Systeemiajattelua energianäkökulmasta
Periaatteet:
Smil - Sivilisaatio:
-Energia on kaiken toiminnan perusedellytys - sillä mitään ei tapahdu ilman energiaa:
käytettävissä olevan kokonaisenergian maksimointi (jotta on mahdollista saada aikaan mahdollisimman paljon kehitystä);
-Auringosta sähkömagneettisena säteilynä eli eri taajuisina fotoneina tulevan energian maksimaalinen hyödyntäminen
-Fotolyysi, (maapinta-alan metsitys -> happipitoisuuden kasvu - happi molekyylejä ja hiilimolekyylejä on käytännössä vakiomäärä maapallolla, mitä nyt vähän komeettoja jne. tulee).
)
-Ainevirtojen optimointi terveyden ja hyvinvoinnin näkökulmasta.
Siirrot/muunnot, varastointi, siirrot/muunnot, käyttö.
Meillä on ydinenergiaa joka riittää todella pitkäksi aikaa varsinkin kun hyötöreaktorit otetaan käyttöön.
Meidän kannattaa kuitenkin jo nyt mahdollisimman nopeasti oppia hyödyntämään mahdollisimman suuri osuus auringon energiasta,
sekä suoran auringonsätelyn energiasta että sen aikaansaamien tuulten, jokien virtausten, ja aaltojen energiasta (tuulivoima, vesivoima, aaltovoima),
jotta me kykenisimme pitkällä aikavälillä hyödyntämään mahdollisimman paljon energiaa hyödyllisiin asioihin.
ANERGIAPALVELUT
Eksergiaresursseja kannattaa käyttää tarvittavan anergian tuottamiseen mahdollisimman vähän.
Hyödynnetään anergialähteitä anergian tuottamiseen.
Otetaan tarvitsemamme anergia niillä asioilla joilla Eksergia:anergia suhde on mahdollisimman korkea ja tuotantomäärä riittää täyttämään anergiatarpeen (lämpötarpeen).
Suoralla sähkölämmityksellä eksergia:anergia-suhde on 1:1. Maalämmöllä 3:1-5:1, syvämaalämmöllä jota QHeat tekee voidaan päästä jo todella korkealle.
Se on käytännössä se ratkaisu pohjoisiin olosuhteisiin jossa tarvitsemme lämpöä silloin kun aurinko ei juurikaan paista. Aurinkolämpö tietenkin toimii päiväntasaajalla hyvin, koska aurinkoa on suhteellisen tasaisesti tarjolla ympäri vuoden.
Tietenkin LUT:in professori Juhani Hyvärisen pienet ydinlämpöreaktorit voivat toimia kaukolämmön huoltovarmuusratkaisuna sellaisia hetkiä varten jolloin sähköjärjestelmät eivät toimi yleisesti (aurinkopurkauksen vahinkovaara).
MATERIAALIPALVELUT
Materiaaleja ei kannata hukata energiaksi jos niillä on aineellista hyötyä enemmän alkuperäisessä muodossa, sillä energiaa voidaan muuntaa hyötykäyttöön myös auringon säteilyn, ilmavirtausten eli tuulten, jokien virtauksen ja aaltojen liikkeestä, jotka eivät vähennä aineellisten resurssien hyödyntämisestä saatavissa olevaa lisäarvoa ollenkaan. Eli aineellisia resursseja kannattaa käyttää ensisijassa aineellisten lisäarvojen tuottamiseen ja vasta toissijaisesti energian tuottamiseen.
Sen sijaan energiaa on järkevää käyttää kemiallisiin endotermisiin reaktioihin parantamaan aineen lisäarvoa sovellusmielessä etenkin sellaisina hetkinä jolloin uusiutuaa energiaa on paljon saatavilla.
Aineellinen puskuri; ainevarastoja. Varastokustannukset tulee hintaan mukaan. Uusiutuvan energian pitää olla varastokustannusten verran alhaisempi jotta niitä olisi taloudellisesti kannattavaa käyttää. Yhteiskunnan subventointi.
Energialla voidaan sen sijaan parantaa
Ratkaiseeko jokin kemiallinen yhdiste tämän uusiutuvien energiamuotojen hyödyntämiseen liittyvän energianvarastointihaasteen.
Vesivoima on säädeltävää joten se auttaa tässä.
