Erkko Teder KÜTTEGA TEED

Transcription

1 Erkko Teder KÜTTEGA TEED LÕPUTÖÖ Ehitusteaduskond Teedeehituse eriala Tallinn 2016

2 Mina, Erkko Teder, tõendan, et lõputöö on minu kirjutatud. Töö koostamisel kasutatud teiste autorite, sh juhendaja teostele on viidatud õiguspäraselt. Kõik isiklikud ja varalised autoriõigused käesoleva lõputöö osas kuuluvad autori/te/le ainuisikuliselt ning need on kaitstud autoriõiguse seadusega. Lõputöö autor Nimi, allkiri ja allkirjastamise kuupäev Üliõpilase kood Õpperühm TEI- 81 Lõputöö vastab sellele püstitatud kehtivatele nõuetele ja tingimustele. Juhendajad Nimi, allkiri ja allkirjastamise kuupäev Konsultandid Nimi, allkiri ja allkirjastamise kuupäev Kaitsmisele lubatud..20.a.... teaduskonna dekaan.. Teaduskonna nimetus Nimi ja allkiri

3 Ehitusteaduskond LÕPUTÖÖ ÜLESANNE Lõpetaja: Erkko Teder Üliõpilase kood: Õpperühm: TEI- 81 Eriala: Teedeehitus Lõputöö teema: Küttega teed Lähteandmed töö koostamiseks: Antud töös on kasutatud mitmeid veebist leitud ajalehe artikleid ning allikaid. Töö sisu, ülesehitus ja lahendamisele kuuluvate küsimuste loetelu: Töös on käsitletud teemat küttega tee üldiselt. Välja on toodud erinevad lahendused, mida on kasutusel mujal maailmas, kus sobiks erinevaid küttesüsteemide lahendust kasutada, nende positiivsed ning negatiivsed küljed. Antud töös tuuakse välja näitena ka lahendus Eestis küttesüsteemide kasutamiseks. Seletuskirja ning graafilise materjali sisu ja maht: Seletuskirja ja graafilisematerjali sisu maht on 50 lehekülge. Lõputöö konsultandid: Konsultandi nimi Valdkond Allkiri Kuupäev Lõputöö juhendaja: Lõpetaja: Kinnitaja: Meelis Toome (nimi) (allkiri) (kuupäev) Erkko Teder (nimi) (allkiri) (kuupäev) Martti Kiisa Ehitusteaduskonna dekaan (allkiri) (kuupäev) Lõputöö ülesanne antud: Lõputöö esitamise tähtaeg:

4 SISUKORD SISUKORD... 4 SISSEJUHATUS KÜTTEGA TEED LAHENDUSED Soojusmatid... 9 Kate all olevad sooajaveetorud Soojuskaabel Piesoelektriline süsteem Tark tee ( päikesepaneelid) LABADETA TUULEGENERAATOR KÜTTEGA TEEDE POSITIIVSED JA NEGATIIVSED KÜLJED Positiivsed küljed Lume- ja jäävavabad teed Soolade vähem kasutamine teedel Kevadine tänavate hooldus Lisa energia tootmine Negatiivsed küljed Maksumus Vastupidavus

5 5. KUS KASUTADA KÜTTEGA TEID Parklad Soojuskaablite lahendus Targa tee lahendus Jalakäijate ja kergliiklusteed Soojuskaablite lahendus Soojusmattide lahendus Sillad ja viaduktid Soojuskaabli lahendus Soojaveetoru lahendus Ristmikud Soojaveetoru lahendus Soojuskaablite lahendus Targa tee lahendus Maanteed Tee radiaatorite lahendus Soojuskaabli lahendus Piesoelektriline süsteem Targa tee lahendus KÜTTESÜSTEEMI PAIGALDUS PADAORGU Padaoru ohutumaks muutmise lahendused Padaoru sild Kolmerealine maantee Laugem teeprofiil Automaatne hoiatussüsteem

6 Soojuskaabel KOKKUVÕTE SUMMARY VIIDATUD ALLIKATE LOETELU

7 SISSEJUHATUS Aina kiiremini arenevas maailmas tullakse välja igapäevaselt uute ja huvitavate ideedega. Iga lahendusega püütakse muuta asju paremaks. Aastakümneid tagasi ei osanud veel keegi mõelda, et näiteks teed saaks talvistes oludes hooldada ka sinna alla paigaldatud küttesüsteemiga ning ei peaks kasutama enam lume tõrjumiseks masinaid. Antud töös käsitletakse teemat küttega teed. Tuuakse välja erinevad küttesüsteemide lahendused, nende positiivsed ja negatiivsed küljed ning püütakse leida sobivaimad variandid, kus saaks kasutada asfaltkatte all olevat kütet Eesti tingimustes. Eesti teede üheks lagunemise põhjuseks on talv ning varakevad. Talvel puistatakse libeduse tõrjeks teedele soola ning, pidev soolamärg tee ja sinna lisanduv autode poolt tekitatav pidev koormus lõhub asfaltkatet tekitades roopaid, auke ning pragusid. Vee imbumisel alumistesse kihtidesse, hakkab see lagundama killustiku ja tekivad vajumid. Varakevade suurimaks mureks on temperatuuri kõikumine. Päeval, kui on pluss kraadid, siis teedel olev vesi läheb pragudesse ning öösel, kui on miinus kraadid, siis pragudes olev vesi külmub. Selliste situatsioonide ära hoidmiseks uuritakse antud töös küttesüsteemide kasutamist sarnaselt Soome, Rootsi ja Norraga, kus kliima on sarnane Eesti omaga. Töös tuuakse välja kohad, kus antud lahendust kasutada võiks. 2015/2016 aasta talvel juhtus palju liiklusõnnetusi suurtel teedel libeduse tõttu ning töös tuuakse mõningad teelõigud, kus antud lahendust kasutada võiks. Lisaks iga aastane suur probleem on ka libedus ristmikel kui ka sildadel. Palju luumurdusid tekib ka jalakäijatel, kes on kukkunud libeduse tõttu. Kõigile nendele probleemidele püütakse sellest töös välja pakkuda lahendus, et vähendada antud probleeme. 7

8 1. KÜTTEGA TEED Küttega tee kujutab endast kate alla paigaldatud süsteemi, mis sõltuvalt vajadusele soojendab katet, et ära hoida sinna tekkivat jääd ning lund. Eesmärgiks on ära hoida lume kogunemist ning jää tekkimist sildadel, kergliiklusteedel, parklates, ristmikel, kõnniteedel, maanteedel ning ka lennuväljadel. Sellist lahendust võetakse kasutusele aina enam ja tehakse katseid, et näha kas see tasub end ära. Hetkel kasutavad erinevaid lahendusi Jaapan, Ameerika, Island, Holland, Iisrael ning Skandinaavia maad. Kuna Eesti kliima on sarnane nende maadega ja lumikatte keskmine kestus on päeva aastas, siis küttega teede kasutamine tuleks meile kasuks. [1] Antud lahendus vähendaks talihooldeks eraldatud summasid ning tööjõu suurust, milleks on tänavate ning teedel tehtav lumetõrje ning linnad ei peaks muretsema ka nii palju kogunenud lume ära viimise ja paigutamise pärast. Küttesüsteemide kasutamisel saab vähendada teedele pandavate soolade ning ka liiva hulka. Tänu sellele võib pikeneda asfalti, betooni ja sillutiskivide eluiga. Paljud süsteemid on tehtud selliselt, et nad aktiveeriks end automaatselt. Kütmine käivitub hetkest mil, sensor tunneb esimesi sademeid ja miinus kraade, siis lülitab süsteem end sisse ning kui temperatuur tõuseb üle 0 kraadi, siis lülitab süsteem end välja. Täielikuks efektiivsuse saavutamiseks peaks paigaldama antud süsteemi väga mõistlikult. Kogu maantee lõigu katmine ei tasuks end ära. Kohad, kus oleks mõistlik Eesti tingimustes kasutada sellist lahendust on kindlasti sillad, ristmikud ja kergliiklus teed. Esimeste külmade saabudes on sillad kohad, kus tekib kõige kiiremini jää, kuna külm pääseb ligi nii alt kui ka pealt ja õhus olev niiskuse tase on suurem. 8

