Transcript Ava - Koolielu

Energiamajandus.
Taastuvad energiaallikad
Koostaja: Ülle Liiber
Avaldatud Creative Commonsi litsentsi „Autorile viitamine +
jagamine samadel tingimustel 3.0 Eesti (CC BY-SA 3.0)“ alusel,
vt http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/ee/
Avaldatud Creative Commons litsensi „Autorile viitamine+ jagamine samadel tingimustel
3.0 Eesti (CC BY-SA 3.0) alusel vt http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/ee
Taastuvad energiaallikad
• Taastuvatel energiaallikatel põhinevad:
– Päikeseenergia
• soojusenergia
• elektrienergia
– Hüdroenergia
– Laineenergia, tõusu-mõõnalaine energia
– Tuuleenergia
– Geotermaalenergia
– Biomassienergia
Uutes elektrijaamades kasutatakse järjest
enam taastuvaid energiaallikaid
• Üle poole igal aastal ehitatavatest uutest elektrijaamadest kasutab
taastuvaid energiaallikaid
MW
http://www.ewea.org/fileadmin/ewea_documents/documents/statistics/general_stats_2009.pdf
Kuidas kasutatakse vee- ehk hüdroenergiat
• Hüdroenergia on energia liik, kus energia vabaneb vee vabal langemisel
raskusjõu toimel.
• Hüdroenergiat saab muuta otse mehhaaniliseks energiaks (näiteks
vesiveskites) ja elektrienergiaks (hüdroelektrijaamas).
• Maailma teoreetiline hüdroenergiabaas on neli korda suurem kui praegu
kasutusel olevad ressursid.
• Enamik reaalsest hüdroenergia potentsiaalist asub Aasia ja Aafrika
arengumaades. Arendamine võimalik vaid väga suure välisabi toel.
• Põhja-Ameerika ja Lääne-Euroopa hüdroenergia varud on juba suuresti
kasutuses. Täiendavate hüdroskeemide areng põrkuks elanikkonna
vastuseisule (üleujutused, tammid).
• Hüdroenergia tootmise kasv tuleb olemasolevate seadmete täiustamisest
ja energiakadude vähendamisest.
Kuidas töötab hüdroelektrijaam?
http://et.wikipedia.org/wiki/Pilt:Hydroelectric_dam_est.png
VAATA! Kuidas töötab hüdroelektrijaam?
http://www.tahvel.ee/images/7/7a/H%C3%BCdroelektrijaam.swf
http://www.youtube.com/watch?v=rnPEtwQtmGQ&feature=related
http://www.youtube.com/watch?feature=player_detailpage&v=cEL7yc8R42k
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Water_turbine.jpg
Suurimad hüdroenergia tootjad milj kWh
• 2/3 maailma hüdroenergia toodangust annavad 10 riiki.
mln kWh
0
Hiina
Kanada
Brasiilia
USA
Venemaa
Norra
Jaapan
India
Venezuela
Rootsi
50
100
150
200
250
300
350
16%
57%
83%
7%
19%
99%
10%
13%
71%
40%
Hooveri tamm ja hüdroelektrijaam USA-s
installeeritud võimsusega 2080 MW
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Hoover_Dam_Nevada_Luftaufnahme.jpg
400
Maailma suuremad hüdroelektrijaamad
100
80
Installeeritud võimsus
GW
60
40
Rootsi
Norra
India
Venemaa
Jaapan
Brasiilia
Kanada
Hiina
USA
0
Prantsusmaa
20
Kolme Kuristiku hüdroelektrijaam Hiinas
Kolme Kuristiku piirkond enne
elektrijaama ehitamist.
Paisu ehitamist Jangtse jõele alustati
juba 1994. aastal ja see peaks täielikult
valmima 2013. aastaks.
http://blog.chinatraveldepot.com/wp-content/uploads/2011/03/8715.jpg
http://www.drben.net/ChinaReport/Sources/China_Maps/Satellite/Three_Gorges_Dam_Satellite_Image1.html
Kolme Kuristiku Hüdroelektrijaam
• Kolme Kuristiku hüdroelektrijaama paisu pikkus
on 2335 m ja kõrgus on 185 m.
