Alternatiivsed energiaallikad: geotermaalenergia ja hüdroenergia. Ressursid. (0)

Alternatiivsed energiaallikad – hüdroenergia ja geotermiline energia. Ressursid.
Geotermaalenergia ehk geotermiline energia (tuleb Kreeka keelsetest sõnadest geo, mis tähendab pinnast ja therme, mis tähendab soojust) on Maa siseenergia . See on maapõues peamiselt looduslike radioaktiivsete elementide lagunedes tekkiv ja aegade jooksul kivimitesse salvestunud soojusenergia . Seda energiat kasutatakse kas otse soojusenergiana või muudetakse seda elektrienergiaks.
Peamiseks soojusallikaks on pika pooldumisajaga uraani, tooriumi ja kaaliumi isotoopide lagunemine maakoores, nii et aluspõhja temperatuur tõuseb maapõue sügavuse suunas, umbes 10-20 kraadi kilomeetri kohta.
Euroopas on geotermilist energiat kasutatud alates 18. sajandist. Piisava kuumuse korral ( ca. 150C) on võimalik toota ka elektrit. Termaalvetest tuleneva soojuse saab muundada turbiine ja generaatoreid kasutades elektriks. Kõige suurem geotermiliste elektrijaamade rühm on Californias geotermilisel alal. 2007 aastal moodustas geotermiline energia 1% maailma energiatoodangust.
Euroopas on geotermilist energiat elektrienergiaks muudetud alates 20. Sajandist: esirinnas on Itaalia (742 MW), kus geotermiline energia katab 2% elanikkonna elektritarbimisest. Islandil katab maapõuesoojus 6% (80 MW) elektritootmisest ja 85% küttest. Kogu maailmas saadakse maapõuesoojusest 6 GW elektrienegiat ja 11 GW soojusenergiat.
Me põhimõtteliselt elame ahju peal. Soojuse ja elektri saamiseks ei ole vaja põletada hinnalisi tooraineid ( gaas , nafta , kivisüsi), sest meie kõigi jalge all laiub hiiglaslik “ahi” – maakera ise –, milles peituva soojusenergia hulk on praktiliselt ammendamatu. Maakera soojusenergia hulk on J ning ainuüksi maakoores J. Isegi kui sellest ära kasutada vaid 1%, jätkuks seda miljoniks aastaks. Ühesõnaga – energiapuudust Maal küll ei ole, kogu küsimus seisneb selles, kui kiiresti ja efektiivselt õpib Homo sapiens seda enda huvides ära kasutama.
Maakoores peituv soojus on jaotunud aga üsna ebaühtlaselt ja seepärast on ka selle kättesaadavus väga erinev. Mida lähemal maapinnale on kuuma vee või auru lademed, mida kõrgem on nende temperatuur ja mida suurem on nende mass, seda lihtsam ja odavam on nendest vajalikku energiat ammutada.
Maasisest energiat saab kasutada vaid nendes piirkondades, kus soojusvoog lähtub vähemalt mõne kilomeetri sügavuselt. Sellised tingimused on enamasti laamade äärealadel – intensiivse vulkaanilise tegevusega aladel. Sellised geotermiliselt soodad vööndid asuvad näiteks Vaikse ookeani lääneservas(Jaapan, Uus- Meremaa ), idaservas( California , Mehhiko), Atlandi ookeani keskjoonel(Island) ja Vahemeres(Itaalia). Nendel aladel võib Maa termiline gradient (siin: füüsikalise suuruse muutus pikkusühiku kohta – toim) ulatuda 100 ºC/km ja sealt võib puuraukude abil saada külluses nii kuuma vett kui auru. Maapõues valitseva suure rõhu tõttu saab nad kätte ka erilise pingutuseta. Eesti paikneb aga paksu ja külma maakoorega seismiselt väheaktiivsel alal. See on ka põhjuseks, miks Eestis on vastavaid uuringuid suhteliselt vähe läbi viidud .
Geotermaalenergia kasutamisele peab muidugi eelnema ulatuslik uurimistöö maapõues olevate temperatuurigradientide kohta. Selleks tuleb teha arvukalt puurauke, mis tavaliselt ulatuvad 6 km sügavusele, kuid tänapäevane puurimistehnika võimaldab rajada ka 15 km sügavusi puurauke.
Geotermaalenergia tootmise põhimõte on lihtne: ühest torust lastakse jahedam vesi sisse, mis peale soojenemist kivimites tõuseb teisest torust välja ning genereerib vastavas seadeldises energiat. Üle 100 C kuumusega saab toota elektrit, alla selle aga soojust ruumide kütmiseks. Näiteks Itaalias või Saksamaal on maa sisemus teatud kohtades nii kuum, et 100 C saamiseks piisab 2,5km puuragust. Eesti on tunduvalt külmem ning siin tasub vaid soojusenergia tootmisele mõelda. 6-8 km augu puurimine läheks lihtsalt liiga kalliks.
Hüdroenergia ehk 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.
