Category Archives: Teknologia

Sivistynyt väittely on politiikan ihanne

Minua saa syyttää naiiviksi, ja itse asiassa tuleekin syyttää jos sitä mieltä on, mutta alla oleva kertoo mitä toivoisin politiikan olevan. Kirjoitus on tiivistetty 25.3. Turun vaalikadulla pitämästäni puheesta. Viitteen jäsen Saara Ilvessalo kertoi jatko-osassa tarkemmin Turun tilanteesta.

Politiikassa pitäisi kiistelyn sijaan arvostaa faktoja ja sivistynyttä väittelyä.  Vihreät pyrkivät siihen, ja joskus onnistuvatkin, ainakin puolivahingossa.  Haluamme näissäkin vaaleissa haastaa muut samaan.

Tieteen ja teknologian Vihreät eli Viite ry  on Vihreiden suurin kansallinen henkilöjäsenyhdistys. Meitä on lähes 350. Vihreillä on yli 50 Viitteeseen kuuluvaa kuntavaaliehdokasta  eri puolilla Suomea. Turussakin meitä on puolisen tusinaa. Löydymme osoitteesta tiedepuolue.fi.

Tieteen ja teknologian Vihreiden visiona  on tuoda tieteellinen ja tekninen tieto mukaan päätöksentekoon. Korostan tiukasti tuota sanaa “mukaan”. Tiede ei saa koskaan korvata ihmistä päätöksenteossa.  Politiikan syvimmät päämäärät pohjautuvat  aina  arvoihin. Vihreiden pohjimmaisia arvoja  ovat  vastuu ympäristöstä ja tulevaisuudesta,  kaikille kuuluva vapaus, sekä hyvän elämän turvaaminen kaikille  ja kaikissa elämäntilanteissa. Näistä arvoista emme voi tinkiä.

Politiikan toteutuksen  täytyy kuitenkin pohjautua faktoihin ja tutkittuun tietoon. Tämä ei tarkoita tiedeuskovaisuutta  tai asiantuntijoiden harvainvaltaa. Tieteen olemukseenhan kuuluu, että se ei koskaan suoraan kerro  “ainoaa oikeaa”  ratkaisua tiettyyn ongelmaan. Sen sijaan  se voi kyllä melko säälimättömällä  ja brutaalillakin tavalla osoittaa, onko jokin esitetty ratkaisumalli  huono, tai jopa täyttä huuhaata. Tiede ei niinkään esitä hyviä ratkaisuja, vaan karsii pois huonoja.

Continue reading Sivistynyt väittely on politiikan ihanne

Vihreiden energiavisio tunnustaa tosiasiat

[Kirjoitus on julkaistu Turun Vihreiden nettisivulla 6.3.2017]

Vihreä liitto on tunnettu tiukan ydinvoimakielteisestä historiastaan. Toisaalta puolueen sisällä vaikuttaa kaikissa asioissa tiukka avoimen keskustelun periaate. Ydinvoima on asia joka jakaa vahvasti mielipiteitä, mutta se ei ole asia, joka jakaisi puolueen. Ydinvoimakanta on puolueessakin viime kädessä mielipidekysymys, ei arvokysymys.

Vihreiden periaateohjelman kolme perusarvoa ovat vastuu ympäristöstä ja tulevaisuudesta, vapaus kaikille, sekä välittäminen muista ihmisistä. Nämä ovat väljiä ja joskus monitulkintaisia. Toisaalta myös Vihreiden vastahyväksytty strategia edellyttää, että Vihreiden toiminnassa “Vähennetään …. yksimielisyyden vaatimusta – suhteessa puoluetovereihin ja potentiaalisiin yhteistyötahoihin”.  Näkemyksiä onkin laidasta laitaan, ja niistä keskustellaan avoimesti.

Continue reading Vihreiden energiavisio tunnustaa tosiasiat

Nörttivanhukset ja kuntapolitiikka

Turun Vihreiden kuntavaaliohjelma on nyt julkaistu. Ohjelma on hyvä, ja sen takana on todella helppo seistä. Etsin siihen hiukan epästandardia tulokulmaa, ja päädyin pohtimaan nörttivanhuksia. Heidän aktivointinsa voisi olla yksi avain Turun tulevaisuuteen.

