Ilmanlaadun parannusta Kiinalaisittain

Mitä tekee tuo maailman toiseksi väkirikkain valtio, kun se ihan oikeasti haluaa saada parannettua ilmanlaatua?

• Kieltää 2-tahti moottorilliset laitteet
• Suosii sähköskoottereita tarjoamalla niille latauspaikkoja
• Rakentaa runsaasti vesivoimaa
• Rakentaa sähkönjakelun infrastruktuuria

"Kolmen rotkon pato" tuottaa kuumimman kesäkauden aikana 10-15 GW tehoa, josta 3000 MW tuodaan Shanghaihin maailman pisimpiin kuuluvalla 500 kV tasavirtalinkillä.

Vaikka kolmen rotkon pato ei enää tuotakaan kuin 3-4% Kiinan sähkönkulutuksesta aiemmin suunnitellun 10% asemesta kasvaneen kulutuksen takia, merkitsee 15 GW tuotanto kuuman kesäkauden aikana kuitenkin sitä, ettei ole tarve ajaa ihan niin montaa hiililauhdevoimalaa, kuin ilman sitä. Hiililauhdevoimalat toimivat kesäkuumalla myös huonommin, kun niiden "kylmässä päässä" lämpötila on +40C.

Itse asiassa Shanghain seudun pahaksi mainostettu Smog ei ollut ollenkaan paha keskellä heinäkuuta 2009.

Kaupungeissa kansa liikkui paljon sähköskoottereilla ja niille on myös tarjolla pysäköinti- ja latauspaikkoja useimpien työpaikkojen äärellä. Skootterin hinta on 1500-4500 Yuania, siis 150-470 euroa.

Seudulla matkustellessa olikin mielenkiintoista nähdä, miten junat olivat etupäässä sähkövetoisia ja nopeita! 150 km matka maksoi 31 Yuania business-luokassa. Kakkosluokan lippu oli 26 Yuania. (Eli noin 3.2 ja 2.7 euroa.) Junat tuntuivat myös kotimaisiin nähden leveämmiltä ja jalkatilaa oli runsaammin! (Tähän liittyy matkatavaroiden pito jalkatilassa, eikä hyllyllä.) Samoin junat olivat ilmastoituja ja tiedotetekstit pyörivät sekä Kiinaksi, että Englanniksi.

Kiinan seikkailullaan Insinörtti tietysti vilustui: Shanghain metrossa, jossa ilmastointi puhalsi +20C kylmää ilmaa ulkolämpötilan ollessa +40C...

Uuskieltä ja peitetermejä

Astrid Thors hämmentää kansaa, joku mummo halutaan lähettää pois kun hän ei ole "ydinperhettä", mutta toisaalta perheiden yhdistämisiä halutaan tarjota "alaikäisille" maahantulijoille - ilman että enää halutaan tehdä edes DNA tarkastuksia että onhan "perhe" edes oikeasti lähisukulaisia.

Yle: Thors isovanhempien oleskeluluvista

Ulkomaalaislain mukaan isovanhempi ei kuulu ydinperheeseen. Isovanhempi saa oleskeluluvan Suomeen käytännössä vain, jos hän on "täysin riippuvainen" suomalaisista omaisistaan. Maahan-muutto–ministeri Astrid Thorsin mukaan tiukkoja käytäntöjä ei olla lieventämässä, vaan maahanmuuttoasioissa keskitytään kotouttamiseen.

Tuon ensimmäisen kerran kuullessani ajattelin että "ai jaa, lähetetään alkuperäiseen kotiinsa?" Sitten muistin että "ei, tämähän oli uuskieltä joka tarkoittaa että "kustannetaan elämä suomessa.""

Minuun kohdistuu tällä hetkellä ihan toisenlaistakin painetta. Väitetään, että Suomen perheenyhdistämispolitiikka olisi aivan liian löperoä. Ei se kyllä Ruotsista ja Norjasta poikkea, mutta tällaistähän on väitetty pitkin kevättä.

No eipä näissä vertailukohteissa mitään hurrattavaa ole. Ruotsalaiset ovat päästäneet hommansa överiksi ja muut pohjoismaat matkivat kaikessa Ruotsalaisia.

USA:ssa tekivät DNA-analyysejä väitetyistä perheenyhdistämisistä ja kun se osoitti, että väitteet lähisukulaisuudesta ovat pääasiassa perättömiä, koko ohjelma lopetettiin.

EU direktiivi 2003/86/EY, on suomenkielisen yhteenvetonsa mukaisessa soveltamiskäytössä ihan tolkullinen sääntö. Keskeisiä lainauksia:

Perheenyhdistämistä voivat hakea kolmansien maiden kansalaiset, joilla on vähintään vuoden oleskelulupa jossakin jäsenvaltiossa ja joilla on todellinen mahdollisuus jäädä maahan pysyvästi. Sen sijaan direktiiviä ei sovelleta sellaiseen kolmannen maan kansalaiseen, joka on hakenut pakolaisaseman tunnustamista ja jonka hakemuksesta ei ole vielä tehty lopullista päätöstä tai jolle on myönnetty tilapäinen suojelu. Sitä ei myöskään sovelleta Euroopan unionin kansalaisen perheenjäseniin.

Direktiivi ei estä soveltamasta kansalliseen lainsäädäntöön mahdollisesti sisältyviä suotuisampia säännöksiä.

Oikeus perheenyhdistämiseen koskee seuraavia henkilöitä:

• perheenkokoajan aviopuoliso
• perheenkokoajan ja hänen aviopuolisonsa alaikäiset lapset, mukaan luettuina lapset, jotka on adoptoitu (alaikäisellä lapsella tarkoitetaan lasta, joka on kyseisen jäsenvaltion lainsäädännössä määriteltyä täysi-ikäisyyden rajaa nuorempi ja joka ei ole naimisissa).

Jäsenvaltiot voivat antaa säännöksiä, joissa oikeus perheenyhdistämiseen ulotetaan kattamaan myös seuraavia henkilöitä:

• ensimmäisen asteen sukulaiset suoraan ylenevässä polvessa
• täysi-ikäiset naimattomat lapset
• avioliitonomaisissa olosuhteissa elävä henkilö.

Jäsenvaltio voi vaatia, että perheenkokoajalla on asunto, joka täyttää yleiset turvallisuus- ja terveys-vaatimukset, ja sairaus-vakuutus. Samoin voidaan edellyttää, että hänellä on vakaat tulot, jotka riittävät sekä perheenkokoajan omien että hänen perheenjäsentensä ylläpitoon ilman, että heidän on turvauduttava kyseisen jäsenvaltion sosiaaliturvajärjestelmään. Lisäksi perheenkokoajaa voidaan vaatia noudat-tamaan kotouttamistoimenpiteitä kansallisen lainsäädännön mukaisesti. Perheenkokoajalta voidaan myös edellyttää, että hän on asunut maassa tietyn ajanjakson, jonka pituus voi olla enintään kaksi vuotta, ennen kuin hänen perheensä voidaan yhdistää.

Pakolaisten perheenyhdistämiseen sovelletaan erityisiä säännöksiä, jotka koskevat muun muassa perheenjäsenen käsitettä, sukulaisuussuhteen todistavia asiakirjoja sekä asuntoa, sairaus-vakuutusta, vakaita tuloja ja kotouttamis-toimenpiteiden noudattamista koskevia vaatimuksia.

Petollisen toiminnan (esimerkiksi asiakirjojen väärentämisen tai lumeavioliiton) tapauksessa hakemus hylätään. Asianomaisilla henkilöillä on oikeus hakea kaikkiin hylkäyspäätöksiin muutosta oikeusteitse.

Perheenkokoajana siis ei voi olla maahan yksin saapunut alaikäinen lapsi.

Kun näistä mennään yli Ruotsalaiseen sinisilmäiseen maailmansyleilyyn, ei ole mikään ihme että kansa alkaa nurista.

---

• US Department of State, Bureau of Population, Refugees and Migration Fraud in the Refugee Family Reunification (Priority Three) Program
  

Työvoimapula uhkaa!

Kansantaloustieteen professori Jaakko Pehkonen Jyväskylän yliopistosta on mennyt sanomaan että:

"Työvoimapula uhkaa jo parin vuoden päästä"

Tällaisen otsikon saimme lukea tänään Taloussanomat.FI:n verkkolehdestä.

Kyseessä on EVA:n tilaaman raportin julkistuksesta kertova juttu, mutta tänä päivänä tällaiset lausumat tuntuvat jotenkin ontoilta...

Kyllähän siellä muutamia oikeitakin toteamuksia on:

Osaavaa työvoimaa on haettava julkiselle sektorille myös ulkomailta, ja sitä varten kannattaa harkita oman organisaation perustamista.

Jotta työn vastaanottaminen kiinnostaisi, tarvitaan tueksi uusia kannusteita. Tällaisia voisivat olla esimerkiksi työhistoriaan sidottu työttömyysturva ja tukijärjestelmät, jotka on ehdollistettu työllistymiselle.

Raportissa on ehkä kerrottu tarkemmin, mutta mikäili tämän toteutuksella on mitään tekemistä monikulttuurisen sinisilmäistön toiminnan kanssa, tuloksena tulee olemaan:

1. Ulkomailta otetaan kaikki tänne haluavat, mitä vähemmän he osaavat yhtään mitään, sen parempi.
2. Sitä korkeampia tukia annetaan, mitä osaamattomampi ja työllistymis-kelvottomampi tulija on. Varat otetaan lisäbudjeteista.
3. Sitä korkeampaa työttömyysturvaa saa, mitä kauemmin on kulunut viimeisestä työstä
   
4. Suomalaisille työttömille annetaan tukea sen mukaan mitä alkujaankin alimitoitetussa budjetissa sattuu olemaan varoja jäljellä, loppuvuodesta sossusta (eri budjetti) saa rahaa ruokaan ja vuokraan
   

Juttu: taloussanomat.fi/tyomarkkinat/2009/06/17/tyovoimapula-uhkaa-jo-parin-vuoden-paasta

Polttoturvetta, kivihiiltä vai ydinvoimaa?

