Taastuvenergia on ressurss, mida saab kasutada lakkamatult, või mis taastub ökosüsteemi aineringete käigus ilma, et selle kogus inimkultuuri eksisteerimise ajamastaapi silmas pidades oluliselt kahaneks. Täna tutvustab Bioneer põgusalt taastuvaid energiaallikaid.

Taastumine eeldab, et ressursse ei kasutata rohkemal määral kui neid juurde tekib ehk kui taastuva ressursi kasutamine pole ülemäärane, saab see olla sama intensiivsusega püsiv tuhandete aastate jooksul.

 Lakkamatult kasutatavad energiaallikad

 Aineringete käigus taastuvad energiaallikad

 Hüdroenergia (jõed, tõusu-mõõn, laine)

 Biokütus (biomass, biogaas)

 Tuuleenergia

 

 Päikeseenergia

 

 Maasoojusenergia

 

Kehtiva elektrituruseaduse §57 alusel on taastuvad energiaallikad vesi, tuul, päike, laine, tõus-mõõn, maasoojus, prügilagaas, heitvee puhastamisel eralduv gaas, biogaas ja biomass. Biomassi alla loetakse eelnimetatud seaduse alusel põllumajanduse (sealhulgas taimsete ja loomsete ainete) ja metsanduse ning nendega seonduva tööstuse toodete, jäätmete ja jääkide bioloogiliselt lagunevat osa ning tööstus- ja olmejäätmete bioloogiliselt lagunevaid komponente.


Hüdroenergia

Jõgede hüdroenergia (hüdrauliline energia ehk vee-energia) on mehaanilise energia liik, mis vabaneb vee vabal langemisel Maa raskusjõu mõjul. Hüdroenergiat muundatakse otse mehhaaniliseks energiaks näiteks veskites või elektrienergiaks hüdroelektrijaamades.

Kokkuleppeliselt liigitatakse hüdrojaamu vastavalt võimsusele järgmiselt: suured (vähemalt 1000 MW), keskmised (100 - 1000 MW), väikesed (5 - 100 MW), mini- (0,5 - 5 MW) ja mikrojaamad (all 0,5 MW). Kuigi Eesti kuulub äravoolu ja sademete hulga poolest suhteliselt veerikkasse piirkonda, ning jõgede ja ojade arv on üle 7000, on kahjuks enamik neist lühikesed ja väikese vooluhulgaga. Tasase pinnareljeefi tõttu on ka jõgede keskmine kalle väike. Seetõttu võib öelda, et Eesti hüdroenergeetiline potentsiaal on tagasihoidlik ning kõne alla tuleb vaid mini- ja mikrojaamade rajamine.

Hüdroelektrijaamades ei teki süsinikdioksiidi ega teisi keskkonnakahjulikke aineid. Väikehüdrojaamade kahjulik toime keskkonnale on õige projekteerimise ja disaini korral väga väike. Mikro- ja minihüdroelektrijaamad ühtlustavad jõe vooluhulka, parandavad veevahetust ja vee aeratsiooni, seega parandavad jõe sanitaarset seisundit. Õige miinimumvooluhulga tagamine paisu taga kindlustab minimaalse mõju veeloomastikule, s.h vääriskalade migratsioonile rannikujõgedes. Väikesed paisjärvekesed suurendavad jõgede vastupanuvõimet põua- ja külmaperioodidel, mitmekesistavad maastikupilti ja avardavad puhkevõimalusi. Üle kahemeetrise sügavusega paisjärved ei jää suvel kuivaks ega külmu läbi talvel, tagades kaladele ja põhjaloomastikule elupaigad ka ekstreemtingimustel ning vältides ümbruskonna kaevude tühjaks jäämist põuaperioodidel.

