Elektrienergia tootmine, tarbimine ja ülekanne (0)

REFERAAT
Elektrienergia tootmine, tarbimine ja ülekanne
2009
Elektrienergia tootmine
Maailma elektrienergia tarbimine suureneb pidevalt ning selle rahuldamiseks on vaja toota aina rohkem energiat. Elektrienergia tootmise hulgast saab aimu kui vaadata näiteks 2007. aasta andmeid, kui terves maailmas kokku toodeti 19.02 trilliont kWh energiat.
Elekter rahuldab vaid 40-45% kogu energiavajadusest. Elektrienergia tootmiseks kasutatakse peamiselt kolme eri liiki energiaallikaid – soojuselektrijaamad (63%), hüdroelektrijaamad (19,3%), tuumajaamad (17,3%). Alternatiivenergiat kasutatakse maailmas väga vähe, kuid üksikutes riikides võib selle osakaal olla märkimisväärne. Sama omandavad alternatiivsed energiaallikad tänapäeval aina suuremat tähtsust kuna ei saasta ega reosta otseselt keskonda . Alternatiivsete energiate hulka kuuluvad vee-energia, tuuleenergia , loodete energia, ja maasisene energia. Nüüd räägikski veidi lähemalt alternatiivsetest energiaallikatest.
Taastvatest energiaallikates kasutatakse kaasajal kõige enam veejõdu. Hüdroelektrijaamad annavad ligi viiendiku maailma elektrienergiast. 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.
Päikeseenergiat kasutatakse veel vähem kui vee-energiat. Päikeseenergia otsese kasutuse ajalugu on pikk, kuid 1970. aastate lõpus kasutusele võetud spetsiaalsed päikeseküttesüsteemiid ja päikeseenergia muundamine elektriks kuuluvad uue tehnoloogia valdkonda. Päikeseenergia abil ei toodeta mitte ainult elektrit, vaid köetakse ka elumaju ja soojendatakse vett.
Päikeseenergia on hajutatud ning selle otsene kasutamine on tehnoloogiliselt keerukas ja vähemalt praegusel ajal veel kallis. Kuid teatud piirkondades võib päikeseenergia juba praeguse tehnoloogia juures olla väga otstarbekas ja aidata säästa teisi energiavarasid ja keskkonda. Päikeseenergia muudetakse elektrienergiaks päikesepaneelides. Välja on töötatud ka päikesepatareina toimiv fotogalvaanilistest elementidest koosnev katusekattematerjal, mis muudab päikeseenergia elektriks.
Päikeseenergia kasutamises on märkimisväärset edu saavutanud Saksamaa, Jaapan, USA, Itaalia ja Prantsusmaa. Üha laialdasemalt on päikeseenergiat hakatud kasutama ka arengumaades. Maailmapanga toetusel on juba tuhandetesse India küladesse rajatud päikeseenergial töötavaid süsteeme. Päikeseenergia kasutamine laieneb ka Sri Lankas , Zimbadwes, Lõuna-Aafrika Vabariigis jm. Arvestatakse, et 2010. aastal võib päikeseenergia anda 17% kogu vajaminevast elektrienergiast.
Üks tähtsaid alternatiivseid energiarliike on veel tuuleenegria. Tegelikult on tuule jõudu kasutatud juba ammustel aegadel , kuid mitte elektrienergia tootmiseks. Kuigi tuuleenergia varud on suured, on selle energialiigi laialdasem kasutamine alles ees. Praeguse tehnoloogia juures õigutstab tuuleenergia end majanduslikult vaid nendes piirkondades, kus tuule keskmine kiirus on vähemalt 6 meetrit sekundis. Tuuleenergia kasutamisel tekib aga küsimus, mis saab tuulevaiksel perioodil. Üks võimalus on elektrienergia salvestada ja kasutada seda siis, kui energiatarve suureneb. Selline salvestamine on võimalik keemilisel (akumulaatorid) või mehhaanilisel teel (pumpjaamad, kus vesi pumbatakse kõrgel olevasse veehoidlasse, mida saab hiljem kasutada veejõujaamas). Mõlemal juhul läheb muundamisel energiat kaduma.
Kõige rohkem tuulikuid on Saksamaal, USA-s, Taanis , Hispaanias, ja Indias. Maailma suurim tuulepark asub Californias, kus töötab ligi 14 000 tuulikut. Need on ühendatud ühtsesse energiavõrku, tootes 1,2 % California osariigi elektrienergiast.
Ka Eestis on 7-8 tuuleparki, kus on rohkem kui üks elektrituulik, millele lisaks on ka mõned üksikud tuulikud. Suurimad tuulepargi rajajad Eestis on ettevõte 4energia ja Eesti Energia. Eesti Energia arendab hetkel seni suurimat maismaa tuuleparki Baltikumis, milleks on Aulepa tuulepark.
Üks tähtis alternatiivenergiaallikas on veel geotermaalenergia ehk maa sisene energia. See on maapõues peamiselt looduslike radioaktiivsete elementide lagunedes tekkiv ja aegade jooksul kivimitesse salvestunud soojusenergia . Maasisest soojust tasub kasutada elektrienergia tootmisel, kui kuumad kivimid asuvad maapinna lähedal. Külm vesi pumbatakse maapõue, kus see soojeneb ning kuuma vett kasutatakse seejärel elektrienergia tootmiseks.
