Bioenergia

Artikkel Bioenergia täiendab artiklit  Energiaressursid ning kirjeldab bioenergia töötlemise komplekse ning bioenergia ressursse nagu mets, rohtne biomass, jäätmed, biotööstuskompleks, biogaas ning vedelad biokütused.

Bioenergia

Artikkel Bioenergia kirjeldab taastuvaid ning alternatiivseid energiaallikaid. Bioenergia on oma olemuselt osa taastuvenergiast, mis on omakorda osa koguenergiast ning mille all mõistetakse ka biomassist toodetud energiat - soojust, elektrit ning biokütuseid.1

Metsa energeetiline ressurss

Eesti mets ning energeetika

Eestis on puitkütuste tarbimine ning tootmine peaaegu tasakaalus. Erandiks on pelletkütus, mille toodang suures osas eksporditakse. Puitkütuste tarbimine oli kuni 2009. aastani tasakaalus, kuid kasvas seejärel hüppeliselt, olles põhjustatud puidu kui energiaallika kasutamise kasvust elektrijaamades, mille tingis omakorda taastuvallikatest elektri tootmise riikliku toetusskeemi muutmine.

Mets on Eesti olulisim taastuv loodusvara, keskkonnakujundaja, paljude loomade ning taimede elupaik ja oluline toorainebaas tööstusele ning energeetikale. Aastakümnete pikkuse metsade jätkusuutliku majandamise korral läheneb metsade iga-aastane raiemaht juurdekasvule. Tagamaks metsade tootlikkust ja elujõulisust ning mitmekesist ja tõhusat kasutamist, on Eesti metsanduses toimuva koordineerimiseks ning planeerimiseks koostatud Eesti metsanduse arengukava aastani 2020.

Rohtse biomassi energeetiline ressurss

Rohtne biomass ja energia

Rohtset biomassi on võimalik energiaks muundada nii toorainet otseselt põletades, kui ka biogaasiks kääritades (misjärel saab energia tootmisel kasutada biogaasi). Rohtse biomassi energeetilise ressursi potentsiaal on esitatud tabelis 1. Oluliseks on siinkohal asjaolu, et tooraine otsesel põletamisel on tähtis madal niiskusesisaldus.

Energia tootmisel rohtsest biomassist on võimalik kasutada järgnevalt toodud sisendeid:

 

Tabel 1. Rohtse biomassi energeetilise ressursi potentsiaal6

Jäätmete energeetiline ressurss

Jäätmete kasutamine energia tootmiseks

Vastavalt Jäätmeseadusele loetakse jäätmeteks mistahes vallasasja või kinnistatud laeva, mille valdaja on ära visanud, kavatseb seda teha või on kohustatud seda tegema, mis paraku välistab võimaluse kasutamaks kõiki jäätmeid energia tootmiseks. Energia tootmisel kasutatavate jäätmete energeetilise ressursi hindamisel arvestatakse järgnevalt toodud sisenditega:

Energeetilise ressursi potentsiaal

Eesti jäätmete ressursi tehnilis-majanduslikult kasutatav primaarenergia potentsiaal ulatub 795 GWh-ni aastas (2,86 PJ). 2011. aastal kasutati sellest 146 GWh (0,526 PJ). Ressursi kasutamist suurendab hüppeliselt Iru elektrijaama jäätmeploki kasutuselevõtt. Näitlikult on jäätmete potentsiaalset energeetilist ressurssi kujutatud joonisel 3. Jäätmekütuste primaarenergia ressursiks hinnati 2013. aastal Statistikaameti andmetel 1225,4 GWh, ning tegelikuks lõpptarbimiseks 295 GWh.2

 

Joonis 3. Eesti biogaasi energeetiline ressurss8

 

