Suomen enrgialähteet

Aallot ja aurinkoenergia

AURINKOENERGIA:

Aurinkoenergia on auringon säteilemää energiaa. Sitä hyödynnetään sähkö- tai lämpöenergiana.
Aurinkoenergia on uusiutuvaa energiaa.
Aurinkoenergiaa saadaan talteen aurinkokennojen tai aurinkokeräimien avulla.
Aurinkoenergia on siis hyvin taloudellista.
Auringon säteilystä maan pinnalle kohdistuva kokonaisteho on noin 170 000 TW, mutta siitä ei hyödynnetä kuin pieni osa.
Aurinkoenergian potentiaali on valtava, ihmiskunta kuluttaa energiaa vuodessa saman verran kuin Auringon energiaa absorboituu ilmakehään ja maanpintaan yhdessä tunnissa.
Aurinkokennoilla säteilyn energiasta noin 21% voidaan muuttaa sähköksi.
Aurinkokeräimillä energiaa saadaan lämmöntuotantoon noin 25 - 35%.
Sähköenergiaa voidaan tuottaa yöllä infrapunasäteilyn avulla.
Aurinko muodostui noin 5 miljardia vuotta sitten, ja auringon energiavarat loppuvat noin viiden miljardin vuoden päästä.
Ei ole varmaa tietoa siitä miten Aurinko on syntynyt.
Aurinkoenergiaa tuotetaan myös Suomessa, mutta johtavat maat ovat Saksa ja Espanja.
Aurinkopanelin ja aurinkokeräimen ero on siinä, että aurinkopaneleilla tuotetaan suoraan sähköä, aurinkokeräimissä kiertää neste joka kierrätetään lämminvesivaraajaan ja joka luovuttaa varaajaan auringosta saatua energiaa.
Aurinkoenergiaa käytetään sähkön tuotannossa ja lämmityksessä.
Aurinkosähköjärjestelmän voi kytkeä talon sähköverkkoon.
Nykyään jo yli 80 prosenttia aurinkokennoista on liitetty sähköverkkoon, mutta niitä käytetään myös sähköverkosta irrallaan.
Aurinkokeräimen hyötysuhdetta voi kylmissä olosuhteissa parantaa lämpöpumpun avulla.
Auringon säteilemää energiaa on varastoitunut kivihiileen, turpeeseen, maakaasuun ja maaöljyyn.
Maa-aluiesiin ja valtameriin absorboitunut auringon säteily pitää Maan keskilämpötilan noin 14 °C:ssa.
Aurinkouuni on auringon säteilyllä ruokaa lämmittävä uuni, jollaisia on alettu käyttää aurinkoisissa kehitysmaissa polttopuun säästämiseksi.

Lähteet: http://www.aurinkovoima.fi/fi/sivut/aurinkoenergia & http://fi.wikipedia.org/wiki/Aurinkoenergia

Päivämäärä: 26.1.2015

Tekijä: Jenna Mansikkamäki

AALLOT:

Aallot ovat avaruudessa esiintyvää ajassa vaihtelevaa suuretta. Etenevä aalto kuljettaa energiaa, seisova aalto ei. Mekaaniset aallot esiintyvät väliaineessa, joka pystyy ylläpitämään niitä. Väliaineen läpi kulkiessaan mekaaniset aallot voivat kuljettaa energiaa paikasta toiseen ilman, että yksikään väliaineen hiukkasista siirtyy pysyvästi pois alkuperäiseltä paikaltaan.
Aaltoja kuvataan aallonhuipuilla ja aallonpohjilla.

Aallon väliaineita:

Lineaarinen väliaine, jos tietyssä pisteessä erillisten aaltojen amplitudit voidaan laskea yhteen.
Rajoittamaton väliaine, jos alue on ääretön.
Uniforminen väliaine, jos fysikaaliset ominaisuudet ovat muuttumattomat avaruuden eri paikoissa.
Isotrooppinen väliaine, jos fysikaaliset ominaisuudet ovat samat eri suunnissa.

