Näköjään Suomessakin valmistellaan vakavan tuntuisesti termodynamisiin periaatteisiin pohjautuvia sähkövarastoja, https://yle.fi/a/74-20135936. Kyseessä on siis italialaisen Energy Domen teknologiaan perustuva ratkaisu, https://energydome.com. Periaate on lyhykäisenä sellainen, että joustavassa kaasukellossa säilötään kaasumaista hiilidioksidia, joka ladattaessa tiivistetään kompressorilla nesteeksi ja vapautuva lämpö sidotaan peräkkäisiin lämpövarastoihin (tulistus puretaan rautakuulakekolämpövarastoon ja lauhde-energia suurehköön vesilämpövarastoon). Purettaessa paineenalainen nestemäinen hiilidioksidi höyrystetään ajamalla se päinvastaisessa järjestyksessä läpi lämpövarastoista ja antamalla kaasun paisua turbiinin kautta generaattoria pyörittäen takaisin kaasukelloon. Ympäristöhallinnon sivuilla on tarkempia kuvauksia ympäristölupahakemuksen pohjaksi ja lausuntojen taustamateriaaliksi, https://www.ymparisto.fi/fi/osallis...rviointi/epv-energia-oy-energiavarasto-laihia.
Carnot-tyyppiset sähkövarastot
- Viestiketjun aloittaja kotte
- Aloituspäivämäärä
Periaate siis sama kuin paineilmavarastoissa, lämmönsäilöntää myöten.
Hiilidioksidilla saavutetaan toki varmaan parempi hyötysuhde, mutta herää kysymys mihin se säilötään "lepotilassa"? Paineilman voi puhaltaa taivaalle talteen... Vai onko kaikki tuossa kaasukellossa kaasuna? Rajoittaa silloin kapasiteettia aika lailla...
Aika suuri kooltaan tuo heidän 4MWh koelaitos, vs yksi akkukontti samalla kapasiteetillä. Tuo lepotilassa olevan co2:n varastointi vaatii tilansa.
Saman kapasiteetin CAES-laitos mahtuu väkisin pienempään tilaan, kun lepokaasun varastoa ei tarvita - varsinkin jos varsinaisena painevarastona käytetään maanalaista kaivosta tms.
Mutta hyvä että tulee vaihtoehtoja.
Saman kapasiteetin CAES-laitos mahtuu väkisin pienempään tilaan, kun lepokaasun varastoa ei tarvita - varsinkin jos varsinaisena painevarastona käytetään maanalaista kaivosta tms.
Mutta hyvä että tulee vaihtoehtoja.
Kaasukellohan on juuri paineetonta kaasua varten. Vastaavasti paineellinen puoli on nestemäisessä muodossa painepulloissa (so. hiilidioksisammutinta vastaavassa muodossa). Caes-varastoihin nähden tuossa on etuna, että paineellinen tavara menee hyvin kompaktiin tilaan (mikä on kustannusten kannalta periaatteessa edullista), haittana tietenkin tarve varastoida matalapaineinen kaasu. Kuplahallityppinen varasto ei kuitekaan ole välttämättä järin kallis per tilavuusyksikkö, kun paine on sama kuin ilman paine (rakennehan on joustava).
Suoraan sanoen en ole itsekään varma, että tuo on ideaalinen tapa rakentaa carnot-lämpövarasto edes hiilidioksidia kylmäaineena käyttäen. Toinen teollinen järjestelmäratkaisu on Man Energyn (alunperin Sveitsin ABB:n) kehittämä systeemi, joka perustuu kerrostettuun tai useampaan erilämpöiseen vesivarastoon sekä osittain jäätä sisältävään kylmäpäähän. Hiilidioksidi vain kiertää järjestelmässä. Tuossa on kuitenkin ongelmana, että hyötysuhteen parantamiseksi paisunta on järjestettävä turboekspanderilla varastoa ladattaessa (kun vesivarastoa ei voi kuumentaa satojen asteiden lämpötilaan).
"Compared to CAES system, CCES system has a 9.6% higher RTE, 16.6% higher cost, and a 6% longer PBP."
Varmaan paikalliset olosuhteet vaikuttavat kustannuksiin ertiyisesti CAES-varastojen tapauksessa. Edullisinta lienee paineilman varastointi suolakerrostumiin liuotettuihin pystyluoliin tai sitten luonnollisiin onkalomuodostelmiin, jossa paineen ylläpito perustuu syrjäytyvään veteen jonkin alempana sijaitsevan vesisuoniston kautta ("aquifer"). Graniittiluolan valmistelu maan alle puolestaan on Suomen oloissa ainoa mahdollisuus ja vaikka tuo on toimivaksi osoitettu, kustannukset ovat paljon suuremmat. Ruotsissa on tuollaisia rakennettu maakaasuvarastoksi ja ilmeisesti on ideana myös yrittää vedyn varastointia moisissa. Paineilman varastointi teräpulloihin on mahdollista, mutta lienee vaihtoehdoista kalleinta.
