1. Paranneltujen aurinkokäyttöisten ruuan kuivureiden kehittäminen
Suuri osa kaikesta trooppisilla ja subtrooppisilla alueilla tuotetusta ruuasta pilaantuu, koska sitä ei ehditä säilöä riittävän nopeasti. Trooppiset lämpötilat ovat niin korkeita ja ilma sisältää niin paljon kosteutta, että ruoka pilaantuu nopeammin kuin pohjoisilla alueilla. Sitä paitsi monet hedelmäpuut, marjapensaat, syötävät sienet ja lukuisat muut viljellyt ruokakasvit tuottavat satonsa hyvin lyhyen ajanjakson kuluessa. Satokauden huiput ovat rajumpia kuin omenapuilla Suomessa.
Tästä syystä suuri tai jopa suurin osa esimerkiksi avokadojen, leipä- ja jakkihedelmien, mangojen, papaijojen, guavien ja monien banaanilajien sadoista menetetään ennen kuin ne ehditään hyödyntää ihmisten ruuaksi. Ongelma on vielä vakavampi syötävien sienien kohdalla. Myös osa helpommin ja nopeammin säilöttävien elintarvikkeiden kuten viljojen ja juuresten sadosta menetetään.
Pakastaminen on globaalissa etelässä liian kallis ja energiaintensiivinen tapa ainakin 90 prosentille kotitalouksista ja sen yleistyminen samoihin mittoihin kuin Euroopassa tai Pohjois-Amerikassa kasvattaisi sähköntuotannon ja kylmäainevuotojen ilmastoa lämmittävää vaikutusta. Vaikutus olisi vielä suurempi kuin meillä, korkeampien lämpötilojen takia. Ihmiset kaikkialla tropiikissa osaavat toki suolata tai hapattaa ruokia tai säilöä niitä erilaisten hillojen ja chutney-tyyppisten valmisteiden muodossa, mutta ruuan säilöminen tällä tavalla on niin työvoimavaltaista että vain osa sadoista voidaan pelastaa sen kautta. Sadonkorjuuaika kun on muutenkin maataloudesta elantonsa tai osan elannostaan saaville ihmisille hyvin kiireistä aikaa.
Näistä syistä ruuan kuivaaminen on tropiikissa paras, nopein ja kustannustehokkain tapa säilöä se osa sadoista joita ei ehditä käyttää tai säilöä muilla tavoilla. Trooppisessa auringossa on paljon tehoa ympäri vuoden.
Suurin osa sadoista kuitenkin saadaan sadekauden tai sadekausien aikana, mikä tarkoittaa sitä että ruokaa ei yleensä ole mahdollista kuivata suojaamatta sitä sateelta. Ruuan kuivaaminen taivasalla myös altistaa kuivattavat sadot lintujen, lepakoiden ja muiden eläinten ulosteille ja niiden mukana leviäville virus-, bakteeri- ja loistaudeille. Lisäksi sadekaudella ilmankosteus on tyypillisesti hyvin suuri ja aurinko osan aikaa paksujen pilvien takana. Viimeksi mainitun ongelman takia ruuan kuivaaminen edes yksinkertaisilla, katetuilla aurinkokuivureilla ei aina onnistu vaan ruoka ehtii homehtua tai päätyä bakteerien ruuaksi, koska ilma kuivurin sisällä on liian kosteaa.
Mitä isompi osa ruuasta menetetään, sitä suuremmiksi maatalouden vesistöjen rehevöitymisen ja keinolannoitteiden tuotannon sekä typpilannoitteiden maaperässä synnyttämien typpioksiduulipäästöjen kautta synnyttämät kasvihuonekaasupäästöt nousevat.
Intian markkinoilla on paljon erilaisia sähkökäyttöisiä kuivureita, mutta ne ovat kalliita ja ennen kaikkea kuluttavat paljon sähköä, josta suurin osa tuotetaan edelleen fossiilisilla polttoaineilla.
Aurinkoenergian keskittäminen yksinkertaisilla heijastimilla tai ilman kierron tehostaminen aurinkokäyttöisissä ruuan kuivureissa pienten sähkökäyttöisten tuulettimien avulla ovat parempia ratkaisuja. Mutta myös sähkökäyttöiset tuulettimet vievät jonkin verran sähkövirtaa, mikä tarkoittaa sitä että köyhimmät kotitaloudet joilla ei ole varaa sähköliittymiin tai aurinkopaneeleihin eivät pysty käyttämään niitä.
Mitraniketan on kuuluisa intialainen, gandhilainen kylienkehittämisjärjestö, jonka päämaja on Vellannadissa, 25 kilometrin päässä Thiruvanthapuramista, Intiaan kuuluvan Keralan osavaltion pääkaupungista.
Mitraniketan on kehittänyt InSICin myöntämän vajaan 5 000 euron suuruisen pienprojektirahoituksen avulla kolme paranneltua aurinkokäyttöistä, elintarvikkeiden kuivaamiseen tarkoitettua kuivuria. Kaikki kolme mallia nopeuttavat ruuan kuivausprosessia ja parantavat lopputuloksen laatua nopeuttamalla passiivista ilman kiertoa kuivureiden läpi.
Yhdessä Mitraniketanin InSIC:in tuella kehittämistä malleista on myös auringon säteilyä keskittäviin heijastimiin perustuva ilmaa esilämmittävä elementti.
Kuivureista suurin on neljän neliömetrin laajuinen. Se esilämmittää sisään tulevaa ilmaa yksinkertaisten, auringon säteilyä keskittävien heijastimien avulla. Lisäksi kuivurissa on parin metrin korkuinen "savupiippu", johon syntyy ilman kiertoa ja kosteuden poistumista nopeuttava nouseva ilmavirtaus.
Mitraniketanin kaksi muuta paranneltua aurinkokäyttöistä ruuan kuivuria ovat yhden ja kahden neliömetrin laajuisia. Myös näissä pienemmissä malleissa on ilman kiertoa ja kosteuden poistumista nopeuttava "savupiippu" - joka siis on Mitraniketanin tärkein kuivuri-innovaatio - mutta niissä ei ole ilmaa esilämmittävää, auringonvaloa konsentroivaa yksikköä.
Kenttäkokeissa ihmiset ovat pitäneet pienempiä malleja käytännöllisempinä, koska ne on helpompi siirtää paikasta toiseen, esimerkiksi yhden peltotilkun tai puutarhan laidalta toisen pellon luo. Neljän neliömetrin kokoinen kuivuri ilman esilämmitysyksiköineen oli niin raskas ja hankalan muotoinen, että sitä ei ollut helppo siirrellä sinne missä sitä milloinkin tarvittiin, vaan kuivattavat elintarvikkeet piti tuoda sen luo. Ihmiset pitivät eniten pienimmästä, vain 20 kiloa painavasta mallista, jota oli helpoin siirrellä pellolta tai puutarhasta toiseen. Koska isoin malli on kuitenkin kaikkein paras ja tehokkain ja kustannustehokkain valmistaa, Mitraniketan yrittää kehittää siitä helposti osiin purettavan ja jälleen koottavan ja siis helpommin siirreltävän mallin.
Kenttäkokeissa parannellut aurinkokeittimet tuottivat kuivaustilaan 52,5 Celsius-asteen lämpötilan silloin kun ulkona oli 34,7 Celsius.-asteen lämpötila (= tämä on tietysti vain yksi esimerkki tehdyistä mittauksista, mutta lämpötilaero erilaisissa olosuhteissa oli useimmiten 15-20 asteen suuruinen). Samanlaisessa ulkolämpötilassa sähkökäyttöiset kuivurit pystyivät nostamaan kuivurin sisälämpötilan 60 Celsius-asteeseen, eli ero Mitraniketanin passiivista aurinkoenergiaa käyttäviin kuivureihin oli itse asiassa yllättävän pieni.
Jakkihedelmien ja Malabar-tamarindien siivujen kuivaaminen aurinkoisina päivinä kesti avoimen taivaan alla 14 tuntia, parannetuissa kuivureissa 10 tuntia ja sähkökäyttöisissä kuivureissa 8 tuntia. Banaanilastuille vastaavat luvut olivat 8, 6 ja 4 tuntia ja kassavalastuille 10, 7 ja 6,5 tuntia.
(Kassava eli maniokki on Suomessa erittäin huonosti tunnettu kasvi, mutta se on yksi maapallon kuudesta tärkeimmästä ruokakasvista ja lähes miljardin pääosin hyvin köyhän ihmisen tärkein ravinnon lähde.)
Toisin sanoen Mitraniketanin kuivurit nopeuttivat ruuan kuivaamista merkittävästi, joskaan eivät dramaattisella tavalla: kuivausaika ei pienentynyt murto-osaan siitä mikä se oli paljaan taivaan alla, vaan lyheni vain noin 50 prosentilla. Pitää kuitenkin muistaa, että nämä luvut ovat siinä mielessä harhaanjohtavia, että ruokaa ei voi kuivata paljaan taivaan alla muuten kuin aurinkoisina päivinä koska pienikin sade kastelee ruuan uudelleen, niin että prosessi täytyy aloittaa alusta.
Mitraniketanin kuivurit ovat nykyisessä muodossaan liian kalliita jopa Keralan maaseudun köyhimmille perheille, Intian vielä paljon köyhemmistä osavaltioista puhumattakaan: niiden hinnat vaihtelevat 15 000 ja 23 000 rupian eli 150 ja 250 euron välillä.
Suurin osa kustannuksista aiheutuu kuivureissa käytetyn läpinäkyvän polykarbonaattimuovilevyn käytöstä. Kuivurit ovat tässäkin muodossaan kannattava investointi useimmille puutarhaviljelyä tai maanviljelyä harjoittaville perheille, ainakin Keralassa, mutta Mitraniketan aikoo myös kehittää Keralan köyhimmille perheille tarkoitettuja kuivureita, joissa kallis polykarbonaattimuovi on korvattu halvemmalla läpinäkyvällä muovilla tai lasilla. Niillä saattaisi olla laajaa sovellettavuutta myös Intian köyhimmissä osavaltioissa.
Kustannuksia olisi mahdollista laskea suhteellisen merkittävästi myös suurisuuntaisen sarjatuotannon kautta, koska silloin myös polykarbonaattilevyn hankintahinta neliömetriä kohti laskee murto-osaan pieninä erinä hankitun materiaalin hinnasta. Mitraniketan aikoo myös kokeilla pienellä aurinkopaneelilla toimivan tuulettimen lisäämistä kuivureihin, tai ainakin niiden joihinkin malleihin.