Esimerkkejä aalloista:

Vedessä etenevät aallot
Näkyvä valo, radioaallot, röntgensäteily, jne. muodostavat sähkömagneettisen säteilyn.
Ääni - mekaaninen aalto, joka etenee ilmassa, nesteessä ja kiinteissä aineissa.
Gravitaatioaallot, ovat itse avaruuden aaltoilua gravitaatiokentässä.

Karakteristiset ominaisuudet:

Heijastuminen – aallon suunnanmuutos sen osuessa heijastavaan pintaan.
Taittuminen – aallon suunnanmuutos väliaineiden rajapinnassa.
Diffraktio – aallon levittäytyminen.
Sironta – aallon hajoaminen törmätessään.
suoraviivainen eteneminen.

Poikittainen ja pitkittäinen aaltoliike

Poikittaisessa aaltoliikkeessä värähtely tapahtuu kohtisuoraan etenemissuunnassa. Esim. kitaran kielen värähtely, sähkömagneettiset aallot tai ääni kiinteässä aineessa.
Pitkittäisessä aaltoliikkeessä värähtely tapahtuu aallon etenemissuunnassa. Esim. ääniaallot kaasussa ja nesteessä, värähtelevän kitaran kielen ilmaan aiheuttamat ääniaallot.

Aaltoenergia

Aaltonergiaa hyödynnetään sähköntuotannossa toistaiseksi vähän. The World Energy Councilin mukaan maapallon merien aaltovoimaresurssit ovat 2 TW. Euroopassa on etenkin länsirannikolla aaltoenergian tuotantoon hyvin sopivia alueita.
Aaltovoimalat ovat vielä kehitysvaiheessa. Kilpailevia tekniikoita on useita ja monia demonstraatiolaitoksia on käynnissä mm. Portugalissa ja Skotlannissa. Myös suomalaisia yrityksiä on kehitystyössä mukana.
AW-energy on kehittänyt aaltovoimalan, jonka nimi on WaveRoller. Se hyödyntää aaltojen energiaa ranta-alueilla pohjaan kiinnitettynä veden alla. Pohjaan kiinnityksen avulla voidaan rakentaa kestäviä, pitkiä toimintajaksoja omaavia laitoksia, jotka eivät muuta maisemaa.
Wello Penguin puolestaan on suomalaisen yhtiön Wellon kehittämä noin 30-metrinen laitos. Se kelluu ja mukailee aaltojen liikettä

Myös vuorovesivoimaloissa on paljon potentiaalia ja vuoroveden liikkeet voidaan muuttaa sähköksi esim. rakentamalla pato rannan edustalle ja käyttämällä hyväksi nousu- ja laskuveden korkeuseroa. Ranskassa on onnistuttu kuitenkin rakentamaan laitos, joka tuottaa sähköä yli 200 000 kotiin. Suomessa vuorovesivoimalat eivät ole mahdollisia, koska vuoroveden vaihtelu on liian vähäistä.

Lähde: http://fi.wikipedia.org/wiki/Aalto_%28fysiikka%29aallon, http://energia.fi/energia-ja-ymparisto/energialahteet/vuorovesi-ja-aaltoenergia

Tekijä: Nikita Lamberg

Päivämäärä: 26.1.2015

Biomassa, ilmalämpö ja ydinenergia

BIOMASSA
Biomassa on eloperäistä yhteyttämisessä syntynyttä kasvimassaa. Siihen sisältyy raakapuu, kiinteä puu-ja hakkuujäte, metsäteollisuuden jäteliemi sekä kaikki muu palava kasviperäinen aines.

Biomassan osuus Suomen energian kokonaiskulutuksesta on noin 79 %, joka on melko paljon.

Biomassaa syntyy Suomen metsissä melko paljon. Sitä saadaan harvennushakkuista, pusikoituneilta joutomailta, tehtaiden jätepuusta ja-liemestä. Kun siihen sisältyy kaikki palava kasviperäinen aines ei sen riitävyyden kanssa ole ongelmia.