• Hüdroelektrijaama võimsus oli 2009. aastal
22,4 GW ja energiat toodeti 85 miljardit kWh.
Kolme Kuristiku
asukoht
http://www.youtube.com/watch?feature
=player_detailpage&v=2TemymbPUws
http://en.wikipedia.org/wiki/Three_Gorges_Dam
http://www.mtholyoke.edu/~vanti20m/classweb/website/home.html
Jangtse jõe pikiprofiil ja rajatud paisud
Laevad “ületavad” paisu läbi lüüsi
http://en.wikipedia.org/wiki/Three_Gorges_Dam
http://english.peopledaily.com.cn/90001/90783/91300/7034242.html
Kolme Kuristiku hüdroelektrijaam Hiinas
• Paisu taha tekkinud veehoidla ujutas üle 1000 km2 suuruse ala.
• Vee alla jäid
– ligi 100 linna ja 1,9 miljonit inimest pidi seetõttu mujale kolima;
– 24 500 ha põllumajanduslikku maad;
– umbes 1000 arheoloogilist vaatamisväärsust;
– väga paljud sh haruldased looma- ja taimeliigid.
Hüdroenergia eelised ja puudused
Eelised
- Taastuv energia.
- Keskkonnasõbralik, õhusaastet ei teki.
Jooksvad kulud väikesed, seega elektri omahind väike.
Puudused
Ehitamine väga kallis.
Saab ehitada vaid sinna, kus on suure languga veerikas jõgi.
Suur mõju ümbritsevale ökosüsteemile.
HEJ tammi taha tekkiva veehoidla tõttu:
• hävivad paljud looma- ja taimeliigid, kaovad elupaigad ja kasvukohad;
• muutub kohalik ökosüsteem;
• muutub kohalik kliima (suurem aurumine);
• piirkonnas võib tekkida seismilisi probleeme
HEJ tammi tõttu:
• on häiritud kalade liikumine jões;
• Jõuab jõe alamjooksule vähem settematerjali (viljakat muda);
• kuhjuvad setted tammi taha ja veehoidlat peab aeg-ajalt puhastama.
http://www.bestourism.com/items/di/796?title=The-Yangtze-River-and-the-Three-Gorges-Dam&b=134
Hüdroenergia kasutamine Eestis
•
•
•
•
Eesti jõed on väikesed, üsna veevaesed ja väikese languga.
Siiski on vesiveskite jõudu Eestis kasutatud juba alates 13. sajandist.
Esimesed hüdroelektrijaamad rajati 20. sajandi alguses.
1936. a moodustas hüdroelektrijaamade koguvõimsus 28,6% elektrijaamade
kogutoodangust.
• Enamik veejõuseadmeid purustati sõja ajal. Pärast sõda, aastail 1945-1950,
paljud neist taastati, käiku lasti ka uusi veejõujaamu.
• Põlevkivienergeetika arenguga tunnistati hüdrojaamad mitteperspektiivseteks.
• Eestis töötas kunagi üle 700 vesiveski, millest praegu oleks võimalik taastada
250-300.
Linnamäe ja Keila-Joa hüdroelektrijaamad
Linnamäe HEJ asub Harjumaal, Jägala jõel.
See on Eesti suurim hüdroelektrijaam, mille
koguvõimsus on 1,1 MW.
Suurim aastane toodang
7 GWh aastas.
Keila-Joal on elektrit toodetud 1928. aastast saadik.
Seadmed seisati 1999. aastal, sest need olid
vananenud ja hoolduskulud kõrged.
2006. a. lõpetati elektrijaama rekonstrueerimine ja
jaam avati taas.
Elektrijaama võimsus on 365 KW ja aastatoodanguks
on ligi 2,5 GWt.
http://www.puhkaeestis.ee/et/linnamae-hudroelektrijaam
http://www.northestonia.eu/et/turism/culture/architectural_monuments/keila-joa-hudroelektrijaam
Hüdroelektrijaamad Narva ja Daugava jõel
Narva hüdroelektrijaam asub Narva jõel
Narva ja Jaanilinna vahel.
Kuulub Venemaale.
Elektrijaam alustas tööd 1955. aastal.