Biogaasi energeetiline ressurss

Biogaasi tootmine Eestis

2010. aastal toodeti Eestis 13 130 000 Nm3 (normaalkuupmeetrit) biogaasi, millest enamus 9 300 000 Nm3 pärines prügilatest. Statistikaameti andmetel hinnati biogaasist primaarenergia tootmist 17 000 000 m3-le.3

2012. aastal toodeti Eestis biogaasi järgnevalt toodud ettevõtetes:

Biogaas (prügilagaas) tekib ka prügilates, kus seda kogutakse, kasutades vastavat kogumistorustikku. 2012. aastal koguti seda Väätsa, Jõelähtme, Uikala, Pääsküla ning Paikuse prügilates. Kõikide nimetatud tootmisüksuste (v.a Uikala) puhul toodetakse biogaasist (sh prügilagaasist) soojus- ja (või) elektrienergiat. Biogaasi puhastamisel biometaaniks saab seda kasutada mootorikütusena paralleelselt surumaagaasiga. Eestis praegusel hetkel veel kahjuks biometaani ei toodeta. Keskkonnainvesteeringute Keskusest saadud toetuste abil on arendamisel Ilmatsalu, Vinni, Oisu ja Tartu Veevärgi biogaasikompleksid.

Energeetilise ressursi potentsiaal

Eesti teoreetiliseks 60%-lise CH4 sisaldusega biogaasi potentsiaaliks on hinnatud 0,8-1,5 miljardit Nm3 (biometaani (CH4 osakaal 98%) vastavalt 480-900 miljonit Nm3/a) sõltuvalt sellest, kui palju maad kasutatakse rohelise biomassi kasvatamiseks. Biogaasi ressurssi Eestis kirjeldab joonis 2.

Biogaasi tootmise sisenditeks on:

Joonis 2. Jäätmete potentsiaalne energeetiline ressurss 7

Biogaas

Biogaas on anaeroobse kääritamise teel saadud gaasiline kütus, mis koosneb 45-70% ulatuses metaanist (CH4), 30-40% süsinikdioksiidist (CO2) ja teistest komponentidest nagu N2, O2, NH4, H2S. Biogaas tekib looduses, kui keskkond on anaeroobne (hapnikuvaba), seda näiteks soodes, sõnnikuhoidlates ja lehma maos. Kui luua samasugused tingimused tehislikult biogaasikääritites, st temperatuur vähemalt 37 °C, keskkond on anaeroobne ning olemas on piisav kogus biomassi, on võimalik nimetatud gaasi tehislikult toota.

Biogaasi sisendina kasutatavat biomassi saab jagada põllumaal kasvavaks biomassiks (hein, teraviljad, õlikultuurid) ja tootmises tekkivaks biomassiks (sõnnik, reoveemuda ning orgaaniliselt lagunevad jäätmed). Lisaks on biogaasi võimalik saada nn "iseenesliku anaeroobse käärimise" protsessi käigus prügilatest (prügilagaas) ja see kokku koguda ning muundada kasulikuks energiaks. Oluliseks on mainida, et puidupõhine biomass ei kääri ning seeda puidust anaeroobse lagundamise teel biogaasi ei saa. Puidupõhist biomassi saab kas gaasistada või põletada energia saamiseks. Gaasistamise üks saaduseid võib olla metaan, mida tihtipeale nimetatakse sellisel juhul sünteetiliseks biogaasiks.

Biogaasi kütteväärtus jääb enamasti vahemikku 5-7 kWh/Nm3.

Vedelad biokütused

Tulenevalt energiatarbimise pidevast kasvust, on ka vedelate biokütuste üldisele tootmisele prognoositud kasvu. Tulenevalt tehnoloogia olemasolust ja kasutatavusest toodetakse hetkel peamiselt I ja II põlvkonna vedelaid biokütuseid.

I põlvkonna vedelad biokütused:

  • bioetanool suhkrust ja tärklisest. Tooraineks on mais, nisu jt teraviljad, suhkrupeet, kartul;
  • biodiislikütus rapsi- ja sojaõlist.

