Energiatehnoloogiad

Artikkel Energiatehnoloogiad kirjeldab energia tootmiseks ning salvestamiseks kasutatavaid tehnoloogiaid. Kirjeldatud on tehnoloogiad nii elektrienergia kui ka soojusenergia tootmiseks. Samuti leiavad kajastust ka energia salvestamiseks kasutatavad tehnoloogiad.

Elektrienergia

Eestis toodetakse ligikaudu 90% kogu elektrienergiast Narva lähistel kahes põlevkivi kütusena kasutavas soojuselektrijaamas, mis kuuluvad Eesti Energiale. Energia lõpptarbimist Eestis eelneval kümnel aastal kirjeldab joonis 1 ning selle kõrval elektrienergia brutotoodangut kirjeldab joonis 2. Eesti on ka elektrienergiat eksportivaks riigiks, arvestades elektrijaamade suurt installeeritud võimsust ning toodangut.

Põlevkivienergeetika kõrval on elektrienergia tootmiseks veel ka teisi võimalusi, millest kõiki on kajastatud artiklis Elektritootmise tehnoloogiad. Elektrienergia tootmise tehnoloogiateks on:

a) koostootmine - tehnoloogia või ka protsess, mille käigus väljastatakse ühest seadmest kaht liiki energiat ( soojus ning mehaaniline energia), mis muudetakse üldjuhul elektriks;

b) mikro- ja hajatootmine - väikesemahuline elektrienergia tootmine;

c) elektrituulikud - elektrienergia tootmine kasutades tuuleenergia ressurssi;

d) hüdroelektrijaamad - elektrienergia tootmine kasutades hüdroenergia ressurssi;

e) päikesepaneelid - elektrienergia tootmine kasutades päikeseenergia ressurssi;

f) kütuseelemendid - keemiline elektrienergiaallikas, kus kasutatava kütuse (näiteks vesiniku H₂) ja oksüdeerija vaheline keemiline energia muundub vahetult elektrienergiaks.

 

Joonis 1. Energia lõpptarbimine Eestis, GWh 1

Joonis 2. Elektrienergia brutotootmine Eestis, GWh 2

Soojusenergia

Soojuse tootmise ning jaotamise all peetakse silmas kütustes sisalduva energia muundamist ning selle muundatud energia ülekandeprotsesse tootmisseadmelt tarbijani.

Soojuse tootmisseadmetest saab tootmisviisi eripärade järgi eristada:

a) katelseadmed - (vt. artikkel Kütuste põletamine);

b) koostootmisjaamu- (vt. artikkel Koostootmine);

c) muud soojuse muundamisseadmed - (vt. artikkel Soojuspumbad; Päikesekollektor).

Soojuse tootmist Eestis möödunud kümne aasta kohta illustreerib joonis 3.

Joonis 3. Soojuse tootmine Eestis, GWh 3

Kütused

Kütus definitsiooni kontekstis on põlev materjal või aine, mida kasutatakse energia tootmiseks põletusseadmetes. Primaarenergia tootmist Eestis kirjeldab joonis 4. Joonisel kajastatud muu kütus sisaldab musta leelise, biogaasi, jäätmekütuse ja muu biomassi andmeid. Kütuste tootmise ning väärindamise tutvustatakse alamartiklites termokeemilist muundamist ning anaeroobset kääritamist.

Esimesel juhul (vt. Termokeemiline muundamine) on tegemist mingi toorme kõrgtemperatuurse töötlemisega, mille käigus tahked või vedeled ained või ka kütused muundatakse väärtuslikeks tahketeks, vedelateks või gaasilisteks produktideks. Tehnoloogias kasutatavad ning ka tutvustatavad termokeemilised muundamisprotsessid on toodud järgnevalt:

1) gaasistamine;

2) pürolüüs;

3) söestamine;

4) röstimine - söestamise erijuhtum.

 

Teisel kütuste tootmise ning väärindamise juhul (vt. Anaeroobne kääritamine) on tegu orgaanilise aine lagundamisega bakterite toimel hapnikuta keskkonnas. Sellisel viisil tekib orgaanilisest ainest gaaside segu, ehk ka biogaas. Sellist tehnoloogiat võib teisisõnu nimetada ka biogaasi tootmisprotsessiks.

Joonis 4. Primaarenergia tootmine Eestis, GWh 4

Energia salvestamine

Elektrienergia

Elektrienergia salvestamiseks on mitmeid erinevaid salvestustehnoloogiaid. Elektrienergia salvestamine tähendab salvestusseadme kasutamist või olemasolu. Selliste salvestusseadmete põhimõte seisneb printsiibil, et elektrivõrgust võetud energia muundatakse mõnda teise energialiiki, mille salvestamine teatud põhjustel on lihtsam. Sellist energiat on alati võimalik kasutusse tagasi suunata, misjaoks on tarvis salvestatud energia muundada tagasi elektrienergiaks.