Osoittautui yllättävän vaikeaksi löytää uskottavia tutkimustuloksia erilaisten energiatuotantomenetelmien säteilytuotannosta.

Säteilyturvakeskus on julkaissut jotakin polttoturpeen säteilypitoisuuksista ja teksti löytyy vain paperilla (STUK A-143). STUK:in julkaisun tiivistelmän mukaan viimeisen 60 vuoden ydinkokeet näkyvät uudemmissa kerrostumissa ja vanhoissa on luonnon graniittien yms. rapautumisesta liuenneita uraanin ja radiumin pitoisuuksia, sekä niiden hajoamisketjujen radioaktiivisia sirpaleita. Merkittävä osa turpeen polton säteilyannoksesta koostuu kaliumin aktiivisesta luonnollisesta isotoopista. Sama isotooppi tulee savukaasuissa myös kaiken muun bioperäisen polttoaineen poltosta, kuten puuhakkeen.

ORNL review vol 26, number 3&4: Coal Combustion: Nuclear danger or resource?

Oak Ridge National Laboratory (ORNL):ssä tutkitaan mm. ydinenergian tuotantoa ja siellä on riittävän herkät mittalaitteet ja ennen kaikkea mielenkiintoa ottaa selvää hiilen polton epäpuhtauksista ja niiden radioaktiivisuudesta.

Kivihiilessä uraanipitoisuus on yleensä noin 1 miljoonasosa (ppm), mutta pitoisuuksia löytyy 10 ppm:ään ja ylikin. Lisäksi keskimäärin löytyy noin 2.5 kertainen pitoisuus toriumia, joskin se on selvästi vähemmän radioaktiivista kuin uraani.

Tällä hetkellä (noin vuosi 2010,) ORNL:n graafit kertovat että hiilenpolton mukana ilmakehään päätyy vuosittain noin 15 miljoonaa kiloa toriumia ja noin 6 miljoonaa kiloa uraaneja. Tästä rikastamattomasta luonnonuraanista noin 0.72% on fissioherkkää ja "radioaktiivista" U235:ttä, eli noin 43 tuhatta kiloa.

Puoliintumisajoiltaan määriltään runsaimmat isotoopit ovat:

• 232Th: 14 000 M vuotta, α → Radium ...
• 238U: 4 460 M vuotta, α → 234Th ...
• 235U: 704 M vuotta, α → 235Th ...

"Th" on Torium.
Toriumin puoliintumisaika on noin 3.1 kertaa pidempi kuin U238:lla ja noin 20 kertaa pidempi kuin U235:llä. Määräsuhteista johtuen kokonaisaktiivisuudesta noin 80% tulee U238:sta ja noin 20% toriumista. U235:n osuus on luokkaa 1%.

Kivihiilen (ja myös turpeen, puuhakkeen, yms) keskimääräinen radioaktiivisuus on noin 4.7 mikrocurietä per tonni.

Ydinvoiman vastustajat vetävät otsikoihin tutkimuksia, jossa 25 vuoden aikana 15 km säteellä Ruhrin alueella sijaitsevasta ydinvoimalasta on 16 ihmistä sairastunut leukemiaan. Kuinka paljon tuolla samalla alueella on kivihiilen ja ruskohiilen polttoa? Kuinka monta tonnia niistä hiilivoimaloista on tuprutettu taivaalle kivihiileen ja ruskohiileen fossiloituneita uraaneja ja toriumia? Eikö muut ilmansaasteet merkitse mitään, kun seudulla "kaunis kesäpäivä" tarkoittaa "kirkasta" kellanruskeaa taivasta ja aurinko juuri ja juuri erottuu.

Yhdessä hiilitonnissa on luokkaa 5 grammaa uraania ja toriumia (vaihteluvälin ollessa 2-30 grammaa) ja se tiivistyy lentotuhkaksi josta tyypillisissä suurvoimaloissa kerätään pois savukaasuista noin 99.5% - tyypillisesti 10 kg/hiilitonni. Savussa pääsee siis ulos edelleen noin 50 grammaa lentotuhkaa per hiilitonni. Rikkiä samassa hiilitonnissa voi olla jopa 100 kiloa (joissakin ruskohiililaaduissa) ja rikinpoistoa tehdäänkin ahkerasti. Muitakin ikäviä hyvin kaasumaisiksi oksideiksi höyrystyviä aineita löytyy, kuten vaikkapa elohopea.

Kivihiili on miljoonia vuosia vanhaa suota ja vaikka kotimaiset suomme ovat paljon nuorempia silti niihinkin on rikastunut sama noin 1-10 miljoonasosaa uraania ja toriumia kallioidemme pintarapautumisesta.

Oletetaan että turpeen polttoa tehtäisiin uusiutumissyklin tahdissa (mikä se olisi, en lähde nyt tutkimaan), silloinkin ilmaan levitettäisiin tämä pieni annos uraania ja toriumia, koska sitä kaiken aikaa liukenee pintamaasta vesiin ja sitä tietä soihin. Koskaan ei pääse tilanteeseen että hiilen/turpeen poltto ei levittäisi radio-aktiivisia päästöjä, joskin ne ovat melko pieniä jos laitos tekee lentotuhkan talteenottoa.

Mitä ovat sitten ydinvoimaloiden päästöt? Pienikin pihaus jotain lyhytikäisiä kaasuja nousee vihertäjien lehdistössä otsikoihin, mutta onko sillä oikeasti mitään merkitystä verrattaessa hiilivoimaloihin? Mitäkö kaasuja? No vaikkapa jäähdytysveden hapen tekemä neutronisieppaus muuttaa happea radio-aktiiviseksi niin että sen puoliintumisaika mitataan tunneissa. Tämä tekee kevyt-vesireaktoreiden ensiökierron jäähdytysveden radioaktiiviseksi muutamaksi päiväksi. (Olkiluoto 1&2 kiehutus-vesireaktoreissa tämä säteilevä höyry kiertää tietysti turbiineissa ja siitä aiheutuu muutaman päivän viive ennen kuin turbiinilaitosta päästään tutkimaan.)

Mutta ne oikeat ydinvoimaloiden päästöt?

ORNL tiivistää tuloksen näin:

The population effective dose from coal plants
is 100 times that of nuclear plants.

Siis hiililaitosten ilmakehään lykkäämässä tuhkassa ja savukaasuissa on 100 kertaa enemmän säteileviä aineita, kuin mitä ydinvoimaloista pääsee ulos. Tämä siitäkin huolimatta, että valtaosa raskaista metalleista on tiivistyneenä varsin tehokkaasti kerättävään lentotuhkaan, jota on hyvälaatuisella kivihiilellä on noin 1%, huonolaatuisella enemmän.

Jos polttoaine olisi 100% biopolttoainetta (turvetta, energiapajua, tms.) tilanne ei muuttuisi, koska sama noin 1-2 miljoonasosaa poltettavasta biomassasta olisi uraania ja 4-8 miljoonasosaa toriumia.

Lentotuhka sisältää siis melkein kaikki kivihiilen epäpuhtaudet noin 1/100 osassa tilaa alkuperäiseen nähden. Tämä merkitsee myös että tonni lentotuhka on 100 kertaa radioaktiivisempaa, kuin tonni kivihiiltä, noin 0.47 millicurieta per tonni. Itse asiassa ORNL:n raportti ihmettelee, että miksei näin rikkaasta malmista kerätä uraania ja toriumia talteen?

Runsaat määrät rikkidioksidia ja kaikkea muuta hiilidioksidin ja veden lisäksi ei ole mikään suuri ongelma vihertäjille, kunhan kyseessä ei ole vahvan vuorovaikutuksen käyttäminen energiantuotantoon.

Minne muuten tuo lentotuhka päätyy? Parasta hyötykäyttöä sille nykyisin on tehdä kipsilevyä joka päätyy rakennusten kuiviksi sisäpinnoiksi. Kipsilevyn kipsi vs. lentotuhka sekoitussuhdetta tietämättä on mahdoton sanoa että kuinka paljon radioaktiivisempaa näin syntyvä levy on, jotain välillä 30-70 kertaa kuin ilman lentotuhkaa. Se ei ole siltikään merkittävä säteilylähde.

---

• ORNL review vol 26, number 3&4: Coal Combustion: Nuclear danger or resource?
  
• STUK A-143: Turvesoiden ja polttoturpeen radionuklidit.
  

Persona non-grata ja (bio)passit

Kirjoitin aiemmin aiheesta biometripassi ja tietoturvauhat, jossa kuvasin näiden uusien passien tekniikkaa.

Turvallisuusmaailmassa on kahdenlaista lähestymistapaa:

1. Salli vain se, mikä on nimenomaisesti sallittua
2. Kiellä vain se, mikä on nimenomaisesti kiellettyä

Yleisesti halutaan käyttää kakkosvaihtoehtoa, paitsi milloin nimenomaisesti käytetään ykköstä. Turismille kakkonen on kaiken perusta, turvallisuuskeskeiselle mm. sotilaalliselle toiminnalle taas ykkönen.


Miten ratkaistaan persona-non-grata väärä tunnistus? Mitä edes tarkoitan väärällä tunnistuksella? Yksinkertaisesti näitä kahta:

• Henkilön väärää tunnistusta persona-non-grata:ksi
• Henkilön väärää tunnistusta ei persona-non-grata:ksi.
  

Epätoivotuksi todettu henkilö passitettiin aikoinaan pois maasta/maanosasta ja hänen biometrinen identiteettinsä talletettiin maanosan laajuiseen epätoivottujen tietokantaan.

