Maailma paremmaksi hyvällä energialla

Yksi kuumimmista tutkimus- ja puheenaiheista energia-alalla ovat nyt pienet ydinvoimalat.

– Ne ovat olleet ammatillisissa piireissä esillä jo kauan, nyt ne ovat breikanneet myös julkiseen keskusteluun muutamien kunnallisten aloitteiden kautta. Ne saattavat olla hyvinkin tulevaisuuden kehityksen suunta, kertoo erikoistutkija Ville Tulkki.

Pienet ydinreaktorit ovat sähköteholtaan noin 100–300 megawattia, jotka ovat siis noin kymmenen kertaa normaaleja reaktoreita pienempiä. Ne pyritään valmistamaan mahdollisimman pitkälle tehtailla, ja ne ovat skaalautuvia eli voimaloissa voi olla tarvittaessa monta reaktoria rinnakkain tehon tarpeen mukaan. On kehitelty myös kelluvia reaktoreita, joita voidaan hinata paikallisiin tarpeisiin merenrantakaupunkien edustoille.

Tulkin työ VTT:llä on ydinturvallisuuden ja ydinpolttoaineiden tutkimuksessa, mutta viime vuosina mukaan ovat hiipineet yhä enemmän pienet voimalat.

– Ne eivät ole turhaa höyryämistä. Kiinassa, jossa puoli miljardia ihmistä on kivihiilipohjaisen kaukolämmön varassa, on juuri päätetty rakentaa pieniä ydinvoimaloita sitä korvaamaan. Myös Venäjällä, USA:ssa, Britanniassa ja Kanadassa tutkitaan paljon niiden mahdollisuuksia.

Pienvoimaloiden tekniset haasteet ovat ratkaistavissa, kyse on nyt päätöksistä ja yleisestä hyväksyttävyydestä.

– Myös perinteiset ydinvoiman vastustajat ovat myötämielisempiä: aika on ehkä kypsynyt ilmastonmuutoksen myötä, Tulkki arvelee.

Juuri ilmastonmuutos ajaa myös Tulkkia ja VTT:tä eteenpäin, ja kaikkia vähäpäästöisiä vaihtoehtoja tarvitaan. Jos pienvoimaloiden sarjatuotanto saadaan edulliseksi vaihtoehdoksi, lämmöntuotanto ja 2,5 prosenttia maailman hiilidioksidipäästöistä aiheuttava laivaliikenne voivat saada ihan uusia, puhtaampia voimanlähteitä.

VTT on aina ollut vahva perinteisellä ydinvoima-alalla, ja se tuo osaamista arvioida myös pienvoimaloiden tulevaisuutta.

– Insinööritaidossa tai tieteen puolesta niissä ei ole mitään eroa. Kyse on vain ajattelutavan muutoksesta.

Tulkki on viihtynyt VTT:llä jo yhdeksän vuotta. Talon sisällä on hänen mukaansa loistavaa osaamista ja oikea asenne.

– Täällä on mahdollisuus lähteä tutkimaan uusia avauksia, ja sille saa esimiesten tuen. VTT:llä on hirvittävän älykkäitä ihmisiä, jotka innostuvat omasta asiastaan. Myös projektipäällikkönä huomaa, miten ryhmän jäsenet ovat hyvin itseohjautuvia, kun pitää lähteä etsimään ratkaisuja.

Talon sisällä raja-aitoja on kaadettu ja kaadetaan yhä enemmän. Tulkkikin hakee perinteisten sisäisten kumppanuuksien lisäksi uuttakin yhteistyötä, koska pienvoimaloilla voi olla sovelluksia esimerkiksi lämmöntuotannossa tai prosessiteollisuudessa. Sisäisen yhteistyön kehittäminen onkin aina hyvä kehityskohde.

– Mitä paremmin päästään yhdistämään VTT:n eri alojen huippuosaamista, sen parempi. Huippuosaaminen ei ole koskaan vain työtä, vaan mukana on aina iso annos intohimoa.

