Otsikko voi tuntua merkilliseltä, mutta näin se melko pitkälle on. Monille höyrykoneen mainitseminen tuo mieleen James Wattin ja 1800-luvun kutomo-Jennyt, ja pienen naurahduksen. Nyky-yhteiskuntahan pyörii atomilla, vihreällä aurinkosähköllä ja elektronilla, mitä se jekkeri nyt höyrystä... huono vitsikö tämä on?

Katsotaanpas minkälaisia vehkeitä monet nyky-yhteiskunnan tärkeimmistä prime movereista, eli perusliikkeen tekijöistä ovat:

- atomivoimala = höyrykone, turbiini veivaa voiman höyrystä jonka atomi on yksinkertaisesti keittänyt
- lentotukialus = höyrykone, höyryturbiini ja kiukaana atomilämpö
- sukellusvene = höyrykone kuten lentotukialus
- atomijäänmurtaja ks yllä
- hiilivoimala, pellettivoimala, hakevoimala - höyrykone! Tuliko yllätyksenä? Kaikki sähköä tuottavat lämpövoimalat lämmittävät veden höyryksi ja kaasuturbiini ottaa sieltä energian talteen pyörimisliikkeeksi, ihan kuin ydinvoimalassa. Ainoa ero on lämmönlähde
- suurikokoinen aurinkovoimala - höyrykone! Yllätys? Leijonasosa korkeatehoisista, isoista aurinkovoimaloista keskittää lämmön yhteen pisteeseen jossa vesi keitetään höyryksi. Ja sitten taas kerran kaasuturbiinin kautta sähköksi.

Löytyy toki vieläkin yleisempi nimittäjä: turbiini. Käytännössä nyky-yhteiskunnan kaikki sähköntuotto perustuu turbiineihin, myös se pieni osa jossa höyry ei ole turbiinin pyörittäjä. Vesivoimalat ovat lähes sataprosenttisesti nesteturbiineita. Kaikki suurimmat tasausvoimalat jotka toimivat esimerkiksi diisselillä tai raskaalla polttoöljyllä, ovat kaasuturbiineita.

Kun edetään prime movereista seuraavaan pykälään eli sähköenergian tuottoon pyörimisliikkeestä joka on turbiinilla capturoitu, Teslan (enkä puhu mistään pelle-muskista vaan itse NIkolai Teslasta) keksinnöt ovat ainoa tie, vaihtovirtageneraattoreita pyöritetään paikassa kuin paikassa sähköenergian tuottamiseksi verkkoon.

Tuulivoimalat ovat toki kaasuturbiineita sähkögeneraattoreineen.

Oikeastaan ainoa sähkövoimanlähde joka ei mene ylläoleviin kaavoihin on suora aurinkosähkö. Fotoelektriset aurinkopaneelit muuttavat huonolla hyötysuhteella valoa sähköksi, olisiko prosenttikaan maapallon energiasta tänä päivänä tuotettu noin. Marginaalipuuhastelua isossa kuvassa ennekuin venäjällä paistaa aurinko 320 päivää vuodessa, 12 tuntia päivässä...

Nyt taisi lipsahtaa kunnia generaattorista hiukan väärälle henkilölle, vaikkakin Teslaa on kiittäminen mm. nykyisestä vaihtosähköverkostamme, mutta kyllä itse induktion ja sitä myöten myös ensimmäisen generaattorin, dynamon keksi aikanaan herra Michael Faraday 1831. Historiassa on myös maininta Joseph Henryn tehneet samanlaiset induktioon liittyvät keksinnöt, kenties jopa Faradayta aikaisemmin, mutta hän ei tuota keksintöään jostain syystä koskaan julkaissut ja näin Faradayn nimi jäi historian kirjoihin

Pointti taisi olla että on se kumma kuinka nyky yhteiskunnassa, kaiken korkean teknologian keskellä, edelleen lähes kaikki energia tuotetaan näennäisesti varsin vanhoin menetelmin? Olen samaa mieltä, se on aika käsittämätöntä? Vesi nyt vaan on monella tapaa vältämätön meidän kaltaisten olioiden olemassaololle. Itse uskon/toivon että seuraava läpimurto energian tuotannossa voisi perustua johonkin Peltier elementin kaltaiseen keksintöön joka hyödyntäisi paremalla hyötysuhteella loputonta vuorokausivaihtelun mukaista lämpötilan vaihtelua. Mekaanisia härpäkkeitä siihen on helppo keksiä, mutta niistä tulee väistämättä teho-paino(hinta)suhteeltaan surkeita.