9 2. LAHENDUSED Ehitamaks küttega teid on selle jaoks palju erinevaid ja uudseid lahendusi. Kõik süsteemid vajavad energiat kütmiseks, selleks sobib elektrienergia, hüdroenergia või ka looduslikud energiaallikad. Maailmas on välja tuldud väga palju erinevate lahendustega, et muuta teed jää- ning lumevabaks. Lisaks teede kütmisele on mõningatel lahendustel ka teisi positiivseid külgi, mida saab kasutada muudeks otstarveteks. Kasutamaks Eestis teealust kütte süsteemi on olemas mitmeid sobilike lahendusi ning antud peatükis tuuakse need välja Soojusmatid Soojusmatid on kõige lihtsam ning odavam viis ära hoida lume ja jää tekkimist teedel. Antud lahendus on tõhus ning mugav paigaldada. Soojusmattide jaoks ei ole vaja teha ümberehitusi, kuna tegemist on lahti rullitava matiga, mis käib asjalt-, betoonkatte, kivisillutise või killustiku peale. Valmistatud on lahendus termoplastist ning on suuteline üle elama kogu talve. Süsteemi saab tööle panna vastavalt vajadusele. Selle jaoks ei ole vaja eraldi termostaati, vaid piisab juhtme pistikusse panemisest ning soojusmatt alustab oma tööd. Kuna matid on erinevate mõõtmetega, siis on neid võimalik omavahel ühendada, et katta suurem ala. Kasutada sobiks neid vaid eramajade, ärihoonete, tööstushoonete või kaubanduskeskuste sissekäikudel. Soojusmattide kasutamine aitaks ära hoida liigse soola ning killustiku siseruumidesse kandmise, aitaks ära hoida libeduse ohu kõnniteedel ning liigse soola puistamise teedele, mis pikema aja jooksul hakkab lagundama katet. [2] 9

10 Foto 1. Soojusmatid kõnniteel [2] 2.2. Tee radiaatorid Hustoni Ülikooli teadlased on uurinud ja teinud katsetusi nii- öelda- tee radiaatoriga. Lahendus kujutab endast väikeseid küttekiudusid, mis valmistatud süsiniknanotorudest ning see kütab asfalt- või betoonkatte elektri jõu abil. Süsiniknanotoru on silindrilise nanostuktuuriga ning on väga hea soojusjuhtivusega, mis annab hea kasutamise võimaluse katte kütmiseks. Materjali soojenemiseks 10

11 miinus kümne kraadi juurest null kraadini kulub aega kaks tundi ning kw energiat. Kuna soojendamiseks kulub energiat, siis antud lahendust sobiks kasutada lühikestel lõikudel, näiteks ristmikud ning sildade pealesõidud. Vaja minema energia jaoks ei oleks vaja eraldi ehitada suurt elektrijaama vaid piisab ka väiksema alajaama ehitusest. [3] Foto 2. Süsiniknanotorud [4] 2.3. Kate all olevad sooajaveetorud Skandinaaviamaades ning Islandil kasutatakse teede alla paigaldatud soojaveetorusid, mis hoiavad ära tee peale jää tekkimise. Skandinaavias kasutatava meetodi puhul on soojaveetorud ühenduses linna ning selle ääres asuva katlamajaga nagu ka meil. Süsteem toimib sarnaselt Eestiga, kus soe vesi toodetakse katlamajas ning seejärel liigub läbi torude see inimeste majadesse. Kuna soojaveetrassid jooksevad teede alt, siis kütabki see ka teekatet. Islandil kasutatakse vee soojendamiseks maakütet. Süsteem toimib tänu sellele, kuna Islandil on palju vulkaane ning nad kasutavad maa sees olevat magmat vee soojendamiseks. Pumbatakse külm vesi maapinda, seal vesi soojeneb ning pumbatakse välja ja saadetakse läbi soojaveetrasside inimesteni, mis asuvad teedevõrgu all. [5] 11

12 Foto 3. Soojaveetorud [6] 12

13 Joonis 1. Maakütte süsteem[7] Oma olemuselt on mõlemad süsteemis sarnased ning saab kasutada ainult kohtades, kus on kindel infrastruktuur välja arenenud. Antud lahendust saaks edukalt kasutada ära ka Eestis, kasutades sarnaste meetodit nagu Skandinaavias, kuna paljud majapidamised sõltuvad katlamajadest tulevast soojusest. Suurimaks probleemiks on see, et hetkel asuvad paljud soojaveetrassid tee kõrval, ning nende ümber ehitamine teede alla ja torude vahetamine pisemate torude vastu võib muutuda kalliks. Kindlasti tasuks antud lahendusele mõelda, sest suurem osa talvest oleksid linna tänavad lume ning jää vabad. [5] Alternatiivne meetod teede kütmiseks on kasutada süsteemi, mis töötleb ümber päikeseenergia kogudes sellelt tulevat soojust, mida päike tekitab asfaldile ning seejärel varustades maa või betoon pankades. Vesi soojeneb suvekuudel, kui vedeliku pumbatakse ringi katte all asuvates torudes ning see kogutakse suurtesse boileritesse. Külma saabudes kasutatakse maasoojuspumpa ning pumbatakse boilerisse kogunenud soe vesi tagasi torudesse, mis soojendavad teekatet. Suureks probleemiks on selle lahenduse puhul paigaldamise maksumus ning kuna tuleb palju ümber ehitada, siis häiriks see inimeste igapäevaelu. Selline meetod on kasulik kasutusele võtta, kui katet peab soojendama pikemal perioodil. Hollandi insenerid on ehitanud antud süsteemi ning varustavad tee pealt tuleva soojusega lähedalasuvaid hooneid ning talvel kasutavad varusid oma teede kütmiseks. [8] 13

14 2.4. Soojuskaabel Soojuskaabli meetodil tee soojendamisel kasutatakse 7 millimeetrise läbimõõduga kaablite süsteemi, mis on elektriküttekehaga element teekatte all. Soojust eraldavad kaablid paigaldatakse kahe asfaldikihi vahele. Antud lahenduse tööd kontrollib termostaat, mis jälgib õhu ning maapinna temperatuuri kui ka õhus oleva niiskuse taset tagades küttesüsteemi vajaliku töö. Soojuskaabli meetodi kasulikus seisneb tema kiires reageerimisajas, täielikus automaatsuses ning väga väikeses paigaldamise kulus võrreldes teiste sarnaste süsteemidega. Peale paigaldamist ei vaja antud lahendus ühtegi hooldust ning süsteem lülitab end automaatselt sisse ja välja. Lisaks on vaja lisa energiaallikat juhuks, kui ei ole tarvis kütta kogu mattidega kaetud ala, vaid juhtudel kui soov ainult teatud ala kütta. Soojuskaableid võib kasutada igal pool, aga kõige paremad kohad oleks sildade pealesõidud, parklad, hoovi sissesõiduteedel ning sõiduteedel auto rataste laiusel alal. Antud lahendus sobib kasutada nii talvel, lume ja jää sulatamiseks kui ka suvel asfaldi kuivana hoidmiseks. [9] Foto 4. Soojuskaablid [10] Antud pildil on näha, kus küttekehad on paigaldatud ainult autorataste laiuselt, et hoida puhta ja kuivana sõidujälg. 14

