FY 2: Energiantuotanto. Tapio Hansson

Samankaltaiset tiedostot
FY 8: Ydinvoimalat. Tapio Hansson

Energiaa luonnosta. GE2 Yhteinen maailma

Energian tuotanto ja käyttö

Maapallon energiavarannot (tiedossa olevat)

PHYS-C6360 Johdatus ydinenergiatekniikkaan (5op), kevät 2018

fissio (fuusio) Q turbiinin mekaaninen energia generaattori sähkö

Ydinpolttoainekierto. Kaivamisesta hautaamiseen. Jari Rinta-aho, Radiokemian laboratorio

Ydinvoimalaitoksen polttoaine

Maija-Stina Tamminen / WWF ENERGIA HALTUUN! WWF:n opetusmateriaali yläkouluille ja lukioille

Hyvinvointia ydinsähköllä

Maija-Stina Tamminen / WWF. WWF:n opetusmateriaali yläkouluille ja lukioille

PHYS-C6360 Johdatus ydinenergiatekniikkaan (5op), kevät 2016

PHYS-C6360 Johdatus ydinenergiatekniikkaan (5op), kevät 2017

Ydinjätteet ja niiden valvonta

Jyväskylän energiatase 2014

Jyväskylän energiatase 2014

Keski-Suomen energiatase 2016

Fossiiliset polttoaineet ja turve. Parlamentaarinen energia- ja ilmastokomitea

Luku 2 Sähköhuolto. Asko J. Vuorinen Ekoenergo Oy. Pohjana: Energiankäyttäjän käsikirja 2013

Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitus Olkiluodossa

Kohti puhdasta kotimaista energiaa

Tulevaisuuden päästötön energiajärjestelmä

Ydinvoimalaitoksen käytöstäpoisto

VIISI RATKAISUA KOHTI ILMASTONEUTRAALIA TULEVAISUUTTA

Sähkö on hyvinvointimme perusta

Energia ja kemianteollisuus Osa 2: Maailman energiavarat, tuotanto ja käyttö Kemianteolliosuuden prosessit kurssi

Energia- ja ilmastopolitiikan infografiikkaa. Elinkeinoelämän keskusliitto

Hanhikivi 1 -hanke. KIP Ympäristöpäivä Minttu Hietamäki, ydintekniikka-asiantuntija

Aalto-yliopisto, Teknillisen fysiikan laitos PHYS-E0460 Reaktorifysiikan perusteet Harjoitus 1, mallivastaukset Syksy 2016

Paikallinen ja palveleva kumppani jo vuodesta Tapamme toimia. Leppäkosken Sähkö Oy. Arvomme. Tarjoamme kestäviä energiaratkaisuja asiakkaidemme

EU vaatii kansalaisiltaan nykyisen elämänmuodon täydellistä viherpesua.

HELSINGIN ENERGIARATKAISUT. Maiju Westergren

Energia ja kasvihuonekaasupäästöt Suomessa. Parlamentaarinen energia- ja ilmastokomitea

Maalämpö sopii asunto-osakeyhtiöihinkin

Ydinvoimalaitosten turvallisuus SÄTEILY- JA YDINTURVALLISUUSKATSAUKSIA

Keinot pääp. Kolme skenaariota

Ydinvoimala. Reaktorit Fukushima 2011

Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitus Olkiluodossa

Ydinvoiman mahdollisuuksista maailman energiapulaan

Säteilyn historia ja tulevaisuus

Keski Suomen energiatase Keski Suomen Energiatoimisto

PHYS-C6360 Johdatus ydinenergiatekniikkaan (5op), kevät 2016

Liite X. Energia- ja ilmastostrategian skenaarioiden energiataseet

Aurinkoenergiailta Joensuu

Yhdysvaltalaisen koereaktorin. käynnistyy, kun192 laseria suunnataan pieneen polttoainesäiliöön. PHILIP SALTONSTALL/LLNL

Keski-Suomen energiatase Lauri Penttinen Keski-Suomen Energiatoimisto/ Benet Oy

POSIVA OY LIITE 6 2 OLKILUODON KAPSELOINTI- JA LOPPUSIJOITUSLAITOKSEN RAKENTAMISLUPAHAKEMUS

Lämpöpumput. Jussi Hirvonen, toiminnanjohtaja. Suomen Lämpöpumppuyhdistys SULPU ry,

Liikennepolttoaineet nyt ja tulevaisuudessa

PHYS-C6360 Johdatus ydinenergiatekniikkaan (5op), kevät 2017

Teollisuus- ja palvelutuotannon kasvu edellyttää kohtuuhintaista energiaa ja erityisesti sähköä

Viimeisimmät kuulumiset Pyhäjoen hankkeesta. Kalajokilaakson suurhankeseminaari - energiaseminaari Toni Hemminki, toimitusjohtaja 15.