Siiski, vaatamata üldisele keskkonnasõbralikkusele, tuleb arvestada, et jõgi on terviklik süsteem, mille iga muutuse esilekutsumisega tuleb olla ettevaatlik. Hüdroelektrijaama ehitamisel tuleb tõkestada jõgi paisuga, mistõttu on hüdrojaamade puhul peamisteks keskkonnamõjudeks vooluvee takistamine ja paisutamisest tulenevad probleemid maakasutusega.

Veehoidlate mõju pole alati ühetähenduslik. Nende keskmiselt soojem ja hapnikuvaesem vesi võib vähendada hinnaliste külmaveelembeste kalaliikide (harjus, forell) arvukust, sobides hästi soojalembestele taimetoidulistele liikidele.

Veetaseme tõstmine võib põhjustada raskusi maaparanduses. Lisaks sellele tuleb kindlasti arvesse võtta kalade, eriti haruldaste liikide, liikumise takistamist nende kudemisaladele.

Tõusu-mõõna energia (loodete energia) on mehaanilise energia liik, mis vabaneb mere taseme muutumisel tõusu ja mõõna ajal. Tõusu-mõõna energia muundatakse elektrienergiaks loodeelektrijaamas.

Maailma esimene loodeelektrijaam avati 1966. aastal Prantsusmaal Bretagne’is Rance’i suudmelahes, kus tõusu ja mõõna kõrguste suurim vahe on kuni 13,5m ja vooluhulk kuni 18 000m³/s. Läänemeremaades, sealhulgas

Eestis välistab tõusu-mõõna energia kasutamise Läänemere suletus, mistõttu on tõusu ja mõõna ulatus väga väike. Tõusu-mõõna energia on kõige suurem lahtedes, mis avanevad otse ookeanile.

Tõusu-mõõna energia on ka üsna odav, aga selle kasutamine pidevaks elektrienergia saamiseks on keerukas tõusude ja mõõnade perioodilisuse tõttu (periood 12 tundi ja 25 min).

Laineenergia on mehaanilise energia liik, mis vabaneb mere taseme kõikumisel lainetuse tekkimisel. Selle energeetiliselt mõistliku energiahulga saamine on tehniliselt keeruline kuna laineenergiat tuleks koguda mere küllaltki suurelt pindalalt ja selle kasutamise võimalus on ajaliselt väga ebaühtlane. Energeetikas laineenergia kasutamine olulist osa ei oma. Tavaliselt kasutatakse laineenergiat merel või väikesaartel olevate väikese võimsusega objektide varustamiseks koostöös elektriakumulaatoritega.


Tuuleenergia

Tuuleenergia on mehaanilise energia liik, mis vabaneb õhu liikumisel. Tuuleenergia muundatakse mehaaniliseks energiaks näiteks tuuleveskites ja tuule jõul töötavates veepumpades. Elektrienergiaks muundavad tuulegeneraatorid. Tuul ei ole püsiv, seetõttu tuleb teda kasutada kombineeritult teiste energiaallikatega.

Enim tuulikuid on Saksamaal, kus saadakse kõige suurem osa maailma tuuleenergiast. Taanis toodetakse tuule abil tervelt 19% riigi elektrienergiast. Palju kasutatakse tuulikuid veel Hispaanias, Portugalis, Ameerika Ühendriikides, Iirimaal ja Indias. Maailma suurim tuulepark asub USA California osariigis, selle tuulepargi koosseisus on ligikaudu 14 000 tuulikut, mis toodavad ligikaudu 1,2% osariigi elektrienergiast.

Tuuleenergia puudusteks loetakse müra tekitamist, lindude lennu segamist ja maastikupildi rikkumist. Müra vähendamiseks on tänapäeva tuulegeneraatorid projekteeritud võimalikult hästi reguleeritavaks. Samuti on proovitud disainida paremini looduskeskkonda sobivaid tuulikuid.

Tuuleenergiat on inimene rakendanud aastatuhandeid. Veel 20. sajandi alguses olid Eestis tuuleveskid väga levinud. Tuulegeneraatoreid hakati suuremas mahus tootma 1970. aastatel naftakriisi ajal, pärast seda on vastav tehnika kiiresti arenenud.

