Lehmänkin saa tuottamaan sähköä, ainakin omiin tarpeisiin – Energianlouhinnalla saadaan pieniä määriä sähköä oikeisiin paikkoihin - Tiede | HS.fi
Tiede|Energia

Lehmänkin saa tuottamaan sähköä, ainakin omiin tarpeisiin – Energianlouhinnalla saadaan pieniä määriä sähköä oikeisiin paikkoihin

Tunnettuja sovelluksia ovat valaistut meripoijut, jotka saavat energiansa aalloista. Energianlouhinta on jo miljoonabisnes.

Lehmien liike-energiaa voitaisiin ottaa talteen esimerkiksi jalkoihin tai päähän laitettavilla energiankeräimillä. Taiteilijan näkemys. Kuva: LEHTIKUVA / RONI REKOMAA, KUVANKÄSITTELY PETRI ROTSTEN HS

Julkaistu: 7.4. 2:00, Päivitetty 7.4. 8:24

Lehmä on monipuolinen eläin, joka tuottaa muun muassa maitoa, lihaa, nahkaa ja lantaa. Pian naudoista voidaan saada myös sähköä, visioi Tampereen yliopiston tutkijatohtori David Blažević.

Elektromekaniikan tutkimusryhmässä työskentelevän Blaževićin ideana on villi. Hän laittaa lehmiin pieniä laitteita, jotka nappaavat talteen lehmän liikkeiden kineettistä energiaa.

Periaate olisi siis sama kuin käden liikkeestä energiansa nappaavissa automaattisissa rannekelloissa.

”Tämä ei ole ihan helppoa, koska lehmät eivät yleensä liiku kovin paljon”, Blažević myöntää.

Lehmät ovat hänestä kiinnostava tutkimuskohde, koska niitä on paljon. Samaa mieltä on Euroopan komissio, joka antoi tutkimukselle Marie Skłodowska-Curie-apurahan.

”Uskoisin kuitenkin, että kaulaan, korvaan tai nilkkaan sijoitettu pieni generaattori voisi kerätä milliampeereja sähköä ilman, että lehmä edes huomaa sitä.”

Idea ei ole ihan uusi. Muuttaahan jo esimerkiksi lehmän kello naudan liikettä äänienergiaksi ja kertoo näin, missä lehmä kulkee. Generaattoreilla sovellukset voisivat kuitenkin olla moni­puolisempia.

Lähestymistapaa sanotaan energian louhinnaksi. Siinä pyritään tuottamaan sähköä ikään kuin muun toiminnan oheistuotteista, kuten liike-energiasta, valosta tai esimerkiksi lämpötila­eroista. Louhittu sähkö käytetään tyypillisesti siellä missä se tuotettu, eikä sitä siirretä eteenpäin.

Tunnettuja sovelluksia ovat valaistut meripoijut, jotka saavat energiansa aalloista ja puutarhavalot, jotka saavat energiansa pienistä aurinkokennoista.

Meripoijut tekevät tarvitsemansa sähkön aaltojen liikkeestä. Kuva: Sabik Marine

Louhinnalla saatavat sähkömäärät ovat tyypillisesti pieniä, vain mikro- tai milliampeereja. Näinkin pienet määrät voivat kuitenkin antaa tarpeeksi virtaa pienille mittalaitteille. Sellainen on Blaževićin ajatuksissa.

”Mittari voisi seurata lehmän ruumiinlämpöä ja raportoida siitä tunnin välein.”

”Jos jokaisella lehmällä olisi oma mittari, niistä huomaisi nopeasti, jos lauma alkaisi esimerkiksi sairastua.”

Toinen käyttö voisi olla vir­tuaalilaidun. Lehmä tuottaisi virtaa sen sijaintia seuraavaan pantaan, joka sitten varoittaisi äänellä tai sähkö­iskulla, jos lehmä olisi eksymässä laitumen ulkopuolelle. Näin perinteistä aitaa ei välttämättä tarvittaisi.

”Lehmät tosin ovat niin rauhallisia, etten tiedä, riittäisikö sähkön määrä tähän,” Blažević toteaa.