– Itsehän lähdin energia-alalle ihan vaan pelastaakseni maailman, Tulkki nauraa.

​Elina Hakkarainen työskentelee VTT:llä uusiutuvan energian parissa. Sydäntä lähinnä ovat aurinko- ja bioenergiaa yhdistävät hybridikonseptit.

– Tässä jos missä yksi plus yksi on vähintään kolme. Pitää olla kiinnostusta myös laajemmassa kuvassa siitä, mitä maailmalla tapahtuu ja ennen kaikkea mitä tapahtuu seuraavaksi. Minulla riittää myös vapaa-ajalla kiinnostusta aiheeseen, tutkija nauraa.

Ilmastonmuutos luo alalle painetta: ympäristötuhojen lisäksi se aiheuttaa esimerkiksi nälänhätää ja pakolaisuutta. Ja koska energian kulutus vain kasvaa, kestävämpää tuotantoa on löydettävä ja päästöjä leikattava yhä tehokkaammin. Vaikka päättäjien vesitetyt ilmastopäätökset eivät anna aina aihetta hurraahuutoihin, Hakkarainen uskoo ihmisiin.

– Esimerkiksi hienoa on, miten Yhdysvalloissa yksityishenkilöt ja isot kaupungit ovat lähteneet mukaan ilmastotalkoisiin suunnannäyttäjinä.

Työsarkaa riittää, mutta kehitys on hyvää: aurinkopaneelien hinnat ovat romahtaneet, sähköautoja tulee markkinoille lisää, digitalisaatio ja alustatalous mahdollistavat uusia toimintamalleja.

– Mikään näistä ei yksin pelasta, mutta ne ovat hyviä työkaluja. Yksittäisille teknologioille ei saa sokaistua, vaan kehitys on useiden osaratkaisujen summa. Meillä on paljon kypsiä teknologioita, kysymys on vain siitä, miten niitä hyödynnetään.

VTT on Hakkaraisen ensimmäinen työpaikka. Hän opiskeli Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa ja oli kesätöissä VTT:llä tekemässä aurinkoenergiaan liittyviä selvityksiä. Hän teki myös diplomityönsä VTT:lle ja löysi lopulta itsensä vakituisesta työsuhteesta vuodenvaihteessa 2015.

– Hienointa täällä on, että joka päivä töihin tulee innoissaan ja joka päivä lähtee yhtä innoissaan, hän hymyilee.

– VTT:llä oppii jatkuvasti ja saa työskennellä itseään fiksumpien ihmisten kanssa. Aina löytyy eri osaamistaustan omaavia tutkijoita ratkomaan suuria haasteita, ja tätä diversiteettiä pitää hyödyntää vieläkin enemmän. Maailma muuttuu nopeasti, ja muutokseen liittyviä ongelmia ratkaistaan meillä haastelähtöisesti.

Hakkaraisen verkostot ovat laajat myös talon ulkopuolella. Hän tekee yhteistyötä niin pienien teknologiatoimittajien kuin isojen energiayhtiöiden kanssa.

– Suomessa on kovaa osaamista, jonka viemisessä maailmalle VTT pystyy auttamaan: osaamista pitää paketoida kokonaisuuksiksi ja viedä meitä maailmalle yhtenä isona toimijana.

Työ vie myös Hakkaraista itseään säännöllisesti rajojen ulkopuolelle.

– Olen päässyt jo nuorena tutkijana kiinni upeisiin mahdollisuuksiin ja alan verkostoihin. On hienoa päästä juttelemaan ja valmistelemaan uusia asioita alan kansainvälisten huippujen kanssa.

​Maailma kohisee nyt bitconeista ja lohkoketjuista, joiden toiminta on maallikoille täyttä hepreaa. Visa Vallivaara tietää kuitenkin niistä kaiken.

