Energiamajandus. Taastuvad energiaallikad

1
Energiamajandus.Taastuvad energiaallikad

• Koostaja Ülle Liiber

Avaldatud Creative Commons litsensi Autorile
viitamine jagamine samadel tingimustel 3.0 Eesti
(CC BY-SA 3.0) alusel vt http//creativecommons.or
g/licenses/by-sa/3.0/ee
2
Taastuvad energiaallikad

• Taastuvatel energiaallikatel põhinevad
• Päikeseenergia
• soojusenergia
• elektrienergia
• Hüdroenergia
• Laineenergia, tõusu-mõõnalaine energia
• Tuuleenergia
• Geotermaalenergia
• Biomassienergia

3
Uutes elektrijaamades kasutatakse järjest enam
taastuvaid energiaallikaid

• Üle poole igal aastal ehitatavatest uutest
  elektrijaamadest kasutab taastuvaid
  energiaallikaid

MW
http//www.ewea.org/fileadmin/ewea_documents/docum
ents/statistics/general_stats_2009.pdf
4
Kuidas kasutatakse vee- ehk hüdroenergiat

• Hüdroenergia on energia liik, kus energia vabaneb
  vee vabal langemisel raskusjõu toimel.
• Hüdroenergiat saab muuta otse mehhaaniliseks
  energiaks (näiteks vesiveskites) ja
  elektrienergiaks (hüdroelektrijaamas).
• Maailma teoreetiline hüdroenergiabaas on neli
  korda suurem kui praegu kasutusel olevad
  ressursid.
• Enamik reaalsest hüdroenergia potentsiaalist asub
  Aasia ja Aafrika arengumaades. Arendamine
  võimalik vaid väga suure välisabi toel.
• Põhja-Ameerika ja Lääne-Euroopa hüdroenergia
  varud on juba suuresti kasutuses. Täiendavate
  hüdroskeemide areng põrkuks elanikkonna
  vastuseisule (üleujutused, tammid).
• Hüdroenergia tootmise kasv tuleb olemasolevate
  seadmete täiustamisest ja energiakadude
  vähendamisest.

5
Kuidas töötab hüdroelektrijaam?
http//et.wikipedia.org/wiki/PiltHydroelectric_da
m_est.png
VAATA! Kuidas töötab hüdroelektrijaam? http//www.
tahvel.ee/images/7/7a/HC3BCdroelektrijaam.swf
http//www.youtube.com/watch?vrnPEtwQtmGQfeatur
erelated http//www.youtube.com/watch?featurepla
yer_detailpagevcEL7yc8R42k
http//en.wikipedia.org/wiki/FileWater_turbine.jp
g
6
Suurimad hüdroenergia tootjad milj kWh

• 2/3 maailma hüdroenergia toodangust annavad 10
  riiki.

Hooveri tamm ja hüdroelektrijaam USA-s
installeeritud võimsusega 2080 MW
http//en.wikipedia.org/wiki/FileHoover_Dam_Nevad
a_Luftaufnahme.jpg
7
Maailma suuremad hüdroelektrijaamad
Installeeritud võimsus GW
8
Kolme Kuristiku hüdroelektrijaam Hiinas
Paisu ehitamist Jangtse jõele alustati juba 1994.
aastal ja see peaks täielikult valmima 2013.
aastaks.
Kolme Kuristiku piirkond enne elektrijaama
ehitamist.
http//blog.chinatraveldepot.com/wp-content/upload
s/2011/03/8715.jpg http//www.drben.net/ChinaRepor
t/Sources/China_Maps/Satellite/Three_Gorges_Dam_Sa
tellite_Image1.html
9
Kolme Kuristiku Hüdroelektrijaam

• Kolme Kuristiku hüdroelektrijaama paisu pikkus on
  2335 m ja kõrgus on 185 m.
• Hüdroelektrijaama võimsus oli 2009. aastal 22,4
  GW ja energiat toodeti 85 miljardit kWh.

