Kasvit voisivat yhteyttää paremmin, jos auringon valo muunnetaan ensin sähköksi

Yhteyttäminen suoraan auringonvalolla vs. keinovalo

Muutama päivä sitten laskin, että ihmisravinnon tuotanto keinovalolla on melko mahdotonta, jos keinovalosta vain prosentti siirtyy kasviin.

Tämä pitää yhä paikkansa, mutta selvitin asiaa sen verran enemmän, että monissa paikoissa esiintyvä yhteyttämisen maksimihyötysuhde 11% ei ole keinovalolle kattona.

11% hyötysuhde on raja sille, kuinka suuri osa auringonvalosta voidaan saada talteen. Se ei ole raja keinovalolle.

Yhteyttäminen vaatii yhtä molekyyliä kohden kahdeksan kvanttia valoa, joista neljä on yhdellä energiatasolla ja neljä toisella. Kaikki auringon säteily, jonka kvanteissa on liian vähän energiaa menevät hukkaan. Tarvittua energiaa suurempien kvanttien ylimääräinen energia menee hukkaan.

Auringon valosta vain 43% on sellaisella aallonpituudella, että sitä voi käyttää edes periaatteessa yhteyttämiseen (ns. PAR-säteily, photosynthetically active region, 400-700 nm). Lopustakin säteilystä menee hukkaan suurin osa kvanttien ylimääräisen energian takia, joten teoreettinen maksimi auringonvalon säteilyjakaumalle on 8-13%, mistä tulee usein käytetty keskiarvo 11%. [1]

Yleensä lähteissä unohdetaan mainita, että 11% hyötysuhde on auringonvalolle. Jos käytettävissä olisi keinovalo, jossa on pelkästää kaivattuja valokvantteja, ei ole mitään teoreettista estettä sille, että hyötysuhde olisi vaikka satakin prosenttia.

Yleensä kasvilampuissa on violetti valo, mutta kaivatut valokvantit ovat itse asiassa punaisen valon aallonpituudella (680 nm ja 700 nm).(*) Ehkä kasvit kasvavat violetissa hyvin, mutta violetti on myös väri, josta menee mahdollisimman paljon energiaa hukkaan. Punaisen valon pitää olla täsmälleen tietty, sillä osa punaisista väreistä on PAR-alueen ulkopuolella eikä niistä ole mitään apua yhteyttämisessä. Värien aallonpituudet löytyvät Wikipediasta [2].

Koska aurinkopaneelien hyötysuhde on laboratorio-olosuhteissa lähes 50%, tämä voi aukaista mahdollisuuksia nopeuttaa kasvien kasvua sellaisella keinovalolla, jossa on vain täsmälleen oikeita valokvantteja. Jos kasvit saadaan tällä tavalla keräämään keinovalosta energiaa lähes 100% hyötysuhteella, auringon valon talteenotto aurinkopaneeli-ledilamppu-yhdistelmällä olisi moninkertaisesti tehokkaampaa kuin se 11%, jonka kasvi voi teoriassakaan saada talteen suorasta auringon valosta.

Tästä voisi saada aikaa myös erittäin tehokkaan hiilidioksidin talteenottolaitteen.

(*) Kumpikin näistä aallonpituuksista on ihmisen mielestä sama väri, ja esimerkiksi ne kumpikin ovat RGB-väreinä sama täysi punainen (255,0,0).[3] RGB-väreinä sellainen valo, joka ei kelpaa yhteyttämiseen on (x,0,0), missä x < 255. Summittaisen käsityksen värien aallonpituuksista saa helpoiten Wikipediasta [2].

