Enegiamajandus (0)

SISSEJUHATUS
ENERGIAMAJANDUS . ENERGIAMAJANDUSE OLEMUS
JA TÄHTSUS
Energiamajandus tegeleb energiavarade hankimisega, nende töötlemisega elektriks,
mootori- või ahjukütuseks ning viimaste kättetoimetamisega tarbijale. Energiat
on vaja valguse ja soojuse saamiseks, samuti mootorikütuseks ja masinate tööks.
Seega on energia vajalik kõikjal – nii koduses majapidamises, tootmises kui ka
transpordis . Energia hind sisaldub kõikide toodete ja teenuste hinnas, seepärast
mõjutab energiamajandus kõiki teisi majandussektoreid.Puidunappus sundis 17.
sajandil kasutusele võtma kivisütt, mida esialgu peeti puidust kehvemaks
kütuseks.Kivisöe laialdane kasutamise 17. – 18. sajandil ja aurumasina
leiutamine panid aluse iseseisvale energiamajandusele.Energiavarad
( energiaallikad ) on loodusnähtused ja maavarad , mida on võimalik kasutada
energia tootmiseks.
Taastuvad energiaallikad on looduses pidevalt toimuvate protsesside tagajärjel
kujunenud energiaallikad, mida on võimalik kasutada kogu aeg või pärast
teatud aja möödumist uuesti ( tuuleenergia , vee-energia, biomass jm).
Taastumatud energiaallikad on loodusvarad , mis moodustuvad looduses
ülimalt aeglaselt või ei moodustu praegusel ajal enam üldse ( nafta , süsi,
põlevkivi jm).
Fossiilsed kütused on miljonite aastate jooksul maakoores taimsetest ja
loomsetest jäänustest tekkinud põlev orgaaniline aine (nafta, süsi, põlevkivi,
turvas ).
Traditsioonilised energiaallikad on energiaallikad, mille otsene majanduslik
kasutamine on praegu tavaline (fossiilsed kütused, küttepuud, tuumaenergia ,
vee-energia).
Alternatiivsed energiaallikad on energiaallikad, mis pole fossiilsed
ega tuumkütused. Nende kasutamine on küll võimalik, kuid praeguste
tehnoloogiate juures veel liiga kallis (päikese-, tuule-, vee-energia jm).
Esmased energiaallikad: Püsivad looduses muundumatuna.(Maa pöörlemise energia,
Maa gravitatsioonienergia, Tuumaenergia, Termotuumaenergia )
Teisesed energiaallikad: Tekivad Maa loodusprotsessides esmaste energiaallikate
ühekordsel muundumisel.(Päikeseenergia, Vee-energia, Tuuleenergia Biomassienergia ,
Geotermaalne ehk maasisene energia, Loodete ja lainete energia)
Kolmandased energiaallikad:Geoloogilises minevikus biomass, mis on muundunud
fossiilseteks kütusteks.(Nafta, Maagaas, Kivi- ja pruunsüsi, Põlevkivi, Turvas)
ENERGIAMAJANDUS. NAFTA- JA GAASITÖÖSTUS.
Milline on maagaasi ja nafta osatähtsus tänapäeva energiamajanduses ?
Osatähtsus on suur nii maagaasil(28%), kui ka naftal(40%).
Milline energiaressurss on tänapäeval peamine mootorikütuse tooraine ?
Nafta.
Barrel : Üks naftabarrel võrdub umbes 159 liitriga.
Millised tegurid mõjutavad nafta hinna kujunemist?
• Leiukoha paiknemine maismaal või merel (puuraukude
rajamine merele kallim ja keerukam)
• Varude suurus (määrab ära kasutusaja ja omahinna)
• Nafta keemiline koostis (määrab kulud, mis tuleb teha lisaainete
eraldamiseks)
• Kaugus tarbijast (transpordi- ja infrastruktuuri rajamise kulud)
• Kivimite koostis ja struktuur (oluline puurimise juures)
Missugused tegurid mõjutavad tänapäeval naftatöötlemistehaste paigutamist?
• Lihtsam on transportida toornaftat kui erinevaid naftatooteid.
Seetõttu paigutatakse naftatöötlemise ettevõtted sageli
spetsiaalsetesse naftasadamatesse.
• Nafta töötlemine on keerukas ja kallis ning nõuab seetõttu
suuri kapitalimahutusi (rahvusvaheliste suurettevõtete suur
osatähtsus).
