaa voidaan hyödyntää useilla tavoilla. [[Aurinkokenno]]issa (photovoltaic, lyh. PV) auringon säteilyn energia muutetaan sähköksi ja [[aurinkokeräin|aurinkokeräimessä]] energiaa käytetään lämmitykseen. Aurinkolämmitys rakennusten ja veden lämmittämiseen on yleisintä ja kustannustehokkainta. [[Keskittävä aurinkovoima|Keskittävässä aurinkovoimassa]] (Concentrating Solar Power, CSP) taas fokusoidaan auringonenergia useammasta kohteesta jopa 1000-kertaiseksi yhteen kohteeseen, jossa se muunnetaan sähköksi.
Etenkin Saksa ja Japani ovat tukeneet syöttötariffeilla elektroniikka- ja energia-alan yritystensä kehitystä ja kilpailua.
=== Vesivoima ===
{{Pääartikkeli|[[Vesivoima]]}}
[[Kuva:Imatrankoski 2006.jpg|right|300px|thumb|Suomen merkittävin yksittäinen vesivoimahanke lienee ollut [[Imatrankoski|Imatrankosken]] voimalaitos, jonka rakentaminen antoi perusteen valtakunnallisen sähköverkon perustamiselle.]]
Vesivoima on aurinkoenergian muoto, jossa auringon höyrystämän ja myöhemmin yläville alueille sataneen veden potentiaalienergiasta osa hyödynnetään sähköntuotannossa. Käytännössä tämä tehdään patoamalla [[joki]] sopivassa kohdassa siten, että yksittäisen voimalaitoksen kohdalla oleva pudotus maksimoidaan. Tasaisen energiantuotannon turvaamiseksi varten on välttämätöntä rakentaa säännöstelyaltaita tai säännöstellä olemassa olevia yläjuoksun järviä, jotta voimaloihin riittäisi vettä tasaisesti vuodenajoista riippumatta. Perinteisen koskista saatavan vesivoiman lisäksi uudempina energiamuotoina otetaan käyttöön muun muassa [[aaltoenergia]]a, [[osmoosienergia]]a ja [[vuorovesivoima]]a.
===Geoterminen energia ja maalämpö===
{{Pääartikkeli|[[Geoterminen energia]]}}
[[Kuva:NesjavellirPowerPlant edit2.jpg|thumb|left|200px|[[Nesjavellir]]in geoterminen laitos [[Islanti|Islannissa]]]]
Geoterminen energia on maankuoreen johtuvaa energiaa, joka syntyy maan sisuksissa radioaktiivisten aineiden hajoamisesta. Sitä käytetään sähkön tuotannossa ja lämmityksessä. Syvemmältä kerättävä maalämpö on geotermistä energiaa ja maaperän pintakerroksiin tai veteen imeytynyt lämpö auringon lämpöenergiaa.
Geotermistä energiaa voidaan kerätä suoraan, jolloin maan sisäinen lämpö kuumentaa prosessissa kiertävää vettä, joka puolestaan käyttää lämpövoimakonetta, tai sekundäärisesti lämpöpumpulla. Edellisellä tavalla kerättäessä prosessi tuottaa sähköenergiaa ja kykenee käyttämään tarvittavia pumppulaitteita. Valitettavasti prosessi edellyttää kuitenkin sitä, että maankuoren sisäosat ovat korkeassa lämpötilassa jo verrattain matalalla. Käytännössä näin on ainoastaan tuliperäisillä seuduilla. Geotermistä energiaa tuotetaan yli 20 maassa.
Tuliperäisten alueiden ulkopuolella geotermistä energiaa voidaan hyödyntää vain välillisesti, vaikka tällöinkin energiansäästö voi olla huomattavaa. [[Lämpöpumppu]]a käytetään ulkopuolella tuotetulla sähköllä, ja järjestelmä imee lämpöenergiaa maalämpökanavan ympäriltä. Tällöin maaperän veden ympärillä ei tarvitse olla edes huoneenlämpötilassa. Periaatteessa järjestelmä muistuttaa [[jääkaappi]]a, jossa jäähdytettävänä kaappina toimii nestekiertoa ympäröivä ilma, vesi tai maa. Lämpöpumput käyttävät lämmitykseen vain kuudesosan tavanomaisesta energiakulutuksesta. Siksi niitä pidetään älykkäänä ratkaisuna, jossa hyödynnetään puhdasta maan, ilman tai veden ilmaista ja uusiutuvaa energiaa.
===Biopolttoaineet===
{{Pääartikkeli|[[Biopolttoaineet]]}}
[[Kuva:ExxonMobil Ethanol Information.jpg|200px|thumb|Tällä hetkellä tyypillisin kaupallinen biopolttoaineitten liikennesovellutus on etanolilla jatkettu bensiini. Puhdasta etanolia pystyvät käyttämään vain erikoisvalmisteiset moottorit.]]
Biopolttoaineilla tarkoitetaan polttoaineita, jotka tuotetaan elävistä kasveista tai muista eloperäisistä materiaaleista, kuten [[lanta|lannasta]]. Yksinkertaisimmillaan biopolttoaineiden hyödyntäminen on puun, lannan tai ruohon polttoa. Ongelmana näissä materiaaleissa on paino, epähomogeenisuus sekä kosteus, jotka kaikki hankaloittavat niiden käyttöä polttoprosesseissa. Kasvinosista voidaan kuitenkin jatkojalostaa teknisesti helpompikäyttöisiä polttoaineita esimerkiksi hakettamalla, pilkkomalla, briketoimalla tai kuivaamalla. Vaativampaa jatkojalostusta edustavat kemialliset prosessit, joissa kasveista jalostetaan kemiallisella prosessilla esimerkiksi [[terva]]a, etanolia tai rypsimetyyliesteriä, niin sanottua biodieseliä. Näitäkin vaativampia jalostusprosesseja edustavat syntetisoinnit, joissa voidaan jalostaa synteettisiä polttoaineita esimerkiksi [[Fischer-Tropsch-menetelmä]]ä käyttäen.
Biopolttoaineiden hyödyntäminen on kasvussa öljyn hinnan jatkuvan nousun vuoksi.
== Nykytilanne ==
Rivi 242 ⟶ 300:
[[Kuva:Uusiutuva sähkö kapasiteetti2009.png|thumb|Uusiutuvan sähkön kapasiteetit maailmassa vuoden 2009 alussa.|left]]
Vuosina 2000–2007 uusiutuvan energian (UE) lisäys oli: [[Euroopan unioni]] 460 TWh, [[Yhdysvallat]] 140 TWh ja [[Kiina]] 91 TWh. UE kokonaiskulutus oli suurinta [[Aasia]]ssa, Kiinassa ja [[Afrikka|Afrikassa]] ja vähäisintä [[Venäjä]]llä. UE kokonaismäärän prosentuaalinen lisäys oli suurin EU:ssa ja [[Latinalainen Amerikka|Latinalaisessa Amerikassa]], joissa se oli noin kaksinkertainen maailman keskiarvoon verrattuna.<ref name=EM2009>[http://213.115.22.116/System/TemplateView.aspx?p=Energimyndigheten&view=default&cat=/Broschyrer&id=d65d018c86434ed2ae31baeba2456872 Energiläget i siffror 2009] Energimyndigheten Ruotsi</ref>
==Katso myös==
| |||