Ilmasta lämpövarasto.
https://en.wikipedia.org/wiki/Daniel_G._Nocera
https://chemistry.harvard.edu/people/daniel-g-nocera
Auringonvalosta isobutanolia 10% hyötysuhteella
https://news.harvard.edu/gazette/story/2016/06/bionic-leaf-turns-sunlight-into-liquid-fuel/
https://extension.colostate.edu/docs/pubs/farmmgt/05010.pdf
Butanol can be produced also via the biotechnological route, using microorganisms such as clostridia
Termodynamiikka pääsäännöt (Vaclav Smil: Energia ja sivilisaatio: 1. Kappale) - MIT 1. Luento YouTube thermodynamics
Aine ja energiavirtojen optimointi.
Masdar
Venus Project
Tuvj
Teknologioiden etsiminen.
Huoltovarmuuden kannalta polttokennot
Energiamuodot ovat korvanneet puun käyttöä teollisesta vallankumouksesta lähtien kehitettyjen innovaatioiden mahdollistamana, mutta puun tavoin nämä energiamuodot ovat kuitenkin rajallisia.
mutta käytännössä käytännössä Aurinko pyörittää järjestelmää. voidaan muuntaa hyötykäyttöön.
Mutta siinäkin fossiilisten energialähteiden osalta:
Energiatavoitteet
Smil Ruokajärjestelmä - Lauri Reuter.
Masdar City - Venus Project
Hyviä puolia; ajatuksia.
Tulevaisuustutkimus
Energiavarastoteknologiat; fotolyysi ennen kaikkea.
Lut Power-to-x.
Linkkejä energiaa käsitteleviin lähteisiin:
-Matt Ferrell
-Kööppenhamina kaveri energiavisio - LUT ex.1.
-Radikaalit teknologiat joukkoistus.
Energiaresurssit: tämä Auringon energian hyödyntäminen täysimittaisemmin (muuttuu lopulta lämmöksi ja menee avaruuteen - toki kontribuoiden Maapallon lämpötilaankin nostavasti mikä on tässä tilanteessa hyvä asia - enemmän ihmisiä kuolee kylmään luin kuumaan ja seuraava uhka on jääkausi joka tulee mahdolliseksi noin 6000 vuoden päästä Milosevicin syklin edetessä.) Auringon sähkömagneettisen säteilyn kerääminen ja muuntaminen ilmakehän tuolla puolen ja lähettäminen Maan päälle sellaisella taajuudella jota ilmakehän aineet eivät absorboi, heijasta eikä sironna, jotta saataisiin suurempi osuus Auringon energiasta hyödynnettyä.
Se on vielä ihan kaukaisen utopistinen ajatus, mutta optimaalistahan olisi jos saataisiin muodostettua kehä Auringon ympärille jolloin suurempi osa energiasta saataisiin hyödynnettyä. Mm. Freeman Dyson on tuonut tätä ajatusta esille.
Hiilidioksidia ja vettä voidaan esimerkiksi
aurinko- ja tuulienergian avulla muuttaa polttonesteiksi. Fotosynteesi on biologinen menetelmä tähän tarkoitukseen
Synteettisillä polttoaineilla voi olla useita etuja fossiilisiin polttoaineisiin verrattuna. Esimerkiksi puhtaus tai muu koostumus voi helpottaa niiden käyttöä. Polttonesteiden syntetisointi on myös tapa saattaa energia helposti varastoitavaan muotoon.Yksinkertaisin keino synteettisten polttonesteiden tuottamiseen
perustuu veden hajottamiseen sähkön avulla vedyksi ja hapeksi. Vety itsessään on tavoittelemisen arvoinen tuote, joskin vaikeasti säilytettävissä. Se voidaan metanoida hiilidioksidin
kanssa helpommin varastoitavaan muotoon. Tarvittavia kemiallisia reaktioita helpotetaan
katalyyttien ja erotustekniikan keinoin siten, että energiaa kuluisi mahdollisimman vähän.Tavoitteena voi vedyn sijaan olla nestemäinen muurahaishappo tai monimutkaisempia nestemäisiä hiilivetyjä,
joiden varastointi ja käyttö polttomoottoreissa ja polttokennoissa on kaasuja yksinkertaisempaa.Sähkön sijaan voidaan käyttää katalyyttejä, joiden avulla valo suorittaa tarvittavan työn.
Tällöin vesi ja hiilidioksidi yhdistyvät valon vaikutuksesta suoraan hiilivedyiksi ja vapauttavat happea kuten kasveissa tapahtuu.