Keski-Suomen energiatase 2014

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Hanhikivi 1 -hankkeen tilannekatsaus. Toni Hemminki TeollisuusSummit, Oulu

Kaisa Lindström. rehtori, Otavan Opisto

Onko peltobiomassan viljely ja jalostaminen energiaksi energiatehokasta - Syökö peltoenergiakasvien

Lämpöopin pääsäännöt. 0. pääsääntö. I pääsääntö. II pääsääntö

MAAILMANKAIKKEUDEN PIENET JA SUURET RAKENTEET

PVO-INNOPOWER OY. Tuulivoima Suomessa ja maailmalla Tuulta Jokaiselle, Lapua Suunnitteluinsinööri Ari Soininen

Vapo tänään. Vapo p on Itämeren alueen johtava bioenergiaosaaja. Toimintamaat: Suomi, Ruotsi, Tanska, Suomen valtio omistaa emoyhtiö Vapo

Onko puu on korvannut kivihiiltä?

Tornio RAMK Petri Kuisma

Tekniset vaihtoehdot vertailussa. Olli Laitinen, Motiva

Lähienergialiiton kevätkokous

Lämpöpumput energiatilastoissa nyt ja tulevaisuudessa. Virve Rouhiainen Maalämpöpäivä , Heureka, Vantaa

Uusiutuvan energian velvoitepaketti

FENNOVOIMA. Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitus FENNOVOIMA

Markku Huhtinen Risto Korhonen Tuomo Pimiä Samu Urpalainen. Voimalaitostekniikka

Maanalainen tutkimustila Eurajoen Olkiluodossa

Itä-Suomen maakuntien energian käyttö

Keski-Suomen energiatase 2009, matalasuhdanteen vaikutukset teollisuuden energiankulutukseen. Lauri Penttinen Keski-Suomen Energiatoimisto/ Benet Oy

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Mistä sähkö ja lämpö virtaa?

Ydinvoima puhdasta ja turvallista energiaa

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Suomi muuttuu Energia uusiutuu

Ydinsähköä Olkiluodosta

Biohiili energiateollisuuden raaka-aineena

Energiaturpeen käyttö GTK:n turvetutkimukset 70 vuotta seminaari Esa Lindholm, Bioenergia ry,

Auringosta voimaa sähköautoon -seminaari Kuopio Ari Puurtinen

Jämsän energiatase Keski-Suomen Energiatoimisto/ Benet Oy

Ydinvoimarakentamisen uudet tuulet ja ilmastonmuutos. Janne Björklund ydinvoimakampanjavastaava

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Biopolttoaineiden ympäristövaikutuksista. Kaisa Manninen, Suomen ympäristökeskus Uusiutuvan energian ajankohtaispäivät

Energiamurros - Energiasta ja CO2

Energiaa kuin pienestä kylästä Keravan Energia Oy. Johanna Haverinen

Asiakkaalle tuotettu arvo

HELEN KOHTI ILMASTONEUTRAALIA TULEVAISUUTTA. Rauno Tolonen Ilmasto- ja energiatehokkuuspäällikkö Laituri

Öljyhuippu- ja bioenergiailta Yhdyskuntien ja teollisuuden sivuainevirtojen ja biomassan hyödyntäminen sähköksi ja lämmöksi

Sähköntuotannon näkymiä. Jukka Leskelä Energiateollisuus ry Pyhäjoki

Maakuntajohtaja Anita Mikkonen

Valtakunnallinen energiatase ja energiantuotannon rakenne Suomessa

Käytetyn ydinpolttoaineen turvallinen loppusijoitus

Ydinkysymyksiä energiasta. vastauksia talousihmisille ja taiteilijoille

Tšernobylin ydinvoimalaonnettomuus

Transkriptio:

FY 2: Energiantuotanto Tapio Hansson

Voimalaitokset Suurin osa energiantuotannosta perustuu hyvin yksinkertaiseen periaatteeseen: Pyöritä generaattoria, joka muuttaa liike-energiaa sähköksi. Pyörittäminen toteutetaan usein keittämällä vettä, josta muodostuva höyry ohjataan pyörittämään turbiinia (perinteiset lämpövoimalat ja ydinvoimalat). Toinen vaihtoehto on hyödyntää luonnossa tapahtuvaa virtausta (vesivoima ja tuulivoima).