Praeguse tehnoloogia baasil ei ole otstarbekas rajada tuulegeneraatoreid piirkondadesse, kus tuule keskmine kiirus on alla 6 meetri sekundis.

Eesti esimene tuulegeneraator rajati Hiiumaale Tahkunasse 1995. aastal. Tuuliku võimsus oli 150 kW. Täna on tuuliku omanikuks Eesti Energia AS, kes tegeleb tuuliku renoveerimistöödega ning kellel on plaanis rajada Tahkunasse tuuliku jalamile tuuleenergeetikat tutvustav väljapanek.

Eestis on tänaseks rajatud mitu tuuleparki (näiteks Virtsu, Esivere, Pakri, Viru-Nigula ja Aulepa) suurim neist on Aulepa tuulepark, mis valmis 2009. aasta kevadel, Aulepas on 13 tuulikut ja nende elektriline võimsus on kokku 39MW.


Päikeseenergia

Päikeseenergia on energia, mis on saadud päikesekiirguse energiast. Põhiliselt kasutatakse seda soojuse ja elektri tootmiseks.

Päikeseenergia vabaneb Päikesel toimuvate termotuumareaktsioonide tulemusel. Päikesekiirgus on puhtaim ja mõjusaim energiaallikas.

Päikesepatareide kõrge hinna taga peitub selle tootmiseks kasutatav materjal, milleks sageli on kas amorfne (a-Si) või kristalliline räni (c-Si). Räni tüübist sõltub ka päikesepaneeli hind ja efektiivsus: amorfne räni on odavam, kuid vähemefektiivne ja kristallilisest ränist päikesepaneelide kasutegur on suurem, kuid lähtematerjal on kallim, mis tuleneb räni puhastusprotsessist. Kuigi räni on looduses üks enim levinud elemente, pole tema ülipuhtaid monokristalle sugugi kerge ega odav saada. Teadlasel mitmel pool maailmas (k.a. TTÜ-s) otsivad päikeseenergia vallas uusi lahendusi.

Päikesekiirgus toob Maakera elusfääri keskeltläbi ligikaudu ühe kilovati (1 kW) võimsust ruutmeetrile ehk ühe megavati ruutkilomeetrile (1 MW/km2).


Maasoojusenergia

Maasoojusenergia (geotermaalenergia ehk geotermiline energia) on maapõues peamiselt looduslike radioaktiivsete elementide lagunedes tekkiv ja aegade jooksul kivimitesse salvestunud soojusenergia.

Maasoojusenergiat saab kasutada vaid nendes piirkondades, kus soojusvoog möödub vähemalt mõne kilomeetri sügavuselt, sellised tingimused on enamasti laamade äärealadel. Maasoojusenergiat on väga raske kätte saada, termaalvett ja auru saadakse sügavale maasse rajatud puuraukudest, samuti kasutatakse kuumade kivimite soojust sealt vett läbi pumbates.

Kuigi maasoojusenergiat leidub ulatuslikul alal, kasutatakse seda vaid vähestes riikides: USA-s, Islandil, Itaalias, Prantsusmaal, Jaapanis, Filipiinidel ja Uus-Meremaal. Märkimisväärselt suur on maasoojusenergia osa Islandi energiabilansis, moodustades umbes 40%.

Võrreldes fossiilkütustega on maasoojusenergia kasutamise mõju keskkonnale väike aga jooksvad kulutused energia tootmisele ja transpordile on üsna kõrged, sest tarbimispiirkonnad jäävad tootmiskohtadest sageli kaugele.


Biokütus

Biokütus on energeetilisel otstarbel kasutatav orgaaniline aine, mis organismide elutegevuse tulemusena on ökosüsteemis hiljuti moodustunud või mis on selle saadus. Biokütus võib olla taimset, loomset või mikroobset päritolu.