15 Foto 5. Töötav soojuskaablite süsteem[10] Antud pildil on näha, kuidas süsteem töötab ja kuivatanud katet Piesoelektriline süsteem Iisraeli teadlased on välja töötanud süsteemi Innowattech, mille abil saab koguda elektrit tänu sõitvatele autodele või rongidele. Elektrienergiat toodetakse piesoelektrilise efekti abil, kus elektripinge tekib generaatoris kokkusurutavate tahkude vahel. Asfaltkatte alla paigaldatakse generaatorid auto rataste laiuselt. Generaatorid on ühenduses tee ääres oleva elektrisüsteemiga, kus energia salvestatakse. Antud süsteem on väga kasulik kuna tee soojendamisele saab ka saadud elektrienergiat kasutada lisaks tänavate ja lähedal asuvate asustuste elektrienergiaga varustamiseks. Mõistlik on sellist süsteemi kasutada tiheda liiklusega teelõikudel, kuna tihedama liikluse korral toodetakse rohkem energiat, ning samuti on ka raskusega. Mida raskem on sõiduk, seda rohkem energiat toodetakse. Asfaltkatte alla paigaldatud generaatorid suudavad toota ühe kilomeetrisel lõigul 200 KWh/h elektrienergiat eeldusel, et tunnis liigub 600 rasket sõidukit, kelle keskmiseks kiiruseks on 72 km/h. Raudtee alla paigaldatud generaatorid suudavad toota ühe kilomeetrisel lõigul 120 KWh/h eeldusele, et igale liiprile on paigaldatud generaator ja sellest sõidab üle igas tunnis 300 täislastis vagunit. [11] aastal Stanfordi Ülikooli tudeng tõi välja antud süsteemi ehituskulud. Ühe miili ehituseks kuluks dollarit, aastas suudab toota süsteem ühe miiliga dollari väärtuses energiat. 12 aastat hiljem oleksid antud süsteemi ehituskulud tasa ning saaks hakata kasutama lahendust sissetuleku allikana. [12] 15

16 Lisaks antud süsteemi saab ka ühendada kiiruskaameratega. Kaamerate juures on katte alla paigaldatud andur, mis saab aru, kui auto ületab kiirust ning vajaduse korral teeb auto tagumisest numbrimärgist pildi. Antud süsteemi rajamisel saab teekatte alla paigaldada ka I- WIM (Weigh In Motion) sensorid, mis tunnevad ära, kui veoautod on ülekoormatud. [12] Joonis 2. Pieselektriline süsteem [13] 2.6. Tark tee ( päikesepaneelid) Suurenev trend inimkonnas püüab igapäevavasteks tegevusteks kuluvat energiat saada taastuvenergiaallikatest, olgu selleks siis kas tuuleenergia, hüdroenergia, biomassienergia või päikeseenergia. Ringi liikudes näeb aina enam majade katustel päikesepaneele. Idaho elektriinsener Scott Brusaw tuli välja ideega, kus päikesepaneelid kataksid teed, mis on tehtud tugevast ning vastupidavast klaasis ja see asendaks asfaltkatet või betooni. Arendamaks seda süsteemi rajas Brusaw startup firma, mis valmistab ning arendab sõidutee päikesepaneele targa tee jaoks. Tema firma loodab ehitada teid, mis ainult ei tooda energiat, vaid loob ka digitaalse sõiduteekatte, mida saab kontrollida juhtpuldi abil. Scott Brusaw ja tema firma Solar Roadway insenerid on öelnud, et kui antud süsteem paigaldada üleriigiliselt Ameerika Ühendriikides, siis see võiks toota rohkem taastuvenergiat, kui kogu USA hetkel kasutab. [14] Süsteemis kasutatavad paneele on kuuenurkseid ja nelinurkseid ning koosnevad neljast kihist [14]: aluskiht, mis valmistatud taaskasutatavatest materjalidest; toestatud ning tugevdatud emaplaat; 16

17 LED- lambid, mis koguvad päikeseenergiat ning muudavad selle elektriks; pealmine tugevdatud klaas, mis on karestatud ning ohutu autodega liikumiseks. Solar Roadway paneele on planeeritud kahte eri versiooni: poolsileda pinnaga paneelid, mis mõeldud kergliiklusteedele ning tugevama pinnaga, mis mõeldud maanteedele. Paneelid on väga vastupidavad ning suudavad taluda raskust kuni kilogrammi. Juhul, kui mõni peaks oma töö katkestama, siis on paneelid disainitud ja paigaldatud selliselt, et neid oleks võimalikult lihtne asendada. Iga paneel suudab päevas toota 7,6 KWh/h energiat ning selle saab ühendada elektrivõrguga, et kasutada seda ümberkaudsetes elamute ning ärihoonete elektrienergiaga varustamiseks. [15] Antud lahendus on väga mitmekülgne tänu sinna paigaldatud LED lampidele. Need annavad võimaluse muuta liikluskorraldust vastavalt vajadusele. Näiteks, kui kuskil tee peal on oht, siis saab kiiresti lampide abil kuvada vajaliku kiiruse piirangu või muu ohtu tähistava liiklusmärgi. Kuna Eestis juhtub pea iga päev liiklusõnnetusi loomadega, siis tänu targa tee lahendusele aitaks see õnnetusi vältida. Paneelid on tundlikud erinevatele koormustele ning suudab hoiatada liiklejaid, kui tee peal peaks ekslema mõni metsloom või on sinna langenud puu. Abiks on ka antud lahendus parklates, kus saab korraldada parkimislahendust. Vajadusel lisada valgeid jooni või muuta nende asendit, lisada invaliididele parkimiskohti või muuta autode parkla busside ning raskeveokite parklaks. Targast teest saavad ka kasu elektriautot. Päikesepaneelidega kaetud teedel saavad autod end laadida elektromagnetilise induktsiooni abil. [15] Kõik paneelid sisaldavad ka soojuselemente, mis hoiavad külmade saabudes teel ühtlast temperatuuri ning ei lase sel langeda alla null kraadi. Sarnast süsteemi kasutatakse ka autoklaaside soojendamiseks, mis vajadusel sulatab ning hoiab ära sinna koguneva lume ja jää. [15] Antud lahendus oleks suureks abiks talvel linnades, kuna ei peaks tundma muret lume ning jää tõrjumise ja lume äraveo pärast, kuid ei tuleks kõne allagi variant korraga kõik ümber ehitada, sest see ei tasuks ära. Eestis sobiks esialgu kasutada päikesepaneeli süsteemi parklates ning kergliiklusteedel. Kogutud energiat saab talve perioodidel kasutada sulatamiseks ning teistel aastaaegadel ümberkaudsete hoonete või tänavavalgustuse varustamist elektrienergiaga. Tark tee on veel üpris uudne lahendus, aga mida aastad edasi, seda enam kuuleme sellest lahendusest aina enam, sest vajaliku energiat saadakse taastuvenergia allikast. 17

18 Jooni 3. Targa tee lahendus linnas [16] 18

19 3. LABADETA TUULEGENERAATOR Foto 6. Vortex Bladeless mast [17] aastal loodi firma Vortex Bladeless, mis toodab ilma labadeta tuulegeneraatoreid. Antud energiaallikas sobiks paigaldada teelõikude äärde, kus kasutatakse mõnda küttesüsteemi asfaltkatte all. Tuuleturbiini eesmärk on muuta õhu liikumine kineetiliseks energiaks ning seejärel saab sellest toota elektrit. Selle saavutamiseks kasutatakse uut meetodit võrreldes varasemate tuuleturbiinidega. Antud lahenduses kasutatakse ära aerodünaamilist nähtust, mida kutsutakse pööriselisuseks. Pööriselisus tekkib juhul, kui tuul põrkub vastu kindlat struktuuri. Selline nähtus on muidu tekitanud ainult kahju, näiteks aastal, kus varises kokku Tacoma väina sild tänu pööriselisusele, mis pani silla võnkuma. Nüüd on leidnud arhitektid ja projekteerijad lahenduse, kus sellist nähtust saab positiivselt ära kasutada. Labadeta tuuleturbiin on valmistatud kiudklaasi ning süsinikkiudu kombineerivast kergkomposiitmaterjalist, mis võimaldab mastil võimalikult palju vibreerida. [18] 19