[1] Bolton, Hall, The Maximum Efficiency of Photosyntesis, 2008
[2] http://en.wikipedia.org/wiki/Spectral_color
[3] http://academo.org/demos/wavelength-to-colour-relationship/

Merkantilismi nostaa päätään bioenergiassa

Luulisi, että merkantilismi jäi 1800-luvulle, mutta paperiteollisuus on viime aikoina puhunut kovasti merkantilismin puolesta.
Merkantilismissa pyritään kaikin keinoin suojaamaan vientiä, jopa oman talouden kustannuksella. Wikipedian määritelmä:[1]

Merkantilismi eli merkantiilijärjestelmä oli itsevaltiuden ajan kauppa- ja teollisuuspolitiikkaa, jota toteutettiin 1500-luvulta 1800-luvulle. Tavoitteena oli ylijäämäinen kauppatase, eli viennin oli oltava tuontia suurempi. Tämä saavutettiin monopoleilla, tulleilla ja kauppakielloilla, jotka estävät merkantilismin mielestä haitallista kilpailua. Lisäksi pyrittiin voimakkaasti edistämäänteollisuutta, erityisesti tuonnin korvaamiseksi kotimaisella tuotannolla. Merkantilismin taustalla oli käsitys, jonka mukaan maailman varallisuus (ennen kaikkea jalometallivarat) on vakio, ja jokainen itseään kunnioittava valtio pyrkii haalimaan siitä itselleen mahdollisimman suuren osan.

Joskus merkantilistinen politiikka sai pikkumaisia piirteitä: saatettiin esimerkiksi kieltää kahvinjuonti tai määrätä kuinka leveät pitsit kauluksessa sai olla. Joissakin tapauksissa valtion virkamiehet puuttuivat jopa kankaan kuviointiin. Merkantilismi johtikin laajaan salakuljetukseen.

Suomen ongelma on nyt, että metsäteollisuus ei maksa puusta edes sen polttoarvoa. Valtion (ja metsäteollisuuden) mielestä tämä on hyvä, koska puusta saadaan tällä tavalla vientituloja. Poltettava puu korvataan tuontikivihiilellä, jonka toivotaan olevan edullisempaa kuin puusta loppujen lopuksi saatava vientiarvo. Tätä rakennelmaa joudutaan pönkittämään kaikenlaisilla pikkumaisilla kielloilla ja veroilla.
Puun pienpolttajalle kuutio puuta tuottaa 140 euron lämmityshyödyn (koivulla 175 euroa). Voimalaitos saa puusta irti 72 euroa, joista puolet sähköä ja puolet lämpöä. Koivuhalosta maksetaan 150 euroa (kiinto)kuutiolta, mikä kannattaa oikein hyvin sekä myyjälle että ostajalle.
Mitä sitten puusta tällä hetkellä maksetaan?
Tuore Maaseudun tulevaisuuden artikkeli kertoo energiapuun hinnat: voimalan pihalle toimitetusta energiapuusta maksetaan 21 euroa kuutiolta.[2] Jos puu haetaan metsästäsi, hinta on vain kolme euroa kuutiolta. Tämä hinta ei ole koko totuus, vaan energiapuun tuottamisesta saa erilaisia tukia monta euroa kuutiolta.

Kuitupuusta eli puusta, joka ei kelpaa sahoille maksetaan sellutehtaan/sahan pihalle toimitettuna 30 euroa kuutiolta. Sahoille menevästä tukkipuusta maksetaan 57 euroa kuutiolta, koivusta vain 47 euroa. [3]
Siis jos kuljetat kuution puuta voimalaitoksen pihalle, voimalaitos saa voittoa:
  • Energiapuusta 72 – 21 = 51 euroa kuutiolta
  • Kuitupuusta 72 – 30 = 42 euroa kuutiolta
  • Tukkipuusta 72 – 57 = 15 euroa kuutiolta
Miksi ihmeessä kukaan myisi metsäänsä paperitehtaille tai edes sahoille? Miten ihmeessä metsäteollisuus kehtaa kauhistua bioenergian tuista? [4]
Vastaus on merkantilismi. Suomessa yhä ihannoidaan vientiä yli oman hyvinvoinnin. Tämä on johtanut siihen, että valtio tekee kaikkensa, ettei puuta joudu energiaksi. Siksi metsän myyjien on myytävä puunsa paperitehtaille alihintaan.

