sähkö

Ehtymätön luonnonvara – eestaas sahaavasta lämpötilasta saadaan sähköä

Su, 02/18/2018 - 11:02 Markus Hotakainen

Maanantaina yhtä, tiistaina toista, keskiviikkona kolmatta. Suojasäätä ja paukkupakkasia, milloin mitäkin. Ja öisin tietysti kylmempää kuin päivällä.

Lämpötilat vaihtelevat maailman eri kolkissa sekä vuoden- että vuorokaudenaikojen mukana. Vaikka ilmasto lämpenee kaiken aikaa, vaihtelu säilyy. Se voi yllättäen tarjota ehtymättömän energianlähteen.

Lämpösähköisessä ilmiössä lämpötilaero tuottaa sähkövirtaa tai päin vastoin eli sähkövirralla saadaan aikaan lämpötilaero. Ilmiötä käytetään hyväksi esimerkiksi lämpömittareissa ja jäähdytyslaitteistossa, mutta nyt Massachusettsin teknillisessä korkeakoulussa se on valjastettu sähköntuotantoon.

Uutta on se, että uusi tekniikka ei vaadi samanaikaisesti kahta eri lämpötilaa, vaan se tuottaa sähköä nimenomaan lämpötilan vaihteluista päivän ja yön välillä.

Näennäisesti tekniikan ytimenä oleva lämpöresonaattori tuottaa sähköä tyhjästä, koska lämpötilaerot eivät "näy", niitä ei tarvitse eikä edes voi tankata eivätkä ne todellakaan lopu kesken.

Ainakaan toistaiseksi tekniikalla ei pystytä tuottamaan sähköä kovin tehokkaasti, mutta sillä saattaa olla merkittäviä sovelluksia muiden sähköntuotantomenetelmien varajärjestelmänä. Ja erityisesti käyttökohteissa, joissa vaaditaan taattua sähkövirtaa olosuhteista riippumatta.

Lämpöresonaattoriin perustuva laitteisto toimii säällä kuin säällä, kunhan lämpötilassa tapahtuu vaihteluita.

Tekniikan keskeinen haaste oli kehittää materiaali, joka sekä varastoi että johtaa lämpöä hyvin: useimmat aineet ovat toimivia vain toisen ominaisuuden suhteen. MIT:n tutkijaryhmä onnistui valmistamaan grafeenilla pinnoitettua, rakenteeltaan vaahtomaista metallia, johon on sekoitettu vahamaista oktadekaania. Sen olomuoto muuttuu kiinteästä nestemäiseksi halutussa lämpötilassa.

Lämpö varastoituu olomuotoaan muuttavaan oktadekaaniin ja grafeenin avulla saadaan aikaan hyvä lämmönjohtavuus. Kokeissa todettiin, että "ihmeaineen" avulla kymmenen asteen lämpötilaerolla saadaan tuotettua 350 millivoltin jännite 1,3 milliwatin teholla. Ei järisyttävän suuria lukemia, mutta riittäviä esimerkiksi etänä toimivien erilaisten mittauslaitteistojen pyörittämiseen.

Erityisen hyödyllinen uusi tekniikka olisi kohteissa, joissa joudutaan käyttämään useampia vaihtoehtoisia sähköntuotantomenetelmiä tai paikoissa, joihin on mahdoton lähteä tekemään korjauksia, jos tekniikka pettää. Yksi mahdollinen kohde olisivat esimerkiksi Mars-kulkijat, jotka tähän saakka ovat perustaneet toimintansa joko aurinkoenergiaan tai radioaktiiviseen hajoamiseen.

Uudesta tekniikasta kerrottiin MIT:n uutissivulla ja tutkimus on julkaistu Nature Communications -tiedelehdessä.

Kuva: Justin Raymond

Vanha maasturirahtikone muuttuu tulevaisuuden sähkölentokoneeksi

Ti, 11/28/2017 - 23:24 Jari Mäkinen
eFan-X -lentokone, missä on yksi sähkömoottori ja kolme perinteistä suihkumoottoria

Sähkömoottorilla varustetut pienkoneet ovat jo ilmassa, ja ellei lentoajan lyhyyttä oteta huomioon, ovat ne osoittautuneet oikein käteviksi. Seuraavaksi sähkö tulee suurempiin koneisiin: Airbus, Siemens ja Rolls-Royce tekevät sähköisen matkustajalentokoneen koeversion vuoteen 2020 mennessä.

