Koostootmine

Artikkel Koostootmine täiendab artikleid Kaugküte ning Soojusvarustus. Soojuse ja elektri koostootmine on protsess, mille käigus väljastatakse ühest seadmest kaht liiki energiat:

Soojuse ja elektri koostootmine Eestis

Seadusandlik regulatsioon

Koostootmisseadmete rajamist ning selle toodangu müüki reguleerivad järgmised seadusandlikud dokumendid:

Elektrituruseaduse mõistes on koostootja isik, kes toodab elektrienergiat tõhusa koostootmise režiimil. Tõhusa koostootmise üldnõuded on toodud määruses "Tõhusa koostootmise nõuded". Kasutades koostootmisseadmes biomaassi, peab arvestama ka '''"Biomassist elektrienergia koostootmise juhistega".

Soojuse ja elektri koostootmine

Eestisse installeeritud koostootmisvõimsusi ( joonis 2) ning koostootmise abil toodetud elektri ( joonis 3) koguseid Eestis saab hinnata, kasutades Elering AS-i andmeid Eesti elektrisüsteemiga liidetud tootmisvõimsuste ning taastuvenergia ja tõhusa koostootmise toetuste jaoks. Tuleb mainida, et joonise 2 kajastatud andmetes sisalduvad ka Narva elektrijaamade andmed, mis moodustavad ~75 % kogu Eesti elektrisüsteemiga ühendatud tootmisseadmete installeeritud netovõimsustest.

2013. aastal toetati elektritootmist 1135 GWh ulatuses, sealjuures moodustas koostootmine (tõhus koostootmine, elektri tootmine biomassi ning biogaasi abil) ~62 % kogu toetatud elektritoodangust ( joonis 3).

Ülevaate Eesti koostootmisjaamades toodetud soojuse ning elektri kogustest annavad Statstikaameti andmetabelite alusel koostatud jooniselt 4 ning jooniselt 5. Eestis asuvad koostootmisjaamad ning soojuselektrijaamad on toodud joonisel 1.

Joonis 1. Eesti soojuselektrijaamad ning koostootmisjaamad. Värvidega eraldatud võimsuse järgi: Roheline – 0…1,9 MW; kollane – 1.9…20 MW; punane – 20…195 MW 11 

Joonis 2. Eesti elektrisüsteemiga ühendatud tootmisvõimsused12

Joonis 3. Eesti elektrisüsteemiga ühendatud tootmisvõimsused13

Joonis 4. Elektritoodang koostootmisjaamades14''

Joonis 5. Soojuse toodang koostootmisjaamades15

Tehnoloogiad

Koostootmisseadmed võib vastavalt elektrilisele väljundvõimsusele jagada:

  • mikrokoostootmisseade - koostootmisseade, mille Pe < 50 kW;
  • väikekoostootmisseade - koostootmisseade, millel 50 kW < Pe < 1 MW;
  • suured koostootmisseadmed – koostootmisseadmete talituslik kogum, mille Pe > 1 MW.

Tehnoloogiatest ( tabel 1) saab eristada:

  1. kombineeritud tsükliga gaasiturbiine koos utilisaatorkatlaga;
  2. vasturõhuauruturbiine;
  3. vaheltvõttudega auruturbiine;
  4. gaasiturbiine koos utilisaatorkatlaga;
  5. sisepõlemismootoreid;
  6. mikroturbiine;
  7. Stirling-mootoreid;
  8. kütuseelemente;
  9. aurumootoreid;
  10. orgaanilised Rankine ringprotsesse;
  11. muid tehnoloogiad või nende kombinatsioone, mis vastavad koostootmise mõistele.

Tabel 1. Koostootmise tehnoloogiate indikatiivsed parameetrid16''

Auruturbiinid

Auruturbiinide töö põhineb Rankine'i ringprotsessil. Auruturbiinid võib jagada:

  • vasturõhuturbiinideks;
  • reguleeritava vaheltvõtuga turbiinideks.