Kolme Kuristiku asukoht
http//www.youtube.com/watch?featureplayer_detail
pagev2TemymbPUws
http//en.wikipedia.org/wiki/Three_Gorges_Dam
http//www.mtholyoke.edu/vanti20m/classweb/websit
e/home.html
10
Jangtse jõe pikiprofiil ja rajatud paisud
Laevad ületavad paisu läbi lüüsi
http//en.wikipedia.org/wiki/Three_Gorges_Dam
http//english.peopledaily.com.cn/90001/90783/9130
0/7034242.html
11
Kolme Kuristiku hüdroelektrijaam Hiinas

• Paisu taha tekkinud veehoidla ujutas üle 1000 km2
  suuruse ala.
• Vee alla jäid
• ligi 100 linna ja 1,9 miljonit inimest pidi
  seetõttu mujale kolima
• 24 500 ha põllumajanduslikku maad
• umbes 1000 arheoloogilist vaatamisväärsust
• väga paljud sh haruldased looma- ja taimeliigid.

12
Hüdroenergia eelised ja puudused
Eelised - Taastuv energia. - Keskkonnasõbralik,
õhusaastet ei teki. Jooksvad kulud väikesed,
seega elektri omahind väike. Puudused Ehitamine
väga kallis. Saab ehitada vaid sinna, kus on
suure languga veerikas jõgi. Suur mõju
ümbritsevale ökosüsteemile.

• HEJ tammi taha tekkiva veehoidla tõttu
• hävivad paljud looma- ja taimeliigid, kaovad
  elupaigad ja kasvukohad
• muutub kohalik ökosüsteem
• muutub kohalik kliima (suurem aurumine)
• piirkonnas võib tekkida seismilisi probleeme
• HEJ tammi tõttu
• on häiritud kalade liikumine jões
• Jõuab jõe alamjooksule vähem settematerjali
  (viljakat muda)
• kuhjuvad setted tammi taha ja veehoidlat peab
  aeg-ajalt puhastama.

http//www.bestourism.com/items/di/796?titleThe-Y
angtze-River-and-the-Three-Gorges-Damb134
13
Hüdroenergia kasutamine Eestis

• Eesti jõed on väikesed, üsna veevaesed ja väikese
  languga.
• Siiski on vesiveskite jõudu Eestis kasutatud juba
  alates 13. sajandist.
• Esimesed hüdroelektrijaamad rajati 20. sajandi
  alguses.
• 1936. a moodustas hüdroelektrijaamade koguvõimsus
  28,6 elektrijaamade kogutoodangust.
• Enamik veejõuseadmeid purustati sõja ajal. Pärast
  sõda, aastail 1945-1950, paljud neist taastati,
  käiku lasti ka uusi veejõujaamu.
• Põlevkivienergeetika arenguga tunnistati
  hüdrojaamad mitteperspektiivseteks.
• Eestis töötas kunagi üle 700 vesiveski, millest
  praegu oleks võimalik taastada 250-300.

14
Linnamäe ja Keila-Joa hüdroelektrijaamad
Linnamäe HEJ asub Harjumaal, Jägala jõel. See on
Eesti suurim hüdroelektrijaam, mille koguvõimsus
on 1,1 MW. Suurim aastane toodang 7 GWh aastas.
Keila-Joal on elektrit toodetud 1928. aastast
saadik. Seadmed seisati 1999. aastal, sest need
olid vananenud ja hoolduskulud kõrged. 2006. a.
lõpetati elektrijaama rekonstrueerimine ja jaam
avati taas. Elektrijaama võimsus on 365 KW ja
aastatoodanguks on ligi 2,5 GWt.
http//www.puhkaeestis.ee/et/linnamae-hudroelektri
jaam http//www.northestonia.eu/et/turism/culture/
architectural_monuments/keila-joa-hudroelektrijaam
15
Hüdroelektrijaamad Narva ja Daugava jõel
Narva hüdroelektrijaam asub Narva jõel Narva ja
Jaanilinna vahel. Kuulub Venemaale. Elektrijaam
alustas tööd 1955. aastal. Võimsus 125 MW
Daugava jõele rajatud kolme hüdroelektrijaama
elektritootmise kogumaht on 1549 MW
Plavinase HEJ, mis alustas tööd projekteeritud
täisvõimsusel 1966. aastal.
http//et.wikipedia.org/wiki/PiltNarva_hydroelect
ric_station,_Apr_2009.jpg
16
Tuuleenergia