Võimsus 125 MW
Daugava jõele rajatud kolme hüdroelektrijaama
elektritootmise kogumaht on 1549 MW
Pļaviņase HEJ, mis alustas tööd projekteeritud
täisvõimsusel 1966. aastal.
http://et.wikipedia.org/wiki/Pilt:Narva_hydroelectric_station,_Apr_2009.jpg
Tuuleenergia
• 83 riiki kasutab tuulikuid elektrienergia tootmiseks.
• 2010. aastal andsid tuulikud 2,5% maailma
elektrienergia toodangust.
• Tuulikute installeeritud võimsus on 196 630 MW
(2010. aasta jooksul lisandus 37 632 MW võimsust,
sellest natuke üle poole andis Hiina).
• 2010. aastal tõusis Hiina USA ees suurimaks
tuuleenergia tootjaks.
• Kõik maailma tuulikud suudavad aastas toota 430
TeraWh elektrienergiat, so rohkem kui tarbib aastas
elektrit Suurbritannia.
• Euroopas on suurimateks tootjateks Saksmaa ja
Hispaania.
• Suurim tuuleenergia osatähtsus elektrienergia
tootmises on Taanil 21%, Portugalis (18%),
Hispaanias (16%).
http://www.wind-energy-resources.com/
Fakte tuuleenergia ajaloost
• Esimesed teated tuuleenergia kasutamisest pärinevad Egiptusest
5000 a tagasi, kui tuult kasutati laevapurjedes Niiluse ühelt kaldalt
teisele sõitmiseks.
• Umbes 2000 eKr ehitati esimene tuuleveski Babüloonias.
• 10. sajandil kasutati võimsaid tuuleveskeid juba Afganistanis,
13.sajandil Hiinas, Pärsias.
• Kirjalikud teated Madalmaade tuulikutest pärinevad 1390.
aastast, kus neid kasutati vee pumpamiseks.
• 1887-1888 a. talvel ehitas Charles F. Brush tuulegeneraatori, mida
loetakse praegu esimeseks elektrit tootvaks tuuleturbiiniks.
• 1970. aastate naftakriis sundis tuuleenergia kasutamisele uuesti
mõtlema.
Tuuleenergia installeeritud võimsus MW
Muu maailm
Aasia
Põhja-Ameerika
Euroopa
http://i1.trekearth.com/photos/1976/windmills.jpg
http://www.trekearth.com/gallery/Europe/United_Kingdom/England/Northumberland/Blyth/photo41292.htm
Suuremad tuuleenergia tootjad maailmas
Hiina
USA
Saksamaa
Hispaania
India
Itaalia
Prantsusmaa
Suurbritannia
Kanada
Taani
http://windturbinezone.com/wp-content/uploads/2010/02/wind-farm.jpg
MW
Tuuleenergiale võib ka nii läheneda ...
Taani
Hispaania
Portugal
Saksamaa
Falklandi s-d
Iirimaa
Rootsi
Holland
USA
Austria
Uus-Meremaa
Kanada
Eesti
Kreeka
Itaalia
Norra
Prantsusmaa
Austraalia
Belgia
Luxemburg
• Tuulikute installeeritud võimsus inimese kohta (kW/in)
http://www.wwindea.org/home/images/stories/pdfs/worldwindenergyreport2010_s.pdf
Suurema tuuleenergia osatähtsusega riigid
Taanis - 21%
elektrienergiast
Portugalis - 18%
Hispaanias – 16%
Saksamaal 9%
http://www.greendiary.com/entry/britain-knocks-denmark-walking-ahead-on-wind-power/
http://www.rechargenews.com/energy/wind/article196859.ece
http://www.windfair.net/ewea/pressarchive.html
http://windturbinezone.com/wind-technology/wind-farms
Rannikutuulepargid
Tuulepark Taanis
Rootsi
Belgia
Holland
Taani
Suurbritannia
võimsus 2009.a.
võimsus 2010.a.
http://michigangreenlaw.com/study-highlights-pros-and-cons-of-offshore-wind-farms-in-mi
Tuuleenergia kasutamine Saksamaal
Kasutusel on erineva suuruse ja
võimsusega tuulikud.
http://www.zonu.com/detail-en/2011-05-25-13763/Wind-farms-in-Germany-2008.html
Tuuleenergia Eestis
• Eestis puhuvad valdavalt lääne- ja kagutuuled, aasta keskmine tuulekiirus on 45 m/s.