2. Surya Radhuni - valaistus, puhdas keittoenergia ja pieni määrä sähköä köyhille kotitalouksille 50 eurolla ja 6 kuukauden takaisinmaksuajalla
Surya Radhuni eli aurinkokokki ("solar cook") on uudenlainen, massavalmisteiseksi tarkoitettu teknologiapaketti, joka pystyy tuottamaan 50 euron suuruisella investoinnilla vähävaraisille kotitalouksille päivä-, ilta- ja yöaikaisen valaistuksen, pienen määrän sähköä muita tarkoituksia varten sekä puhdasta keittoenergiaa.
Surya Radhunin ytimessä on Surya Jyoti eli niin sanottu mikrokattoikkuna, InSICin perustamiseen johtaneen suomalais-intialaisen aurinkoenergiayhteistyön ensimmäinen merkittävä saavutus.
Mikrokattoikkunassa on pieni muovinen, Lappeenrannan yliopiston katolta inspiraationsa saanut kattoikkuna, joka pystyy tuottamaan pienen muovisen kattoikkunan ja siihen liitetyn prisman avulla valaistuksen slummiasumukseen tai maaseudun taloon silloin kun aurinko paistaa. Lisäksi pakettiin kuuluu pieni aurinkopaneeli, pieni akku ja led-valoja.
Yhdistelmä tuottaa esimerkiksi lasten koulusta saamien läksyjen lukemiseen tai kotitehtävien tekemiseen riittävän määrän valoa noin kahdeksan tunnin ajan myös auringon laskun jälkeen. Valaistus on tärkeä keino varmistaa, etteivät köyhien perheiden lapset jätä kouluaan kesken.
Surya Radhunissa samaan kokonaisuuteen on yhdistetty myös paranneltu puuta ja muuta biomassaa polttava keittoliesi, joka on varustettu pikkuruisella puhaltimella sekä sen tehoa säätelevällä elementillä. Puhalluksen teho on tarpeesta riippuen 1-6 wattia eikä puhallin ole päällä koko keittoaikaa. Puhallin saa sähkönsä Surya Jyotin akusta, pientä ylimääräistä piuhaa pitkin. Se tekee puun tai muun biomassan palamisesta niin puhdasta, että ihmiset eivät kenttäkokeiden mukaan enää kykene aisteillaan havaitsemaan savua tai muita ilmansaasteita tai niistä johtuvia ongelmia, edes silloin kun keittäminen tapahtuu sisällä.
Tarkempia mittaustuloksia Surya Radhunin tarkoista noki- ja pienhiukkaspäästöistä ei vielä ole olemassa, mutta päästöjen täytyy olla hyvin pieniä, sillä sisälle vapautuva noki on helppo havaita paikkojen sotkeutumisena ja terveydelle haitalliset ilmansaasteet aiheuttavat oireita ihmisille.
Uusi keitin on kokeissa vähentänyt keittoaikaa traditionaalisiin biomassakeittimiin verrattuna noin 37 prosentilla, koska polttoaine syttyy kunnolla tuleen paljon aiempaa nopeammin puhalluksen ansiosta. Aiemmilla parannetuilla keittoliesillä vähennys on ollut vain 18 prosenttia. Puun kulutus on 29 prosenttia pienempi.
Surya Radhunia on jo kokeiltu Sundarbansin eli maailman suurimman mangrovemetsän syrjäisissä ja köyhissä kylissä ja ihmiset ovat olleet siitä erittäin innostuneita. Puun kulutuksen vähentäminen Sundarbansissa on erityisen arvokasta, koska alueen mangrovemetsissä on keskimäärin vähän yli tuhannen tonnin suuruinen hiilivarasto hehtaaria kohti.
Tämä tekee noin miljardi tonnia orgaanista hiiltä koko miljoonan hehtaarin laajuisella alueella. Sundarbansin mangrovemetsät poistavat tutkimusten mukaan edelleen ilmasta 4,7 - 6,5 tonnia hiiltä hehtaaria kohti vuodessa, mutta mangrovemetsien hiilivarastot alkavat vapautua ilmakehään paljon nopeammin kuin ne ovat muodostuneet, jos mangrovemetsät hakataan kokonaan tai niitä harvennetaan liikaa.
Surya Radhunia kokeilleet ihmiset ovat pitäneet myös palamisen puhtautta ja sitä että heitä ei enää yskitä ruuanlaiton yhteydessä hyvänä asiana, mutta ennen kaikkea he ovat arvostaneet lyhyemmän keittoajan myötä säästynyttä työaikaa sekä pienentyneitä kustannuksia. Koska ihmiset keräävät Sundarbansissa osan keittoenergiastaan itse, myös vähentynyt puun tarve on säästänyt heidän työaikaansa muihin tarkoituksiin.
Koko Surya Radhuni-paketti jossa on mukana keittimen ja tuulettimen lisäksi myös mikrokattoikkuna ja sen pieni aurinkopaneeli, akku ja led-valot, tulee sarjavalmisteisena maksamaan noin 4 000 rupiaa eli 50 euroa. Tämä olisi vielä vähän aikaa sitten ollut Intian köyhimmille väestönosille aivan liikaa, mutta Intian köyhimmätkään perheet eivät onneksi enää ole aivan yhtä köyhiä kuin 20 vuotta sitten. Esimerkiksi Sundarbansin köyhiksi laskettujen kotitalouksien tulot ovat keskimäärin 50 euroa kuukaudessa eli 600 euroa vuodessa.
Ennen kaikkea pakettiin eivät kuulu pelkästään puhdas keittoenergia sekä säästöt keittoenergian hankinnan kustannuksissa sekä keittämiseen menevässä ajassa, vaan myös valaistus ja pieni määrä sähköä, jonka voi käyttää esimerkiksi matkapuhelinten lataamiseen. Köyhät joutuvat muuten tyypillisesti maksamaan matkapuhelinten lataamiseen käyttämästään sähköstä naurettavan korkean hinnan ja maaseudulla usein myös kävelemään pitkän matkan lähimpään kaupalliseen latauspisteeseen.
Yhdistelmä tekee 50 euron yhteenlasketusta investoinnista myös Intian kaikkein köyhimpien perheiden näkökulmasta ratkaisevasti kiinnostavamman kuin pelkän parannetun keittolieden hankkimisesta esimerkiksi 20 euron hinnalla.
Surya Radhunin pääkehittäjät ovat Vivekananda Institute of Biotechnologyssä työskentelevät Sudhadeep Bhattacharya ja Tanmay Sangha Mahapatna (ehdotus Surya Jyotista sähkönsä saavasta parannetusta biomassakeittoliedestä tuli alun perin InSICin hallitukselta).
Bhattacharyan ja Mahapatnan laskelmien ja tähänastisten kenttätutkimusten perusteella vaikuttaisi siltä, että paketti maksaisi tyypillisesti itsensä takaisin 6 kuukaudessa säästöinä, mikä on poikkeuksellisen lyhyt takaisinmaksuaika. Sitä paitsi laskelmassa on otettu huomioon vain säästöt valaistuksen ja keittoenergian kustannuksissa, mutta ei säästynyttä työaikaa.
Myöskään terveydelle haitallisten päästöjen dramaattiselle vähenemiselle ei ole laskettu hintaa, ilmastohyödyistä puhumattakaan.
Tyypilliseksi polttopuun tarpeen vähentymiseksi yhtä Surya Radhunia kohti on arvioitu hiilidioksidina laskien vuositasolla noin kaksi tonnia. Pelkästään valaistukseen käytetyn kerosiinin kulutuksen vähenemisen on lisäksi arvioitu leikkaavan mustan hiilen eli noen päästöjä vuositasolla 1,8 hiilidioksiditonniekvivalenttia vastaavalla määrällä. Vanhanaikaisten biomassakeittoliesien tyypillisistä nokipäästöistä alueella ei ole olemassa luotettavia arvioita, mutta niiden täytyy olla vielä merkittävästi suuremmat.
Surya Radhuni on jo herättänyt laajaa kiinnostusta muun muassa Intian ja Bangladeshin mikroluottojärjestöjen sekä Intian liittovaltion ja eräiden osavaltioiden hallitusten sekä eräiden Intian valtionyhtiöiden suunnalla. Useat keittoliesien kaupalliset valmistajat ovat ilmoittaneet halukkuutensa ryhtyä valmistamaan Surya Radhuni-paketteja. Ramakrishna Foundation tilasi jo lokakuussa 2022 ensimmäisen 2 000 kappaleen koe-erän omaa mikroluotto-ohjelmaansa varten.
Sudhadeep Bhattacharyan mukaan Surya Radhunille on "valtava kysyntä" ja "se tulee muuttamaan koko yhteiskuntaa". Tämä ei välttämättä ole liioittelua, sillä Surya Radhuni voi olla ensimmäinen todella puhdasta keittoenergiaa tuottava puu- ja biomassakeitin jolla olisi hintansa ja käyttömukavuutensa puolesta mahdollisuus levitä todella laajalti ja joka voisi teoriassa korvata ison osan globaalin etelän köyhien kotitalouksien käytössä yhä olevista 400 miljoonasta perinteisestä biomassakeittoliedestä.
Ilmansaasteet aiheuttavat WHO:n mukaan vuosittain noin yhdeksän miljoonaa selkeästi ennenaikaista kuolemantapausta. Perinteisten biomassakeittoliesien asuntojen sisälle ja ulkoilmaan vapauttamat pienhiukkaset ja muut ilmansaasteet ovat WHO:n mukaan vastuussa viidestä tai kuudesta miljoonasta kuolemantapauksesta vuodessa.
Arviot ilmansaasteiden aiheuttamasta kuolleisuudesta näyttävät sitä paitsi kasvavan edelleen. Viime aikoina on muun muassa julkaistu tutkimuksia, joiden perusteella vaikuttaisi siltä että pienhiukkasaltistuksien rooli sekä aivohalvauksien että sydänkohtauksien aiheuttajina voi olla vielä merkittävästi luultua suurempi.
Nykyisissä arvioissa ei ole otettu huomioon myöskään ilmansaasteiden osuutta antibioottiresistenssin kehittymisen yhtenä keskeisenä syynä. Jopa suhteellisen vähän saastuneissa länsimaissa kolme neljäsosaa kaikista ihmisten sairauksien hoitamiseen käytetyistä antibiooteista käytetään pelkkien ylempien hengitysteiden infektioiden hoitamiseen ja pahasti saastuneissa maissa niiden osuus on vielä suurempi.
Vakavat ilmansaasteongelmat moninkertaistavat pitkittyvien ja vakavien, antibioottihoitoa vaativien hengityselinten infektioiden riskin. Nämä antibioottikuurit pitäisi korvata ilmanlaatua parantamalla, jos haluamme että meillä on tulevaisuudessakin tehokkaita antibiootteja ja nykyaikaisia syöpähoitoja.
