Tutkimusmatka Intian aurinkoon

Intian aurinko kiinnostaa turistia, mutta myös uusiutuvasta energiasta ja ilmansaasteista kiinnostunutta tutkijaa.

Kuva 1. Tutkimuskohde – Aurinkoinen päivä Intiassa. Kuva: Minttu Tuononen

Aurinko tuo energiaa

Aurinko piristää aamuja ja lämmittää päiviä vihdoin täällä Suomessa. Aurinko on tärkeä myös intialaisille. Aurinko on uusiutuvaa energiaa eli juuri sitä, mitä maailma nyt kaipaa! Intian hallitus haluaa maahan vuoteen 2022 mennessä 100 gigawattia tuottavia aurinkosähkövoimaloita. Tämä on erittäin kunnianhimoinen tavoite, joka motivoi myös meidän työtämme. Täällä Suomessa asennettu kapasiteetti on muutamia kymmeniä megawatteja (gigawatin tuhannesosa), mutta luku on meilläkin nousussa ja potentiaalia olisi paljon suurempaan.

Mikä hieno mahdollisuus – mutta onko energian kerääminen auringosta helppoa vai liittyykö matkaan vielä arvaamattomia mutkia?

Mikä on ICASIF?

Influence of Clouds and atmospheric Aerosols on Solar energy in India and Finland (ICASIF), on Suomen Akatemian (SA) ja Intian Tiede- ja Teknologiaosaston (DST) rahoittama 3-vuotinen Ilmatieteen laitoksen (IL) ja Intialaisen Energia- ja Luonnonvaralaitoksen (The Energy and Resources Institute, TERI) yhteisprojekti. Projektissa tehdään tutkimusta, jonka tavoitteena on parantaa aurinkoenergian ennustettavuutta sekä meillä Suomessa että Intiassa. Projektissa arvioidaan muun muassa sitä, miten ilmansaasteet vaikuttavat auringosta maanpinnalle tulevan säteilyn jakaumaan ja sitä kautta saatavilla olevan energian määrään. Intiassa ilmansaasteet eivät ole siis ainoastaan terveysongelma, vaan myös energiaongelma!

Mutkia matkassa

Projekti alkoi vuonna 2015. Aloituskokouksessa tehtiin yhteistuumin kunnianhimoinen suunnitelma. Me halusimme kartoittaa ilmansaasteiden ja aurinkoenergian välistä yhteyttä kolmessa erityyppisessä ympäristössä Intiassa: Himalajan vuoristossa, lähellä Delhin kaupunkialuetta sekä Rajasthanin maakunnassa, missä aavikon pöly heikentää näkyvyyttä. Intia todettiin mittausteknisesti helpommin lähestyttäväksi kuin Suomi, onhan siellä saasteita moninkertainen määrä. Näin mittalaitteiden herkkyydestä ei tarvinnut murehtia toisin kuin Suomessa, jossa saastemäärät ovat niukin naukin mitattavissa.

Huolellisten valmisteluiden jälkeen aloitimme mittaukset talvella 2015 Himalajalla yli kahden kilometrin korkeudessa. Laitteet asennettiin Ilmatieteen laitoksen ja TERI:n yhteistuumin yli 10 vuotta sitten perustamalle asemalle, mikä edelleen on yksi maineikkaimmista ilmakehän tutkimusasemista Pohjois-Intiassa. Mittaukset käsittivät laajan kirjon eri parametreja, tärkeimpinä auringonsäteilyn spektri, aerosolihiukkasten kokojakauma ja optiset ominaisuudet sekä ilmakehän optinen paksuus (kuva 2a). Näillä mittauksilla saisimme selville, kuinka ilmansaasteet vaikuttavat auringon säteilyyn maanpinnalla!