• 83 riiki kasutab tuulikuid elektrienergia
  tootmiseks.
• 2010. aastal andsid tuulikud 2,5 maailma
  elektrienergia toodangust.
• Tuulikute installeeritud võimsus on 196 630 MW
  (2010. aasta jooksul lisandus 37 632 MW võimsust,
  sellest natuke üle poole andis Hiina).
• 2010. aastal tõusis Hiina USA ees suurimaks
  tuuleenergia tootjaks.
• Kõik maailma tuulikud suudavad aastas toota 430
  TeraWh elektrienergiat, so rohkem kui tarbib
  aastas elektrit Suurbritannia.
• Euroopas on suurimateks tootjateks Saksmaa ja
  Hispaania.
• Suurim tuuleenergia osatähtsus elektrienergia
  tootmises on Taanil 21, Portugalis (18),
  Hispaanias (16).

http//www.wind-energy-resources.com/
17
Fakte tuuleenergia ajaloost

• Esimesed teated tuuleenergia kasutamisest
  pärinevad Egiptusest 5000 a tagasi, kui tuult
  kasutati laevapurjedes Niiluse ühelt kaldalt
  teisele sõitmiseks.
• Umbes 2000 eKr ehitati esimene tuuleveski
  Babüloonias.
• 10. sajandil kasutati võimsaid tuuleveskeid juba
  Afganistanis, 13.sajandil Hiinas, Pärsias.
• Kirjalikud teated Madalmaade tuulikutest
  pärinevad 1390. aastast, kus neid kasutati vee
  pumpamiseks.
• 1887-1888 a. talvel ehitas Charles F. Brush
  tuulegeneraatori, mida loetakse praegu esimeseks
  elektrit tootvaks tuuleturbiiniks.
• 1970. aastate naftakriis sundis tuuleenergia
  kasutamisele uuesti mõtlema.

18
Tuuleenergia installeeritud võimsus MW
http//i1.trekearth.com/photos/1976/windmills.jpg
http//www.trekearth.com/gallery/Europe/United_Kin
gdom/England/Northumberland/Blyth/photo41292.htm
19
Suuremad tuuleenergia tootjad maailmas
MW
http//windturbinezone.com/wp-content/uploads/2010
/02/wind-farm.jpg
20
Tuuleenergiale võib ka nii läheneda ...

• Tuulikute installeeritud võimsus inimese kohta
  (kW/in)

http//www.wwindea.org/home/images/stories/pdfs/wo
rldwindenergyreport2010_s.pdf
21
Suurema tuuleenergia osatähtsusega riigid
Hispaanias 16
Saksamaal 9
Portugalis - 18
http//www.greendiary.com/entry/britain-knocks-den
mark-walking-ahead-on-wind-power/ http//www.recha
rgenews.com/energy/wind/article196859.ece http//w
ww.windfair.net/ewea/pressarchive.html http//wind
turbinezone.com/wind-technology/wind-farms
22
Rannikutuulepargid
http//michigangreenlaw.com/study-highlights-pros-
and-cons-of-offshore-wind-farms-in-mi
23
Tuuleenergia kasutamine Saksamaal
Kasutusel on erineva suuruse ja võimsusega
tuulikud.
http//www.zonu.com/detail-en/2011-05-25-13763/Win
d-farms-in-Germany-2008.html
24
Tuuleenergia Eestis

• Eestis puhuvad valdavalt lääne- ja kagutuuled,
  aasta keskmine tuulekiirus on 4-5 m/s.
• Kõige tuulisem kuu on detsember, siis on saartel
  tuule keskmine kiirus 7m/s.
• Eestis on kõige tuulisemad rannikualad, kus
  keskmine tuulekiirus on 5-6 m/s või isegi rohkem.
  