Esmaste biokütustena on kasutusel näiteks küttepuu, hagu, õled, hein, sõnnik. Töödeldud biokütused on näiteks biodiislikütus, bioetanool, puiduhake.

Biokütust võib saada nii pärismaiste koosluste majandamisel (metsaraie, võsaraie, heinategu, roolõikamine, jne) kui kultiveerimisel (energiamets, energiaheina, õlitaimede jt põllumajanduslikul kasvatamisel).

Erinevalt fossiilsete kütuste kasutamisest ei too biokütused biosfääri aineringesse ainet juurde. Biokütuste põletamisel vabaneb süsihappegaas, mis äsja oli ta enda kasvamisel atmosfäärist võetud, seetõttu ei suurenda biokütuste tarvitamine süsihappegaasi kogust atmosfääris.

  • Energiamets (energiavõsa) on põõsastik, mille raiering on 3–10 aastat. Tavalisimad puud, mida kasvatatakse, on lepa-, paju- ja eukalüptiliigid.

  • Energiahein sarnaselt energiametsaga saab energiatoormena kasutada energiaheina, selle raiering on 1 aasta. Energiaheina saadakse harilikult pilliroost ja laialehelisest hundinuiast.

Biomass (fotosünteesi energia) on soojusenergia, mis saadakse mingit tüüpi biomassi põletamisel.

Biomassi alla liigitatakse igasugune taimestik, selle töötlemissaadused või jäätmed, mille niiskusesisaldus on pärast kasvuperioodi viidud põletamiseks sobivalt madalaks. Siia kuuluvad puiduhake ja puidujäätmed, saepuru, põõsastaimed, pilliroog, põhk ning mitte kauges minevikus looduses tekkinud orgaanilised ained.

Biogaas (käärimisgaas) on orgaanilise aine käärimisel tekkiv gaas. Koosneb umbes 2/3 metaanist ja 1/3 süsihappegaasist. Saadakse orgaanilise aine suure sisaldusega olme- ja loomakasvatusjäätmete kääritamisel kinnises anumas või ruumis. Kasutatakse väiksemates majapidamistes majapidamisgaasina.

Üksikutel juhtudel orgaanilise aine suurte kogumite juures (prügimäed, loomakasvatus-suurfarmiid) võidakse kasutada ka energeetilise kütusena kohaliku vajaduse katmiseks soojatootmisel, väikestes elektrijaamades soojuse ja elektri koostootmisel või ka mootorkütusena elektrienergia reservgeneraatori käitamiseks.

Biogaasi globaalse soojendamise efekt on 21 korda suurem kui süsihappegaasil, mistõttu on biogaasi utiliseerimine oluline kasvuhoonegaaside heite vähendamisel.



Tuletame meelde, mis on energia? 

Energia on elusorganismide elutegevuse alus ja füüsikaline suurus, mis iseloomustab mingi objekti võimet teha tööd.

Laiemas mõttes on energia kõigi füüsikaliste objektide (osakeste, kehade, väljade) liikumise üldine mõõt.

Energia on kõikide protsesside liikumapanev jõud.

Energia avaldusvormid:

  • mehaaniline (potentsiaalne, kineetiline),

  • keemiline (keemiliste reaktsioonide energia),

  • soojuslik siseenergia (soojusenergia ehk soojus),

  • elektromagnetiline (elektrivälja-, magnetvälja, -kiirgusenergia),

  • tuumaenergia,

  • gravitatsioonienergia.



Artikkel ilmus Bioneeri e-õppes. Loe tasuta e-õppest kindlasti teema kohta lisaks ka lugejate kommentaare!

E-õppe lugemiseks registreeri ennast e-õppe kasutajaks www.bioneer.ee/login/?op=register.

Need lugejad, kes on juba registreerunud, peavad ainult e-õppesse sisse logima.

Bioneeri Intelligentse Egoismi e-õpe saab teoks tänu Keskkonnainvesteeringute Keskusele.