Kuluttajan energialaskelma

Kuutiossa sekapuuta on 2000 kilowattituntia (koivu 2500). Kuluttaja maksaa sähköstä energiaveroineen, siirtomaksuineen ja arvonlisäveroineen 10 senttiä kilowattitunnilta eli kuutiossa on suoralle sähkölämmitäjälle lämmityksessä sähkön korvaajaksi noin 140 euroa (koivu 175 euroa, leivinuunin hyötysuhde 70%). 
Mitä korkeampi sähkövero on, sitä edullisempaa on hankkia energiaverotta puuta ja polttaa se itse. (vaikka maksaisi arvonlisäveronkin).
Valtio pyrkii estämään puun pienpolton hiukkaspäästöihin vedoten.

Voimalaitoksen energialaskelma

Vastaava laskelma voimalaitokselle on se, että kuutiosta puuta se saa parhaimmillaan 45% sähköä ja 45% lämpöä eli sekapuukuutiosta saa 1800 kilowattituntia. Näistä kummastakin pitäisi saada verotta 4 c/kWh (pörssisähkön tyypillinen hinta), jotta lopputuloksesta voidaan maksaa kulut ja verot ennen kuluttajahintaa 10 c/kWh. Sekapuukuution arvo on siis voimalaitokselle 72 euroa.

Valtio ei voi lisätä voimalaitoksen verorasitusta, koska voimalaitoksen on kilpailtava hinnallaan suoraan ruotsalaisten voimaloiden kanssa.

Lopuksi

Teollisuuden suosiminen voisi siinä mielessä olla perusteltua, ettei Suomen puuston kasvu voi tuottaa kaikkea Suomessa kulutettua energiaa. Suomen puuston kasvu on vain noin puolet Suomen energiankulutuksesta ja käytännön hyötysuhteella vain noin neljännes.

Että olisimme kestävässä tilanteessa, puista pitäisi tuottaa jotain sellaista vientiartikkelia, josta muut maat olisivat valmiita maksamaan kestävässä energiantuotannossa tehtyä energiaa nelinkertaisesti puun polttoarvoa vastaavasti.
Paperi ei ole sellainen tuote.

Koivuklapien hintavertailu

Kuivien koivuklapien (32 cm) myyjiä ja heidän verkossa ilmoittamia hintojaan

Vertailussa on käytetty 4,5 – 5 kuution kotiin kuljetettua erää. Hinta on etsitty pääkaupunkiseudulle, ja kun muutamalla toimittajalla on eri hinta eri puolille pääkaupunkiseutua, nollakohtana on käytetty Pohjois-Vantaata, joka on kahdelle toimittajalle halvin alue. Lienee aivan järkevää, että toimittajat rahastavat kehä-III:n sisällä oleviin ruuhkiin menemisestä. Monet toimittajat eivät toimita alle kahden kuution eriä, ja kuljetuskulut ovat usein riippumattomia puun määrästä.

Verkosta löytyy monta polttopuun hakusivustoa, mutta näyttää siltä, ettei missään ole kovin täydellistä listaa. Seuraavaa listaa varten kävin Googlessa mainostaneiden lisäksi useita yhdistelmäsivustoja läpi (halkoliiteri.fi, mottinetti.fi ja Vantaan Energian keräämä lista(*)). Jotkut toimittajat löytyvät vain yhdistelmälistoilta, mutta nekin kannattaa tarkastaa, koska ne usein ovat halvemmasta päästä. Jos toimittaja löytyy vain yhdistelmäsivuston kautta, toimittajan verkko-osoitteena on yhdistelmäsivuston osoite suluissa.

En ole soittanut toimittajille eikä minulla ole mitään tekemistä heistä yhdenkään kanssa. Monen toimittajan hinta eri lähteissä vaihtelee, varma voi olla vain soittamalla tai tilaamalla verkkolomakkeessa olevalla hinnalla. Erityisesti halvimpien toimittajien sivustot eivät luo vaikutelmaa kovin pysyvästä hinnoittelusta. En ota mitään vastuuta tietojen oikeellisuudesta.

