Alternatiivenergeetika

1. Alternatiivenergeetika Loeng 1. Sissejuhatus. Päikeseenergeetika Julia Kjahrenova

2. Alternatiivenergeetika teemad Alternatiivkütuste kasutamise põhjused Päikeseenergeetika Hüdroenergia. Hüdroelektrijaamad. Hüdroenergia kasutamine Geotermaalne energia (Maaenergia) Tuul energiaallikana Biomassienergia Energiavõsa(biokütuse) kasvatamise katsed Eestis Alternatiivenergeetika mõju keskkonnale Julia Kjahrenova

3. Arvestuse saamiseks tuleb teha: Individuaalne töö: referaadi kaitsmine toimub suuliselt (tähtaeg ja teema asuvad saidil http://juliatpt.weebly.com/) Kirjalike tööde juhend ›››› http://juliatpt.weebly.com/ Kontrolltööd Alternatiivenergeetika seminari küsimustele vastamine Julia Kjahrenova

4. Alternatiivenergeetika Tuuleenergia Päikeseenergia Geotermaalne (Maaenergia) Biokütus (energiavõsa- nt.paju, haab, lepp) Hüdroenergia Tõusuenergia. Laineenergia. Vesinik, vesiniku tehnoloogia Julia Kjahrenova

5. Alternatiivkütuste kasutamise põhjused Alternatiivenergia on kasutuskõlblik, loodussõbralik ning sõltumatu majanduse ja poliitika tõusudest-mõõnadest Kasutuskõlblikeks loetakse varusid, mille muundamine tehisenergiaks(tavaliselt soojuseks või elektrienergiaks) ei nõua vastuvõtmatult suuri kulutusi. fossiilsete kütuste kasutaminesuurendab pidevalt CO2 sisaldust õhus ning põhjustab kliima soojenemist Julia Kjahrenova

6. Alternatiivkütuste kasutamise põhjused • Alternatiivenergia allikate kasutamise suurendamist näevad ette mitte üksnes eri riikide energeetika arengukavad, vaid ka rahvusvahelised kokkulepped. Taastuvate energialiikide vahel peaks need aastaks2020 ette nähtud 20 % jaotuma Euroopa Liidus järgmiselt: • biomass 13,0 % • tuuleenergia 2,4 % • hüdroenergia 2,1 % • päikeseenergia soojuslik muundamine 1,5 % • geotermaalenergia 0,8 % • päikeseenergia elektriline muundamine 0,2 % Julia Kjahrenova

7. Alternatiivkütuste kasutamise põhjused • Eesmärgiks vähendada taastuvate energiavarude rakendamise teel eriti naftasaaduste tarbimist. Kuna suurosa naftasaadustest kujutab endast mootorikütuseid, tuleb alternatiivina kõne alla • bensiini asendamist etanooliga, • naftast saadava diislikütuse asendamist biodiislikütusega. Biokütuste (etanooli ja biodiislikütuse) tootminetähendab sisuliselt päikeseenergia salvestamist taimedes toimuvate keemiliste reaktsioonide jataimse toote hilisema töötlemise kaudu. Julia Kjahrenova

8. Alternatiivenergeetika Eestis Eestis on taastuvatest energialiikidest esikohal puit (sealhulgas puidujäätmed, -hake ja -graanulid) tuuleenergia hüdroenergia biogaasi (elektrienergia ja soojuse koostootmisjaamades) tootmine ja biodiislikütuse tootmine. geotermaalenergia päikesekiirguse kasutamine Julia Kjahrenova

9. Tuul energiaallikana Tuuleenergeetika on viimase 10 aasta jooksul arenenud tunduvalt kiiremini kui muud energeetikaharud, mis on tingitud tuuleagregaatide odavnemisest, nende üksikvõimsuse suurenemisest töökindluse tõusust võimalusest rajada suuri tuuleparke lühikeseajaga (nt 1…2 aastaga). Tuuleenergetika võimaldabtoota enam kui 1 %maailma kogu elektrienergiast. Julia Kjahrenova

10. Tuul energiaallikana Tuuleolude poolest on soodsamas olukorras mereäärsedriigid. Kuna veel soodsamad on tuuleoludmerel, on alanud võimsate tuuleelektrijaamade(võimsusega 500…1500MW) rajamine rannikulähedassemerre, eeskätt mandrilava madalikele (nt. Taanis). Julia Kjahrenova

11. Tuul energiaallikana Aastaks 2012on maailma tuuleelektrijaamade koguvõimsus ulatub väärtuseni285.5 GW (Annual Market Update 2012, www.gwec.net,andmeil). Ennusta­takse, et turg taastub 2014. aastal ning aastail 2014-2017 kasvab TEJ-de kogu­võimsus ja küündib 2017. aastaks 536 GW-ni. Enamik Euroopa soodsate tuuleoludega riike kavandab tuuleelektrijaamadest saadava energia osatähtsuse suurendamist elektrienergia kogutoodangus väärtuseni ligikaudu 20 %. Julia Kjahrenova