• Kõige tuulisem kuu on detsember, siis on saartel tuule keskmine kiirus 7m/s.
• Eestis on kõige tuulisemad rannikualad, kus keskmine tuulekiirus on 5-6 m/s
või isegi rohkem.
• 2010. aasta lõpuks oli installeeritud 149 MW tuuleenergiat. Kogu
aasta tuuleenergia toodang oli 276 GWh. 2011. aasta toodang 340 GWh.
VAATA! Tuuleenergia tootmist Eestis
http://www.tuuleenergia.ee/about/statistika/
Tuuleenergia tootmise eelised ja puudused
Eelised
- Taastuv energia
- Keskkonnasõbralik, õhusaastet ei teki
- Jooksvad kulud väikesed, seega elektri
omahind väike
- Suhteliselt lihtne rajada
Puudused
- Saab ehitada vaid sinna, kus on
pidevalt tugev tuul
-Vajavad suurt territooriumi
- Ehitamine suhteliselt kallis
- Tuulevaiksemal perioodil ei tööta
- Rikuvad maastiku visuaalset plti
- Lähiümbruses müra ja valgussaaste
- Ohuks lindudele
Päikeseenergia
• Maale langeb 10 000 korda enam päikesekiirgust kui inimkond
praegu tarbib.
• Kasutatakse nii soojus-kui elektrienergia tootmiseks.
http://copower.ee/alternatiiv/paikeseenergia/
http://kokkuhoid.energia.ee/?id=1649&PHPSESSID=ac5d9402d156e0a4032aeb70d8bc30b4
Päikeseenergiat salvestatakse eri
meetoditel
Peegelsüsteemid. Peeglid koondavad
päikesekiired kitsasse punkti, kus asub
aurugeneraator. Tekkiv aur suunatakse
turbiinile, mis käivitab elektrigeneraatori.
Päikesepaneelid
http://goodspeedupdate.com/category/solar-thermal
http://www.peachygreen.com/solar-power/sharp-electronics-expands-into-the-solar-energy-business
Päikesetornid
• Suhteliselt suure võimsusega päikeseelektrijaam, mis on võib energiat
salvestada ja seda anda ka öisel ajal.
• Tuhanded peeglid koondavad päikesekiired torni tipus paiknevale vastuvõtjale,
mis sisaldab soojustkandvat vedelikku ja see omakorda annab energia
soojusvaheti kaudu üle aurugeneraatorile, mis käivitav elektrigene-raatoriga
ühendatud turbiini.
Fotoelektrilised päikeseelektrijaamad
Eeliseks:
* modulaarsus – võimalik lihtsalt koostada
soovitud võimsusega süsteeme ja soovi
korral hiljem täiendavaid paneele lisada;
* võimalik paigaldada nii katustele kui
fassaadidele
* võimalik kasutada autonoomse
toiteallikana
* sisuliselt hooldusvaba
Maa siseenergia e geotermaalenergia
• Geotermaalenergia on maa (geo)
sisene soojus (therme).
• Jaotatakse kaheks:
- kõrgetemperatuuriline - näiteks
Islandil kasutatakse elektri tootmiseks
peamiselt 90°C+ ja USA-s
temperatuuriga 150°C+.
-madalatemperatuurilne -alla 90°C
geotermaalenergia.
• Eestis rakendatakse
geotermaalenergiat peamiselt
maasoojuspumpade abil.
http://www.smartplanet.com/blog/smart-takes/geothermal-energy-potential-8216underutilized-report-says/14681
http://www.stelr.org.au/geothermal-energy/
Geotermaalenergia kasutamine
• Geotermaalenergiat kasutab maailmas 70
riiki.
• Otsene kasutamine – soe vesi
– kasvuhoonete kütmine
– ujlad, spaad
– kalatiigid
– majade kütmine, tänavate küte
Tarbepuur– tööstuses (teravilja kuivatamine jmt). kaev
• Soojusenergia suurimaks puuduseks on see,
et seda pole mõtet 30 km kaugemale
transportida.