Takkapuiden toimittajat halvimmasta kalliimpaan

Ykköslaadun koivupilke 32 cm 4,5 – 5 irto-m³ toimitettuna pääkaupunkiseudulle, hinta per irto-m³

Näiden hintojen keskiarvo on 73 euroa.

Lisäksi toimittajat, joille ei löytynyt kuin noutohinta, mutta todennäköisesti toimittavat pääkaupunkiseudulle ja voivat olla edellisiä halvempia:

Ykköslaadun koivupilke 32 cm 4,5 – 5 irto-m³ noudettuna, hinta per irto-m³
Seuraaville ei löydy verkosta hintaa, ne toimittavat vain pikkukasseja tai kiloittain:

Kakkosluokan koivuklapi

Koska olen kiinnostunut itse ensisijaisesti lämmityspuusta enkä takkapuusta, myös kakkoslaadun koivun toimittajat kiinnostavat. Muiden toimittajien oletetaan toimittavan vain ykköslaatua, vaikka harva asiasta mainitseekaan.

Kakkoslaadun koivupilke 32 cm 5 irto-m³ toimitettuna pääkaupunkiseudulle, hinta per irto-m³
  • Ralf Hindsberg, Sipoo, 57 euroa (*)
Kakkoslaadun koivupilke 32 cm 5 irto-m³ vain nouto, hinta per irto-m³

Kummaltakin kakkoslaadun toimittajalta saa myös ykköslaatua 10 euroa kuutiolta kalliimmalla hinnalla.

Puun myynti kiloissa?

Pari toimittajaa yrittää myydä puuta kiloittain. Tämä on merkki ammattitaidottomuudesta ja halusta sotkea kuluttajia. Puu voi sisältää 5-50% vettä eli se painaa aivan eri määrän, mutta tilavuus pysyy kutakuinkin samana. Ja kaiken lisäksi, puussa on sitä enemmän energiaa mitä vähemmän siinä on vettä eli mitä vähemmän se painaa. Puun tilavuus vastaa hyvin puun lämpöarvoa mutta paino huonosti. Haluat melko varmasti tilata puusi irtokuutiometreinä.

Viro?

Uutisissa on kohuttu virolaisista halpapolttopuista, mutta en niihin kovin helposti verkossa törmännyt. Saattaa olla, että jotkut näistä toimittajista myy virolaista puuta, mutta kaikki pääkaupunkiseudun toimittajat mainitsivat suomalaisen paikkakunnan, mistä puut ovat kotoisin.

Puun hinta verrattuna sähköön ja öljyyn

Irtokuutiossa koivua on 1050 kWh energiaa. Sähkön hinnan ollessa viime aikoina 10 c/kWh (nousussa), tuon energian arvo olisi siis 105 euroa. Hyvän leivinuunin hyötysuhde lämmittämisessä on ehkä 75% luokkaa eli jos irtokuution koivua saa alle 79 eurolla, sillä lämmittäminen on halvempaa kuin suora sähkölämmitys.

Tämän vertailun valossa puulämmittäminen olisi siis aina halvempaa kuin suora sähkölämmitys.

Öljyn hinta on rajussa laskussa, mutta voisimme olettaa lähiajan hinnaksi 0,90 euroa litralta (kuukausi sitten tankanneet ovat maksaneet 1,00 euroa litralta). Lämmitysöljyn energiasisältö on hyvin tarkkaan 10 kWh/l ja kattilan hyötysuhteeksi voidaan olettaa 90%. Silloin yksi irtokuutio koivua 75% hyötysuhteella vastaa 87,5 litraa öljyä. Tuon öljyn hinta on yllättäen täsmälleen sama 79 euroa kuin irtokuutiota koivua vastaavan suoran sähkölämmityksenkin hinta.