• Tarbija lähedus (suurimad tarbijad on põhjariigid).
OPEC -i olemus ja tegevus?
OPEC ( Organization of the Petroleum Exporting Countries, eesti keeles
Naftat Eksportivate Riikide Organisatsioon ) loodi 1960. aastal Bagdadis.
Organisatsiooni põhitegevuseks on toornafta hinna reguleerimine maailmaturul
liikmete naftatoodangu ja ekspordikvootide kindlaksmääramise abil.
Liikmesriigid: Alžeeria, Angola, Araabia Ühendemiraadid, Indoneesia , Iraak,
Iraan , Katar, Kuveit , Liibüa, Nigeeria , Saudi Araabia, Venezuela.
Maagaasi kasutamise eelised ja puudused?
+ maagaas on fossiilsetest kütustest suurima kütteväärtusega
+ maagaasi põlemisel tekib vähem saasteaineid kui teiste
fossiilsete kütuste puhul
+ suhteliselt lihtne toota, kuna paikneb puuraukudes surve all
+ torujuhtmeid pidi odav transportida
— gaasi transportimine veeldatud kujul on väga ohtlik ja kallis
(madal temperatuur, suur rõhk)
— ammutamisel ja transportimisel väga ranged ohutusnõuded
Millistes maakera piirkondades paiknevad suuremad maagaasi
varud?
Venemaal, Iraanil ja Kataril.
Nimetage suurima tootmismahuga maagaasi tootjad?
Venemaa ja USA, arengumaadest Alžeeria, Indoneesia ja Iraan.
Kivisöe kujunemine.
Kivisöe moodustumine saab alguse turba tekkega. Turvas tekib taimejäänuste
massilise kuhjumise ja nende mittetäieliku lagunemise korral niiskes ja
hapnikuvaeses keskkonnas. Turba ülemistes kihtides võib leida lagunemata
või osaliselt lagunenud taimejäänuseid. Sügavamates kihtides lagunemisaste
suureneb ning koos sellega ka turba süsinikusisaldus (kuivas turbas kuni 55%).
Sõltuvalt botaanilisest koostisest ja lagunemisastmest on turvas kollakaspruuni,
pruuni või pruunikasmusta värvusega.
Turba mattumine uute setete alla on eelduseks pruunsöe kujunemisele. Setete
raskuse mõjul pressitakse turbast vesi suures osas välja. Samal ajal muutub ka
erinevate biokeemiliste protsesside käigus orgaanilise aine koostis (suureneb
süsinikusisaldus, kuni 75%) ning turvas muutub aeglaselt ligniidiks ehk
pruunsöeks. Pruunsüsi on pruunikasmusta värvusega, milles võib veel esineda
äratuntavaid taimejäänuseid.
Kuna pruunsütt rõhub järjest paksenev setete kiht, muutub ligniit suurema rõhu
ja ka kõrgema temperatuuri toimel veelgi süsinikurikkamaks (süsinikusisaldus
kuni 93%) kivisöeks ehk bituminoosseks söeks. Kivisüsi on musta värvusega.
Kuna söekihte surub ülalt järjest paksem setetekiht ja altpoolt mõjutab
kuumus, muutub bituminoosne süsi antratsiidiks, mis on kõige kvaliteetsem
süsi (süsinikusisaldus kuni 98%). Antratsiit on musta värvusega, metallilise
läikega ja tugevam kui teised söeliigid. Antratsiidi kohta kasutatakse järgmisi
nimetusi: raske süsi, sinine süsi, pime süsi, Kilkenny süsi, kaarnasüsi ja must
teemant.
Millal võeti süsi energiaallikana kasutusele?
17. sajand.
Kuidas on muutunud söe osatähtsus energiaallikana?
Osatähtsus on langenud( elektri kasutuselevõtt).
Turvas leiab kasutamist kohaliku kütusena, ning põllumajanduses alusturba ja
väetisena.
Põlevkivi on kasutusel kohaliku kütuse ning toorainena keemiatööstuses.
Pruunsütt kasutatakse toorainena keemiatööstuses ning elektrijaamades.
Pruunsüsi sisaldab palju orgaanilisi aineid ning süsinikuprotsent on väiksem
kui kivisöel. Selle põletamisel eraldub õhku küllaltki palju saasteaineid (sh
lämmastiku- ja väävliühendeid).
