click to edit master title styleelektri tootmine eestis · kõrgepingetehnika jne. •...
TRANSCRIPT
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 [email protected] ja küsi lisaküsimusi
• Või kirjuta otse tudengitele [email protected]