Osa saadusta energiasta menee tehtaisiin ja osa laitoksien tuottamana kaukolämpöön ja sähköntuotantoon. Kun korjuu ja polttotekniikka on kehittynyttä ei saatavuudenkaan kanssa ole ongelmia. Biomassaa saadaan Suomesta, mikä on suuri etu. Biomassan polttaminen on myös ympäristöystävällisempää kuin monien muiden polttoaineiden käyttö. Palaessaan puu tuottaa yhtä paljon hiilidioksidia kun sen lahotessa sitä vaputuisi. Biomassa tuottaa hiukkaspäästöjä monien muiden polttoaineiden tavoin. Biomassa on siis hyvin ympäristöystävällinen ja myös uusiutuva, nopeasti lisääntyvä energianlähde.

12.1.2015 Avain fysiikka oppikirja,s.108-109, tekijät. Jarmo Happonen, Martti Heinonen, Helena Muilu, Kimmo Nyrhinen, ilmestynyt 2004, painovuosi 2008

ILMALÄMPÖ
Ilmalämpöpumppu on laite, joka ottaa ulkoa ilmaa sisälle ja säätä huoneiston lämpö tilaa. Se toimii myös toisin päin sisäilman jäähdyttämiseksi.

vuonna 2011 ilmalämpöpumppuja oli suomessa 370 000, se on pieni osuus.

Se on halpaa, eikä haittaa ympäristöä.

Ilmalämpöpumppuja käytetään asutuksissa, teollisuustiloissa, verstaissa, urheiluhalleissa ja julkisissa tiloissa eli kaikkialla, missä tarvitaan lämmitystä tai viilennystä.

Se on uusiutuvaa energiaa.

Ilmaa löytyy suomesta, joten sitä ei tarvitse tuoda ulkomailta. Se on siis kotimaista energiaa.

Sitä riittää ikuisesti nykykulutuksella, joten siitä ei tarvitse murehtia.

Ilmalämmön käytössä ei esiinny ympäristö haittoja, joten se on fiksu valinta.

Se ei välttämättä toimi talvella, jos on kovat pakkaset. Se voi myös tuoda sisälle naapurin lemut.

26.1.2015 http://fi.wikipedia.org/wiki/Ilmal%C3%A4mp%C3%B6pumppu, sivua muutettu viimeksi 4 syyskuuta 2014.

YDINENERGIA
Ydinvoimaa pidetään ympäristöystävällisenä ja lähes saasteettomana energialähteenä. Se ei tuota kasvihuonekaasuja eikä happamoita ympäristöä. Ongelmana ovat kuitenkin ydinreaktioiden tuloksena syntyvät radioaktiiviset aineet, joissa säteily jatkuu kymmeniä tuhansia vuosia. Ydinenergiaa käytetään kaikkialla maailmassa.

Ydinvoimaa Suomessa tuottavat neljä toimivaa ydinvoimalaitosyksikköä, joilla tuotetaan noin neljännes suomessa käytetystä sähköstä.

Ydinenergia on energiatuotantoa, joka perustuu atomiytimien sidosenergian vapautumiseen.

Ydinenergia on uusiutumaton energia. Ydinenergiaa saadaan kotimaasta neljästä ydinvoimalasta.
Ydinenergia ei lopu helposti, koska uraani varoja on paljon.
Ydinreaktioiden tuloksena syntyvät radioaktiiviset aineet ovat kuitenkin haitallisia ihmisille.

26.1.2015 Avain fysiikka oppikirja,s.109-110, tekijät. Jarmo Happonen, Martti Heinonen, Helena Muilu, Kimmo Nyrhinen, ilmestynyt 2004, painovuosi 2008

