Energiamajandus | Geograafia 10. klass (1)

ENERGIAMAJANDUS
Energia liik
Kasutamise eelised ja puudused, sealhulgas keskkonnaprobleemid
Nafta
* taastumatu

• Suure kütteväärtusega.
  
• Hea transportida tankerite ja torujuhtmetega.
  
• Kasutatakse mitmeks otstarbeks.
  
• Puuraukude rajamine merre on keeruline.
  
• Ammutamise käigus suur oht merevee ja pinnase reostumiseks.
  
• Vajab puhastamist lisanditest ning ümbertöötlemist.
  

Gaas
*taastumatu

• Suure kütteväärtusega.
  
• Paikneb puuraukudes surve all, pole vaja pumbata . Vajab vaid puhastamist.
  
• Ei vaja ümbertöötlemist.
  
• Põlemisel tekib vähe saasteaineid , küllaltki keskkonnasõbralik kütus.
  
• Transport peamiselt torujuhtmeid pidi, ka veeldtatult, mis aga on kallis ja ohtlik (madal temp., suur rõhk).
  
• Küllaltki keskkonnasõbralik kütus.
  

Tahked kütused

• kivisüsi
  
• pruunsüsi
  
• põlevkivi
  
• turvas
  

*taastumatu

• Suured varud.
  
• Uued kaevandused on hästi mehhaniseeritud.
  
• Saastatus : CO, kasvuhoonegaasid, SO, happevihmad jms.
  
• Kaevandamine võib olla keeruline ja ohtlik.
  
• Karjäärid rikuvad maastikke.
  
• Transport mahukas ja kulukas.
  

Vesi
*taastuv
* alternatiivne

• Jooksvad kulud väikesed, seega elektrihind väike.
  
• Saastaineid ei teki.
  
• Veehoidlad aitavad ühtlustada vee taset.
  
• Ehitamine kallis; tasub ära vaid suure languga või veerikastele jõgedele.
  
• Veehoidlad mõjutavad ökosüsteemi, hõivavad elamisterritooriume jne.
  

Tuumaenergia
*taastumatu
*traditsiooniline

• Uraanimaaki esialgu jätkub.
  
• Suure energiasisaldusega.
  
• Transporditava kütuse ja jäätmete väike maht.
  
• Normaalsel tööl saastavad keskkonda tunduvalt vähem, kui paljud teised kütused.
  
• Kõige odavam energiatootmise viis.
  
• Üliohtlike radioaktiivsete jäätmete kahjutustamise tehnoloogia puudub.
  
• Avarii korral radioaktiivsete elementide väljapaiskumine.
  
• Nõuab väga suuri kapitalimahutusi ja arenenud teadust.
  
• Tekitab soojusreostust veekogudes, kuhu suunatakse jahutusvesi.
  
• Tuumasantaaži oht.
  

Tuul
*taastuv

• Saasteaineid ei teki, tasub rajada väikese energiatarbimise korral.
  
• Tehnoloogia on kallis.
  
• Tuulekiiruse ebaühtlus; tuulevaiksetel perioodidel on vaja otsida muu energiaallikas .
  
• Tekitavad müra , häirivad lindude rännet, hõivavad suhteliselt suuri maa-alasid.
  

Päikeseenergia
*taastuv
*alternatiivne

• Saasteaineid ei teki, tasub rajada väikese energiatarbimise korral.
  
• Tehnoloogia kallis, vajab suuri kapitali mahutusi.
  
• Vajalik piisav päikeseenergia hulk.
  
• Vajab kombineerimist teiste energiatootmisviisidega.
  

Geotermaal
*taastuv

• Mõju keskkonnale minimaalne, tasub ära väikese energiatarbimise korral.
  
• Jooksvad kulud energia tootmisele ja transpordile küllaltki kõrged. Kasutusalad piiratud.
  

Biomassi energia
*taastuv

• Saasteaineid ei teki, tasub rajada väikese energiatarbimise korral.
  
• Saadav energiahulk küllaltki väike.
  