Joka tekee siitä huonoa ... Niin miten? Toki hyötysuhde voisi olla parempi, mutta siksi mm. höyryturbiinia on jo kehitelty vuosikymmeniä ja noissa nykyisissä ei juuri muuta yhteistä wanhojen kanssa ole kuin nimitys ja toimintaperiaate. Samalla tavalla voisi ajatella monesta muustakin wanhasta keksinnöstä, vaikka ilmakumipyörä, joilla niilläkään ei juuri ole enää mitään tekemistä niiden ensimmäisten kanssa kuin pyöreä pyörän muoto, typpeä tuppaavat täytteenäkin käyttävän ja johan noita on ilmattomia autonrenkaitakin

Jos sitä wanhaa voidaan edelleen kehittämällä yhä parantaa, niin miksi ihmeessä se pitäisi hylätä ihan vaan siksi että keksintönä se on jo wanha?

Ja aiheesta hiukan sivuun. Tulta on käytetty varmaankin tuhansia vuosia ja luulsi palamisen olevan hallussa ainakin teollisessa mielessä, mutta ei:

Taannoin aiheeseen perehtyneen ja alaa kymmeniä vuosia seuranneen henkilön kanssa keskustelimme polttoarinasta ja siihen liitetyistä uskomuksista. Aiemmin oli pidetty selvänä että palaminen tapahtuu vasta arinan viistossa alaosassa ja ruuvisäiliöstä tipahteleva hake generoisi kuivuessaan vesihöyryä arinan alkupäässä. Näin oli alalla vahvasti tietona uskottu kuulemani mukaan vuosikaudet, kunnes tuli tutkimuksen aika ja tarkoitus oli kehittää arinan kestävyyttä. Tätä varten arinoita kuvattiin lämpökameroilla ja ryhmää odotti yllätys: palaminen alkoikin kytemällä jo paljon ennen oletettua kohtaa ja vesihöyry paljastui palamistuotteeksi. Toivottavasti tästä tutkinnan sivutuotteesta on jatkossa apua tehokkaampia voimaloita tuotettaessa. Polttolaitoksiin liittyy usein savukaasujen pesusta huolehtiva sykloni, joka toimii kuten dysonin pölynimuri. Siinähän olisi turbo valmiina?

Olen ollut vahvassa uskossa että Tesla keksi nykyaikaisen vaihtovirtamoottorin ja sitä myötä myös nykyaikaisen vaihtovirtageneraattorin. Toki sähkön "perusteet" on löydetty aikaisemmin, induktio ollen yksi kummallisimpia löydöksiä. Erilaisia dynamoita oli rakenneltu ennen Teslaa varmasti jos jonkinlaisia, mutta:

Kun keksijöistä puhutaan, minä omista itsekkäistä syistäni pidän arvokkaimpina keksijöitä jotka ovat saaneet käytännöllisiä, tuotantokelpoisia laitteita aikaan. Oliko ennen Teslaa olemassa käytännöllisesti toimiva ja tuotannollinen vaihtovirtageneraattori?

Olikos se Da vinci joka oli piirrustellut helikopteria jo aikoinaan en silti miellä Leota kopterin keksijäksi.

Hyviä kommentteja. Pointtini oli kyllä tuokin, myös osittain se ettei kaikki uusi tai hiljakkoin keksitty ole aina jotenkin hienompaa ja parempaa, vanhassa vara parempi monesti. Mutta pääasiani oli että nykyään ihmeen harva ihminen tietää tai malttaa käsittää, että nyky-yhteiskunta ja kalleimmat tekniset laitteet pyörivät lähes täysin höyryllä, ihan kuin 200 vuotta sitten. Turbiinin suhteen sama juttu, se sivuutetaan olankohautuksella vaikka kyseessä on paljon kiinnostavampi tekninen laite kuin esimerkiksi ydinvoimalan uima-allas jossa atomireaktio kiehuttaa vettä kuin mamman teenkeittäjässä.

Kaasuturbiinimoottoria on kehitetty paljon eteenpäin ja edetty alkuaikojen painesuhteesta 2-3 aina painesuhteeseen 40-50. Painesuhde on olennainen parametri turbiinin hyötysuhteelle, kansankielellä painesuhde 40 tarkoittaa että kompressoriasteiden (joita on 7-18) jälkeen ilmamassan kompressio on 40-kertainen, ja mitattava paine esimerkiksi 40 baria (riippuu vähän kompressiolämpötilan adiabaattisesta käytöksestä). Ilman lämpötila on kompression jälkeen jo satoja asteita. Miettikääs - turbiinin sisällä vallitsee jatkuva 40 barin paine, ja sieltä menee julmasti ilmaa läpi! Kehittyneimmät vehkeet pääsenevät jo tänä päivänä yli 50% termisen hyötysuhteen, ainoastaan isot teolliset diisselmoottorit pääsevät lähelle ja ne painavat kymmeniä kertoja enemmän tehoonsa nähden.

