ϟ Vaata kõiki enerhack projekte → enerhack.ee
Energeetika maailma blogi

Eesti soojuse tootmise tehnoloogiate võrdlus

Sissejuhatus

Eesti õhutemperatuur on sõltuvalt aastaajast väga erinev. Sellega on oluline arvestada ka eluhoonete rajamisel. Tänapäeval toodetakse soojusenergiat nii uhketes koostootmisjaamades ja katlamajades kui ka iseseisvalt majapidamistes, näiteks maasoojuspumba abil. Antud töö eesmärk on võrrelda Eestis olemasolevaid soojusenergia tootmise tehnoloogiaid ning analüüsi teel leida kõige odavam meetod soojuse tootmiseks. Töö tulemused võivad olla huvitavad soojustehnoloogia huvilistele ning kasulikud lihttarbijale, kes alles valib endale sobilikku tehnoloogiat maja kütmiseks.
Töö valmis Tallinna Tehnikaülikooli aine “Tehnilise termodünaamika alused” projektitöö raames ja oli avaldatud 2021. aasta juunis. Andmed on uuendatud 2022. aasta märtsis. Aasta jooksul energeetikasektoris toimunud muutused näitavad selle töö aktuaalsust.

Koostootmisjaamad

Koostootmine on tehnoloogia, mille abil toodetakse üheaegselt kahte energiavormi (elekter ja soojus) läbi tekkiva heitsoojuse ärakasutamise. Selline tehnoloogia on keskkonnasäästlik ning aitab suurendada protsessi kogukasutegurit.
Soojuse ja elektri koostootmist rakendatakse Eesti suuremates kaugküttevõrkudes. [1]

Eesti Energia Narva Elektrijaamad AS Balti Elektrijaam

Balti Elektrijaama põhitegevuseks on elektri- ja soojusenergia tootmine põlevkivist ja biokütusest. Antud koostootmisjaam varustab soojusega Narva kaugküttevõrku (60000 elanikku). [2]
Tegemist on auruturbiinjõuseadmel põhineva koostootmisjaamaga, mille kogukasutegur on ligikaudu 85%. [3]
Narva linna küttehind on 39,83 €/MWh. [4]

Väo II koostootmisjaam

Väo II koostootmisjaam avati 2016. aastal. Antud jaam toodab elektri– ja soojusenergiat Tallinna linna tarbeks ning tootmiseks kasutab biokütust (puidujäätmed, freesturvas). Taastuvkütuse osakaal on 90%, koostootmisjaama kasutegur on 100%
Väo II koostootmisjaama soojuse piirhind on 28,20 €/MWh. [5]

Iru elektrijaama jäätmepõletusjaam

Iru soojuselektrijaama jäätmepõletusplokk avati 2013. aastal. Jaam varustab soojusega Tallinna (25%) ja Maardu linna. Iru jäätmeplokis muundatakse elektriks ja soojuseks ligi 85% olmejäätmetes sisalduvast energiast. Segaolmejäätmete põletamine on oluliselt aidanud vähendada jäätmete ladestamist prügilatesse. [6]
Iru elektrijaama jäätmetest toodetava soojuse hind on 7,98 €/MWh. [7]

Tartu elektrijaam

Tartu koostootmisjaam töötab alates 2009. aastast ning varustab soojusega (jääksoojus) Tartu linna (72000 lõpptarbijat). Lisaks on elektrijaam varustatud nn suitsugaaside “pesuriga”, mis puhastab suitsugaase ja võtab suitsugaasidest tagasi soojusvõrku kevad-suvi-sügisperioodil ca 15 MW soojusenergiat. [8]
Tartu elektrijaamas kasutatakse kütuseks hakkepuitu ning turvast. Elektrijaama kasutegur on 88%. [9]
Tartu linna küttehind on 53,35 €/MWh.