Konsepti voi vaatia hiukan avaamista. Turussa on 37,361 yli 65-vuotiasta asukasta. Erään tutkimuksen mukaan ainakin 14%  alle 65-vuotiaista amerikkalaista on uteliaan kiihkeästi kiinnostuneita tieteestä — siis nörttejä.  Määrä tuskin on Suomessa ainakaan pienempi, eikä voi olettaa että 65 ikävuoden jälkeen kiinnostus kaikilla lopahtaa.  On aivan varmaa, että Turussa on helpostikin kolme tuhatta tieteestä ja teknologiasta kiihkeästi innostunutta nörttivanhusta.

Tätä porukkaa kannattaisi hyödyntää hyvin käytännöllisestä syystä: heillä on uskallusta kokeilla ja kehittää teknologiaa, joka voisi auttaa saman ikäluokan enemmistöä selviämään arkielämän ongelmista.  Terveysteknologia on kasvava vientiala, ja Turussa on useita alan yrityksiä. Yksi tärkeä osa terveysteknologiaa ovat palvelut ja ratkaisut, jotka auttavat vanhuksia selviämään arjessaan itsenäisesti.  Ilman koehenkilöitä on kuitenkin hankala kokeilla uutta.

Panostaisinkin voimakkaasti siihen, että Turku etsii rohkeita nörttivanhuksia kokeilemaan uutta ja paikallisesti kehitettyä teknologiaa. Kaupunki ei ehkä voi suoraan tukea yksittäisiä yrityksiä, ja vielä vähemmän se voi painostaa ketään kokeilemaan mitään. Mutta kaupunki voisi monella tapaa auttaa kokeilijoita ja kokeilunhaluisia kohtaamaan toisensa.  Vähintäänkin kaupunki voi rahoittaa laitehankintoja ja kokeiluja eri yksiköissään.  

Kaupunki voisi kuitenkin myös esimerkiksi antaa käyttöön kokoontumistilan tällaisiin kokeiluihin.  Kokoontumistila olisi yrityksille sopiva paikka näyttää ja testata laitteitaan nopeasti ja epävirallisesti, ja lahjoittaa prototyyppejä tai valmiita laitteita koekäyttöön.  

Toisaalta, kun lähdetään siitä että nörttivanhukset ovat tässä täysin tasavertaisia toimijoita, tiloissa pitäisi olla teknologiaa myös heidän käyttöönsä — tietokoneita, 3D-printtereitä, ja muuta laitteistoa.  Huippuosaajia jää lähivuosina eläkkeelle, eikä heidän osaamisensa mihinkään katoa, jos sille vain annetaan tilaa, resursseja ja haasteita.

Jos tämänhenkisiä konsepteja voidaan suunnitella startup-nuorille, miksei myös nörttivanhuksille? Seniorikahvilat ovat todennäköisesti sopivin palvelumuoto suurelle osalle senioreista, mutta kyllä seniorilabrallekin olisi Turun kokoisessa kaupungissa aivan varmasti tilaa.

Ylipäätään pitäisi rohkaista vanhuksia olemaan niin rohkeita kuin he pystyvät olemaan. Ei kokeilunhalu kaikilta lopu sillä hetkellä kun kansaneläke alkaa juosta.   Päinvastoin, kun työelämä ei enää paina päälle, ihmisellä voi olla paljon enemmän aikaa kaikenlaiseen uuteen. Ehkä ympärilleni on siunaantunut epätyypillisiä kuusikymppisiä, mutta tunnen useitakin jotka ovat koska tahansa valmiita mihin tahansa (vain terveys rajana).

Mikäli ajatus saa minut kuulostamaan kahelilta ja epähumaanilta tiedemiestyypiltä, voin vakuuttaa, että toivon itsekin olevani aikanaan juuri tuollainen nörttivanhus. Haaveilen osallistuvani kaikkiin mahdollisiin kokeisiin, ja työntäväni sensoreita kaikkialle minne sensoreita voi työntää.

Kirjoittaja on Vihreiden kuntavaaliehdokkaana Turussa, numerolla 169. Ks lisää täältä sekä FB-sivuilta.

