Meie planeedi seire parema tuleviku nimel Rein Oidram TTÜ elektroenergeetika instituut 25. märts 2008
Mitmed uuringud tõstatavad üheselt küsimuse tuule laiaulatuslikust kasutamisest Eestis elektri tootmiseks. ÜRO programmi alusel tehtud uuringud näitavad, et Eesti tingimused võrreldes teiste Balti riikidega on parimad. Tuuleenergeetika arengukavade koostamisel viidatakse väga tihti Taani kogemustele. Allikas: Ole Rathmann. The UNDP/GEF Baltic Wind Atlas. Risø-R-1402 (EN) Käesolev ettekanne püüabki anda ülevaate sellest, kuidas Taanis tuuleenergeetikat on arendatud ja milliste tulemusteni on jõutud.
Taani tuuletingimused on Eesti omadele sarnased või mõnevõrra paremad. Oluliselt väiksem on küll pinnakaredus, kuid sellegipoolest tuleks selle riigi kogemustega väga tõsiselt arvestada.
Taani tuuleenergeetika arendamise käivitas umbes 30 aastat tagasi naftakriis. Esialgu toimus elektri tootmisel üleminek naftalt kivisöele. 1990. aastatel muutus eriti tuntavaks üleminek maagaasi kasutamisele. 1993. aastast alates on taas tasapisi kasvanud ka õli kasutamine. Taastuvate energiaallikate kasutamine oli kuni 2000. aastani suhteliselt tagasihoidlik.
100 Kütuse osakaal kütuse kogutarbimises elektri tootmiseks, % 90 80 70 60 Kivisüsi 50 Õli Maagaas 40 Tuuleenergia 30 Teised taastuvad energiaallikad 20 10 0 1975 1980 1985 1990 1995 2000 Aas ta Elektritootmise struktuuri muutused Taanis Koostatud [European Commission, 2002] andmete alusel "Energy in Denmark 2006 www.ens.dk
Taani, 2004.a. Kogutoodang Soojuselektrijaamad (fossiilkütused) - CHP (kaugküte) ja kondensatsioonijaamad - CHP, tööstus - gaasiturbiinid, etc. Taastuvenergeetika - hüdroelektrijaamad - elektrituulikud - biokütusel jaamad - prügipõletusjaamad Kogutoodang 2003.a. Muutus 2003.aastaga võrreldes GWh 38 377 29 050 27 206 1 841 3 9 327 26 6 583 1 365 1 353 43 754 Kogutoodangu osa, % 75,7 70,9 0,05 0,008 24,3 17,2-12,3 Alus: Nordel, Annual Statistics 2004
Taani elektrisüsteem koosneb kahest sõltumatust osast. Paremini on kättesaadavad olnud Taani läänepoolse süsteemi andmed. http://www.energinet.dk/en/menu/market/
180 Lääne-Taani elektritoodang ja -tarbimine protsentides 2000. aasta suhtes 160 Elektritarbimine 140 Protsendid 120 100 80 60 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 Aasta Viimase kaheksa aasta (2000 kuni 2007) jooksul on elektritarbimine kasvanud väga mõõdukalt - ainult 4,8 %.
180 Lääne-Taani elektritoodang ja -tarbimine protsentides 2000. aasta suhtes 160 Elektrituulikute toodang Elektritarbimine 140 Protsendid 120 100 80 60 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 Aasta Silmatorkavalt edukalt on kasvanud tuulikutega toodetud elektrienergia maht 63,8 %.
180 Lääne-Taani elektritoodang ja -tarbimine protsentides 2000. aasta suhtes 160 Elektrituulikute toodang Elektritarbimine Kohalike koostootmisjaamade toodang 140 Protsendid 120 100 80 60 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 Aasta Tähelepanu äratab kohalike koostootmisjaamade elektritootmise langus 80 %-ni 2000. aasta tasemest. Kas kliima soojenemise tagajärg?
180 Lääne-Taani elektritoodang ja -tarbimine protsentides 2000. aasta suhtes 160 Elektrituulikute toodang Suurte soojuselektrijaamade toodang Elektritarbimine Kohalike koostootmisjaamade toodang 140 Protsendid 120 100 80 60 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 Aasta Eelneva taustal tundub imelik, et suurte soojuselektrijaamade elektritoodang ei ole langenud, vaid on hoopistükkis suure varieeruvusega ja märgatavalt suurenenud.