Kivisütt kasutatakse elektrijaamades ja katlamajades, koksisöena metallurgias
ning keemiatööstuse toorainena. Kivisöe kütteväärtus on küllaltki kõrge
ja põletamine lihtne. On tahketest kütustest ainus, millega kaubeldakse
maailmaturul. Kivisöe eeliseks on tema lai levik, ohutus transportimisel ja
ladustamisel.
tahkete kütuste kaevandamisel ja kasutamisel tekkivad keskkonnaprobleemid.
1) Looduskeskkonna muutused (põhjavee taseme alanemine, koosluste
muutus, pinnamoe muutused jm).
2) Põhja- ja pinnavete reostumine.
3) Aheraine ja põletamise jäägid maapinnal.
4) Põletamise jäägid atmosfääris.
5) Õhusaaste suurlinnades ( sudu ) ja maanteede ääres.
Tahkete kütuste kaevandamisel ja kasutamisel tekivad ohtlikud ained, mis
põhjustavad atmosfääri saastust.
1. Väävliühendid
Vääveldioksiidi (SO2) looduslikest allikates olulisim on vulkaaniline tegevus.
Inimtegevuse tagajärjel tekib põhiliselt kütuste põlemisel, nafta töötlemisel,
tselluloositööstuses. Reageerides õhus oleva veega, aitab kaasa happevihmade
kujunemisele.
2. Lämmastikuühendid
Olulisemateks saastajateks on lämmastikoksiidid NOx (NO, NO2). Looduses
tekib NOx atmosfääri äikese ja fotokeemiliste reaktsioonide tulemusena, kuid
see tasakaalustatakse lämmastikuringega. Looduslikuks saasteallikaks on aga
metsade ja rohtlate põlengud. Inimtegevuse tagajärjel satuvad lämmastikuoksiidid
õhku peamiselt küttekolletest ja sisepõlemismootoritest (suur osa transpordil).
Sarnaselt väävliühenditele põhjustavad happevihmade teket.
3. Süsinikuühendid
Süsinikoksiid (CO) on äärmiselt toksiline , lõhnatu ja värvuseta. Inim organismi
sattudes põhjustab nägemisteravuse ja ajataju vähenemist, aju psühhomotoorsete
funktsioonide häiritust, südame ja kopsude tegevuse häireid, lõpptulemusena
võib tekkida hingamise peetus ja surm. CO satub õhku kütuse mittetäielikul
põlemisel, sisepõlemismootoritest (transport), gaasiliste kütuste tootmisel,
söe ja põlevkivi gaasistamisel, metallurgiaprotsesside käigus.
Süsinikdioksiidi (CO2) peamisteks tekkeallikateks on põlemine ja organismide
elutegevus. Kuna CO2 ei lase läbi Maalt peegeldunud infrapunast kiirgust, on
tagajärjeks temperatuuri tõus atmosfääris („kasvuhooneefekti suurenemine”).
4. Aerosoolid
On moodustunud atmosfääri sattunud tahkete ainete väikestest
osakestest ja vedelike tilgakestest. Looduslikeks allikateks on vulkaaniline tegevus,
tuuled, põlengud jm. Inimtekkelisteks aerosoolide allikateks on näiteks põletamine
(suits, tahm , tuhk), metallurgia , ehitusmaterjalide tootmine, transport jm.
Aerosoolide kahjulik toime oleneb peamiselt nende keemilisest koostisest.
Millal võeti vesi energiaallikana kasutusele (vesiveskite kasutamine,
hüdroelektrijaamade kasutuselevõtmine)?
Vesi 11 saj., vesiveski 13 saj., hüdroelektrijaam 20.-21 saj.
Kuidas on muutunud vee osatähtsus energiaallikana?
Ei ole muutunud eriti( hüdroelektrijaamade ehitus on kallis, iga riik ei saa seda
lubada, aga kes saab, see kasutab)
Esimesed hüdroelektrijaamad rajati 1876–1881 Saksamaal ja Inglismaal.
Hüdroenergia on tänapäeval peamine taastuvenergia allikas, andes kogu
taastuvenergiatoodangust 63%.
Maailma elektrienergiast toodetakse 22% hüdroelektrijaamades.