Kuvan konsepti ei ole kovin hiottu, mutta kyllä silläkin kohdeyleisönsä voisi olla.  Kuvalähde:Kaleva

 

Nettiturvallisuus ja v***tus

 

Tämä saitti on saastunut. Ei toki enää, mutta niin vain voi hyperparanoideillekin käydä.  On jokseenkin noloa että näin kävi, ja pystyisin välttämään nöyryytyksen olemalla asiasta hiljaa. Joten en ole siitä hiljaa. V****mainen kokemukseni saattaa auttaa myös muita, jotka ylläpitävät omia WordPress-saittejaan tai ylipäätään tekevät mitään.

Mitä tapahtui?

Viime viikolla saitti lakkasi yht’äkkiä toimimasta, ja  palveluntarjoajalta (Bluehost) tuli tällainen sähköposti:

Dear Jakke:

Your web hosting account for zygomatica.com has been deactivated, as of 07/25/2016. (reason: terms of service violation – malware/virus)

This deactivation was due to a Terms of Service violation associated with your account. At sign-up, all users state that they have read through, understand, and agree to our terms. These terms are legal and binding.
Although your web site has been suspended, your data may still be available for up to 15 days from the date of deactivation; if you do not contact us during that 15 day period, your account and all of its files, databases, and emails will be deleted.

 Contact us if you feel the deactivation was a mistake. You must contact us to regain access to your account. [Puhelinnumero]

Mielelläni sanoisin että hoidin asian kylmänviileän ammattilaisesti, mutta todellisuudessa menin kyllä paniikkiin.  Soitin useankin itkunsekaisen paniikkisoiton USA:han.

Continue reading Nettiturvallisuus ja v***tus

Vielä kerran Teraloop: voisiko se toimia kiinteänä renkaana?

 

Voisiko Teraloopin energiaa varaava liikkuva massa kannatella itse itseään? Teimme laskelmat ja esittelemme ne tässä.

Haluaisimme uskoa, että Teraloopin konsepti voisi toimia. Tämä jo siksi, että valtio on antanut yhtiölle 260 000 euroa Tekes-lainaa, ja olisi hienoa saada sille rahalle vastinetta. Olemme aiemmin analysoineet konseptia läpi fysiikan kannalta ja tehneet myös yksinkertaisen laskurin, jolla realismin rajoja voisi arvioida. Teki laskut miten tahansa, ne tuntuvat päätyvän aina samaan lopputulokseen: konsepti ei toimi, ellei fysiikan lakeja muuteta.

Päätimme antaa Teraloopin idealle vielä yhden mahdollisuuden. Moni on keskusteluissa esittänyt, että jos Teraloop olisi junavaunujen sijasta kiinteä rengas, se ei tarvitsisi ehkä magneetteja muuhun kuin levitointiin. Materiaali voisi ehkä kannatella itse itseään. Tämä ehdotus ei ole Teraloopin julkaistun toimintaidean mukainen, mutta toisaalta yhtiö on itsekin todennut että sen konsepti on todellisuudessa täysin erilainen kuin julkisuudessa olleet tiedot. Ehkä tämä on se suuri oivallus, joka mahdollistaa ajatuksen?

Lisää matematiikkaa…

Tasapainossa pyörivän renkaaseen muodostuu keskeiskiihtyvyyden johdosta kehän suuntainen jännitys, joka voidaan laskea kaavasta

s = ω^2* ρ * ( R1^2 + R1*R2 + R2^2) / 3   

missä s:n yksikkö on Pa (= N/m^2), ω on kulmanopeus (rad/s) ja ρ on aineen tiheys (kg/m^3), joka teräksellä on 7800 kg/m^3. R1 ja R2 ovat renkaan ulko- ja sisäsäde.  Koska renkaan kehän poikkipinta-ala suhteessa renkaan säteeseen on hyvin pieni ja käytännössä R1≈R2≡R, voidaan kaava muuttaa yksinkertaisempaan muotoon.

s = ρ * ω^2* R^2   

Olemme tehneet tällekin tehtävälle laskurin, jossa arvoja voi pyöritellä. Voimme myös piirtää kuvan, josta nähdään jännitys suhteessa renkaan kehänopeuteen.  Renkaan säde tai kehän poikkipinta-ala eivät vaikuta tulokseen, yllä oleva kaavio pätee kaiken kokoisille teräsrenkaille, joiden kehän halkaisija suhteessa renkaan säteeseen on vähäinen, kuten Teraloopin tapauksessa. Kuten alempana lasketaan, rengas murtuu jos kehäjännitys ylittää 640 MPa arvon, mikä rajoittaa kehänopeutta erittäin rajusti.
taraloop_pyorivan_terasrenkaan_jannitys

