Hüdroelektrijaam

Allikas: Energiatalgud

Energiatehnoloogiad.pngElektrimajandus.png

Käesolevas artiklis tutvustatakse hüdroelektrijaamades toodetud elektrienergiat, hüdroenergiat, mis mõiste kontekstis tähendab vee potentsiaalset ning kineetilist energiat, mis on hüdroelektrijaamades muundatud elektrienergiaks.


Peaartikkel: Elektritootmise tehnoloogiad
Seotud artikkel: Hüdroenergia ressurss;


Üldist

Vee energia on kindlasti kõige rohkem ja kõige kauem kasutatud taastuvenergia allikas. Suur osa maailma elektritoodangust toodetakse hüdroelektrijaamades, millest paljud on väikehüdrojaamad võimsusega alla 10 MW. Väikehüdrojaamade võimsuse ülemist piiri määratletakse riigiti erinevalt (1,5 - 25 MW), kuid üldiselt on aktsepteeritavaks piiriks 10 MW, mille on samuti heaks kiitnud ka Euroopa Väikehüdroenergia Assotsiatsioon (ESHA). [1]

Hüdroenergia Eestis kehtiva Elektrituruseaduse[2] kontekstis lahterdub taastuvate energiaallikate alla. Seaduse tähenduses on taastuvad energiaallikad vesi, tuul, päike, laine, tõus-mõõn, maasoojus, prügilagaas, heitvee puhastamisel eralduv gaas, biogaas ja biomass. Kuigi viimasel ajal on paljuski esitatud ettepanekuid ning arvamusi, mis seavad ökoloogilisest vaatenurgast hüdroenergia osa Eesti energiamajanduse arengukava 2030+ raames kahtluse alla. [3]

Hüdroelekter ning hüdroelektrijaamad Eesti tingimustes

Vaatamata sellele, et Eesti 7308 vooluveekogust on enamik pikkusega alla 10 km, vähema kui 50 jõu veevooluhulk ületab 2 m3/s ja ainult 14 jõel on see näitaja üle 10 m3/s. Olenemata sellest, et pinnavormide suhtelised kõrgused ei ületa enamasti 20 m, ulatudes harva 50 m-ni, leidub siiski mitusada vee-energia kasutamiseks kõlbulikku koondatud langusega jõeosa, millest suur osa on ka varem kasutusel olnud. [1]

Vee abil elektrienergia tootmine on keskkonnasõbralik, sest õhku ei paisata kasvuhoonegaase. Vesi on kohalik energiaallikas ning veevarude kasutamine elektritootmiseks ei ole Eestis maksustatud. Samas on hüdoenergia kasutamise maht Eestis piiratud, teoreetiliselt on seda hinnatud 30 MW suurusjärku, millest reaalselt kasutatav on vaid kolmandik. [4]

Eestisse on rajatud märkimisväärne hulk hüdroelektrijaamasid, mis maailma mastaabis lahterduvad siiski mikro-hüdroelektrijaamade alla. Kuigi suuremahulises elektritootmises ei suuda Eesti hüdroelektrijaamad kaasa rääkida, on siiski mõistlik olemasolevat ressurssi tootmiseks rakendada - seetõttu on näiteks Eesti Energia investeerinud mitmesse hüdroelektrijaama. [4]

Eesti Energia kasutab elektritootmiseks vett alates 2002. aastast, mil renoveeriti Linnamäe hüdroelektrijaama. Projekti kogemustest inspireerituna renoveeriti lisaks veel ka Keila-Joa hüdroelektrijaam. [4]

Eesti hüdroelektrijaamad on toodud joonisel 1. Eesti hüdroenergeetilist olukorda kirjeldavad joonis 2 ja joonis 3 ning samuti ka tabel 1. Eestisse paigaldatud hüdroelektrijaamades võimsust ning nende poolt toodetud elektrienergiat kirjeldavaid väärtusid illustreerib joonis 2. Eesti hüdroelektrijaamad on toodud joonisel 3. Eesti elektrisüsteemi bilanss, mis kirjeldab 2012 ning 2013 a. andmeid, on toodud tabelis 1, esile on toodud hüdroenergia osa selles.