Hüdroenergia ressurssidest kasutatakse tänapäeval ära umbes 15% (Euroopas
ja Põhja-Ameerikas kasutatakse ära ~60%, Aafrikas ~7% olemasolevast
ressursist).
Energia mõõtühikud:
Energiamõõtmise standardühikuks on 1 džaul (J)
mõõta saab ka ühikuna 1 vatt -tund (Wh)
1 vatt-sekund = 1 džaul; 1 vatt-tund = 3600 džauli.
Suuremate energiakoguste puhul kasutatakse järgmist lühendatud kirjaviisi:
1 kWh üks kilovatt -tund (1000)
1 MWh üks megavatt -tund (1 000 000)
1 GWh üks gigavatt-tund (1 000 000 000)
1 TWh üks teravatt-tund (1 000 000 000 000)
1 PWh üks petavatt-tund (1 000 000 000 000 000)
Millised tegurid on määravad hüdroelektrijaama?
rajamisel.
1. Veerikkad või suure languga jõed ( vooluhulk , voolukiirus, jõe lang, jõe langus,
jõe veerežiim).
2. Piisava elektritarbimise olemasolu (suurte liinikadude tõttu ei tasu
elektrienergiat kaugele transportida; elektrijaam rajatakse energiamahukate
ettevõtete lähedusse).
Maailma suurimaid hüdroenergiat tootvad riigid? Suurimad hüdroelektrijaamad?
KAnada , Usa, Brasiilia.
Hiina - Kolme Kuru, Brasiilia-Paraguay - Itaipu, Venezuela - Guri
Positiivsed ja negatiivsed küljed, mis kaasnevad hüdroelektrijaama rajamisega:
+ võimalus saada suures koguses odavat energiat;
+ veehoidlasse kogunev vesi vähendab üleujutuste ohtu, seega ka
kulutusi üleujutustest tingitud kahjude likvideerimisele;
+ veehoidlasse tekib veetagavara, mida saab kasutada näiteks
niisutuseks või elanikkonna veega varustamiseks;
+ hüdroelektrijaama rajamisel tekivad uued töökohad;
+ veehoidla võib soodustada puhkemajanduse arengut;
— ehitamine üldjuhul väga kallis;
— sageli jäävad vee alla asustatud alad, kust inimesed tuleb
evakueerida ning neile tuleb leida ka uued elu- ja töökohad;
— tammide rajamisega ujutatakse üle suured maa-alad, mis
põhjustab elupaikade ja kasvukohtade hävimise;
— tammid takistavad setete edasikandumist;
— kalade liikumine jões on häiritud;
— kohaliku ökosüsteemi muutused;
— võib kahjustada piirkonna turismindust, juhul kui hävivad
olulised kultuuri- ja ajaloomälestised vm turismiobjektid.
ENERGIAMAJANDUS: TUUMAENERGIA
Tuumkütus on aine, mille tuumad neutronite toimel lõhustuvad ja eraldavad
energiat. Tuumaelektrijaamades kasutatakse kütusena peamiselt uraani (U).
Kuna looduses leiduv uraan sisaldab peamiselt isotoopi U-238 ja väga vähesel
määral reaktorites kasutatavat lõhustuvat U-235, siis tuleb kaevandatud uraani
rikastada. Tuumaelektrijaama reaktori tööks vajalik uraani rikastusprotsent jääb
tavaliselt 5% lähedusse.
Tuumkütusena on võimalik kasutada ka plutooniumit (Pu) ja tooriumit (Th).
Kuidas toimub tuumaenergia tootmine?
Tuumaelektrijaamades kasutatakse ära tuumade lõhustumise tagajärjel
vabanev energia. Reaktoris luuakse tuumaenergia tootmiseks kontrollitud
ahelreaktsioon, kus energia vabaneb soojusena. Vabanevat soojust
rakendatakse vee kuumutamiseks ja auru tekitamiseks, auru abil pannakse
tööle elektrienergia tootmiseks kasutatavad turbogeneraatorid.
Suurimate uraanivarudega riigid on Austraalia , Kasahstan , Kanada, Ameerika
Ühendriigid, Lõuna-Aafrika Vabariik, Namiibia , Brasiilia, Niger , Venemaa,
Usbekistan , Ukraina, Jordaania , India, Hiina.
Suurimateks uraanitootjateks on Kanada, Austraalia, Kasahstan,
Niger, Venemaa, Namiibia, Usbekistan ja USA
Suurimad tuumaenergiat tootvad riigid: USA, Prantsusmaa, Jaapan.
