Drooni sopii pienten kuormien kuljetukseen ja haastavien kohteiden havainnointiin
Miehittämätön ilmailu ei ole millään tavoin immuuni ilmastonmuutoksen vastaisille toimenpiteille. Droonien hyötykäyttö on jatkuvassa kasvussa, mutta niiden elinkaari on vielä verrattain lyhyt ja akkumineraalien louhinta on pahimmillaan epäeettistä.
Sähkökäyttöiset lentolaitteet ovat hyvinkin ympäristöystävällisiä pienillä kuormilla, mutta niiden suhteellinen kantokyky heikkenee kuorman kasvaessa. Niinpä fossiilista polttoainetta käyttävä pakettiauto voi olla suorituskykyisempi kuin drooni. Kokonaisuus siis ratkaisee.
Kansainvälisesti tunnustetaan, että hiilineutraali yhteiskuntamalli on tärkein keino ilmaston lämpenemisen rajoittamiseksi ja hallitsemattoman ilmastonmuutoksen torjumiseksi. Hiilineutraaliuteen pääsemiseksi tarvitaan muun muassa liikenteeseen uutta teknologiaa ja innovaatioita.
Sähkö-drooni vähentää kasvihuonepäästöjä
Miehittämätön ilmailu on voimakkaasti kasvava ilmailun osa-alue. Droonien käyttö on lisääntynyt merkittävästi viimeisten vuosien aikana ja eri lähteet esittävät arviota siitä, että se tulee olemaan lähitulevaisuuden suurimpia kasvualoja Euroopassa ja maailmalla. Redstone AERO Oy kehittää digitaalista lentopaikkaa, ja sen Pyhtäällä omistamassa ja operoimassa Helsinki East Aerodromessa (EFPR) kehitetään sähköistä ilmailua, joka liittyy myös drooneihin.
Drooneja käytetään esimerkiksi sähkölinjojen kunnon tarkkailuun, metsiin liittyvän datan keräämiseen, maatiloilla kastelun ja lannoituksen optimointiin, ympäristön ja sään havainnointiin tai vaikkapa rakennusten ja rakennetun ympäristön kartoittamiseen.
Koska droonit toimivat lähtökohtaisesti sähköllä, niiden avustuksella voidaan merkittävästi vähentää kasvihuonepäästöjä. Kun drooneilla tehdään mittausta ja havainnointia, tarve polttomoottoriautojen käyttöön vähenee tai poistuu kokonaan. Tällä on erityisesti merkitystä pohjoisilla alueilla, missä välimatkat ovat pitkiä ja luonto herkkää.
Teknologian kehityksen myötä sensorointi muuttuu tarkemmaksi ja lentolaitteistojen kyky kantaa kuormaa kasvaa. Samanaikaisesti toiminnan vaatiman energian ja muiden resurssien kulutus sekä näin myös ympäristöystävällisyys paranevat.
Droonien elinkaari on vielä lyhyt
Pääosa drooneista valmistetaan Kiinassa ja laitekulttuuria leimaa jopa ammattilaiskäyttöön tarkoitetuissa laitteissa eräänlainen kertakäyttöisyys. Laitteiden varaosien ja ohjelmistopäivitysten saatavuus on ollut varsin lyhytaikaista. Käyttöikä esimerkiksi maailman suurimman valmistajan kiinalaisen DJI:n drooneilla ei tästä näkövinkkelistä ole montaa vuotta. Kiina on myös vastannut energiapulaan ja kannattavuuteen liittyviin haasteisiin lisäämällä hiilipohjaista energiantuotantoa ja rakentanut yksistään vuonna 2020 enemmän hiilivoimaa kuin koko muu maailma sai sitä vähennettyä.
Kun droonien käyttöikää verrataan yleisilmailun puolelle, ero on aika suuri. Yleisilmailussa on edelleen käytössä vanhoja ilma-aluksia, joita ylläpidetään lentokelpoisina. Esimerkiksi vuonna 1955 valmistunut Cessna 170B -kone (OH-CSO) on ollut käytössä Suomessa vuodesta 1958 lähtien.