12. Tuuleelektrijaamade negatiivset toimet energiasusteemidelevähendamine Energiasüsteemidejuhtimist erandlikes koormusolukordades võivad raskendada • tuuleelektrijaamade võimsuse kasv • tuuleolude ajaline muutlikkus • elektrijaamade automaatjuhtimise omapärasused Likvideerimine: tuuleelektrijaamade varustamine elektrienergiasalvestitega • Selleks otstarbeks sobivad akumulaatorpatareid sedavõrd kallid, et nende kasutamine ei ole majanduslikult otstarbekohane. Julia Kjahrenova

13. Tuuleelektrijaamade negatiivset toimet energiasusteemidelevähendamine • vesiniku tootmine elektrolüüsi teel, kuid ka see salvestusviis on veel suhteliselt kallis • olemasolevate pumpelektrijaamade kasutamine • uute jaamade rajamine, kui tuuleelektrijaamade asukoha geoloogilised olud seda võimaldavad. Julia Kjahrenova

14. TUULEELEKTRIJAAMAD(TEJ) TEJkasutamine on aga tehnilis-majanduslikult otstarbekohane üksnes piirkondades, kus tuule keskmine kiirus aasta jooksul on umbes 4,5 m/s. Euroopa Tuuleenergialiidu (European Wind Energy Association, EWEA) hinnangute kohaselt on tuule aastakeskmine kiirus: • hea, kui see on 6,9 m/s või üle selle, • keskpärane, kui see on 6,3 m/s, • aeglane, kui see on 5,4 m/s või alla selle. Julia Kjahrenova

15. Aasta keskmine tuulekiirus Eesti rannikualadel ja Eesti TEJ-d Julia Kjahrenova

16. Tuuleenergia Eestis 2013 augusti kuu andmetel töötab Eestis kokku 126 elektrituulikut koguvõimsusega 269,4 MW, mis toodavad ligikaudu 6% kogu Eesti elektritarbimisest. Kaks energiaettevõtet – Eesti Energia ja Nelja Energia – avasid 08.2013 ühiselt Pakri poolsaare põhjatipus uue tuulepargi. Kokku püstitati Pakri poolsaarele 18 uut 2,5 MW nimivõimsusega elektrituulikut, millest üheksa kuulub Eesti Energiale ja üheksa Nelja Energiale. Julia Kjahrenova

17. Paldiski tuulepark Nelja Energia on Põhjamaade ja Eesti kapitalil baseeruv Baltikumi suurim tuuleenergia tootja, kel tuuleparke kokku 223 MW ulatuses, neist 144 MW Eestis Viru- ja Läänemaal ning Paldiskis. Paldiski tuulepargi iga tuuliku nimivõimsus on 2,5MW ning Paldiski tuulepargi võimsus kokku 45 MW. Paldiski tuulepargi rajamise kogumaksumus on kokku 62 miljonit eurot. Julia Kjahrenova

18. TUULEELEKTRIJAAMAD(TEJ) tehniliselt loetakse maailmas võimalikuks püstitada sellistele sobivatele aladele tuuleelektrijaamu elektrienergiatoodanguga ligikaudu 53 PWh aastas, mis on üle kolme korra suurem kui maailma praegune elektritarbimine suuremates tuuleelektrijaamades kasutatakse elektrituulikuid võimsusega 0,6 kuni 6 MW, väiksemates võib tuuliku üksikvõimsus ollaaga ka tugevasti väiksem (nt kas või mõni kilovatt). Julia Kjahrenova

19. TUULEELEKTRIJAAMAD(TEJ) tuulikute arv jaamas võib olla ühest kuni mõnesajani kuna tuuleturbiini tiivik pöörleb suhteliselt aeglaselt (mõnest pöördest mõnekümne pöördeni minutis), nähakse turbiini ja generaatori vahel enamasti ette reduktor (joonis A, a) töökindluse suurendamise ja hoolduse lihtsustamise huvidesvõidakse kasutada ka paljupooluselisi väikesekiiruselisigeneraatoreid (joonis A, b) Julia Kjahrenova

20. Tuuleturbiini ja generaatori ühendamine reduktori kaudu (joonis A) Tuuleturbiini jageneraatori ühendamine reduktori kaudu(a) otse (b) G -generaator, R -reduktor Julia Kjahrenova