E-Fan X -koekone perustuu brittitekoiseen BAe 146 -lentokoneeseen, joka sopii käyttöön erinomaisesti. Tässä alun perin Iso-Britannian armeijan pieneksi, Land-Roverin ja sen miehistön lennättämiseen tarkoitetuksi kuljetuskoneeksi suunnitellussa laitteessa on neljä pientä suihkumoottoria, joten niistä yksi on helppo korvata sähkömoottorin käyttämällä puhallinmoottorilla. 

Jos uusi moottori osoittautuu luotettavaksi ja toimivaksi, voidaan toinenkin suihkumoottori vaihtaa sähköiseen – ja edelleen kaksi perinteistä moottoria takaa matkan jatkumisen, mikäli jotain yllättävää tapahtuu.

Tarkkaan ottaen kyse on sähköisestä hybridilentokoneesta, sillä sähkömoottorin lisäksi koneessa on siis perinteisiä suihkumoottoreita.

Tämä on todennäköisesti myös arkisen sähkölentämisen ensimmäinen vaihe, koska esimerkiksi nousun aikaan tai erityisissä lentotilanteissa tarvittava työntövoima saadaan tehokkaammista kerosiinilla toimivista suihkumoottoreista. Vähemmän puhtia vaativa matkalento onnistunee pelkästään sähkövoimin.

Sähköistäminen ei ole helppoa

Lentokoneen muuttaminen sähköiseksi on paljon vaikeampaa kuin esimerkiksi auton, koska tarvittava teho on suurempi ja akkujen paino on ilmailussa maaliikennettä olennaisempi asia.

Liikenneilmailussa myös luotettavuus täytyy pystyä todentamaan erittäin hyvin, joten sähköisillä lentokonesysteemeillä on edessään paljon testilentotunteja ennen kuin ne hyväksytään matkustajalentojen käyttöön.

Toistaiseksi myös tarpeeksi tehokkaan ja kevyen sähkömoottorin tekeminen on ollut hankalaa.

Koekoneessa käytetään Siemensin kehittämää kahden megawatin moottoria sekä yhtiön tekemää moottorihallinta- sekä voimansyöttöelektroniikkaa. Airbus ja Siemens ovat kehittäneet ilmailun sähkösysteemejä vuodesta 2016 alkaen yhteisessä E-Aircraft Systems House -hankkeessaan.

Sähkömoottori asennetaan siis ensi vaiheessa perinteiseen tapaan toimivan suihkumoottorin sisään siten, että moottorin ytimenä oleva kaasuturbiini korvataan sähkömoottorilla. 

Nykyisinhän suihkumoottorien olennaisin osa on moottorin edessä oleva suuri turbiini, puhallin, jota käytetään kaasuturbiinilla. Vain pieni osa työntövoimasta tulee moottorista taaksepäin syöksyvästä pakokaasusta, loput saa aikaan ilmaa erikoisen potkurin tapaan puhaltava turbiini, siis puhallin.

Sähkösuihkumoottoria ei ulkoisesti nopeasti katsottuna voi juurikaan erottaa perinteisestä, sillä vain voimanlähde moottorin sisällä vaihtuu.

Sähkömoottorin lisäksi uudenlainen moottori vaatii sovelletun puhaltimen ja sitä käyttävän voimansiirron. Tässä mukaan tulee suihkumoottorivalmistaja Rolls-Royce.

Airbusin tehtävänä yhteistyössä on laittaa lentokoneen systeemit kasaan ja kehittää menetelmät, miten moottoreita käytetään lennon aikana. Airbus myös tekee akut.

Koekoneen toivotaan lentävän vuonna 2020 ja sen avulla tullaan testaamaan tekniikkaa varsin perusteellisesti. 