 

Terästen lujuusrajoitteet

Jännityksen SI-järjestelmän mukainen yksikkö on Pascal (Pa), eli N/m^2. Terästen lujuus ilmoitetaan Pascalin pienuudesta johtuen yleensä Megapascaleina, MPa. 1MPa vastaa noin 100 tonnin painoa yhden neliömetrin alueella. Teräkselle määritellään erikseen myötölujuus ja murtolujuus. Jos valmistamme tavallisesta pulttimateriaalista teräslangan, jonka poikkipinta-ala on 1 mm^2, sen varaan voisi ripustaa 64 kg:n massan, ilman, että langassa tapahtuu pysyvää muodonmuutosta, eli ilman, että ns. myötölujuus (640 MPa) ylittyy. Yli 80 kg:n massalla lanka katkeaa, koska aineen murtolujuus (800MPa) ylittyy. Myötö- ja murtolujuuden välissä teräkseen jää pysyvä muodonmuutos, joten rakenteet tulee mitoittaa myötölujuuden mukaan.

Koneenrakennuksessa käytetään yleisesti lujempia pultteja ,joiden murtolujuus on 1200 MPa ja myötölujuus 1080 MPa. Tämä on jo varsin lujaa terästä, kolme kertaa lujempaa kuin yleisesti käytetyt rakenneteräkset, joista rakennetaan vaikkapa siltoja.

Laskurin avulla on mahdollista hahmottaa joitakin ratkaisuja, jotka saattaisivat olla kokonaisuutena teoriassa lähes saavutettavissa. Esimerkiksi teräsrengas (tiheys 7800 kg/m^3) jonka sisäsäde on 1,8 metriä ja renkaan säde 250 metriä, tuottaa 290 m/s nopeudella seuraavanlaisia arvoja: energia 1,5 GWh, g-voimat 34 g, kokonaispaino 125 tuhatta tonnia, ja jännitys 660 MPa. Energia on siis kymmenesosan siitä arvosta, jota Teraloop mainoksissaan lupaa, ja siitä huolimatta jo tämäkään rengas ei tule kestämään murtumatta kovin kauan.

Tunnelin sädettä kasvattamalla päästään hiukan suurempiin energioihin, mutta energia kasvaa kuitenkin vain suhteessa säteeseen. Esimerkiksi 2500-metrinen tunneli tuottaa noilla arvoilla vain 20 GWh patenttihakemuksen lupaaman TWh:n sijaan.

 

Venymäongelma

Kokonaan toinen kysymys on, miten tuollainen rengas voitaisiin valmistaa. Se ei voi olla pelkkää terästä, koska siinä pitää olla maglev-tekniikka yms. massaa, joka ei kanna kuormaa. Mitoituksessa ei muutenkaan voi mennä noin lähelle myötörajaa. Mitoitus pitää tehdä väsyttävälle kuormalle, sillä laitteen pitää kestää lukuisia lataus- ja purkukertoja. Sallittu jännitys jäisi käytännössä huomattavasti tässä laskettua teoreettista maksimia pienemmäksi, kun kaikki mitoitukseen vaikuttavat tekijät otetaan huomioon.

Läheskään aina lujuusmitoituksissa ei tarvitse laskea rakenteen venymiä. Teräs nimittäin venyy kun sitä kuormitetaan. Koska Teraloop on valtavan suuri rakennelma, lasketaan varmuuden vuoksi myös renkaan venymä. Tähän käytetään Hooken lakia:

s = E * є

missä s on jännitys, E on kimmokerroin (teräksellä 210 GPa) ja є on suhteellinen venymä. Koska haluamme laskea venymän, muutetaan kaava muotoon:

є = s / E

є = 0,64 GPa / 210 GPa = 0,003

Renkaan kehän pituus ja sen myötä renkaan halkaisija venyvät 0,3 % sen saavuttaessa myötörajan. Patenttihakemuksessa renkaan halkaisija oli 5000 metriä. Sen kokoinen teräsrengas venyisi täydellä pyörimisvauhdilla peräti 5000m * 0,003 = 15 metriä. “Donitsi” siis leviäisi täydessä vauhdissa kohti tunnelin ulkoseiniä 7,5 metriä joka suuntaan, ja hidastuessaan kutistuisi taas normaaliin kokoonsa. Kuten normaalilla mielikuvituksella varustettu lukija voi kuvitella, tästä aiheutuu jälleen korillinen lisäongelmia.