Mikäli käytetyt katalyyttiset materiaalit ovat synteettisiä, kutsutaan tätä keinotekoiseksi fotosynteesiksi.
On myös mahdollista käyttää tarkoitukseen geenimanipuloituja bakteereja. Tarvittavien materiaalien alhainen kustannus,
hyötysuhde ja kestävyys ovat tutkimuksen tavoittelemia ominaisuuksia.Kehitysmotiivi on pääosin akateeminen tai yritysten pitkän tähtäimen tavoite.
Yhteiskunnallinen motiivi on selkeä, mutta se näkyy ennen kaikkea tutkijoiden henkilökohtaisena harrastuneisuutena.
Yhteiskunnan rahoitus ei vastaa ratkaistavan ongelman laajuutta.
Keinotekoinen lehti, synteettisesti polttoainetta auringonvalosta ja hiilidioksidista
Kehitys on edennyt nopeasti yhä tehokkaampiin ja pidempikestoisiin koelaitteisiin.
Aurinkoenergian hyödyntämisessä
veden pilkkomiseksi vedyksi ja hapeksi on saavutettu laboratoriotasolla jo yli 20% hyötysuhde.
14% hyötysuhteella on saavutettu 40 tunnin kesto.
Vetyä on tuotettu sähköstä yli 80% hyötysuhteella.
Metaanituotannossa hyötysuhde on ylittänyt 50%.
MOF-materiaaleja kehitetään synteettisten polttonesteiden tuotantoon.
GMO-bakteerin avulla auringonvaloa on muutettu etikkahapoksi 80% hyötysuhteella.
100 tuntia kestänyt nano-katalyytti on pelkistänyt valon avulla hiilidioksidia hiilimonoksidiksi.
Etanolin tuotantoa elektrokatalyysin avulla kehitetään myös jatkuvasti ja siinä on saavutettu yli 50% Faraday-tehokkuus.
Propaanin tuotantoon geenimuunneltujen bakteerien avulla on löytynyt menetelmä.
Leväkasvusto on saatu tuottamaan sähköä.LIG-grafeeni halkaisee veden, vety ja happi eri pinnoille
https://phys.org/news/2017-08-lab-dual-surface-graphene-electrode-hydrogen.html
Auringonvalosta isobutanolia 10% hyötysuhteella
https://news.harvard.edu/gazette/story/2016/06/bionic-leaf-turns-sun-light-into-liquid-fuel/
Kyberbakteerilla auringosta etikkahappoa 80% hyötysuhteella
https://phys.org/news/2017-08-cyborg-bacteria-outperform-sunlight-compounds.html
MOF sinisellä valolla CO2 polttonesteiksi (formate yms.)
https://phys.org/news/2017-04-scientist-trigger-artificial-photosynthesis-air.html
CO2-> etikka, muurahaishappo - nikkeli- & hiilikatalyytillä
https://advances.sciencemag.org/content/3/7/e1700921.full
Valolla typpikaasusta ammoniakkia https://www.eurekalert.org/pub_releases/2016-04/drel-ndl042616.php
Dieseliä vedestä ja hiilidioksidista Audin koelaitoksessa
https://www.sciencealert.com/audi-have-successfully-made-diesel-fuel-from-air-and-water
E.coli tuottamaan propaania
https://www.utu.fi/fi/Ajankohtaista/Uutiset/Sivut/Mikrobit-saatiintuottamaan-propaania.aspx
CO2->muurahaishappoa kulumattomalla iridiumkatalyytillä
https://phys.org/news/2016-06-chemists-greenhouse-gas-hydrogen-fuel.html
Metaanista metanolia mangaanikatalyytillä
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2016-01/uosd-hto012816.php
tuvj!! linkit teknologioihin ja matt ferrell teknologiat
1414 degrees
highview power
Energiaresurssit
Fotonit siirtotekniikka laser.
Fotolyysi.
Smil: Energianmuunnokset ja siirtymiset on kaikki mitä tapahtuu. Ainekin on energisn erityinen muoto. CERN tekee energiasta ainetta ja aineesta energiaa.
kaikessa mitä tapahtuu ja toisin päin.
Energia; Fotonien mahdollisimman täysipainoinen hyödyntäminen.
Kotimaisten raaka-aineiden maksimaalinen hyödyntäminen.