Otetaan premissiksi, että henkilöllä on laillinen uusi passi uusilla tiedoilla - koska maan Y henkilötunnistussysteemit eivät ole kovin tarkkoja, mutta maa myöntää e-passeja koska kaikki hyvät tekevät niin.

Naiivi tapa olisi tutkia passissa olevat tiedot ja tehdä tarkistus persona-non-grata rekisteriä päin:
→ Hienoa! Passi ei ole mustalistalla, päästä sisään!


Miten ihan aikuisten oikeasti tehdään persona-non-grata tunnistus?

Se tehdään tallettamalla riittävän runsaasti sellaista biometristä informaatiota joka on:

• Stabiilia ihmisen koko elämän ajan
• Helpohkoa hakea nopeasti suuresta tietokannasta, kuten sormenjälkiä ja iiriskuvat.

Sellaisen tiedon kaveriksi annetaan myös vähemmän helposti tietokantahakuna haettavia juttuja, kuten henkilöiden valokuvia.

Ratkaise valokuvalla ongelma: "Löydä miljardien valokuvien joukosta se, joka mahdollisesti esittää tätä harmaantunutta ja kaljuuntunutta henkilöä tuntematon määrä vuosia aiemmin."

TV-CSI grafiikkahaut sikseen, ne ovat TV-viihdettä, oikeat haut tehdään sen jälkeen kun kuvasta on laadittu tunnuspisteverkko, määritelty mittasuhteiden standardoitu datajoukko kysytään tietokantaan fiksusti rakennetuilla apuindekseillä että "anna niiden osumien joukko joissa mittaluvuista ainakin 90% täsmää paremmin kuin 5% virheellä". Seuraava käsittely sitten rouhii välituloksesta tiukempien ehtojen mukaan vääriä osumia pois, mutta jos ensimmäinen valintakriteeristö on valittu oikein, oikea osuma on tuossa välituloksessa ja (mikä tärkeintä) tämän ensimmäisen kohtuukokoisen välituloksen saantiin meni hyvin vähän aikaa.

Sormenjälkiä ja iiriskuvia haetaan tietokannasta tämän kaltaisilla algoritmeilla muodostettavilla tiivisteillä. Kun tiivistetekniikka on löytänyt sopivan pienen potentiaalien osumien joukon, voidaan lähteä käyttämään tarkempia ja laskennallisesti raskaampia algoritmeja todellisen osuman löytämiseen ja selvien väärien eliminointiin.


Väärä tunnistaminen persona-non-grata:ksi tarkoittaa että biometristen tunnisteiden joukko antaa osuman väärälle henkilölle.

Edes identtisillä kaksosilla sormenjäljet eivät ole täsmälleen samanlaiset, mutta kaksien sormenjälkien tunnistaminen samaksi on silti mahdollista, jos käytetty digitointi on liian suurpiirteistä, tmv. Vertailemalla useampia sormia ja molemmat iiriskuvat päästään tilanteeseen jossa yhden sormen (tai yhden iiriksen) täsmäys ei vielä sano että kyseessä on sama henkilö.

Puuttuva tunnistaminen persona-non-grata:ksi tarkoittaa että henkilö pääsee sisään ilman että häntä on tunnistettu. Tällöin henkilön tallennetut tiedot, eivät enää osu yksiin henkilön nykyisen olemuksen kanssa.

Sormenjälkiä voi "polttaa" pois, yms. mutta "sormenjäljetön" saapuja herättää varmasti omaa huomiotaan, samoin väärillä sormenjäljillä varustautunut henkilö, jolla on sormissaan jotain ylimääräistä kuorta.
Iiriksen voi peittää värillisellä kontaktilinssillä, mutta sekään ei jää tarkkaavaiselta ihmiseltä huomaamatta.

Biometripassi ja tietoturvauhat

Takavuosina huudeltiin kovasti näiden uusien biometripassien olevan kenen tahansa etäluettavissa ja siten niihin säilötyn identiteetin olevan varastettavissa.

Tätä uhkakuvaa pitää tasapainottaa kuitenkin parilla seikalla:

• Sähköinen etäluku on vaihtoehto ns. kontaktilliselle älykorteille, jonka ongelmia ovat luonnollisesti kontaktin tarve ja kontaktien kautta mahdollinen staattisen sähkön korttia rikkova vaikutus
• Etäluku on havaittu nopeammaksi kuin kontaktillinen lukeminen tarkkoine kortin paikkasijoitteluineen
  
• Talletettu data on tehty erinomaisen vaikeaksi väärentää
  
• Talletetun datan aitous on tehty helpoksi varmistaa
• Varastettu passi voidaan asettaa kieltolistalle, jolla sen pätevyys mitätöidään nimellisesti kolmessa vuorokaudessa (tai alle) siitä kun passin myöntäjämaan viranomainen saa ilmoituksen sen varastamisesta tai muusta katoamisesta.
  

Identiteetin etävarastaminen estyisi kontaktillisella kortinluvulla, mutta oikeastaan se ei muuta yhtään tilannetta siitä, että passi annetaan hotellissa sisäänkirjautumisen yhteydessä henkilökunnalle kirjattavaksi. Tähän on tarjolla kuitenkin ns. "Basic Access Control", jossa kaikki kortilta luettava data tulee yksinkertaisen symmetrisen kryptauksen läpi. Kryptoavain muodostuu passin tietosivulla olevan koneluettavasta datasta (Machine Readable Zone, MRZ) hash funktiolla ja sen tarkoitus on tehdä anonyymi etäluku toimimattomaksi, mutta ei vaatia sertifioituja lukijalaitteita.

ICAO:n määrityksessä biometripasseista (Machine Readable Travel Document) ensimmäisen sukupolven passeissa on EEPROM datakapasiteettia vähintään 32kB, josta noin 15-20kB suositellaan käytettäväksi henkilön passivalokuvan voimakkaasti kutistettuun JPEG versioon. Loput datasta on samaa mikä näkyy tulostettuna passin sisältösivulle, kaikesta tuosta datasta tehdylle kryptograafiselle tiivisteelle ja passinmyöntäjän kryptograafiselle allekirjoitukselle. Käytännössä passin datasisältö on X.509-tyylinen sertifikaatti.

Näille MRTD:ille (alias e-Passport) on määritelty kolme yhteensopivuusryhmää:

1. Kasvokuva
2. Sormenjälki ja iiris-kuva
3. Allekirjoitus ja ääninäyte
   

Sormenjäljen ja/tai iiriskuvan kanssa ICAO on suosittanut vuonna 2006, että ne salattaisiin, mutta: "Encryption standards would be left to the issuing state."

Minimaalinen datasisältö ovat ryhmät DG1 ja DG2, eli MRZ data ja värillisen kasvokuvan jpeg. Passin konsistenssin varmistamiseen riittää MRZ datan vertaus DG1:een, sekä tietysti koko koneellisen sertifikaatin verifiointi.

ICAO:n Public Key Directory (PKD) sisältää kaikkien e-passeja tekevien kryptograafiset allekirjoitukset ja kaikkien näitä passeja tarkastavien tulee ladata tuoreet allekirjoitussertifikattitiedot ja sertifikaattien peruustuslistatiedot (CRL) sieltä systeemeihinsä vähintään kerran päivässä. Näitä tietoja ei pääse lataamaan ilman yksilöllistä tunnusta ja salasanaa, joita ei saa, jos ei ole maansa passeja rajatarkastuksissa yms. tarkastava viranomainen.

Ensimmäisen sukupolven passeissa tiedot olivat selväkielisinä, nykyisessä sukupolvessa ne on suojattu anonyymiltä etäluvulta em. BAC:lla, mutta passi ei silti verifioi lukijalaitetta mitenkään. Speksin mukaan BAC perustuu pelkästään passin MRZ:ssa olevaan informaatioon, eikä edes osittain viranomaisten hyvävelikerhon salaiseen sertifikaattirekisteriin.

Miten tietoturvauhat?

• Anonyymi etäluku/identiteettivarkaus? BAC estää tai ainakin vaikeuttaa, mutta ei estä passin haltuunsa saanutta esim. hotellivirkailijaa tekemästä työnsä ohessa datan uloslatausta BAC:in speksaamalla tavalla
  
• Väärennetyn identiteetin luonti? PKI systeemin käyttö estää - ainakin periaatteessa. Kyllin suuria RSA-avaimia käyttävä allekirjoitin on hyvin vaikea faktoroitava, mutta kukin maa päättää itse, kuinka isoja avaimia käyttää.
  
• Väärennetyn identiteetin luonti? Passien allekirjoitussertifikaattien piilottaminen tekee myös massiivisen kryptohyökkäyksen vaikeammaksi - siis sertifikaatin salaisen avaimen faktoroinnin sertifikaatin julkisesta avaimesta.
• Väärennetyn identiteetin luonti? Passien allekirjoitussertifikaatit ovat jokaisessa passissa, eikä BAC ole speksinsä mukaan muuta kuin hidaste etäluvulle - ja tuo yllä mainittu hotellivirkailija on reikä BAC:in panssarissa
  
• Väärän chipin tunnistus? Sisältyy määrityksiin, yksinkertainen EEPROM ei riitä vaan pitää löytyä myös prosessointikapasiteettia jota käytetään sekä laillisen passin tunnistamiseen, että RFID protokollan kryptaamiseen niin että salakuuntelu ei paljasta dataa.

Uudet versiot ovat jo melko uskottavia, vielä kun olisi sormenjälkiä ja iiriskuvia...

Pari tuttua kommentoi että noiden suhteen passissa riittäisi heidän mukaansa Speksin Mukainen Tiiviste (mikä se speksi sitten olisikaan) sormenjäljestä/jäljistä. Silloin kyseisestä datasta ei saisi pelättyä isoveljen sormenjälkirekisteriä, vaan kyseessä olisi tiiviste jolla voisi verrata passin haltijaa passiin kirjattuihin tietoihin. (Mutta mikään ei estäisi $Valtiota keräämästä iiriskuvia ja sormenjälkiä kansalaisistaan ja tallettamasta niitä tiivisteiden lisäksi...)