Energiamajandus tegeleb energiavarade hankimisega, nende töötlemisega elektriks, mootori- või ahjukütuseks ning viimaste kättetoimetamisega tarbijale.
Energia hind sisaldub kõikide toodete ja teenuste hinnas, mistõttu mõjutab energiamajandus ka kõiki teisi majandussektoreid.
Viimaste aastakümnete jooksul on inimkond kasutanud energiat sama palju kui eelneva inimajaloo vältel kokku, kusjuures suurema osa toodetud energiast tarbivad kõrgelt arenendu riigid. Fossiilkütuste põletamisel eralduv süsihappegaasd (CO) ja muud heitmed on peamised globaalse soojenemise ja kliimakatastroofide põhjustajad.
Muutused energiamajanduses
Agraarühiskonnas kasutati energia saamiseks vaid inimeste ja tööloomade lihasjõudu. Soojusenergiat saadi puidu, õlgede või kuivatatud loomasõnniku põletamisel. Industriaalajastu alguses hakati ehitama tuulikuid ja vesiveskeid. Tööstuse laienedes kasvas kiiresti nõudlus puidu ja puusöe järele, mis viis metsade halastamatule raiumisele. Puidunappus sundis 17. sajandil kasutusele võtma kivisütt, mis pani pärast aurumasina leiutamist aluse iseseisvale energiamajandusele. Kivisöe ainuvalitsemine energiamajanduses kestis 19. sajandi lõpuni. Suureks pöördeks energiamajanduses sai elektri kasutuselevõtt 19. – 20. saj. vahetusel. See võimaldas energiat transportida ka suure vahemaa taha. Ühtlasi pandi alus suurte hüdroelektrijaamade ehitamisele. Elektrienergia võimaldas tootmisprotsesse märgatavalt enam automatiseerida ning võtta kasutusele täiesti uued tootmistehnoloogiad. See põhjustas aga energiatarbimise kiire kasvu. Peale sisepõlemismootori leiutamist 20. saj. alguses, arenes kiiresti sõidukite arv ning nafta tarbimine on sestpeale pidevalt kasvanud. Seda enam põhjusel, et naftasaadusi saab kasutada ka ahjukütuseks, elektri tootmiseks või mitmesuguste keemiatoodete valmistamiseks. Mõnevõrra hiljem võeti kasutusele ka uued veondusliigid – torujuhtmed maismaal ja tankerid meredel, mida rakendati ka maagaasi tootmisel ja transpordil.
Kaasaegne energiamajandus
Nüüdisajal kasutatakse peamiselt 5 energiaallikat. Nafta ja naftasaadused annavad ~40% kogu energiavajadusest. Kiiresti on kasvanud maagaasi tootmine ja tarbimine. Kuigi kivisöe osatähtsus on pidevalt vähenenud, on see kütuseliik arengumaades ikka veel kõige olulisem energiaallikas nii elektri kui soojuse tootmisel. Veejõud ja tuumaenergia, mida kasutatakse peamiselt elektrienergia saamiseks, annavad kokku vaid kümnendiku vajaminevast energiast. Viimastel aastatel on üha enam hakatud kasutama alternatiivseid energialiike – tuule-, päikese-, maasisest ja bioenergiat, kuid nende osatähtsus energiamajanduses tervikuna on tagasihoidlik . Inimkonna kasutuses on veel mitmeid energialiike nagu maa pöörlemise energia, gravitatsioonienergia, termotuumaenergia, midapraeguse tehnoloogia abil ei osata või liiga kõrge hinna tõttu ei tasu kasutada. Järjest halvenev keskkonnaseisund ja naftavarude lõppemine sunnib käesoleval sajandil otsima uusi teid energiamajanduses. Muutused energeetikas on tingitud ka inimühiskonna muutuvatest vajadustest . Kuigi energiavajadus pidevalt kasvab, võimaldab kaasaegne tehnoloogia energiat järjest tõhusamalt kasutada.
Regioonide naftatööstus