20 Konstruktsioon koosneb viis põhi komponendist [17]: vundament; varras; generaatori süsteem; häälestus süsteem; mast. 20

21 Joonis 4. Vortex Bladelss masti viis elementi[19] 21

22 Kuna konstruktsioon kaalub vähe (labadega tuulegeneraatorist 80% vähem), siis see võimendab veelgi loomulikku võnkumissagedust. Labadeta tuulegeneraatorites puuduvad erinevad ülekanded ja sidemed ning liikuvad osakesed, mis tähendab, et ei pea kasutama õlisid detailide vahel. See muudab hooldamise kergeks, odavaks ja on väga keskkonnasõbralikuks. Tuuleturbiinid töötavad tänu kahele vastastikku tõukuvale magnetile koonuse jalamil. Energiat toodetakse selliselt, kui koonus võngub ühes suunas, siis samal ajal tõmbavad magnetid seda teise suunda. Saadud kineetiline energia muundatakse vahelduvvoolugeneraatori abil elektrivooluks. Võrreldes vande tuulegeneraatoritega on labadeta tuuleturbiinid väiksemad ning madalamad, nende on tootmine odavam, lahendus on täiesti vaikne (heli on alla 20 Hz) ning kuna puuduvad labad, siis puudub oht ka lindudele. Firma on öelnud, et nende toodetud tuuleturbiinid on 51% odavamad kuna vajalik ei ole kahte kõige kallimat elementi, milleks on tiivikulabad ja tugisüsteem. Labadeta tuuleturbiiniga elektri tootmine on 40% odavam, kui tootmine meile tuttavate tuulegeneraatoritega. 1 MWh tootmiseks kulub 35, sinna hulka on arvestatud rajamis-, töö- ja hoolduskulud, maa liisingud, kindlustus- ning muud halduskulud. Praegu kasutuses olevad tuulegeneraatorid on küll piisavalt võimekad, kuid uued labadeta generaatorid on võimelised tootma rohkem elektrienergiat väiksemate kuludega ning väiksemal pindalal. Kahe labadega tuuleturbiini asemele saaks paigaldada neli labadeta tuuleturbiini. [17] Tegemist on innovaatilise tootega, mille kasutusele võtmine oleks väga kasulik. Antud lahendust saab edukalt kasutada küttega teede elektrienergia allikaks kui ka igapäevaelus vajamineva elektri tootmiseks. 22

23 4. KÜTTEGA TEEDE POSITIIVSED JA NEGATIIVSED KÜLJED Küttega teede rajamisel on nii positiivseid kui negatiivseid külgi. Kuna tegemist on maailmas vähe kasutatud lahendusega, siis paljud kardavad proovida uudseid ning innovaatilisemaks lahendusi. Sobilike süsteemide leidmiseks tuleb alustada väikestest projektidest, mis toovad välja head ja vead. Eestis ning ka mujal maailmas tuleks kasuks võtta kasutusele aina enam küttesüsteemide, millega soojendada teekatet. Ehitamiseks kuluks küll rohkem raha, kui teha ilma küttesüsteemita teelõik, aga pikemas perspektiivis tuleks see kasuks nii teedele kui ka inimestele Positiivsed küljed Lume- ja jäävavabad teed Eestis on lumekate keskmiselt päeva aastas. Küttega teede kasutusele võtmine meie tingimustes hoiaks ära palju talvisel ajal tekkinuid liiklusõnnetusi. Talvised olud muudavad liikumise inimestele nii jalgsi kui ka autodega ohtlikumaks ning pingelisemaks. Suurimaks plussiks küttega teede puhul ongi see, et hoiab ära lume ning jää kogunemise, parklatesse, ristmikel, sõidu- ja kergliiklusteedel, sildadele ning viaduktidele. Igal talvel on probleem linnatänavate lumest puhtana hoidmisega, kuna lumetõrjemasinad ei mahu kitsastesse tänavatesse ning liiklejad peavad silmitis seisma paksu lumega. Lumest tingituna on probleem ka lume äraveoga, mida tekib talvel palju. Küttesüsteemi paigaldus tänavatele aitab linnal vähem raha kulutada lumetõrjele ning hoiab ära ka sooladest tuleneva teekatte lagunemise. Sillad on külmade saabudes esimesed kohad, kus tekib jää ning see muudab liikumise ohtlikuks. Libedus tekib sinna tänu sellele kiiremini, sest külm mõjutab teekatet nii ülevalt kui alt. Antud probleemi saab ära hoida küttesüsteemi paigaldusega sildadele ning pealesõitudele. Väga ohtlikud on ka kohad, kus teelõik asub soodega ümbritsetud piirkonnas ning Eestis on see Ussisoo lõik. Küttesüsteemide paigaldamine liiklusohtlikesse kohtadesse hoiaks kindlasti õnnetusi ära. 23

24 Soolade vähem kasutamine teedel Talvel teede soolamine on nii kasulik kui kahjulik kattele. Soolad hoiavad ära libeduse teket teedel ning tänu sellele tekib ka liiklusohtlike olukordi vähem. Kuna soolade tööpõhimõte on hoida tee märjana ja mitte lasta sel külmuda, siis võib olla see pikemas perspektiivis ebasoodne. Kahjulik on ta siis, kui kattel oleva asfaltsegu imbub läbi soolveest ning sinna rakendada autode poolt tekitatav koormus. Võib juhtuda, et tänu sellele eraldub sideaine kivimaterjali pinnalt ning hakkavad tekkima pisikesed praod kattesse. Omakorda toob see kaasa aina rohkema vee sisse imbumist asfaltkattesse ja külmumisel tekivad seal suured pinged, mis lõhuvad katet veelgi enam. Nii maanteedel kui ka linnatänavatel toob pidev sideaine minema kandmine endaga kaasa roobaste teket. Roobastesse sõidetud ning kulutatud kate võib olla ohtlik nii suvel kui talvel. Suvisel ajal valgub vihma korral sinna vesi ning tekitab vesiliu, mille korral on autot raske juhtida. Talvisel ajal roopas sõitmine võib piisava kiiruse ning libedus korral auto lihtsasti külglibisemisse ajada. Küttesüsteemide kasutamisele võtmisel, saab vähendada kloriidide puistamist ning tänu sellele väheneks asfaltkatte kulumine ja teede eluiga pikeneb. Soolad mõjuvad halvast ka tänavatel liikuvatele sõidukitele. Pideva soolakihi all olev auto võib tänu sellele kiiremini roostetama hakata Kevadine tänavate hooldus Iga kevadiseks mureks on linnatänavate ning teede puhtus. Talvega koguneb palju mustust ja prahti, mis on tekkinud tänu autodele ning lume tõrjumisele. Libeduse tõrjumiseks kasutatakse, soolasid, liivasid ja killustiku ning igal kevadel kulutavad linnad ja vallad raha, et see kokku koguda. Küttega teede kasutuselevõtuga väheneksid need kulud, kuna ei pea talvel libeduse tõrjumiseks neid kasutama. Tänavatele tekkinud tolm on kahjulik ka jalakäijatele, kes on sunnitud sisse hingama õhus olevaid tolmuosakesi Lisa energia tootmine Eelpool toodud lahendused ei ole mitte ainult kasulikud lume ning jää tõrjumiseks, vaid nendega kaasnevad ka palju teisi häid omadusi. Targa tee ning piesoelektrilise süsteemi lahenduse puhul kogutakse vajaminev energia ning seda saab kasutada nii teekatte kütmiseks kui ka ümberkaudse asustuse varustamiseks. Targa tee lahendus aitab ära hoida liiklusõnnetusi loomade ning jalakäijatega. 24

