Click to edit Master title style Elektri tootmine Eestis

PhD Reeli Kuhi-Thalfeldt

Tallinna Tehnikaülikool

Elektroenergeetika instituut

11.04.2014

Loengu teemad

• Põhimõisted – energeetika, võimsus, energia

• Elektri tootmise tänapäev

• Elektri tootmise keskkonnaprobleemid ning arengut suunavad tegurid

• Elektri tootmise tulevik

• Energeetika TTÜ-s

Mida hõlmab eneses energeetika?

3

Kaevandamine

Võimsus

• P = U x I

• I = U/R

• Elektripirn – 60 W

• Tolmuimeja – 1000 W

• Auto – 100 000 W

• Elektrituulik – 3 000 000 W

• Energiaplokk – 215 000 000 W

1 GW = 1 000 MW = 1 000 000 kW = 1 000 000 000 W

Elektrijaamade tootmisvõimsused (MW)

0

500

1 000

1 500

2 000

2 500

3 000

3 500

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012Kondensatsioonijaamad Kondensatsiooniturbiin Vasturõhuauruturbiin

Sisepõlemismootor Hüdroelektrijaamad Tuulejaamad

Elektri tarbimise muutumine 2012.a jooksul (MW)

6

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

1

164

327

490

653

816

979

1142

1305

1468

1631

1794

1957

2120

2283

2446

2609

2772

2935

3098

3261

3424

3587

3750

3913

4076

4239

4402

4565

4728

4891

5054

5217

5380

5543

5706

5869

6032

6195

6358

6521

6684

6847

7010

7173

7336

7499

7662

7825

7988

8151

8314

8477

8640

Elektri tarbimise muutumine ühe nädala jooksul (MW)

Allikas: Eleringi koduleht

Energia

• E = P x t

• Elektripirn 60 W x 1 h = 60 Wh = 0,06 kWh

• Tolmuimeja 1 000 W x 1 h = 1 000 Wh = 1 kWh

• Elektrituulik 3 MW x 3 000 h = 9 000 MWh = = 9 000 000 kWh

• Energiaplokk 215 MW x 5 000 h = 1 075 GWh = =1 075 000 000 kWh

• 1 inimese elektri tarbimine aastas ~1500 kWh

• 3 MW tuulik – 6 400 inimese elektriga varustamiseks

• 215 MW energiaplokk – 768 000 inimese elektriga

varustamiseks

Elektrienergia toodang kütuste lõikes (GWh)

0

2 000

4 000

6 000

8 000

10 000

12 000

14 000

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

Põlevkivi Põlevkivigaas Põlevkiviõli Raskekütteõli Maagaas

Turvas Puit Hüdroenergia Tuuleenergia Muud taastuvad

Elektri tarbimine (GWh)

0

1 000

2 000

3 000

4 000

5 000

6 000

7 000

8 000

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

Muud harud

Kodumajapidamised

Transport

Põllumajandus

Tööstus

Tarbimine kasvab keskmiselt 3% aastas

Elektri tarbimine kodumajapidamistes elaniku kohta (kWh/in)

Elektrijaamad Eestis 2013.a

Elektrijaam Võimsus,

MW Kütus

Narva Elektrijaamad (Eesti and Balti Elektrijaam)

1981 Põlevkivi

Ahtme ja VKG Elektrijaamad 95 Põlevkivi, põlevkivigaas

Iru Elektrijaam 156 Maagaas

Iru Elektrijaam 17 Olmejäätmed

Kiisa avariielektrijaam 110 Kütteõli, maagaas

Tallinna, Tartu and Pärnu Elektrijaam 63 Biomass, turvas

Väikesed koostootmisjaamad 53 Biomass, maagaas, biogaas

Elektrituulikud 276 Tuulenergia

Hüdroelektrijaamad 6 Hüdroenergia

Päikeseelektrijaamad 0,2 Päikeseenergia

Kokku 2757

Eesti elektrivõrk (põhivõrk)

Elektrisüsteemi eripära

• Elektrijaamade poolt toodetav elektrienergia kogus peab igal ajahetkel vastama elektrienergia tarbimisele.