Naftat tootvaid riike on palju, kuid suurtootjaid vaid paarikümne ringis . Ligi 2/3 maailma naftavarudest paikneb Lähis-Ida riikides. Seal toodetakse ligi kolmandiuk naftast, mille suurem osa veetakse välja teistesse regioonidesse. Omatarbimine on Lähis-Idas suhteliselt väike, kuid viimasel ajal on siiski välja arendatud ka toornafta töötlemine. Ladina-Ameerika suurimad naftaammutajad on Mehhiko ja Venezuela . Kiiresti on kasvanud tootmine ka Brasiilias. Oluliselt vähem toodetakse naftat Argentiinas, Colombias ja Ecuadoris. Ladina-Ameerikas pole nafta töötlemine just kuigi mahukas ja üle poole toornaftast eksporditakse.
Ida- ja Kagu-Aasias on suurtootjaid vaid 2 – Hiina ja Indoneesia , kes suurema osa toodangust tarbivad siseturul. Väiketootjaid, kes oma nafta ise töötlevad ja seda juurdegi ostavad, on aga üsna palju. Väikeriik Brunei on tüüpiline naftariik, kes oma toornafta peaaegu täielikult välja veab. Peamised toornafta importijad on Jaapan ja Lõuna-Korea, samuti väikeriik Singapur. Euroopa riikidest kuulub naftatootjate esikolmikusse Venemaa, kes ekspordib ligi poole toodangust Lääne-Euroopasse, Norra ja Suurbritannia Põhjamerest ammutatava naftatoodanguga. Suurem osa Euroopa riike ostab aga toornaftat suurtes kogustes sisse nii otseseks tarbimiseks kui ka töötlemiseks. Kõige enam veavad toornaftat sisse Saksamaa, Prantsusmaa, Itaalia, Holland ja Hispaania . Naftat töödeldakse paljudes Euroopa riikides, eelkõige soodsa asendiga sadamalinnades, kuhu toornaftat hea vedada ja kust on lihtne saadusi suurele tarbijaskonnale laiali vedada. Mõlemal Põhja-Ameerika riigil USA-l ja Kanadal on oma naftaväljad ja hästi arenenud tootmine. Siiski ostab üks suurimaid naftatootjaid USA veel suures koguses toornaftat juurde, et rahuldada riigi tohutu suurt energiatarvet.
Maagaasi tootmine
Maagaas on fossiilsetest kütustest suurima kütteväärtusega. Erinevalt naftast on gaasi meritsi tülikas transportida. Tehnoloogia, mis võimaldab gaasi veeldada ja suure rõhu all transportida, on kallis ja ohtlik, samas torujuhtmeid pidi kõrgsurve all on transport tõhus ja odav. Suurimad maagaasi varud on Venemaal, Iraanil, ja Kataril, moodustades kokku üle poole maailma varudest . Maagaasi tarbitakse enamasti vaid kõrgelt arenenud riikides. Suurem osa gaasist kasutatakse soojuselektrijaamades elektrieneriga tootmiseks, osa läheb keemiatööstusesse ning päris palju tarbitakse gaasi ka kodustes majapidamistes. Suurimad gaasitootjad on Venemaa ja USA. Esimese rikkalikest varudest Siberis pumbatakse enamik torujuhtmeid pidi Lääne-Euroopasse. USA impordib aga suure tarbimise tõttu märkimisväärse koguse Kanadast veel lisaks. Arengumaades on suurimad tootjad Alžeeria, Indoneesia ja Iraan .
Tahked kütused
Kivisüsi, pruunsüsi, põlevkivi, turvas.