Oisu koostootmisjaam

Antud koostootmisjaam valmis 2013. aastal ning toodab elektri- ja soojusenergiat. Kütuseks kasutatakse biogaasi (sõnnik). [10]
Oisu biogaasijaama soojuse tootmispiirhind on 37,34 €/MWh. [11]

Kaugküttekatlamajad

Küttekatlamaja on hoone, kuhu on paigaldatud katel, mis toodab veeauru või kuuma vett kütuse põlemisel vabaneva soojuse arvel. Kaasaegsetele (ja renoveeritud) katlamajadele on tihtipeale paigaldatud suitsugaaside pesurid, mis aitavad tõsta katla kasutegurit ning vähendada saasteainete vabanemist atmosfääri. Suurem osa Eesti katlamajadest kasutavad soojuse tootmiseks maagaasi või puitkütust.

Aseri biokatlamaja

Antud katlamaja ehitati 2021. aastal eesmärgiga varustada Aseri kaugküttevõrku soojusega. Kütusena kasutatakse maagaasi puiduhaket.
Aseri biokatlamaja soojuse müügihind on 80,95 €/MWh. [12]

Adavere katlamaja

Antud katlamaja renoveeriti 2018. aastal (vahetati välja amortiseerunud seadmed, mis võimaldas jätkata biokütuse kasutamist). Põhikütuseks on puiduhake (97%), kuid väiksemal määral kasutatakse ka põlevkiviõli (3%).
Adavere piirkonna soojuse müügihind on 63,13 €/MWh. [13]

Sinimäe katlamaja

Sinimäe katlamaja varustab soojusega Vaivara valla kaugküttevõrku. Soojuse tootmiseks kasutatakse maagaasi ning reservkütusena on kasutusel ka põlevkivikütteõli. [14]
Sinimäe kaugküttevõrgu soojusenergia hind 99,26 €/MWh (kehtib alates 13.04.2022, seni oli hinnaks 92,31). [15]

Rapla Võsa tänava katlamaja

Antud katlamaja toodab soojusenergiat Rapla linna soojusvõrku ning kütusena kasutab maagaasi.
Rapla Võsa tänava kaugküttevõrgu soojusenergia müügihind on 85,20 €/MWh. Siinkohal tuleb märkida, et 2021 kevadel hinnaks oli 66,00 €/MWh, hinna tõus on tingitud maagaasi hinna tõusust (piirhind antud regioonis 85,20 €/MWh). [16]

Maaküte

Maasoojuspump on kütteseade, mis ammutab maapinda salvestunud päikeseenergiat. Suvel akumuleerub maapinda soojusenergia, mida jahedate ilmade saabudes saab maasoojuspumba abil maja kütmiseks kasutada. [17]
Maasoojuspump kasutab osaliselt elektrienergiat, kuid iga kulutatud 1 kWh kohta toodab ta keskmiselt 4 kWh soojusenergiat tagasi. [18]
Kokku on neli erinevat võimalust maasoojuse ammutamiseks.

Maapind (maakollektor)

Tegemist on odavaima maakütte liigiga Eesti oludes (paigaldamine). Maakollektori torustik paigaldatakse 1–1,2 m sügavusele (konstantne temperatuur 4–12 ˚C) ning vahekaugusega 1 m. Torustik täidetakse külmumiskindla ringleva vedelikuga (külmakandja), millele ülekandunud maasoojusenergiat kasutatakse soojuspumba abil hoonete kütmiseks ja sooja tarbevee tootmiseks.
Kollektori paigaldamiseks on väljakujunenud reegel: 1 m2 köetavat pinda vajab vähemalt 3 m horisontaalset maakollektorit ja vähemalt 3,6 m2 vaba maapinda. Tavaliselt jääb kollektori pikkus vahemikku 250 kuni 1000 m.