Elektrienergia salvestamiseks on mitmeid viise, mis on toodud järgnevalt:

a) hoorattad;

b) erinevad kondensaatorid;

c) patarei energiasalvestid ning akumulaatorid

d) induktiivpoolid;

e) vesinikuenergeetika.

Soojusenergia

Soojusenergia salvestamine (ka soojuse salvestamine) on tehnoloogia, kus salvestamisel juhitakse soojust salvestatavale ainele ning soojuse kasutamisel salvestist eemaldatakse soojust salvestavalt ainelt soojust. Salvestamine toimib soojuse vedelike või tahkete ainete kuumutamisega ning soojusenergia eemaldamine salvestist võib toimuda loomuliku või sundkonvektsiooni teel, kiirguse teel või mõne soojuskandja vahendusel. Soojuse salvestamist võib klassifitseerida salvestuse kontseptsiooni (aktiivne ja passiivne) kui ka salvestusmehhanismi ( faasimuutuseta, faasimuutusega ning keemiline salvestamine) järgi.

Kütuseelemendid ning vesinikuenergeetika

Hetkel on vesinikuenergeetika seisukohalt aktuaalne tuuleenergeetika võimsusmuutuste kompenseerimine. Idee seisneb tuulegeneraatorite koostöös kütuseelementidega, mis on kiire reageerimisega ning mis tarbivad kütusena vesinikku. Eesmärgiks on leida optimaalne režiim, kus elektrituuliku poolt toodetav ülejääk kasutatakse ära veest elektrolüüsi teel vesiniku tootmiseks ning hiljemalt kasutatakse seesama vesinik kütuseelementide kaasabil tuulest toodetud elektri pulsatsioonide katmiseks.

Vesinikuenergeetika on oma kontseptsioonilt energia salvestamine ning selle edastamine vesiniku kujul. Atraktiivseks muudab asjaolu see, et vesinikku on veest ning elektrist suhteliselt lihtne toota ning ka vastupidine protsess salvestatud vesinikust elektrit (ka soojust) toota on samuti lihtne. Probleemiks on rentaablus, kuna vee elektrolüüs, vesiniku hoiustamine ning transport ja samuti ka kütuseelementide maksumus on veel hetkel küllaltki kõrged. Perspektiiv fossiilsete kütuste vähendamiseks omab siiski suurt potentsiaali.