Tahketest kütustest on kivisüsi ainus, millega kaubeldakse maailmaturul. Seda kasutatakse elektrijaamades ja katlamajades, kokisöena metallurgias ja keemiatööstuses toorainena. Kuigi söe osatähtsus energiabilansis on pidevalt vähenenud, jääb see suurte varude tõttu ilmselt veel pikaks ajaks arvestatavaks kütuseliigiks. Turvas, põlevkivi ja pruunsüsi on madala kütteväärtuse tõttu enamasti kohalikud kütused, mida ei tasu kaugele vedada. Suurim söetootja on Hiina, kelle varud võimaldaksid kaevandamist tunduvalt laiendada. Valdav osa toodangust jääb siseturule, kuid viimasel ajal on kasvanud eksport , eelkõige Jaapanisse , kelle enda söevarud on ammendunud.Vanimad söekaevanduspiirkonnad on Euroopa ja Põhja-Ameerika. Euroopa vanas söekavandamispiirkonnas on praegu peamised tootjad Ukraina , Saksamaa ja Poola. Kaevandusmaht on kõikjal langenud, sest süsi pole eriti heade omadustega, kaevandamistingimused on rasked ja allesjäänud varud piiratud. Kaevandatavat kivi- ja pruunsütt kasutatakse peamiselt elektrijaamades. Uued, suurte ja heade varudega Siberi leiukohad jäävad aga tarbijatest kaugele, mistõttu sealne söekaevandamise maht on võrdlemisi väike. Põhja-Ameerika vanas kivisöe kaevandamispiirkonnas Apalatšides on sütt palju, kuid halvenenud kaevandamistingimuste tõttu on kaevandamine kallis. Üha enam toodetakse sütt USA ja Kandada lääneosas paiknevas uues piirkonnas, kus on head kaevandamistingimused ja kõrge kvaliteediga süsi. Kiiresti on kasvanud nii kivi- kui pruunsöe kaevandamine Austraalias. Sütt tarbitakse siseturul ja veetakse välja lähematesse regioonidesse, peamiselt Jaapanisse. Arvestatavad kivisöekaevandajad on ka India, Lõuna-Aafrika Vabariik ja Venemaa.
Vee-energia
Taastuvatest energialiikidest kasutatakse tänapäeval kõige enam veejõudu, peamiselt elektri tootmiseks. Hüdroelektrijaamad annavad ligi viiendiku maailma elektrienergiast. Põhja-Ameerika ja Euroopa on kasutusele võtnud üle poole oma veeressurssidest, suurimate varudega arengumaad vaid kümnendiku. Peale energia saamise on hüdroelektrijaamade veehoidlatest inimestele ka muud kasu. Veehopidlad vähendavad üleujutuste ohtu, tekitavad veetagavara, mida saab kasutada niisutuseks või elanikkonna veega varustamiseks. Rajatud tehisveekogu sobib ka puhkemajanduse arendamiseks jne. Kuna see aga enamasti ei kaalu kasu üles keskokkonnale tekitatud kahju, püütakse arenenud riikides loobuda uute kõrgete tammide ehitamisest. Arengumaades on see sageli aga ainuke võimalus kiiresti kasvavat energiavajadust rahuldada. Hüdroelektrijaama rajades on oluline arvestada piisava tarbimise olemasolu, sest suurte liinikadude tõttu ei tasu elektrienergiat väga kaugele vedada. Kui odavat vee-energiat on palju, saab seda kasutada energiamahukate toodete, näiteks alumiiniumi, mõnede rauasulamite ja kemikaalide tootmiseks. Selliseid kaupu valmistades ja eksportides saab elektrit välja vedada kaudselt nende toodete „ koosseisus “. Niimoodi on elektrieksportijatena maailmaturule tulnud näiteks Norra, Island ja mitmed arengumaad. Küige rohkem hüdroenergiat toodetakse USA-s ja Kanadas. Kokku ennavad need kaks riiki ligi neljandiku maailma veejõujaamade elektritoodangust. Maailma võimsaim hüdroelektrijaam asub Lõuna-Ameerikas, Parana jõel Brasiilia ja Paruguay piiril . Kiiresti on vee-energia kasutus kasvanud Hiinas (teine maailma võimsaim elektrijaam – Kolme Kuru hüdroelektrijaam). Euroopas toodetakse suurem osa vee-energiast Skandinaaviamaades, Islandil, Alpi riikides (Prants., Itaalia, Šveits, Austria) ja Venemaal. Siberi vee-energia võimsusest on valdav osa veel kasutamata. Sealt veetakse elekter välja kaudsedlt – tööstustoodetena, peamiselt Venemaa teistesse piirkondadesse.