Hyötysuhde ei täydellinen, mutta suuruusluokkana sata suurta öljysäiliötä metanolia kattaa maamme sähköntarpeen vuodeksi.
Todellisuudessa varastointitarve on merkittävästi pienempi, jo pieni öljysäiliöfarmi, tavallista teollisuusmittakaavaa, muutama kymmenen tankkia, riittäisi tasaamaan koko maamme energiantarpeen muuttuvien energialähteiden ja muuttuvan kuorman välillä. Samankokoinen kuin jokaisessa öljysatamassa, ei sitä suurempi.
Todellisuudessa varastointitarve on merkittävästi pienempi, jo pieni öljysäiliöfarmi, tavallista teollisuusmittakaavaa, muutama kymmenen tankkia, riittäisi tasaamaan koko maamme energiantarpeen muuttuvien energialähteiden ja muuttuvan kuorman välillä. Samankokoinen kuin jokaisessa öljysatamassa, ei sitä suurempi.
Kaasuvaraston ei tarvitse olla tilavuudeltaan vakio. Jäykässä kaasuvarastossa painetta voidaan säätää männän avulla.
Meren/vedenpinnan alaisessa joustavassa varastossa saadaan vähimmäispaine syvyydestä tai pudotuskorkeudesta riippuen. Sopivasti luukuilla toteuttaen voidaan "painerakkoa" ladata normaalipaineessa ja purkaa pudotuspaineen alaisuudessa.
Meren/vedenpinnan alaisessa joustavassa varastossa saadaan vähimmäispaine syvyydestä tai pudotuskorkeudesta riippuen. Sopivasti luukuilla toteuttaen voidaan "painerakkoa" ladata normaalipaineessa ja purkaa pudotuspaineen alaisuudessa.
Suomeenhan joku suunnitteli (muistaakseni Kaakkois-Suomeen) vakavissaan biopohjaisen hiilidioksidin talteenottoa (esim. sellutehtaan soodakattilan savukaasuista) ja vihreästä vedystä, mutta tuo projekti on käsittääkseni jäissä. Sen sijaan synteettisen metaanin valmistamiseksi on useakin hanke meneillään, yksi käyttöönottovaiheessa oleva tehdaskin (Harjavallassa).
Kumpaakin noista voi valmistaa suhteellisen hyvällä hyötysuhteella vedystä ja hiilidioksidista (metaania ilmeisesti yli 80%). Nesteytetty metaani voisi olla aivan hyvä lentokoneiden polttoaine (helpompi kuin nestemäinen vety). Energian varastointiin on kumminkin lataus-purkusyklin kokonaishyötysuhteeltaan parempia menetelmiä kuten melkein kaikki lukuisista ehdotetuista carnot-tyyppisistä sähkövarastoista.
Kumpaakin noista voi valmistaa suhteellisen hyvällä hyötysuhteella vedystä ja hiilidioksidista (metaania ilmeisesti yli 80%). Nesteytetty metaani voisi olla aivan hyvä lentokoneiden polttoaine (helpompi kuin nestemäinen vety). Energian varastointiin on kumminkin lataus-purkusyklin kokonaishyötysuhteeltaan parempia menetelmiä kuten melkein kaikki lukuisista ehdotetuista carnot-tyyppisistä sähkövarastoista.
Noissa ei ole hyötysuhde keskiössä, vaan suhteessa valtava varastointikapasiteetti muihin verrattuna.
Niillä voidaan tämänpäivän tekniikalla säilöä koko vuoden energia vaikka globaalisti.
Mikään muu tekniikka ei tähän kaiketi kykene, ainakaan vielä, läheskään?
Mahdollisuus käyttää varastointituotetta suht suoraan liikennepolttoaineena siellä missä akku ei ole eikä tule koskaan vaihtoehdoksi, kuten pitkänmatkan laivoissa ja lentokoneissa, on lisäbonus.
