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:
|
|
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:
- olmejäätmed;
- olmejäätmetest saadav jäätmekütus;
- prügilagaas.
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:
- OÜ Aravete Biogaas;
- AS Tallinna Vesi Paljassaare reoveepuhastusjaam;
- AS Narva Vesi reoveepuhasti;
- OÜ Saare Economics Jööris;
- Salutaguse PT reoveepuhasti;
- AS Kuressaare Veevärk biogaasijaam.
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:
- reoveemuda;
- biolagunevad jäätmed;
- suurimad prügilad;
- arvel olevate sigade ja veiste läga ja sõnnik;
- roheline biomass kõlvikutelt, kasutamata põllumaade pindadelt ja poollooduslikelt rohumaadelt.
|
|
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:
- bioetanool lignotselluloosist (õled, puit);
- bioetanool ja biodiislikütus toodetud Fisher-Tropsch meetodiga;
- Bio-DME;
- biometanool;
- biodiislikütus;
- biodiislikütus toodetud HTU (Hydro Thermal Upgrading)) tehnoloogiaga.
Eestis saab vedelate vedelate biokütuste tootmise lähtematerjalidena käsitleda:
- juurviljad (kartul, suhkrupeet;
- teraviljad (rukis, nisu, tritikale, oder);
- viljapõhk;
- viljakasvatuse kõrvalproduktid (jääde);
- looduslikel ja poollooduslikel 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
Viited
- Eesti Põllumajandusministeerium. Biomassi ja bioenergia kasutamise edendamise arengukava aastateks 2007-2013.↩︎
- Statistikaamet. KE024: Energiabilanss kütuse või energia liigi järgi, TJ. (23.04.2015).↩︎
- Statistikaamet. KE023: Energiabilanss kütuse või energia liigi järgi. (23.04.2015).↩︎
- Artikkel. Metsa energeetiline ressurss↩︎
- Erametsakeskus. Eesti katlamajade andmetabel. 31.03.2015↩︎
- Estonian Development Fund. Final Report. Energy Resources of Estonia, 2013.↩︎