21. Tuulejõuseadmete liigitusest Tuulejõuseadmeid võib liigitada mitmesuguste tunnuste järgi: 1. Võimsuse järgi (suured, keskmised, väikesed), liigitus on suuresti tinglik, nende vahel puuduvad täpsed piirid. 2. Otstarbe järgi: eriotstarbelised (vee pumpamiseks, akude laadimiseks, teravilja jahvatamiseks jne. Julia Kjahrenova

22. Tuulejõuseadmete liigitusest üldotstarbelised- tuuleelektrijaamad, mis enamasti töötavad rööbiti üldotstarbelise elektrivõrguga: Sünkroongeneraatoritega(joon.) asünkroongeneraatoritega.(joon.) 3. Pöörlemissageduse järgi (joon.): aeglasekäigulised (laba tipus joonkiirus on samas suurusjärgus tuule kiirusega või sellest väiksem) Julia Kjahrenova

23. Tuulejõuseadmete liigitusest Aeglasekäigulised Julia Kjahrenova

24. Tuulejõuseadmete liigitusest kiirekäigulised (laba tipus joonkiirus on tunduvalt suurem tuule kiirusest, ulatudes kuni helikiiruseni - aerodünaamiline laba) Julia Kjahrenova

25. Tuulejõuseadmete liigitusest Konstruktiivsete iseärasuste järgi: • kolineaarsed (pöörlemistelje suund langeb kokku tuule suunaga) • ortogonaalsed(pöörlemistelje suund on tuule suunaga risti - tavaliselt verti­kaalne) Julia Kjahrenova

26. GENERAATORITE LIIGID Julia Kjahrenova

27. Generaatorite liigid Kuna turbiini optimaalne pöörlemissagedus oleneb tuule tugevusest, ei saa tuuleelektrijaamadeskasutada otse elektrivõrku ühendatavaid sünkroongeneraatoreid. Nüüdisajal on kasutusel 3 generaatori liiki: lühisrootoriga asünkroongeneraator faasirootoriga asünkroongeneraator sagedusmuunduri kaudu võrku ühendatav sünkroongeneraator Julia Kjahrenova

28. Lühisrootoriga asünkroongeneraatoriga tuulik Julia Kjahrenova

29. Lühisrootoriga asünkroongeneraatoriga tuulik 1 -tiivik 2 -muudetava ülekandeteguriga reduktor 3- generaator 4- elektrivõrk 5- reaktiivvõimsust genereeriv kondensaatorpatarei Julia Kjahrenova

30. Aeglase sünkroongeneraatoriga , reduktorita tuulik Julia Kjahrenova

31. Aeglase sünkroongeneraator , reduktorita tuulik 1 - tiivik 2 - generaator 3 - sagedusmuundur 4 - elektrivõrk 5 - generaatori ergutusmähist toitev alaldi Kuna tuuleolud on nii aasta kui ka ööpäeva kestelmuutlikud, ei saa tuuleelektrijaamad talitleda pidevalt täisvõimsusega. Julia Kjahrenova

32. Faktidtuuleelektrijaamadest Tuuleelektrijaamade nimivõimsuse aastane ekvivalentne kasutusaeg vahemikus 1500…3000 h/a, kuid on piirkondi (nt Californias), kus see ulatub 4000 tunnini aastas. Võttes arvesse elektrituuliku eluiga (20…30 aastat), võib järeldada, et oma elueajooksul annab selline tuulik 60…80 korda rohkemelektrienergiat kui seda kulub tuuleagregaadi valmistamiseks. Praegu suureneb TEJdevõimsus maailmas 20…25%võrra aastas ja ühtlasi valmistatakse järjestvõimsamaid elektrituulikuid Julia Kjahrenova

33. Tuuleenergia Eestis „Taastuvenergeetika tegevuskava aastani 2020” koostamise ettepanekus tuuakse välja, et tehniline piir tuulegeneraatorite paigaldamiseks on tänases olukorras 90-100 MW, kuid sellega kaasneks elektrisüsteemi kvalitatiivne halvenemine. Lõplikuks tehniliseks piiriks loetakse 400-500 MW, mis aga nõuab täiendavaid investeeringuid. Julia Kjahrenova

34. Tuulenergeetika probleemid probleemid nende poolt tekitatud müraga tiivikutelt peegelduv valgu­s nende poolt televastuvõtule ja lindude rändele tekitatud häired et tuuleagregaadid ei segaks üksteise tööd, peaks nende vaheline kaugus olema suurem kui 15 tiiviku läbimõõtu. Julia Kjahrenova

35. Biokütus Biokütus on põlevate tööstusjäätmete, olmeprügi, puidu- jamuude taimsete jäätmete, küttepuidu ja biogaasikasutamine elektrienergia ja soojuse saamiseks. Julia Kjahrenova