25 Mitmed süsteemid saavad vajaliku energia töötamiseks päikeselt. Kuna maailmas otsitakse aina enam uusi lahendusi, millega elektrienergiat toota, siis targa tee ning piesoelekrilise lahenduse puhul aitaks vähendada taastumatu energiaallika kasutamist Negatiivsed küljed Maksumus Üheks suurimaks mureks küttega teede rajamiseks on selle maksumus. Erinevad lahendused hakkavad end ära tasuma pikemas perspektiivis. Paljusid lahendusi saab kasutusele võtta nii uute teede ehitamisel kui ka vana teelõigu rekonstrueerimisel, kuid küttega teede erinevad süsteemid on lisa väljaminek. Lahendused, mis ise ei suuda energiat koguda peavad saama oma toite mujalt. Vajaliku energia saamiseks tuleb leida lahendusi, kuidas ühildada süsteem elektrivõrguga. Linna rajades on energia saamine lihtsam, kuna kõik on niigi ühenduses elektrijaamaga. Suuremate maanteede äärde rajamisel tuleb lisaks ehitada alajaamu ja trafosid. Küttega teede rajamist ei saa ette võtta suurelt, kuna selle rahastamiseks tuleks leida suuri summasid. Eestis saaks ning oleks võimalik kasutada antud lahendusi, kuid ainult vähesel määral, sest erinevad lahendused on kallid ning tänu sellele hakkaksid kannatama teised projektid, mis võivad olla märksa olulisemad igapäevaelus Vastupidavus Tee ehitamisel tuleb valmis olla teel tekkivate deformatsioonidega. Eesti teed kannatavad talvel palju vajumiste ning tõusmiste all. Antud probleemid võivad mõjuda teekatte alla paigaldatud kütte süsteemidele halvasti, kuna see võib need lõhkuda ning küttega lahendus asfaltkatte all kaotab oma eesmärgi. Küttega teed hoiaks kindlasti suuremad deformatsioonid teelt, kuid kui peaks miskit süsteemiga juhtuma ning probleem on teekatte all, siis korda tegemine läheks kulukaks. Kõik lahendused on tehtud küll väga vastupidavaks kõikidele ilmastikuoludele, aga probleeme võib ilmneda siiski. 25

26 5. KUS KASUTADA KÜTTEGA TEID Täielikuks efektiivsuse saavutamiseks peaks paigaldama küttesüsteemi väga mõistlikult. Kogu maantee lõigu katmine ei tasuks end ära. Kohad, kus oleks mõistlik Eesti tingimustes kasutada sellist lahendust on kindlasti parklad, sillad, ristmikud, jalakäijate ning kergliiklusteed ja ohtlikud teelõigud, milleks on näiteks Padaorg ning Ussisoo. Antud teema juures on välja toodud sobivaimad lahendused erinevates kohtades Parklad Soojuskaablite lahendus Kõige parem lahendus parklate all olevaks küttesüsteemiks on soojuskaablid. Soojuskaabli süsteem on sarnane kodudes kasutatava põrandaküttega ning selle paigaldamine on lihtne ning võrreldes teiste lahendustega odavam. Sobilik on küttesüsteem eramajade kui ka suurte kaubanduskeskuste või ärihoonete parklatesse. Elektri saamiseks ei ole vaja ehitada lisa energiaallikat, kuna elektri tarbimine pole suur ning piisab majapidamisest saadavast elektrist. Talvisel ajal on mureks suurtes parklates lume koristamine ning selle paigutamine. Probleemi vältimiseks ning lumekoristus kulude kokku hoidmiseks oleks lihtsam ja mugavam kasutada asfaltkatte alla paigaldatud soojuskaablid. See lahendus annab võimaluse soojendada kogu parklat ning vajadusel ainult teatud osa. Peale süsteemi paigaldamist puuduvad selle igasugused hoolduskulud ning soojuskaablite lahendus töötab vastavalt vajadusele. Kuna see on ühendatud automaatse termostaadiga, siis külma saabudes lülitab süsteem end ise sisse ja välja. Kodustes tingimustes kasutatuna saab lisaks parkla alla paigutada küttekehi ka sissesõidu teele ning maja juurde viiva kõnnitee alla. Talvisel ajal säästaks see inimesi oma hoovides lume lükkamisest ning autoga kinni jäämisest. 26

27 Joonis 5. Sissesõidutee alla paigaldatud soojuskaablid [20] Targa tee lahendus Targa tee lahendust päikesepaneelide näol kasutusele võtmine parklates on tulevikus väga reaalne. Tegemist on küll kalli lahendusega, kuid pikemas perspektiivis tasub see end ära. Tegemist on vastupidavatest materjalidest ehitatud lahendusega, mis suudab enda töötamiseks vajaliku energia ise toota. Kaubanduskeskuste või büroohoonete parklad on enamasti suured ning vajaliku energia katte kütmiseks suudavad päikesepaneelide süsteem toota. Juhul kui energiat toodetakse rohkem kui vaja, siis saab seda kasutada ümberkaudsete hoonete energiaga varustamiseks. Parkimisplatsidel annab targa tee lahendus muuta parkimiskorraldust vastavalt vajadusele. Süsteem on juhitav läbi arvuti ning see võimaldabki vajadusel lisada parkimiskohti nii invaliididele kui ka tava parkijatele. 27

28 Joonis 6. Targa tee lahendus parklas [21] 5.2. Jalakäijate ja kergliiklusteed Talvistes oludes on probleemiks jalakäijatele lumised ning jääga kaetud tänavad. Igal talvel on palju juhtumeid, kus inimesed saavad põrutada ning murravad oma luid kukkumiste tagajärjel. Libeduse tõrjumiseks kasutatakse soolasid, killustiku ja liiva, kuid lume sulamisel peab hakkama seda koristama. Tekkinud tolm on ohtlik inimeste hingamisteedele. Kahjulik on ka asfaltkattele sinna puistatud sool, mis tekitab pideva märja kihi ning aasta- aastalt lõhub see tänavatel ning teedel oleva katte, mille tagajärjel peab tihti tegema parandustöid või hoopis asfaltkatte uuesti paigaldama. Lume tõrjumine kergliiklusteedelt on üpris vaevaline, kuna võib tekkida probleeme vajaliku masina leidmisega. Traktorid ei suuda lund asfaltkattelt piisavalt hästi eemaldada ning ilma külmenedes ja lume kinni sõtkumisel muutub kiiresti tee jäiseks. Kuna jalakäijad ei soovi mööda jäist teed käija, siis nad valivad liiklemiseks sõidutee ning see muutub ohtlikuks nii autojuhtidele kui jalgsi liiklejaile. Mõlema pakutud lahenduse puhul on tegemist odavaimate küttesüsteemidega, mida lihtne paigaldada ja töös hoida. Peale kasutuselevõttu puuduvad kummalgi lahendusel hoolduskulud. 28