Vasturõhuturbiinide kasutamisel tuleb arvestada, et mida kõrgem on soojusvõrku edastatava vee temperatuur, seda kõrgem peab olema turbiini vasturõhk ning seda väiksem on toodetud elektrienergia kogus. Vaheltvõtuga turbiinide kasutamisel ei sõltu elektriline koormus välisest soojuskoormusest, sest osa auru eemaldatakse enne lõpprõhuni paisumist.2

Gaasiturbiinid

Gaasiturbiinseadme töö põhineb Braytoni ringprotsessil. Sealjuures saadakse soojust gaasiturbiinist väljuvate gaaside utiliseerimisel. Selleks kasutatakse kombineeritud gaasi- ja auruturbiiniga süsteeme, kus gaasiturbiinist lahkuv gaas suunatakse utilisaatorkatlasse, kus selle soojuse arvel toodetakse auru, mis suunatakse auruturbiini. Seega kasutatakse nimetatud süsteemi puhul nii Braytoni kui ka Rankine’i ringprotsessi. Kui gaasiturbiinseadmete elektriline väljundvõimsus on vahemikus 250 kW (30 kW mikro) … 480 MW, siis kombineeritud auru-gaasitsükliga seadmeid kasutatakse suuremate elektriliste väljundvõimsuste juures (Pe > 3 MW).3

Sisepõlemismootorid

Sisepõlemismootoriga seade põhineb:

  • Otto või
  • Dieseli ringprotsessil.

Ka eelnimetatud koostootmisseadmete puhul kasutatakse soojuse saamiseks seadmest väljuvaid gaase.4

Stirlingmootor

Stirlingmootor tänapäevases tähenduses põhineb kinnisel ringprotsessil, mis koosneb kahest isotermilisest ning kahest isohoorsest protsessist. Need toimuvad kahe omavahel kooskõlastatult liikuva kolvi (töökolb, väljatõrjekolb) koostöös.5

Kütuseelement

Kütuseelemendi kasutamisel toimub kütuse elektrokeemiline oksüdatsioon („külm põletamine“), mille tulemusena saadakse nii elektrit kui ka soojust. Kütuseelement koosneb katalüsaatorit sisaldavatest poorsetest elektroodiest, mille vahel on elektrolüüt (ioonmembraan). Kütuseelemendi tööolukorras juhitakse anoodile vesinik ja katoodile hapnik. Kuivõrd reaktsiooniks vajalik elektronide vahetus ei toimu mitte läbi elektrolüüdi, vaid välist elektriringi pidi, tekib reaktsiooni tulemusena alalisvool.6

Aurumootor

Aurumootori Pe jääb vahemikku 25…1500 kW (Spillingu aurumootor) ning selle elektriline kasutegur on väikestel koormustel suurem kui auruturbiinil. Aurumootori kasutamist takistavateks põhilisteks probleemideks on töökindlus ning tootjate puudumine.7

Orgaaniline Rankine'i ringprotsess (ORC)

ORC (Organic Rankine Cycle) on protsess, kus soojust muundatakse mehaaniliseks energiaks Rankine’i ringprotsessi abil. Sealjuures on soojuse edastuskeskkonnaks mitte vesi, vaid orgaaniline töövedelik (õli). ORC-seadmeid iseloomustab kõrge koormusdiapasoon.

Koostootmine tulevikus

Koostootmine ja kaugküte

Soojuse ja elektri koostootmist on Eestis praegu rakendatud suuremates kaugküttevõrkudes ( tabel 2).

Lisaks kaugküttevõrkudele, kus koostootmisjaamad on juba rajatud, on Eestis veel kaugküttevõrke, mille tarbimismahud on suhteliselt suured ning kus seega võiks tulevikus kaaluda koostootmise rakendamist ( joonis 6). Rakvere linna rajati 2 koostootmisjaama 8, 9, 10.

Piirkonnad müügimahuga 10...20 GWh on joonisele 6 lisatud, arvestades, et ORC-tehnoloogia odavnedes on mõistlik ka nendes piirkondades kaaluda koostootmise kasutamist. ORC-tehnoloogia võimaldab koostootmise välja ehitamist ka väiksemate soojuskoormuste korral. Sealjuures tuleb arvestada, et koostootmise majanduslikku tasuvust tuleb vaadelda iga konkreetse juhtumi korral eraldi.

Tabel 2. Koostootmisjaamad Eesti kaugküttevõrkudes17, 18

Joonis 6. Potentsiaalsed kaugküttevõrgud koostootmisjaamade rajamiseks19, , 20

Koostootmine ja energiaühistud

Hajaenergeetika ning energiaühistute kontseptsiooniga sobivad kokku koostootmisseadmed, mille Pe < 1…3 MW. Sealjuures on tähtis, et elektriline väljundvõimsus oleks võrreldes soojusliku võimsusega võimalikult suur.