Tekijät: Joona Syrjänen, Lassi Holkonen, Elmeri Kaile 8A ryhmä 3

Maalämpö ja vuorovesi

Maalämpö ja Vuorovesi

VUOROVESI

Vuorovettä kutsutaan kuun ja auringon painovoiman aiheuttamaa merenpinnan laskua ja nousua.
Auringon painovoiman vaikutus on noin puolet
kuun painovoiman vaikutuksesta. Vedenpinnan korkeinta
vaihetta kutsutaan vuokseksi ja matalinta vaihetta luoteeksi. Kemiön ja Perniön rajalla sijaitseva vuonna 1844 rakennettu Strömman kanava on Suomen ainoa paikka, jossa vuorovesi-ilmiön voi havaita. Itämeri on niin pieni, että siinä ei vuoroveden vaihtelua näy juuri lainkaan. Itämeren virtaukset aiheuttavat lisäksi sen, että nousu- ja laskuvesi tulevat vain kerran vuorokaudessa. Ilmanpaineen erot Itämeren pohjoisosan ja eteläosan välillä nostavat ja laskevat veden pintaa enemmän kuin vuorovesi, joten senkin takia vuorovesi jää huomaamatta. Vuoroveden aiheuttaa Kuun ja Auringon painovoimat. Maapallon Kuun puoleiselle puolelle syntyy vuorovesipullistuma, koska tässä pisteessä Kuun vetovoima on hieman keskimääräistä suurempi ja vesi siirtyy siksi hieman keskimääräistä enemmän Kuuta kohti. Vastaavasti vastakkaisella puolella maapalloa Kuun aiheuttama painovoima on hieman keskimääräistä pienempi, ja siksi vesi asettuu hieman keskimääräistä kauemmaksi Kuusta. Näin syntyy toinen vuorovesipullistuma. Jopa 5 metriä sekunnissa oleva vuoroveden virtausta voidaan käyttää hyväksi merenkulussa vaikuttaen muun muassa satamaliikenteeseen: osaan satamista voidaan liikennöidä vain vuoksen eli nousuveden aikana. Voimakkaasti pakeneva vuorovesi voi kuljettaa veneet tai uimarit ulapalle aiheuttaen vaara- ja onnettomuusriskin.

Wikipedia: http://fi.m.wikipedia.org/wiki/Vuorovesi

MAALÄMPÖ

Maalämpö on veden tai maaperän massaan varastoitunutta energiaa.
Auringon säteilemä maalämpö ulottuu Suomessa enintään 15 metrin syvyyteen ja
siten Suomessa käytetyistä porakaivoista saatava lämpö on alkuperältään pääosin geotermistä lämpöenergiaa. Suomessa geoterminen lämpö tuottaa 6-10 asteen lämpötilan jo 200m:n syvyydessä, riippuen kallioperän laadusta. Maalämpöjärjestelmällä lämpöenergiaa voidaan käyttää rakennusten ja käyttöveden lämmittämiseen. Lämpöpumpun kompressorin avulla maaperästä saatu lämpöenergia siirretään lämmitysjärjestelmään ja lämpimään käyttöveteen. Maalämpö on uusiutuvaa energiaa, jota voidaan taloudellisesti kannattavasti tuottaa hajautetusti pienissä rakennuskohtaisissa yksiköissä. Viime vuosien tekninen kehitys näyttää asettavan uusia haasteita maalämpöpumppujärjestelmille: puhtaalla ympäristöystävällisellä kylmäaineella toimivat ilma-vesilämpöpumput ovat tulleet markkinoille ja ne soveltuvat samoihin tehtäviin kuin maalämpöpumput. Laitteiden etuna on myös ulkoyksikön pienempi koko ja yksinkertainen asennus, koska lämpöä imetään ulkoilmasta yhdestä pisteestä eikä järeää perusputkistoa maaperään tarvita.

Wikipedia: http://fi.m.wikipedia.org/wiki/Maalämpö.
Avain fysiikka 2 ISBN-13: 978-951-1-19593-1 Tekijät: Aleksi ja Andrei
ISBN-10: 951-1-19593-X Päivämäärä: 2.2.2015