29 Soojuskaablite lahendus Sobivaim lahendus jalakäijate ning kergliiklusteede alla oleks paigaldada soojuskaablite süsteem. Antud lahendust ei pea paigaldama kogu tee ulatuses, sobilik on paigaldada vastavalt vajadusele. Küttega jalakäijate tee oleks talvisel perioodil lumest ja jääst puhas ning juhtuks vähem õnnetusi jalgsi liiklejatega. Kuna väheneb vajadus libedust tõrjuda soola, killustiku ja liivaga, siis see pikendab tee eluiga ning kevadeti ei paisataks õhku peenikest tolmu Soojusmattide lahendus Kodude, kontorite ja kaubanduskeskuste ümber olevad kõnniteed võib katta soojusmattidega. Tegemist on väga lihtsasti paigaldatava ja kasutatava lahendusega, mis hoiab teed puhtana ning jalakäijatele ohutuna. Lahenduse kasutamine hoiaks liigse mustuse tassimise siseruumidesse ning pikendaks hoonete ümber paigaldatud katte eluiga Sillad ja viaduktid Eesti on jõgede rohke ning meil on palju sildasid ja viadukte, mida valitseb talvistel aegadel libeduse oht. Juba esimeste miinuskraadide saabudes on need kohad, kus tekib teekattele must jää kiiremini kui mujal. Tingitud on see tänu sellele, et külm pääseb ligi nii pealt kui alt ning sildade juures on õhus oleva niiskuse tase suurem. Sildade ja viaduktide betoonist valmistatud detailid on meie kliimas vastupidavad, kuid liigne vesi ja niiskus mõjutab neid siiski ebasoodsalt pikema aja jooksul. Suurimaks vaenlaseks on pluss ja miinuskraadi kõikumine talveperioodil. Päevasel ajal valgub vesi betoonis olevatesse pragudesse ning öisel ajal külmudes vesi paisub ja praod suurenevad. Selline protsess pikema aja vältel kahjustab silla betoonist osasid ning võib muutuda ohtlikuks liiklejatele. Kui hoida sillatekk pidevalt kuivana, siis pikendaks see kogu silla või viadukti eluiga. Sobilikeks lahendusteks antud juhul on katte alla paigaldatud soojaveetorud või soojuskaablid Soojuskaabli lahendus Soojuskaablite kasutamisel silla teki soojendamiseks on meetod väga sarnane põrandakütte paigaldamisega. Küttesüsteemi rajamisel kaetakse kogu sillatekk soojuskaablitega. Kuna teki konstruktsiooni sisse on paigaldatud armatuur, siis seotakse soojust eraldav kaabel selle külge. Hiljem valatakse betooni alla ning kaetakse asfaltkattega. 29

30 Foto 7. Soojuskaablite paigaldus sillatekile [22] Süsteem on ühendatud termostaadiga ning kui peaksid ilmnema esimesed külmad, siis lülitatakse soojuskaablid sisse ning algab katte soojendamine. Tegemist on ühe odavaima ja lihtsamini paigaldatava küttesüsteemiga, mis tooks väga palju abi liiklusohutuse vähendamiseks. Lahendus toimib selliselt, et lastakse elektrivool läbi armatuuri paigaldatud kaablite ning see soojeneb. Soojus kiirgub edasi betoonile ning see omakorda teekattele Soojaveetoru lahendus Soojaveetorude kasutamine sildadel on keerukam kui eelmine lahendus. Lisaks tuleb juurde ehitada süsteem, mis ajaks kuuma vedeliku torudes ringi ning vaja on ka spetsiaalset ruumi kus paigutada kogu kontrollsüsteem, boiler ja pump. Torud paigaldatakse sillateki sisse sarnaselt eelmise lahendusega. Eelmise sajandi lõpus ehitati Ameerika Ühendriikides Virgina osariigis esimene küttesüsteemiga sild. Selle ehitusel kasutati kütteks soojatorusid, kus vee asemel kasutati torudes freooni HCFC 123. Süsteem on disainitud tekitama kattele temperatuuri 700W/m 2 kohta. Sillal kasutatud lahendus on automatiseeritud ning hakkab tööle siis, kui temperatuur langes alla 1.7 C. Välja lülitab süsteem ennast siis, kui temperatuur tõuseb üle 4.4 C või kui teekate on täiesti kuiv ning jäävaba rohkem kui 10 minutit. Antud lahenduse tööpõhimõte on lihtne. Vedelik pumbatakse aurutisse, kust kuum aur kandub edasi küttetorudesse. Aurust tekkinud kondensatsioon koguneb boilerisse, kus see taas soojendatakse ja suunatakse jälle pumba abil torudesse. [23] 30

31 Joonis 7. Soojaveetorude lahendus sillatekis [23] Eesti suurematel sildadel tekkide soojendamine tuleb kasuks nii liiklusohutusele ning silla eluiga võib pikeneda. Küttesüsteem mitte ei hoia ära lund ja jääd, vaid vajadusel tagab ka pidevalt kuiva teekatte. Kuna praegusel ajal rekonstrueeritakse ümber nõukogude aegadel ehitatud sildasid ning viadukte, siis projekteerijad võiksid ohtlikumates kohtades kasutada mõnda küttelahendust. Kaugemasse tulevikku vaadates, saab ka sildadel kasutada päikesepaneelidega lahendust. Saadud energiat saab kasutada talvisel ajal tee kütmiseks ning kõik üleliigne energia leiaks kasutust tänavavalgustites või ümberkaudsetes majapidamistes Ristmikud Ristmikud on talvel tänu lumele ja jääle ohtlikud kohad liikluses. Sinna kogunenud lumi sõtkutakse autode poolt kinni. Pideva koormuse, pidurdamiste ja kohalt minekutega muutub auto rataste all olev lumekiht tihti jääks, millega autojuhid ei arvesta. Tänu hooletusele ning lühikese pikivahe hoidmisele võib juhtuda tänu libedusele ahelkokkupõrkeid ning ristmikele libisemisi. Liiklusohtlike olukordade ära hoidmiseks on üheks lahenduseks paigaldada ristmikel oleva katte alla küttesüsteem, mis tagab pideva jäävaba asfaltkatte. Kasuks tuleb see ka linnavalitsusele, kes peaks eraldama vähem summasid lumekoristusele ning kevadiste tänavate puhastamisele tolmust ning muust mustusest. Lahenduse kasutusele võtmine oleks küll suur väljaminek, kui pikemas perspektiivis tasuks see end ära, kuna pikeneb tee eluiga ning vähem oleks kulutusi tänavate talviseks ning kevadiseks hoolduseks. 31

32 Lisaks õnnetuste ära hoidmisele aitaks ristmikele küttesüsteemide paigaldamine vähendada naastrehvide kasutamist. Piiratud kasutusõigus aitaks pikendada nii linntänavatel kui maanteedel oleva asfaltkatte eluiga. Talvisel ajal, kui asfalt on puhas ning lumemärg, siis naastrehv kulutab asfaltkatet ning tekivad roopad. Tänu pidurdamistele ning kiirendamistele ristmikel saab seal olev asfaltkatte veel suuremat koormust ning rehvides olevad naastud kulutavad veelgi suuremal määral kivide vahel olevat bituumenit. Pidev teekatte paljana hoidmine on liiklejaile küll ohutu, aga et seda saavutada kasutatakse libeduse tõrjumiseks soolasid. Jää sulamisel muutub asfaltkate märjaks ning naastrehvil on võimalus olla otseses kontaktis asfaltiga. Iga pidurdus ja kiirendus võtab endaga kaasa pisikesi bituumeni osakesi, mis nõrgestab kogu kattekonstruktsiooni. Asfaldisse tekivad mikropraod ning sulanud vesi pääseb sinna sisse. Soolade mõju kadudes pragudes olev vesi külmub ning see lõhub katet veelgi enam. Igal kevadel kulutatakse suuri summasid teekatte parandamisele. Kaudselt on süüdi selles protsessis naastrehvid. Erinevate küttelahenduste kasutusele võtmine ristmikel ning linnatänavatel vähendaks naastrehvide vajalikkuse, kuna otsest jääd tekiks teedele vähem. Lamellrehvide kasutamine hoiaks ära roobaste teket ning kate peaks kauem vastu. Sobivaimateks lahendusteks ristmikel on kasutada soojaveetorusid, soojuskaableid ning tulevikus kindlasti ka targa tee lahendust Soojaveetoru lahendus Maa sisse paigaldatud soojaveetrasse saab linnas edukalt ära kasutada, kuid antud lahenduse paigaldamine ja ümber ehitamine on kulukas. Kuna linnades on välja kujunenud kindel infrastruktuur ning palju majapidamisi sõltub katlamajadest tuleva soojusega, siis küttesüsteemi ümber ehitamisel saab antud lahendust kombineerida nii, et saaks kasutada soojust teede ning majapidamiste kütmiseks. Lahenduse suureks probleemiks on liigse soojuse eraldumine. Praegu ehitatakse ümber nõukogude ajal rajatud soojaveetrasse, mis aastatega on vananenud ning eraldavad liiga palju soojust enne kui jõuavad majapidamistesse. Teine võimalus on rajada täiesti iseseisev soojaveetorude küttesüsteemi. Lahendus sarnaneks sillateki soojendamiseks, kus vedeliku köetakse boileris ning aetakse torustikus ringi pumba abil. Antud süsteem on parem eelmisest, kuna tee kütmine ei sõltu katlamajast tuleva sooja veega. Soojuse kadu oleks küttesüsteemi puhul minimaalne, kuna vastavalt vajadusele on võimalus ristmik hoida lume- ning jäävaba. 32

