Taastuvenergeetika tehnoloogilised võimalused

Jätkuks eelnevalt kirjutatud artiklitele (A. Altmäe 09.09.2012 ja 22.09.2012) on taastuvenergeetikas veel tehnoloogilisi võimalusi, mida siinjuures püüan avada.

Nii nagu on juba mainitud konstrueeritakse tuuleenergia tootmiseks nii vertikaal- kui ka horisontaalteljelisi tuulikuid, millede konstruktiivseid iseärasusi siinjuures täpsustan.

Tüüpilisel moodsal tuulikul on kolm aerodünaamilist tiiba ja tuules kindla kiirusega pöörlev rootor. Rootor on rummu abil kinnitatud horisontaalsele peateljele. See omakorda veab mehhaanilise käigukasti abil asünkroonset generaatorit, mis annab vahelduvvoolu otse elektrivõrku. Tuuliku võimsus kasvab tuule kiiruse suurenedes. Tuule liiga suure kiiruse juures on vaja võimsust piirata, et vältida tuuliku osade ülekoormust. Lihtsaim moodus selleks on tiibadesse ehitatavad võimsuspiirajad. Kuna rootor töötab ühtlase kiirusega, siis muudetakse tiibadele suunatava tuule juurdepääsu vastavalt tuule kiirusele. Generaator lülitub sisse, kui tuule kiirus on 4 m/s ning algab energia tootmine võrku. Umbes 15 m/s juures töötab tuulik optimaalselt ning tugevama tuule korral ei suurene võimsus piiraja tõttu. Kui tuule kiirus on 20-25 m/s, siis peatatakse tuulik täielikult.

Teine reguleerimisvõte on nn. pitch-reguleerimine, mis tähendab, et võimsust hoitakse optimaalsena tiibade asendit muutes.

Tuuliku energiatoodangu määravad tema võimsuskõver ja kohalikud tuulevarud.

300 kW tuulik toodab sõltuvalt asukohast aastas 500 000-700 000 kWh. Mere ääres asuva tuuliku tootlikkus võib olla 1 milj. kWh aastas.

Päikesepatarei element muudab valguse elektriks tänu fotoefektile.

Tehnoloogia on hästi tuntud ja väga töökindel, mistõttu päikesepatareisid kasutatakse juba ammu atmosfääriuuringutel ja mujal, kus töökindlus on eriti oluline.

Fotoelement on valmistatud põhiliselt ränist, mis on maakeral levinumaid keemilisi elemente ja sisaldub näiteks liivas. Enne päikesepatarei elemendiks saamist peab räni aga läbima mitmeid protsesse, mis muudab elemendi hinna kõrgeks. Päikesepatarei elementide tootmine on viimastel aastatel siiski tugevalt odavnenud ja efektiivsus tõusnud, ms tähendab seda, et fotoelementidel on oluline osa elektrienergia tootmisel. Päikesepatareisid kasutatakse kõikjal üha enam, kuigi enam on päikeseenergia levinud nendes piirkondades, kus puudub võimalus avaliku elektrivõrgu kasutamiseks, nt. üksikutes külades, saartel jne.

Päikeseelemendid on ühendatud patareiks. Võrku lülitatud päikesepatareid toodavad energiat võrku muundurite vahendusel, kus alalisvool muudetakse sobiva pingega vahelduvvooluks.

Päikesekollektoreid kasutatakse vee soojendamiseks. Päikesepaisteliste ja vähese pilvisusega ilmade korral soojendatakse külmakindel vedelik patarei abil ja pumbatakse läbi soojusvaheti soojaveemahutisse, kust juhitakse sooja vee kasutuskohtadesse (nagu näiteks radiaatorid, põrandaküte, kuumaveevõtu koht).

Biomassi
all mõistetakse igasugust bioloogilist põlevat materjali.

Puit, turvas, põhk, vili jne.

Eesti pindalast on metsa all ligi pool. Umbes 75% puidu kütteväärtusest annavad puidu kuumenemisel vabanevad põlevad gaasid. Et saavutada võimsuslikult puhas põlemisprotsess ja energia optimaalne kasutamine, on oluline, et katel sobiks kütteliigile.

Puit peab olema kuiv, soovitavalt kuivanud vabas õhus, või veel parem, 1-2 aastat varikatuse all.

Kütusena võib kasutada halu- ja hakkepuitu ning puitbriketti, mida pressitakse saepurust ja peenematest puidujäätmetest. Puitbriketi ja -graanuli (pellet) eeliseks on lihtsam käsitlemine ning doseerimisvõimalus kateldes automaatpõletite kasutamisel.

Looduslikel rohumaadel ning põldudel jääb üle põhku. Kui kogu põhk energia tootmiseks ära kasutada, tähendaks see CO2 toodangu olulist vähendamist, kuna põhku loetakse CO2 -neutraalseks.

Biogaas tekib loodusliku materjali loomulikul lagunemisel ilma hapniku juurdepääsuta.

Seda protsessi kasutatakse biogaasisüsteemis, kus biogaasiks (metaaniks) muudetakse loomasõnnik, reoveepuhastite jäägid ja muud orgaanilised jäätmed.

Biogaasi toodetakse suletud hoidlas hapnikuvabas keskkonnas. Biogaasi põletatakse gaasipõletites või muudetakse elektrienergiaks mootor/generaator süsteemi abil.

Põlevkomponent on metaan.

Biogaasi toodang sõltub kasutatava biomassi koostisest. Kui kasutatakse ainult koduloomade sõnnikut, annab 1 kuupmeeter virtsa 20-25 kuupmeetrit biogaasi, mis vastab kütteväärtuselt 15-20 liitrile vedelkütusele (nafta). Kui lisatakse tööstuslikke või olmejäätmeid, suureneb biogaasi tootlikkus märgatavalt. Seetõttu on hea, kui on olemas võimalus kasutada liha- ja muust toiduainetetööstuse orgaanilisi jäätmeid, reoveemuda ja sorteeritud majapidamisjäätmeid.

Suured biogaasiseadmed töötavad põhimõtteliselt samamoodi nagu väikesed, kuid esineb ka variatsioone. Biogaasiseadmed on mõeldud nii elektri kui ka soojusenergia tootmiseks.

Elekter müüakse üldisesse elektrivõrku ning soojusenergia kohalikele tarbijatele.


Endel Soosaar
Phare programmi Eesti-Taani energiasäästu projekti juht
5.10.2012