Hüdroelektrijaama üldine kontseptsioon

Hüdroelektrijaama üldine kontseptsioon seisneb vee languse koondamises, mis on võimalik paisutamise teel või nn. derivatsiooni abil. Paisujõujaama põhisõlmedeks on umbpais, ülevoolupais ja jaamahoone. Viimane võib paikneda jõesängis või umbpaisu taga. Derivatsiooniskeemi korral saavutatakse koondatud langus vee loomulikust jõesängist kõrvalejuhtimisega kanali abil, mille kalle on väiksem jõesängi kaldest, tänu millele osutub kanali lõpus vee tase kõrgemaks kui jões. Tavaliselt juhitakse vesi jaamani survetoru(de) abil, teatud juhtudel ka ote juurdevoolukanalist. Joonisel 4 on toodud väikehüdroelektrijaama põhimõtteskeem. [5]

Hüdroelektrijaama kasutegur on vähemalt 90%. Elektrienergia kulu omatarbeks ei ületa 0,5%. Jaama elueaks loetakse 50...100 aastat ning hoolduskulud on madalad, mistõttu hüdrojaamade elektrienergia on hinna poolest kuni 10 korda odavam kui soojuselektrijaamadest saadav. Suurimaks probleemiks hüdroelektrijaamade rajamisel on enamasti paisjärve alla jäävad suured maa-alad. [6]

Hüdroturbiinid ja nende põhilised tüübid

Hüdroelektrijaamades käitavad generaatoreid hüdroturbiinid, mis muundavad vee langemise energia pöörlemise energiaks. Hüdroturbiinid jaotatakse reaktiiv- ja aktiivturbiinideks. Reaktiivturbiini tööratas pöörleb vees, talle kandub üle vee potentsiaalne ja kineetiline energia. Aktiivturbiini tööratas pöörleb õhus veejoa kineetilise energia varal. [6]

Turbiinide põhitüübid [6]:

a) Francise ehk radiaalaksiaalturbiin - reaktiivturbiin, mis on maailmas enim levinud turbiinitüüp. Kasutatakse suurtel rõhkudel (kuni 700 m) ja võimsustel (1000 MW). pöörlemiskiiruseks 80...500 l/min.
b) Kaplani ehk pöörlabaturbiin on reaktiivturbiin, mida kasutatakse väikestel rõhkudel (kuni 50 m) ja võimsustel (kuni 150 MW). Pöörlemiskiiruseks 70...250 l/min.
c) Propellerturbiin on sisult Kaplani turbiin, mille töölabad ei ole pööratavad. Kasutatakse lihtsa konstruktsiooni ja madala hinna tõttu väikestel võimsustel.
d) Pelton- ehk koppturbiin on aktiivturbiin, mida kasutatakse eriti suure veerõhu ja väikese veehulga korral. Pöörlemiskiiruseks on 1000...3000 l/min.

Erinevate vesirataste ning samuti ka hüdroturbiinide karakteristikud on toodud tabelis 2.

Pump-hüdroakumulatsioonijaam

Nagu jooniselt 2 võib näha, on Eesti hüdroenergia potentsiaal elektrisüsteemi tarbimismahte arvestades suhteliselt marginaalne. Üks võimalustest hüdroenergeetika edendamiseks on pump-hüdroakumulatsioonijaama rajamine.[7] Lühidalt on tegu hüdroelektrijaamaga, mis kasutades ülemist ja alumist veehoidlat tsükliliselt pumpab vett ja genereerib elektrienergiat.[8] Tegemist on jaamadega, mis võimaldavad hüdroenergia salvestamist. Jaama juurde kuulub kaks veehoidlat (ülemine ja alumine), mille veetasemete vahe on 50...500 m. Jaama agregaadid võivad töötada nii mootorpumbana, kui ka turbiingeneraatorina. Suurtel rõhkudel võidakse kasutada ka eraldi pump- ja turbiinagregaate. Energiasüsteemi miinimumkoormuse ajal pumpavad need vett alumisest veehoidlast ülemisse, tippkoormuse ajal aga toodavad elektrienergiat. Pumpelektrijaama kasutegur on 70-85%. Eriti sobivad sellised jaamad koostööks tuumaelektrijaamadega, et need saaksid talitleda võimalikult ühtlase koormusega. Maailmas on hetkel üle 300 pumpelektrijaama. Suurim selline jaam võimsusega 2700 MW asub Jaapanis. [6]

Kuigi pumpelektrijaamad ei võimalda suurendada elektrienergia toodangut, on võimalik neid kasutades aidata kaasa mitmesuguste Eesti energiasüsteemis esinevate probleemide lahendamisele. Pumpelektrijaamade kasutamine võimaldab: a) muutliku võimsusega tootmisüksuste (eelkõige elektrituulikute ja PV-paneelide) toodangu balansseerimist; b) süsteemi koormuskestusgraafiku ühtlustamist; c) kiirelt käivituva avariireservi loomist jms. Pumphüdroelektrijaamade rajamist planeerib Eestis Energiasalv OÜ. Eesti esimene pump-hüdroakumulatsioonijaam on planeeritud Muuga sadama territooriumile. [7],[9]