33 Soojuskaablite lahendus Ristmiku puhta ning kuiva hoidmiseks sobilik lahendus on ka asfaltkatte alla paigaldatud soojuskaablid. Suure liikluskoormuse korral tekivad kiiresti ristmikele roopad ning üheks kaudseks põhjuseks võib nimetada naastrehvide ning soolamärja tee kombinatsioon. Antud lahendust on lihtne paigaldada ning ei nõua palju lisatööd. Soojuskaablid annavad võimaluse kasutada lahendust vastavalt ilmastikuoludele ning vajadusele kütmaks kas kogu ristmik või ainult sõidujäljed Targa tee lahendus Kaugemas tulevikus on juba väga reaalne mõelda paigaldada ka ristmikele ning üleüldiselt linna tänavatele päikesepaneelid. Süsteem tasuks end aastaringselt ära ning oleks kasulik mitte ainult tee kasutajale, vaid ka ristmiku läheduses elavatele inimestele. Talvisel perioodil suudaks tee end kütta ise kogutud päikeseenergia arvelt. Lisaks küttesüsteemi töös hoidmisele varustaks ka lahendus ristmikule paigaldatud valgustussüsteemi ning ümberkaudseid elu- või ärimaju. Linna puhtamaks saamiseks tuleks vähendada seal liikuvate autode arvu. Kui linnatänavaid kataksid päikesepaneelid, millel elektriautod sõites suudavad end laadida, siis oleks see suureks tõukeks inimestele ostma elektri jõul toimivaid autosid Maanteed Mujal maailmas on katseid tehtud erinevate lahendustega kasutamaks küttega teid. Kõige peamiseks ülesandeks on nendel puhkudel hoida asfaltkate jääst ning lumest puhas. Kui me suudaks ning leiaks vahendeid ohtlikesse kohtadesse, kus peamiseks ohuks on libedus, paigaldada katte alla küttesüsteemi, siis see tooks kaasa endaga liiklusõnnetuste vähenemise. Et talvel hoida tee puhtana ja ohutuna, siis küttega teede puhul väheneks nõudlus lund tõrjuda selleks ette nähtuda masinatega. Teedele puistatav soolade kogused väheneksid ja tänu sellele pikeneks asfaltkatte eluiga. Igal kevadel ei pea kulutama summasid maanteedel kattes olevate aukude lappimisele. Maanteedel kasutatavad küttelahendused võimaldaks piirata naastrehvide kasutamist ning inimesed hakkaksid rohkem kasutama lamellrehve, mille peamiseks miinuseks võrreldes naastuga on pikem pidurdusteekond täieliku jää korral. 33

34 Eesti teedel on väga palju teelõike, mis on ohtlikud ning vajaksid rekonstrueerimist. Talvel on kaks kõige enam kõneainet tekitavamat lõiku Ussisoo ning Padaorg. Libeduse tekkimine Ussisoole on tingitud seal ümberkaudse soo tõttu. Kuna niiskuse tase on seal suurem kui mujal, siis jää tekib sinna kiiremini. Lõigu kurvilisus on saatuslikuks saanud paljudele autojuhtidele, kuna hinnatakse tihti oma võimeid üle ja ei näha ette ohtu teel valitsevast libedusest ja piiratud nähtavusest. Padaorg aga on ohtlik tänu sellele, et tee läbi ürgset orgu, mille sügavus on 20m. Mitme halva juhuse kokkulangemisel leidis aset seal aastal situatsioon, kus inimesed jäid oma autodega lumevangi. Välja on pakutud erinevaid lahendusi, kuidas sarnast olukorda edaspidi vältida ning uudse lahendusena võiks antud lõigule paigaldada küttesüsteem, mis aitaks kindlasti ära hoida sarnaseid juhtumeid. Kõige realistlikumad küttesüsteemid maanteedele on järgmised: tee radiaatorid, soojuskaabel, piesoelektriline süsteem, tark tee. Kahe viimase lahenduse puhul on suureks plussiks see, et nad suudavad vajaliku elektrienergia ise omale toota. Tee radiaatorite ning soojuskaabliga lahenduse puhul peab ehitama eraldi alajaama, mis suudaks lahendust varustada piisava suure hulga elektriga. Maanteede alla küttesüsteemide paigaldamisel saab vajaliku energiat toota ka labadeta tuulegeneraatorite lahendus kasutades. Energiat saab kasutada nii tee kütmiseks kui ka ümberkaudse infrastruktuuri varustamiseks Tee radiaatorite lahendus Tegemist on pisikeste küttekiududega, mis valmistatud süsiniknanotorudest ning on tuntud väga hea elektrijuhtivusega. Antud lahendus on väga töökindel ning süsteemi rajamiseks ei ole vaja lisaks midagi ehitada. Küttekiud maetakse asfaltsegusse ning ühendatakse elektrivõrguga. Tee radiaatorite süsteem toimib hästi ning suudab hoida tee edukalt puhtana nii lumest kui jääst. Majanduslikult ei ole kasulik kasutada antud lahendust pikkade teelõikude kütmiseks, kuna tegemist on tegemist kalli lahendusega. Juhul, kui peaks tekkima vajadus asfaldi regenereerimine, siis freesimisel võivad saada küttekiud kahjustada ning hiljem antud lahendus ei pruugi toimida. 34

35 Soojuskaabli lahendus Üks tõhusamaid ja lihtsaim paigaldatavaid lahendusi on maanteedel asfaltkatte alla rajatavad soojuskaablid. Olenevalt teest, kaableid ei ole vajalik paigaldada kogu tee ulatuses, vaid piisab ka auto rataste laiuselt. Sõltuvalt vajadusest kütab süsteem rataste all oleva katte soojaks ning puudub oht jää tekkimiseks. Kuna tegemist on ühe odavaima pakutud lahendusega maanteedele, siis sarnase juhtumi ära hoidmiseks, mis oli Padaorus, sobiks see sinna paigaldamiseks Piesoelektriline süsteem Antud lahendus oleks lähitulevikus kõige reaalsem kasutusele võtta. Kasulik on paigaldada see Eestis olevatele põhimaanteedele, kus liiklussagedus on kõige suurem. Kuna elektri tootlikus sõltub seal liikuvatest autodest, siis kõige mõistlikum ja tootlikum on süsteem paigaldada neljarealistele maanteelõikudele. Kõige tihedama liiklusega maanteed Eestis on Tallinn- Narva maantee, Tallinn- Tartu- Võru- Luhamaa maantee ning Tallinn- Pärnu- Ikla. Aastaks 2020 on valitsuse eesmärk rajada neljarealine tee Mäoni välja aastal sõitis Patikal ööpäevas keskmiselt autot Tallinn- Tartu maanteel. Sinna paigaldatuna piesoelektriline süsteem suudaks toota nii tee kütmiseks vajaliku energia kui ka ümberkaudsete infrastruktuuride varustamiseks jaguks energiat. [28] Piesoelektriline süsteem suudab maanteel toota ühe kilomeetrisel lõigul 200 KWh/h elektrienergiat eeldusel, et tunnis liigub 600 rasket sõidukit, kelle keskmiseks kiiruseks on 72 km/h. Kuna antud teelõigul liiguvad ka väiksemad sõidukid ja kiirused on vastavalt aastaajale ka 90 km/h või 110 km/h siis umbkaudselt suudavad autod toota KWh/h elektrienergiat. Antud lahenduse paigaldamine oleks küll kulukas ning vajaks lisatööd, kuid aastate jooksul tasub see end ära ning hakkaks kasumit tootma. [11] Antud lahendust saab kasutada ka rongiliiprite all. Kohad, kus raudtee ning sõidutee on kõrvuti või lähestikku, siis saab vajaliku elektri tee kütmiseks ka rongide poolt tekitatud energiast. 35