Perinteiset biomassakeittimet aiheuttavat myös suuren osan kaikista ihmiskunnan nokipäästöistä. Yhden arvion mukaan niiden osuus ihmiskunnan nokipäästöistä voisi olla noin 40 prosenttia. Uusien arvioiden mukaan jopa Suomessa puun poltto - meillä tosin pääosin lämmitystarkoituksiin - aiheuttaa vähän yli 68 prosenttia kaikista nokipäästöistä.
Perinteiset biomassakeittoliedet tuottavat suhteessa vielä suuremmat nokipäästöt kuin lämmitykseen tarkoitetut tulisijat, koska ne perustuvat biomassan polttamiseen pienellä ja kituliaalla liekillä ("kitupoltolla") mikä käytännössä maksimoi poltossa ilmaan vapautuvan noen määrän.
Suomessa puulämmittäjiä opetetaan polttamaan kunnolla kuivattua puuta riittävällä vedolla ja sytyttämään pesälliset päältä jotta poltto olisi mahdollisimman puhdasta. Myös palavien kappaleiden yhteenlaskettu pinta-ala vaikuttaa syntyvien nokihiukkasten ja muiden pienhiukkasten määrään - suuret halot tuottavat keskimäärin vähemmän pienhiukkasia kuin pienet risut. Joka tapauksessa noki on uusien arvioiden mukaan toiseksi merkittävin ilmastoa lämmittävä tekijä, heti hiilidioksidin jälkeen. IPCC arvioi sen ilmastoa lämmittäväksi vaikutukseksi peräti 1,1 wattia per neliömetri.
Perinteiset keittoliedet tuottavat myös huomattavia määriä ilmastoa lämmittäviä kasvihuonekaasuja (metaani, hiilidioksidi, otsoni, typpioksiduuli) sekä muita päästöjä joilla on epäsuora ilmastoa lämmittävä vaikutus (vapaa vety, häkä).
Keittoliesien nokipäästöt ovat merkittävä osasyy 2-3 miljardin ihmisen kuivakautista vesihuoltoa uhkaavaan Himalajan jäätiköiden sulamiseen.
Ruuanlaittoon käytetään nykyään vuosittain noin kolme miljardia kuiva-ainetonnia eli hiilenä laskien 1,5 Gt C puuta ja muuta biomassaa. Jos koko tämä määrä pystyttäisiin korvaamaan muilla ratkaisuilla, kolme miljardia kuiva-ainetonnia puuta ja muuta biomassaa voitaisiin käyttää esimerkiksi hiilen poistamiseen ilmakehästä varastoimalla biomassaa suolanpoistolaitosten tuottamien suolaliuosten tai meriveden avulla, tai nykyaikaisen biotalouden raaka-aineeksi, eli korvaamaan öljypohjaisia hiili- ja vaatekuituja, muoveja, kemikaaleja, bitumia, betonia, terästä sekä muita metalleja.
Tämä mahdollistaisi myös valtavan laajojen maa-alueiden paremman hoidon, niin että niiden puun ja muun biomassan tuotantoa voitaisiin kasvattaa merkittävästi.
Miljardit maahehtaarit tuottavat tällä hetkellä paljon vähemmän puuta ja muuta biomassaa kuin mitä ne voisivat tuottaa, sen takia että niiden puustoon ja muuhun kasvillisuuteen kohdistuva kulutus on ollut liian voimakasta. Keittoenergian tarpeen vähentäminen kasvattaisi sekä laajojen maa-alueiden biologista tuotantoa että niiden maaperän ja puuston hiilivarastoja.
Surya Radhuni-pakettien avulla ei tietenkään ole edes teoriassa mahdollista korvata kaikkea keittoenergiaksi käytettyä biomassaa, mutta säästö olisi noin kolmannes verrattuna tavanomaisempien parannettujen keittoliesien karkeaan keskiarvoon ja vähän yli puolet verrattuna perinteisiin keittoliesiin.
InSIC osallistui Surya Radhuni-paketin kehittäneen hankkeen rahoittamiseen 3885 euron suuruisella summalla. Hankkeen yhteenlaskettu budjetti toteuttajien omarahoitusosuus mukaan lukien oli noin 4 500 euroa.
Ajatusleikkinä voitaisiin vielä todeta, että jos kaikki 400 miljoonaa perinteistä biomassakeitintä korvattaisiin Surya Radhuni-paketeilla, ne säästäisivät jatkossa joka vuosi maailman 400 miljoonalle köyhimmälle perheelle noin 40 miljardia euroa polttopuu- ja kerosiinikuluja, eli sata euroa perhettä kohden, vaikkei ajan säästölle, lasten parantuneille koulunkäyntimahdollisuuksille eikä positiivisille terveysvaikutuksille laskettaisi hintaa. Tämäkin tarkoittaisi nykyisellä perhekoolla 15 - 25 prosentin lisäystä maailman köyhimpien perheiden tuloihin.
Lämpöparisto-aurinkokeittimistä saattaa kuitenkin tulla vielä Surya Radhuniakin parempi ratkaisu kaikkiin yllä kuvattuihin ongelmiin.
3. Suoralla aurinkoenergialla ladattava lämpöparisto-aurinkokeitin
Tohtori Dwaipayan Senin työryhmä Kolkatan Heritage Institute of Technologyssä on pyrkinyt InSICin vuonna 2022 myöntämän rahoituksen turvin kehittämään ratkaisevasti aiempaa halvemman aurinkoparisto-aurinkokeittimen, jota olisi mahdollista käyttää ruuanlaittoon myös "päivän pitkien tuntien" eli auringonlaskun ja auringonnousun välisenä aikana - ja jota olisi mahdollista käyttää sisällä.
Lämpöparisto- tai lämpövarasto-aurinkokeittimillä tarkoitetaan aurinkokeittimiä, joihin ladataan "kuumaa" silloin kun aurinko paistaa, mutta joiden lämpövarasto voidaan sitten käyttää ruuan laittoon illalla, yöllä tai aamulla.
Tämä on oleellinen parannus verrattuna vanhanaikaisiin aurinkokeittimiin, joita voi käyttää ainoastaan ulkona ja ainoastaan silloin kun aurinko paistaa. Perinteisiä aurinkokeittimiä ei ole valmistettu kuin muutamia miljoonia kappaleita, koska tropiikissa ruuanlaitto tapahtuu pääsääntöisesti aamulla, ennen kuin aurinko on alkanut paistaa kuumasti, tai illalla, sen jälkeen kun aurinko on laskenut.
Sitä paitsi silloin kun ihmiset laittavat ruokaa päivällä he eivät pääsääntöisesti halua tehdä sitä ulkona, kuumassa auringonpaisteessa, koska trooppinen aurinko on hyvin kuuma silloin kun se paistaa. Suorassa auringonvalossa voi olla yhtä kuuma kuin suomalaisessa saunassa. Myös kulttuurisista syistä naiset laittavat useimmissa globaalin etelän maissa ruokaa mieluiten sisätiloissa, omassa kodissaan.
Osa tähän mennessä kehitetyistä lämpövarasto-aurinkokeittimistä ladataan sähkövastuksen avulla. Tähän luokkaan kuuluvat esimerkiksi InSI:in seuraavana projektina esiteltävä, Ajay Chandakin kehittämä malli sekä Indian Oil Corporationin kehittämä ja markkinoima "Surya Natun".
Lämpövarasto-aurinkokeittimien lataamisesta aurinkopaneelien tuottaman sähkön avulla saattaa jatkossa tulla ainakin sähköverkkojen alueella myös köyhimpien väestönosien näkökulmasta hyvin edullinen ja käytännöllinen ratkaisu, sillä aurinkosähkö saattaa pian olla ilmaista tai lähes ilmaista keskellä päivää, silloin kun sitä uhkaa syntyä liikaa.
Köyhät perheet saattavat siis ehkä tulevaisuudessa pystyä ansaitsemaan pienen määrän tuloja lataamalla lämpövarasto-aurinkokeittimensä keskipäivän ylituotantopiikkien aikana - tai ainakin saada tähän tarvittavan aurinkosähkön ilmaiseksi.
Myös sähköverkon ulkopuolella aurinkosähkön käytöstä voi tulla halpa ratkaisu koska itse aurinkopaneelien hinta laskee ennusteiden mukaan lyhyen ajan sisällä alle 10 eurosenttiin ja vähän myöhemmin perovskiittitekniikan ansiosta ehkä jopa alle yhteen eurosenttiin per watti.
Lämpövarasto-aurinkokeittimien lataamiseen tarvitaan vain sähkövastus, pieni määrä johtoa ja aurinkopaneeli, sillä sähkövastus toimii tasavirralla. Sähköä talon sisäiseen tai laajempaan sähköverkkoon tuottava aurinkovoimala on yhtä nimelliswattia kohti paljon kalliimpi, koska se tarvitsee myös turvakytkimen johdotuksineen sekä ennen kaikkea aurinkopaneelin tuottaman tasavirran vaihtovirraksi muuttavan invertterin, joka on jo nykyään järjestelmän kallein yksittäinen osa.
Erilaisten kodin sähkölaitteiden omat pikku-invertterit muuttavat sitten vaihtovirran jälleen takaisin tasavirraksi, sillä melkein kaikki sähkölaitteet toimivat tasavirralla. Joka tapauksessa silloin kun aurinkosähkö voidaan käyttää suoraan paikan päällä tasavirtana ilman että se täytyy muuttaa välillä vaihtovirraksi ja johtaa piuhoja pitkin kauemmas, systeemi on wattia kohti ratkaisevasti halvempi kuin sähköverkkoa palveleva aurinkovoimala.
Näistä syistä InSIC on tukenut myös aurinkosähköllä ladattavien lämpöparisto-aurinkokeittimien kehittämistä.
Tällä hetkellä yksinkertaisella parabolisella heijastimella ladattavat lämpöparisto-aurinkokeittimet ovat kuitenkin köyhien väestönosien näkökulmasta kaikkein edullisin ratkaisu. Esimerkiksi kiinalaisessa verkkokauppa Alibabassa parabolisten heijastinten hinnat alkavat 8-10 eurosta.
Silloin kun keitin ladataan suoralla, konsentroidulla auringon säteilyllä, 100 prosenttia auringon säteilystä voidaan hyödyntää lämpöenergiana ja 85-90 prosenttia tästä on mahdollista siirtää aurinkokeittimen lämpövaraston sisälle joko tulilasista muodostuvan ikkunan kautta tai rakentamalla keitin niin, että lämpö voidaan johtaa sisälle suhteellisen ohuen metallisen pohjan kautta, irrottamalla pohjan eriste latauksen ajaksi. Aurinkopaneeli pystyy muuttamaan vain 15-20 prosenttia auringon säteilystä sähköksi.
Dwaipayan Senin työryhmän kehittämä malli ei ole maailman ensimmäinen parabolisella heijastimella ladattava lämpövarasto-aurinkokeitin, se on Yhdysvalloissa kehitetty Sun Bucket. Sun Bucket kuitenkin maksaa 400 euroa, koska siinä on käytetty tarpeettoman arvokkaita materiaaleja ja ratkaisuja.