Näide

Järgnevalt arvutame, kui palju maksab maasoojuspumba ja maakollektori paigaldamine ning analüüsime selle tasuvust. Seejuures kasutame keskmiseid näitajaid, kuna hinnad muutuvad sõltuvalt maasoojuspumba tootjast, eramu soojustusest ja üldisest seisukorrast ning maapinnast, kuhu paigaldatakse maakollektor.
Maasoojuspumpade hinnad algavad ca 6000 €–st, näites võtame pumba maksumuseks 6500 €. Eramu, mille suurus on 150 m2, vajab vähemalt 450 m kollektorit, mille maksumus on ca 3 €/m. Näites oletame, et antud olukorras paigaldatakse 500 m kollektorit, mille maksumus on 1500 €. Lisaks on vaja süsteemi seadistada ning lisada külmakindel vedelik — 1000 €. Näite kogumaksumus on 9000 €.
Tegemist on suure summaga, kuid pikaajalise investeeringuga. Võttes laenu 72 kuuks, intressiga 8,9 %, jääb kuumakseks 176 €. Paraku pole see summa soojusenergia saamiseks lõplik, kuna maasoojuspump kasutab ka elektrienergiat.
Oletades, et kehtib praegune keskmine elektrihind*, siis kulub 150 m2 eramu maasoojuspumbaga kütmiseks kütteperioodil ca 1045 € ehk 149,3 €/kuus.
Lõplik soojusenergia hind (näite põhjal) järgmiseks 6 aastaks on 352,3 €/kuus ning pärast laenu väljamaksmist kõigest ca 149,3 €/kuus (muidugi sõltub elektrihinnast).

Soojuspuurauk ehk energiakaev

Sellise tehnoloogia puhul rajatakse maapinda üks kuni neli vertikaalset puurauku (50–200 m), kuhu paigutatakse torustik, mille kaudu ammutatakse pinnasekihti salvestunud päikeseenergiat. Soojuspuuraugust saadav soojus meetri kohta on keskmiselt kaks korda suurem võrreldes horisontaalse paigaldusega.

Näide

Antud näites oletame jällegi, et soojuspumba hind on 6500 €. Eramu, mille suurus on 150 m2, vajab ligikaudu 150 m sügavust puurauku (näiteks 2 x 75m). Ühe meetri soojuspuuraugu rajamise hind on keskmiselt 50 €. Seega kulub näite soojuspuuraugu rajamiseks 7500 €. Lisaks arvestame, et süsteemi täitmine ning seadistamine maksab 1000 €. Näite kogumaksumus on 15000 €.
Võttes laenu 72 kuuks, intressiga 8,9 %, jääb kuumakseks 293 €. Paraku kasutab soojuspump vähesel määral elektrienergiat, mille hind tuleb antud summale juurde liita.
Oletades, et kehtib praegune elektrihind*, siis kulub 150 m2 eramu maasoojuspumbaga kütmiseks kütteperioodil ca 1045 € ehk 149,3 €/kuus.
Lõplik soojusenergia hind (näite põhjal) järgmiseks 6 aastaks on 442,3 €/kuus ning pärast laenu väljamaksmist kõigest ca 149,3 €/kuus (muidugi sõltub elektrihinnast).
Antud näite puhul on hind küll kõrgem, kuid lahendus on iseenesest mugavam, sest pole vaja rikkuda haljastust. Samuti on sügavamalt maa seest saadud energia stabiilsem.

Põhjavesi

Maasoojuspumbaga ühendatakse tavaliselt kaks üksteisest 15–20 m kaugusel asuvat tavalist puurkaevu, üks vee võtmiseks ja teine vee tagasijuhtimiseks. Puurkaevusüsteemi puurkaevud peavad olema ühe sügavused ja asuma samas veekihis.
Eesti põhjavee temperatuur on teatud kõrgusel (25–75 m) aastaringselt konstantne (6,5–7 ˚C). Seda kasutatakse ära ka soojuse saamiseks. Puurkaevust pumbatakse põhjavesi elamus asuvasse soojusvahetisse, kus seda jahutatakse temperatuurile 3–4 ˚C ja suunatakse kas tarbimisse või maa alla tagasi. Maa alla suunatakse vesi teise puurkaevu kaudu, mis peab asetsema vee liikumise suhtes pinnases allavoolu, et vältida ühe ja sama vee korduvat kasutamist.

Veekogu

Soojusenergiat on võimalik ammutada kasutades lähedal asuvat veekogu, kui selle põhja paigaldada plasttorustikku ehk veekollektori. Antud tehnoloogia kasutab ära veekogude põhjakihi temperatuuri, mis on tihti konstantne aastaringselt. [19]
*näites on kasutatud elektri keskmist börsihinda — 13,56 senti/kWh.