36 Joonis 9. Raudteeliipri alla paigaldatud Innowattech süsteem [24] Targa tee lahendus Kõige innovaatilisemaks lahenduseks ja mitmekesisema funktsionaalsusega lahendus on tark tee. Tänu päikesepaneelidele on suuteline lahendus vajaliku energia ise koguma ning genereerima vajalikus elektrienergiaks. Paneelid on valmistatud tugevast materjalist ning ohutu liiklejatele. Lisaks küttesüsteemile on võimeline tark tee ära hoidma liiklusõnnetusi loomade ning pimedas liikuvate jalakäijatega. Tänu oma sensoritele tunneb tark tee eesoleva takistuse ning vajadusel hoiatab autojuhte. Kuna paneelide sisse on paigaldatud LED- lambid, mis suudavad teele kuvada kõik vajalikud liiklusmärgid ning sõiduradade jooned. Lahendust kasutades kaoks vajadus ning lisakulud märgistustööde tegemiseks ning liiklusmärkide paigaldamiseks ja hooldamiseks. Aina enam inimesi soetab omale elektriautosid. Palju on tehtud katseid akudega, et kaua need vastu peavad ning, kui pika vahemaa saab nendega läbida. Tihti on pikemate vahemaade puhul see, et punktis A alustades sõitu laetakse autodel akud täis. Punkti B jõudes on vajadus sõiduvahend koheselt laadima panna. Targa tee puhul saaks ära hoida selle ajakulu, mis on vajalik auto laadimiseks, kuna antud lahendus võimaldab sõidukit laadida sõitmise ajal. 36

37 Targa tee kasutusele võtmine nii linnades kui maanteedel kaotaks igasuguse vajaduse kattelt lume tõrjumise ning soola puistamise. Kuna teed katab täies ulatuses päikesepaneelid, siis iga ruutmeeter kattest soojendatakse. Joonis 10. Solar Roadway[25] 37

38 6. KÜTTESÜSTEEMI PAIGALDUS PADAORGU tabas Eestit lumetorm Monika. Padaoru sündmustik algas kõik tee äärde seisma jäänud autoga. Padaorus kulgeb tee läbi ürgse oru, millel sügavust on 20m. Tee on projekteeritud selliselt, et kõik liikluseks oleks ohutu ning ei ole vaja kehtestada liikluspiiranguid. 9. detsembri õhtul langesid antud lõigul kokku kõik halvad tegurid. Lõksu jäi 600 inimest ning kogu ummiku pikkuseks kujunes 15km. Tihe lumesadu muutis teeolud väga raskeks ning kiiresti libedaks. Teeääres olnud sõiduauto taha takerdus raskeveok, mis libeduse ning oru nõlva tõttu ei pääsenud veok liikuma. Ka vastassuund sõideti kiiresti kinni sõita, kuna autojuhid hindasid oma sõidukite võimekust üle. Antud olukord tõi lühikesel lõigul endaga kaasa pika ummiku, mis sulges tee. Sõidukite loenduse andmetel läbib Padaorgu 3723 autot ööpäevas, millest 233 on bussid ning veoautod. Ühes tunnis läbib keskmiselt orgu 155 autot ning 10 raskeveokit. Pooletunnisest liiklusseisakust piisab juba olukorrast, kus teehoolduseks mõeldud masinad ei pääse oma tööd tegema. Allolev pilt näitab selgelt, kui rasked teeolud valitsesid tollel ööl. [26] 38

39 Foto 9. Liiklusolud Padaorus 10. detsembri öösel [27] 6.1. Padaoru ohutumaks muutmise lahendused Peale Padaorus toimunud lumetormi on välja pakutud ning analüüsitud mitmeid erinevaid lahendusi parandama ning ära hoidmaks aastal juhtunut. Siiani sobivat lahendust pole veel leitud ning all on välja toodud erinevate lahenduste positiivsed ja negatiivsed küljed. Lisaks pakutakse välja ka küttega teede lahendus Padaoru sild Tulevikus säärase probleemi ärahoidmiseks on välja tuldud erinevate lahendustega. Kõige efektiivsemaks lahenduseks on ehitada sild üle oru. Silla ehitus on küll kõige kallim ja tehniliselt keerukas, kuid hoiaks tulevikus sarnase juhtumi ära. Antud lahendust on kaalutud, aga kuna oma suurele maksumusele on idee maha maetud. Olukorra lahendamiseks tuleb ehitada sild, mille pikkus on 170m ning maksimaalseks kõrguseks 15m. Sellega kaoks tee oru nõlvadel. [26] Kolmerealine maantee Odavamaks lahenduseks on välja pakutud muuta orus olev tee kolmerealiseks, kus oru langemisele mõlemas suunas on mõeldud üks rida ning tõusule minnes kaks rida. Tehniliselt on antud lahendus 39

40 lihtsam, kuid vajab siiski põhjaliku analüüsi, kas kogu projekti maksumus tasuks end ära. Praegu kasutuse olev truup tuleb sellisel juhul pikendada, et mahutada ära kolmerealine tee. [26] Laugem teeprofiil Kõige lihtsamaks lahenduseks on muuta Padaorus olev teeprofiil laugemaks. Eelmiste remontide käigus on seda juba tehtud. Laugemaks muutmine algas juba aastal 1977, mil rajati oru põhja truup. Viimane teeremontimine toimus aastal 2013, kui truubi asemel paigaldati teraskaarsild. Järskude nõlvade sujuvamaks muutmiseks tuleb truubi kohal olevat muldkeha tõsta. [26] Automaatne hoiatussüsteem Antud olukorda aitaks lahendada ka lihtne ning kiire moodus, milleks on automaatse hoiatussüsteemi rajamine. Süsteem peab olema võimeline pidevalt jälgima Padaorus toimuvat. Liiklusseisaku korral antakse hoiatus edasi lähima ümbersõidu juures. Ideaalis jälgiks kaks kaamerat pidevalt orus toimuvat, üks Narva suunas ning teine Tallinna suunas. Ohu tekkimisel saadaks süsteem ümbersõidu juures asuvale hoiatusmärgile. Hetkel on küll Padaorus teekaamera, kust teeolusid on võimalik jälgida internetist, kuid inimestele mugavamaks ja ohutumaks info saamiseks sobiks automaatne hoiatussüsteem. [26] Soojuskaabel Kuna Eestis pole teede alla küttesüsteeme paigaldatud, siis uue hanke käigus võiks uurida ja analüüsida soojuskaablite paigaldamist Padaorgu. Kuna org on sügav ja selle põhjas voolab ka jõgi, siis niiskuse tase on antud paigas suurem. Juba esimeste külmakraadidega tekib teekattele ohtlik must jää. Lahendus on küll kallis, kuid talvistes oludes hoiaks see ära sinna koguneva lume ning jää. Suurte tuiskude korral püsib oru mõlemad nõlvad puhtana. Küttesüsteemi paigaldamine on ühekordne suur väljaminek, kuid liiklusohutuse tagamiseks antud lõigud oleks see üks parimaid lahendusi. Kuna Padaoru teelõik asub Tallinn- Narva maanteel, mis on I klassi tee, siis soojuskaablid saab paigaldada tiheda asfaltbetooni ning poorse asfaltbetooni vahele. 40