Sähkön tuotanto

Moderni sähkö-kaukolämpövoimala kuva: energiateollisuus

Polttoaineet Tyypillinen lämpövoimalaitos perustuu veden lämmittämiseen jollain polttoaineella. Fossiilisia polttoaineita ovat Kivihiili Maaöljy (bensiini, diesel, polttoöljy) Maakaasu Turve Biopolttoaineita ovat mm. Puu Sahajäte Biodiesel (kasviöljy esim. rypsi ja soijapavusta) Bioetanoli (maissi- ja sokeriruoko)

Vesivoimala kuva: https://commons.wikimedia.org/wiki/file:hydroelectric_dam-fi.svg

Tuulipuisto kuva: https://commons.wikimedia.org/wiki/file:windräder_bei_poppenwurth.jpg

Ydinvoimalaitokset Ydinvoimalaitoksissa pyritään tuottamaan lämpöä ydinreaktion avulla. Nykyisin käytössä on ainoastaan fissioon perustuvia voimalaitoksia. Fuusiovoimaloita kehitetään kaikenaikaa ja prototyyppejä on jo käytössä. Fissioydinvoima kuormittaa ilmastoa hyvin vähän, sillä itse energian tuotanto on puhdasta. Haasteet ovat uraanin louhinnassa ja radioaktiivisen jätteen käsittelyssä. Fuusiovoimalaitos on vielä puhtaampi, sillä polttoainetta ei tarvitse louhia, eikä lopputuotteena synny mitään radioaktiivista.

Fissiovoimala Tyypillisen voimalan toimintakaavio: http://www.fennovoima.fi/userdata/fennovoima/ ydinvoima/laitosten-toimintakaaviot.jpg. Ydinreaktiolla lämmitetään vettä, joka voimalatyypistä riippuen joko ohjataan turbiinille, tai lämmittämään sekundaarista vesikiertoa, joka pyörittää turvbiinia. Turbiinin jälkeen höyry ohjataan lauhduttimeen, joka jäähdytetään esimerkiksi merivedellä. Lauhdevesi ei ole missään kosketuksessa radioaktiivista ainesta sisältävän kierron kanssa.

Voimalaitoksia Suomessa on tällä hetkellä neljä energiantuotantokäytössä olevaa reaktoria, joista kaksi on Loviisassa ja kaksi on Olkiluodossa. Olkiluotoon on rakennettu kolmatta jo uskomattoman kauan (aloitettu 2005) ja Pyhäjoelle ollaan alkamassa rakentamaan uutta voimalaa. Olkiluodon kaksi reaktoria ovat kiehutusvesireaktoreita ja kolmas, sekä molemmat Loviisan reaktorit ovat painevesireaktoreita. Suomen sähkönkulutuksesta n. 27% katetaan ydinvoimalla (2013). Maailman sähkönkulutuksesta hieman yli 10% tuotetaan ydinvoimalla. Selvästi suurin osa, n. 40 % tuotetaan hiilen ja turpeen poltolla (IEA 2012).

Olkiluoto kuva: Teollisuuden voima Oy: https://commons.wikimedia.org/wiki/file:epr_olk3_tvo_fotomont_2_vogelperspektive.jpg

kuva: RIA Novosti: https://commons.wikimedia.org/wiki/file: RIAN_archive_132603_Nuclear_power_reactor_fuel_assembly.jpg

Jätteen käsittely Polttoainesauva on yleensä käytössä useita vuosia, kunnes sen U-235-pitoisuus laskee selvästi alle prosenttiin. Tuore ydinjäte on hyvin aktiivista ja kuumenee, joten aluksi se siirretään reaktorin lähellä olevaan vesialtaaseen. Ensimmäisen vuoden aikana aktiivisuus laskee alle sadasosaan alkuperäisestä. Kaikenkaikkiaan sauvoja jäähdytetään vedessä n. 40-60 vuotta. Jälleenkäsittelyllä n. 95% polttoaineesta voitaisiin saada uusiokäyttöön, mutta käsittely on kallista, joten sitä ei tehdä Suomessa. Vastaavasti Suomi on edelläkävijä ydinjätteen loppusijoituksessa.