On noloa, jos biometritietojen tiivisteet eivät toimisikaan, esimerkiksi siksi että olet viiltänyt etusormeesi passin teon jälkeen ja se on muodostanut pysyvän arven skannausalueelle. Täysimittainen skannaustieto ja sormenjälkivertailijan ammattitaito kykenevät silloin kuitenkin "suurella todennäköisyydellä" sanomaan että kyseessä on sama henkilö. Tähän tietysti auttaa useamman sormenjäljen tiivisteiden keruu niin että tarjolla olisi myös "varasormia", jopa "varakäsi". Iiriksiä meillä on vain kahdet.

Allekirjoitukset ja ääninäytteet ovat hyvin sotkuinen juttu, omat allekirjoitukseni ovat hyvin harvoin samanlaisia. Ääneni muuttuu sekin riippuen ilmankosteudesta, vireydestä, jne.

Tiivisteet toimivat annetuissa rajoissa osoittamaan että todennäköisyydellä P e-passia tarjoava henkilö H on sama kuin kenelle passi kertoo kuuluvansa. Todennäköisyyden saa periaatteessa mielivaltaisen lähelle ykköstä säätäen tiivisteiden, yms. ominaisuuksia.

HVDC Supergrid

Kirjoitin suprajohtavin kaapelein tehdystä SuperGrid verkkohaaveesta aiemmin.

Tämä nykyisin osattu ja siksi niin kovin epäseksikäs HVDC tekniikkaan perustuva systeemi on hieman erilaista. EU:ssa on kuitenkin juurikin tätä HVDC tekniikkaa pitkillä yhteyksillä. (Periaatteessa koko tuo keskinen manner-eurooppa on samaa taajuussäätöaluetta, mutta se koostuu silti useista erillisistä saarekkeista joita ei ole aivan pakko ajaa yhdessä.)

Teknisiä vaihtoehtoja on pari:

• Line Commutated Converter High Voltage Direct Current
• Voltage Sourced Converter HVDC

LCC-HVDC on näistä vanhempaa tekniikkaa, mutta sen toteuttamiseen tarvittavat tyristorikytkimet ovat hyvin hallussa ja AC/DC muuntoaseman häviöt ovat luokkaa 0.8% per asema. Tekniikka kaipaa myös synkronointia ja ohjausparametreja siirtämään jatkuvan tiedonsiirtoyhteyden linkin päiden välillä.

VSC-HVDC on uudempaa, IGBT transistoreja käyttävää tekniikkaa ja mm. suuremman kytkentätaajuuden takia siinä on LCC:tä suuremmat häviöt: noin 2.0% per asema. Tämä ei tarvitse jatkuvaa tiedonsiirtoyhteyttä linkin päiden välillä, vaan tulee toimeen ilmankin. Lisäksi VSC kykenee syöttämään tehoa jopa pimeään verkkoon, mihin LCC ei pysty.

Suomella on kolme tasasähköyhteyttä:

1. Fenno-Skan (Rauma-Forsmark) LCC-HVDC n. 550 MW, 400 kV
   
2. Estlink VSC-HVDC, 350 MW, 150 kV
   
3. Viipuri LCC-HVDC, 4x 350 MW, 85 kV

Työn alla on Fenno-Skan-2, joka on 800 MW 500 kV järjestelmä.


Miksi pitkiä yhteyksiä kannattaa tehdä tasavirralla, eikä vaihtovirralla?

Tähän on syynä linjassa kulkevan vaihtovirran reagointi ympäristön ja kaapelin ominaisuuksien kanssa.

Tämä reagointi on pitkittäisen kaapelin ominaisinduktanssin ja kaapelista sen naapureihin/ympäristöön olevien kapasitanssien vaikutusta. Kun suurjännitteisen vaihtovirran jännite muuttuu, kaapelin ja ympäristön välisen kapasitanssin sisältämä energia muuttuu. Tämä energiamuutos pitää syöttää jostakin ja se tunnetaan nimellä loisteho.

Loistehoa voidaan kompensoida sopivasti mitoitetuilla keloilla ja kondensaattoreilla (vaihtovirtatekniikassa termi: reaktanssi → laitenimi reaktori), jotka ovat resonanssissa 50 hertsillä linjan ominaiskapasitanssin kanssa. Käytännössä näitä kompensointisysteemejä tarvitaan vaihtosähköä siirtävillä meri- ja maakaapeleilla 50-70 km välein ja avolinjoilla 500-1000 km välein.

LCC-HVDC muuntoasema tuottaa yliaaltoja ja syö loistehoa noin puolet pätötehostaan, mutta onneksi molempia voidaan kompensoida erittäin korkealla hyötysuhteella tekemällä oikean kokoiset kelat ja kondensaattorit ilman että sitä energiaa pitää oikeasti tuottaa - pelkästään siirtää sitä hiukan ajallisesti.

Siinä missä vaihtovirtaverkko rajoittuu osittain linjaimpedanssin Z (noin 300 ohmia) ja jännitteen ansiosta: P = U²/Z, tasavirtalinkin ainoa rajoitus on linjan ohminen resistanssi. Puhutaankin termisestä rajasta: kuinka paljon systeemikomponenttien resistanssit saavat muuttaa virtaa lämmöksi. Tavallisesti rajoittava osa ei ole kaapeli, vaan linjan päissä olevat muuntimet.

Pääsääntönä voi pitää että kaikki isotehoiset merikaapelit ovat HVDC:tä. Muutamia poikkeuksiakin on: 130 kV AC linkki Ruotsista Ahvenanmaalle - se myös kenkkuilee kerran tai pari viikossa.

Jos Suomeen halutaan 2000 MW tuulivoimaa, joka tarkoittaa 30% optimistisella tehokkuuskertoimella joko että siitä saadaan noin 600 MW sähköä, tai että voimaloita pitää olla noin 6700 MW verran...

Huipputuulella (myrskyllä) systeemistä saadaan ulos 5000-6000 MW verran ja jos kaikki säätökelpoinen vesivoima on tuossa vaiheessa jo suljettu ja kulutusta ei ole riittävästi, silloin pitää joko alkaa sulkea tuulimyllyjä (eihän se käy!) tai sitten siirtää tehoa muualle, jossa on toivottavasti lisää suljettavissa olevaa säätövoimaa. Toisaalta viimeisen noin 10 vuoden aikana huippukuormatunnin aikana tuulituotantoa on ollut 4-40% asennetusta kapasiteetista — nykyinen muutama kymmenen MW asennettua kapasiteettia on käytännössä myös merkityksetön minkään kuorman palvelemiseksi.

Fenno-Skan ja Estlink -tyyppisiä yhteyksiä pitäisi olla ainakin 10 kertaa nykyinen määrä jotta tuulivoimaa saa laitettua verkkoon kaivattuja määriä vähemmin verkkostabiiliuden riskein. Niille tietysti kaveriksi järeitä pumppuvoimaloita. Suomen ja muidenkin maiden sisäisiä verkkoja pitää järeyttää että tällaiset isot ulkoiset siirtolinkit voivat ylipäätään toimia.

• https://noppa.tkk.fi/noppa/kurssi/s-18.3200/luennot Sähkönsiirtojärjestelmät 1
• https://noppa.tkk.fi/noppa/kurssi/s-18.3201/luennot Sähkönsiirtojärjestelmät 2

Sähköverkoksi kryogeeninen SuperGrid?

Tämän tarinan jatko-osa suhtautuu koko kryogeeniseen SuperGridiin epäillen.

Termi SuperGrid esiintyy kahdella merkityksellä. Euroopassa (EU:ssa) kyse on ns. perinteisestä HVDC verkosta joka kuljettaa isoja sähkötehoja korkeajännitteisten tasavirtalinkkien kautta - hyvin osattua epäseksikästä tekniikkaa jossa kysymys on lähinnä "montako rakennetaan". Tässä jutussa ei puhuta tuosta.

USA:ssa on hahmoteltu ajatusta jossa sähköverkon keskeinen runko koostuisi suprajohdekaapeleista, joita jäähdytetään nesteytetyllä vedyllä. Keskeinen ajatus on jaella nesteytetyssä muodossa vetyä ympäriinsä mm. autojen polttoaineeksi.

Tämä SuperGrid olisi tasavirtasysteemi, jossa noin 20kV jännitteellä toimitetaan tasavirtaa voimalaitoksilta käyttäjille noin 10GW teholla. (Useita rinnakkaisia 25kA kaapeleita.)

SuperGrid olisi myös 30-100 vuotta tulevaisuuteen, eikä lähimmän kymmenen vuoden juttu edes protoina. Varsinainen paikallinen jakeluverkko olisi edelleenkin noin 20kV AC systeemi ilman suprajohteita. Ainoastaan 110kV AC taso ja ylemmät korvattaisiin SuperGrid:illä.

Idean hehkuttajat katsovat suprajohtavan kaapelin käytön poistavan verkon ohmiset häviöt, mutta vastapainona saadaan AC/DC muunnosten häviöongelmat ja ylipäätään noiden muuntimien haastavuuden. Lisäksi vedyn nesteyttäminen vaatii energiaa, samoin kuin sen tuotanto.

Yllättäviä haasteita tulee näiden suprakaapelien ympärillä olevista DC-magneettikentistä. Jotta ne eivät leviäisi kovin laajalle, vastakkaissuuntaiset virrat pitää ajaa mahdollisimman lähellä toisiaan olevissa kaapeleissa.

Jos tekniikkana käytettävän peruskaapelin operatiiviseksi virraksi mitoitetaan vaikkapa 25kA, yksi kaapelipari kuljettaa noin 500MW. 10GW tarvitsee 20 kaapeliparia rinnakkain. Suomen nykyisen kantaverkon siirtokapasiteettiin tarvitaan 1-10 kaapeliparia per yhteys.