Riigid, kus tuumaenergia osatähtsus elektrienergia kogutoodangus on suur:
Prantsusmaa, Leedu, Slovakkia .
tuumaenergia kasutamise eelised ja
puudused.
+ loetakse keskkonna seisukohalt säästvaks, kuna energia
tootmise protsessi käigus ei teki otsest keskkonnasaastet
(süsihappegaasi-, lämmastiku- ega fosforisaastet)
+ transporditava kütuse maht on väike
+ võrreldes teiste kütustega on jäätmekogused väikesed
+ on kõige odavam energiatootmise viis
— tuumajaamaga võib kaasneda radioaktiivse saaste kandumine
keskkonda
— tootmisprotsessi käigus eraldub atmosfääri suurtes kogustes
veeauru
— soojusreostus veekogudes, kuhu suunatakse reaktorite
jahutusvesi
— tekivad üliohtlikud radioaktiivsed jäätmed
— tuumajaama avarii korral väga suur radioaktiivne saaste, mis
võib levida väga kaugele ( kasutage näitena õpikus toodud
Tšernobõli tuumakatastroofi )
— rajamine nõuab suuri kapitalimahutusi
— julgeoleku ohud
ENERGIAMAJANDUS. ALTERNATIIVSED ENERGIAALLIKAD.
PÄIKESE- JA TUULEENERGIA.
Taastuvate energiaallikatena käsitletakse: tuuleenergiat, vee-energiat,
biomassienergiat, päikeseenergiat, loodete ehk tõusu ja mõõna energiat,
geotermaalenergiat.
Taastuvate energiaallikate esmaseks allikaks on reeglina päikeseenergia, mis
käivitab Maal terve rea protsesse. Nende protsesside käigus muundub Päikese
kiirgusenergia teisteks energialiikideks. Päike kiirgab aastas Maale ~1500
miljonit TWh energiat, millest inimesed tarvitavad ära ligikaudu 100 000 TWh.
Maale jõudvast päikeseenergiast muudetakse soojuseks ~47%, ~23% kulub vee
aurustumisele, ~0,2 % kulub tuule, lainete, hoovuste tekkeks või säilitatakse
taimedes.
Taastuvad energiaallikad, mille algallikaks ei ole päikeseenergia, on Maa
siseenergia (geotermaaleneergia) ja loodete energia (põhjustatud Kuu ja vähesel
määral ka Päikese külgetõmbejõust).
Taastuvate energiaallikate kasutamise võimalused maakeral on väga erinevad
ning sõltuvad antud piirkonna kliimatingimustest ja muudest iseärasustest.
Millest sõltub maapinnale langeva päikesekiirguse hulk?
- öö ja päeva vaheldumisest (Päikese kui energiaallika olemasolu)
- aastaajast ja kellaajast (päikesekiirguse intensiivsus)
- pilvisusest (peegeldumine pilvedelt, neeldumine atmosfääris)
- õhu koostisest (keemiline koostis, tolmu sisaldus jm).
Kuidas toimub päikesekiirguse abil energia tootmine?Millised on selle kasutamise võimalused?
Päikeseenergia abil on võimalik toota elektrit, kütta elumaju ja soojendada vett.
Päikeseenergia kogumine ja kasutamine toimub kas passiivsel või aktiivsel
kujul.
Passiivsel päikeseenergia kasutamisel ehitatakse hoone nii, et see neelab
võimalikult palju päikesekiirgust ja soojeneb iseenesest. Kõige kasulikum on
ehitada hooned nii, et neil oleks võimalikult palju päikesekiirtega risti olevat
pinda, mis neelaks päikesekiirgust. Näiteks õigete mõõtmetega ja õigesti
suunatud aknad vähendavad kütmise vajadust 5–15%. Nõndanimetatud
päikeseseinad kujutavad endast mustaks värvitud ja suure soojusmahtuvusega
lõunapoolseid välisseinu, mis toimivad päikesekollektorina. Soojuskadude
vähendamiseks kaetakse seina väliskülg tahvelklaasi või mõne muu läbipaistva
isolatsioonimaterjaliga. Soojus jõuab hoone sisemusse hilinemisega, pärast
päikeseloojangut.
