Lumen ja jään poistaminen on kallista ja ympäristön kannalta ongelmallista. Eräs tapa ratkaista ongelma on sähkön käyttö.
Kuuntele artikkeli
Kun tulin taannoin autolleni, tuulilasi oli jäässä. Laitoin lasinlämmityksen päälle, ja hetken kuluttua pystyin työntämään jään pois suurina laattoina. Jäätä ei siis tarvinnut sulattaa kokonaan – riitti, että sen sai irti alustastaan. Näin jään torjunta voisi toimia myös portaissa ja poluilla kuluttamatta huikeita energia- ja rahamääriä.
Vakuutusyhtiöiden tilastot kertovat liukkauden kustannuksista omaa karua kieltään: liukastumistapaturmien kustannukset ylittävät liikenneonnettomuuksien hinnan. Lunta kerätään roskineen kaikkineen ja viedään isoiksi kasoiksi kaupunkien laitamille tai kaadetaan mereen. Siksi Helsingissä on jo muutaman vuoden ajan kokeiltu laitetta, joka sulattaa lunta meriveden lämmön ja vedenkierron avulla ja poistaa samalla ympäristölle haitalliset roskat.
Voitaisiinko ongelma ratkaista sähköllä? Se voi tapahtua monella tekniikalla. Ensinnäkin ovat sähkövastukset: alustalle, kuten portaiden ja jalkakäytävien pintaan, asennetaan sähköjohtoja tai -paneeleita synnyttämään lämpöä, joka sulattaa tehokkaasti jään ja lumen. Toinen keino on induktio: sähkömagneettiset kentät lämmittävät jään alla olevia metallirakenteita, mikä sulattaa lopulta lumen ja jään ilman suoraa kosketusta pintaan. Kolmanneksi voidaan käyttää sähkölämmitteisiä mattoja, jotka voidaan asettaa portaille tai käytäville. Neljäntenä ovat tietenkin lämpökaapelit. Ne asennetaan maan alle tai rakennusten katoille.
Kaupungeissa lämmitetään lisäksi laajojakin alueita kaukolämmön paluuvedellä. Ohjauksesta tulee kuitenkin ongelma, koska paluuveden lämpötila vaihtelee, joten menetelmä sopii vain vähemmän kriittisiin kohteisiin. Kohteet, joissa vakaa sulanapito on tärkeää, hyötyvät sähkön vakaudesta.
SÄHKÖISEN SULATUKSEN edut ja haasteet ovat moninaiset. Sähköllä lämpö voidaan kohdistaa suoraan puhdistettavaan alueeseen. Sähkölämmitteiset järjestelmät pystyvät sulattamaan suuria lumimääriä nopeasti, mikä vähentää tarvittavaa työmäärää ja parantaa turvallisuutta. Monet järjestelmät voidaan ohjelmoida ja varustaa antureilla, jotka havaitsevat lämpötilan ja lumen ja optimoivat sitten sulatuskulut.
Sähkön avulla lumi sulaa nopeasti ilman työkaluja ja vaivannäköä. Samalla vähenee lumenpoistossa käytettävien kemikaalien ja suolan tarve. Tämä tekee sähköisestä lumen sulattamisesta erityisen houkuttelevan menetelmän ikääntyville tai fyysisesti rajoittuneille.
”Kaiken kaikkiaan jään ja lumen sulattaminen sähköllä voi mullistaa talviolosuhteiden hallinnan. Samalla vähenee lumenpoistossa käytettävien kemikaalien ja suolan tarve.
Sähköjärjestelmien asennus-, käyttö- ja ylläpitokustannukset voivat kuitenkin olla huomattavat etenkin korkean vaatimustason kohteissa – vaikkapa lääkärihelikoptereiden kentillä, jäälle aroissa torneissa ja pylväissä tai puolustusvoimien rakennelmissa.
Lisäksi tekniikka vaatii huolellista suunnittelua, sillä sen on oltava yhteensopiva olemassa olevan infrastruktuurin kanssa, ja sulaneen jään ja lumen viemäröinti tai muunlainen poistaminen on suunniteltava etukäteen. Toisaalta pitkän aikavälin säästöt työvoimassa ja toiminnoissa voivat ylittää alkuinvestoinnin.
SÄHKÖISTÄ LUMENSULATUSTA tarjoaa monikin yritys. Satunnaisotannalla tavoitetun Ebeco oy:n toimitusjohtaja Matias Vasarainen osaa kertoa seuraavaa:
– Sähkösulatuksen järkevyys riippuu täysin käyttökohteesta ja mitoituksesta. Sähköisen sulanapidon ehdoton etu on sen luotettavuus, tehokkuus sekä hyvä ohjattavuus. Kun sulanapito on oikein mitoitettu, kohde pysyy sulana ja turvallisena käyttää, hän selittää.