Kuigi geotermaalenergiat leidub ulatuslikul alal, kasutatakse seda vähestes riikides. Märkimisvärselt suur on geotermaalenergia osa Islandi energiabilansis, moodustades ombes 40%.
Elektrienergia tarbimine
Viimastel aastakümnete jooksul on inimkond tarbinud sama palju energiat kui varasema inimajaloo jooksul kokku. Kui vaadata näiteks Eesti sisemaist elektrienergia tarbimist viimastel aastatel (joonis 1.) siis võib selgest näha et, energia tarbimine on tänapäeval ligi kolmandiku võrra suurem kui 2001 aastal ja prognooside kohaselt kasvab veelgi. Elektrit kasutatavad seadmed lähevad iga aastaga küll järjest säästlikumaks, aga kuna me erinevaid seadmeid järjest rohkem endale soetame siis elektritarbimine ikka kasvab. Eestis prognoositakse elektrienergia kasvu 2-3% aastas, mis on arenevas ühiskonnas kahjuks loomulik.
joonis 1. Eesti sisemaine elektrienergia tarbimine ja elektrikaod, GWh
allias : elektro .ttu.ee
Elektrienergia ülekanne
Iga riigi elektrisüsteemis on elektrienergia ülekandmise ja tasakaalushoidmise eest vastutav asutus monopoolses seisundis. Eestis on selleks asutuseks OÜ Põhivõrk, Soomes Fingrid Oyj. OÜ Põhivõrk on energia ülekandega tegelev ettevõte, mis ühendab terviklikuks energiasüsteemiks Eesti suuremad elektrijaamad , jaotusvõrgud ja suurtarbijad.
Süsteemis peab igal ajahetkel valitsema tasakaal elektrienergia tootmise ja tarbimise vahel. Tasakaalutus põhjustab probleeme süsteemi talitluses ning peab olema välistatud. Seni ei ole Eesti energiasüsteemis olnud ühtki suurt katkestust, kuid lähiajaloost on teada mitu juhtumit USA-s ja alles hiljuti Lääne-Euroopas.
Töökindluse tagamiseks on erinevad riiklikud energiasüsteemid omavahel ühendatud üheks suureks süsteemiks. Kui 2006. aastani oli Eesti elektrivõrk ühendatud ainult Läti ja Venemaa elektrivõrguga, siis alates 2006. aasta novembrist on Eestil välisühendus Põhjamaadega läbi Estlinki merekaabli, mis ehitati Soome ja Eesti vahele. Merekaabli ülekandevõimsus on 350 MW, alalisvoolu pingega +/- 150 kV. Kaabli kogupikkus on 210 (2 korda 105) km, sealhulgas 148 km merekaablit ja 62 km maakaablit.
Mida suurem on pinge, seda rohkem saab elektrit edasi viia. Elektrivõrk sarnaneb teedevõrguga. Linnade vahel on laiad kaherealised ja kiirelt sõidetavad maanteed, kus liiguvad bussid ja suured kaubaautod, mis liigutavad korraga suure hulga inimesi või kaupu ühest linnast teise. Linnades on väiksemad teed ja liiklus on aeglasem , mida mööda sõidavad linnaliini bussid ja väikekaubikud, et inimesed ja kaup sihtkohale lähemale toimetada. Lisaks on linnas jalgratta ja kõnniteed, mida mööda liiguvad inimesed või jalgratturid. Et päris sihtkohta jõuda, peab liikuma mööda treppe ja koridore, mis on kitsad ja milles liikumiskiirus väike.
Kõik sama kehtib ka elektrisüsteemis, kus tee laiust või sõitvate autote hulka mõõdetakse voltides. On olemas suured elektriliinid (Eestis 330 000 V, mujal ka 500 000 V), mis ühendavad suured elektrijaamad ja tarbimispiirkonnad omavahel (nagu kiirteed). Nendest väiksemad on madalamal pingel liinid väiksemate linnade või linnaosade vahel (35 000 - 110 000 V), millele vastaksid üherealised sõiduteed. Asulate sees jaotatakse elektrit pingel 6 000 - 10 000 V ehk neid võiks võrrelda majadevaheliste teede ja tänavatega. Majja jõuab elekter pingel  400 V (3faasiline) või korterites kasutatav pinge 230 V (1faasiline). Just 230 V  (volt) ja 50 Hz (herts) on see pinge, mis on meie seinakontaktis ja mis pingele on mõeldud enamus meil kasutatavaid kodumasinaid. Tasub märkida, et see ei ole mitte igalpool nii ja näiteks Ameerikas ja Kanadas kasutatakse kodudes pinget 120 V ja sagedust 60 Hz, samas kui Jaapanis on kasutusel pinge 100 V aga kasutatakse nii 50 kui ka 60 Hz sagedust sõltuvalt piirkonnast . 
Kasutatud materjalid:
http://elektro.ttu.ee/moodul/’
https://www.cia.gov/library/publications/the-world-factbook/geos/xx.html
Maailma Ühiskonnageograafia gümnaasiumile – Eesti Loodusfoto, 2003
http://www.pohivork.ee/index.php?id=524
http://www.nationmaster.com/statistics