Passiivse päikeseenergia kasutamise eelised ja puudused:
+ passiivset päikeseenergiat kasutavad majad tehakse samadest
materjalidest nagu tavalised majad;
+ kulub vähem kütet, seega vabaneb ka vähem kasvuhoonegaase
ja keskkond säilib puhtamana;
+ sellise küttesüsteemi hoolduskulud on väikesed või puuduvad;
— vaja on rohkem maad, kuna majad peavad olema paigutatud
kindlate reeglite kohaselt (näiteks esiküljega lõunasse);
— hooned ei tohi asuda liiga lähestikku;
— vanu maju on keeruline ja kulukas ümber ehitada;
— passiivse päikeseenergia projekte kasutavate majade ehitamine
on kallim.
Aktiivsel päikeseenergia kasutamisel paigutatakse hoonete katusele või
maapinnale päikesekollektorid (päikesepaneelid) ning kogutakse energiat
soojuse või elektrina. Päikese kiirgusenergia muundatakse elektri- ja
soojusenergiaks.
Päikesekütte aktiivsüsteemid koosnevad päikesekollektorist, soojusmahutist
ja soojuse jaotamise süsteemist. Päikesekollektor neelab päikesekiirgust ja
muundab selle soojuseks, mis väljastatakse jaotussüsteemi kaudu. Soojuse
edasitoimetamiseks saab kasutada vedelikke või õhku. Kollektori suurus ja
sellise süsteemi säästlikkus sõltub energiavajadusest ja kohalikust ilmastikust.
Täitke koos õpilastega töölehelt 20.2 ülesanne 1.
Aktiivse päikeseenergia kasutamise eelised ja puudused:
+ päikeseenergia kasutamine ei tekita kasvuhoonegaase, on seega
keskkonnasõbralik;
+ päikeseküttesüsteemi saab kombineerida teiste
soojusallikatega (näiteks meie laiuskraadidel on võimalik
kasutada päikesekütet kombineeritult koos teiste soojusallikatega,
kuna meie päikesekiirguse ressursid on küllaltki väikesed ning
mitteregulaarsed. Päikesekollektorite baasil töötava
päikeseenergia kasutamine on lisakütte võimalus, mille abil saab
hoone aastasest soojusenergia tarbest katta 20–60%);
+ süsteem töötab hääletult;
+ „kütus” on tasuta saadaval;
+ päikeseelektri süsteem võimaldab kas osalist või täielikku
sõltumatust elektrivõrkudest;
+ päikesepaneelide hoolduskulud on minimaalsed;
+ tänapäevased kollektorid ( paneelid ) näevad välja nagu
katuseaknad ega riiva seetõttu silma;
— päikesekütte aktiivsüsteem on kallis ja selle tasuvusaeg küllaltki
pikk;
— tootmiseks kasutatakse kemikaale, mis võivad olla mürgised ja
keskkonnaohtlikud.
Kasutusvõimalused:
keskkonnamonitooringusüsteemide osana ;
telekommunikatsioonisüsteemide osana;
ohutusvalgustussüsteemide osana;
linnavalgustus süsteemide osana jne.
Tänu päikesepaneelidele jõuab näiteks meie kodudesse ka satelliittelevisioon.
Suurimad tootjad on Ameerika Ühendriigid, Jaapan, Euroopas aga Saksamaa,
Kreeka, Austria, Prantsusmaa, Itaalia.
Tuuleenergia on õhuvoolu kineetiline energia, mida tuulejõuseadme
vahendusel saab kasutada elektri tootmiseks.
Selgitada:
1) mis on tuul;
2) mis põhjustab tuule teket;
3) milliste näitajatega iseloomustatakse tuult ;
4) millest sõltub tuule kiirus.
selgitus:
Päikesekiirgus põhjustab maakera erinevates kohtades erinevate
õhutemperatuuride kujunemise, mis omakorda põhjustab erinevate
õhurõhualade kujunemise. Õhurõhkude erinevus aga paneb õhu liikuma.
Kuidas toimub tuule kineetilise energia muundamine elektrienergiaks?
Tuuleturbiin hakkab tööle, kui tuulekiirus on 4–5 meetrit sekundis ning
töötab täisjõuga tuulekiirusel 15 m/sek. Tormi korral (25 m/sek) lülituvad
tuuleturbiinid välja. Tuuleturbiini labad pöörlevad ühtlase kiirusega 15–50 tiiru
minutis .
