Avainsana-arkisto: metaani

Suomalaista teknologiaa laskeutuu Marsin pinnalle

Laskeutuja

Viime keväänä Kazakstanista laukaistiin ExoMars 2016 -alus, josta irrotettava Schiaparelli-lasketumismoduuli laskeutuu Marsin pinnalle keskiviikkona 19.10.2016 noin kello 17:50 Suomen aikaa. Schiaparelli-laskeutujan mukana Marsiin päätyy myös suomalaisia laitteita, joilla mitataan planeetan kaasukehän painetta ja kosteutta. Näissä Ilmatieteen laitoksen toimittamissa instrumenteissa on sisällä muun muassa Väisälä Oyj:n anturiteknologiaa.

Schiaparellin tärkein tehtävä on testata ESA:n kehittämää laskeutumiseen liittyvää teknologiaa. Laskeuduttuaan Schiaparelli tekee Marsin kaasukehän mittauksia niin kauan kuin akuissa riittää virtaa. Emoalus (TGO; Trace Gas Orbiter) ohjataan Marsia kiertävälle radalle. Sen päätehtävä on tutkia metaanin esiintymistä Marsissa. Metaanin löytyminen olisi merkki orgaanisesta tai geologisesta toiminnasta.

Kokeiltua: Maakaasukäyttöinen Viking Grace

Tuli käytyä Turku–Tukholma-risteilyllä Viking Grace ­laivalla. Tämä 2013 valmistunut laiva käyttää polttoaineena nesteytettyä maakaasua ja voikin todeta että laiva oli perinteistä paattia hiljaisempi. Vanhanaikaisissa raskasta polttoöljyä käyttävissä laivoissa pakokaasujen käry on huomattava, kun taas Grace-laiva oli käytännössä hajuton. Ei edes savupiipusta näyttänyt tupruavan mitään. Ehkä juuri tämän hajuttomuuden ansiosta laivalla oli kiitettävä määrä mukavia istumapaikkoja myös ulkona. Laiva vaikutti muutenkin varsin kelpo tekeleeltä. Ravintola Frank’sin teknologiakeskeisyys myös viehätti. Ravintolan ovelta sai henkilökohtaisen maksukortin, jolle kirjattiin erinäisistä keittiö- ja baaripisteistä tehdyt ostokset. Ruokatilauksen yhteydessä sai mukaansa langattoman laitteen, joka ilmoitti kun annos oli noudettavissa valitusta keittiöstä. Lähtiessä maksukortille kirjatut tapahtumat maksettiin kassalla. Tilattu pitsa oli kasattu laadukkaista aineksista ja oli varsin maukasta. Ravintolan ideologia sopii varmasti suomalaiseen mentaliteettiin: hienon maksujärjestelmän ansiosta ei ole enää niin vaivalloista maksaa vain oma osuutensa menettämättä täydellisesti uskottavuuttaan.

Ympäristöystävällinen ruotsinlaiva

Viking Line vastaanotti 10.1.2013 Viking Grace-aluksen. Laiva on rakennettu STX:n Turun telakalla. Viking Grace on maailman ensimmäinen suuri matkustaja-alus, joka käyttää polttoaineenaan nesteytettyä maakaasua. Maakaasu on erittäin ympäristöystävällinen polttoainevalinta verrattuna perinteisimpiin laivojen polttoaineisiin. Maakaasua käytettäessä rikkipäästöjä ei käytännössä synny lainkaan. Typpi- ja hiukkaspäästöt vähenevät huimat 85 prosenttia ja kasvihuonepäästöt 15 prosenttia.

Laiva aloittaa liikennöinnin Turun ja Tukholman välillä 15.1.2013.

Lähde: http://www.vikingline.com

Levästä biosynteettistä metaania

Levästä voidaan valmistaa metaania EPFL:ssä ja Paul Scherrer Instituutissa kehitetyllä teknologialla. Fotobioreaktorissa kasvatettu leväbiomassa muutetaan SunCHem-nimisellä katalyyttisellä hydrotermisella kaasutuksella metaaniksi.

Menetelmällä on monia hyviä puolia. Levänkasvatus kuluttaa ilmakehän hiilidioksidia. Levä kasvaa muuta biomassaa huomattavasti nopeammin ja se voi tuottaa 30-55 tonnia kuiva-ainetta hehtaaria kohden, mikä on viidestä kymmeneen kertaan enemmän mitä maissista, soijasta tai sokeriruo’osta saadaan. Levää voidaan viljellä ilman multaa, yksinkertaisesti auringolle altistetuissa bioreaktoreissa. Levä ei siis tarvitse hedelmällistä maaperää, joka voidaan säästää ruuan tuotantoon.

Laitteisto ei tarvitse liuottimia, vaan pelkkä vesi riittää. Vedelläkään ei ole suurempia laatuvaatimuksia. Levän tarvitsemat ravinteet kuten fosfori voidaan kierrättää järjestelmässä, mikä on tärkeää koska fosforivarannot ovat rajalliset.