Virtuaalilaitumia lupaavampi sähkönlähde saattavat olla vuohet, Blaževićin toinen kohde.

”Olen itse paimentanut vuohia Kroatiassa ja ne ovat aika vikkeliä eläimiä. Virtuaalilaitumien avulla vuohilaumaa olisi helppo siirtää paikasta toiseen tai esimerkiksi jakaa osiin.”

Vaikka eläimet ovat kiinnostava esimerkki energian louhinnasta, ne ovat kuitenkin vain pieni osa alaa.

Energian louhinta on jo satojen miljoonien eurojen bisnes, joka kasvaa nopeasti. Tärkeimmät sovellukset ovat teollisuudessa.

”Louhimalla energiaa saadaan paikkoihin, joihin johtoja on vaikea vetää, esimerkiksi pyöriviin akseleihin tai liikkuviin koneisiin”, kertoo energian louhintaa yli viisitoista vuotta tutkinut Jari Juuti Oulun yliopistosta.

”Tyypillinen kohde on esimerkiksi laitteen lämpötilaa, värähtelyä tai kierroslukua mittaava anturi, joka saa energiansa moottorin värähtelystä, lämpö­tilojen eroista tai pyörimisestä.”

Kiinnostava sovelluskohde ovat energiaa keräävät tiet. NE voisivat ottaa auringonvalosta energiaa, joita käytettäisiin sitten teiden valaisuun.

Yhdysvaltojen armeija tutkii, voiko sotilaiden varusteisiin louhia sähköä energiankeräimillä. Se vähentäisi painavien akkujen tarvetta. Kuva: David J Kamm

Louhinnan hyviä puolia on sen yksinkertaisuus. Tehdasalueella yksittäisiä antureja voi olla tuhansia, jos miljoonia. Jos ne saisivat virtansa paristoista, olisi niiden vaihtaminen tolkuton urakka.

”Louhinta ei saisi koskaan vaikuttaa siihen asiaan, josta se sähkönsä nappaa. Olemme esimerkiksi kehittäneet kenkiä, jotka tuottavat sähköä askelista. Haasteena on pitää ne niin pehmeinä ja joustavina, ettei kävelijä huomaa energian keruuta.”

Vaihtoehtoisesti energian louhinnan vaivan tulee jäädä niin pieneksi, ettei se haittaa. Markkinoilla on sähköisiä lukkoja, jotka ottavat tarvitsemansa sähkön avaimen työntämisestä lukkoon.

Energian louhinnassa saatava sähkö on tyypillisesti hyvin vähäistä. Kengänpohjien arkisessa käytössä tuottama sähkö voisi pitää kännykkää juuri ja juuri valmiustilassa, mutta puheluihin se ei riittäisi.

Pienten järjestelmien energiatehokkuus kasvaa kuitenkin kaiken aikaa. Jos kengän anturin yhdistää pieneen akkuun, voi hyvinkin vaatimaton sähkön­tuotanto riittää signaalin lähettämiseen kerran tunnissa tai vuorokaudessa.

”Järjestelmät tulevat yhä energiatehokkaammiksi. Toisaalla keksitään myös uusia tapoja ottaa energiaa talteen.”

Oulun yliopistolla on talteenotosta lupaava prototyyppi. KNBNNO on keraaminen materiaali, joka muuntaa sekä liikettä että auringonvaloa sähköksi. Se on eräänlainen värähtelyistäkin latautuva pieni aurinkopaneeli.

Voisiko sen ripustaa lehmään?

”Kyllä. Kun lehmät ovat valoisaan aikaan laitumella, voisi KNBNNO muuttaa sekä lehmän liikettä että valoa sähköksi. Sitä voisi sitten hyödyntää eri antureissa,” Juuti innostuu.

Korjattu 7. huhtikuuta kello 11.15 ja 13.11: Marie Skłodowska-Curie -apurahan jakaa Euroopan komissio EC, ei Euroopan tutkimusneuvosto ERC tai Euroopan neuvosto.

Luitko jo nämä?

Luetuimmat - Auto & Tiede

Luetuimmat

Uusimmat