Euroopan komission Flightpath 2050 -vision tavoitteena on vähentää tuohon vuoteen mennessä ilmailun tuottamia hiilidioksidipäästöjä 75 %, typen oksidien päästöjä 90 % ja melua 65 %. Ilman uutta tekniikkaa tämä ei ole mahdollista.

Pitkät lentomatkat, tarvittavat suuret työntövoimat ja lentokoneiden massan pitäminen mahdollisimman pienenä tekevät kerosiinista vielä pitkään merkittävimmän ilmailun polttoaineen, mutta etenkin lyhyillä lentomatkoilla sähköiset hybridiratkaisut ja sen jälkeen täyssähköiset moottorit voisivat olla käytännöllisiä.

Omituinen tutkimus: näin tehdään sähköstä ruokaa

Ke, 10/12/2016 - 14:57 Toimitus

Ihan pelkästä sähköstä ei saa tietenkään murkinaa, mutta kun mukaan otetaan ilmasta erotettua hiilidioksidia ja mikro-organismeja, voidaan tuottaa yksisoluproteiinia. Siinä on yli puolet proteiinia, neljänneksen hiilihydraatteja ja loput lipidejä ja nukleiinihappoja. Ympäristöystävällinen menetelmä voi tulevaisuudessa korvata perinteistä maatalouden ruoantuotantoa.

Lappeenrannan teknillisen yliopiston ja Teknologian Tutkimuskeskus VTT Oy:n elokuussa alkaneen tutkimushankkeen menetelmä perustuu mikro-organismien kasvattamiseen.

Menetelmässä bioreaktoriin johdetaan uusiutuvaa sähköä, jonka tuottama virta hajottaa vettä vedyksi ja hapeksi. Samaan aikaan reaktoriin laitetaan myös ilmasta otettua hiilidioksidia. Reaktorissa oleville mikrobeille annetaan lisäksi ravinteita, kuten typpeä, rikkiä ja fosforia, sekä muita hivenaineita. Näin ne kasvavat ja monistuvat.

Ruoanvalmistusprosessin aluksi massasta kuivatetaan vesi pois. Lopputuotteena syntyy seosta, joka muistuttaa ulkonäöltään proteiinijauhetta tai kuivahiivaa. 

"Eihän hiiva ole tästä erikoisempi tuote. Hiiva on myös mikrobi," toteaa professori Jero Ahola.

Nykymuodossaan ainetta ei voi pitää kovin herkullisena maultaan tai näöltään. Pidemmällä tähtäimellä sitä voisi kuitenkin käyttää ruoanlaitossa sellaisenaan.

Laskelmien mukaan prosessin hyötysuhde voisi olla merkittävästi parempi kuin kasveilla ja vähintään sama kuin levillä. Energiahyötysuhde auringonvalosta kasvibiomassaan on noin 1 – 2 prosenttia ja leväbiomassaan enintään viisi prosenttia. Sähköä käyttämällä auringon energiasta vetymikrobeihin päätyy vähintään viisi prosenttia vetymikrobeihin tämänhetkisillä aurinkokennojen ja veden elektrolyysin tehokkuudella.

Tällä hetkellä valmistusprosessi kestää noin kaksi viikkoa. Jotta tuotteesta saadaan kilpailukykyinen, valmistusaika täytyy saada lyhyemmäksi.

Sähköruokaa

Tutkijat arvioivat, että menetelmällä voisi tulevaisuudessa korvata osan maatalouden ruoantuotannosta. Maataloussektori on globaalisti toiseksi suurin kasvihuonekaasujen tuottaja energiasektorin jälkeen.

Maapallolla on vain rajallisesti viljelymaata, jota otetaan käyttöön raivaamalla tieltä metsämaata aiheuttaen lisää kasvihuonekaasupäästöjä. Samaan aikaan maailman väkiluku ja sitä mukaa myös ruoantarve kasvaa. Tutkittavalla menetelmällä voisi tuottaa proteiinipitoista ruokaa ilman viljelysmaata ja karjankasvatusta näin välttäen päästöt.

