Eestis kaitstud doktoritöö pakub uusi lahendusi, mis ei lase elektrit ega soojust raisata (2)
/nginx/o/2021/03/04/13662113t1h56a3.png)
17. juuni 2024, 13:07
:format(webp)/nginx/o/2024/06/17/16158240t1hc856.jpg)
Juunis Tallinna Tehnikaülikoolis kaitstud doktoritöö pakub Eesti energiatootjatele mitmeid kasulikke lahendusi, mida saab põhimõtteliselt kohe kasutama hakata – ja esimene suur ettevõte seda juba tegigi. Millega on tegemist?
Nimelt paigaldati Utilitase Tallinna Elektrijaama suur elektrikatel, et vajadusel saaks sealt suunata «üleliigse» elektri soojusesse.
«Sinna juurde on plaanitud ka energiasalvesti ning sellegi jaoks on vajalik plats juba olemas,» avaldab värske doktor Kertu Lepiksaar, kellest pärast doktoritöö kaitsmist sai Tallinna Tehnikaülikooli energiatehnoloogia instituudi teadur.
Tema sõnul kaalutakse ka soojuspumpade paigaldamist aina rohkem, et kasutada ära heitsoojust: «Näiteks peaks Paljassaarde tulema suur soojuspump, mis kasutab ära puhastatud reovee soojust enne merre jõudmist.»
Energiat enam vanaviisi raisata ei tohi
Energia tarbimine on tänapäeval paratamatu ning seda on vaja nii soojuse kui ka elektrina, suvel lisaks veel jahutusena.
«Tihti tundub, et häid valikuid energiavajaduse katmiseks on vähe ning kaod tootmisel on paratamatud,» ütles tehnikaülikooli teadur, «oskamatus taastuvenergia ülejäägiga toime tulla võib mõjuda pidurdavalt taastuvenergia levikule. Tegelikult aga on võimalik targa planeerimisega saavutada märkimisväärne energia kokkuhoid ning suunata kogu taastuvenergia kasulikult tarbimisse.»
Värske doktor on veendunud, et hea planeerimise ja õigete tehnoloogiate kasutamisega on võimalik meie mõneti raiskavat energiatootmist muuta tõhusamaks.
«Kui elektrienergiasalvestid on kallimad ja võimsuspiirangutega, siis soojusenergia salvestamine on tehniliselt lihtsam ning ka paigaldus- ja kasutuskulud on madalamad.»
«Energiatootjatel on ees rasked väljakutsed, kuid kasutades energiasalvesteid ja juhtides «üleliigset» taastuvenergiat vajadusel soojuse tootmisse, pole ka tulevikus ei elekter ega soojus enam luksuskaup,» rõhutab Lepiksaar.
Nii uuriski ta oma doktoritöös «Targa energiasüsteemi efektiivsuse parendamine läbi koostootmise paindlikkuse tõstmise» erinevaid võimalusi, kuidas meie tänapäevane energiasüsteem muuta paindlikumaks ja tõhusamaks targaks energiasüsteemiks.
Mis lahendustega on täpsemalt tegu?
Doktoritöö keskmes olevat tarka energiasüsteemi võib Lepiksaare sõnul defineerida kui energiasüsteemi, mis ühendab kõik meie energialahendused üheks ühtseks süsteemiks: «See tähendab, et elektrit, kaugkütet ega jahutust ei käsitleta isoleeritud süsteemidena, vaid ühendatud ja integreeritud tervikuna. Erinevate energiatehnoloogiate – nagu soojuse ja elektri koostootmine, katlamajad, soojuspumbad, taastuvelektri tootmisüksused ja jahutustehnoloogiad – ühendamine ühes toimivasse süsteemi võimaldab tagada taastuvate energiaallikate tõhusama kasutamise ja primaarenergia kokkuhoiu.»
Töö ajendiks oligi uurida, kuidas integreerida erinevaid tehnoloogiaid ühtsesse energiasüsteemi, arvestades samas olemasoleva ehk soojuse ja elektri koostootmisel põhineva süsteemi olemust.