• 2010. aasta lõpuks oli installeeritud 149 MW
  tuuleenergiat. Kogu aasta tuuleenergia
  toodang oli 276 GWh. 2011. aasta toodang 340 GWh.

VAATA! Tuuleenergia tootmist Eestis
http//www.tuuleenergia.ee/about/statistika/
25
Tuuleenergia tootmise eelised ja puudused
Eelised Puudused
- Taastuv energia - Keskkonnasõbralik, õhusaastet ei teki Jooksvad kulud väikesed, seega elektri omahind väike Suhteliselt lihtne rajada Saab ehitada vaid sinna, kus on pidevalt tugev tuul Vajavad suurt territooriumi Ehitamine suhteliselt kallis Tuulevaiksemal perioodil ei tööta Rikuvad maastiku visuaalset plti Lähiümbruses müra ja valgussaaste Ohuks lindudele
26
Päikeseenergia

• Maale langeb 10 000 korda enam päikesekiirgust
  kui inimkond praegu tarbib.
• Kasutatakse nii soojus-kui elektrienergia
  tootmiseks.

http//copower.ee/alternatiiv/paikeseenergia/ http
//kokkuhoid.energia.ee/?id1649PHPSESSIDac5d940
2d156e0a4032aeb70d8bc30b4
27
Päikeseenergiat salvestatakse eri meetoditel
Peegelsüsteemid. Peeglid koondavad päikesekiired
kitsasse punkti, kus asub aurugeneraator. Tekkiv
aur suunatakse turbiinile, mis käivitab
elektrigeneraatori.
Päikesepaneelid
http//goodspeedupdate.com/category/solar-thermal
http//www.peachygreen.com/solar-power/sharp-elect
ronics-expands-into-the-solar-energy-business
28
Päikesetornid

• Suhteliselt suure võimsusega päikeseelektrijaam,
  mis on võib energiat salvestada ja seda anda ka
  öisel ajal.
• Tuhanded peeglid koondavad päikesekiired torni
  tipus paiknevale vastuvõtjale, mis sisaldab
  soojustkandvat vedelikku ja see omakorda annab
  energia soojusvaheti kaudu üle aurugeneraatorile,
  mis käivitav elektrigene-raatoriga ühendatud
  turbiini.

29
Fotoelektrilised päikeseelektrijaamad

• Eeliseks
• modulaarsus võimalik lihtsalt koostada
  soovitud võimsusega süsteeme ja soovi korral
  hiljem täiendavaid paneele lisada
• võimalik paigaldada nii katustele kui
  fassaadidele
• võimalik kasutada autonoomse toiteallikana
• sisuliselt hooldusvaba

30
Maa siseenergia e geotermaalenergia

• Geotermaalenergia on maa (geo) sisene soojus
  (therme).
• Jaotatakse kaheks
• - kõrgetemperatuuriline - näiteks Islandil
  kasutatakse elektri tootmiseks peamiselt 90C ja
  USA-s temperatuuriga 150C.
• madalatemperatuurilne -alla 90C
  geotermaalenergia.
• Eestis rakendatakse geotermaalenergiat peamiselt
  maasoojuspumpade abil.

http//www.smartplanet.com/blog/smart-takes/geothe
rmal-energy-potential-8216underutilized-report-say
s/14681 http//www.stelr.org.au/geothermal-energy/
31
Geotermaalenergia kasutamine