Käytännössä näiden kryokaapelien kannattaa olla ns. parikaapeleita koska saman virran pitää kulkea vastakkaisiin suuntiin ja on edullisempaa laittaa kaksi kaapelia yhden kryovaipan sisään, kuin tehdä kahdet kryovaipat. Systeemin jännite 20kV on melko pieni niin että sen tarvitsema kryogeenisessä lämpötilassa oleva sähköinen eristys on olematon verrattuna kokonaiseristyksen määrään. Arvataan tällaisen kaapelin ulkomitoiksi 100x150 milliä, alempana hahmotellun tunnelin molemmille seinille mahtuu silloin 150 millin korkeusvälein noin 25 kaapelia. Yhteensä tunneliin mahtuisi 50*500MVA = 25GW siirtokapasiteettia sijoittamalla kaapelit vain yhteen kerrokseen molemmille seinille. Tällainen duplex-kaapeli on myös helpompi kuopata maahan ihan yksittäisenä linkkinä ja vastaisi 3-vaiheista 110kV/1500A tai 400kV/420A yhteyttä.

Pitkillä yhteyksillä 3-vaihe linjan läpäisemä teho rajoittuu sen aaltoimpedanssin ansiosta, joka on noin Z=300Ohmia. Yhden linjan (vaihejohtimen) maksimi teho on silloin: P=U²/Z: 400kV = 533 MVA / 1300A, 220kV = 161 MVA / 730A, 110kV = 40 MVA / 370A, 20kV = 1.33 MVA / 66A. Laittamalla useita linjoja rinnakkain voidaan lisätä siirtokapasiteettia - toinen keino on lisätä linjaan induktiivista reaktanssia kompensoimaan linjan kapasitanssia.

Suomessa on ryhdytty sähkön jakelussa harrastamaan 400V kuluttajasähkön ja 20kV keskijänniteverkon välissä 1kV verkkoja. Toisin kuin 20kV, tuota 1kV sähköä voi kuljettaa samalla AMKA-kaapelilla kuin millä 400V kulkee. Tämä helpottaa keskijänniteverkon rakentamista. Nyt kun korkeamman jännitteen ansiosta virta on 40% jakelujännitteen tasolta ja siten ohmiset häviöt ovat vain 16% verrattuna siihen että jakelujännitettä toimitettaisiin saman runkoyhteyden matkan. 20kV:n keskijännitteellä virta on 2% jakelujännitteestä ja ohmiset linjahäviöt noin 0.04%.

Entä sitten muuntajahäviöt? SuperGrid:in ulottaminen jokaiseen niemeen ja notkoon ei todellakaan kannata. 100kV:tä pienemmille tasoille se on kyseenalaista. Joissain paikoissa on 50kV taso, mutta sen tarve on melko kyseenalainen. SuperGrid:in rakentaminen kaikkialle missä nyt on 100kV ja sitä suurempia jännitteitä on mahdollista, mutta melko hintavaa kun ympäri maata pitää tehdä Suomessakin luokkaa 20,000 km tunnelia, tai muuta maan alle kaivettua kaapelireittiä.

Kustannusten jakauma Stetson-Harrison menetelmällä:

• 5% kaapelit ja kryogeniikka
• 5% DC/AC muunninasemat
• 90% kaapelitunnelit ja vastaavat

Tunnelien teko on ehdottomasti kalleinta sen suuren työvoimavaltaisuuden vuoksi. Savimaahan vielä upottaa betonista tehtyjä tunnelielementtejä, mutta hinta kohoaa heti kun kalliota pitää alkaa louhia. Jokien alitukset/ylitykset pitää tehdä joko silloilla, tai tunneleilla. Tunnelissa tulee kyetä kulkemaan normaalikokoisella huoltoajoneuvolla ja sen katon pitää olla 2-3 metriä syvällä pintamaan alla. Käytännössä tunnelielementti on noin 6 metriä leveä, noin 5 metriä korkea ja noin 3 metriä pitkä betoninen suorakaideputki seinämävahvuuden ollessa 15-20 senttiä. Näin molemmille seinille saadaan korkeussuunnassa noin 4 metriä tilaa asentaa kaapeleita ja vielä mahtuu tekemään huoltoja. Tunneliputkien pitää olla vesitiiviitä ja/tai varustettu vedenpoistoin missä tarpeen. Teoriassa kaapeleita voisi kuopata pieneen betonikouruun kuten nyt tehdään 110kV ja 400kV kaapeleilla. Kaapeleita pitää kuitenkin jatkaa asennusoloissa, sillä mielivaltaisen pitkää kaapelia ei saa kuljetettua tehtaalta asennnuspaikalle. Mitä harvemmassa jatkoksia on, sitä parempi asennettu kaapeli on. Vaikka kaapelit olisivatkin maatäytteisessä betonikourussa, jatkosten pitää olla huollon tavoitettavissa.

Kokemukset CERN:in LHC kiihdyttimen suprajohdesysteemeistä eivät lupaa myöskään hyvää, mutta tasavirtajärjestelmiä on silti helpompi hallita, kuin perinteisiä korkeajännitteisiä vaihtovirtajärjestelmiä siirrettynä kryokaapeleihin. Suprajohteilla on kolme parametriä joiden ylitys aiheuttavat suprajohtavuuden menetyksen: kriittinen lämpötila, magneettikenttä ja virrantiheys. Suoralla kaapelilla magneetikentän ylitys on epätodennäköistä, mutta jäähdytyksen pettäminen on mahdollista. CERN:issä yhdessä kaapeliliitoksessa virrantiheys kasvoi pienellä alalla niin suureksi, että muutoin suprajohtavissa oloissa ollut liitos menetti osittain johtavuutensa ja virta keskittyi enemmän muihin osiin liitosta, jolloin virrantiheyden ylitysilmiö jatkui vyörynä ja kun koko liitos oli menettänyt suprajohtavuutensa, liitoksen hyvin pieni ohminen resistanssi kerrottuna systeemin virralla sulatti kaapelin. Kaikkiaan ilmiön alusta täydelliseen pelin menetykseen meni alle sekunti — 8.7kA virta aiheutti 1.0 voltin jännite-eron liitoksen yli 0.46 sekuntia ilmiön alkuhavainnosta: 8.9kW lämpöteho kaapeliliitoksessa... Alle 1 sekunti ilmiön alusta kaapeli oli jo sulanut poikki ja koko virta paloi valokaarella. Kaksi sekuntia valokaaren alusta kiehuvan heliumin paine nousi yli 20 Bariin ja kiihdyttimen kryogeeniset segmentit liikkuivat paineen takia murtaen betoniankkurinsa.

Ongelmia on silti kaikenlaisten transienttien vaikutuksista etenkin siihen, että hallintajärjestelmän pitää nopeasti tunnistaa kaapelin/liitosten muuttuminen ei-suprajohtavaan tilaan ja tehdä asialliset säädöt irrottaen vaurioitumassa olevan kaapelin ennen kuin se tekee karkuun ryöstäytyvää lämpenemistä ja polttaa itsensä / aiheuttaa kryogeenisen nesteen kiehahduksen ja sitä tietä kaapelin sisäisen räjähdysmäisen paineennousun. Cernin LHC-kiihdyttimen viimesyksyisen epäjohtavuuskatastrofin seurauksena kaikki kiihdyttimen suprajohtavat jatkokset varustetaan resistanssimittauksella joka mittaa jatkosta yhden nano-ohmin tasolla. Uudet mittarit ovatkin havainneet jo pari suprajohtavaa magneettia joiden sisällä on ollut noin 100 nano-ohmin resistanssi niiden ollessa toimintalämpötilassaan - tuottaen noin 7.6 Wattia lämpöä 8.7kA virralla, mikä on hirveä lämpökuorma 2K lämpötilassa! Toista löydettyä tapausta ei ollut vielä avattu tätä kirjoittaessani.

Suprajohdelinjan sisintä kaapelia on helpointa käyttää, jos se on eriste/suojakuorineen alle 150mm paksu ja toimitetaan isolla kelalla. Vastaavan läpimittaisia 110kV ja 400kV kaapeleita toimitetaan noin 1km pitkinä pätkinä jotka jatkoliitetään kentällä.

Ensimmäinen vaihtoehto on tehdä kaapeli jossa kuparinen tukimatriisi (kryojäähdytettä kuljettava putki) on alimittainen tilanteessa jossa suprajohdejatkoksen johtavuus muuttuu normaaliin tilaan. CERNin oppien mukaan tästä seuraa radikaaleja ikävyyksiä.

Toinen vaihtoehto on tehdä massiivikaapeli, jossa voi kuljettaa 25kA virtaa ohmisestikin ja josta pieni osa on suprajohdetta joka kykenee kuljettamaan saman virran ilman häviöitä. MMJ Cu kaapelilla pidetään sääntönä noin 6A/mm²: 25kA tarvitsee noin 4200mm² kuparia - toisaalta koska kyseessä on hätätilanteen virtakuljetusmedia, voitaneen käyttää isompaa virtatiheyttä ja siten ohuempaa kuparia: 20A/mm² mahdollistaa saman 1250mm² kaapelilla → läpimitaltaan 40mm umpinaisella kuparilla. Sama poikkipinta putkena jota pitkin ajetaan nesteytettyä vetyä ja jossa on suprajohtavasta materiaalista tehty ulkokerros on tietysti isompi.. ja saattaa hyvinkin merkitä kaapelin ulkoiseksi mitaksi luokkaa 250-400 milliä. Siis kuin kaukolämpöverkon putkilinja, ei sellaista toimiteta kelalta, vaan pitkinä suorina pätkinä — ainakin ulkokuorta, ehkä sisin kaapeli on vielä toimitettavissa kelalla, mutta eristekuori on jo liian paksua — 4200mm² poikkipinta-ala kuparia tulee joko hyvin paksuseinäisellä putkella (86/50mm, 19mm seinämä), tai isolla "ohutseinämäisemmällä" putkella (229/217 milliä, 6mm seinämä.) Kumpaakaan ei oikein voi toimittaa kelalla.