Lääne-Taani elektritoodang ja -tarbimine protsentides 2000. aasta suhtes 180 160 Elektrituulikute toodang Suurte soojuselektrijaamade toodang Lääne-Taani elektri kogutoodang Elektritarbimine Kohalike koostootmisjaamade toodang 140 Protsendid 120 100 80 60 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 Aasta Kokkuvõtteks kõikide elektritootjate toodangu maht peale koostootmisjaamade on aastate jooksul kasvanud elektritarbimisest kiiremini.
Suured soojuselektrijaamad on enamuses ümber ehitatud koostootmisjaamadeks, kuid sõltuvalt piirkonna soojustarbest on osa elektrijaamade poolt väljastatav soojushulk suhteliselt väike. Koostootmisjaamade reguleeritavus on kahjuks piiratud soojuskoormuse iseloomuga. Joonisel on: rohelised kettad elektriline võimsus MW, oranžid kettad soojusvõimsus MJ/s.
Table 4 Existing Coal-fired Capacity in Denmark Location Plant Name Fuel Net Capacity Comments ELKRAFT (MW) Kivisöeelektrijaamade ülesseatud võimsus Taanis 1996.a. Avedøre Avedøre værket coal-oil 250 CHP/FGD/NOx Copenhagen Amagervæket coal-oil 522 CHP/FGD/NOx Kalundborg Asnæsvæket coal-oil 1 510 CHP/FGD Roenne Oestkraft coal-oil-biomass 37 CHP Stignæs Stignæsvæket coal-oil 413 NO x ELSAM Aabenra/Ensted Enstedvæket coal-oil-biomass 456 CHP Aalborg Nordjyllands værket coal-oil 834 CHP/FGD/NO x Aarhus Studstrupværket coal-oil-biomass 1 114 CHP/FGD/NO x Esbjerg Vestkraft coal-oil 633 CHP/FGD Fredericia Skærbækværket coal-oil 864 CHP/FGD/NO x Herning Herningværket coal-oil 89 CHP Odense Fynsværket coal-oil-gas 864 CHP/FGD/NO x Randers Randersværket coal-oil 45 CHP Source: Coal Information 1996, IEA/OECD Paris. CHP: Combined Heat and Power production FGD: Flue Gas Desulphurisation NO x : Denitrification
Suured soojuselektrijaamad kasutavad kütusena põhiliselt kivisütt (käivitamiseks õli) ja maagaasi, kohalikud koostootmisjaamad peamiselt maagaasi.
Elektritootmine Taanis kütuste kaupa 160 000 Elekter, TJ 140 000 120 000 100 000 80 000 60 000 40 000 Kivisüsi Maagaas Tuul Biomass Õli 20 000-1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 Danish Energy Authority: Energy Statistics 2006 I-Taani L-Taani Kokku Key figures 2005
Elektrituulikud on peaaegu ühtlaselt jaotunud üle Taani territooriumi, suurem kontsentreerumine on toimunud Jüüti poolsaare loodeosa kõige tuulisematesse piirkondadesse. Maismaal on osa elektrituulikuid jõudmas oma kasutusea lõpule ja toimub nende asendamine. Viimastel aastatel on lisandunud avamere tuulepargid: Horns Rev, Nysted jt.
Elektrituulikute ülesseatud võimsus Taani lääneosas
Elektrituulikute ülesseatud võimsus Taani idaosas eraomanduses võrguettevõtte omanduses kokku
Elektrituulikute energiasüsteemiga koostöö põhiprobleem nende poolt arendatava võimsuse muutumise juhuslikkus kajastub Taani energiasüsteemi talitluses väga tugevalt. Järgnevas näited 2006. aastast. Kasutatakse Taani lääneosa süsteemihalduri Eltra koduleheküljel esitatud andmestikku.
Elektrituulikute võimsus muutub kiiresti väga suures ulatuses. Küllalt tavaline on elektrituulikute arendatava summaarse võimsuse kiire muutumine nullist kuni 90 protsendini ülesseatud võimsusest. Elektrituulikute hajus paiknemine võib küll veidi siluda võimsuse suuri kõikumisi, kuid täies ulatuses neid vältida ei võimalda. Väga suured võimsuse kõikumised on iseloomulikud isegi tunduvalt suurema Saksamaa territooriumil Microsoft Excel (vt. http://reisi.iset.uni-kassel.de). Worksheet Avamere tuuleparkide võimsuse kõikumiste ulatus ja kiirus on eriti suur.
