Rubriigi toob sinuni  Sponsor

Vesi, päike, õhk: uute energiaallikate tähtsus ainult kasvab

paikesepaneelid.jpg

Keskkonnasõbralikud energiaallikad on maailma energiamajanduse tulevik ja arvestades seda, et järjest enam suurimad tehnoloogiafirmad neid kasutavad ja nende arengusse panustavad, on paslik nende tulevikust ka meie „Ole homseks valmis“ rubriigis kirjutada.

Taastuvenergia ehk alternatiivenergia (alternatiiv siis fossiilsetel kütustel põhinevale energiale) on viimaste aastakümnete jooksul kasvanud oluliselt nii osakaalult kui ka populaarsuselt. Suurt rolli selles kasvus on mänginud nii tuule- ja päikeseenergia kui ka biokütused.

Vesi

Itaipu hüdroelektrijaam Paraná jõel Brasiilia ja Paraguay piiril
Itaipu hüdroelektrijaam Paraná jõel Brasiilia ja Paraguay piiril (Foto: Deni Williams)

Ajalooliselt on üks olulisimaid taastuvenergia liike olnud hüdroenergia ehk vee-energia. Ka tänapäeval moodustab vee abil elektri tootmine kõige suurema osa alternatiivenergia osakaalust. Kogu globaalsest energia tootmisest on hüdroenergia osa koguni 16%. Võrreldes aga tuule- ja päikeseenergiaga võivad selle keskkonnamõjud suuremad olla. Uute hüdroelektrijaamade rajamine võib omada olulist mõju keskkonnale, rikkudes veekogu ökosüsteeme ja kattes suure maismaa ala veega.

Sellest hoolimata on hüdroenergeetikal maailmas oluline koht. Selle osakaal maailmas kasvab, kuna sellel on mitmeid eeliseid tuule- ja päikeseenergia ees. Elektri tootmine on stabiilne ja seda saab vastavalt vajadusele muuta. Tehnoloogiline progress toimub aga suuresti mujal kuna tegu on üsnagi vana ja paika loksunud lahendusega.

Tuul

Tuulegeneraatorid Saksamaal
Tuulegeneraatorid Saksamaal raudtee ääres (Foto: Tony Webster)

Hüdroenergia kõrval kasvab jõudsalt ka tuuleenergia. Praeguseks on maailmas üle 200 000 elektrituuliku, koguvõimsusega enam kui 432 000 MW. Kui varasemalt domineerisid tuuleenergia kasutamises peamiselt Euroopa ja Põhja-Ameerika, toimub suurim kasv hetkel Hiinas, mis ei üllata ilmselt kedagi.

Tuulegeneraatorid on tehniliselt küllaltki lihtsad. Tuul liigutab tiivikuid, mis on enamasti ühenduses käigukasti, pidurdussüsteemi, mitmete kontrolleritega ja generaatoriga. Vastavalt sellele, kui tugev on tuul, juhivad kontrollerid käigukasti ja pidurdussüsteeme ning generaator muundab mehhaanilise energia elektrienergiaks.

Ka Eestis kasutatakse järjest rohkem tuuleenergiat. 2015. aasta lõpu seisuga oli Eestis töös 136 elektrituulikut koguvõimsusega 302,91 MW ja kogutoodang peaaegu 693 GWh, moodustades ligi 9% kogutarbimisest. Arvestades arengus olevaid tuuleparkide projekte ja energia tootmise potentsiaali, jätkub see kasv ka edaspidi.

Päike

Päikesepaneelid
Päikesepaneelid Inteli Vietnamis asuva tehase katusel (Foto: Intel Free Press)

Kolmas oluline taastuvenergia liik on päikeseenergia, mille potentsiaali hindas ÜRO aastal 2000 vahemikku 1 575-49 837 EJ (eksadžauli). See on mitu korda suurem kui maailma praegune energiavajadus. Praegused tehnoloogiad suudavad sellest siiski vaid väikse osa kätte saada.

Päikesekiirgusest saab elektrienergiat kahte moodi – kasutades päikese-soojuselektrijaamu või päikesepaneele. Esimesel juhul kasutatakse fokuseeritakse päikesejaamas suur hulk päikesekiirgust ühte kohta, näiteks vedeliku tünnile. Neeldumisel vabanevat soojust kasutatakse enamasti ära, sarnaselt teistele soojuselektrijaamadele, turbiinide ringiajamiseks.

Päikesepaneelides muundatakse päikeseelementides valgusenergia otse elektrienergiaks, kasutades ära fotoefekti. Sellised paneelid suudavad keskmiselt 12-18% neile langevast päikeseenergiast elektrienergiaks muundada. Keerukamad tehnoloogilised lahendused on laborikatsetes suutnud saavutada ka efektiivsusi, mis on üle 40%, nii et arenguruumi veel on.

Ka päikeseenergia kasutus kasvab kiiresti. 2014. aasta lõpuks oli maailmas paigaldatud süsteemide koguvõimsus vähemalt 177 GW. Sellele võib veel lisada 4,4 GW, mida tootsid siis päikese-soojuselektrijaamad. Suure tõenäosusega võivad need numbrid aga enne aastat 2020 kahe- või isegi kolmekordistuda .

Biomassienergia ja biokütused

Energiat ei ole vaja mitte ainult elektri kujul, vaid ka näiteks soojusena ning kütusena. Vältimaks fossiilsete kütuste kasutamist nende tootmisel on palju arenenud ka biomassienergia ja biokütuste tootmine.