«Kuigi loeme koostootmisjaamasid juhitavateks energiaallikateks, ei ole nende töö kuigivõrd paindlik, kuna need töötavad kõige paremini ühtlasel koormusel.»
«Kuigi nii soojust kui ka elektrit on võimalik toota mitut moodi, sealhulgas kasutades ka vaid taastuvenergiat, on koostootmisjaamad endiselt olulised meie energiasüsteemis,» selgitab Lepiksaar.
Põhjus on selles, et nende töö on stabiilne ja tänu nendele on meie energia baasvajadused alati kaetud. Lisaks sellele on koostootmisjaamadel oluline roll elektrivõrgus sageduse hoidmisel.
«Kuigi loeme koostootmisjaamasid juhitavateks energiaallikateks, ei ole nende töö kuigivõrd paindlik, kuna need töötavad kõige paremini ühtlasel koormusel. Meie tarbimine muutub aga nii aasta kui ka ööpäeva lõikes märkimisväärselt, mistõttu on vastavalt vajadusele kas toota soojust juurde või juhtida jahutitesse. Nii on talvisel perioodil vaja käitada lisaks koostootmisjaamadele maagaasi katlamaju ja sõltuda fossiilsetest kütustest, suvel aga „visata minema“ soojus, millega pole hetkel midagi peale hakata,» nendib Lepiksaar.
Salvestustehnoloogiaid on mitmesuguseid
Seega on paindlik energiatootmine hädavajalik nii soojuse- kui ka elektritootmises. Mõlema puhul on Lepiksaare sõnul taastuvaid energiaallikaid keeruline kontrollida ja need sõltuvad suuresti ilmastikutingimustest – tuulest ja päikesepaistest.
Nagu öeldud, saab taastuvenergia tootmise suurt kõikumist vähendada salvestusvõimaluste kasutuselevõtuga. Erinevat tüüpi salvestustehnoloogiatel on erinevad kasutusstrateegiad.
«Salvestustehnoloogiasse tehtavate investeeringute optimeerimiseks on vajalikud põhjalikud arvutused ja analüüsid. Kui elektrienergiasalvestid on kallimad ja võimsuspiirangutega, siis soojusenergia salvestamine on tehniliselt lihtsam ning ka paigaldus- ja kasutuskulud on väiksemad,» selgitas Lepiksaar.
Soojusenergia salvestamise puhul on olemas erinevaid tehnilisi võimalusi, mis sobivad nii hooajaliseks kui ka lühiajaliseks energia salvestamiseks. Nii saab suurendada paindlikkust soojuse tootmisel ja vähendada soojuse tootmisest tulenevaid kasvuhoonegaaside emissioone, samal ajal kahandades vajadust tipukatelde järele.
Teine raske ülesanne – paindlik tootmine
Hoopis teine väljakutse soojuse ja elektri koostootmisjaamadele on paindlik elektritootmine, eriti kui elektrivõrgus on taastuvate energiaallikate ülejääk. Kuna koostootmisjaama ei saa suvalisel hetkel lihtsalt seisata, tuleb leida lahendused nõudluse haldamiseks, näiteks nagu suunates üleliigne elekter soojuse tootmisesse, kus see energia on võimalik kasulikult ära kasutada.
«Kuigi jahutuse tootmine tundub meie piirkonnas ebavajaliku luksusena, siis tegelikult on aastatega jahutuse tarbimine suvisel perioodil märgatavalt kasvanud, seda eelkõige just kontori- ja büroohoonetes,» avaldab Lepiksaar. Kaugjahutussektoris valmistab paindlikkus tehnoloogiate erinevuste tõttu võrreldes kütte- ja elektrisektoriga vähem muret. Siiski on jahutussektori jätkusuutlikkus endiselt ülioluline, kuna soojuspumpade ja absorptsioonjahutite kasutamise kaudu on võimalik energia kasutamise tõhusust oluliselt parandada.
Kokkuvõtteks saab Lepiksaare sõnul öelda, et hea planeerimise ja õigete tehnoloogiate kasutamisega on võimalik Eestis energiatootmist muuta senisest igatahes oluliselt säästvamaks ja sidusamaks – ning aeg on see samm ette võtta.