"Jos verrataan kilpailevaan tuotteeseen, soijaproteiiniin, ero on selvä. Soijaproteiinin kasvattamiseen tarvitaan auringonvaloa, kosteutta, maaperä, ja tietty lämpötila. Eli ympäristön on tarjottava oikeanlaiset puitteet ja lopuksi soija on vielä kuljetettava Suomeen. Tutkimamme menetelmä irrottaa valmistuksen täysin ympäristöstä ja tekee sen vielä ympäristöystävällisesti," Ahola selittää.

Tutkijat huomattavat, että laajamittaiseen kaupallistamiseen on matkaa, vaikka ensimmäiset ruoka-ainekset on jo laboratorio-oloissa sähköenergialla tuotettu. Hankkeessa keskitytään vielä perustutkimukseen ja alustavia tutkimustuloksia on saatavilla aikaisintaan kahden vuoden päästä.

Juttu on lähes suoraan LUT:n tiedote. Kuvat: Jero Ahola, LUT.

Vain 133 vuotta sähköaikaa: tämä oli maailman 1. kaupallinen sähkövoimalaitos

Pe, 09/04/2015 - 10:13 Markus Hotakainen
Ensimmäinen kaupallinen sähkövoimalaitos

Päivän kuvaPäivälleen 133 vuotta alkoi sähkön aikakausi – ainakin yhden laskutavan mukaan. 4. syyskuuta 1882 Thomas Alva Edison kytki virran, joka sytytti nelisensataa lamppua neliömailin alueella New Yorkissa Manhattanin eteläosissa. 

Pearl Streetin voimalaitoksella oli alkuun 85 asiakasta, mutta niiden määrä kasvoi tasaisesti tulevina vuosina. Kahta vuotta myöhemmin asiakaskunta oli kasvanut jo päälle viidensadan ja sähkölamppuja oli verkossa yli 10 000.

Sähköä tuotettiin höyrykoneiden pyörittämillä dynamoilla. Sen lisäksi, että Pearl Street Station oli ensimmäinen kaupallinen sähkölaitos, se tuotti ensimmäisenä voimalaitoksena myös "kaukolämpöä", jolla lämmitettiin samassa korttelissa sijainneet talot. Voimalaitos tuhoutui tulipalossa vuonna 1890.

 

Earth Hour, mitä välii?

Haaste on päivän sana. Vastaanottajina on nyt kaksi tahoa:
1. Lukija: Tee jokin todellinen ja pysyvä kulutustottumuksen muutos, jolla vähennät sähkön käyttöäsi pitkällä tähtäimellä.
2. WWF: Aloittakaa jokin järkevämpi kampanjaa, jolla vähennetään turhaa matkustelua tai tavaran siirtelyä.

 

Luontojärjestö WWF järjestää vuosittain maaliskuun lopulla Earth Hour -tempauksen. Ideana on napsauttaa turha sähkövalaistus pois päältä, kaikki yhdessä, kello puoli yhdeksästä puoli kymmeneen. Keskityn tässä järkevyyteen ja vaikuttavuuteen, itse tapahtumasta kerrotaan vaikkapa aiemmassa Tiedetuubin jutussa.

Heti aluksi painotan, ettei Earth Hour todellakaan tähtää sähkönkulutuksen vähentymiseen juuri kuuluisan tuntinsa aikana. Pääpointti on ideassa, sähkön säästämisen symboliarvossa ja suurten väkijoukkojen pitkän tähtäimen käyttötottumusten muuttamisessa, yhdessä muiden kanssa.

Vuonna 2015 tempauksen mottona oli "ilmastonmuutoksen torjuminen". Säästämällä sähköä näet vähennetään myös kasvihuonekaasupäästöjä. Hyvä idea. Periaatteessa.

WWF mainostaa Earth Hourin olevan oiva tilaisuus vaikkapa kynttilänvaloillallisen järjestämiselle. Samaan hengenvetoon innostetaan, että tempauksen jälkeen voi sitten päivitellä porukalla kynttiläkuvia sosiaalisessa mediassa ja kertoa kuinka kivaa oli! Mukavaa, lutuista, mahtavaa... mutta onko tuollaisessa yhtään mitään järkeä?