II põlvkonna vedelad biokütused:

Eestis saab vedelate vedelate biokütuste tootmise lähtematerjalidena käsitleda:

  • juurviljad (kartul, suhkrupeet;
  • teraviljad (rukis, nisu, tritikale, oder);
  • viljapõhk;
  • viljakasvatuse kõrvalproduktid (jääde);
  • looduslikel ja pool-looduslikel rohumaadel kasvav rohi;
  • puittaimed (metsakasvatuse jäägid, raiejäägid);
  • puidupõhise biomassi töötlemise kõrvalsaadused (saepuru, töötlemisjäägid);
  • biojäätmed.

Biotööstuskompleks

Põhikontseptsioon

Biotööstuskompleksi kontseptsioon on sarnane tänapäevaste nafta rafineerimistehastega, milles valmistatakse mitmesuguseid kütuseid ja naftaprodukte keemiatööstusele. Tööstuslikke biotööstuskomplekse peetakse kohaliku biomassi põhise tööstusharu loomise kõige paljulubavamaks vahendiks. Biotööstuskompleksi eeliseks on see, et maksimeeritakse tooraine (biomass kasutust ja väärindatakse lähtetootret võimalikult paljudeks produktideks, kasutades samas mitmeid erinevaid lähtematerjale parimal võimalikul viisil. Töötlusprotsesside heitsoojust on võimalik kasutada asulate või üksikehitiste soojusega varustamiseks.

Biotööstuskomplekside üldiseks sisendiks on biomass ja saaduseks kütused, kemikaalid ja materjalid. Kõigi eelnimetatud platformide tehnoloogiliste protsesside kõrvalsaadusteks on soojus ja elekter. Toodetavad kõrge rahalise väärtusega, aga samas väikesemahulised kogused kemikaale (nt aminohapped, piimhape) annavad kasumi ja madalama väärtusega, ent suure tootmismahuga produktid (nt biokütused) aitavad riikidel täita ELi ees võetud kohustusi kasvuhoonegaaside vähendamiseks.

Biotööstuskompleksid Eestis

Eestis oleksid biotööstuskompleksidele sobivaks ressursiks puit, rohtne biomass ning olme, tööstuse ja põllumajanduse biojäätmed ning kõrvalsaadused. Välisriikide kogemuse baasil oleks näiteks puitbiomassi põhise biotööstuskompleksi majanduslikult tasuda bioetanooli toodangu maht 100 000 tonni aastas (sellist biotööstuskompleksi hakati 2013. aastal rajama Soomes).

Eestis vajab uurimist väiksema mastaabiliste, kuid hinnalt kallimaid lõpptooteid valmistatavate biotööstuskomplekside teostatavust ja nende majanduslikku tasuvust.

Täiendavat lugemist

Aasta

Kategooria

Pealkiri

2007

Arengukava

Biomassi ja bioenergia kasutamise edendamise arengukava aastateks 2007-2013

2012

Arengukava

Eesti maaelu arengukava 2007-2013

2011

Analüüs

Pindalatoetused 2011

2014

Veebileht

Põllumajanduse Registrite ja Informatsiooni Amet

2014

Uuring

Kasutusest väljas oleva põllumajandusmaa ressurss, struktuur ja paiknemine

2007

Uuring

Eestis olemasoleva, praeguse või juba kavandatud tootmise-tarbimise juures tekkiva biomassi ressursi hindamine

2013

Uuring

Biomassi kasutamine energeetikas Lõuna-Eesti regioonis

2014

Veebileht

Rohtse biomassi-alane avaldatud akadeeminile teave

2011

Uuring

Tartumaa taastuvate olme- ja tööstusjäätmete energiaressursside ülevaade

2011

Uuring

Production chains for straw biomass and energy production using a whole bale boiler