Lisaks tabel 3 esitatule võib energiaühistute puhul kaaluda veel järgmisi tehnoloogiad:

Väikekoostootmisele võivad tulevikus oma panuse anda ka energiateenusettevõtted.

Tabel 3. Mõningate väiksemate koostootmisseadmete tehnilisi parameetreid21

Soojuse ja elektri maksumused

Koostootmisjaamas toodetud soojuse ning elektrienergia (ilma toetuseta) võimalikud maksumused tulevikus on kirjeldatud joonisel 7 ning joonisel 8.

Joonis 7. ORC-tüüpi koostootmisjaamas toodetud soojuse hinna prognoos22

Joonis 8. Elektrienergia hinna prognoos23, 24, 25

KE035 tarbitud kütused koosttomisseadmetes
KE032 koostootmise paigaldatud elektri- ja soojusvõimsus
Kõikide elektrijaamade toodetud soojusenergia toodang

Täiendavat lugemist

Aasta

Kategooria

Pealkiri

2014

Uuring

Levelized Cost of Electricity Renewable Energy Technologies

2013

Uring

Energiateenusettevõtete turu käivitamise võimaluste analüüs

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

2013

Ajakiri

Eesti Põlevloodusvarad ja -jäätmed 2013

2013

Uuring

Energia lokaalse tootmise analüüs büroohoonele. Osa I - Taastuvenergialahendused

2013

Uuring

Energia lokaalse tootmise analüüs büroohoonele. Osa III - Näidishoone

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

2011

Ettekanne

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

2006

Uuring

Micro CHP systems: state-of-the-art

2008

Uuring

Taastuvatest allikatest elektri tootmise võimalused Eestis

2007

Aruanne

AS Narva Elektrijaamad energiakompleksi arendusprojekti KSH aruanne

2011

Aruanne

Puiduhakkel põhineva soojuse ja elektri koostootmisjaama rajamine. Keskkonnamõjude eelhinnang

2013

Ettekanne

Ventilatsioon ja soojuspumpade kasutamine kortermajadel ja ühiskondlikel hoonetel

2013

Ettekanne

Maakütte käsiraamatu tutvustus

2013

Ettekanne

Eesti Maaülikooli tehnikainstituudi (nutikas) maja ja katelseadmete õppelabor

2013

Ettekanne

Rakvere Tark Maja - Eesti esimene liginullenergiahoone - kaugküte kombineerituna lokaalküttega

2013

Ettekanne

Teadmistepõhisest ehitusest

2013

Ettekanne

Energiatehnoloogiate tulevikust

2014

Uuring

Tarbimise juhtimine. Suurtarbijate koormusgraafikute salvestamine ning analüüs tarbimise juhtimise rakendamise võimaluste tuvastamiseks

2014

Ettekanne

Puiduenergia ENMAK 2030+ valguses

2014

Ettekanne

Metsaomaniku ja riigi energiatõhusus puidu turule toomiseks

2014

Ettekanne

Puit - soojus ja elekter, kas ka autokütus

2014

Ettekanne

Puiduenergia kogumine praktiku silmade läbi

2012

Ettekanne

Kohalike biokütuste tootmisvõimalused Hiiumaal

2013

Ettekanne

Kohalike biokütuste tootmisvõimalused Hiiumaal ning soojuse ja elektri koostootmise majanduslikud aspektid

2011

Ettekanne

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

2014

Raport

Subsidies and costs of EU energy. An interim report

2014

Raport

Subsidies and costs of EU energy. Lisa 1-3

2014

Raport

Subsidies and costs of EU Energy. Lisa 4-5

2014

Kokkuvõte

Eesti koostootmise tegevuskava. Kokkuvõte

2014

Kokkuvõte

Cogeneration Roadmp for Estonia. Summary

2014

Aruanne

Final Cogeneration Roadmap Estonia

2007

Ettekanne

Eesti energiatehnoloogiate arendusstrateegia eeluuring

2007

Aruanne

Energiatoodete maksustamise uuring

2014

Ettekanne

Euroopa energiapoliitika valikud. Kas Euroopal on üldse valikut

2014

Ettekanne

Eesti uus energiapoliitika. Konkurentsivõimeline taastuvenergia Eestis

2014

Ettekanne

Eesti energiapoliitika mõju riigi konkurentsivõimele

2014

Ettekanne

Eesti põlevkivienergeetika tulevik

2014

Ettekanne

Eesti energiamajanduse arengukava aastani 2030

2012

Magistritöö

Korteriühistute sotsiaalne ja finantsiline võimekus korterelamute renoveerimiseks