1. Tuul puhub labadele ja labad hakkavad pöörlema.
2. Labad panevad pöörlema masinaruumis asuva rootori.
3. Rootor on ühendatud käigukastiga, mis omakorda tõstab pöördekiirust.
4. Generaator muundab magnetväljade abil pöörlemisenergia elektrienergiaks
5. Saadud energia suunatakse transformaatorisse, mis muundab generaatorist
pärineva elektri jagajale sobivaks.
6. Ülekandeliinide abil transporditakse elekter tarbijani .
Tuuleenergia kasutamise eelised ja puudused.
+ keskkonnasõbralik, kuna saasteaineid ei teki;
+ tasub rajada ka väikese energiatarbimise korral;
+ energiaallikas , tuul on kõigile tasuta kasutamiseks;
— tuulekiiruse ajaline ebaühtlus;
— tekib mürareostus;
— on takistuseks lindude rändel;
— tuulegeneraatorid rikuvad maastikupilti;
— kasutuspiirkond piiratud.
ENERGIAMAJANDUS. ALTERNATIIVSED ENERGIAALLIKAD.
BIOMASSI- JA GEOTERMAALENERGIA
Bioenergia allikad: kask , lepp, paju, pilliroog, põhk,
raps , loomasõnnik, raie- ja puidutöötlemise jäätmed, tahkete olmejäätmete
orgaaniline osa, reovete muda.
Biomass on kõige vanem ja sagedamini kasutatav taastuv energiaallikas.
Maale langev päikesekiirgus muundatakse rohelistes taimedes fotosünteesi
käigus orgaaniliseks materjaliks ( rohttaimed , põõsad, puud jne). Biomassi saab
aga pidada taastuvaks energiaallikaks juhul, kui seda kasutatakse biomassi
juurdekasvust vähem või ligilähedaselt juurdekasvu piires.
Biomassi all mõeldakse tavaliselt materjali, mida energia saamiseks põletatakse
või kääritatakse. Biomassina kasutatakse ka metsa- ja puidutööstuses,
põllumajanduses, olmes jm tekkivaid jäätmeid ja jääke.
Bioenergia on biomassi biomassisaaduste põletamisel saadud energia.
Bioenergia võib jaotada biomassist saadud soojuseks („biosoojus”) ja elektriks
(„bioelekter”).
Biokütused on biomassist saadavad kütused, mida võib jaotada tahketeks
(küttepuud, pelletid), vedelateks (bioetanool, biodiisel, bioõli jm) ja gaasilisteks
( biogaas ).
Biogaas on suure metaanisisaldusega gaas , mis tekib taimse ja loomse
päritoluga heitmete anaeroobsel lagunemisel prügilates, biogaasi generaatorites
ja veepuhastusseadmetes. Biogaasi kütteväärtus on võrreldav maagaasi
kütteväärtusega.
Puitbrikett on toodetud puidujäätmetest ( saepuru , höövellaastud, raielaastud),
mis on suure surve all kokku pressitud.
Pelletid on puidujäätmetest koosnevad graanulid . Neid toodetakse saeveskite ja
puidutöötlemisettevõtete puidujäätmetest, metsatöötlemise jäätmetest (saepuru,
höövlilaastud). Pelleteid on võimalik toota ka koorest, energiakultuuridest ja põhust.
Biomassi varude peamised allikad:
• mets ja lühiajalise kasvutsükliga metsaistandused (paju, pappel ,
eukalüpt);
• õlikultuurid (raps, päevalill);
• suhkrukultuurid ( suhkruroog ja -peet, sorgo , suhkruhirss)
• tärklist sisaldavad kultuurid (mais, nisu, rukis , oder );
• puidujäätmed (raie-, puidutöötlemis- ja ehitusjäätmed);
• põllumajandusliku tootmise jäägid ja jäätmed (õled, sõnnik,
maisitõlvikute jäägid, kookospähkli koored jm);
• tahkete olmejäätmete orgaaniline osa;
• reovete muda;
• tööstusjäätmed (näiteks toiduainetetööstusest).