Tämä tekee siitä aivan liian kalliin kolmannen maailman perinteisiä biomassakeittimiä käyttävien 400 miljoonan perheen näkökulmasta. Lisäksi Sun Bucketin lämpövarasto on liian pieni, jotta se pystyisi tyydyttämään tyypillisen intialaisen perheen keittoenergian tarpeen.
Dwaipayan Senin työryhmä on pyrkinyt kehittämään Sun Bucketia hiukan suuremman mutta sitä ratkaisevasti halvemman, suoralla auringon säteilyllä ladattavan lämpövarasto-aurinkokeittimen. Nykyinen versio maksaisi Senin työryhmän oman arvion mukaan suhteellisen suurisuuntaisessa sarjatuotannossa noin 4 000 rupiaa eli vähän yli 40 euroa, mutta todellinen massatuotanto laskisi hinnan 20 tai 10 euroon.
Jopa silloin kun keitin maksaisi 40 euroa, se olisi erinomainen sijoitus köyhille perheille ja maksaisi itsensä takaisin muutamassa kuukaudessa. Köyhimmät kotitaloudet eivät pysty näin suuriin kertainvestointeihin ilman tukea, mutta sekä Intian kaupallisilla pankeilla että lukuisilla kansalaisjärjestöillä on isoja mikroluotto-ohjelmia, jollaisiin tämänkaltaiset hankinnat sopisivat ihanteellisella tavalla.
Heritage Technology Instituten ja InSICin kehittämä lämpöparisto-aurinkokeitin sisältää useita merkittäviä uusia innovaatioita ja parannuksia alkuperäiseen Sun Bucketiin verrattuna. Sun Bucketin lämpövarasto koostuu pelkästä aurinkosuolasta, eli lämpövarastoiksi soveltuvien PCM-materiaalien ("phase-change material") seoksesta.
Heritage Technology Instituten ja InSICin keittimen lämpövarastona käytetään vahan muodossa olevien aurinkosuolojen ja grafiitin tai aurinkosuolojen, grafiitin ja hiekan seosta. Tällaiset seokset ovat halvempia ja kestävät ratkaisevasti pitempään ilman että niitä täytyy vaihtaa.
Grafiitti nopeuttaa lämmön johtumista ylöspäin silloin kun keittimen kansi avataan ja keittoastia sijoitetaan näin avautuvaan "kuoppaan". Grafiitin määrä lämpövarastossa on optimoitu niin että se johtaa lämpöä ylöspäin tarpeeksi hyvin, mutta ei kuitenkaan liian tehokkaasti. Myös eristekerroksen paksuus ja muoto on optimoitu.
Lämpövarastosta on tehty pullon muotoinen, ylöspäin ja sivuille johtuvan hukkalämmön määrän minimoimiseksi. Pohjan eriste on helppo irrottaa niin, että lämpövarasto voidaan ladata yksinkertaisella parabolisella heijastimella keittimen metallisen pohjan kautta ilman että merkittävä osa säteilystä menee hukkaan. Kun keitin on ladattu, eriste voidaan asettaa takaisin paikoilleen. Tai, tarkemmin sanoen, keitin voidaan nostaa kahvasta kantaen takaisin eristeen päälle.
Tämän uuden aurinkokeitintyypin takaisinmaksuaika voi olla ennennäkemättömän lyhyt. Jos keitin maksaa jatkossa 20-40 euroa ja mahdollistaa tämän jälkeen yhdelle perheelle ruuanlaiton 10-20 vuoden ajan ilman keittoenergian hankinnasta aiheutuvia kustannuksia, keitin maksaa itsensä takaisin todella monta kertaa käyttöaikanaan. Tarkka luku riippuu kilpailevien energiavaihtoehtojen hinnasta.
Keitintä on myös mahdollista käyttää lämmitysenergian tuottamiseen hyisinä öinä vuoristoissa ja muilla alueilla, joilla talvi voi olla kylmä. Jos keittimen kansi jätetään auki yön ajaksi, se lämmittää asuntoa yön aikana noin 10 kilowattitunnin suuruisen energiamäärän verran, mutta silloin sillä ei tietenkään enää voi laittaa ruokaa aamulla.
Voi olla että kahden eri keittimen yhdistelmä tulee jatkossa olemaan monille perheille ihanteellinen ratkaisu. Joka tapauksessa keittimen elinkaarensa aikana tuottaman keitto- ja lämmitysenergian hinta saattaa jäädä alle 0,1 eurosentin, mikä tekisi siitä erittäin kiinnostavan tuotteen myös Euroopan ja Pohjois-Amerikan markkinoille, jopa kymmenen kertaa Intian markkinoita ajatellen suunniteltua tasoa korkeammalla myyntihinnalla.
Heritage Institute for Technologyn keitin voi olla vielä Surya Radhuniakin parempi ratkaisu kaikkiin perinteisten biomassakeittoliesien aiheuttamiin ongelmiin. Keittämisen aiheuttamat pienhiukkas- ja nokipäästöt olisi sen avulla mahdollista laskea vielä matalammalle tasolle kuin Surya Radhuni-ratkaisun avulla ja tämäntyyppinen lämpöparisto-aurinkokeitin eliminoisi polttopuun ja muun biomassan tarpeen kokonaan, eikä vain vähentäisi sitä noin kolmanneksella.
Kuten edellä on jo todettu, ruuanlaittoon käytetään nykyään vuosittain noin kolme miljardia kuiva-ainetonnia eli hiilenä laskien 1,5 Gt C puuta ja muuta biomassaa. Jos koko tämä määrä pystyttäisiin korvaamaan lämpöparisto-aurinkokeittimillä, kolme miljardia kuiva-ainetonnia puuta ja muuta biomassaa voitaisiin käyttää joko hiilen poistamiseen ilmakehästä (esimerkiksi varastoimalla biomassaa suolanpoistolaitosten tuottamien suolaliuosten avulla) tai nykyaikaisen biotalouden raaka-aineeksi, korvaamaan öljypohjaisia hiili- ja vaatekuituja, muoveja, kemikaaleja ja bitumia sekä metalleja.
Tämä mahdollistaisi myös valtavan laajojen maa-alueiden paremman hoidon, niin että niiden puun ja muun biomassan tuotantoa voitaisiin kasvattaa merkittävästi, jolloin myös puustoon ja maaperään sitoutuvan hiilen määrää pystyttäisiin kasvattamaan.
InSIC osallistuu hankkeen toteuttamiseen 4 937 euron suuruisella avustuksella. Hankkeen kokonaiskustannukset toteuttajan omarahoitusosuus mukaan lukien ovat 5 400 euroa.
4. Aurinkosähköllä ladattava lämpöparisto-aurinkokeitin
Tunnettu intialainen aurinkoenergiakeksijä ja -innovaattori Ajay Chandak kehitti vuonna 2022 InSICin tuella aiempia malleja halvemman ja paremman aurinkosähköllä ladattavan lämpöparisto-aurinkokeittimen. Tämänkaltaisissa lämpöparisto- tai lämpövarasto-aurinkokeittimissä aurinkopaneeleista virtansa saava sähkövastus kuumentaa keittimen lämpövaraston päivän aikana. Aurinkopaneelin päivän aikana keittimen sisälle lataama lämpö voidaan sitten jälleen hyödyntää keittämiseen auringonlaskun jälkeen.
Ennen Ajay Chandakin InSICin tuella kehittämää mallia Intian tunnetuin ja paras aurinkosähköllä ladattava lämpöparisto-aurinkokeitin oli Indian Oil Corporationin kehittämä ja markkinoima Surya Natun.
Surya Natun kuitenkin maksaa 30 000 Rupiaa eli hiukan yli 300 euroa, ilman aurinkopaneelien hintaa. Ajay Chandak on onnistunut omassa mallissaan sekä pudottamaan valmistuskustannuksia noin kolmanneksella (20 000 rupiaan) että parantamaan keittimen ominaisuuksia ja käyttäjäystävällisyyttä.
Ennen kaikkea Chandakin keitin on mahdollista ladata paljon pienemmällä aurinkopaneelilla kuin Indian Oil Corporationin Surya Natun.
Chandak on käyttänyt lämpövarastona materiaaliseosta, jonka tarkka koostumus on liikesalaisuus, mutta joka alkaa luovuttaa lämpöä keittoastiaan heti kun lämpövarastona toimivan keittimen kansi avataan.
Koska keittoastia laskeutuu keittimen päälle tiiviisti ja koska lämpövarasto on hyvin eristetty, lähes kaikki siitä vapautuva lämpö siirtyy keittoastiaan ja lämmön hävikit jäävät hyvin pieniksi. Hyötysuhde on samaa luokkaa kuin induktioliesillä. Tämä mahdollistaa keittämisen lämpövaraston avulla myös illalla ja yöllä, vaikka käytettävissä olisi vain yksi 335 watin aurinkopaneeli.
Tämä kuulostaa mahdottomalta. Ajay Chandakin ja InSICin projektin ehkä merkittävin aikaansaannos onkin ollut demonstroida, että 3-4 hengen kotitalous todella pystyy keittämään ruokansa yhdellä suhteellisen pienellä aurinkopaneelilla, jos sen tukena on tarpeeksi tehokkaasti eristetty lämpöparisto-aurinkokeitin.
Aiemmin ajateltiin, ettei ole järkeä tarjota aurinkopaneeleja keittoenergian lähteeksi globaaliin etelään, koska ne tuottavat sähköä vain päivällä. Sitä paitsi koska keittäminen on hyvin energiaintensiivistä sitä varten tarvittaisiin vanhan ajattelun mukaan paljon suhteellisen arvokkaita aurinkopaneeleja.
Silloin kun yksi ruuanlaittokierros kuluttaa kahden tunnin aikana esimerkiksi kaksi kiloa puuta, keittämiseen kuluva energiamäärä on noin 15 megajoulea (reilut 4 kwh). Tällaisen energiamäärän tuottamiseksi kahdessa tunnissa tarvittaisiin 2-4 kilowattia eli 10-20 neliömetriä aurinkopaneeleja. Lämpöpariston käyttö muuttaa kuitenkin asetelmaa ratkaisevasti, sillä sen ansiosta koko päivä voidaan käyttää keittimen lataamiseen. Tällöin aurinkopaneelipinta-alaa tarvitaan ratkaisevasti vähemmän.
Sitä paitsi silloin kun vain hyvin pieni osa energiasta menee hukkaan, keittoenergiaa tarvitaan kilowattitunteina laskien paljon vähemmän kuin perinteisissä järjestelmissä. Perinteisten keittoliesien energiatehokkuus on tyypillisesti vain 10-20 prosenttia.