Onko Earth Hourin aikana "säästetty" sähkö - oli määrä miten mitätön tahansa, tästä hieman tuonnempana - tosiaan pakko imaista saman tien käyttöön usuttamalla innostunut väki nettiin? WWF:ltä jää myös mainitsematta, ettei kyttilöiden polttelu ole kovinkaan ympäristöystävällistä - päinvastoin. Tuikut tupruttavat ympärilleen osaksi karsinogeenisiä pienhiukkasia, ja nostavat yleistä tulipaloriskiä aika roimasti. Lisäksi niiden polttelu lisää hiilidioksidipäästöjä reippaasti. Erään laskelman mukaan CO2-päästöt nousevat lähes 10 grammalla per kynttilä. (Nykyisin määrä tosin on suurempi, sillä tuossa vertailukohtana olivat "energiasyöpöt" 40 watin hehkulamput..) Toinen laskelma väittää, että Earth Hour päästäisi yksistään Suomessa ilmoille pyöreästi sata tonnia hiilidioksidia. Niin romanttista kuin se onkin, kynttilöiden polttelu ei siis liene kovin terveellistä, kenellekään.

Homma etenee aivan kuin Keeping up appearances -brittikomediassa (suomennettu Pokka pitää). Myös sarjan pääosassa toilailevan Hyacinth Bucket'n (lausutaan [bu.kɛ]) erityistaito on kynttiläillallisten järjestäminen. Ja myös hän tykkää antamastaan yläluokkaisesta vaikutelmasta kuin sika perunasta, muttei juurikaan mieti toimiensa vaikutuksia. Syytän nyt WWF:ää hieman samanmoisesta ajattelemattomuudesta. (En tosin usko, että Hyacinth ikinä kehottaisi vieraitaan mainostamaan illallisia somessa...)


Homma ei taida toimia aivan näin yksinkertaisesti...
 

Entäs sitten se sähkönkulutus?

Jään lopulta pakostakin miettimään, vaikuttiko Earth Hour yhtään mitenkään todelliseen sähkönkulutukseen. Asia on onneksi helppo selvittää (Suomen osalta) Fingridin tilastoista. Fingrid ylläpitää sähkön kantaverkkoa, jonka kautta kulkee noin 75 % maassamme käytetystä sähköstä. Se myös tarjoaa kätevästi mittaustietoa sekä sähkön kulutuksesta että sen tuotannosta.

Koko Suomen sähkönkulutus on tähän aikaan vuodesta pyöreästi 10000 MWh tunnissa. Tarkasta ajanhetkestä riippuen arvo vaihtelee noin 1000 megawattitunnilla suuntaansa: Ylivoimaisesti eniten sähköä kuluu arkisin, seitsemän ja kymmenen välillä, aamuin illoin. Vastaavasti hiljaisinta aikaa sähkörintamalla ovat viikonloput, etenkin aikaiset sunnuntaiaamut.

Kuka tuon kaiken sähkön sitten käyttää? Tilastokeskus kertoo, että teollisuus imee siitä noin puolet, ja kotitaloudet ovat vastuussa noin neljänneksestä (lämmitys vie tästä suurimman osan, laitteet ja valaistus vähän vähemmän). Loppu jakautuu maatalouden, palveluiden sekä julkisen kulutuksen ja liikenteen välille.

Sähkölento maailman ympäri lähestyy

Ti, 12/16/2014 - 19:42 Jari Mäkinen
Solar Impulse 2

Muistatteko vielä aurinkovoimalla lentävän, pitkäsiipisen sähkölentokoneen Solar Impulse, joka vuosien 2011 ja 2013 välissä lenteli niin Euroopassa kuin Yhdysvalloissakin?

Tuon koneen uudempi ja isompi versio Solar Impulse 2 on nyt saanut koelentonsa Sveitsissä päätökseen ja on valmis lentämään pois pesästään. Tällä koneella on aikomus lentää maapallon ympäri ensi vuoden alkupuoliskon aikana. 

Kone teki ensilentonsa viime kesänä Sveitsissä ja koetti siipiään ensimmäisen kerran yölennolla lokakuussa. Nyt koelento-ohjelman päättämisen jälkeen konetta puretaan osiin, ja alkuvuodesta se kuljetetaan Abu Dhabiin. 