Toisaalta meillä on jo olemassaoleva, vielä korkeamman kapasiteetin energiavarasto valmiina rakennettuna, nimeltään Onkalo, sen kanssa nuo eivät koskaan kilpaile (*)
* yksi 1000MW ydinvoimalaitos tuottaa pyöreästi 200TWh edestä hyödynnettävissä olevaa ydinjätettä. Siten jo yhden yksikön jätteillä tuotetaan koko maamme sähköenergia kahdeksi vuodeksi. Olemassaolevalla jätemäärällä siis pitkälti vuosisadan loppupuolelle saakka, ja lisäämällä sykliin ihan oman maaperämme kaivoksistamme saatavia polttoaineita käytännössä ikuisesti.
Viimeksi muokattu:
Valitettavasti ydinjätteen lämmöstä valtaosa irtoaa varsin nopeasti ja sen jälkeen jatkuvasti hidastuen (kukin verkkoketjun komponentti negatiivisen exponentiaalisesti). Jonkin verran lämpöä saisi laitoksen välivarastossa, mutta onkalossa enää aika vähän, vaikkakin häntä on pitkä (eipä juuri taida enää erota siitä, että maalämmön ja ulkoilman lämpötilaeroa pyrittäisiin hyödyntämään energianlähteenä).Noissa ei ole hyötysuhde keskiössä, vaan suhteessa valtava varastointikapasiteetti muihin verrattuna.
Niillä voidaan tämänpäivän tekniikalla säilöä koko vuoden energia vaikka globaalisti.
Mikään muu tekniikka ei tähän kaiketi kykene, ainakaan vielä, läheskään?
Mahdollisuus käyttää varastointituotetta suht suoraan liikennepolttoaineena siellä missä akku ei ole eikä tule koskaan vaihtoehdoksi, kuten pitkänmatkan laivoissa ja lentokoneissa, on lisäbonus.
Toisaalta meillä on jo olemassaoleva, vielä korkeamman kapasiteetin energiavarasto valmiina rakennettuna, nimeltään Onkalo, sen kanssa nuo eivät koskaan kilpaile (*)
* yksi 1000MW ydinvoimalaitos tuottaa pyöreästi 200TWh edestä hyödynnettävissä olevaa ydinjätettä. Siten jo yhden yksikön jätteillä tuotetaan koko maamme sähköenergia kahdeksi vuodeksi. Olemassaolevalla jätemäärällä siis pitkälti vuosisadan loppupuolelle saakka, ja lisäämällä sykliin ihan oman maaperämme kaivoksistamme saatavia polttoaineita käytännössä ikuisesti.
Muutoin olet aivan oikeassa, eli polttoaineiden etu on niiden hyvä varastoitavuus ja metanolilla on tässä suhteessa etuja kaasumaisiin nähden etenkin Suomen olosuhteissa, mistä edellytykset luontaisille geologisille kaasuvarastoille puuttuvat (jo Baltiassa on paikoitellen toisin). Metanoli nyt ei ole suhteellisen heikon energiatiheyden omaavana sopiva ilmailupolttoaineeksi, mutta toisaalta hyvä lähtöaine nykyisiä öljytuotteita muistuttaville kemikaaleille (koska sitä voi varastoida helposti öljynjalostuslaitoksen kaltaisen prosessin lähtöaineeksi).
Öljysäiliössä voisi pitää metanolia ja poltella polttimella ihan samaan tapaan kuin öljyä. Ympöristöriskitkin olisi pienempiä kun se kumminkin haihtuu joutuessaan vahingossa maahan. Mutta ei hätää - kohta valtio on poistattanut kaikki tähän kykenevät laitokset maasta.
Onneksi ydinjätteestä voidaan houkutella kohtuulliset määrät lisää lämpöä ulos sopivalla katalyytillä.
Kohtuullinen tässä kontekstissa kuitenkin moninkertainen siitä voimalassa alunperin ulos otettu määrä. Satoja terawattitunteja per yhden voimalan vuoden jätteet.
No on metanolissa kuitenkin hieman reilut puolet dieselin/bensan energiasta per painoyksikkö, joku 22MJ/kg. Soveltaen toimisi suoraan korvikkeena, varmasti täytyisi modifioida pumppuja jne ja kantama pienenisi, mutta kehitys ei tule ilmaiseksi.
Metanolia toki pakko polttaa onneksi suoraan:
"The DOE report determined that utilizing fuel cells and batteries to power the propellers of an ATR 72 could substantially increase the range of a modified aircraft if it used methanol, biodiesel, ethanol, dimethyl ether, or ammonia. Utilizing renewable methanol could give a modified ATR 72 a range of 1800 miles (2900 kilometres), instead of 949 mi (1528 km)!"