Silloin kun lämmöstä 80 prosenttia menee hukkaan, kaksi kiloa puuta tarkoittaa tietyllä tavalla todellisuudessa vain 400 puugrammaa vastaavaa energiamäärää eli noin kolmea megajoulea eli vajaata kilowattituntia energiaa (1 kwh = 3,6 megajoulea).
335 watin aurinkopaneeli pystyy Intiassa päivän aikana lataamaan Ajay Chandakin keittimeen keskimäärin 1,5 kilowattituntia lämpöenergiaa.
Ajay Chandakin keittimen nykyinen versio on tietysti edelleen aivan liian kallis köyhimmille perheille, mutta sillä on oma paikkansa, koska se voi jatkossa kiinnostava vaihtoehto Intian nopeasti kasvavalle keskiluokalle. Tämä on tärkeää, sillä Intian keskiluokka käyttää keittämiseensä enemmän fossiilista energiaa kuin köyhimmät väestönosat: se käyttää puun ja karjanlannan asemasta ruuanlaittoon nestekaasua, kerosiiniä ja pääosin hiilellä tuotettua sähköä.
InSICin hallituksen ehdotuksesta Chandak aikoo kokeilla tulevissa malleissaan myös silika-aerogeeliin perustuvia eristemateriaaleja. InSIC tuki Chandakin ensimmäisen aurinkopaneeleilla ladattavan lämpöparistokeittimen kehittämistä 4 500 eurolla.
Siitä näyttäisi tulevan jonkinasteinen menestys, koska monet hallituksen organisaatiot, ainakin yksi Intian valtionyhtiö, UK Aid ja monet intialaiset keittoliesien kaupalliset valmistajat ovat jo kiinnostuneet mallista. Se on jo herättänyt huomiota myös muualla maailmassa.
5. Aurinkosähköllä toimiva, kyliin sopiva vedenpuhdistusjärjestelmä
InSIC rahoitti osana toista pienprojektien rahoituskierrostaan maharashtralaisen Vigyan Ashram-kansalaisjärjestön toteuttaman hankkeen, jonka tavoitteena oli kehittää aurinkokäyttöisiin puhaltimiin perustuva edullinen ja globaalin etelän maaseutukyliin perustuva jätevesien puhdistusjärjestelmä.
Jätevesien puhdistus on olennaista sekä ihmisten terveyden parantamiseksi että ilmaston lämpenemisen torjumiseksi. Vesistöjen rehevöityminen kasvattaa vesistöjen metaanipäästöjä ja joissakin oloissa myös typpioksiduulipäästöjä vesistöistä. Molemmat ovat erittäin vahvoja kasvihuonekaasuja.
Huomionarvoisinta on se, että metaanipäästöt voivat tietyissä olosuhteissa kasvaa eksponentiaalisesti karjatalouden, muun maatalouden sekä puhdistamattomien jätevesien yhteisvaikutuksen seurauksena. Mitä pahemmin vesistöt rehevöityvät sitä enemmän hajoavaa ja potentiaalisesti metaania tuottavaa eloperäistä ainetta vesistöjen pohjalle vajoaa, ja mitä hapettomammiksi olosuhteet muuttuvat, sitä isompi osa kaikesta eloperäisestä aineesta tuottaa hajotessaan metaania eikä hiilidioksidia.
Voimakkaasti rehevöityneet trooppiset vesistöt ovat tutkimuksien mukaan pahimmillaan tuottaneet jopa 70 tonnia metaania hehtaaria kohti vuodessa. Koska maailmassa on yhteensä yli 500 miljoonaa hehtaaria enimmäkseen hyvin matalia järviä ja kymmeniä miljoonia hehtaareja tekojärviä, rehevöitymisen aiheuttamat metaanipäästöt ovat yksi suurimpia ilmaston lämpenemiseen liittyviä uhkakuvia.
Jopa pohjoisten järvien metaanipäästöt saattavat tanskalaisten ja suomalaisten tutkijoiden tekemien empiiristen kokeiden perusteella nousta 6 - 17 kertaa nykyistä korkeammalle tasolle ilmaston lämpenemisen ja rehevöitymisen yhteisvaikutuksen seurauksena.
Tropiikissa vielä ratkaisevasti tätäkin suuremmat päästöt ovat mahdollisia. Siksi halpojen ratkaisujen löytäminen ongelmaan voi olla jopa ratkaisevan tärkeää.
Vigyan Ashramin Yogesh Kulkarnin johdolla toteuttama projekti kehitti useiden välivaiheiden ja muutamien pienien vastoinkäymisten kautta Intian ja muun globaalin etelän maaseutukyliin soveltuvan järjestelmän, jonka keskeisimmät osat olivat myös Euroopan maissa laajalti käytössä oleva ravinteita pyydystävä kosteikko ("reed bed") ja sen jälkeen aurinkokäyttöinen puhallin, joka puhalsi jätevesialtaaseen ilmaa aina kun aurinko paistaa.
Puhallin pienensi jäteveden kemiallisen hapenkulutuksen (cod, chemical oxygen demand) 2700:stä milligrammasta litraa kohti 220 milligrammaan per litra. Vigyan Ashram ei pystynyt mittaamaan, minkä verran tämä pienensi metaani- ja typpioksiduulipäästöjä jätevedestä, mutta vaikutuksen on täytynyt olla huomattava.
Koska jätevesiä on Intiassa luvallista käyttää maatalouden keinokasteluvetenä silloin kun niiden kemiallinen hapenkukutus on alle 250 milligrammaa/litra, 8 000 litraa päivässä puhdistanut järjestelmä maksoi itsensä takaisin kuivan kauden aikana kahdessa kuukaudessa.
Vigyan Ashramin kehittämä jätevesien puhdistusjärjestelmä maksoi nimittäin yhteensä 220 000 rupiaa eli tuolloisen vaihtokurssin mukaan 2 750 euroa. Maatalouden kasteluvedeksi tankkiautoilla samaan aikaan tuotu vesi - josta alueen kylät olivat kuivuuden aikana riippuvaisia - maksoi samaan aikaan 0,5 rupiaa per litra eli kuusi euroa kuutiolta, liittovaltion ja osavaltion tukiaisista huolimatta.
Nämä numerot ovat erittäin lupaavia. On mahdollista, että Vigyan Ashramin kehittämällä järjestelmällä ja muiden organisaation sen pohjalta kehittämillä muunnelmilla ja jäljitelmillä on todelliset mahdollisuudet levitä ensin tuhansiin ja pitkän päälle mahdollisesti jopa miljooniin globaalin etelän kyliin. InSIC tuki hanketta yhteensä 2 816 eurolla.
6. Aurinkopaneelien elektrodynaaminen (elektrostaattinen) puhdistusjärjestelmä
Professori Jitendra Nath Bera ja hänen Kolkatan yliopiston sovelletun fysiikan laitoksella (Department of Applied Physics) työskentelevä tutkijaryhmänsä on vuoden 2021 lopulta asti yrittänyt InSICin tuella kehittää maailman ensimmäistä oikeasti eikä vain teoriassa toimivaa aurinkopaneelien elektrodynaamista eli elektrostaattista puhdistusjärjestelmää eli EDS-kalvolla varustettuja aurinkopaneeleja (EDS = electrodynamic screen).
Niin sanottuun Coulombin efektiin perustuva aurinkopaneelien elektrodynaaminen tai elektrostaattinen puhdistus ei ole uusi idea, ensimmäinen ajatukselle myönnetty patentti on jo vuodelta 2005 ja mahdollisuutta on sittemmin tutkittu monessa eri maassa. Muun muassa Yhdysvaltojen kuuluisa MIT-tutkimuslaitos on kehittänyt omaa järjestelmäänsä.
Kolkatan yliopiston projekti saattaa kuitenkin onnistua kehittämään maailman ensimmäisen käytännössä toimivan järjestelmän. Sitä paitsi vaikka MIT ehtisi kiilata edelle, Kolkatan yliopisto saattaa onnistua kehittämään maailman ensimmäisen trooppisissa olosuhteissa hyvin toimivan version.
Jos hanke onnistuu, sen merkitystä on vaikea yliarvioida. Aurinkopaneelien pitäisi Intiassa tuottaa kaksi ja puoli kertaa enemmän sähköä kuin Suomeen asennettujen aurinkopaneelien. Intialaisten aurinkopaneelien tuotto on kuitenkin tyypillisesti samaa luokkaa kuin Suomessa ja usein vielä vähemmän.
Tämä johtuu osittain siitä, että korkeampien lämpötilojen takia aurinkopaneeleja on Intiassa vaikeampi pitää viileänä, jolloin niiden tuotanto laskee ylikuumenemisen takia. Korkeampi lämpötila selittää kuitenkin vain pienen osan yllättävästä tilastosta.
Tärkein aurinkopaneelien yllättävän pientä tuotantotehoa Intiassa selittävä tekijä on aurinkopaneelien päälle satava noki, tuhka ja pöly. Se nielee maailman pahiten saastuneissa maissa kuten Intiassa ja Kiinassa tyypillisesti noin puolet aurinkopaneelien vuosituotannosta, vaikka aurinkopaneeleja pyritäänkin tällaisissa olosuhteissa puhdistamaan suhteellisen usein, toisin kuin Suomessa.
Erityisesti noki on hyvin tarttuvaa ja takertuvaa ja sitä on vaikeaa ja hidasta puhdistaa aurinkopaneelien päältä. Jokainen, joka on pyyhkinyt nokea esimerkiksi oman asuntonsa lattialta tietää miten se käyttäytyy. Aurinkopaneelien päälle satava noki, tuhka ja pöly ja niiden jatkuva peseminen pienentävät myös aurinkopaneelien käyttöikää, sillä tuhka- ja nokihiukkaset ovat kovia ja teräväsärmäisiä.
Aurinkopaneelien peseminen kilpailee sitä paitsi vedestä muiden käyttötarkoituksien kanssa, ainakin silloin kun aurinkovoimaloita ei ole asennettu maatalousmaalle. Integroidun aurinkosähkön ja ruuan tuotannon yhteydessä aurinkopaneelien pesuvesi muuttuu myös satojen keinokasteluvedeksi, mutta tällaiset järjestelyt ovat ainakin toistaiseksi vielä hyvin harvinaisia.
Kolkatan yliopiston kehittämässä menetelmässä aurinkopaneelien päälle lisätään mikroskooppisen ohut kalvo, jonka läpi kulkeva pieni sähkövirta irrottaa, yhä uudelleen ja uudelleen, paneelien päälle satavat noki-, pöly- ja tuhkahituset.
Menetelmä ei tarvitse vettä ja kukin puhdistuskerta kuluttaa vain 0,2 wattituntia sähköä yhtä aurinkopaneelien neliömetriä kohti. Toisin sanoen yksi kilowattitunti sähköä puhdistaa neliömetrin verran aurinkopaneeleja 5 000 kertaa tai 5 000 neliömetriä aurinkopaneeleja kerran.