Sieltä kone aloittaa tammi-helmikuussa sopivien säiden tullessa matkansa ympäri maailman tekemällä vain neljä tai viisi pysähdystä: Arabian niemimaalta Intian päälle, sieltä Kiinaan ja sieltä Tyynen valtameren, Amerikan ja Altantin yli taas Afrikan päälle ja takaisin Arabian niemimaalle. Jokaisella pysähdyksellään kone viipyy vähän aikaa etapissaan ja lähtee uudelleen matkaan sään ollessa sopiva, joten aikaa maailmaympärilentoon saattaa mennä parikin kuukautta.

Ympärilennosta ympärilentoon

Idea sähkölentoon ympäri maapallon tuli Bertrand Piccardin, tunnetun sveitsiläisen seikkailijasuvun nuorimmaisen, mieleen vuonna 1999, kun hän oli lentänyt maailman ympäri ilmapallolla. Hänen isänsä ja isoisänsä olivat kolunneet planeettaamme syvyyksistä stratosfääriin, ja Bertrand ei halunnut jäädä heitä vähäisemmäksi. Hän oli lukenut itsensä lääkäriksi, mutta lennoillaan hänellä ei ollut samanlaista tutkimuksellista taustaa kuin vanhemmillaan. 

Sen sijaan Piccard nuorimmainen oli kiinnostunut teknologiasta ja hän oli kiinnostunut uudesta, puhtaasta energiateknologiasta jo ennen pallolentoaan. Tästä merkki oli jo tekniikka, mitä Breitling Orbiter -pallo käytti: se oli helium-pallon ja kuumailmapallon risteytytys, jonka ulkopinta oli metallinkiiltävä, jotta Auringon paiste auttaisi lentoa myös mahdollisimman paljon.

Tuon lentonsa jälkeen Piccard ajatteli, että seuraava tempaus voisi olla lentää maailman ympäri sähkölentokoneella, joka saisi voimansa aurinkopaneeleista.

Hän kertoi ajatuksestaan André Borschbergille, ystävälleen, joka oli myös lentäjä ja yrittäjä. Ja niin kaksikko päätti rakentaa aivan uudenlaisen sähkölentokoneen, jolla voisi lentää ympäri maapallon. 

Borschbergin tehtäväksi tuli suunnitella, rakentaa ja koelentää tämä lentokone, kun taas Piccardin osana oli kiertää ympäri maailmaa hankkimassa rahoittajia ja kertomassa uusiutuvasta energiasta sekä sen mahdollisuuksista. 

Aivan liian usein uusiutuvia energiamuotoja pidetään pieninä tekijöinä, joilla ei ole mahdollisuuksia vaikeissa olosuhteissa, mutta kaksikon päämääränä oli todistaa nämä ennakkoluulot vääriksi.

Koska idea oli varsin haastava ja lento sähkökoneella maapallon valtamerien ylitse olisi vaarallinen, piti tekniikkaa ensin testata. Siksi tehtiin koekone Solar Impulse 1. Sillä he tekivät ensimmäisen 24 tuntia kestäneen sähkövoimaa käyttäneen lennon, ja lensivät koneella halki niin Euroopan, Afrikan kuin Yhdysvallatkin. Tavoitteena lennoilla ei ollut kuitenkaan vain testata konetta, vaan myös kerätä varoja ja herättää kiinnostusta varsinaista lentoa kohtaan.

Versio kakkonen

Solar Impulse 2 on tehokkaampi, suurempi ja kyvykkäämpi. Parin vuoden aikana tekniikka on mennyt sen verran eteenpäin, että monet laitteet, rakenteet ja systeemit ovat nyt kevyempiä ja parempia. Lisäksi tämän koneen täytyy olla koekonetta olennaisesti luotettavampi.

