Energia ja polttoaineet
Fossiilisten polttoaineiden, kuten öljyn, maakaasun ja kivihiilen, varat ovat osoittautuneet paljon suuremmiksi kuin aiemmin arvioitiin, ja myös niiden hinnat ovat pysyneet hyvin kilpailukykyisellä tasolla. Erityisesti energiakulutuksen lisääntyessä niiden käyttö on pikemminkin nousussa kuin laskussa ainakin seuraavat 10 vuotta. Lähitulevaisuudessa uusiutuvat energiamuodot ja bio- ja vetyteknologia sekä myöhemmin myös torium- ja fuusioenergia alkavat kuitenkin vääjäämättä korvata fossiilisia polttoaineita.
Tutkijat ja insinöörit eri puolilla maailmaa kehittelevät parhaillaan menetelmiä tulevaisuuden energianlähteiksi.
Keskivertoauto kulkee tällä hetkellä Suomen teillä todennäköisimmin raakaöljystä jalostetulla bensiinillä tai dieselillä. Nykyään liikenteessä kuitenkin ajaa vastaan yhä todennäköisemmin myös auto, jonka energian lähteenä toimii jokin vaihtoehtoinen käyttövoima.
Biopolttoaineet
Biopolttoaineita on olemassa kolmea sukupolvea: ensimmäisen sukupolven biopolttoaineissa käytetään tavallisesti elintarviketuotantoon soveltuvia raaka-aineita, toisen sukupolven biopolttoaineiden raaka-aineita ovat kasvi- ja puupohjainen selluloosa sekä jätteet ja tähteet.
Kolmannen sukupolven biopolttoaineita valmistetaan kokonaan uusista raaka-aineista kuten levistä. Nestemäisiä biopolttoaineita voidaan käyttää erilaisissa liikennevälineissä fossiilisiin bensiini- tai dieselpolttoaineisiin sekoitettuna ja joissakin tapauksissa sellaisenaan.
Bensiini
Myös bensiinin suhteen ollaan menossa vähäpäästöisempään suuntaan. Viime vuosina päästöjä ja polttoaineenkulutusta vähentävä hybriditeknologia ovat yleistynyt erityisesti bensiinikäyttöisissä autoissa. Bensiiniin voidaan myös sekoittaa biokomponentteja, yleisimmin etanolia.
Diesel
Dieselauton hyötysuhde on bensiiniautoa parempi ja dieselauto kuluttaa vähemmän polttoainetta kuin vastaavankokoinen bensiiniauto. Dieselautojen ongelmana ovat olleet hiukkaspäästöt ja typen oksidipäästöt, joiden vähentämiseksi dieselautoissa edellytetään nykyisin hiukkassuodatinta ja pelkistävää katalysaattoria. Tulevaisuudessa myös hybridivoimalinjat parantavat dieselin energiatehokkuutta ja vähentävät päästöjä. Uusiutuvaa dieseliä voidaan joissakin tapauksissa käyttää sellaisenaan dieselmoottorin polttoaineena.
Sähkö
Sähköautoja ovat yksinomaan sähköenergialla toimivat täyssähköautot ja ladattavat hybridiauto. Hybrideissä on polttomoottorin lisäksi sähkömoottori ja ajovoima-akku, jota voidaan ladata verkkovirralla.
Bio- ja maakaasu
Lähes kaikki markkinoilla olevat kaasuautot ovat kaksikäyttöisiä autoja, joita voi ajaa kaasun lisäksi bensiinillä. Kaasukäyttöisten autojen polttoaineena käytetään Suomessa metaania, joka on maakaasua tai biokaasua. Biokaasu on uusiutuvaa energiaa, sillä se syntyy orgaanisen aineen hajoamisprosessissa. Kaasupolttoaineiden hiilidioksidipäästöt ovat pienemmät kuin bensiinin tai dieselpolttonesteen.
Vety
Vaikka fossiilisia polttoaineita on vaikea korvata esimerkiksi liikenne käytössä, vahvana vaihtoehtona niille pidetään vetyä
Vetyä pidetään lupaavana vaihtoehtoisena tulevaisuuden polttoaineena, koska ainoa siitä aiheutuva päästö on vesihöyry. Vetyä ei esiinny luonnossa sellaisenaan, vaan se on useimmiten sitoutunut vedeksi. Vedyn valmistaminen vaatii vielä enemmän energiaa kuin vedyn käytöstä polttoaineena voidaan liike-energiana saada. Näin ollen vedyn energiataloudellinen tuottaminen edellyttäisi, että saatavilla olisi rajattomasti uusiutuvaa energiaa.