Täiendavat lugemist

Aasta	Kategooria	Pealkiri
-	Õppematerjal	Kütuseelemendid
2004	Magistritöö	Kõrgtemperatuurse kütuseelemendi katoodi parameetrite määramine impedantsspektroskoopia ja tsüklilise voltamperomeetria meetoditega
2014	Veebileht	Vesinikuauto
2013	Ettekanne	Energiatehnoloogiate tulevikust
2013	Aruanne	Energy resources of Estonia. ENMAK 2030+
2013	Ettekanne	PV-paneelide T&A töö Eestis
2013	Aruanne	Tuule ja päikeseenergia kasutamine Tartu linnas
2013	Aruanne	Tuule- ja päikeseenergia kasutusvõimalused Eestis
2013	Aruanne	Väiketuulikute ja päikesepaneelide tootlikkuse ja tasuvuse võrdlus
2012	Aruanne	Päikeseenergeetika põhialused
2013	Aruanne	Energia lokaalse tootmise analüüs büroohoonele Taastuvenergialahendused
2013	Ettekanne	Nullenergiahooned maasoojuse ja päikeseenergiaga
2012	Ettekanne	Taastuvenergia 100% - üleminek puhtale energiale
2008	Ülevaade	Teistmoodi energia
2013	Kogumik	TEUK kogumik
2013	Aastaraamat	Taastuvenergia aastaraamat 2013
2012	Aruanne	Varustuskindluse aruanne 2012
2013	Aruanne	Eesti elektrisüsteemi varustuskindluse aruanne 2013
2014	Aruanne	Eesti elektrisüsteemi varustuskindluse aruanne 2014
2015	Aruanne	Eesti elektrisüsteemi varustuskindluse aruanne 2015
2004	Raamat	Hüdroelektrijaama rajaja käsiraamat
2004	Ettekanne	Hüdroenergia ressursist ja kasutamisest Eestis
2004	Teabematerjal	Guide on How to Develop a Small Hydropower Plant
2004	Ettekanne	Hüdroenergia ressursist ja kasutamisest Eestis
2014	Aruanne	Eesti energiamajanduse arengukava 2030+ ja hüdroenergia osa selles
-	Brošüür	Väikehüdroenergeetika - puhas ja säästev tulevikutehnoloogia
2006	Aruanne	Pumpelektrijaama ehitamine Eestisse - idee ja esialgne informatsioon
2003	Uuring	Hüdroenergia tootmise võimalikkus Parnu jõel
2012	Artikkel	Ahja jõel Saesaare paisule kalapääsude rajamisest
-	Kataloog	Euroopa elektrituulikute tootjate kataloog
2014	Lõputöö	Väiketuulikud Eestis
2012	Ettekanne	Tuuleenergia ühistu – ise toodame, tarbime ja müüme elektrit teistelegi
2008	Uuring	Taastuvenergeetilise ressursi (eelkõige tuuleenergia) kasutamise prioriteetsed suunad
2013	Aruanne	Energia lokaalse tootmise analüüs büroohoonele - taastuvenergialahendused
2014	Aastaraamat	Taastuvenergia aastaraamat 2013
2014	Ülevaade	Wind in power - 2013 European statistics
-	Infomaterjal	Kuidas elektrituulik töötab?
2013	Raport	The Role of micro CHP in a smart energy world 2013
2008	Raport	Combined Heat and Power 2008
-	Raport	Cogeneration, or Combined Heat and Power
2013	Ajakiri	Soojuse ja elektri koostootmise tehnoloogiatest
2014	Uuring	Tarbimise juhtimine. Suurtarbijate koormusgraafikute salvestamine ning analüüs tarbimise juhtimise rakendamise võimaluste tuvastamiseks
2013	Teabematerjal	Kaugküte - mugav, tõhus ja soodne
2012	Ettekanne	Mikro ja väikeskoostootmise võimalikkusest eramute energiabilansis
2014	Ettekanne	Adven Eesti koostootmisjaama roll Rakvere kaugküttes
2014	Ettekanne	Koostootmine Kuressaares
2014	Ettekanne	Soojuse ja elektri koostootmise tehnoloogiad ja seadmed väikesemastaabiliseks hajustatud energia tootmiseks
2014	Ettekanne	lektrienergia hajatootmine, selle mõju võrgule
2006	Ettekanne	Eesti erinevate piirkondade eeluuring koostootmisjaamade ehitamiseks
2009	Ajakiri	Koostootmine kui energiasäästuvõimalus
2005	Uuring	Tõhusa koostootmise viiteväärtused ja tõhusa koostootmise potentsiaal Eestis
2013	Ettekanne	Kohalike biokütuste tootmisvõimalused Hiiumaal ning soojuse ja elektri koostootmise majanduslikud aspektid
2008	Ettekanne	Kasvuhoonegaasid ja põlevkivienergeetika
2011	Aruanne	Biokütuste termokeemiline töötlus. ORC põhinev soojuse ja elektri koostootmine
2008	Ettekanne	Biomassi koospõletamise tehnoloogiad ja nende rakendamine Eestis - võimalused ja probleemid
2013	Aruanne	Biokütuste kasutamine energeetikas Lõuna-Eesti regioonis
-	Õppematerjal	Energeetika ja keskkond
-	Õppematerjal	Katlad
2014	Ettekanne	Ökoloogilisemast turbakasutuse võimalusest Eestis
2009	Käsiraamat	Biogaasi tootmine ja kasutamine
2014	Vaheraport	Eesti biometaani programm - maakasutus
2012	Ettekanne	Biogaasijaamade ohutus
2010	Ülevaade	Ülevaade Eesti bioenergia turust 2010
2008	Ülevaade	Ülevaade Eesti bioenergia turust 2007. aastal
2011	Ülevaade	Eesti bioenergia turust 2010. aastal
2007	Ülevaade	Ülevaade Eesti bioenergia turust 2006. aastal
2012	Uuring	Biogaasi tootmise ja kasutamise pilootuuring Lääne-Virumaal
2009	Ettekanne	Ülevaade Eesti biogaasi potentsiaalist
2013	Ettekanne	Biometaani olulisus riigi seisukohalt
2009	Aruanne	Olemasolev olukord biogaasi tootmises. Eesti aruanne
2014	Uuring	Eesti tingimustesse sobivate biogaasi metaaniks puhastamise tehnoloogiate rakendatavus
2012	Aruanne	Metaankütuste kasutamine Eesti transpordis
2007	Ettekanne	Eesti energiatehnoloogiate arendusstrateegia eeluuring
2007	Aruanne	Energiatoodete maksustamise uuring
2015	Aastaraamat	Eesti statistika aastaraamat 2015

Viited

1. Statistikaamet. KE05: Energia lõpptarbimine. (02.11.2015)↩︎
2. Statistikaamet. KE03: Elektrienergia bilanss. (02.11.2015)↩︎
3. Statistikaamet. KE04: Soojuse bilanss. (02.11.2015)↩︎
4. Statistikaamet. KE02: Energiabilanss. (02.11.2015)↩︎