Voolava vee energia muudetakse elektrienergiaks veejõujaamades ehk hüdroelektrijaamades. Vee-energia kasutamine on üks pikema aegsemate kasutamise traditsioonidega taastuvenergia rakendusi – vesirattaid ehitati jõgedele juba vähemalt 2000 aastat tagasi. Kui vanasti kasutati vee-energiat vesirataste liikuma panemiseks veskites, mida kasutati jahu jahvatamiseks või laudade saagimiseks, siis nüüd kasutatakse peamiselt turbiine ning seda eeskätt elektrienergia tootmiseks.
Praegu toodetakse 22% maailma elektri toodangust hüdroelektrijaamades, millest peamise osa toodavad suured hüdroelektrijaamad. Suuri hüdroelektrijaamu saab rajada maades, kus on suured veevarud – näiteks Skandinaavia maades, Põhja-Ameerikas ja Venemaal. Euroopa Liidu suurimad ressursid asuvad Alpides (Prantsusmaa, Itaalia, Šveits ja Austria kasutavad 35% hüdroenergiast Lääne-Euroopas), Püreneedes( Hispaania , Prantsusmaa), Appenniinides(Itaalia) ja nagu öeldud Skandinaaviamaades.
Põhja-Ameerika ja Euroopa on kasutusele võtnud üle poole oma veeressurssidest, suurimate varudega arengumaad vaid kümnendiku. Kui õnnestuks kasutusele võtta kogu voolava vee energia maailmas, tõuseks hüdroenergia osatähtsus elektri tootmises siiski vaid 30 protsendile.
Kõige rohkem hüdroenergiat toodetakse USA-s ja Kanadas. Kokku annavad need kaks riiki ligi neljandiku maailma veejõujaamade elektritoodangust. Kiiresti on vee-energia kasutus kasvanud Hiinas. Kolme Kuru hüdroelektrijaama on valmimise järel maailma võimsaim elektrijaam . Võimas hüdroelektrijaam asub Lõuna-Ameerikas, Paraná jõel Brasiilia ja Paraguay piiril .
Euroopas toodetakse suurem osa vee-energiast Skandinaaviamaades (Norra, Rootsi), Islandil, Alpi riikides (Prantsusmaa, Itaalia, Šveits, Austria) ja Venemaal. Siberi vee-energia võimsusest on valdav osa veel kasutamata. Elektrienergiat ekspordivad, sedagi kaudselt , Norra ja Island. Ka Siberist veetakse elekter välja kaudselt – tööstustoodetena, peamiselt Venemaa teistesse piirkondadesse.
Kuna Eesti pinnamood on tasane , jõed lühikesed ning veevaesed, siis pole Eestis võimalik suuri hüdroelektrijaamu rajada, seevastu leidub meie jõgedel sadu väikseid koondatud langusega jõeosi, mis sobivad väikehüdroelektrijaamade rajamiseks ning millest suur osa oli ka eelmise sajandi esimesel poolel kasutusel. Praegu toimubki just aktiivne nende vanade jaamade taastamine.
Nagu sai mainitud , on Eesti hüdroenergeetiline ressurss tagasihoidlik . Kuigi Eesti kuulub keskmise äravoolu poolest (250 000 m3/ km2 aastas) suhteliselt veerikkasse piirkonda, raskendab vee-energia kasutamist veevarude killustatus. Eesti territooriumitel olevatest vooluveekogudest on 94% pikkusega kuni 10 km ja vaid 9 jõe pikkus ületab 100km. Vähem kui 50 jõe vooluhulk ületab 2 m3/sek ja ainult 14 jõel on see üle 10 m3/sek. Veerikkamateks on Narva (keskmine vooluhulk suudmes ligi 400 m3/sek), Ema­jõgi (71,8), Pärnu (64,1) aga ka Kasari (27,6), Navesti (27,2) ja Pedja (25,4) jõgi. Pinnamood on tasandikuline. Pinnavormide suhtelised kõrgused ei ületa enamasti 20 m, ulatuvad harva 50 m-ni ning ainult üksikjuhtudel ületavad selle. Siiski leidub rida vee-energia kasutamiseks kõlbulikke koondatud langusega jõeosi, millest suur osa on ka varem kasutusel olnud.
Esmajoones olgu mainitud paeastangult alla voolavad Põhja-Eesti rannajõed. Riia lahe vesikonnas on suurim potentsiaal Pärnu jõel. Peipsi järve vesikonnas leidub astanguid võimsusega umbes 100 kW paljudel jõgedel.
Eesti Entsüklopeedia annab meie jõgede summaarseks teoreetiliseks hüdroenergeetiliseks ressursiks umbes 300 MW. Summaarne tehniliselt rakendatav potentsiaal on erinevatel hinnangutel 30-60 MW. See võimaldaks toota 150-400 GWh elektrienergiat ja katta 2-5% elektritarbimisest.
Teoreetilisest ressursist tunduvalt väiksem on tehniliselt kasutatav ressurss, mis on põhiliselt määratud koondatud languste (jõuastmete) olemasoluga ja nende kasutamise võimalustega.