Vesi- ja Tuulivoima

VESIVOIMA
Vesivoima on veden muuntamista johonkin ihmiselle hyödyllisempään muotoon. Se on tulen jälkeen vanhin tunnettu energian tuottamisen tapa. Aurinko haihduttaa vettä vesistöistä pilviin, joista se sataa alas kerääntyen sisävesistöihin merenpinnan yläpuolelle. Vesivoimalla tarkoitetaan yleensä uusiutuvan energian tuotanto muotoa ja siinä veden potentiaalienergiaa hyödyntävät vesvoimalat tuottavat sähköä. Vesivoima on jatkuvasti uusiutuva energialähde. Suomessa kuitenkin maaston korkeuserot ovat pieniä, joten voimaloista saadaan vähemmän energiaa kuin monissa muissa maissa. Vesivoima on edullista, saasteetonta ja kotimaista energiaa ja sitä voidaan säädellä tuottamaan kulloistakin kulutusta vastaava määrä energiaa. Vesivoiman käyttöön liittyvät järvien säännöstelyt ja tekoaltaat muuttavat kuitenkin ympäristöä ja luonnon tasapainoa ja lisäksi aiheuttavat myös haittaa maa- ja metsätalouden harjoittamiselle. Oikeastaan vesivoiman käyttö perustuu veden asemaenergiaan, joka muutetaan virtaavan veden liike-energiaksi ja lopulta vesi ohjataan generaattoria pyörittävään turbiiniin.

http://fi.wikipedia.org/wiki/Vesivoima

TUULIVOIMA
AuriTuuliturbiini on turbiini, jolla tuulen eli virtaavan ilman liike-energiaa muutetaan turbiinin akselin pyörimisenergiaksi eli mekaaniseksi energiaksi. Akseli pyörittää edelleen sähköä tuottavaa generaattoria. Roottorin pyörimisliike sovitetaan vaihteiston avulla generaattorille sopivaksi. Mikäli energia käytetään suoraan esim. jauhinkivien pyöritykseen käytetään nimitystä tuulimylly. Usein tuuliturbiinista puhuttaessa tarkoitetaan koko tuulivoimalaitosta, johon turbiinin lisäksi kuuluu mm. generaattori, vaihteisto, masto ja perustukset. Tuulen energia on peräisin Auringon säteilystä ja se on uuusiutuvaa energiaa. Tuulivoimatuotannossa ei synny päästöjä ilmaan veteen tai maahan. Vuoden 2013 lopussa Suomessa oli 211 voimalaa. Niiden teho oli yhteen laskettuna 448 megawattia. Tuulivoimalla tuotetaan vähän yli prosentti maailman sähkötuotannosta. Tuulivoimalan suunniteltu käyttöaika on 20-30 vuotta.Tuuliturbiini on turbiini, jolla tuulen eli virtaavan ilman liike-energiaa muutetaan turbiinin akselin pyörimisenergiaksi eli mekaaniseksi energiaksi. Akseli pyörittää edelleen sähköä tuottavaa generaattoria. Roottorin pyörimisliike sovitetaan vaihteiston avulla generaattorille sopivaksi. Mikäli energia käytetään suoraan esim. jauhinkivien pyöritykseen käytetään nimitystä tuulimylly. Usein tuuliturbiinista puhuttaessa tarkoitetaan koko tuulivoimalaitosta, johon turbiinin lisäksi kuuluu mm. generaattori, vaihteisto, masto ja perustukset.

TUULIVOIMATEGNOLOGIA
Tuulivoimateknologia on monitieteinen kokonaisuus, jossa keskeisiä osaamisaloja ovat muun muassa sähkömekaaninen energianmuunto, turbiinitekniikka, tuulivoimaloiden konstruktiotekniikka, tuulivoiman integroiminen sähköverkkoihin sekä tuuli- ja ympäristöolosuhteiden tutkimus.

LÄHTEET:

Avain fysiikka 2 ISBN-13: 978-951-1-19593-1 ja ISBN-10: 951-1-1-19593-X
Wikipedia