2013

Aruanne

Aruanne elektri- ja gaasiturust Eestis 2013

2014

Aruanne

Elektrilevi OÜ investeeringute vajalikkuse ja efektiivsuse hindamine

2014

Aruanne

Väljavõte - gaasi varustuskindluse analüüs

2013

Aruanne

Aruanne elektri- ja gaasiturust Eestis 2013

2014

Aruanne

Ekspertarvamus maagaasikoguste mõõtmise kohta

2014

Aruanne

Elektrilevi OÜ investeeringute vajalikkuse ja efektiivsuse hindamine

2014

Aruanne

Konkurentsiameti poolt väljatöötatud kaalutud keskmise kapitali hinna (WACC) arvutamise metoodika analüüs

2011

Artikkel

Suletud põlevkivikaevanduste ressurss - kaevandusvesi

2015

Ettekanne

Energiamajanduse kavandamine ja toetused

2015

Ettekanne

Korterelamu rekonstrueerimistoetuse põhitingimused

2015

Ettekanne

Energiasäästu lahendustest korrusmajadele

2015

Ettekanne

ESCO - rahastuse võimalus läbi energiasäästu maksumuse

2015

Ettekanne

Energiatõhususe parendamine on majanduslikult otstarbekas ja kuluefektiivne. Näited Eesti praktikast

2015

Ettekanne

Hakkepuidu katlamajade investeeringud põlevkiviõli hinna languse taustal - kas ka soojuse hind langeb?

2015

Ettekanne

Sooja tootmine puidugraanulitega – mõistlik ja tänapäevane

2015

Ettekanne

Soojusmajanduse investeeringud CO2 müügist Austriale

2015

Ettekanne

Adven Eesti AS kogemused taastuvenergia projektide elluviimisel

2015

Ettekanne

Kadrina Soojus AS kogemused taastuvenergia projektide elluviimisel

2015

Ettekanne

2014-2020 toetused kohalikule energiamajandusele

2015

Uuring

Current and Future Cost of Photovoltaics

2014

Aastaraamat

Taastuvenergia aastaraamat 2014

2010

Aruanne

Biomassist elektrienergia koostootmise täpema juhise ettepaneku seletuskiri

2010

Aruanne

Biomassist elektrienergia koostootmise täpsema juhise ettepanek

Viited


  1. Riigi Teataja. Tõhusa koostootmise nõuded, (23.11.2013).↩︎
  2. Paist, A. Soojuse ja elektri koostootmise tehnoloogiatest, Eesti Põlevloodusvarad ja jäätmed 2013.↩︎
  3. Keskkonnainvesteeringute Keskus. Taastuvenergiaallikate laialdasem kasutamine energia tootmiseks ning kaugküttevõrkude parendamine. (13.10.2013).↩︎
  4. ERR. Rakvere koostootmisjaam valmib septembris. (13.10.2013).↩︎
  5. E24. Adven Eesti ehitab Rakverre koostootmisjaama. (13.10.2013).↩︎
  6. Elering AS. Eesti elektrisüsteemi tarbimisnõudluse rahuldamiseks vajaliku tootmisvaru hinnang. 2014.↩︎
  7. Elering AS. Varustuskindluse aruanded, (09.09.2015).↩︎
  8. Elering AS. Kuukokkuvõtted, (09.09.2015).↩︎
  9. Statistikaamet. KE034: Koostootmisjaamade võimsus, toodang ja kasutatud kütus, (23.10.2015).↩︎
  10. Statistikaamet. KE034: Koostootmisjaamade võimsus, toodang ja kasutatud kütus, (23.10.2015).↩︎
  11. Wolfram, J. Decentralised Power Generation in the Liberalised EU Energy Markets: Results from the DECENT Research Project. Springer, 2003.↩︎
  12. Vali, Lembit. Kaugkütte energiasääst, Tallinn 2013.↩︎
  13. Vali, Lembit. Kaugkütte energiasääst. Lisa 2, Tallinn 2013.↩︎
  14. Nord Pool Spot AS Elspot prices. (09.02.2014)↩︎
  15. Abimaterjalid tasuvusanalüüsi koostamiseks. (16.07.2013).↩︎
  16. Elektritootmise ENMAK stsenaariumid.↩︎