Põlevkivi energeetika täna ja homme Andres Siirde

Mis on põlevkivi ? Põlevkivi on orgaanilist ainet ehk kerogeeni sisaldav settekivim (sapropeel). Lähteaineks on olnud ainuraksete organismide, bakterite, vetikate ning zooplanktoni orgaaniline mass. Kerogeen sisaldab peale süsiniku suhteliselt palju vesinikku ja hapnikku, veidike lämmastikku jt elemente nagu väävel ja kloor. C10 H15.2 O0.93 S0.08 N0.03 Põlevkivid, sõltuvalt leiukohtadest, erinevad aga oma tekkelt, koostiselt, kütteväärtuselt, õli saagiselt jne. Põlevkivide mineraalosad võivad olla väga erinevad. (SÜSI Huumuskütuse tekkerida − maismaataimed → turvas → pruunsüsi → kivisüsi → antratsiit. Huumuskütuste mitmekesisuse (turbast antratsiidini) põhjus seisneb kütuse lähteainete erinevas lagunemisastmes)

Põlevkivi varud maailmas Kokku on teada rohkem kui 600 põlevkivimaardlat. Suurim põlevkivimaardla paikneb USA-s. See on nii suur, et võimalik põlevkiviõli maht ületaks kordi kogu Saudi Araabia naftavarusid. Hiinlased küll väidavad, et on avastamas veelgi suuremat maardlat (Junggar)

Põlevkivide kasutamine maailmas aastatel 1880 kuni 2000 (miljonites tonnides)

Mida me saame põlevkivist 1 tonnist põlevkivist saame elektrit või õli 8tänase tootmistehnoloogiate ja nende kasuteguritega : 1 tonn põlevkivi (2030 kcal/kg) 850 kWh elektrit (8500 100W elektripirni põleb 1 tund) 125 kg põlevkiviõli ja 35 Nm³ küttegaasi 5

Põlevkivi peenkeemia

Elektritootmine Eestis Elektri toodang 2010

Kuidas põlevkivist elektrit saadakse Elektri tootmiseks on vaja seadet, mis muundaks soojuse pöörlevaks mehaaniliseks energiaks, mis omakorda käitaks elektrigeneraatori. Masinat, kus toimub soojuse muundamine mehaaniliseks tööks, nimetatakse soojusjõumasinaks. Kõige levinum soojusjõuseade, mille abil toodetakse elektrienergiat, on auruturbiin. Auruturbiini tööks on vaja kõrge temperatuuri ja rõhuga auru, mis suunatakse selle korpuse küljes olevatesse düüsidesse. Seal suure voolukiiruse ehk kineetilise energia saanud aur suundub turbiini võlli küljes olevatele töölabadele. Labadele suundunud aurujoa jõud paneb turbiini võlli pöörlema ja nii saadakse mehaaniline energia. Termodünaamika terminoloogiat kasutades: auru paisumistöö arvelt saame kasulikku tööd.

Aurujõuseadme ringprotsess Selleks, et aur saaks voolata ja paisuda, peame tekitama turbiini taha alarõhu ehk vaakumi. Prantsuse füüsik Denis Papin avastas 1690. aastal, et kui auru kondenseerida, saabki tekitada vaakumi. Auru kondenseerumiseks on aga vaja seda jahutada Olemegi jõudnud soojusjõuseadmete pideva töö tagamise põhitõeni: selleks, et muundada soojust tööks, on vaja minimaalselt kahte erineva temperatuuriga keha. Sellises süsteemis olevat kõrgema temperatuuriga keha nimetame soojusallikaks ning madalama temperatuuriga keha jahutajaks. Mida kõrgemad on auru temperatuur ja rõhk (soojusallikas) ning mida madalama temperatuuriga saame turbiinist läbitöötanud auru jahutada (kondensaator), seda kõrgem on aurujõuseadme kasutegur. Soojusallika ja jahutaja temperatuuride vahe järgi on määratud ka üldse teoreetiline maksimaalne kasutegur – nn Carnot’ ringprotsessi termiline kasutegur.

Keevkihttehnoloogia võrdlus tolmpõletusega In particular replacing four old PC boilers by CFB boilers gave splendid results (sl. 14). In case of new boilers the efficiency in power generation increases by 6-7 %, emission of SO2 reduces almost to zero, NOx two times, CO2 by 20 %. By that the emission of CO2 is on the same level as in coal firing power plants. Using deeper enrichment of OS and putting into practice some other measures the CO2 emission can be reduced more.

Põlevkivi katel

Vaade Eesti Elektrijaamale

Auruturbiinid elektrijaamas

Elektrijaam

Põlevkivienergeetika konkurentsivõimelisus tulevikus

Konkurentsivõimelisus Põlevkivi konkureerib avatud elektriturul põhjamaade hüdro-, tuule- ja tuumaenergiaga ning Leedu ja Lati maagaasil töötavate koostootmisjaamadega. Läbi põhjamaade on kaudselt tunda Kesk-Euroopa energiatootmist, mis suuresti sõltub söeenergeetikast. Hinnataseme turul määrab süsinikdioksiidi kvoodinidus, selle kauplemis- ja maksustamistingimused. Viimased aga muutuvad tihti.

Konkurentsivõimelisus 2008. aastal kinnitas Riigikogu „Põlevkivi kasutamise riikliku arengukava 2008–2015”, mis näeb ette sätestada põlevkivivaru säästlikul kasutamisel kaevandamise piiriks kuni 20 miljonit tonni aastas. Prioriteetsena tuleb põlevkivi kasutada elektri ja põlevkiviõli tootmiseks riigisisese tarbimise katteks. Põlevkivi kasutamine elektri ja põlevkiviõli tootmiseks Eestist väljaveoks on lubatud ainult riigi huvist lähtudes piiratud mahus. Narva Elektrijaamades on hakatud tsirkuleerivates keevkihtkateldes koos põlevkiviga põletama ka biokütust.

Kas elekter või õli Elekter ja õli ei konkureeri, turud on erinevad. Konkureerivad nad vaid tooraine pärast Meie koduse põlevkivi kasutuse osas käivad aga tulised vaidlused – ühed tahavad seda rakendada üha enam just õlitootmiseks, teised jällegi endisel viisil elektrienergia tootmiseks. Ühtpidi on küll majanduslikult kasulikum, kuid vastupidist nõuab ressursi piiratus ja keskkond. Loomulikult ei saa Eesti põlevkivielektrist üle ega ümber niipea. Selle osakaalu küll üritatakse järjest vähendada ja vähendataksegi, kuid meie elektribilansis jääb see tähtsale kohale veel pikaks ajaks.

Põlevkiviõli tootmistehnoloogiad

KOKKUVÕTE LAHENDUS EI OLE ÜHES KONKREETSES ENERGIAALLIKAS, TEHNOLOOGIAS EGA INVESTEERINGUS, VAID NENDE OPTIMEERITUD PÕIMIMISEL ÜHTSEKS TERVIKSÜSTEEMIKS