Muuramelainen Nordic Drones valmistaa ammattikäyttöön tarkoitettuja drooneja, joiden suunnittelufilosofiassa ympäristöystävällisyys on huomioitu ulkomaisia kilpailijoita huomattavasti paremmin. Drooneissa on titaanirunko, jonka ympärille moottorit, ohjauselektroniikka sekä akut ovat päivitettävissä tarvittaessa. Varaosia, huoltopalveluita ja muita päivityksiä on tarjolla. Yritys on huoltanut vastikään valmistamansa numerosarjaa 2. olevan ammattikäyttöön tarkoitetun laitteen vuodelta 2013. Hankinnoissa onkin syytä miettiä valmistajan kestävän kehityksen filosofiaa. Ympäristöystävällisyyden ohella toimintatapa voi olla myös taloudellisesti kestävämpi.
Droonit ovat kierrätettävissä
Harrastekäyttöön tarkoitettujen droonien kierrätys toimii yleisesti hyvin edellyttäen, että käytöstä poistettu drooni päätyy kierrätykseen. Ammattikäyttöön tarkoitetuissa laitteissa komposiittimateriaalien, esimerkiksi hiilikuidun ja lasikuidun kierrätettävyys on tyypillisesti huono. Komposiitit ovat periaatteessa kierrätettävissä, mutta kierrätys niin kallista, että sitä ei juurikaan tehdä.
Artikkelin kirjoitushetkellä pääkaupunkiseudun kierrätyskeskus myi pientä käytettyä droonia murto-osalla alkuperäisestä hinnasta. Ostamalla kyseisen droonin käytettynä syntyisi ympäristösäästöä 16 kilon hiilidioksidipäästöjen edestä. Vastikään on käynnistynyt droonien osien kierrätykseen muutama mielenkiintoinen hanke, joista voidaan esimerkkeinä nostaa Euroopan komission rahoittama Lifedrone tai kaupallisesti toimiva Droneoptix.
Lentoturvallisuuden kannalta on kuitenkin keskeistä pohtia, millaisia osia voidaan turvallisesti kierrättää.
Droonin päästöt ovat pienet muihin verrattuna
Käytön aikaiset hiilidioksidipäästöt ovat hyvin pieniä, koska droonit toimivat pääsääntöisesti sähköllä. Droonien käyttäminen on ympäristöystävällistä, kun verrataan siihen, miten tietty asia tehdään jollain muulla tavalla kuin käyttämällä droonia.
Pienikokoiset droonit tarvitsevat liikkumiseen energiaa huomattavasti vähemmän kuin polttomoottorikäyttöiset autot ja työkoneet. Vähähiilisyyttä edistävät drooniratkaisut -hankkeen ja Aalto-yliopiston tekemien tutkimusten mukaan droonien päästöt ovat alhaisia (0,5 g CO2/km) ja hyvin pieniä verrattuna polttomoottorikäyttöisiin (120 g CO2/km) tai jopa täyssähköisiin (20 g CO2/km) henkilöautoihin.
Aalto-siilo on kulttuurihistoriallisesti merkittävä entinen teollisuusrakennus Oulun keskustassa. Sen peruskorjausta ja laajennuksen suunnittelua varten tuotettiin drooneja hyödyntäen photogrammetria- ja laserkeilauspohjaiset 3D-mallit. Näin korvattiin rakennuksen tarkistusmittauksen edellyttämien nostureiden tai rakennustelineiden paikalle tuonti ja pystyttäminen. Droonia käyttämällä tehtyjen 3D-mallien tarkkuus oli tavoitteisiin nähden riittävä ja näin säästyi sekä aikaa että rahaa. Samalla telineiden ja nostureiden paikalle tuomiseen ja käyttöön liittyvät päästöt jäivät syntymättä.
Kun drooneja hyödynnetään esimerkiksi kaupunkiympäristössä ja infrarakentamisessa, vähenee tarve vierailla työmailla fyysisesti ja käyttää siellä ajoneuvoja. Drooniratkaisujen avulla pystytään saamaan paremmat tilannetiedot päätöksentekoon ja lähtötiedot suunnittelulle vähemmällä energialla ja resurssien käytöllä. Drooneilla saadaan erityisesti tietoa vaikeasti saavutettavista tai vaarallisista paikoista.