Elektrituulikute arendatav ühe tunni keskmine võimsus, MWh/h 2000 1600 1200 800 400 2081 Eltra, 2006.a. I kvartal Keskmine võimsus 502,8 MWh/h 0 1 169 337 505 673 841 1009 1177 1345 1513 1681 1849 2017 Tunnid aasta algusest
Avamere tuuleparkide võimsuse muutused on ülikiired ja eriti suure amplituudiga. (Horns Rev) Nordic Wind Power Conference NWPC 2007 Power System Integration and Electrical Systems of Wind Turbines and Wind Farms. 1-2 November 2007. Risø National Laboratory, DTU. Denmark
4000 Lääne-Taani 2006.a. Tarbimisvõimsus Soojuselektrijaamad kokku Soojuselektrijaamad vahetusvõimaluste puudumisel Ühe tunni keskmine võimsus, MWh/h 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 7400 7420 7440 7460 7480 7500 7520 7540 7560 7580 7600 Aeg tundides aasta algusest
Lääne-Taani 2006.a. 4000 Elektritarbimine Soojuselektrijaamad kokku Ühe tunni keskmine võimsus, MWh/h 3500 3000 2500 2000 1500 1000 7400 7450 7500 7550 7600 7650 7700 7750 7800 Aeg tundides aasta algusest
5000 Lääne-Taani, jaanuar 2006. a. Vahetusvõimsus Soojuselektrijaamad kokku Elektrituulikud Elektritarbimine Ühe tunni keskmine võimsus, MWh/h 4000 3000 2000 1000 0-1000 -2000-3000 0 168 336 504 672 Aeg tundides
1000 Vahetusvõimsuse korrelatsioon elektrituulikute arendatava võimsusega Eksport-import kokku, MWh/h 500 0-500 -1000-1500 Lääne-Taani, 2006.a. Korrelatsioonitegur = -0,59 0 500 1000 1500 2000 2500 y = -0,637x - 177,96-2000 -2500 Elektrituulikute võimsus, MWh/h
30 000! Lääne-Taani elektribilanss 25 000 SEJ + KTJ + ET Elektrienergia, GWh 20 000 15 000 10 000 5 000 0-5 000 Tarbimine SEJ + KTJ SEJ KTJ ET Aasta 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 VE -10 000
Lääne-Taani 0,267 30,61 0,24 0,216 0,219 0,216 21,1 18,7 16,5 16,5 0,241 0,233 23,4 23,9 16,40 0,221 21,6 21,03 25,8 10,61 12,75 8,22 1,45 2,79 Aasta 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Elektrituulikute osa tarbimise katmises protsentides, kui kogu toodang jääks Taanisse Tarbimist ületav elektri kogutoodang protsentides Elektrituulikute kasutustegur suhtelistes ühikutes
100 90 Norra 1. piirkonna veehoidlate täitumus Veehoidlate täitumus, % 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 Nädal http://www.statnett.no/default.aspx?channelid=1267
Taani elektroenergeetika ja meie Elektrienergia kogutootmine Nordeli riikides erinevatest primaarenergia allikatest 2004.a., TWh Alus: Nordel, Annual Statistics 2004
Põhilised õppetunnid Eestile: Eesti oma energiasüsteem ei suuda siluda kuigi suuri elektrituulikute võimsuse kõikumisi ja me võime nende abil saavutada ainult põlevkivi tarbimise suurenemise. Reguleervõimsuse puudumine teeb nn traditsioonilise tuuleenergia kasutusviisi üsna küsitavaks. Tootmise piiriks jääks umbes 5 % meil tarbitavast elektrist. Traditsioonilised akumuleerimisvõimalused (pumpjaamad) on Eestis tasase maastiku tõttu praktiliselt olematud. Elektrituulikute massiline kasutamine tuleb kõne alla ainult efektiivse töötava vesinikutehnoloogia ilmumisel turule.
8. jaanuar 2005.a.
8. jaanuar 2005.a.