Paljonko tehoa sähköiset sulanapitojärjestelmät sitten vaativat? Annetaan Matias Vasaraisen kertoa siitäkin:
– Käytetyt tehot vaihtelevat melko suuresti mitoituksen mukaan, hän aloittaa.
Minimissään esimerkiksi etelässä katetut portaat, ajoluiskat ynnä muut sellaiset voidaan mitoittaa noin 250 w – 300 w/m2 tehoille. Neliön alalta noin 10 cm paksuisen massan lämpötilan nostaminen asteella vaatii noin 30 w/m2 tehoa. Siten 300 w/m2 riittää nostamaan saman paksuisen massan lämpötilan nollan tuntumaan -10 celsiuksen lämpötilassa.
Näin siis etelässä. Pohjoisemmassa tai esimerkiksi merenrannoilla, joilla suhteellinen ilmankosteus on suurempi ja tuulee enemmän, tehoja tarvitaan lisää.
– Helikopterikentät ynnä muut kriittiset paikat saattavat vaatia jopa 800–900 w/m2 tehon sijainnista riippuen. Kriittisyys kasvattaa helposti tehon tarvetta, kun alueen pitää pysyä turvallisena ”säällä kuin säällä”, Vasarainen huomauttaa.
ENERGIANKULUTUS RIIPPUU, kuten tavallista, useammasta tekijästä. Lähtökohtana suunnittelussa pitäisi olla, että lumi tai jää sulatetaan heti, kun sitä syntyy. Tämän takia muun muassa kosteusmittaus on oleellinen osa tehokasta sulanapitoa.
Lunta ja jäätä syntyy tyypillisesti +5 ja -10 °C asteen välillä, kun suhteellinen ilmankosteus on yli 70–80 prosenttia. Lumi on muutenkin helpompi sulattaa kuin pakkautunut jää, joten energiatehokkuuden ja käytettävyyden kannalta näillä asetuksilla pystytään tyypillisesti optimoimaan energiankäyttöä hyvin.
Kun lämpötila tippuu -15 ja -20 °C välille, ilmankosteus tyypillisesti pienenee ja lumen sekä jään syntyminen vähenee merkittävästi. Jokainen kohde on kuitenkin vaatimuksiltaan erilainen, ja sulatusjärjestelmä tulisi mitoittaa aina sen kriittisyyden, sijainnin sekä muun muassa asiakkaan vaatimusten ja säähistorian mukaisesti.
– Siten asentava yritys voi osoittaa jo suunnitteluvaiheessa suuntaa antavan energialaskelman erityyppisillä ohjausratkaisuilla ja tehoilla, jolloin asiakas pystyy tekemään dataan nojaavia päätöksiä, Vasarainen neuvoo.
Kaiken kaikkiaan jään ja lumen sulattaminen sähköllä voi mullistaa talviolosuhteiden hallinnan. Kun keskitytään kestävyyteen ja tehokkuuteen, menetelmä voi paitsi parantaa turvallisuutta, myös edistää vihreämpää tulevaisuutta. Tätä teknologiaa kehitellään nyt kaikkialla maailman kylmillä alueilla.
TEKOÄLY TUKIÄLYKSI. Sulana pidettäviin kohteisiin voidaan saada yksittäisiä, tekoälyä hyödyntäviä ja jännitteisiin suurjännitemastoihin sijoitettuja järjestelmiä, jotka seuraavat jatkuvasti lämpötilaa ja muita suureita ja ennustavat voimajohtojen tärinää ja johtojen katkeamisriskiä.
Antureilla suoritetaan pinnan lämpötilakartoitus vaikeimmissa olosuhteissa, jotka syntyvät, kun sateen ja ympäröivien esineiden itsensä tuottama energia saavuttaa maksiminsa. Myös märän lumen tai sumean jään aiheuttama kitkavoima mitataan. Näiden tietojen avulla voidaan määritellä taloudellisesti paras hetki lämmitysjärjestelmän käyttöönotolle.
”Lumi tai jää sulatetaan ihannetapauksessa heti, kun sitä syntyy. Tämän takia muun muassa kosteusmittaus on oleellinen osa tehokasta sulanapitoa.
Lumen sulattaminen sähköllä voi siis olla tehokas ratkaisu talven ongelmiin. Ylläpitokustannuksista huolimatta sen tarjoamat hyödyt tekevät siitä vaihtoehdon, jota harkitaan yhä enemmän erityisesti kaupunkialueilla. Kun järjestelmä kytketään uusiutuvaan energiaan, voidaan minimoida sen ympäristörasitusta ja parantaa kestävyyttä talvikautena.
Lauri Dammert, teksti
Juttu on ilmestynyt Sähkömaailma Extran numerossa 1/2025.