Loppusijoitus Jätettä ei voi kierrättää uusiokäyttöön ikuisesti, joten joka tapauksessa se on joskus sijoitettava johonkin. Geologinen loppusijoitus on ratkaisu, jossa jätteet sijoitetaan syvälle maanpinnan alle. Suomessa on tällä hetkellä pisimmälle edennyt ratkaisu: ONKALO. Koloa on kaivettu jo vuosia ja 2015 Posiva sai loppusijoituslaitoksen rakentamisluvan. Käyttölupa haetaan 2020 ja sijoittaminen aloitetaan 2020-luvulla. Pitkät jäähdytysajat tekevät loppusijoituksesta pitkän prosessin, joka on tarkoitus lopettaa 2100-luvun alkupuoliskolla. Jätteen aktiivisuuden aikaskaala: http://www.posiva.fi/ files/3999/sateilyn_vaheneminen_2015_3.jpg

ONKALO kuva: Posiva Oy

Moniesteperiaate kuva: Posiva Oy

Loppusijoituskapseli kuva: Posiva Oy

Tšernobylin onnettomuus 1986 Historian pahin ydinvoimalaonnettomuus. Räjähtänyt reaktori oli rbmk-tyyppinen grafiittihidasteinen reaktori, joka on halpa ja "helppo"rakentaa. Reaktoria on valmistettu vain neuvostoliitossa, eikä sielläkään enää onnettomuuden jälkeen. Grafiitti on huono hidasteaine, sillä se syttyy helposti tuleen, eikä säätösauvojen lasku alkuun hillitse ketjureaktiota. Kyseinen reaktorityyppi oli suunniteltu osittain myös ydinasekehitykseen, ja sen toiminta oli tunnetusti epävakaata.

RBMK-reaktori kuva: public domain

Tšernobylin onnettomuus 1986 Reaktorin turvajärjestelmät oli kytketty kokeen vuoksi pois päältä. Grafiitti syttyi tuleen, ja levitti useita päiviä radioaktiivista ainesta savun mukana ympäristöön, koska reaktorista puuttui ilmatiivis kansi. Neuvostoliitto ei tiedottanut asiasta lainkaan. Säteilytasojen kasvu havaittiin ensin Ruotsissa, ja kesti pitkään, ennen kuin Neuvostoliitosta saatiin tiedotus asiasta. Onnettomuuden vaikutukset Suomessa ovat hyvin pienet, mutta tarkoilla mittareilla aktiivisuuden kasvu on voitu havaita. Paikalliset vaikutukset Tšernobylin ja Pripyatin alueella sen sijaan ovat toista luokkaa. Kuvia: http://www. telegraph.co.uk/travel/picturegalleries/8776991/ Photographs-of-Chernobyl-and-the-ghost-town-of-Pripyat html?image=8

Fuusioreaktori Fuusioydinvoimasta puuttuvat käytännössä kaikki fissioydinvoimalan ongelmat. Fuusion ongelma on se, että se saadaan käyttöön vasta 10 vuoden päästä. Tällä hetkellä kehitettävien fuusiovoimaloidan perusideana on niinkutsuttu TOKAMAK (toroidal naya kamera s magnitnymi katushkami toroidal chamber with magnetic coils.) Tokamakissa plasmaa halluitaan suurilla magneeteilla ja se kiertää munkkirinkilän (toroidi) muotoisessa kammiossa. Fuusiossa vapautuvat neutronit ja protonit muuntavat reaktorin rakenteita hiljalleen hieman radioaktiivisiksi, mikä aiheuttaa myös fuusiovoimaloiden rakenteista hitusen ydinjätettä. Käytännössä siitä ei kuitenkaan muodosta ongelmaa.

Tokamak

ITER kuva: ITER Organization, http://www.iter.org/

kuva: https://commons.wikimedia.org/wiki/file:photoelectric-e.png Toimiva fuusioreaktori: Aurinko Periaatteessa kaikki polttoaineet, tuuli ja vesivoima ovat kaikki peräisin Auringosta. Auringon säteilyenergiaa voidaan kuitenkin hyödyntää suoraankin. Aurinkokeräimellä lämpöenergiaa kohdistetaan esim. vesisäiliöön. Aurinkopaneelilla voidaan muuntaa säteilyä sähkövirraksi.

Aurinkovoimala kuva: https://commons.wikimedia.org/wiki/file:mityaevo_solar_park_2012.jpg

Pienen mittakaavan juttuja Uusia energiantuotantomenetelmiä etsitään jatkuvasti. Esim. meriveden aaltojen energiaa pyritään saamaan talteen aaltovoimalassa. Menetelmä on vielä kehitysasteella, mutta lupaavia koetuloksia on saatu aikaan. Lämpöpumpulla voidaan lämpöä saada talteen varsin matalista lämpötiloista, kuten maasta, johon on asennettu lämpöputkia, tai talosta jo kertaalleen lämmitetystä poistoilmasta. Geoterminen energia on peräisin maapallon sisällä tapahtuvista radioaktiivisista hajoamisista, joiden vuoksi syvällä Maan kuoressa on kuuma.

Aaltovoimala kuva: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9e/wellenkraftwerk.jpg

Geoterminen energia kuva: c Government of Western Australia