PÄIVÄMÄÄRÄ: 26.1.2015

TEKIJÄT: Valentina Mäkinen, Juho Sillanpää, Ella Lehtonen

Öljy ja maakaasu

Maakaasu
Maakaasu on Suomen energian käytöstä 11%. Maakaasua löytyy samalla tavalla kuin öljyä. Maakaasun koostumus vaihtelee hiukan esiintymispaikan mukaan. Se on energialähteenä tehokas, sillä sen siirtohäviöt ovat pienet. Sitä voidaan käyttää erittäin korkealla hyötysuhteella. Suurinosa maakaasusta toimii polttoaineena mm. tehtaissa ja kaasuturbiinivoimalaitoksissa. Monin paikoin käytetään asuntojen lämmittämiseen ja ruoanlaittoon, sekä polttoaineena linja-autoissa ja henkilöautoissa. Kaasu palaa, koska siinä ei ole esim. rikkiä, raskasmetalleja tai palamisessa vapautuvia kiinteitä epäpuhtauksia. Poltto synnyttää hiilidioksidipäästöjä, mutta tuhkaa ei synny.
Maakaasu on uusiutumaton energialähde. Sitä löytyy samanlaisilta paikoilta kuin maaöljyä. Suurimmat esiintymät ovat Venäjällä ja Norjassa.

Öljy
Öljy on Suomen energian käytöstä 10%. Öljy on syntynyt tuhansia vuosia sitten, kun merenpohjaan on vajonneista pieneliöistä, jotka ovat jääneet maakerrosten väliin ja muodostaneet neste- ja kaasumaisia yhdisteitä. Öljyä saadaan poraamalla maahan öljylähteeseen ja paine nostaa öljyn ylös. Geologit etsivät öljytaskut josta öljyä sitten porataan. Öljy on erityisen arvokas ja monikäyttöinen raaka-aine mm. muovien ja keinokuitujen valmistuksessa. Öljyä hyödynnetään tuhansin erilaisin tavoin mm. polttoaineena tehtaiden ja autojen koneissa ja lämmityksessä. Suomessa on noin 250 000 öljyllä lämmitettyä asuntoa.
Maakaasu on uusiutumaton energialähde. Suurinosa tunnetuista öljyvaroista Lähi-Idässä, mutta Pohjanmeri tärkeä tuotantoalue Euroopalle.

Maakaasun ympäristöhaitat:
Maakaasua ollaan markkinoitu ympäristöystävälliseksi, vaikka todellisuudessa tämä on vanha mielikuva ja maine ovat ajalta, jolloin polttoaineesta syntyi vain kaksi haitallista päästöä: rikkidioksidia ja hiukkasia. Maakaasu ei puhtaana sisällä kumpaakaan, nykyiseen ongelmaan eli kasvihuonekaasuihin sillä ei ole merkitystä.

Maaöljyn ympäristöhaitat:
Öljyn poltosta syntyy monihaitallisia asioita. Siitä syntyy hiilidioksidia joka aiheuttaa ilmastonmuutoksia. Rikkidioksidit ja typpioksidit lisäävät veden ja maan happamuutta. Siitä syntyy myös jonkin verran raskasmetallipäästöjä.

Maaöljyn tuotantoon liittyvät riskit:
Maaöljyä porataan öljynporauslautoilla ja sitä kuljetaan öljynkuljetuslaivoilla. Kun näissä on tapahtunut onnettomuuksia on mereen päässyt suuria määriä öljyä, mikä on vahingoittanut ympäristöä tämän takia. EU:n alueella ollaan päätetty, että kaikille itämeren alueella öljyä kuljettaville säiliöaluksille pitää tulla kaksoisrunko.

Taulukko öljyn ja maakaasun kysyntä

Öljy Maakaasu Yhteensä
Kysyntä vuonna 2010 TWh/vuosi. 50 600. 33 200. 83 800.
Kysyntä vuonna 2035 TWh/vuosi. 54 000 45 700. 99 700.
Reservit,milj. TWh 2,2 1,9 4,1

Reservien riittävyys maltillisella kasvavalla kysynnällä on yli 40 vuotta sekä öljyllä että maakaasulla.

Lähteet:
Avain Fysiikka 2, Otava, Keuruu 2008, sivut: 105-106
ISBN:-13 978-951-1-19593
Jarmo Happonen
Martti Heinonen
Helena Muilu
Kimmo Nyrhinen
http://www2.vtt.fi/inf/pdf/technology/2012/T28.pdf Luettu:1.2.2015
http://fi.wikipedia.org/wiki/Maakaasu Luettu: 26.1.2015
http://fi.wikipedia.org/wiki/%C3%96ljy Luettu: 26.1.2015
Emma Visulaaka, Antti-Matias Kallioinen, Pinja Juurakko 8A