Suurehkoläpimittainen kupariputki on melko yksinkertaista tekniikkaa, kuin tekisi kaukolämpöputkia. Ongelmia on sitten suprajohtavan kerroksen jatkoksen rakentamisessa kenttäoloissa, samoin kuin kryogeenisten eristysten rakentamisessa, nestevedyn ulkopuolella kun on lämpöeristettä ja sen ulkopuolella nestetyppeä ja lisää eristeitä. Lisäksi kupariputken liitosten pitäisi olla tiivis korkeapaineiselle vetykaasulle.

Tällaisen linjan tekeminen on kallista ja ongelmana on nimenomaan lyhyenkin linjasegmentin tuhansien suprajohtavien liitosten jatkuvuuden verifiointi lämpötilassa joka on noin 250 Kelviniä korkeampi kuin toimintalämpötila. American Superconductor:in "344C" (YBaCuO alias "YBCO") lanka sietää 77K (nestetypen) lämpötilassa 90A virran 4.55 mm leveässä litteässä "langassa" (noin 90A/mm²). 229 mm läpimittaisen putken pinnalle mahtuu 158 lankaa joka kestää 14.2kA virran. Tarvitaan tuplasti laajempi pinta joka kestää 25kA, tai sitten tätä lankaa kahdessa kerroksessa. Magnesium-diboridi (MgB₂) pienellä hiili-douppauksella 15K(*) lämpötilassa on kriittiseltä virraltaan yli 1000A/mm² joka on yli 10 kertaa "YBCO" suprajohteisiin verrattuna. Lisäksi MgB₂ on verrattain halpaa ainetta tehdä. Kriittinen virtatiheys mahtuisi "334C"-johteen kaltaisena helposti 50mm läpimittaisen putken ympärille, tosin sitten kuparin virtatiheyden pitää olla korkeampi että kyseessä olisi ylipäätään putki... (*: pikainen Arxiv.org selaus löysi MgB2:n ominaisuuksien mittauksia 5K ja 15K lämpötilassa, ei 20K. Tämä 1kA/mm² kriittinen virta on arvioitu konservatiivisesti edellisistä; myöhempi selailu löysi 20K lämpötilassa 1kA/mm² olevan saavutettavissa kahden Teslan (2T) magneettikentässä - jonka pitäisi riittää suorilla linjoilla.)

Edellä mainittu 77K lämpötila on paljon helpompi ylläpitää, kuin nestevedyn 20K, mutta se on tietysti keskitetystä vetytuotannosta haaveilevien unelmien pettymys. "Kaapelin" mekaanista jämeryyttä se ei tietenkään poista ja siitä seuraavia vaikeuksia asennuksessa.

Insinöörityötä tarvitsee mm. löytää keino, jolla "MgB2" suprajohteesta ja sitä tukevasta kupariputkesta saadaan kenttäasennuksessa taivuteltavissa oleva rakenne. Umpinainen metalli ei oikein ole hyvä ja ongelmia on erityisesti jatkoliitosten alueella.


Mitä tehdä tuolla kryogeenisen kylmällä vedyllä?

Kaapelien pito kylmänä edellyttää kryogeenisen kylmää nestevirtausta, eli sitä on ajettava jatkuvasti ja melkoisella paineella pitkin verkkoa. Ehkä kaapeli koostuisi kahdesta kryogeenisesta vyöhykkeestä, ulompana nestetypen lämpötila ja sisempänä nestevedyn. Lopputavoite olisi kuitenkin jaella vetyä käyttökohteisiin, kuten tankkausasemille ja ehkä jopa käyttökohteisiin jossa sitä joko poltettaisiin hapen kanssa lämpöä tuottaen, tai ajettaisiin polttokennoon jonka toisena osapuolena olisi ilman happi. Nestevedyllä, kuten vedelläkin, on suurin ominaislämpökapasiteetti nesteen höyrystyessä, joten parhaiten systeemi jäähdyttää ollen neste+kaasu seos, tai siis annettaessa nesteen höyrystyä matkallaan.

Kuinka paljon kryogeenisesta nestevirrasta päästään vuotamaan käyttökohteisiin ja kuinka paljon pitää kierrättää ympäriinsä pitämässä kylmyyttä yllä? Hyvä kysymys, mutta siihen ei löydy helppoa vastausta. Jos jäähdytettä kierrätetään silmukassa samaan tapaan kuin taloissa keskuslämmitystä, paluusuunnassa pitää olla riittävä virtaus että senkin jäähdytys tapahtuu riittävällä teholla. Toinen vaihtoehto on, että paluusuunta on vain eristetty ylimääräisen jäähdytteen paluuputki, ei suprajohtava kaapeli. Tässä ollaan tietysti pulmassa että kryogeenisesti eristetty paluuputki on yhtä kallis kuin suprajohdekaapeli.

• MIT TechReview: Europe Backs Supergrids (Joulukuu 2008), englanniksi
  
• Airtricity Supergrid esitys, englanniksi
  
• Superconducting SuperGrid workshops, (2002, 2004) University of Illinoi at Urbana-Campaign
  

Tuulimyllyillä lisätuloja maanviljelijöille?

Yle uutisoi:

Tuulivoimalle esitetään markkinaehtoista takuuhintaa. Työ- ja elinkeinoministeriön työryhmä esittää, että takuuhinta otettaisiin käyttöön ensi vuoden alussa ja sen kesto olisi 12 vuotta.

Työryhmän mukaan tuulivoimalle määrättävä tavoitehinta olisi 83,5 euroa megawattitunnilta. Tuulivoiman tuottajalle maksettaisiin syöttötariffina sähkön markkinahinnan ja tavoitehinnan välinen erotus.
Jos markkinahinta olisi esimerkiksi 50 e/MWh, syöttötariffin takaama osuus tuottajalle olisi 33,5 euroa megawattitunnilta. Loppuosan tuloista tuottaja saisi tuotetun sähkön myynnistä. Takuuhinnaksi esitetty 83,5 e/MWh on yli kaksinkertainen verrattuna sähkön tämän hetken hintaan pohjoismaisilla sähkömarkkinoilla.
Jos sähkön hinta kipuaa esimerkiksi 50 euroon, tuen osuus vastaavasti pienenee. Tällä mallilla on arvioitu, että lisälasku on noin 200 miljoonaa euroa vuosittain, jos hallituksen tavoite 2 000 megawatista tuulivoimaa toteutuu.

Hienoa!

Kohta Suomessa maanviljelijät alkavat kasvattaa pelloillaan tuulimyllyjä, joista saa paremmin rahaa kuin mistään laillisesta viljelykasvista per hehtaari. Yksi mylly vie maan pinnalla alaa alle yhden aarin (0.010 hehtaaria) ja lopun alan voi käyttää edelleen kasvien viljelyn harrastamiseen myllyjen alla. Myllyillä on tietysti oltava riittävästi tilaa että lavat mahtuvat pyörimään, 100 metriä tai enemmän etäisyyttä toiseen.

Vehnän satoisuus eteläisimmässä Suomessa on luokkaa 4.5 tonnia/hehtaari ja siitä maksettava hinta on luokkaa 100 eur/tonni (agrimarket termiinihinnat 2009), eli noin 450 eur/hehtaari. Lisäksi saattaa saada pinta-alatukea jopa 6600 eur/hehtaari. Seuraavassa käytetään viljan tuoton ja pinta-alatuen summaa vertailukohtana. Pelkällä viljan tuotolla tilanne on vielä hurjempi.

Otetaan vuoden tuotantokeskiarvoksi noin 30% laitoksen kapasiteetista ja valitaan 1 MW laitos. Se tuottaisi keskimäärin 0.3 MWh * 83.5 eur/MW = 25.0 eur tunnissa, 600 eur vuorokaudessa, tai 200-220 tuhatta euroa vuodessa ja 1MW myllyjä voisi pistää noin 100 metrin välein, eli tällä takuuhinnalla ne tuottaisivat noin 30 kertaa paremmin kuin vehnä!

Mitähän ne myllyt maksaa? Kuinka monessa vuodessa tuollainen maksaisi itsensä ja subventoisi maanviljelysharrastusta?

Googlella löytyi joku "1MW = USD 1.5 million" -- sähköntuotto maksaisi 1.5Meur hintaisen myllyn: 1.5/0.2 = 7.5 vuodessa. Ottamalla huomioon "FarmiSähkö Oy:n" pankkilainan korot, yms. tämä takaisinmaksuaika olisi varmaan pidempi.

Nämä laskut on tehty ilman nelilaskinta ihmeellisempiä välineitä, tarkemmat kustannukset ja tuotot etsien voi tehdä tarkempia laskuja. Kyllähän tämä hyvinkin voisi mennä varsinaiseen viljelyyn auttamattoman alimittaisella 10 hehtaarin luokkaa olevalla maatilalla maanviljelyn ja metsätalouden tulojen korvikkeena. Edes kolme vispilää tuollaiselle alalle niin että ne ei haittaa sen paremmin "metsänhoitoa", kuin "maanviljelyäkään".

Tuo 2000 MW tuulivoimaa on myös sähköverkkomme kannalta erittäin hankala juttu. Siitä aiheesta kirjoitin jutun "Tuulimyllyilläkö merkittävästi sähköä?" Aiheesta löytyy myös raportteja Fingrid:in sivuilta aiheesta "tuulisähkön liittäminen verkkoon".