Neliömetri aurinkopaneeleja tuottaisi Intiassa keskimäärin 2-2,5 kwh sähköä päivässä ilman ylikuumenemiseen sekä ilmansaasteista ja pölystä johtuvaan paneelien likaantumiseen liittyviä ongelmia.
Usein oletetaan, että aurinkolämmön tasokerääjät eivät olisi yhtä haavoittuvaisia likaantumiselle, mutta tämä ei uusien tutkimuksien mukaan pidä paikkaansa. Läpi tulevan auringonsäteilyn määrä pienenee tutkimuksien mukaan myös aurinkolämmön keräimissä jopa maissa jotka eivät ole yhtä pahasti saastuneita kuin Intia, kuten esimerkiksi Egyptissä tai Syyriassa, lyhyessä ajassa 20-30 prosentilla ilman keräimien toistuvaa pesua.
Ongelma on erityisen vakava silloin, kun aurinkolämmön kerääjillä pyritään tuottamaan mietoa kaukolämpöä tai teollisuuden prosessilämpöä eikä kuumaa vettä tai lämmitysenergiaa kotitalouksia varten. Tulevaisuudessa voi siis olla tarkoituksenmukaista käyttää elektrodynaamista puhdistusta myös aurinkolämmön kerääjien pinnalla.
EDS-kalvoilla voi jonkin ajan päästä olla kaikkein suurin merkitys niin sanotuissa PVT-paneeleissa, eli yhtä aikaa sekä lämpöä että sähköä tuottavissa aurinkopaneeleissa, jotka saattavat olla merkittävä osa aurinkoenergian tulevaisuutta.
Vuonna 2021 aloitetun pilottiprojektin kustannukset ovat olleet vajaat kymmenen tuhatta euroa, mistä InSICn osuus on ollut 4 675 euroa ja Kalkutan yliopiston osuus kattanut toisen puolen.
Alustavien arvioiden perusteella hanke näyttäisi onnistuvan ja se on jo saanut jonkin verran julkisuutta Intian tiedotusvälineissä, muun muassa Times of Indiassa, jolla on noin 20 miljoonaa lukijaa.
Jos hanke onnistuu, se saattaisi teoriassa kasvattaa aurinkosähkö- ja aurinkolämpöinvestointien kannattavuutta pahasti saastuneissa maissa jopa dramaattisella tavalla. Tuotannon kaksinkertaistumisen, paneelien käyttöiän merkittävän pitenemisen sekä veteen ja puhdistukseen liittyvien kustannuksien pienentymisen yhteisvaikutus saattaisi jopa 3-5-kertaistaa aurinkoenergiainvestointien tulot suhteessa menoihin eli investointeihin ja huolto- ja puhdistuskustannuksiin, tietysti vain maissa, joissa aurinkopaneelien päälle satava pöly-, noki- ja tuhkamäärä on huomattavan suuri.
Tämän pitäisi nopeuttaa fossiilisten polttoaineiden sekä ydinvoiman korvautumista aurinkoenergialla ja muilla uusiutuvan energian muodoilla. Lokakuussa 2023 projekti oli lukuisien yritysten ja erehdysten, kymmenien erilaisten kokeilujen ja kymmenien mini-innovaatioiden kautta lopulta onnistunut kehittämään toimivan aurinkopaneelien elektrodynaamisen puhdistusjärjestelmän.
Kun Jitendra Nath Bran EDS:llä varustettujen aurinkopaneelien päälle kylvetään tavallisten aurinkopaneelien päältä kerättyä mustaa "mömmöä" (= joka on sekoitus nokea, tuhkaa, pölyä, mikromuovia ja ties mitä) musta moska vain haihtuu ilmaan. Kokeista kuvattuja videoita on vaikea uskoa todeksi, sillä ne ovat kuin taikuutta. Myös remote sensing-menetelmillä tehdyt kokeet ovat osoittaneet, että menetelmä todella toimii.
Jitendra Nath Bera ja hänen työryhmänsä yrittävät seuraavaksi kehittää tuotantoprosessin, joka mahdollistaisi aurinkopaneeleja ja -keräimiä varten tarkoitettujen EDS-kalvojen suurisuuntaisen teollisen valmistuksen riittävän matalin kustannuksin.
Heidän tällä hetkellä ensisijaisesti tutkimansa tuotantotapa vaikuttaa erittäin lupaavalta ja hyvin valitulta ja saattaa todella mahdollistaa jo lähitulevaisuudessa EDS-kalvojen lisäämisen aurinkopaneelien pinnalle huomattavan matalin ja mahdollisesti jopa marginaalisin lisäkustannuksin.
7. Aiempaa halvemman aurinkokäyttöisen rullatuolin kehittäminen
InSIC tuki vuonna 2022 yhteensä 3 668 eurolla Tripuran yliopiston projektia, jonka tavoitteena on ollut puolittaa korkeatasoisten, aurinkosähkökäyttöisten rullatuolien valmistuskustannukset.
Tripuran yliopiston arvion mukaan maailmassa tarvittaisiin jo nyt ainakin 90 miljoonaa korkeatasoista mutta riittävän halpaa pyörätuolia, nykyään jo olemassa olevien lisäksi. Jos pyörätuoleissa on moottori, ne mahdollistavat pyörätuolia tarvitseville ihmisille nykyistä laajemman liikkuvuuden myös ilman pyörätuoleja työntävien ystävien, sukulaisten tai sosiaalityöntekijöiden apua, myös maastossa jossa pelkät käsivoimat eivät riitä niiden liikuttamiseen "kelaamalla" eli pyörittämällä pyöriä käsin.
Aurinkopaneelien käyttö rullatuolien moottorien voimanlähteenä on usein hyvä vaihtoehto, koska akut on tällöin mahdollista ladata päivällä millä tahansa, eivätkä pyörätuolit tarvitse suuria energiamääriä.
Tulevaisuudessa aurinkokäyttöisten pyörätuolien tarve saattaa vielä kasvaa koska maailman väestö kasvaa ja ikääntyy samalla kun ihmiset syövät epäterveellisemmin ja erityisesti kaupunkilaiset liikkuvat vähemmän tavalla joka ylläpitäisi heidän tasapainoaistiaan. Ihmisten (kaupunkilaisten) tasapainon heikkenemisestä, diabetes 2:n yleistymisestä, aivohalvauksien yleistymisestä ja osteoporoosin yleistymisestä uhkaa yhdessä tulla eräänlainen terveysongelmien tsunami.
InSICin ja Tripura Universityn projekti ei kuitenkaan onnistunut puolittamaan korkeatasoisten, aurinkopaneelista virtansa saavien, sähkömoottorilla varustettujen rullatuolien valmistuskustannuksia.
Tämä johtui siitä että hankkeen toteuttajat halusivat myös tehdä rullatuolistaan mahdollisimman hyvän, niin että se palvelisi käyttäjiään mahdollisimman toimivalla tavalla. Samalla kun he tekivät designiinsa yhä uusia parannuksia ja kasvattivat sen käyttäjäystävällisyyttä, he päätyivät myös tahattomasti lisäämään tuotannon kustannuksia, pienin askelin, pala palalta.
Tämän seurauksena projektin lopputuloksena ei syntynytkään ollut 50 prosenttia aiempaa halvempi vaan suunnilleen samanhintainen mutta monin tavoin ratkaisevasti aiempaa parempi aurinkosähköllä kulkeva rullatuoli. Hanke oli siis tavallaan ihan onnistunut, tai ainakin osittainen onnistuminen, tai ei ainakaan täysin hyödytön harjoitus. Mutta alkuperäistä tavoitettaan se ei saavuttanut.
8. Teräksen korvaaminen bambulla aurinkovoimaloiden rakenteissa.
Silloin kun aurinkovoimaloissa käytetään teräksisiä tukirakenteita, jokaista asennettua megawattia kohti tarvitaan tilastojen mukaan noin 90 tonnia terästä. Terästonnin valmistaminen puolestaan tuottaa keskimäärin 1,85 tonnia hiilidioksidia eli noin 500 kiloa hiiltä.
Toisin sanoen: jos maailman asennetun aurinkovoimakapasiteetin määrä kasvaa 100 terawattiin, eikä teräksen tuotannossa siirrytä HYBRIT:in kaltaisiin hiilineutraaleihin menetelmiin (jotka ovat toistaiseksi vielä noin 30 prosenttia tavallista teräksen tuotantoa kalliimpia) terästä tarvittaisiin aurinkovoimaloita varten yhteensä 9 miljardia tonnia ja tästä aiheutuisi 4,5 miljardin tonnin suuruiset hiilipäästöt. Jos aurinkovoimaloiden asennettu kapasiteetti kasvaa lopulta 500 terawattiin, aurinkovoimaloiden vaatiman teräksen valmistuksesta aiheutuva hiilipäästö olisi vielä viisi kertaa suurempi ja vastaisi ihmiskunnan vähän yli kahden vuoden nykytasoisia hiilidioksidipäästöjä.
InSIC myönsi vuonna 2022 pienprojektirahoituksen Arka Renewable Collegen tutkijoiden Kaustav Sahan ja Tanmay Sangha Mahapatran pilottiprojektille, joka pyrkii selvittämään, olisiko aurinkovoimaloiden teräksiset rakenteet mahdollista korvata bambulla, valitsemalla oikeita bambulajeja ja -lajikkeita.
Sopivista bambulajeista tehtyjen ja sopivalla tavalla käsiteltyjen rakenteiden pitäisi Intian olosuhteissa kestää vähintään 40 vuotta, mikä on todennäköisesti enemmän kuin aurinkopaneelien kannattava käyttöikä trooppisissa olosuhteissa.
Jos pilottiprojekti onnistuu, sillä voi olla laajakantoisia seurauksia. Bambu on Intiassa paljon halvempaa kuin teräs (35 Rs/kg vs 90 Rs/kg) ja sitä tarvitaan kiloina laskien vähemmän kuin terästä koska se on kevyempää. Toisin sanoen korvaamalla teräksiset rakenteet bambulla olisi mahdollista laskea aurinkovoimaloiden kokonaishintaa noin 8-9 eurosentillä per watti eli Intian olosuhteissa lähes 20 prosentilla nykytasosta. Tämä olisi merkittävä aurinkoenergian kilpailukykyä kasvattava säästö.
Ennen kaikkea menetelmä voisi tehdä aurinkovoimaloiden tuotannosta hiilinegatiivista jo ennen kuin ne ovat tuottaneet lainkaan sähköä. Teräksisten rakenteiden korvaaminen bambulla eliminoisi suuren osan aurinkovoimaloiden tuotannon aiheuttamista hiilipäästöistä, minkä lisäksi huomattavia määriä hiiltä sitoutuisi bambusta tehtyihin pitkäaikaisiin rakenteisiin, sekä bambuviljelmien maanpäällisiin osiin ja maaperään.