Eesti perspektiivseimad energiakultuurid on:
• õlirikkad põllukultuurid (raps, rüps, valge sinep, tuder,
õlikanep), mida kasutatakse biodiisli tootmisel;
• kiirekasvulised, lühikese, alla 15-aastase raieringiga puuliigid
(paju, hall lepp, kask, haab), mida kasutatakse ahjukütteks;
• kiirekasvulised rohttaimed (päideroog, roogaruhein, idakitsehernes,
kiukanep), mida kasutatakse biogaasi tootmiseks;
• etanoolikultuurid (nisu, rukis, kartul, suhkrupeet );
• looduslikud heintaimed (niidetav biomass püsi- ja poollooduslikelt
rohumaadelt, märgaladelt), mida kasutatakse
biogaasi tootmisel.
Biomassi kasutamise eelised:
+ taastuv energiaallikas;
+ biomassi põletamisel vabaneb süsihappegaas, mis oli ta
enda kasvamisel atmosfäärist võetud, seega ei suurenda
biokütuste kasutamine süsihappegaasi kogust atmosfääris;
+ kergesti kättesaadav;
+ võimaldab metsa- ja põllumajanduse ning toiduainetetööstuse
jääkide ja jäätmete kasutamist;
+ aitab tõsta maapiirkondades tööhõivet, aitab kaasa piirkonna
tööstuse arengule;
+ biomass on kodumaine kütus ning selle kasutamine võib
vähendada kulutusi importkütusele;
+ biomassi kasutamine aitab kaasa prügilate majandamisele ja
jäätmekäitlusele.
Biomassi kasutamise puudused:
— kulukas, kuna biomassi põletavate elektri ja soojuse
koostootmisjaamade rajamiskulud on kolm kuni viis korda
suuremad samaväärse maagaasi koostootmisjaamade rajamisest;
— metsatööd ohustavad linnustikku pesitsusperioodil;
— energiavõsa kasvatamisel tekib sarnaselt teiste intensiivselt
kasvatatavate põllumajanduslike monokultuuridega veekogude
reostumise ja eutrofeerumise oht;
— puitkütuste kasutamine sõltub raietööde mahust ja keskkonnakaitselistest
piirangutest;
— kodusel biomassi (näiteks puit) tarbimisel kütusena on vajalik
varumine ja ladustamine ;
— kütteväärtus madalam kui fossiilsetel kütustel.
Geotermaalenergia.
Kuumaveeallikas on kõrge temperatuuriga põhjavee väljavool maapinnale.
Geiser on perioodiliselt vett ja auru purskav kuumaveeallikas. Neid leidub
vulkaaniliselt aktiivsetes piirkondades. Geisri tekkimiseks on vajalik vastav
maa-aluste lõhede ja reservuaaride süsteem, vee allikas ning geotermaalala,
mis soojendab vett ja tekitab sellega rõhku. Tegutsevaid geisreid on maailmas
ligikaudu tuhat . Olulisemad geisrite levikualad on Geisrite org Kamtšatka
poolsaarel, Uus- Meremaa Põhjasaar, Island , Yellowstone?i rahvuspark ning
Steamboat Springs ja Beowawe Geyser Field Ameerika Ühendriikides, El Tatio
org Tšiilis, Umnaki saar Aleuudi saarestikus.
Andke õpilastele ülevaade geotermaalenergia olemusest ja kasutamise
võimalustest.
Geotermaalenergia ehk geotermiline energia on Maa siseenergia. See on
maapõues peamiselt looduslike radioaktiivsete elementide lagunedes tekkiv ja
aegade jooksul kivimitesse salvestunud soojusenergia.
Geotermaalenergiat on võimalik rakendada eelkõige vulkaanilistel aladel
(laamade äärealadel), kus soojusvoog lähtub vähemalt mõne kilomeetri
sügavuselt.
Maa siseenergiat on raske otseselt kasutada, küll aga on võimalik kasutada
termaalvett ja auru, mida saadakse sügavale masse rajatud puuraukudest.
Kasutatakse ka kuumade kivide soojust sealt vett läbi pumbates.
umbes 15 000–20 000 MW soojusenergiat ja 7000 MW elektrienergiat.
Suurimad geotermaalenergia tootjad on Ameerika ühendriigid, Filipiinid , Itaalia,
Mehhiko , Indoneesia, Jaapan, Uus-Meremaa, Island, Salvador , Costa Rica .
Geotermaalenergia kasutamise eelised ja puudused:
+ mõju keskkonnale minimaalne;
+ tasub rajada ka väikese energiatarbimise korral;
— kasutusala piiratud;
— jooksvad kulutused energiatootmisele suured;
— energia transportimine kulukas.