Blogissaan Ydinvoimala vai muutama tuulimylly Eija-Riitta Korhola kirjoittaa tuosta 2000MW kokonaistehoisesta viherhaaveesta ihan osuvia ja hänen kommentoijansa huomauttavat myös että tuo olisi luokkaa 1000 kpl tuulimyllyjä jotka levitettynä tuuliselle rannikkoseudulle tarkoittavat luokkaa tuulimylly per 500 metriä...

---

Tammikuussa 2011 julkaisiin juttu optimaalisesta tuuliturbiinien sijoitustiheydestä. Tämä näyttää olevan noin 15 kertaa roottorin läpimitta, eikä 4-7 kuten aiemmin on ajateltu.

"Miksei kukaan ajattele lapsia?"

Otsikko on aivot irtikytkevä ilmaisu joka liittyy erittäin pieneen osaan maailman ikäviä ilmiöitä, eikä se loppupelissä vaikuta mitään pedofiilien käytökseen.

Millä saisi nämä vouhottajat tekemään jotain todella tepsivää käytännössä kaikkien sähköpostilaatikoihin tunkevan spämmin suhteen? Onko sähköpostisaaste niin jokapäiväinen juttu ettei siitä tarvitse välittää ja tuo otsikon viittaama lapsiporno niin tärkeä että sen takia pitää koettaa sensuroida koko internet tavoilla jotka eivät kuitenkaan toimi ja jotka suomessa ovat jopa nykyisen lain vastaisia?

Muutamissa maissa on julistauduttu maailmanpoliiseiksi joka voi nostaa syytteen kolmansien maiden kansalaisia kohtaan näiden kotimaissaan tekemien ihmisoikeusrikosten takia (ks. Ruanda.) Jonkun olisi viimeinkin aika julistaa:

• Spämmäys kansainväliseksi rikokseksi, joka se tosiasiassa on
• Sähköpostirikollisten rankaisun olevan kansallinen kunniatehtävä jos näitä ei omissa maissaan rangaista mitenkään

Hienoisia ongelmiahan on tietysti siinä että nämä roikaleet pyrkivät piilotamaan itsensä mahdollisimman hyvin mukaanlukien kaikki kontaktikeinonsa.

Spämmerien jahtaamiseen tarvitaan:

• Kaikki mahdolliset identiteetin valehtelut ja pankkien käyttö rahaliikenteen seuraamiseen löytääkseen mainostetun webin todellisen sijainnin (kovin usein USA:laiseksi tai Kanadalaiseksi väitetty webi onkin Kiinassa)
• Kuka saa rahat (pitää tehdä valeostoja)
• Vaatia kansainvälistä yhteistyötä kaup- piaan (mainostajan) sijaintimaan kanssa (jos se vaikka onnistuisi)
• Vetää kauppias oikeuteen Suomessa ja pistää pitkälle N vuoden vankilatuomiolle (1 sekunti per jokainen spämmätty kohde -> 31. 6 miljoonaa vastaanottajaa -> vuosi tuomiota... Pari lähetyskertaa merkitsee helposti 300 miljoonaa vihaista vastaanottajaa.)
  
• Tarjota kauppiaalle mahdollisuus paljastaa mainostoimittajansa saaden 50% lyhennyksen tuomioonsa ja 99% lyhennyksen jos tiedot johtavat mainoskauppiaan pidätykseen ja tuomioon.
  
• Vetää mainosten levittäjä oikeuteen ja tarjota 1 sekunti vankeutta jokaisesta lähetetyn spämmin vastaanottaja- osoitteesta.
• Tarjota mainosten levittäjälle mahdollisuutta saada tuomioon lieven- nystä ilmiantamalla yhteistyökump- paninsa.
  

Eihän tämä tietysti onnistu, sillä Kiinalaiset, USA:laiset ja Venäläiset spämmääjät ovat omissa maissaan suojassa ulkomaisilta syytteiltä, mutta olisipa edes jotain todellista ja kaikkien hyväksymää maailmanpoliisileikkiä.

Uutuusruokaa Ruotsista

Think Geek mainostaa uutta Ruotsalaista syötävää ihmemönjää: www.thinkgeek.com squeez-bacon.

Paistettua pekonia suoraan puristepullosta ikään kuin ketsuppia!

Tarkkaan lukien tuo juttu herättää monenlaisia epäilyjä, mutta sopii kyllä tuon kansakunnan kummallisuuksien sekaan, kuten: hapansilakat, nuuska, Kallen mätitahna, jne...

Tuulimyllyilläkö merkittävästi sähköä Suomeen?

Sähköverkossamme ei energiaa voi varastoida minnekään merkittäviä määriä, vaan sitä pitää tuottaa samaa tahtia kuin sitä kulutetaan.

Toissavuonna USA:ssa julkaistiin tutkimus, jonka mukaan tuulivoimaloista saadaan melko luotettavasti noin 33-47% asennetusta nimelliskapasiteetista, kunhan myllyt on levitetty tarpeeksi laajalle alueelle ja ne ovat kiinni yhdessä verkossa. Tällöin ei edes suursäävaihtelut vaikuta paljoa tuotantoon,

The researchers used hourly wind data, collected and quality-controlled by the National Weather Service, for the entire year of 2000 from the 19 sites in the Midwestern United States. They found that an average of 33 percent and a maximum of 47 percent of yearly-averaged wind power from interconnected farms can be used as reliable, baseload electric power. These percentages would hold true for any array of 10 or more wind farms, provided it met the minimum wind speed and turbine height criteria used in the study.

Uudemmassa hollantilastutkijan paperissa 4-10 GW tuulituotannon ylimäärä (jopa noin 1/3 osa Hollannin kokonaiskulutuksesta) ei tarvitse energiavarastoja, jos energiamarkkinoilla saadaan myydä tuotantoylimääriä nopeammassa syklissä kuin 24 tuntia. Tutkija toteaa että ongelma ei ole tuulen hiljentyminen, vaan mitä tehdä ylituotannolle kovan tuulen aikaan.

Ummels' research also demonstrates that energy storage is not required. The results indicate that the international electricity market is a promising and cheaper solution for the use of wind power.

Pidän tuota kyllä vääränä tulkintana, sillä se tarkoittaa vain että säätövoima on jossain muualla kuin tuulivoima- tuottajilla paikallisesti. Toki mantereen-laajuinen tuulivoiman yhteistuotanto voi tasoittaa paikallisia vaihteluita suursään alueella ja sama voi päteä pohjoismaisilla sähkömarkkinoilla, jos tosiaan tuulivoimaa voisi kaupata lähes reaaliajassa. Tarvitaan myös riittävän järeät alueiden väliliitokset joilla voidaan kaupata luokkaa 10 GW olevaa ylitehoa. Linkistä "Voimajärjestelmän tila" voi katsoa tämänhetkistä Suomen kokonaistuotannon, kulutuksen ja ulkoisten yhdyslinkkien tilaa. Suomi-Ruotsi linkki on vajaa 2 GW. Venäjän linkki on pelkästään tuontia, Suomi-Eesti linkki on vain 0.35 GW.

Parikymmentä MW tuulivoimaa ei merkitse mitään sen paremmin tuuli-intoilijoille kuin verkolle, sata MW alkaa jo tarvita säätövoimareservejä, tai sitten tuulivoiman ostajille pitää myydä myös tuotantokatkot. Katkojen myynti tarvitsee kauko-ohjattua kuorman pudotusta - mutta eihän se käy, töpselistä pitää tulla sähköä...

Tuulivoiman pohjoismaisessa mannekiinimaassa, Tanskassa, aluetta on aivan liian vähän suursään aluevaihteluiden verkotettuun kompensoitumiseen ja lisäksi maakin on liian lattea että siellä olisi mahdollisuutta tehdä gravitaatioakkuja tasoittamaan tuulen melko nopeasta vaihtelusta aiheutuvaa tuotannon vaihtelua. Niinpä Tanskan verkossa ylläpidetään jatkuvassa ajovalmiudessa (siis kuumana, energiaa tuottamattomana, mutta CO₂ tuotannossa) muutamaa sataa MW hiilivoimakapasiteettia otettavaksi nopeasti käyttöön/pois kun tuulivoima laantuu/yltyy. Sama hiilivoimakapasiteetin ajovalmiuden ylläpito on myös Saksassa. Ei siis voida mitenkään väittää että tuulivoima olisi CO₂-vapaata tuolla!

Suomi on melkein tarpeeksi laaja jotta tällaiset laaja-alaiset tehokeskiarvoistukset pätisivät, mutta ei kuitenkaan. Nyt meillä on verkossa hiukan tuulivoimaa jonka tehovaihtelu kyetään vielä kompensoimaan nopeasäätöisellä vesivoimalla, mutta jos sitä tehdään lisää, tullaan tilanteeseen missä on pakko tehdä isoja akkuja, tai pitää noita hiilivoimaloita kuumana nopeaa käyntiinottoa varten.

Vanhaa tekniikkaa käyttävät tuulimyllyt toimivat energiaa tuottavasti melko rajallisella tuulennopeusalueella, koska generaattorin pyörimisnopeus täytyy pitää juuri oikeana tuottaakseen 50Hz verkkovirtaa - ja niissä käytettiin hyvin moniportaista säädettävää vaihteistoa pitämään generaattorin nopeus oikeana tuulennopeuden vaihdellessa. Oululaisen WinWinD:in 1MW ja 3MW tuulimyllyt ovat yksinkertaisempia ja kykenevät toimimaan paljon laajemmalla tuulennopeusalueella tuottaen tehoa verkkoon, koska generaattorin tuottama energia ajetaan ensin 690V tasavirtalinjaan josta teho vaihtosuunnataan verkkoa varten ja tornin juurella se muunnetaan 20kV keskijänniteverkolle.