Höyryturbiineissa ei tietenkään kompressiopuolta ole vaan pelkkä turbiinipuoli eli "voimantuottopuoli". Nykyaikaisissa höyryturbiineissa on monia asteita joiden välillä höyryä lämmitetään uudestaankiin, "re-heat"-tyyppisistä ratkaisuista puhutaan. Edelleen turbiinit ovat kuitenkin hyvin kompakteja ja kevyitä tuottamaansa tehoon nähden. Eivät kuitenkaan edullisia painoonsa nähden...

Itse olen aina ollut noista kaasuturbiinimoottereista kiinnostunut. Ällistelin pitkään miksi lähes ainoa lämmönvaihtimella varustettu turbiini oli se Chrysler-turbiiniauton moottori, jossa sen kerrottiin lisäävän hyötysuhdetta rajusti. No tuon moottorin pohjalta kehitettiin myöhemmin myös Abrahams-tankin turbiinimoottori, joka lienee viimeinen maa-ajoneuvokäytössä sovellettu turbiinimoottori yleensäkään. Syy selvisi vasta kun tutustuin turbiiniteoriaan paljon lähemmin. Jos haluaa yleiskatsauksen niiden kehitykseen ja nykytilanteeseen, tässä on varsin hyvä dokumentti:

https://www.researchgate.net/publicatio ... s_Turbines

Täsmälleen näin. Haaveilija. Pitää erottaa keksijät ja haaveilijat, keksijä on se joka kehittää toimivan laitteen ja rakentaa sen, ja käyttää sitä - mielellään lopuksi tuottaen sitä sarjavalmisteisena tehtaassa.

Voinhan minä piirustella paperilla vaikka antigravitaatiopussit, luonnostellen myös niiden olennaiset osat paikoilleen. Jos tulevaisuudessa joku sellaiset kehittää ja rakentaa, ja ne muistuttavat jotenkin minun piirustuksiani, olenko minä niiden alkuperäinen keksijä? En!

Juu sinänsä on hienoa että vanhat keksinnöt jalostuvat ja esim turbiinien kehitys on perinteistä insinöörityötä hienoimmillaan. Paljon on kehitystä tapahtunut sen jälkeen kun oppikirjanani oli Cohen, Rogers, Saravanannanmuttoo (tuo jäänyt jostain syystä mieleen...), mutta sen tarkemmin en ole kehitystä seurannut. Kun nyt vaan saataisiin se paisuntaan vaadittava lämpö tuotua jossain puhtaammassa muodossa sisään, niin olisin tyytyväinen ? Tai siis ulos..

Aurinkovoimaloissa nykyään kai jyräävät suorat valosähköiset kennot (Photovoltaic, PV) ja keskittävät lämpöön pohjautuvat (CSP) ovat alakynnessä. Lämpöakku on halvempi kuin sähköakku, mutta silti CSP on moninkerroin kallimpi vaikka tuonkin hyödyn laskisi, useissa maissa kulutushuippu on iltapäivällä siihen aikaan kun aurinkosähkön tuotto on jo melkein olematonta (Duck curve).

Aurinkoenergian tuotto on heikko tai lähes olematon aamun ja illan korkean kulutuksen aikana, mutta enpäs ole tutkinut tarkemmin millainen on Suomen kulutus- ja tuottokäyrä vuorokauden eri tunteina eri vuodenaikoina. (Englannin isoissa säätövoimalaitoksissa oli ennen vanhaan jamppa jonka tehtävänä oli katsoa telkkarista koska alkoi iltapäivän suosikkisarjojen viimeinen mainoiskatko ja vääntää silloin tehoa isommalle, oli havaittu että tulee reilu piikki kulutuksessa kun useissa perheissä äiti käy napsauttamassa teekattilan päälle että saadaan iltapäiväteet kun sarja päättyy)

PV:
https://en.wikipedia.org/wiki/Wiki-Solar#Annual_data

CSP
https://en.wikipedia.org/wiki/Concentrated_solar_power

Nuo eivät ole kovin hyviä ja vertailukelpoisia lähteitä, mutta samansuuntaista kertovat muutkin lähteet, eikä tuo aurinkosähkö tosiaan ole kuin marginaalinen, mutta jos katsoo viimevuosien teknistä ja hintakehitystä... ja alkaa muutenkin olla jo ihan kilpailukykyinen vaihtoehto vähän ikävämmän yhteyden päässä oleviin mökkeihin (tosin siinä mukana siirtomaksut ja sähköverot eikä ihan samanlaisia huipputehoja ja iltakapasiteetteja saada, eli jos on isoja sähkömoottoreita tai muita koneita, niin ei taida kannattaa kuin ihan erikoistapauksissa, mutta monissa paikoissa voidaan saada sähköverkkoa parempi toimintavarmuus)

Just kävin Ukko-Pekalla Loviisassa ja väkeä oli, postivaunukin puolillaan sitä ei VR myy junaa yhtä täyteen ikinä.