Transcript Polevkivi energeetik..

Põlevkivi energeetika
täna ja homme
Andres Siirde
Mis on põlevkivi ?
Põlevkivi on orgaanilist ainet ehk kerogeeni sisaldav settekivim
(sapropeel). Lähteaineks on olnud ainuraksete organismide, bakterite,
vetikate ning zooplanktoni orgaaniline mass. Kerogeen sisaldab peale
süsiniku suhteliselt palju vesinikku ja hapnikku, veidike lämmastikku jt
elemente nagu väävel ja kloor.
C10 H15.2 O0.93 S0.08 N0.03
Põlevkivid, sõltuvalt leiukohtadest, erinevad aga oma tekkelt,
koostiselt, kütteväärtuselt, õli saagiselt jne.
Põlevkivide mineraalosad võivad olla väga erinevad.
(SÜSI
Huumuskütuse tekkerida − maismaataimed → turvas → pruunsüsi →
kivisüsi → antratsiit. Huumuskütuste mitmekesisuse (turbast antratsiidini)
põhjus seisneb kütuse lähteainete erinevas lagunemisastmes)
Põlevkivi varud maailmas
Kokku on teada rohkem kui 600
põlevkivimaardlat. Suurim
põlevkivimaardla paikneb USA-s.
See on nii suur, et võimalik
põlevkiviõli maht ületaks kordi
kogu Saudi Araabia naftavarusid.
Hiinlased küll väidavad, et on
avastamas veelgi suuremat
maardlat (Junggar)
Põlevkivide kasutamine maailmas aastatel
1880 kuni 2000 (miljonites tonnides)
4
Mida me saame põlevkivist
1 tonnist põlevkivist saame elektrit või õli 8tänase
tootmistehnoloogiate ja nende kasuteguritega :
1 tonn põlevkivi
(2030 kcal/kg)
125 kg põlevkiviõli ja
35 Nm³ küttegaasi
850 kWh elektrit
(8500 100W elektripirni
põleb 1 tund)
5
Põlevkivi peenkeemia
6
Elektritootmine Eestis
Elektri
toodang
2010
7
Kuidas põlevkivist elektrit saadakse
• Elektri tootmiseks on vaja seadet, mis muundaks soojuse
pöörlevaks mehaaniliseks energiaks, mis omakorda käitaks
elektrigeneraatori. Masinat, kus toimub soojuse muundamine
mehaaniliseks tööks, nimetatakse soojusjõumasinaks.
• Kõige levinum soojusjõuseade, mille abil toodetakse elektrienergiat,
on auruturbiin. Auruturbiini tööks on vaja kõrge temperatuuri ja
rõhuga auru, mis suunatakse selle korpuse küljes olevatesse
düüsidesse. Seal suure voolukiiruse ehk kineetilise energia saanud
aur suundub turbiini võlli küljes olevatele töölabadele. Labadele
suundunud aurujoa jõud paneb turbiini võlli pöörlema ja nii
saadakse mehaaniline energia. Termodünaamika terminoloogiat
kasutades: auru paisumistöö arvelt saame kasulikku tööd.
8
Aurujõuseadme ringprotsess
Selleks, et aur saaks voolata ja
paisuda, peame tekitama turbiini
taha alarõhu ehk vaakumi.
Prantsuse füüsik Denis Papin
avastas 1690. aastal, et kui auru
kondenseerida, saabki tekitada
vaakumi. Auru
kondenseerumiseks on aga vaja
seda jahutada
Olemegi jõudnud soojusjõuseadmete pideva töö tagamise põhitõeni: selleks, et
muundada soojust tööks, on vaja minimaalselt kahte erineva temperatuuriga keha.
Sellises süsteemis olevat kõrgema temperatuuriga keha nimetame soojusallikaks
ning madalama temperatuuriga keha jahutajaks. Mida kõrgemad on auru
temperatuur ja rõhk (soojusallikas) ning mida madalama temperatuuriga saame
turbiinist läbitöötanud auru jahutada (kondensaator), seda kõrgem on
aurujõuseadme kasutegur. Soojusallika ja jahutaja temperatuuride vahe järgi on
määratud ka üldse teoreetiline maksimaalne kasutegur – nn Carnot’ ringprotsessi
termiline kasutegur.