Tuumaenergia
Tänapäeval annavad tuumaelektrijaamad 17% kogu elektrienergiast, peaaegu sama palju, kui hüdroelektrijaamad. Tuumaelektrijaamas kasutatakse kütusena Uraani, mille varusid arvatakse jätkuvat umbes 50-ks aastaks. Rikkalikumad uraanileiukohad on Kanadas, USA-s ja LAV-is. Kolm suurriiki: USA, Prantsusmaa ja Jaapan toodavad 3/5 maailma tuumaenergiast. Tuumaelektrijaamad on ohtlikud ja riigid, kel on teisi energiaallikaid, ei ole neist eriti huvitatud. Energiavaesed riigid nagu Jaapan, Lõuna-Korea ja Prantsusmaa kasutavad tuumaenergiat palju.Õnnetus Three Mile Islandi tuumaelektrijaamas USA-s 1979. aastal sundis läänemaailma tegema tõsiseid korrektuure tuumajaamade ohutuse tagamisel . Endise idabloki maades jõuti selleni alles pärast Tšernobõli katastroofi Ukrainas 1986. aastal. Kuigi teiste kütustega võrreldes on tuumaenergia kasutamisest tekkinud jäätmekogused väikesed, pole keegi huvitatud nende matmisest oma löähiümbrusesse. Sügavale kaljusse või merepõhja kapseldatuina peidavad nad endas ohtu kümneid tuhandeid aastaid enne kui lõplikult lagunevad.
Alternatiivsed energiaallikad
Alternatiivseks ehk roheliseks energiaallikaks loetakse päikese, tuule, biomassi, vee- ja geotermaalenergiat. Nende kasutamisega ei kaasne märkimisväärset keskkonna saastamist.
Päikese- ehk helioenergia
1970. aastate lõpus kasutusele võetud spetsiaalsed päikeseküttesüsteemid ja päikeseenergia muundamine elektriks kuuluvad uue tehnoloogia valdkonda. Päikeseenergia abil toodetakse elektrit, köetakse elumaju ja soojendatakse vett. Päikeseenergia on hajutatud ning selle otsene kasutamine on tehnoloogiliselt keerukas ja vähemalt praegusel ajal veel kallis. Kõige kasulikum on ehitada hooned selliselt , et neil oleks võimalikult palju päikesekiirtega risti olevat klaaspinda, mis neelaks palju päikesekiirgust ning kütaks ruumid soojaks . Arvutused näitavad, et lõunasse suunatud akendega maja vajab 15-25% võrra vähem kütust kui samalaadne itta ja läände suunatud akendega maja. 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 kasutama hakatud ka arengumaades. Maailmapanga toetusel on juba tuhandetesse India küladesse rajatud päikeseenergial töötavaid süsteeme. Päikeseenergia kasutamine laieneb ka Sri Lankas , Zimbabwes, LAV-is jm.
Tuuleenergia
Tuule jõudu kasutati juba ammustel aegadel ning 1970. aastate naftakriisi ajal hakati Euroopas ja USA-s taas tuuleenergiat elektriks muutma. Nüüdseks on tuulikute tehnoloogia jõudsalt arenenud ja tuulikutega toodetud elektrienergia hulk suurenenud. Kuigi tuuleenergia varud on suured, on selle energialiigi laialdasem kasutamine alles ees. Praeguse tehnoloogia juures õigustab tuuleenergia end majanduslikult vaid nendes piirkondades, kus tuule keskmine kiirus on vähemalt 6 m/s. Mõistlik on tuuleenergia siduda võimalikult paindlikku elektrivõrku, kus tuulevaiksel ajal kasutatakse teiste elektrijaamade toodangut. Teine võimalus on elektrienergia salvestada ja kasutada seda siis, kui energiatarve suureneb. Osaline energiakadu on sel juhul aga paratamatu. Kõige rohkem tuulikuid on Saksamaal, USA-s, Taanis , Hispaanias ja Indias. Maailma suurim tuulikupark asub Californias, kus töötab ligi 14 000 tuulikut. Need on ühendatud ühtsesse energiavõrku, tootes kokku 1,2% California osariigi elektrienergiast.