– Lohkoketjut ovat täysin uusi tapa luoda luottamusta, sillä niiden avulla toisilleen tuntemattomat ihmiset voivat käydä kauppaa rahalla tai virtuaalisella tavaralla. Digitalisaation haasteena on se, että asioita voi kopioida loputtomasti, mutta lohkoketju varmistaa, että asioita voi omistaa kiistämättömästi. Se varmistetaan kryptografialla ja suurella määrällä laskentatehoa.

Vallivaara on matemaatikko ja työskentelee VTT:llä kyberturvallisuuden parissa. Hänen tutkimusalaansa ovat lohkoketjut ja bitcoin-teknologia sekä kryptografia eli salausmenetelmät.

– Tämä on meillä hyvin poikkitieteellinen aihe. Kaikkiaan näiden kanssa työskentelee noin 50 kollegaa.

Kryptovaluutat, kuten bitcoin, ovat yksi lohkoketjuteknologian soveltamismuoto. Bitcoinien louhinta valtavassa tietokoneiden verkossa vaatii paljon energiaa.

– Koko Bitcoin-verkko kuluttaa enemmän sähköä kuin Tanskan valtio, ja siksi siitä pitäisi saada energiatehokkaampaa, Vallivaara sanoo.

Lohkoketjuihin voi tallettaa myös esimerkiksi energiansiirtoja. Vallivaara kertoo esimerkkejä:

– Jos aurinkoenergiaa tuotetaan liikaa, sitä voisi myydä ohikulkeville sähköautoilijoille, eikä välissä tarvittaisi pankkeja. Lohkoketjuilla voisi tuoda luottamusta myös tekoälyjen väliseen kanssakäymiseen, Vallivaara kertoo esimerkkejä.

Vallivaaralla on varsin poikkeuksellinen tausta VTT:läiseksi. Hän on matematiikan opettaja, mutta on myös pelannut ammatikseen korttia ja edustanut Suomea nuorten bridge-maajoukkueessa opiskeluaikoinaan.

– Sinä aikana ei tarvinnut ottaa opintolainaa, Vallivaara virnistää.

VTT:lle tie toi, kun matemaatikkojen irc-kanavalla etsittiin harjoittelijaa.

– Tulin harjoitteluun ja tein yhden tutkimuksen. Se julkaistiin myös Teksasissa, jossa kävin sitten sitä esittelemässä.

Bitcoinit ja kryptografia alkoivat kiinnostaa jo opiskeluaikoina, ja Vallivaaraa alettiin kysellä yrityksiin kertomaan niistä lisää. Matematiikan laitokselle tehdyn gradunsa hän päätyi esittelemään Naton konferenssissa Tallinnassa.

– Matikka antaa avaimet moneen ammattiin, Vallivaara hymähtää vaatimattomasti.

Kryptografiaan liittyvä väitöskirja on jo tekeillä, ja keväällä hän matkustaa New Yorkiin isoon lohkoketjutapahtumaan. Sitä seuraava työmatka vie keynote-puhujaksi Espanjaan; aiheena lohkoketjut ja IoT.

– Olen tykännyt olla VTT:llä. Täällä on mielenkiintoisia työkavereita ja työssä pääsee näkemään maailmaa.

Matkustelu ei ole kuitenkaan se, mikä Vallivaaraa motivoi.

– Kyllä minä haluan tehdä maailmasta paremman paikan. Yksityisellä puolella voi olla paremmat palkat, mutta täällä voi vaikuttaa asioihin. Olen päässyt kommentoimaan valmisteilla olevia EU-direktiivejä ja viime vuonna teimme valtioneuvoston kanslialle selvityksen, miten teknologiaa voisi hyödyntää sote-uudistuksessa. Idea on se, että terveellisistä elämäntavoista palkittaisiin kryptovaluutalla, jolla voisi ostaa hyvinvointipalveluita.

Vallivaaran vauhti vaikuttaa hurjalle. Missä hän näkee itsensä viiden vuoden päästä?

– Toivon mukaan tohtorina. Tutkin siinä vaiheessa kvanttilaskentaa, sillä se on uhka nykyisille salausmenetelmille.