Etanoli toisi onnettomuustapauksessa lisäriskinsä, kun ihmisiä parveilisi onnettomuuspaikalla.
Muistan Helsingin kaupunginmuseossa kuvan, kun alkon rekka oli kaatunut kasarmintorilla. Oli tori täynnä väkeä ämpärien kanssa keräämässä.
Alkon kuljetusauton pullokuorma kaatui Turun keskustassa Viina virtasi kadulla
Viina virtasi kadulla Turussa tiistaina, kun Alkon kuljetusauton kuorma kaatui ja takaovet pettivät Aninkaistenmäessä Turun keskustassa noin kello 13. Ainakin 1200 pulloa Koskenkorvaa rikkoontui ja valui kadulle.
www.hs.fi
Vakavissaan melkein kamalinta tavaraa on monessa sotilaskoneessa - ja aseessa - käytettävä hydrasiini. Se tappaa jo pieninä annoksina ja vammauttaa pysyvästi mikroskooppisina määrinä.
^ On myös mielenkiintoinen kysymys, lisäisivätkö vai vähentäisivätkö kryogeeniset polttoaineet kuten nestemäinen vety tai metaani onnettomuusturvallisuutta juurikin ilmailussa. Kumpikin on nestemäisenä tietenkin varsin vaarallista jäähdytysvaikutuksensa takia (mikä samalla vähentää syttymisherkkyyttä), mutta muodostaa kaasuuntuessaan ja lämmettyään lähelle ympäristön lämpötilaa selvästi ilmaa kevyempää kaasua, joka periaatteessa nousee vikkelästi ilmaan ja sytyttyään pyrkii nostamaan liekin mukanaan ylös. Sinällään kaasun käyttäytyminen on todettu mm. Hindenburgin tapauksessa ja maakaasubussien tulipaloissa, eli vaikka lieska on komea, se pyrkii karkaamaan onnettomuuspaikalta. Hindeburginkin tapauksessa yllättävän moni pelastui.
Onko sinulla viite moiseen laskelmaan? Edellyttänee paljon muutakin toteutuakseen?
Kai se lähde on ihan perusfysiikkaa?
5 Fast Facts about Spent Nuclear Fuel
Get up to speed with these five fast facts about spent nuclear fuel.
Edellyttäähän se tietysti hieman muutakin, mutta olisi aivan tehtävissä.
Eihän ainakaan seuraava lause moista tarkoita, "the clean energy generated from this fuel would be enough to power more than 70 million homes", vaan sähköenergiaan, mikä moisesta saatiin irti. Toki käytettyyn polttoaineeseen jää fissiokelpoista materiaalia, mutta nykyisin vaikuttaa ajattelu pikemminkin olevan, että helpommin saa rikastetuksi luonnonuraanista tuoretta tavaraa sen sijaan, että erottelisi käytetystä hyödyllisiä isotooppeja.Kai se lähde on ihan perusfysiikkaa?
5 Fast Facts about Spent Nuclear Fuel
Get up to speed with these five fast facts about spent nuclear fuel.www.energy.gov
Edellyttäähän se tietysti hieman muutakin, mutta olisi aivan tehtävissä.
Radioaktiivisen jätteen tuottamaan energimäärähäntään tuo ei missään tapauksessa viittaa ja radioaktiivisen energian jäljellä oleva määrä on kertaluokkia pienempi kuin tuo polttoaineesta jo hyödyksi irrotettu sähköenergiamäärä.
"More than 90% of its potential energy still remains in the fuel, even after five years of operation in a reactor."
Koskee siis fissiolla saatavissa olevaa energiaa, jos polttoainesauvat uudelleenkäsitellään ja haitalliset isotoopit poistetaan.
Radioaktiivisen jäännösenergian määrä sen sijaan on suhteessa mitätön ja kyse on laitoksen lämpötehosta tai jopa normaalista sähköntuotannosta aikajaksona, jonka pituus on suunnilleen jokunen tunti. Voipi katsoa yksityiskohtia laskelmien pohjaksi vaikkapa viitteistä, https://www.nuclear-power.com/nucle...ration/residual-heat/decay-heat-decay-energy/, https://www.epj-n.org/articles/epjn/full_html/2024/01/epjn240001/epjn240001.html ja https://en.wikipedia.org/wiki/Spent_nuclear_fuel.
Tottakai. Siksi tuo oli hymiöllä varustettu.
Toisaalta riittävä ydinvoimakapasiteetti tekisi varastoinnista osin tarpeetonta, joten sekin ratkaistuisi samalla, ja synteettisen polttoaineen tuotanto sekin helpottuisi. Winwin.