9
Keevkihttehnoloogia võrdlus tolmpõletusega
Tolmpõletus
Keevkiht
SO2 sidumine
80 %
100 %
SO2
2000 mg/Nm3
0 – 20 mg/Nm3
NOx
300 mg/Nm3
90 – 170 mg/Nm3
Lendtuhk
< 200 mg/Nm3
< 30 mg/Nm3
Võrku antav elekter
CO2 kg/kWhe
28-30%
34-36%
1.18 kg/kWhe
1.0 kg/kWhe
10
Põlevkivi katel
11
Vaade Eesti Elektrijaamale
12
Auruturbiinid elektrijaamas
13
Elektrijaam
14
Põlevkivienergeetika
konkurentsivõimelisus tulevikus
Kui Eesti 2004. aastal Euroopa Liiduga ühines, anti Eesti põlevkivienergeetikale
järgmised üleminekuperioodid.
● Eesti peab tegema kõik võimaliku kindlustamaks, et aastal 2012 ei ületa
vääveldioksiidi (SO2) emissioon põlevkivikateldest 25 000 tonni ning väheneb
seejärel progressiivselt.
● Suurte põletusseadmete direktiivi (2001/80/EU) nõuded tuleb rakendada
Narva Elektrijaamades töötavatele seadmetele alates 2016. aastast.
● Eesti rakendab direktiivi 96/92/EU nõuded ja avab 35 protsenti oma elektriturust
31. detsembriks 2008. Seejärel avab Eesti oma elektrituru kõigile elektritarbijatele,
välja arvatud kodutarbijad, 31. detsembriks 2012.
15
Konkurentsivõimelisus
• Põlevkivi konkureerib avatud elektriturul põhjamaade hüdro-, tuuleja tuumaenergiaga ning Leedu ja Lati maagaasil töötavate
koostootmisjaamadega.
• Läbi põhjamaade on kaudselt tunda Kesk-Euroopa energiatootmist,
mis suuresti sõltub söeenergeetikast.
• Hinnataseme turul määrab süsinikdioksiidi kvoodinidus, selle
kauplemis- ja maksustamistingimused. Viimased aga muutuvad tihti.
16
Konkurentsivõimelisus
2008. aastal kinnitas Riigikogu „Põlevkivi kasutamise riikliku
arengukava 2008–2015”, mis näeb ette sätestada põlevkivivaru
säästlikul kasutamisel kaevandamise piiriks kuni 20 miljonit tonni
aastas.
Prioriteetsena tuleb põlevkivi kasutada elektri ja põlevkiviõli
tootmiseks riigisisese tarbimise katteks.
Põlevkivi kasutamine elektri ja põlevkiviõli tootmiseks Eestist
väljaveoks on lubatud ainult riigi huvist lähtudes
piiratud mahus.
Narva Elektrijaamades on hakatud
tsirkuleerivates keevkihtkateldes koos
põlevkiviga põletama ka biokütust.
17
Kas elekter või õli
Elekter ja õli ei konkureeri, turud
on erinevad. Konkureerivad nad
vaid tooraine pärast
Meie koduse põlevkivi kasutuse osas
käivad aga tulised vaidlused – ühed
tahavad seda rakendada üha enam just
õlitootmiseks, teised jällegi endisel viisil
elektrienergia tootmiseks. Ühtpidi on küll
majanduslikult kasulikum, kuid
vastupidist nõuab ressursi piiratus ja
keskkond. Loomulikult ei saa Eesti
põlevkivielektrist üle ega ümber niipea.
Selle osakaalu küll üritatakse järjest
vähendada ja vähendataksegi, kuid meie
elektribilansis jääb see tähtsale kohale
veel pikaks ajaks.
18
Põlevkiviõli tootmistehnoloogiad
19
20
KOKKUVÕTE
LAHENDUS EI OLE ÜHES
KONKREETSES ENERGIAALLIKAS,
TEHNOLOOGIAS EGA
INVESTEERINGUS, VAID NENDE
OPTIMEERITUD PÕIMIMISEL ÜHTSEKS
TERVIKSÜSTEEMIKS
21