Tekniikan lisäksi nyt on täytynyt kiinnittää erityistä huomiota ohjaamon suunnitteluun. Lentäjän pitää pystyä toimimaan siellä kahdekdan kilometrin korkeudessa viiden vuorokauden ajan. Siis viisi päivää ja yötä mahdollisimman yksinkertaisessa ja pienessä ohjaamossa. Lentäjän pitää ohjata konetta, syödä, ottaa nokkaunia ja toimia mahdollisimman hyvin tuon koko ajan samaan tapaan kuin ilmailun historian kuuluisat ennätyslentäjät. Voi vain muistella The Spirit of St. Louis -elokuvaa, missä James Stewartin näyttelemä Charles Lindbergh käkki pienessä ohjaamossaan Atlantin päällä torkkuja ottaen ja voileipiä syöden.

Nyt lentäjillä on kuitenkin apunaan koko joukko tekniikkaa ja lääketieteellistä tietämystä. Lentäjät ovat simuloineet lentojaan jo monta kertaa, ja heidän suoritustaan on voitu paitsi tarkkailla, niin myös kehittää koko ajan paremmaksi.

Ohjaamon koko on vain 3,8 kuutiometriä, mistä leijonanosan haukkaavat laitteet ja istuin, jonka saa käännettyä vuoteeksi. Lentokoneessa on luonnollisesti pätevä autopilotti, mutta pitkiä, syviä unia lentäjä ei voi matkallaan ottaa. 

Piccardin eräs kiinnostuksen kohteista on autohypnoosi, jota hän aikoo käyttää hyväkseen lennolla: hän voi vaivuttaa itsensä halutessaan pikaiseen uneen, joka on piristävä ja rentouttava, mutta samalla hän (ainakin väittää) olevansa osin myös tietoinen  tilanteesta ympärillään.

Itse lentokoneen rakentamisessa on jokainen ylimääräinen gramma on hiottu pois. Sen runkorakenne on kevyttä hiilikuitua ja kevyttä metallia, kuten alumiinia ja titaania.

Koneen siipien kärkiväli on 72 metriä, eli se on leveämpi kuin Boeing 747 Jumbo-Jet. Mutta koneen massa on vain 2300 kiloa.

Tästä 633 kiloa on litiumpolymeeriakkuja, jotka on pakattu lämpösuojattuihin säiliöihin koneen neljään moottoritilaan, jotka on sijoitettu siipiin: kaksi toisessa siivessä ja kaksi toisessa. Akkujen energiatiheydeksi mainitaan 260 Wh/kg, eli täyteen ladattuina akuissa on teoriassa 164,58 kilowattituntia energiaa. 

Niistä riittää potkua neljälle 13,5 -kilowattiselle sähkömoottorille, jotka pyörittävät kukin neljä metriä halkaisijaltaan olevaa potkuria keskimäärin 525 kierroksen minuuttinopeudella.

Sähköä lentokone saa 17 248 aurinkokennosta, joita on asennettu siipien, rungon ja korkeusvakaajan päälle. Paneelien pinta-ala on 269,5 neliömetriä ja ne voivat tuottaa 23% hyötysuhteella 340 kilowattituntia vuorokaudessa. 

Päiväsaikaan siis kone voi käyttää moottoreitaan täydellä teholla ja ladata samaan aikaan akkujaan, jotta se voi jatkaa lentoaan myös Auringon laskettua. Energian säästämiseksi lentokorkeutta vaihdellaan päivän noin 8500 metristä yön noin 1500 metriin. Lentonopeus voi olla lähes 150 km/h, mikä tosin lentokoneelle ei ole paljoa: Solar Impulse onkin kuin moottoroitu liitokone, joka on suunniteltu lentämään mahdollisimman taloudellisesti. 

Kone palasiksi!

Parhaillaan Solar Impulse 2 -lentokonetta ollaan purkamassa osiin, jotka on helppo kuljettaa Abu Dhabiin, Yhdistyneisiin Arabiemiraattikuntiin. Samalla koneen lentoinstrumentteja parannellaan ja kaikki laitteistot käydään läpi.