Geotermaalenergia
On maa siseenergia . See on maapõues peamiselt looduslike radioaktiivsete elementide lagunedes tekkiv ja aegade jooksul kivimitesse salvestunud soojusenergia . Maasisest energiat saab kasutada vaid nendes piirkondades, kus soojusvoog lähtub vähemalt mõne kilomeetri sügavuselt. Sellised tingimused on tavaliselt laamade äärealadel. Maasisest energiat on ka raske kätte saada. Termaalvett ja auru saadakse sügavale maasse rajatud puuraukudest. Samuti kasutatakse kuumade kivimite soojust sealt vett läbi pumbates. Kuigi geotermaalenergiat leidub ulatuslikul alal, kasutatakse seda vaid vähestes riikides: USA-s, Islandil, Itaalias, Prantsusmaal, Jaapanis, Filipiinidel , Uus- Meremaal jm. Märkimisväärselt suur geotermaalenergia osa on Islandi energiabilansis, moodustades ~ 40%.
Bioenergia
Toodetakse biomassist – st. orgaaniliste ainete, näiteks puidu või põllumajandusjääkide (põhu) põletamisel. Bioenergiat toodetakse ka loomasõnniku biogaasistamisel ning prügimägedes eralduva metaani ja orgaaniliste jäätmete põletamisel. Paljudes arengumaades on puit siiani ainuke energiaallikas. Mitmes Aafrika riigis vajab kiiresti kasvav rahvastik järjest enam küttepuitu ning metsa üleraie on põhjustanud puidukriisi. Energiavõsa kasvatamine energia tootmise eeesmärgil on enam levinud eelkõige arenenud riikides.
Elektrienergia tootmine
Elekter rahuldab vaid 40-45% kogu energiavajadusest. Üle 2/3 elektrist annavad tahkel kütusel töötavad soojuselektrijaamad, tuuma- ja hüdroenergia osatähtsus on enamvähem võrdne. Alternatiivenergiat kasutatakse maailmas väga vähe, kuid üksikutes riikides võib selle osakaal olla märkimisväärne. Peamise osa elektrienergiast toodavad ja tarbivad Põhja riigid, kusjuures ainuüksi USA-s toodetakse 26% maailma elektrienergiast. Sageli kasutatakse riigi arengutaseme mõõtmisel energiatarbimist ühe inimese kohta.Võttes aluseks elektrienergia tarbimine inimese kohta, on arenenud riikide ülekaal veelgi suurem. Üle 10 000 kWh aastas on see näitaja ainult viies riigis: USA-s, Kanadas, Rootsis, Norras ja Islandil. Ülejäänud arenenud maades on elektri tarbimine ühe inimese kohta umbes 5000kWh aastas. Arengumaades on see näitaja väga harva üle 1000kWh. Eri riikides on kasutatavate energialiikide osatähtsus erinev, sõltudes nii kohalikest energiavaradest kui ka energiamajanduse ülesehituse ja talitlemise iseärasustest. Arenenud riikides kasutatakse elektrienergia tootmiseks üldjuhul mitmeid erinevaid energiaallikaid. Paljudes riikides on märkimisväärselt suur tuumaenergia, mõnedes aga alternatiivenergia osatähtsus. Mitmetes arengumaades, näiteks Laoses, Kenyas, Gabonis, Etioopias, Kamerunis, Boliivias ja Angolas annavad hüdroelektrijaamad 70-80% kogu elektrienergiast. Tavaliselt ongi sellistes riikides vaid üks elektrijaam, kus toodetakse klogu riigi elektrienergia. Elektrienergiaga kauplemine on suhteliselt tagasihoidlik. Suurimad eksportijad on Prantsusmaa ja Kanada . Neist esimene müüb elektrit ümbritsevatesse Euroopa riikidesse, teine USA-sse.