• Pgen + Pimp = Ptarb + Pomat + Pkaod + Peks

0

2 000

4 000

6 000

8 000

10 000

12 000

14 000

16 000

18 000

20 000

196019651970197519801985198619871988198919901991199219931994199519961997199819992000200120022003200420052006200720082009201020112012

Tarbimine Omatarve Võrgukaod Neto eksport

Narva Elektrijaamad

Eesti Elektrijaam ja Balti Elektrijaam

Valminud 1958-1973

Asuvad Ida-Virumaal

11 energiaplokki võimsusega a 200 MW, kasutegur 30%

2 energiaplokki keevkihttehnoloogial 215 MW, kasutegur 35%

Ehitamisel uus energiaplokk 300 MW, kasutegur 38%

Aastas tarbitakse 13-14 mln t põlevkivi ehk umbes 600 raudteevagunitäit päevas.

Jahutuseks kasutatakse kuni 200 tuhat m3 vett tunnis.

Kütuse mahalaadimine

Kütuse transport

Katel

Turbiin ja generaator

Tuha ladustamine

Iru Elektrijaam

• Ehitatud 1980-1982

• 2 koostootmisplokki kokku 190 MW elektrit ja 398

MW soojust

• Tootmise kasutegur 85%

• Suveperioodil kasutatakse katlaid

• Toodetakse 1% kogu elektrienergiast

• Varustab soojusega Tallinna linna ja Maardut

• 2013.a alustas tööd jäätmeid kütusena kasutav

soojus- ja elektrienergia koostootmisseade

Elektri tootmise keskkonnaprobleemid

• Elektri tootmine moodustab

70% Eesti CO2 emissioonidest

85% Eesti SO2 emissioonidest

80% Eestis ladestatud jäätmetest

80% Eestis kasutatavast veest

Elektri tootmise arengu suunavad tegurid:

• CO2 kvoot

• Keskkonnatasud

• Heitmete piirmäärad

• Taastuvenergia eesmärk 15% elektri tarbimisest 2015.a

• Koostootmise eesmärk 20% elektri tarbimisest 2020.a

• Taastuvenergia toetused

Taastuvatest energiaallikatest toodetud elektrienergia (GWh)

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

Taastuvenergiast toodetud elektri osatähtsus elektri kogutarbimises, %

0,1 0,1 0,5 0,6 0,7 1,3 1,4 1,5 2,1 6,2 10,8 12,7 15,2

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

Puit Hüdroenergia Tuuleenergia Muud taastuvad

Prügipõletusjaam

Biokütusel koostootmisjaamad

• Tallinna, Tartu ja Pärnu elektrijaam

Alustasid tööd 2009-2011

Kütusena puiduhake, puidujäätmed ja freesturvas.

Võimsus 25 MW elektrit ja 50 MW soojust.

Kasutegur 88%

• Biogaasijaamad

Gaasi kogumine prügilas

Gaasi tootmine sõnnikust ja biolagunevatest

jäätmetest

Väikese võimsusega 0,5-2 MW elektrit ja 0,5-2 MW

soojust

Tallinna (Väo) elektrijaam

Tartu koostootmisjaam

Pärnu koostootmisjaam

Prügilagaasil koostootmine

Biogaasi tootmine

Oisu biogaasijaam

41

Tuuleelektrijaamad

• Tuuliku tiibade abil

muundatakse tuule

kineetiline energia

pöördemomendiks ehk

väändejõuks.

• See omakorda kantakse

üle kas käigukasti võllile

või otse generaatori

võllile.

• Generaatori abil

toodetakse

elektrienergiat.

Aasta keskmine tuule kiirus 10m kõrgusel maapinnast

Allikas: Ain Kull, Eesti Tuuleatlas, 1996

Tuuleenergia areng Eestis

• Suuremad tuulepargid:

• Pakri ja Paldiski 63 MW (26 tuulikut)

• Aulepa tuulepark 48 MW (16 tuulikut)

• Narva tuulepark 39 MW (18 tuulikut)

• Viru-Nigula tuulepark 24 MW (8 tuulikut)

• Ehituses 25 MW

• Planeeritavad 1435 MW

• Meretuulepargid 2500 MW

• Kokku ~4200 MW

Pakri tuulepark

Elektrituulikute toodangu muutlikkus

Oktoobri esimene nädal 2013.a

Allikas: http://elering.ee/tuuleparkide-tegelik-ja-planeeritud-toodang/

Hüdroenergia Eestis

• Eesti hüdroenergia varud ei ole märkimisväärsed.