Moottorien ja akkujen irrottaminen on hyvin yksinkertaista, mutta 72-metrisen siiven laittaminen osiin ei välttämättä ole sitä. Tai periaatteessa kyllä: siipi on koottu 23,5 metriä pitkistä siivenpäistä ja 25 metriä pitkästä keskiosasta, joiden erottaminen toisistaan on mahdollista. Kun osat on irti, ne laitetaan erityisvalmisteisiin kehikkoihin, joiden tukemana ne voidaan lastata rahtikoneeseen ja lennättää Abu Dhabiin. Tämä tapahtuu tammikuun alussa.

Runko laitetaan myös osiin, sillä ohjaamo, keskirunko ja perä irtoavat erilleen. 

Koneen purkamista ja kokoamista – sekä aikanaan itse lentoa – voi seurata esim. Twitterissä ja myös Tiedetuubi palaa varmasti asiaan!

Alla on konetta esittelevä videomme.

Kaikkien ihmedieettien isoäiti: auringonvaloa ja sähköä

Ti, 03/11/2014 - 11:18 Markus Hotakainen

Harvardin yliopiston tutkijaryhmä on selvittänyt, miten maanpinnalla viihtyvä Rhodopseudomonas palustris -bakteeri voi hyödyntää ravinnontuotannossaan maan uumenissa olevia mineraaleja: se käyttää hyväkseen sähköä.

Ilmiö perustuu EET-prosessiin (extracellular electron transfer), jossa elektronit kulkevat soluseinämän lävitse. Luonnossa tutkimuksen kohteena olleet mikrobit ottavat tarvitsemansa elektronit – eli sähkön – raudasta, mutta laboratoriossa tehdyt kokeet viittaavat siihen, että rauta ei kuitenkaan ole keskeinen tekijä prosessissa. Bakteerit pystyivät nappaamaan elektroneja myös muista mineraaleista, kunhan niissä on elektroneja, jotka voivat niistä ylipäätään irrota.

Rhodopseudomonas palustris -bakteerit tarvitsevat auringonvaloa pysyäkseen hengissä, mutta niiden ravinnonlähteenä oleva rauta on suurelta osin maan alla. Mikrobit ovat kehittäneet kyvyn rakentaa "luomukaivoksia", joilla ne pääsevät käsiksi rautaan sähkövirran avulla.

Kun bakteerit riistävät sähköä johtavilta mineraaleilta elektroneja, syntyy sivutuotteena rautaoksidikiteitä. Kun prosessi jatkuu jonkin aikaa, bakteereja ympäröivään maaperään kasautuu niin paljon kiteitä, että ne muodostavat virtapiirin. Se johtaa sähköä maanalaisiin esiintymiin, jolloin bakteerit pystyvät irrottamaan niistä elektroneja.

Uusi löytö liittyy yli kahdenkymmenen vuoden takaiseen tutkimukseen, jossa tiettyjen bakteerien todettiin pystyvän "syömään" ruostetta luovuttamalla elektroneja rautaoksidimolekyylien happiatomeille. Seuraavassa vaiheessa on kenties mahdollista rakentaa mikrobien toimintaan perustuva polttokenno, jossa bakteerit luovuttavatkin elektroneja virtapiiriin, jolloin ne tuottaisivat sähköä. 

Tutkijat pystyivät myös tunnistamaan geenin, jonka ansiosta bakteerilla on kyky irrottaa mineraaleista elektroneja. Samaa geeniä esiintyy muillakin bakteereilla, joten on mahdollista, että Rhodopseudomonas palustris ei ole ainoa sähköä "syövä" bakteerilaji.

Tutkimusta johtaneen apulaisprofessori Peter Girguisin mukaan löytö ratkaisee Rhodopseudomonas palustris -bakteeriin liittyneen arvoituksen. "Nämä yksisoluiset eliöt ovat kehittäneet keinon, jolla ne pääsevät sähkön avulla käsiksi maaperässä oleviin mineraaleihin ja pystyvät irrottamaan niistä elektroneja, vaikka itse pysyttelevät maanpinnalla auringonvalossa."

Bakteerien ihmedieetistä kerrottiin 10. maaliskuuta EurekAlert!-sivustolla julkaistussa Harvardin yliopiston tiedotteessa. Artikkeli tutkimuksesta ilmestyi Nature Communications -lehdessä 26. helmikuuta.