Bambu on ilmastonmuutoksen torjunnan näkökulmasta erittäin suositeltava materiaali sillä bambut kasvavat hyvin nopeasti ja bambuviljelmät sitovat Intiassa keskimäärin 17 tonnia hiiltä hehtaaria kohti vuodessa (olettaen että niiden tuotto käytetään pitkäaikaisiin rakenteisiin).
Arka Renewable Collegen ja InSICin pilottiprojekti kokeilee vuonna 2023 teräksisten rakenteiden korvaamista bambulla kolmessa erityyppisessä rakenteessa kahdella koealueella. Toinen koealueista edustaa maaseutukyliä ja toinen puoliurbaania ympäristöä (kaupungin laita-alueita). InSICin osuus projektin kustannuksista on 4840 euroa eli reilut 80 prosenttia.
Lokakuussa 2023 hanke oli vielä kesken, mutta se oli jo saavuttanut suuren osan tavoitteestaan ja kehittänyt kymmeniä pieniä mini-innovaatioita. Hanke oli testannut erilaisten bambulajien soveltuvuutta aurinkokäyttöisiin puutarhavalaisimiin ja katulamppuihin sekä aurinkopaneelien tukirakenteisiin ja päätynyt suosimaan erityisesti neljää bambulajia.
Hanke oli kartoittanut erilaisia ympäristöystävällisiä bamburakenteiden kestävyyttä ja pitkäikäisyyttä lisääviä keinoja ja kokeillut niiden uudenlaisia, yksittäisten menetelmien tehoa lisääviä yhdistelmiä. Se oli kehittänyt bambusta tehtyjä aurinkopaneelien tukirakenteita, bambuun perustuvia aurinkopaneeleilla ja akuilla toimivia katuvaloja ja puutarhavaloja ja tuottanut bambusta tehdyn taskulampun prototyypin. Kaikki neljä designia ovat jo lähteneet leviämään Intiassa.
Projektin seuraavissa vaiheessa Sahan ja Mahapatran tutkijaryhmä yrittää saada suurien aurinkovoimaloiden kehittäjät, maaseutukehityksen ministeriön, kunnat ja kansalaisjärjestöt innostumaan vähän suuremmista, lähestymistapaan liittyvistä pilottiprojekteista.
Projektiin liittyvissä keskusteluissa on tullut esille myös sellainen melko oleelliselta vaikuttava asia, että aurinkokäyttöisten puutarhavalaisimien asentaminen erityisesti käymälöiden lähelle olisi tärkeää vaarallisten käärmeenpuremien vähentämiseksi.
Käärmeenpuremat surmaavat uusimpien arvioiden mukaan jopa 140 000 ja invalidisoivat noin puoli miljoonaa ihmistä vuodessa. Suurin osa kaikista tapauksista on ainakin osittain puutteellisen valaistuksen aiheuttamia.
9. Aurinkokäyttöisen terveyssiteiden jakeluautomaatin kehittäminen Intian maaseudun kouluja varten.
Tyttöjen kouluttaminen on lukemattomien tutkimuksien perusteella tehokkain tapa pienentää lapsikuolleisuutta ja hidastaa väestönkasvua. Kouluja käymättömien naisten keskimääräinen lapsiluku on Intiassa on 6, mutta koulunsa loppuun käyneiden naisten keskimääräinen lapsiluku vain 1,6. Suuri osa kaikista tytöistä kuitenkin jättää Intiassa edelleen koulunsa kesken, erityisesti maaseudulla.
Uusien tutkimusten mukaan tärkein yksittäinen syy siihen, miksi niin monet tytöt jättävät koulunsa kesken, on terveyssiteiden puutteellinen saatavuus, yhdistettynä puutteellisiin saniteettitiloihin. 40 prosenttia Intian maaseudun tyttökoulujen oppilaista jää pois koulusta kuukautisten ajaksi ja jää tämän seurauksena pikku hiljaa niin pahasti jälkeen opetuksesta että jättää lopulta koulunsa kesken.
Terveyssiteiden saatavuus Intian maaseudun kouluissa on tutkimuksien mukaan keskimäärin vain noin yksi kahdeksasosa tarpeesta. Kouluihin on yritetty toimittaa automaatteja joista terveyssiteitä voisi ostaa, mutta nykyiset mallit toimivat huonosti. Ne käyttävät verkkovirtaa eivätkä toimi silloin kun verkkovirtaa ei ole. Sitä paitsi nykyiset mallit menevät lukuisien sähkökatkojen takia rikki suhteellisen nopeasti ja toimivat erittäin epäluotettavasti. Kartoituksien mukaan suurin osa kouluissa tällä hetkellä olevista automaateista on rikki eikä toimi.
Anupal Baralin ja Rai Dhar Ruchin vetämä työryhmä Geetanjali Solar-yhtiössä on InSICin rahoittaman projektin puitteissa kehittänyt aurinkosähköllä toimivan halvan terveyssiteiden jakeluautomaatin prototyypin. Aurinkosähköllä toimiva ja pienellä akulla varustettu laite tulee todennäköisesti toimimaan luotettavammin ja kestämään kauemmin kuin nykyisin käytössä olevat mallit. Tavoitteena on, että InSICin tuella kehitelty malli mahdollistaisi terveyssiteiden saannin kouluissa 24/7.
Laitteen prototyyppi on valmis ja se on testeissä toiminut hyvin sekä verkkovirralla että aurinkopaneeleilla ja pienellä akulla. Laite on kustannuksien säästämiseksi suunniteltu niin, että siinä on vain suhteellisen pieni akku. Toisin sanoen sen suunnitteluparametreina on käytetty sitä, että automaatin pitää toimia luotettavasti myös ilman verkkovirtaa eli pelkillä aurinkopaneeleilla ja akulla auringonnoususta auringonlaskuun asti, eli silloin kun koulussa on oppilaita.
Myös prototyypin ulkoinen muotoilu ja visuaalinen ulkoasu on huolellisesti suunniteltu: se yksinkertaisesti näyttää ratkaisevasti paremmalta kuin aikaisemmat terveyssiteiden jakeluautomaatit. InSICin tuella kehitetyn automaatin nimi on Naaree, mikä tarkoittaa naista hindiksi, bengaliksi ja useimmilla muillakin eteläaasialaisilla kielillä. Automaatin yläosassa lukee suurin kirjaimin "Naaree" ja nimen alla on nuoren naisen/tytön kuva.
Anupal Baral/Geetanjali Solar Enterprises aikoo prototyypin kehittämisen jälkeen olla yhteydessä sekä liittovaltion että osavaltioiden asianomaisiin ministeriöihin ja neuvotella niiden kanssa uuden laitteen levittämisestä kaikkiin Intian (tyttö)kouluihin, yhteistyössä mikroyrittäjien kanssa. Yhtenä keskeisenä ideana on ollut, että maaseudun työttömät nuoret voisivat monissa tapauksissa työllistää itsensä hankkimalla ja ylläpitämällä ja huoltamalla yhtä tai muutamaa aurinkokäyttöistä terveyssiteiden jakeluautomaattia.
InSICin osuus "Development and Pilot Scale Installation of a Solar Powered Sanitary Napkin Vending Machine for Rural Girls' Schools in India" -hankkeen budjetista on ollut 4 500 euroa.
10. Tuhat euroa maksavan aurinkokäyttöisen (SDD-) rokotejääkaapin kehittäminen.
Pienien lapsien rokottaminen tärkeimpiä lastentauteja vastaan on kaikkein kustannustehokkaimpia tunnettuja kansanterveydellisiä toimenpiteitä. Kyseiset rokotteet suojaavat vauvat useilta vakavilta lastentaudeilta, joihin kuoli vielä 1980-luvun alussa joka vuosi vähintään viisi miljoonaa alle yksivuotiasta lasta.
Lisäksi ne näyttävät myös jollakin vielä huonosti tuntemattomalla tavalla tehostavan synnynnäisen immuunijärjestelmämme ("innate immune system") toimintaa myös muita infektioita vastaan. Pelkkä tuhkarokkorokotus on joissakin tutkimuksissa pudottanut lapsikuolleisuuden 13 prosentista 5 prosenttiin, eli säästänyt paljon useampia kuolemantapauksia kuin sen olisi oikeastaan pitänyt pystyä estämään.
Tutkimustulosten koko kirjo on, että tuhkarokkorokote pienentää lapsikuolleisuutta 30-86 prosenttia. Myös polio- ja tuberkuloosirokotteilla on havaittu samankaltaisia vaikutuksia, samoin kuin aikuisille annetuilla influenssarokotteilla, jotka tutkimuksien mukaan pienentäneet vanhempien ihmisten yhteenlaskettua kuolleisuutta tietyissä ikäryhmissä jopa 50 prosentilla. Rokotusohjelmien tulokset olisivat vielä jonkin verran ja kaikkein köyhimmissä maissa jopa merkittävästi parempia, jos kaikki lapset eikä vain 85 prosenttia olisi mahdollista tavoittaa ja jos voitaisiin varmistaa että kaikki saavat varmasti rokotteen, joka ei ole menettänyt tehoaan.
Tätä varten tarvittaisiin kuitenkin riittävä määrä jääkaappeja, jotka pystyvät pitämään rokotteet tarpeeksi pitkään tarpeeksi viileässä lämpötilassa myös trooppisessa ilmastossa ja myös alueilla, joilla ei ole sähköverkkoa tai joilla sähköverkon toiminta on hyvin epävarmaa ja sähkökatkokset yleisiä. Nykyään tuntemattoman kokoinen osa kaikista globaalin etelän lapsista saa rokotteen, joka on ehtinyt pilaantua ja menettää tehonsa.
Monissa hyvin köyhissä maissa yli puolet kaikista rokoteannoksista ehtii edelleen menettää tehonsa ennen kuin ne käytetään. Aurinkosähköllä toimivista jääkaapeista on haettu ongelmaan ratkaisua jo ainakin neljänkymmenen vuoden ajan. On suuri skandaali, että ongelma on edelleen olemassa, vaikka tarvittava teknologia on kehitetty jo vuosikymmeniä sitten.
Maailman tiedotusvälineissä on kyllä aina välillä esitelty näyttävästi erilaisia uudenlaisia aurinkokäyttöisiä jääkaappeja ("solar direct driven vaccine refrigerators") ja sitä miten ne auttavat köyhien maiden rokotusohjelmia. Sellaisissa Afrikan maissa joissa tarvittaisiin kymmeniätuhansia tällaisia jääkaappeja, niitä on kuitenkin yleensä vain joitakin satoja eikä tilanne ole paljon parempi Intian syrjäisellä maaseudulla.