• Elektrienergiat saab aga transportida
suurte kauguste taha.
• Elektrit saab kasutada väga mitmekülgselt,
seepärast muudetakse geotermaalenergia
eelkõige elektrienergiaks.
• Kasutatakse eri tüüpi
geotermaalelektrijaamasid.
http://www.energy-green.net/blog/articles/geothermal-power/
Survepuurkaev
Esimene geotermaalelektrijaam
Prints Piero Ginori Conti leiutas 1904.
aastal Larderellos Itaalias esimese
seadme, millega sai toota geotermaalenergiast elektrit.
Esimene geotermaalelektrijaam ehitati
samuti Larderellos, Itaalias 1913.
aastal. See hävis Teises maailmasõjas,
kuid taastati ja töötab tänaseni.
Peamised geotermaalenergia tootjad
• 2010. aastal kasutas 26 riiki geotermalenergiat elektri tootmiseks.
• Installeeritud koguvõimsus 19715 MW.
• Aastas toodeti 67246 GWh elektrienergiat
võimsus MW
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0,3% % riigi elektrienergia
USA
27%
Filipiinid
Indoneesia
Mehhiko
Itaalia
Uus-Meremaa
30%
Island
Jaapan
Salvador
25%
Kenya
Costa Rica
Nicaragua
Andmed:http://www.geo-energy.org/pdf/reports/GEA_International_Market_Report_Final_May_2010.pdf
tootmisest
Geotermaalenergia
kasutamine Islandil
Islandil annab geotermaalenergia suurema
osa elektrienergiast.
http://www.greenchipstocks.com/articles/geothermal-energy-in-iceland/740
Biomass
• Biomassienergia on soojusenergia, mis saadakse mingit tüüpi biomassi
põletamisel.
• Biomassi all mõistetakse taimset materjali, mis on põletamiseks pisavalt kuiv.
– puiduhake ja -jäätmed,
– energiamets
– saepuru
– põõsastaimed
– pilliroog
– hundinui
– põhk
– turvas jne.
Energiavõsa
•
•
•
•
•
Võsana kasvatatakse kiirelt kasvavaid puittaimi (paju), mille 2-3 aastaseid puitunud
võrseid kasutatakse hakituna ja kuivatatuna soojuse tootmiseks.
Paju on kiirekasvuline ning seob kasvuperioodil sama palju süsihappegaasi kui selle
sama paju biomassi põletamisel eraldub.
Energiavõsa ei saasta keskkonda süsihappegaasiga
Energiavõsa kasvatamisel annab ära kasutada mitte
ainult mineraalväetisi, vaid ka reovett või reoveepuhastis tekkivat jääkmuda.
Energiavõsa kasvupinda-väheväärtuslikku põllumaad
-on küllaga.
http://www.aai.ee/bgf/pildid/vosa_01.jpg
http://www.koduvald.ee/uudis/kambjas-saab-jaelgida-eksperimentaalset-energiavosa-koristamist-1558
Biogaas
• Biogaas ehk käärimisgaas on orgaanilise aine käärimisel tekkiv gaas
• Saadakse suure orgaanilise aine sisaldusega olme-ja loomakasvatusjäätmete
kääritamisel.
• Orgaanilise aine suurte koguste juures (prügimäed, loomakasvatussuurfarmid) võidakse kasutada energeetilise kütusena kohaliku vajaduse
katmiseks.
Biokütused õlikultuuridest
Rapsist ja rüpsist saadav õli
sobib biodiisli tooraineks.
Õlipalmist biodiisli tootmine on
suurendanud survet keskkonnale
ja vähendanud toidukultuuride
kasvatamiseks sobiliku maa
pindala.
Ben Phalan
Ariidses kliimas perspektiivikas õlitaim
Jatropha (piimalilleliste hulgast) on
sukulentne põõsastaim
http://pilt.delfi.ee/picture/3193153/
http://www.africanbirdclub.org/countries/Ghana/conservation.html
http://thecostaricanews.com/weed-to-wonder-fuel-jatropha-draws-biofuel-investors-%E2%80%94-and-questions/8938