Biomassi all mõistetakse üldiselt orgaanilist ainet, mis on saadud elus, või vähemasti hiljuti elus olnud organismidest. Ka fossiilsed kütused pärinevad elusorganismidest, kuid nende elu sai elatud juba miljoneid või isegi sadu miljoneid aastaid tagasi. Sealt tuleneb ka oluline erinevus fossiilsete kütuste ja biomassi põletamisel. Fossiilsete kütuste põlemisel vabanev süsinik on olnud miljoneid aastaid maapõhjas kinni ja mõjutab seetõttu oluliselt praeguse atmosfääri koostist. Biomassi põletamisel vabanev süsinik on atmosfäärist seotud aga üsna hiljuti ning seotakse uue biomassi kasvatamisel uuesti.

Biomassi saab kasutada otse soojusenergia tootmiseks näiteks hakkepuidu põletamisel. Läbi erinevate bioloogiliste, füüsikaliste ja keemiliste protsesside on seda võimalik viia aga ka näiteks biodiisli või biogaasi kujule, mis sobituvad hästi meie praeguse kütte- ja transporditaristuga.

Biomassi põhjal toodetava energia suurimaks positiivseks aspektiks ongi selle toimimine olemasolevate tehnoloogiatega. Võrreldes päikese- ja tuuleenergiaga eraldub biomassi kasutamisel siiski erinevaid saasteaineid. Olenevalt tehnoloogiast on neid küll võimalik oluliselt vähendada aga keskkonnasõbralikkuselt jääb biomass siiski päikesepaneelidele ja tuulegeneraatoritele alla.

Kui tuul ei puhu ja päike ei paista

Enamik taastuvenergia liikidest ei ole nii stabiilsed kui fossiilsetel kütustel põhinevad energia tootmismeetodid. Selleks, et tuule- ja päikeseenergiat kasutada ka siis, kui tuul ei puhu ja päike ei paista, on vaja panustada energia salvestamise tehnoloogiatesse. Just arengud akude ja superkondensaatorite maailmas võivad meie elektrivõrgustikke järgmisel kümnendil oluliselt muuda.

Alternatiivenergia kasutamisel on oluline ka olemasolevate elektrivõrkude paindlikkuse suurendamine. Näiteks luuakse Euroopas riikidevahelist energiavõrgustikku. See võimaldab tuulevaiksel ajal elektrit naaberriigist sisse osta. Tugeva tuulega perioodidel on võimalik aga ülejääk teistele eksportida.

Tesla Powerwall garaazis
Tesla Powerwall kodudesse mõeldud akulahendus (Foto: Tesla Motors)

Järjest odavamaks muutuvad tehnoloogiad elektrienergia salvestamiseks muudavad ka koju päikesepaneelide ja tuulegeneraatorite paigaldamist mõistlikumaks. Näiteks on USA autotootja Tesla panustanud oluliselt kodudele ja kontoritele mõeldud akupakkide tootmisesse, millega loodavad energiaturul revolutsiooni läbi viia.

Revolutsiooni oodatakse ka superkondensaatorite maailmas. Võrreldes tavaliste akudega on superkondensaatoreid võimalik oluliselt kiiremini täis ja tühjaks laadida. See tähendab, et näiteks autoaku laadimine ei pea toimuma mitme tunni jooksul. Ka Eesti idufirma Skeleton panustab oma ära superkondensaatoritele ja on selle eest palju tunnustust saanud.

Energiatõhusus

Kui ühest küljest peame me arendama keskkonnale sõbralikumate energialiikide kasutamist, on väga oluline ka energia- ja ressursikasutuse vähendamine. See tähendab, et tehnoloogia arenedes peame me saama vähema energiaga samaväärse või isegi parema tulemuse.

Koduelektroonika maailmas on seda muutust viimasel kümnendil väga selgelt näha olnud. Telekad, arvutid, pesumasinad jne võtavad oluliselt vähem voolu kui sajandi algul ning suudavad selle vähesega teha rohkem. See areng toimub ka ettevõtetes aga tööd on veel palju.

Graafik: Lawrence Livermore National Laboratory

Laias laastus tähendab see aga, et ebatõhusalt kulutatud energia hulka tuleks vähendada. Ülalolev diagramm (mida näeb suuremalt siit) maailma energiaallikatest ja tarbimisest näitab, et rohkem kui pool toodetud energiast läheb kategooriasse rejected energy, mis on ilus viis puhtakujulise raiskamise nimetamiseks. Lihtsaim näide energia raiskamisest on sisepõlemismootoriga auto: bensiini või diisli põletamisest saadud energiast ainult väike osa läheb auto edasiviimiseks, suur osa eraldub aga soojusena. Suurem osa maailmas toodetud energiast lähebki lihtsalt raisku.

Evolutsioon, mitte revolutsioon

Nagu artiklist selgub, ei ole energia maailm viimastel kümnenditel teinud läbi suuri revolutsioone ja ilmselt ei juhtu seda ka niipea. Märksõnaks on pigem evolutsioon – tehnoloogiad arenevad ja nõudlus kasvab. Maailm panustab järjest enam alternatiivenergiasse ja seda on märgata. Ehk pole kaugel ka see aeg kui meil ongi enamikel kodudes oma päikesepaneelid ja tuulegeneraatorid, garaažis elektriauto ja majandus roheline ning kestlik. Kui on tahe on ka võimalus ja tore on, et suund on õige.

Avafoto: Gigi Ibrahim