Pienempi 500-metrinen prototyyppi venyisi 1,5 metriä. Tämän kokoinen vaihtelu saattaisi teoriassa, ehkä, juuri ja juuri, olla siedettävissä esimerkiksi sähkömagneeteilla, mutta kiinteät magneetit eivät tähän kykene.

Venyminen antaa käytännössä kovan ylärajan sille, kuinka suureksi Teraloop-tyyppinen systeemi voitaisiin rakentaa. Vaikka 250-metrinen pilotti onnistuisi jollakin keinolla juuri ja juuri, sitä suuremmaksi laitetta ei juurikaan voi enää kasvattaa. Nopeus ei myöskään voi näistä arvoista nousta juuri ollenkaan.

Voimme toki ajatella korvaavamme teräksen jollain toisella materiaalilla, mutta jätämme lukijoiden haasteeksi keksiä materiaali, joka olisi tähän tarkoitukseen terästä parempi ja jonka kustannus on riittävän alhainen.

Teräskään ei tässä ole aivan ilmaista. Jotta energiaa saisi vähänkään järkeviä määriä, massan pitää olla yli 100 000 tonnia. Teräksen hinta vaihtelee suuresti, mutta on tyypillisesti satoja euroja. Pienenkin Teraloopin vaatiman raakateräksen hinta olisi siis vähintään 10 miljoonan euron paikkeilla. Koska terästä joudutaan käytännössä prosessoimaan, loppuhinta olisi useita kertoja suurempi — olettaen, että tällaista rengasta edes pystyisi todellisuudessa valmistamaan.

Tässä kirjoituksessa esitettyjä arvioita voi toki tarkentaa mallintamalla Teraloopin tukirakenteita yms. tarkemmin, mutta tämä ei tule muuttamaan mitään olennaista. Valitettavasti fysiikan lait iskevät rajusti vastaan tässäkin tarkastelussa.

 

Yhteenveto

Kiinteä rengas ei näytä pelastavan konseptia, vaikka löytyykin konfiguraatioita jotka ovat ainakin hiukan sinnepäin. Jos renkaaseen halutaan varastoida merkittäviä määriä energiaa, sen pitää pyöriä todella lujaa. Tällöin renkaaseen kohdistuu suuria jännityksiä, ja se venyy ja supistuu pyörimisvauhdin mukana. Tällöin metalliin myös muodostuu hyvin nopeasti rasitusvaurioita.

Maailmalla on esitetty konsepteja, joissa suuri määrä energiaa varastoidaan valtavan suuriin massoihin (ks esim täältä). Nämäkään ratkaisut eivät ole suuresti edenneet, ja ne ovat silti kertaluokkaa helpompia toteuttaa kuin Teraloop.

Teraloop on sinällään yrittämässä ratkaista aivan olennaista ja tärkeää ongelmaa; valitettavasti sen ehdottama ratkaisu ei näytä toimivan millään tasolla. Energiaa on tällä hetkellä erittäin vaikea varastoida erittäin suuria määriä. Tällä alueella tehdään maailmalla koko ajan monipuolista tutkimus- ja kehitystyötä, ja tutkimusta kannattaisi ehdottomasti tukea myös Suomessa. Tuki täytyisi kuitenkin osata kohdentaa sellaisiin hankkeisiin, joissa on edes jotakin realismia takana.

Tämän kirjoituksen on tehnyt ryhmä fysiikan ja tekniikan alan ammattilaisia kollektiivisesti. Kirjoitus julkaistaan yhtä aikaa omissa blogeissamme. Kirjoittajat aakkosjärjestyksessä: Kaj Luukko (Gaia-blogi), Jani-Petri Martikainen (PassiiviIdentiteetti-blogi), Jakke Mäkelä (Zygomatica-blogi), Rauli Partanen (Kaikenhuippu-blogi), Aki Suokko (Palautekytkentöjä-blogi), Ville Tulkki.

christkindl_karussell

Kuvalähde: Yle