Kerättyä tietoa voidaan hyödyntää välittömästi suunnittelussa tai sitä voidaan käyttää epäsuorasti päätöksenteon tukena. Näin voidaan päättää esimerkiksi, onko tarpeellista lähettää ajoneuvo ja henkilö suorittamaan tarkastusta vai voidaanko se tehdä droonin avustuksella. Vähähiilisyysvaikutukset drooniratkaisuissa ovat osittain epäsuoria, joka vaikeuttaa niiden kokonaisarviointia ja vertailua.
Akut ja ekologisuus
Liikenteen sähköistymisen myötä akkumateriaalien kysyntä kasvaa nopeasti. Akuissa käytettävien mineraalien louhimiseen liittyy huomioitavia ympäristö- ja ihmisoikeusriskejä. Suurin koboltin ja nikkelin tuottaja on Kongo, jossa sijaitsevista mineraalikaivoksista iso osa on kiinalaisten omistuksessa. Mineraaleja tuotetaan osin epäeettisesti, esimerkiksi lapsityövoimalla. Litium-ioni-akkujen sisältämää kobolttia ja nikkeliä tuotetaan Suomessakin. Meillä ei ole huolta lapsityövoiman käytöstä, mutta ympäristön suhteen on syytä olla varovainen. Nikkeliä ja kobolttia sisältävää mustaliuskekiveä on louhittava suuria määriä ja valtaosa louheesta on ympäristölle haitallista rikkiä sisältävää sivukiveä.
Elokuun lehdessä (4/2022) julkaistussa artikkelissamme käsittelimme isojen drooninen voimanlähteiden vaihtoehtoja. Isojen droonien käyttöenergia pääsääntöisesti tulee fossiilisista polttonesteistä, mutta laajemmin katsottaessa akkusähkö on tärkein ja yleisin energiamuoto. Akkusähkön kokonaishyötysuhde on fossiilisia polttonesteitä huomattavasti parempi. Energiamuoto valitaan käyttökohteen kautta määriteltyjen toiminnallisten vaatimusten mukaisesti. Pitkää toiminta-aikaa tai suurta hyötykuormaa tavoiteltaessa käytetään usein kerosiinilla toimivaa droonia Kerosiinin energiatiheys on jopa 20 kertaa akkusähköä suurempi. Hiljalleen yleistymässä olevat Solid State -akut ovat energiatiheydeltään Litium-ioni-akkuja parempia, turvallisempia sekä kierrätyksen kannalta katsoen tehokkaampia ja myös turvallisempia.
Droonien käyttämistä logistiikkaan on tutkittu kautta maailman, ja Suomessakin on ollut useita kokeiluja. Englantilainen energiansäästämisen keskittyvä säätiö Energy Saving Trust Foundation julkaisi vajaa pari vuotta sitten laskelman. Vaikka droonit ovat erittäin ympäristöystävällisiä pienillä kuormilla verrattuna liki mihin tahansa vaihtoehtoon, niiden suhteellinen kantokyky heikkenee kuorman kasvaessa. Niinpä fossiilista polttoainetta käyttävä pakettiauto, joka on täynnä paketteja, on suorituskykyisempi kuin drone. Pakettiauton suorituskyky on 4,27 kJ/kg/km, kun taas keskimääräinen drooni kuljettaa tavaraa 8,2 kJ/kg/km.
Droonit ovat siis tiettyihin käyttötarkoituksiin käytettyinä hyvinkin ympäristöystävällisiä. Myös sillä, missä drooni on valmistettu, on merkitystä. Kokonaisuus siis on ratkaisevassa asemassa ja onkin syytä välttää kategorisia lausumia.
Artikkelin kirjottajat työskentelevät Oulun ammattikorkeakoulun miehittämättömän ilmailun tutkimusyksikkö Arctic Drone Labsissa Suomen Akatemian osarahoittamassa Finnish UAV -ekosysteemi (FUAVE) -hankkeessa (SA 337825), joka tukee tulevaisuuden miehittämättömään ilmailuun ja sen sovelluksiin liittyvän suomalaisen tietopohjan ja liiketoiminnan kehittämistä. Lisätietoa: www.arcticdronelabs.com