Toetused

Toetusi taastuvate energiaallikate kasutuselevõtuks, energiasektori efektiivsemaks muutmiseks ja sisemaise varustuskindluse/võimsuse tagamiseks jagatakse Elektrituruseaduse §59 alusel. [2],[10]

Toetusi makstakse elektrienergia eest, mis on toodetud taastuvatest energiaallikatest, koostootmise režiimil biomassist või tõhusa koostootmise režiimil, 0,0537 €/kWh. Alates 2013. aastast on toetused ette nähtud ka põlevkivil töötava tootmisseadme netovõimsuse kasutatavuse eest. Vastavalt Elektrituruseadusele maksab toetused välja põhivõrguettevõtja - Elering. [10]

2013. aastal toodetud taastuvenergia eest sai toetust kokku 991 GWh (kokku oli 2013 a. taastuvenergia toodang 8,1 TWh), mis tähendab toetatava taastuvenergia mahu kahanemist 15% võrra ja samavõrra ka väljamakstud toetuste vähenemist 53,2 miljoni euroni.

Taastuvenergia tarvis välja makstud toetuste määrasid kirjeldab tabel 3.

RSS uudisvoog

Joonis 3. Eesti hüdrojaamade kaart[13]
MTÜ Veskivaramu - Eesti hüdrojaamade kaart..jpg
Joonis 4. Väikehüdroelektrijaama põhimõtteskeem [5]
VHEJ põhimõtteskeem.jpg

Viited

  1. 1,0 1,1 Euroopa Väikehüdroenergeetika Assotsiatsioon. Väikehüdroenergeetika - puhas ja säästev tulevikutehnoloogia.
  2. 2,0 2,1 Riigi Teataja. Elektrituruseadus.
  3. SA Eesti Forell. Eesti energiamajanduse arengukava 2030+ ja hüdroenergia osa selles.
  4. 4,0 4,1 4,2 Eesti Energia. Hüdroenergia.
  5. 5,0 5,1 5,2 Lukason, T. Hüdroelektrijaama rajaja käsiraamat.
  6. 6,0 6,1 6,2 6,3 Meldorf, M., Kilder, J. Elektrisüsteem.
  7. 7,0 7,1 Vali, L. Tuuleenergia salvestusvajadus.
  8. Kruup, M. Pumpelektrijaama ehitamine Eestisse - idee ja esialgne informatsioon.
  9. Energiasalv OÜ. Hüdroakumulatsioonijaam.
  10. 10,0 10,1 Elering. Taastuvenergia toetus.
  11. Elering AS. Eesti elektrisüsteemi tarbimisnõudluse rahuldamiseks vajaliku tootmisvaru hinnang. 2014.
  12. Statistikaamet. KE032: Elektrijaamade võimsus ja toodang. (28.10.2015)
  13. MTÜ Veskivaramu. Eesti hüdrojaamade kaart. (21.12.2012)
  14. 14,0 14,1 Elering. Eesti elektrisüsteemi varustuskindluse aruanne 2014.


Täiendavat lugemist

Aasta Kategooria Pealkiri
Veebileht Eesti Veskivaramu
2004 Raamat Hüdroelektrijaama rajaja käsiraamat
2004 Ettekanne Hüdroenergia ressursist ja kasutamisest Eestis
2004 Teabematerjal Guide on How to Develop a Small Hydropower Plant
2013 Ettekanne Energiatehnoloogiate tulevikust
2013 Aruanne Eesti elektrisüsteemi varustuskindluse aruanne 2013
2014 Aruanne Eesti elektrisüsteemi varustuskindluse aruanne 2014
2012 Aruanne Varustuskindluse aruanne 2012
2015 Aruanne Eesti elektrisüsteemi varustuskindluse aruanne 2015
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
2008 Õppematerjal Elektrisüsteem
2003 Uuring Hüdroenergia tootmise võimalikkus Parnu jõel
2012 Artikkel Ahja jõel Saesaare paisule kalapääsude rajamisest
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
2014 Aastaraamat Taastuvenergia aastaraamat 2014

Kontaktvõrgustik

Kontaktvõrgustik on koostamisel. Kui soovite artikli kontaktvõrgustikuga liituda, võtke ühendust artikli teemahalduriga.


On Teil ettepanekuid, kuidas "HÜDROELEKTRIJAAM" artiklit täiendada? Leidsite infot, mis ei ole enam ajakohane või vajab täpsustamist? Võtke ühendust artikli "HÜDROELEKTRIJAAM" teemahalduriga MARGUS ALTEMENT e-aadressil margus.altement@arengufond.ee või avaldage arvamust selle artikli ARUTELU all.

Personaalsed tööriistad
Energiatalgud Energiaühistud
Nimeruumid

Variandid
vaatamisi
Toimingud
Tööriistad