Jos irtokuutiometri kuivaa koivua maksaa alle 79 euroa puulämmitys kannattaa sekä suoralle sähkölämmittäjälle että öljylämmittäjälle. Tuohon hintaan puuta saa kotiin kuljetettuna yhtä lukuunottamatta kaikilta toimittajilta, jos puun ostaa viiden kuution erissä.

(*) Vantaan Energian lista on päivitetty tammikuussa 2014 eli ne hinnat, jotka löytyvät vain sieltä ovat vanhentuneita hintoja.

(**) Säkkipantti 12 euroa per 1,5 kuution säkki. Hinta laskettu ilman panttia.

(**) Vain Mika Rautio käytti hinnoittelussaan pinokuutiometriä eikä irtokuutionmetriä. Pinokuutiometri on muutettu irtokuutiometriksi jakamalla hinta kertoimella 1,67.

Kuva: Jan-Erik Finnberg Flickr (CC-BY)

Oikea tapa laskea uusiutuvan energian tuotanto asuntojen tarpeisiin: yksi ihminen kuluttaa asumiseen yhden kilowatin

Kuva: Flicr / Hiroshi Ishii, CC BY

Usein, kun puhutaan uudistuvasta energiasta kuten tuuli- ja aurinkoenergiasta esiintyy mystinen laskentayksikkö ”kuinka monen asunnon tarpeisiin”.

Ensinnäkin tietysti kumpikaan energiantuotantomenetelmä ei kelpaa yhdenkään suomalaisen asunnon sähköntuotantoon yksin, koska niiden tuotanto on satunnaista, kenelläkään ei ole mahdollisuutta varastoida sähköä, eivätkä ne kunnolla edes kompensoi toistensa puutetta (ks. [1]). Mutta unohdetaan tämä pikkujuttu tässä laskelmassa.

Asuntolaskelmassa viitattu asunto on joskus rivitaloasunto, mutta useimmiten kyseessä on kaukolämmössä oleva kerrostaloyksiö. Se, mitä keskivertomummon muutamalla 40 watin kattolampulla ja jääkaapilla on tekemistä keskimääräisen lämmitettävän suomalaisen asunnon tyypillisellä energiankulutuksella on aika vähän.

Paljon parempi mittari on se, kuinka paljon energiaa ihminen oikeasti tarvitsee asumiseen ja kuinka monen ihmisen asuminen katetaan voimalaitoksen tuotolla. Tämä on yllättävän helppoa laskea. Ja vastaus on yksi kilowatti henkeä kohden.

Keskimääräisellä suomalaisella on käytettävissään neljäkymmentä neliötä asuntoa. Tämä on tilastofakta [2].

Asuminen vie sekin hyvin ennustettavan määrän energiaa vuodessa neliötä kohden.[3] Kaikkein pahin ennen vuotta 1970 rakennettu talo kuluttaa kaikkineen (lämmitys, talotekniikka, lämmin vesi, kotitaloussähkö) 350 kWh/m² vuodessa. Kaikkein pihein passiivitalo kuluttaa 60 kWh/m² vuodessa. Aivan valtavassa enemmistössä Suomessa olevista taloista asuminen kuluttaa korkeintaan noin 200 kWh/m²/vuosi. Voimme pitää sitä erittäin hyvänä keskiarvona, jonka virhe on enintään joitakin kymmeniä prosentteja.

Tämä siis tarkoittaa, että yksi ihminen kuluttaa asumiseen 8000 kWh/vuodessa. Tällä ylläpidetään tämän ihmisen vaatima 40 neliömetrin tila, estetään sen tuhoutuminen kosteusvaurioihin, lämmin suihku ja erilaiset sähköhärvelit.

Vuodessa on 8766 tuntia, eli

yhden ihmisen asumiseen kuluttama teho = 8000 kWh / 8766 h = 912 W ≈ 1kW

Yksi ihminen kuluttaa asumiseensa joka hetki yhden kilowatin.

Tämänhetkisellä sähkön hinnalla tämä maksaa kymmenen senttiä tunnissa, 900 euroa vuodessa.

