Energianlouhinnalla pientä puhdasta energiaa

Tampereen yliopiston emeritusprofessori Pekka Ruuskanen on tutkinut jo vuosien ajan energianlouhintaa. Hän on tällä hetkellä mukana esimerkiksi Vaasan yliopiston vetämässä E4IoT - Energy for IoT and other Electrical Devices -hankkeessa, johon osallistuu myös pienistä energialähteistä kiinnostuneita yrityksiä.

Ruuskanen kuvailee, että energianlouhinnassa energiaa otetaan talteen ympäristön vähäisistä muutoksista, vaikkapa koneiden mekaanisesta värähtelystä, lämmöstä tai kitkasta. Muuntimen avulla mekaaninen energia kääntyy sähköenergiaksi.

– Tehot ovat tyypillisesti hyvin pieniä, jotain välillä 10–200 milliwattia. Mutta niitä voidaan käyttää paikallisesti esimerkiksi erilaisissa mittauslaitteissa ja antureissa.

Sähköä koko ajan yleistyville pienille mittalaitteille

Ruuskanen huomauttaa, että kun yhä useammat laitteet yhdistyvät nettiin ja toisiinsa eli kun IoT – Internet of Things – etenee, niin samalla myös erilaisten mittauspisteiden määrä kasvaa valtavasti.

– Jos kaikki pienet mittalaitteet varustettaisiin nappiparistoilla, niin niitä tarvittaisiin kymmeniä miljardeja. Siitä tulisi paljon kustannuksia ja myös paristojen vaihtaminen olisi työlästä. Mittalaitteiden varustaminen sähköjohdoilla olisi niin ikään hyvin kallista. Lisäksi johtojen liitokset voivat aina vioittua.

Energianlouhinnassa vähäiset sähkömäärät tuotetaan siellä, missä niitä tarvitaan. Järjestelmät ovat varmatoimisia ja pitkäikäisiä.

– Kyse on myös täysin puhtaasta, ympäristöystävällisestä energiasta, Ruuskanen korostaa.

Tietoa, joka auttaa varautumaan

Teollisuudessa pieniä energianlouhinnan avulla toimivia mittalaitteita voidaan käyttää vaikkapa koneiden ja laitteistojen eri toimintojen reaaliaikaiseen tarkkailuun. Tämä auttaa huoltamaan koneita ennakoiden sekä puuttumaan mahdollisiin riskikohtiin jo ennen kuin ne aiheuttavat ongelmia.

Myös kehoomme tai vaikkapa älyvaatteisiimme liitetään nykyään enenevässä määrin mittalaitteita. Ne keräävät hieman samaan tapaan dataa terveydestämme ja auttavat ongelmien ennakoinnissa. Mittareihin voitaisiin louhia energiaa liikkeistämme.

– Hurjin, hieman toisenlainen esimerkki, jonka olen kohdannut, on sydämentahdistin, joka saa energiansa sydämen liikkeistä. Tällaista on jo kokeiltu eläimillä, Ruuskanen kertoo.

Jollakin saattaa olla vaikkapa jo kaukaa menneiltä vuosikymmeniltä kokemusta itsensä vetävästä, kehon liikkeistä voimansa saavasta rannekellosta. Siinäkin on periaatteessa kyse energianlouhinnasta. Tuttu esimerkki on myös poiju, joka saa tarvitsemansa sähkön aaltojen liikkeestä. Myös vanhassa kunnon polkupyörän dynamossa taitaa olla pohjimmiltaan kyse energianlouhinnasta.

Jopa lehmiä ollaan valjastamassa mukaan energianlouhintaan. Tampereen yliopistossa on parhaillaan käynnissä tutkimus, jossa selvitetään, miten lehmiin sijoitettavat pienet generaattorit voisivat antaa virtaa mittalaitteille, jotka tarkkailevat niiden ruumiinlämpöä ja lauman terveydentilaa ilman, että eläimet sitä itse edes huomaavat. Liike-energiaa voitaisiin ehkä hyödyntää myös pannoissa, jotka seuraavat eläinten liikkeitä ja varoittavat niitä poistumasta laitumeltaan.  

Sähköä jalkakäytävästä tai maantiestä

Energianlouhinnalla on mahdollista tuottaa energiaa myös esimerkiksi valaistukseen sekä erilaisiin näyttötauluihin.

Lontoossa, Bird Streetillä, on jo otettu käyttöön jalkakäytävä, joka tuottaa sähköä valaistukseensa ja lisäksi bonuksena linnun laulua kaiuttimista kaupunkilaisten iloksi. Jalkakäytävän alla on pietsosähköisiä generaattoreita, jotka muuttavat askelten paineen sähkövirraksi.

Mutta jos vaikkapa vastaavan järjestelmän laittaisi maantielle sieppaamaan energiaa ohikiitävien autojen paineesta ja liike-energiasta? Ja jos tienpintaan saisi lisäksi upotettua aurinkopaneeleja?

– Tuollaisia visioita on esitetty, ehkä ne voivat olla jonakin päivänä ihan totta. Jo nyt tienpinnasta pystytään kyllä louhimaan sähköä ainakin näyttötaulujen tarpeisiin.

Pekka Ruuskanen uskoo, että viiden vuoden kuluttua energianlouhinnassa ollaan jo paljon nykyistä pitemmällä.


Teksti: Matti Välimäki