Hiilivoima – toimintaperiaate

Sekä kivi- että ruskohiiltä käytetään sähköntuotannossa ja joissain tapauksissa kaukolämmössä. Uusien tekniikoiden ansiosta ruskohiili on lähes yhtä tehokasta kuin kivihiili.

Ruskohiilen energiapitoisuus on matalampi, ja sitä käytetään ainoastaan ruskohiililouhosten vieressä sijaitsevissa voimaloissa. Kivihiilivoimala on hieman ruskohiilivoimalaa tehokkaampi. Lämpöarvolla mitattuna ruskohiili on kuitenkin halvempaa kuin kivihiili gigajouleina mitattuna. Uusia tekniikoita, kuten painehöyryn leijupetikuivausta hyödyntämällä ruskohiilellä voidaan saavuttaa kivihiileen verrattavissa oleva teho.

Hiili palaa nopeasti ja saavuttaa korkean palamislämpötilan

Yleensä hiili jauhetaan hienoksi jauheeksi ja kuivataan niin, että se palaa nopeammin ja korkeammassa lämpötilassa. Sitten se puhalletaan polttokammioon ja poltetaan hyvin kuumassa lämpötilassa. Syntynyt lämpöenergia lämmittää vettä, josta syntyy höyryä. Höyry puolestaan johdetaan turbiineihin, joissa on propellimaisia siivekkeitä.

Höyry liikuttaa siivekkeitä, minkä ansiosta turbiinin akseli alkaa pyöriä suurella nopeudella. Turbiiniakselin toisessa päässä on generaattori. Kun akseli pyörii, generaattori tuottaa sähköä. Kun höyry on kulkenut turbiinin läpi, se kondensoidaan ja ohjataan uudelleen höyrykattilaan, jossa se lämmitetään uudelleen. Joissain voimaloissa tuotettua lämpöä käytetään myös kaukolämpöön.

Uudet voimalat ovat tehokkaampia

Monet voimalat Kiinan ja Intian kaltaisissa maissa ovat jo vanhanaikaisia. Vuonna 2008 Kiinassa oli yli 8 000 pientä hiilivoimalaa, joista useat olivat tehottomia ja aiheuttivat korkeita päästöjä. Myös Yhdysvalloissa, Etelä-Afrikassa ja Euroopassa on useita voimaloita, jotka tulisi korvata uusilla. Maailman kivihiilivoimaloiden keskimääräinen tehokkuus on tällä hetkellä 28 %, kun vastaava luku uudenaikaisissa voimaloissa on yli 46 prosenttia. Uudenaikaisten ruskohiilivoimaloiden tehokkuus on samaa luokkaa.

Uudet tekniikat vähentävät päästöjä 

Polttokaasuista puhdistetaan pois suuria määriä pienhiukkasia, jotka aiemmin päästettiin suodattamattomina ilmaan. Pitkälle kehittyneet tekniikat vähentävät rikki-, typpioksidi-, hiilivety-, pöly- ja raskasmetallipäästöjä. Esimerkiksi savukaasujen pesua käytetään rikkipäästöjen pienentämiseen. Tehokkaat hiukkassuodattimet voivat estää ilmakehän pölypäästöt jopa 99,9-prosenttisesti.

Hiilen louhiminen

Hiiltä louhitaan kahta perusmenetelmää käyttäen: avolouhoksista ja kaivoksista. Globaalissa hiilentuotannossa 60 prosenttia hiilestä louhitaan kaivoksista, mutta tämä luku vaihtelee alueittain. Esimerkiksi Australiassa avolouhoksista louhitaan 80 prosenttia hiilestä.

Avolouhosten intensiivinen uudelleenviljely 

Avolouhoksia käytetään, kun hiili on lähellä maanpintaa. Hiili, useimmiten ruskohiili, louhitaan kaivamalla pois kerros maaperää, hiekkaa ja kalliota. Siksi entiset avolouhokset vaativat intensiivistä uudelleenviljelyä. Entisten avolouhosten maille istutetaan mm. metsää, ja niitä muutetaan laidun- tai viljelymaiksi.

Jos hiili on syvällä maan sisällä, louhinta tapahtuu kaivoksissa. Kaivoksissa työskentely on avolouhoksia riskialttiimpaa ja vaatii enemmän suunnittelua, kun esimerkiksi vesijohdoista ja tuuletuskanavista on huolehdittava.

Viimeksi päivitetty : 2014-03-11 15:36