• Geotermaalenergiat kasutab maailmas 70 riiki.
• Otsene kasutamine soe vesi
• kasvuhoonete kütmine
• ujlad, spaad
• kalatiigid
• majade kütmine, tänavate küte
• tööstuses (teravilja kuivatamine jmt).
• Soojusenergia suurimaks puuduseks on see, et seda
  pole mõtet 30 km kaugemale transportida.
• Elektrienergiat saab aga transportida suurte
  kauguste taha.
• Elektrit saab kasutada väga mitmekülgselt,
  seepärast muudetakse geotermaalenergia eelkõige
  elektrienergiaks.
• Kasutatakse eri tüüpi geotermaalelektrijaamasid.

http//www.energy-green.net/blog/articles/geotherm
al-power/
32
Esimene geotermaalelektrijaam
Esimene geotermaalelektrijaam ehitati samuti
Larderellos, Itaalias 1913. aastal. See hävis
Teises maailmasõjas, kuid taastati ja töötab
tänaseni.
Prints Piero Ginori Conti leiutas 1904. aastal
Larderellos Itaalias esimese seadme, millega sai
toota geotermaal-energiast elektrit.
33
Peamised geotermaalenergia tootjad

• 2010. aastal kasutas 26 riiki geotermalenergiat
  elektri tootmiseks.
• Installeeritud koguvõimsus 19715 MW.
• Aastas toodeti 67246 GWh elektrienergiat

Andmedhttp//www.geo-energy.org/pdf/reports/GEA_I
nternational_Market_Report_Final_May_2010.pdf
34
Geotermaalenergia kasutamine Islandil
Islandil annab geotermaalenergia suurema osa
elektrienergiast.
http//www.greenchipstocks.com/articles/geothermal
-energy-in-iceland/740
35
Biomass

• Biomassienergia on soojusenergia, mis saadakse
  mingit tüüpi biomassi põletamisel.
• Biomassi all mõistetakse taimset materjali, mis
  on põletamiseks pisavalt kuiv.
• puiduhake ja -jäätmed,
• energiamets
• saepuru
• põõsastaimed
• pilliroog
• hundinui
• põhk
• turvas jne.

36
Energiavõsa

• Võsana kasvatatakse kiirelt kasvavaid puittaimi
  (paju), mille 2-3 aastaseid puitunud võrseid
  kasutatakse hakituna ja kuivatatuna soojuse
  tootmiseks.
• Paju on kiirekasvuline ning seob kasvuperioodil
  sama palju süsihappegaasi kui selle sama paju
  biomassi põletamisel eraldub.
• Energiavõsa ei saasta keskkonda süsihappegaasiga
• Energiavõsa kasvatamisel annab ära kasutada mitte
  
• ainult mineraalväetisi, vaid ka reovett või
  reovee-
• puhastis tekkivat jääkmuda.
• Energiavõsa kasvupinda-väheväärtuslikku põllumaad
• -on küllaga.

http//www.aai.ee/bgf/pildid/vosa_01.jpg http//ww
w.koduvald.ee/uudis/kambjas-saab-jaelgida-eksperim
entaalset-energiavosa-koristamist-1558
37
Biogaas

• Biogaas ehk käärimisgaas on orgaanilise aine
  käärimisel tekkiv gaas
• Saadakse suure orgaanilise aine sisaldusega
  olme-ja loomakasvatusjäätmete kääritamisel.
• Orgaanilise aine suurte koguste juures
  (prügimäed, loomakasvatus-suurfarmid) võidakse
  kasutada energeetilise kütusena kohaliku vajaduse
  katmiseks.

38
Biokütused õlikultuuridest
Rapsist ja rüpsist saadav õli sobib biodiisli
tooraineks.
Õlipalmist biodiisli tootmine on suurendanud
survet keskkonnale ja vähendanud toidukultuuride
kasvatamiseks sobiliku maa pindala.

• Ariidses kliimas perspektiivikas õlitaim Jatropha
  (piimalilleliste hulgast) on sukulentne
  põõsastaim

http//pilt.delfi.ee/picture/3193153/ http//www.a
fricanbirdclub.org/countries/Ghana/conservation.ht
ml http//thecostaricanews.com/weed-to-wonder-fuel
-jatropha-draws-biofuel-investors-E28094-and-qu
estions/8938