• Tehniliselt rakendatavaks potentsiaaliks on 30 MW – moodustaks 2-3% tarbimisest

Hüdroelektrijaam

Võimsus (MW)

Linnamäe 1,13

Keila-Joa 0,37

Kunda silla 0,33

Joaveski 0,30

Sillaoru 0,30

Tõrva 0,28

Kaunissaare 0,26

Leevi 0,25

Saesaare 0,24

Leevaku 0,21

Kamari 0,20

Kunda 0,20

Kotka 0,20

Muud

<150 kW ~20 tk 0,84

Kokku 5,10

Eesti hüdroelektrijaamade kaart

Linnamäe hüdroelektrijaam

Keila-Joa hüdroelektrijaam

Pumphüdroelektrijaam

Planeeritud võimsus 500 MW

Päikeseenergia

• Päikeseenergia tihedus on Eestis väike

• Põhiline toodang märtsist oktoobrikuuni

• Koosneb enamasti ränikristallist fotoelement-moodulitest

• Paigutatakse 45-kraadise nurga alla lõuna suunda

• Väikese võimsusega kuni 320 W

• Kallis maksumus ja elektrienergia tootmishind

• Päikesepaneel/päikesepatarei (elekter) vs päikesekollektor

(soe vesi)

• Suurimad päikeseelektrijaamad Eestis

Keila tervisekeskus

ABB 25 kW

Ülenurme 23,5 kW (100 päikesepaneeli)

Harju Elekter 24 kW (99 päikesepaneeli)

Eramajad 2-11 kW

Päikeseenergia ressurss Euroopas

Päikesepaneelid Keila tervisekeskuse katusel

Päikesepaneelid Harju Elektri katusel

Päikepaneelid eramaja katusel

57

Päikesepaneelide toodang kuude lõikes

Päikeseenergiast tootmine (1 nädal)

Päikesekollektor

Euroopa elektri tootmine tulevikus

• Süsiniku püüdmine ja salvestamine

• Termotuumaenergia

• Suured päikesepaneele täis alad

• Suured avamere tuulepargid

• Energia salvestamine elektriautode ja vesiniku abil

• Mikrotootmine kodumajapidamistes

(päikesepaneelid, tuulikud, hüdrojaamad,

biogaasijaamad, kütuseelemendid)

Tulevikuenergeetika

Avamere tuulepark

Päikesepaneelidega park

Päikeseenergia kosmosest

Tuuleenergeetika

Tõusu ja mõõna energia

Tuleviku maamaja

Kodune ülesanne

http://www.enercities.eu

Energeetikateaduskond

Energeetikateaduskonna õppekavad

Doktoriõpe

240 EAP

4 aastat

Energia- ja geotehnoloogia

Magistriõpe 120 EAP

2 aastat

Elektroenergeetika

Hajaenergeetika

Elektriajamid ja jõuelektroonika

Geotehnoloogia

Bakalaureuseõpe 180 EAP

3 aastat

Elektro-energeetika

Elektrotehnika

Geotehnoloogia

Elektroenergeetika eriala

• Bakalaureuseõppes lisaks üld- ja alusõppe ainetele erialaaineteks elektroenergeetika alused, elektrijaamad, elektrivõrgud, alajaamad, energiasüsteemid, lühised, kõrgepingetehnika jne.

• Magistriõppes kaks spetsialiseerumist – elektroenergeetika ja energiakaubandus ning lisaks hajaenergeetika õppekava. Õppeaineteks on elektrivõrkude talituse analüüs ja juhtimine, kõrgepingeseadmed, energeetika arengu planeerimine, elektriturg, tarbimise säästlik korraldamine, elektrienergia hajatootmine, tuuleenergeetika jne.

• Doktoriõpe Energia- ja geotehnika.

• Võimalus õppida semester või aasta mõnes Euroopa ülikoolis.

• Tulevased töökohad – projekteerijad, müügijuhid, projektijuhid, käidujuhid, planeerijad, analüütikud, osakonna juhatajad, ettevõtte juhid, teadurid ja õppejõud.

• http://www.ttu.ee/elektroenergeetika-instituut

72

Kuidas tulla õppima?

• Tutvu kindlasti vastuvõtuveebiga http://www.ttu.ee/sisseastujale/

• Tutvu lähemalt õppekavadega TTÜ Õppeinfo süsteemis (ÕIS) ois.ttu.ee

• Vaata sisseastumise infosüsteem (SAIS) ja jälgi kuupäevi https://www.sais.ee/

• Jälgi instituutide ja teaduskonna kodulehte www.ttu.ee/energeetikateaduskond

• Leia meid Facebookist! www.facebook.com/Energeetikateaduskond

• Kirjuta teaduskonda a@ttu.ee ja küsi lisaküsimusi

• Või kirjuta otse tudengitele eyn@ttu.ee

Tänan tähelepanu eest!

reeli.kuhi-thalfeldt@ttu.ee

http://www.ttu.ee/elektroenergeetika-instituut