Vaikka menetelmän ympäristöön kohdistuva vaikutus on vähäinen, saanto on valtava. Jopa 60-70 prosenttia fotobioreaktoreissa tuotetusta biomassan energiasta saadaan käyttöön metaanin muodossa.

Lähde: http://actu.epfl.ch

Maakaasu siirtymäpolttoaineena

Cornellin yliopiston professori Lawrence M. Cathlesin mukaan maakaasu on hyvä energialähde taisteltaessa ilmastonmuutosta vastaan ja siirryttäessä kohti vähähiilistä tuuli-, aurinko- ja ydinvoimaenergiataloutta. Korvaamalla hiili ja osa öljyn tuotannosta maakaasulla voidaan saavuttaa merkittävä hyöty ilmaston lämpenemisen hyväksi.

Kasvuhuoneilmiön näkökulmasta olisi paras korvata hiilivoimalat ydinvoimaloilla, tuulivoimapuistoilla ja aurinkopaneeleilla, mutta hiilivoimaloiden korvaaminen maakaasuasemilla on nopeampaa, halvempaa ja maakaasulla saavutettu hyöty on kuitenkin 40 prosenttia vähähiilisten energialähteiden hyödystä. Maakaasu sopiikin hyvin siirtymäpolttoaineeksi.

Lähde: http://www.pressoffice.cornell.edu

Kiinteäoksidipolttokenno hyvällä hyötysuhteella

Yksittäiset kodit ja kokonaiset asuinalueet voisivat saada sähkönsä uudesta pienen kokoluokan kiinteäoksidipolttokennosta (SOFC), jolla saavutetaan jopa 57 prosentin hyötysuhde. Hyötysuhde on merkittävästi korkeampi kuin aikaisemmin on raportoitu SOFC-järjestelmille tässä kokoluokassa.

Kyseisessä Department of Energy’s Pacific Northwest National Laboratoryn (PNNL) kehittämässä SOFC:ssä käytetään polttoaineena metaania. Polttokennojärjestelmästä on tehty mahdollisimman tehokas käyttämällä PNNL:n mikrokanavateknologiaa yhdessä ulkoisen höyryreformointi- ja polttoainekierrätysprosessien kanssa. PNNL:n systeemissä käytetään polttokennopinoja, jotka on aikaisemmin kehitetty Department of Energy’s Solid State Energy Conversion Alliancen tuella.

Tähän asti ollaan oltu kiinnostuneita lähinnä isommista vähintään yhden megawatin järjestelmistä, mutta nyt on osoitettu että pienemmät SOFC-järjestelmät (välillä 1-100 kW) ovat varteen otettavia vaihtoehtoja erittäin tehokkaaseen paikalliseen sähköenergiantuotantoon. Sadan kilowatin järjestelmä riittää arviolta 50 amerikkalaiselle kotitaloudelle.

PNNL:n käyttämässä ulkoisessa höyryreformointiprosessissa höyry sekoittuu polttoaineen kanssa, jolloin nämä kaksi reagoivat keskenään muodostaen intermediaattituotteita. Intermediaatit, hiilimonoksidi ja vety, reagoivat edelleen hapen kanssa polttokennon anodilla, jolloin syntyy sähköä ja sivutuotteina höyryä ja hiilidioksidia. Ulkoinen höyryreformointi vaatii lämmönvaihtimen, jonka lämpöä johtava seinämä eristää kaksi kaasua toisistaan. Seinämän toisella puolella kulkee polttokennosta ulos tuleva kuuma kaasu ja toisella puolella kennon sisään menevä kylmä kaasu, joka lämpiää lämmönvaihtimessa polttokennoreaktioiden tarvitsemaan lämpötilaan.

PNNL:n mikrokanavateknologia on avainasemassa polttokennojärjestelmän hyvän hyötysuhteen saavuttamisessa. Sen sijaan että käytettäisiin vain yhtä kaasut erottavaa seinämää, PNNL:n järjestelmässä käytetään useita seinämiä. Ne on saatu aikaan sarjalla pienen pieniä kiertäviä kanavia, mikä lisää seinämien pinta-alaa ja mahdollistaa lämmön tehokkaan siirtymisen. Toinen ainutkertainen näkökohta järjestelmässä on kierrätys. Anodilta tuleva höyry ja lämpö ylläpitävät reformointiprosessia. Järjestelmä ei tarvitse sähkölaitetta veden kuumentamiseksi höyryksi. Lisäksi höyryn uudelleenkäytössä osa edellisen kierroksen hyödyntämättömästä polttoaineesta kulkeutuu kennoon uudelleen.

Polttokennon suuri etu tavanomaiseen energiantuotantoon verrattuna on hyvä hyötysuhde. Tavallisen polttomoottorin muuntaa vain 18 prosenttia polttoaineen kemiallisesta energiasta sähköksi, kun taas SOFC:llä saavutetaan jopa 60 prosentin hyötysuhde. Mitä parempi hyötysuhde sitä vähemmän polttoainetta kuluu ja ilmansaasteita muodostuu tiettyä tuotettua sähkömäärä kohden.

Lähde: http://www.pnnl.gov