Verkon vajaatuotantotilanteessa verkossa olevat generaattorit ylikuormittuvat ja niiden pyörimisnopeus hidastuu. Niiden ylikuormitusaste on kuitenkin sen verran rajallinen, että turbiinien tuottama energia ja pyörivän massan hitausvoimat riittävät ylläpitämään verkkoa sen aikaa että nopeavasteista lisätuotantoa saadaan ajoon. Tämä nopeasti otettava lisätuotanto tunnetaan yleisesti termillä "säätövoima".

Vastaavasti kun verkon kulutus vähenee alle tuotannon, generaattorien kuormitus vähenee ja tuotantojärjestelmien stabiilisuuden säilyttämiseksi ylimääräistä tuotantoa pitää ottaa pois.

Mistä 100MW akkusysteemi? Entä 1000MW?

Fairbanksissa Alaskassa on BESS järjestelmä joka kykenee tuottamaan noin 27MW tehoa 15 minuutin ajan NiCd akustosta paikallisen kantaverkkon katketessa syystä tai toisesta. BESS on todella suuri UPS järjestelmä joka kytkeytyy 100kV tason verkkoon Fairbanksin kaupungissa. BESS tarjoaa lyhytaikaista apua tuotantovajeeseen. Hitaammin käynnistyvät generaattorit saadaan vauhtiin tuossa 15 minuutissa. BESS on myös lajissaan maailman suurin. BESS on kuitenkin tarkoitettu vain tarjoamaan tilapäistä lisäenergiaa kun siirtojärjestelmät ovat pettäneet jostain syystä, siitä ei ole paikaksi jonne puskea tuulituotannon ylijäämää.

Tekniikkana tarjolla on myös pyöriviä inertiamassoja (1 MVA luokkaa per yksikkö), magneettikenttävaraimia (1 MVA luokkaa), kondensaattoripankkeja (0.1 MVA). Näiden tuotantoajat ovat kuitenkin lyhyitä, muutamasta sekunnista enintään minuuttiin.

Mitä tehdä kun tuollainen laitos ei riitä?

Erityisesti mitä tehdä kun tuulivoima tuottaa enemmän, kuin verkko kuluttaa?

• Hiili/turve kattiloiden sammutusta/käynnistystä muutaman tunnin sisään tilauksesta pitäisi harkita ja niiden sammutettuna ollessa ajoa isolla sähkökattilalla.
  Tällaista on tehty vuosirytmissä jo 1990 luvulta lähtien Naantalin hiilivoimaloilla, jotka kesäisin tuottavat Naantalin, Raision ja Turun kaukolämpöä suurella sähkökattilalla.
  
• Pumppuvoimaloita isoksi akkukapasiteetiksi joka kykenee ottamaan vastaan muutaman tunnin verran tuuliylituotantoa.
  Näitä tarvitaan useita pieniä, luokkaa 50-200MW kappale ympäri verkkoa.
  
• Lisää kansainvälistä siirtokapasiteettia ja tarvittavaa sisäistä siirtoverkkoa (lisää 400kV linjoja nykyisten rinnalle.)
  

Nopeasti käynnistyvää/pysähtyvää generointikapasiteettia ovat erilaiset paineilman varassa kuivaksi puhalletut vesiturbiinit jotka pyörivät verkkovirralla. Tätä käytetään yleisesti meillä ja maailmalla isoissa vesivoimaloissa, joita pidetään tuotantoreservissä. Kukin 10-200MW generaattori on näin valmiiksi verkkosynkronissa ja kykenee tuottamaan energiaa verkkoon heti kun turbiini tarjoaa akselille vääntömomenttia. Tyypillinen vasteaika tällaiselle etukäteen synkronoidulle vesiturbiinille on 10-20 sekuntia nollasta täyteen tehoon siitä kun syöttöventtiiliä aletaan avata siihen että virtaus on täydellä nimellisellä tasolla. (Pikavastereservissä pito tarvitsee tietysti energiaa, noin 1-3% generaattorin kapasiteetista.) Pysähdyksissä olevan vesivoimalan generaattorin käynnistys ja verkkosynkronointi kestää tyypillisesti 70-90 sekuntia.

Walesissa on suuri painovoimaan perustuva akku, jonka kokonaishyötysuhde on samaa luokkaa kuin Fairbanksin BESS:illä, mutta sen teho ja toiminta-aika ovat moninkertaiset. Dinorwig:in laitos on Euroopan suurin pumppuvoimala. Se kykenee vastaamaan Brittien tapoihin laittaa teevedenkeittimet päälle samalla hetkellä televisioidun jalkapallo-ottelun tauoilla ja sen valvomossa todella seurataan televisioituja otteluita noiden taukojen oikea-aikaiseksi havaitsemiseksi. Dinorwig:in spekseissä sanotaan: nollasta täyteen 1320 MW verkkosynkronoituun tehoon 12 sekunnissa. Jotkin lähteet sanovat laitoksen kapasiteetiksi noin 1800 MVA, joka sekin voi olla totta riippuen cosini-fiin arvosta.

Dinorwig kykenee tuottamaan maksimitehoaan 5 tuntia täydestä yläaltaastaan ja systeemin kokonaishyötysuhde on luokkaa 74-75%. Systeemiä ladataan yöllä matalan kulutuksen aikaan ja puretaan päivällä korkean kulutuksen huipuissa.

Britannia on myös enimmäkseen varsin tasainen, eikä sillä ole mitään isoja padottuja jokia. Suomi pärjäsi aiemmin ihan hyvin hidassäätöisellä lämpövoimalla ja vakiotehoisella ydinvoimalla, joita säädetään pääasiassa Kemijoen vesivoimalla. Kun tuulivoiman määrä lisääntyy ja sen tuotannon vaihtelevuus alkaa olla verkon kannalta häiritsevän voimakasta, tarvitsemme lisää säätövoimaa. Isoja jokia ei ole enää padottavaksi ja kaikkinainen patoamisen vastustus on kovaa. Vuotoksestakaan ei ole kovin runsaaksi hetkellisen säätövoiman lähteeksi, vain noin 35MW. Lisäksi sen alajuoksuna on Kemijoki, josta ei saa pumpattua vettä takaperin kovin isoja määriä.

Parin isokokoisen järven välillä voisi tehdä pumppuvoimalan jonne ajettaisiin tuulituotannon ylijäämää, kyllin isot järvet eivät heiluttelisi pintaansa paljoakaan vaikka virtaama olisi suurikin - mutta kun se energia on kiinni myös pudotuskorkeudesta, eli järvien välissä pitäisi olla selvä koski ja virtaama hyvin iso, jos korkeutta on vähän...

Käytännössä tarvitaan erikseen optimoituja pumppuvoimaloita.

Mutta minne pumppuvoimala? Ympäristönsuojelijat eivät missään tapauksessa halua sellaisia yhtään minnekään, "kyllä säästämisen ja tuulivoiman pitää riittää", eikä tietysti nimbytkään. Tarvitaan ylänkö joka on muutaman kilometrin päässä 50-200 metriä alemmasta isosta järvestä (korkeaa merenrantaa meillä ei ole), jonka vedenpintaa voisi heilutella muutaman metrin (tai todella isosta järvestä jonka vedenpinta ei heiluisi havaittavasti). Dinorwigin esimerkissä yläaltaan pinnankorkeus vaihtelee 30 metriä, ala-altaan huomattavasti vähemmän - vain muutaman metrin.

Potentiaalienergiaa vedellä on yhtä kuutiometriä kohden: E_pot = m*g*h, eli 1000 kg * 9.81 m/s² * 1 m = 9.8 kilojoulea jokaista korkeuseron metriä kohden. Tuosta saadaan sähköksi noin 8.0 kVAs erilaisten virtaus- yms. häviöiden jälkeen.

100 metrin korkeuserolla ja 125 m³/s virtauksella tuotetaan 100 MW teho. Pienemmällä korkeuserolla tarvitaan vastaavasti isompi virtaus. 100MW tehoinen laitos joka tuottaa tehoa 5 tuntia (vrt. Dinorwig) tarvitsee noin 2.3 miljoonan kuutiometrin altaan. Annettaessa 100 metrin korkeuserolla pinnankorkeusvaihtelulle rajaksi 10 metriä, altaan pinta-ala on noin 23 hehtaaria. Puolittamalla korkeusero, korkeusvaihtelu, tai tuplaamalla teho, altaan pinta-ala tuplautuu. Geometriasyistä korkeuserot tai edes niiden muutosnopeudet eivät pysy vakioina, joten laitoksen potentiaalinen tuotantoteho ei pysy vakiona vaan laskee vähitellen yläaltaan tyhjentyessä ja ala-altaan täyttyessä. Mitä laajempia altaat ovat, sitä vähemmän pinnankorkeudet muuttuvat.

Mutta missä olisi tällainen allaspari muutaman kilometrin päässä toisistaan? Yläallas on käytännössä jokin patoallas, ala-altaan pitäisi olla useamman neliökilometrin kokoinen järvi, tai sitten senkin pitää olla patoallas.

Tietäen että Suomesta tuskin löytyy yhtään järveä jonka rantoja ei olisi jo kesämökein asutettu, pikkujärvien valinta ala-altaaksi saa varmasti hurjan paikallisen vastustuksen, johon kaupunkien vihreilijät yhtyvät. Tarjolle jää käytännössä vain suuret järvet ja jostain niiden rannalta pitää löytää iso padolla rajattavissa oleva alue yläaltaaksi. Yläaltaaksi ei tarvita järveä, mutta mielellään siellä saisi olla luonnollisia kallioseiniä niin ettei kaikkia reunoja joudu tekemään.

---

Viitteitä:

• [1] Tuulifarmien yhteenliittäminen laajalla alueella
  
• [2] TU Delft: Electricity systems can cope with large-scale wind power"
  
• [3] Fingrid voimajärjestelmän tila
  
• [4] NorPool Spot Flow
  
• [5] Alaska Fairbanks BESS järjestelmä
  
• [6] Wales Dinorwig pumppuvoimala