Kuva 2a. Sarvesh puhdistaa ceilometrin koteloa. Kuva: Eija Asmi
Kuva 2 b. Sarvesh puhdistaa spektrometrin kupua. Kuva: Eija Asmi

Harmillisesti optisen paksuuden mittausohjeeseen oli eksynyt yksi enter-painallus liikaa ja asemanhoitaja aloittikin päivittäisen mittausrutiinin joka aamu poistamalla edellisen päivän mittaukset. Näin aikasarja jäi lyhyehköksi. Lisäongelmia seurasi, kun ukkosmyrsky iski asemalle ja salamanisku hajotti spektrometrin, sääaseman ja muutamia tietokoneita. Tästä seurasi katko mittausaikasarjaan, sillä jouduimme hankkimaan valmistajalta uusia laitteita ja varaosia.

Urhoolliset mittaajamme eivät kuitenkaan lannistuneet pienistä vaan laitteet siirrettiin aikataulussa keväällä 2016 seuraavaan määränpäähän, lähelle Delhiä. Uusia mittauksia hiukkasten pystysuuntaisen jakauman mittaamiseen ja optisen paksuuden automaattiseen (sen entisen käsikäyttöisen ja epäluotettavaksi todetun laitteen sijaan) mittaamiseen asennettiin. Intialaiset kollegamme myös vierailivat Helsingissä keväällä 2016 tutustumassa paikalliseen tutkimukseen ja uusiin mittausmenetelmiin.

Mittalaitteiden hienosäätöä a là Anders ja Eija. Kuva: Minttu Tuononen

Sen verran myöhäiseksi asennukset Delhissä kuitenkin venyivät, että sadekausi oli jo alkamassa. Rakensimme kuivaussysteemit mittaustalon katolle, tilkitsimme huolellisesti kaikki reiät ja kolot seinissä ja käynnistimme laitteet. Mutta sadekausi olikin tänä vuonna harvinaisen voimakas ja vesi tuli betonikatosta läpi! Näin menetimme optiset mittalaitteet, joita ei vieläkään lukuisten korjausyritysten jälkeen ole onnistuttu elvyttämään käyttökuntoon. Lisäksi hankimme uuden sääaseman, mutta sen datansiirrossa ilmeni ajoittain ongelmia. Myös spektrometrin tärkeä lämpötilaa säätelevä termoboksi käyttäytyi salamaniskun jälkeen epäluotettavasti. Siispä hankimme lisää laitteita ja varaosia, mitkä toimitimme Intiaan. Termoboksin päädyimme lopulta korvaamaan eläinkaupasta saatavalla inkubaattorilla eli hautomolla, mikä olikin oivallinen ratkaisu.

Kuva 4. Aurinkopaneelin asennus muiden mittalaitteiden viereen Delhissä. Kuva: Anders Lindfors

 

Tätä tarinaa kirjoittaessani palasimme juuri Intiasta. Viime reissulla edistystä saavutettiin mm. aurinkopaneelien asennusten suunnittelussa mittaustalon katolle; Paneelit tuovat tietoa siitä, kuinka aurinkoenergian tuotanto käyttäytyy eri ilmakehän tilanteissa (kuva 4). Mittalaitteiden huolto- ja kalibrointitöitä tehtiin myös entiseen tapaan (kuva 5).

Kuva 5. Anders kalibroi auringonsäteilyn spektrin mittalaitetta. Kuva: Eija Asmi

Näiden kokemusten jälkeen voimme sanoa, että vaikka aurinko paistaa ja ihmiset ovat iloisia, ei tutkijan arki ole pelkkää auringonpaistetta Intiassa – jos se ei ole sitä aina Suomessakaan. Ympäristön haasteista huolimatta olemme onnistuneet keräämään runsaasti todella ainutlaatuista dataa, jota voidaan käyttää lukuisiin sovelluksiin nyt ja tulevaisuudessa. Olemme myös tehneet paljon aurinkoenergiaennusteisiin liittyvää tutkimusta satelliitti- ja mallikehityksen menetelmiä hyväksi käyttäen molemmissa maissa. Päätimme kuitenkin yhteistuumin jättää ne mittaukset siellä Rajasthanissa väliin – jää jotain tutkittavaa seuraavaankin projektiin.

-Eija