Jos siis mietimme esimerkiksi

  • 2 MW jättikokoinen tuuliturbiini täysillä ollessaan tuottaa sähkön 2000 ihmisen asumiseen
  • 2 kW aurinkopaneelisto (noin 13 m², [4]) tuottaa parhaalla auringonpaisteella sähkön kahden ihmisen asumiseen (mutta tuotanto ja kulutus eivät kohtaa)
  • Tätä kirjoitettaessa tuulivoimaa tuotetaan Suomessa Fingridin tilannekuvan mukaan mukavasti 107 MW. Tämä tuottaa tarpeeksi energiaa 107000 ihmisen asumiseen (eli noin Suomen kahdeksanneksi suurimman kaupungin Kuopion asukkaiden asumistarpeisiin). Tämä on noin 2% Suomen asukkaista.

Ns. kotitaloussähkö ei ole ihmisen asumisen energiankulutuksesta Suomessa kuin 10-20%.[3] Ei siis ole realistista säästää energiankulutuksessa siitä, varsinkin koska suurin osa kotitaloussähköstä muuttuu perimmiltään lämmöksi ja vähentää varsinaisen lämmitysenergian tarvetta.

Edellä lasketun asumiskulutuksen lisäksi tulevat liikenne, kauppa, teollisuus ja muut työpaikat.

Jos ihminen haluaa tinkiä energiankulutuksestaan, merkittävin tapa on vähentää asumisneliöitä. Mikäli asumisenergiankulutuksesta tingitään, tämä johtaa asuntojen tuhoutumiseen hyvin nopeasti kosteusvaurioihin. Asumisenergiankulutuksen osakulutukset (lämmitys/viilennys, talotekniikka, lämmin vesi, sähkölaitteet) ovat toisistaan riippuvaisia, ja yhdestä tinkiminen tarkoittaa toisen kulutuksen kasvua.

[1] http://www.sahkolamppu.com/2014/06/aurinko-tuuli-kaksi-kolmasosaa.html
[2] http://www.stat.fi/til/asas/2008/asas_2008_2009-12-15_kat_001_fi.htmlhttp://www.stat.fi/til/asas/2013/asas_2013_2014-05-21_tau_003_fi.html
[3] http://www.vtt.fi/liitetiedostot/cluster5_metsa_kemia_ymparisto/Nieminen.pdf
[4] http://www.yinglisolar.com/assets/uploads/products/downloads/YGE_60_Cell_Series_EN.pdf

Veronkiertoa

Yle kirjoitti mielenkiintoisen uutisen Hämeenlinnassa suunnitellusta asuinalueesta, jota voitaisiin lämmittää Vanajavedessä olevalla lämmönvaihtimella.[1]

Sinänsä kiehtova aihe, jota on täällä jo moneen kertaan käsiteltykin. Mutta mielenkiintoisin kappale on viimeisenä:

Vesilämmön tuottajana voisi toimia energiayhtiön sijaan osuuskunta, jolloin energian hinnasta jäisivät pois arvonlisävero ja energiavero.

Suomessa talous ja investointipäätökset pyörivät kahden asian välillä: verosuunnittelu vs. verottajan mielivalta. Olisi kiinnostavaa tietää, miten tämä veronkierto on ajateltu tehtäväksi. Ja vielä niin, ettei verottaja voisi sitä katsoa mitättömäksi.

Yleensä taloyhtiöt eivät ole arvonlisäverovelvollisia, eli taloyhtiö maksaa arvonlisäveron ostaessaan esim. energiaa ja yhtiövastikkeet maksetaan arvonlisäverottomina. Toinen – todennäköisesti kalliimpi – vaihtoehto on ostaa verottomana, mutta maksaa arvonlisävero jokaisessa yhtiövastikkeessa. Taloyhtiön omistamat liiketilat sotkevat tilannetta entisestään, ja taloyhtiö voi olla arvonlisäverovelvollinen vain noiden tilojen osalta.