Kun tulevaisuudessa siirrytään vihreään energiahuoltoon, sähköntuotanto on epävakaata: vuorokaudenaika ja sää vaikuttavat siihen, paljonko sähköä voidaan tuottaa, olipa senhetkinen tarve kuinka suuri tahansa.
Sähkön varastointimahdollisuudet ovat yhä varsin rajalliset, eikä akkujen avulla voida taata sähkönkulutusta ja -tuotantoa tasapainottavan säätövoiman riittävyyttä kovin pitkäksi aikaa.
Ongelman ratkaisu löytyy vedystä, joka sopii erinomaisesti energian varastoimiseen. Sähköllä veden happi ja vety erotetaan toisistaan, ja vety varastoidaan.
Varastovedyllä toimiva polttokenno tuottaa sähköä, lämpöä ja vettä.
Vetytalous
Saasteeton vety voi tulevaisuudessa olla sekä tärkein käytössä oleva polttoaine että pääasiallinen energian varastoinnin muoto. Vetytaloudella tarkoitetaan tilannetta, jossa vety on korvannut nestemäiset polttoaineet sekä ajoneuvojen että lämmitysjärjestelmien osalta ja syrjäyttänyt akut pääasiallisena energiavarastona. Vetytalouden suurimmat haasteet liittyvät taloudellisiin ja teknologisiin kysymyksiin.
Vedyn hyödyntämiseen liittyy kuitenkin haasteita. Vetyä ei esiinny helposti hyödynnettävässä muodossa, vaan sitä pitää tuottaa teollisesti. Tämä puolestaan vaatii runsaasti sähköä, jota toistaiseksi tuotetaan pääosin fossiilisilla polttoaineilla. Lisäksi vedyn varastointi ja kuljetus voi olla vaarallista, sillä kyseessä on räjähdysaltis aine.
Vedyn tulevaisuus polttoaineena riippuu kahdesta asiasta. Ensinnäkin tulee löytää taloudellinen ja ympäristöystävällinen tapa tuottaa sitä. Toiseksi vedyn varastointiin, kuljetukseen ja jakeluun liittyvät turvallisuusriskit on ratkaistava.
Ensimmäiseen ongelmaan on kuitenkin jo olemassa potentiaalinen ratkaisu uusiutuvien energianlähteiden muodossa: esimerkiksi aurinkosähkön roima halpeneminen voi edistää vetytuotantoa. Itse asiassa vety saattaa tarjota ratkaisun uusiutuvien energialähteiden varastointihaasteisiin: ylijäämäsähköllä tuotetaan vetyä, joka varastoidaan ja joka tarvittaessa voidaan muuttaa takaisin sähköksi, hyödyntää ajoneuvojen polttoaineena tai pumpata kaasuverkkoon.
Vaikka sähköautot kulkuneuvoina ja akut energian varastointimuotona ovat tällä hetkeä sekä vetyä edullisempia että turvallisempia, on kiinnostus vetypolttoaineeseen kasvamassa. Esimerkiksi Saksassa on otettu käyttöön maailman ensimmäinen vetyjuna ja Toyotan tavoitteena on laskea vetymallinsa hinta samalle tasolle hybridiensä kanssa vuoteen 2025 mennessä.
Mikäli teknologiset haasteet ratkaistaan ja vedystä tulee taloudellisesti käyttökelpoinen polttoaine, on ihmiskunnalla hallussaan käytännössä rajattomat ja saasteettomat polttoainevarannot. Ilmastonmuutoksen torjunta ja monet muut ympäristöhaitat kyettäisiin tällöin voittamaan ja talousjärjestelmä muuttuisi todennäköisesti huomattavasti. Myös maailman geopoliittinen tilanne kokisi mullistuksen vanhojen öljyn- ja kaasuntuottajamaiden painoarvon – ja todennäköisesti myös talouden – romahtaessa.
Lähteet:
Tieteen kuvalehti: tulevaisuuden energialähteet
millä energialla autosi kulkee tulevaisuudessa