Maailmanlaajuinen tarve globaalissa etelässä olisi vähintään kaksi miljoonaa tällaista jääkaappia, mutta tällä hetkellä käytössä oleva määrä on ratkaisevasti pienempi.
Afrikassa tarvittaisiin erityisen kipeästi parempaa rokoteohjelmien kylmäketjua, sillä imeväis- ja lapsikuolleisuus on Afrikassa edelleen pysytellyt niin korkealla tasolla, ettei väestönkasvu ole pysähtynyt, muiden maanosien malliin. Kaikkialla kolmannessa maailmassa lapsikuolleisuuden on täytynyt ensin laskea hyvin matalalle tasolle, ennen kuin väestönkasvu on alkanut vähentyä.
Aasiassa ja Latinalaisessa Amerikassa väestönkasvu on käytännössä pysähtynyt lapsikuolleisuuden romahtamisen myötä, mutta elleivät ihmiset luota siihen, että heidän lapsensa jäävät eloon, he hankkivat paljon lapsia, koska omat lapset ovat globaalissa etelässä köyhien ihmisten ainoa turva vanhuuden kurjuutta vastaan.
Jos myös Afrikan lapsikuolleisuutta ei saada laskettua merkittävästi nykyistä alemmas, sen väestömäärä kasvaa YK:n uusien ennusteiden mukaan neljään tai mahdollisesti jopa viiteen tai kuuteen miljardiin tämän vuosisadan aikana.
Miten on mahdollista, että rokoteohjelmien kylmäketjuun liittyvä ongelma voi edelleen olla olemassa? Kyse saattaa olla siitä, että lääketieteellisten laitteistojen valmistusta hallitsee nykyään liian voimakkaasti liiallinen taloudellisen voiton hankkimisen motiivi.
Unicef on laatinut listan SDD-rokotejääkaappien tärkeimpien valmistajien tuotteista ja niiden hinnoista (Solar Direct Drive Refrigeration Systems Price Data). Siitä selviää, että SDD-rokotejääkaappien hinnat pyörivät yhä 9 000 euron ja 3 000 euron välillä. Tämä on edelleen aivan liikaa useimpien globaalin etelän maaseutukylien terveysasemille.
Telanganan osavaltiossa sijaitsevan Woxsen-yliopiston Daya Shankarin ja Beauty Pandeyn tutkijaryhmä sai vuonna 2022 InSICiltä 4 000 euron suuruisen avustuksen kehittääkseen aiempaa ratkaisevasti halvemman SDD-jääkaapin. Tavoitteena on SDD-rokotejääkaappi, jonka hinta olisi sarjavalmisteisena vain 1 000 euroa.
Tässä yhteydessä ei ole mahdollista paljastaa kaikkia keinoja, joiden avulla Woxsen-yliopisto uskoo pystyvänsä valmistamaan korkeatasoisia SDD-rokotejääkaappeja näin paljon aiempaa matalammalla hinnalla, mutta keinovalikoimaan kuuluvat paikallisten materiaalien ja työvoiman ja valikoitujen aurinkosuolojen (PCM-materiaalien) käyttö sekä aiempaa parempi eristys. On hyvin vaikea arvioida, miten suuret onnistumisen mahdollisuudet hankkeella on, mutta sen rahoittamista on silti pidetty tärkeänä projektin potentiaalisesti erittäin suuren merkityksen vuoksi.
Jos hanke pystyy tuottamaan InSICin rahoittaman projektin puitteissa ratkaisevasti aiempaa halvemmalla tavalla valmistettavissa olevan SDD-rokotejääkaapin prototyypin, Woxsen-yliopisto ottaa asiassa yhteyttä Intian liittovaltion ja osavaltioiden asianomaisiin ministeriöihin sekä uudenlaisen jääkaapin mahdollisesta massatuotannosta kiinnostuneisiin yrityksiin uuden designin levittämiseksi.
Hintakilpailu pakottaisi lähes varmasti myös muut valmistajat laskemaan hintojaan. Niiden hinnoissa on paljon ilmaa, koska rikkaissa teollisuusmaissa terveydenhoidossa käytetty teknologia saa olla hyvin kallista ja maksaa melkein mitä tahansa.
Emme vielä tiedä onnistuuko projekti saavuttamaan tavoitteensa, mutta se on jo nyt kehittänyt ainakin yhden uuden potentiaalisesti merkittävän innovaation. Kokeilemalla erilaisia aurinkosuoloja Woxsen-yliopisto on jo pystynyt kehittämään rokotejääkaapin, jonka sisäosat pysyvät 6-7 vuorokautta alle 4-asteisena sen jälkeen kun jääkaappi ei ole enää saanut lainkaan virtaa aurinkopaneeleista, akuista tai verkosta.
11. Sähköriksoja palvelevan, aurinkopaneeleilla toimivan latausaseman prototyypin kehittäminen.
Pelkästään Intiassa on nykyään yli kaksi miljoonaa sähköriksaa. Sähköriksojen akut kuitenkin ladataan nykyään lähes aina verkkovirralla ja pääsääntöisesti yöllä, eli silloin kun ne eivät ole ajossa. Tästä aiheutuu kaksi ongelmaa.
Ensinnäkin akkujen lataaminen verkkovirralla aiheuttaa hiilidioksidipäästöjä, koska Intian sähköstä suurin osa tuotetaan edelleen fossiilisilla polttoaineilla. Fossiilisten polttoaineiden osuus korostuu öisessä sähkön tuotannossa, koska aurinkovoimalat eivät tuota sähköä öiseen aikaan.
Toiseksi akkujen ajaminen lähes tyhjiksi joka päivä ja niiden lataaminen yöllä lyhentää akkujen käyttöikää. Akkuihin voi niiden käyttöiän aikana ladata jopa monikymmenkertaisen määrän sähköä lukemattomien hyvin keveiden ja osittaisten latausten kautta, verrattuna siihen että ne puretaan aina lähes tyhjiksi ja että niiden uudelleen lataamisessa käytetään jatkuvasti pelkästään täydellisiä tai lähes täydellisiä syvälatauksia. Intiassa myös akkujen valmistuksessa käytetään edelleen pääsääntöisesti fossiilienergiaa.
Jos sähköriksojen akut voitaisiin ladata osittain lukuisia kertoja saman päivän aikana, niiden akut kestäisivät pitempään ja sähköriksoista tulisi entistä houkuttelevampi ja taloudellisesti kannattavampi liikenneväline.
Jos akut voitaisiin ladata aurinkosähköllä, niitä varten ei myöskään tarvittaisi verkosta tulevaa fossiilisähköä. Bensiinikäyttöinen autoriksa tuottaa keskimäärin 3,7 tonnia hiilidioksidia (eli hiilenä laskien noin tonnin hiilipäästöjä) vuodessa. Sähkökäyttöisen autoriksan päästöt ovat pienemmät (noin 2 tonnia hiilidioksidia vuodessa).
Ero on merkittävä, mutta tavallaan jopa yllättävän pieni, koska sähköriksojen akut ladataan öisin pääosin fossiilienergialla tuotetulla verkkosähköllä. Toisin sanoen: akkujen tuotannon aiheuttamat hiilipäästöt syövät suurimman osan saavutetusta hyödystä silloin kun akut syväladataan öisin ja joudutaan vaihtamaan usein.
Akkujen lataaminen pääsääntöisesti päivällä lukuisin osittaisin, aurinkopaneelien avulla tehdyin kevytlatauksin laskisi sähköriksojen päästöt ratkaisevasti nykyistä matalammalle tasolle.
Fossiilisähkön kulutuksen aiheuttamat päästöt (säästö: 2 tonnia/vuosi/sähköriksa) eliminoituisivat kokonaan, samoin kuin suurin osa akkujen tarpeettoman usein tapahtuvan vaihtamisen aiheuttamista päästöistä (arvioitu säästö: ehkä 1 - 1,5 tonnia/vuosi/sähköriksa). Siis hiilidioksidina laskien.
Resoltz Power-nimisen start-up-yhtiön perustanut Jodhip Jana kehitti muutamia vuosia sitten sähköriksan, joka sai osan sähköstään riksan katoksena toimivasta aurinkopaneelista. Jana valittiin Intian viidentoista lupaavimman nuoren yrittäjän joukkoon Intian Youth for Business-kilpailussa vuonna 2018. Riksan kattona toimiva aurinkopaneeli ei kuitenkaan ratkaise kuin osan ongelmasta. Se on niin pieni, että sen latausteho ei riitä kovin pitkälle eikä se voi olla optimaalisessa asennossa suhteessa aurinkoon.
Jodhip Jana sai vuonna 2022 InSICiltä 4 500 euroa pilottiprojektille, jonka tavoitteena on ollut kehittää sähköriksoja varten tarkoitetun latauslaitteen ja latauspisteen prototyyppi sekä business-malli, jonka puitteissa lukemattomat mikroyrittäjät voisivat perustaa kaikkialle Intiaan ja myös muihin Aasian maihin sähköriksoja päivisin palvelevia latauspisteitä, eli käytännössä eräänlaisia pieniä 3,3 kilowatin aurinkovoimaloita.
Alkuperäinen konsepti perustui neljään pienempään aurinkopaneeliin, mutta tutkimus- ja kehittelytyön edetessä Jodhip Jana on päätynyt käyttämään neljää Vikram Solarin 665 watin aurinkopanelia per latauspiste. (= Vikram Solar on merkittävä intialainen tai tarkemmin sanottuna länsibengalilainen aurinkopaneeleja valmistava yritys, jonka toimitusjohtaja on ollut myös eräänlaista InSICin seminaarien ja webinaarien vakiokalustoa.)
Alustavat laskelmat vaikuttavat hyvin lupaavilta, sillä Jodhip Janan ehdottaman liiketalousmallin pitäisi niiden mukaan tuottaa mikroyrittäjän investoimat rahat takaisin 1-1,5 vuodessa. Menetelmä kasvattaisi sähköriksojen omistajien tuloja koska kalliita akkuja ei pitäisi enää vaihtaa usein.
Kannattavuuden parantuminen ja latauksien helpottuminen nopeuttaisi Intian vielä jäljellä olevien bensiini- ja kaasukäyttöisten autoriksojen - joita on tällä hetkellä noin kahdeksan miljoonaa - korvautumista sähköriksoilla.
Projekti oli lokakuussa 2023 edennyt suurin piirtein aikataulussa mutta se oli ylittänyt budjettinsa ja käyttänyt tiettyjen sähköriksojen latauspisteen elementtien suunnitteluun ja testaukseen laskettua enemmän rahaa. Hanke ei siis todennäköisesti kykene toteuttamaan kaikkia hankesuunnitelmaan kirjattuja toimintoja sille hyväksytyn budjetin puitteissa, vaan saattaa tarvita lisärahoitusta niiden saavuttamiseksi.