2007

Ülevaade

Ülevaade Eesti bioenergia turust 2006. aastal

2008

Ülevaade

Ülevaade Eesti bioenergia turust 2007. aastal

2011

Ülevaade

Ülevaade Eesti bioenergia turust 2010. aastal

2012

Ettekanne

Eesti bioenergia turg 2010. aastal

1995

Lõputöö

Mimeaastased rohttaimed energeetilise toormena Eesti Vabariigis

2003

Lõputöö

Energiavõsa Eestis

2012

Doktoritöö

Site-specific energy crop planning: potential land resource, pedo-climatic and economic risks

2005

Käsiraamat

Biokütuse kasutaja käsiraamat

2014

Veebileht

The Bioenergy System Planners Handbook

2014

Ülevaade

Sustainable Use of Biomass

2013

Ettekanne

Bioenergeetika olulisus metsaomanikule

2012

Ettekanne

Global usage perspectives of biomass

2012

Ettekanne

Taastuvenergia osatähtsus Eestis ja biomassi osatähtsus

2012

Ettekanne

Biomassist energiat, kas mõju puiduhinnale on tingitud sellest

2011

Ettekanne

Biokütuste termokeemiline töötlus. ORC-l põhinev soojuse ja elektri koostootmine

2007

Uuring

Bioenergiastrateegia Balti mere regioonis

2006

Aruanne

Biomassi kättesaadavus ja maksumus maanteesõidukikütuste toorainena Euroopa Liidus

2011

Ettekanne

Biokütuste potentsiaalist Eestis

2004

Analüüs

Biodiisli tootmise alustamise tasuvuse analüüs

2007

Uuring

Biofuels - is the cure worse than the disease?

2007

Uuring

Biofuels - at what cost?

2007

Raport

Well-to-wheels analysis of future automotive fuels and powertrains in the european context

2005

Projekt

Biokütuste tootmise ja kasutamise riikliku programmi ettevalmistamine

-

Väljaanne

Põllumajanduses kasutatavate biogaasiseadmete gaasitootlus

2007

Lõpparuanne

Maaressurss

2007

Aruanne

Rohtsete energiakultuuride uuringud

2007

Lõpparuanne

Puittaimede kasutusvõimalused energiakultuurina Eestis

-

Aruanne

Päideroo, teraviljade ja kanepi kasutusvõimalused energiakultuurina Eestis

2007

Lõpparuanne

Galeega ja lutsern energiakultuuridena Eestis nii kuiva massina otsepõletamiseks kui toore massina edasiseks ümbertöötlemiseks

2008

Lõpparuanne

Biomassi tehnoloogiauuringud ja tehnoloogiate rakendamine Eestis

2007

Vahearuanne

Energiakultuuride tootmise tasuvusuuring

2014

Bakalaureusetöö

Eesti metsamaa investeeringu tootluse ja riski analüüs ning sobivus inflatsiooniriski maandamiseks

2012

Aruanne

Rohetöökohtade potentsiaal Eestis

2015

Uuring

Current and Future Cost of Photovoltaics

2010

Aruanne

Biomassist elektrienergia koostootmise täpema juhise ettepaneku seletuskiri

2010

Aruanne

Biomassist elektrienergia koostootmise täpsema juhise ettepanek

Viited

  1. Eesti Põllumajandusministeerium. Biomassi ja bioenergia kasutamise edendamise arengukava aastateks 2007-2013.↩︎
  2. Statistikaamet. KE024: Energiabilanss kütuse või energia liigi järgi, TJ. (23.04.2015).↩︎
  3. Statistikaamet. KE023: Energiabilanss kütuse või energia liigi järgi. (23.04.2015).↩︎
  4. Artikkel. Metsa energeetiline ressurss↩︎
  5. Erametsakeskus. Eesti katlamajade andmetabel. 31.03.2015↩︎
  6. Estonian Development Fund. Final Report. Energy Resources of Estonia, 2013.↩︎