Energiaveron väistäminen on helpompaa. Sitä ei kerätä muusta kuin ”nestemäisistä polttoaineista, sähköstä ja lämmön tuotantoon käytetyistä polttoaineista, kuten kivihiilestä, maakaasusta, polttoturpeesta ja mäntyöljystä”. Lämpöpumpun tarvitsemasta sähköstä on maksettava energiavero, mutta itse luonnosta saatavasta lämmöstä ei.

Meneekö siis verottajasta sukkana läpi ajatus, että taloyhtiöt antavat lämpöpumppaamisen omistamalleen osuukunnalle, ja osuuskunta voi täysin verottomasti pumppailla lämpöä taloyhtiöille? Maksettavaksi jää vain arvonlisävero osuuskunnalle ostetuista tavaroista ja sähköstä, ja lisäksi käytetyn sähkön energiavero ja energiaveron arvonlisävero.

Eiköhän tuohon saada aika pikainen muutos. Luonnosta saatavalle energialle on saatu vero jo mm. Espanjan aurinkopaneeliveron muodossa.[2]

[1] http://yle.fi/uutiset/lampenisiko_hameenlinnan_uusi_asuinalue_vanajaveden_energialla/7147469
[2] http://www.hs.fi/talous/a1377491258422?jako=8cff1332602d8c2f8dc68bbf9441e6c4

Lämpöerovoimaloita

T&T-lehti kertoo, että Kiinaan rakennetaan maailman suurin merten lämpötilaeroja käyttävä voimala.[1]

Olen monta kertaa miettinyt, miksi lämpötilaeroista ei tehdä sähköä. Näköjään se onnistuu ainakin Kiinassa.

Suomessa se voisi toimia näin: pihalle kaivetaan muutaman kuution monttu, annetaan sen täyttyä talvella lumella, kastellaan vähän, että saadaan kuoppa täyteen jäätä ja keväällä peitellään styroksilla. Siinä on kylmävarasto muutamaksi kuukaudeksi.

Tällaisina alkukesän päivinä ulkolämpö on parikymmentä astetta. Meillä on siis luotettava kahdenkymmenen asteen lämpötilaero kunnes jää sulaa.

Nyt sitten täytetään putki sopivalla aineella, joka on kaasumaista ulkolämmössä ja nestemäistä kuopan lämmössä. Kun neste tulee ulos kuopasta, se laajenee ja pyörittää paineella generaattoria. Ja työntää kaasun takaisin kuoppaan nesteytymään.

Tuollaisen kuopan pitäisi riittää koko kesäksi pyörittämään vaikka edes kastelupumppua.

Aarteenkaivua? Lämpötilaeroa on riittävästi.
Kuva: Flickr/leijahiito.fi, CC-BY-SA

Ehkä pihalla oleva kuoppa ei ole tarpeeksi iso varasto, mutta useimmilla suomalaisilla kesämökeillä on vielä parempi: järvi. Talvella, kun energiaa kaikkein eniten tarvitaan, järven vedessä on tasainen noin neliasteinen vesi ja ilma voi olla vaikka -20 astetta. Kyllä tuon 20 asteen lämpötilaeron luulisi pyörittävän generaattoria aivan mukavasti.

Jos oletamme, että meillä on kuopassa kuutio jäätä, sen sulamisessa vapautuu energiaa:

    334 kJ/kg * 900 kg = 300600 kJ = 84 kWh

Kuluttajahinnoilla n. 12 c/kWh tämä tekee noin kymmenen euroa.

25 metriä kertaa 10 metriä kertaa kaksi metriä uima-altaan tilavuus on 500 kuutiota. Kuluttajahinnoilla tuon jäämäärän sulaminen vapauttaa energiaa viidellä tuhannella eurolla.

Järvessä uima-altaita on… riittävästi.

Jos siitä saadaan talteen edes murto-osa, kyseessä on kuitenkin kohtuullinen määrä energiaa.

[1] http://www.tekniikkatalous.fi/energia/article900246.ece