Ahiküte

Suur osa Eesti majapidamistest kasutavad soojuse tootmiseks ahikütet. Peamiseks ahjukütuseks on puit ja turbabriketid. Tegemist on traditsioonilise tehnoloogiaga, mis on eestlastele südamelähedane. Kahjuks on ahikütel ka mitmeid puudusi. Kütuste põletamisel reostatakse atmosfääri kuumade heitgaasidega, mille tagajärjel väheneb kasutegur (keskmiselt 55%). Samuti on ahiküte küllaltki ebamugav võrdluses kaasaegsete tehnoloogiatega).
Ahjukütuse puhul on väga keeruline analüüsida kütusekulu ning soojuse hinda, kuna neid mõjutavad mitmed faktorid (maja seisukord/suurus, ilmastik, kütus).
Kaasaegse (või renoveeritud) 150 m2 eramu kütmiseks kulub kütteperioodil ca 15 m3 puitu. Küttepuude keskmine hind on 55 €/m3. Seega kulub antud näites soojusenergia tootmisele 825 €. Samuti tuleb arvestada kütuse kohaletoimetamise maksumust.
Soojusenergia hind ahiküttega on ca 125 €/kuus (kütteperioodil).

Kokkuvõte

Tabel 1: Soojuse tootmise tehnoloogiad Eestis + keskmine kuuhind.
* Tabeli koostamisel arvestasime, et keskmiselt kulub küttehooajal 1 m2 kütmiseks 0,130 MWh. [20]
**Näitena kasutasime jällegi 150 m2 eramut, mille keskmine soojustarbimine kütteperioodil on 2,8 MWh/kuu.
***Tabelis toodud hinnad on kütteperioodi (oktoober — aprill) keskmised.
****Kõik hinnad on lõplikud ehk arvestatud on ka käibemaks.
*****Maasoojuspumba puhul on sulgudes välja toodud kuluva elektri hind + laenu kuumakse.

Järeldus

Eesti soojustarbimine on ligikaudu 6300 GWh. Suurema osa (ca 70%) kogu soojustarbimisest moodustab kaugküte ning vaid 30% elanikest kasutavad soojuse tootmiseks individuaalseid küttelahendusi.
Soojusenergia jõuab kaugküttevõrku koostootmisjaamadest või küttekatlamajadest. Üldiselt võrreldes neid kahte tehnoloogiat, näeme, et koostootmisjaamades toodetud soojuse hind on kordades odavam kui katlamajades. See tuleneb sellest, et koostootmisel on soojus vaid elektritootmise jääkprodukt, mida müüakse odavalt (võrreldes teiste tehnoloogiatega) kaugküttevõrku. Katlamajades toimub aga kütuste põletamine vaid ühel eesmärgil, milleks on soojusenergia tootmine. Seoses sellega on koostootmisjaamade tehnoloogia keskkonnasõbralikum ning seda võib pidada äärmiselt efektiivseks, sest sellisel viisil kulutatakse pea poole vähem kütust.
Koostootmisjaamade soojuse müügihinnad sõltuvad ka kasutatavast kütusest. Kõige odavama hinnaga müüb soojust Iru jäätmepõletusjaam, mille kütuseks on olmejäätmed. Lisaks aitab selline tehnoloogia vähendada olmejäätmete ladestamist prügilatesse. Siinkohal tuleb märkida, et Eesti oludes saab eksisteerida maksimaalselt kaks taolist jäätmepõletusjaama, sest enamaks ei jätku olmeprügi.
Paraku ei ole võimalik ega otstarbekas paigaldada koostootmisjaamu igasse Eesti kaugküttepiirkonda. Sellistes piirkondades toodetakse sooja kaugküttekatlamajades, mille kütuseks on peamiselt hakkepuit või maagaas. Seejuures on märgatav tendents, kus toimub intensiivne vanade katlamajade rekonstrueerimine, mille käigus saavad gaasi– ja õlikatlamajadest kaasaegsed biokatlamajad, sest see on keskkonnasäästlikum ja odavam.
Kaua aega on maagaasil töötavate katlamajade ja hakkepuidukatlamajade soojuse müügihinnad olnud sarnased (ca 60 €/MWh), kuid sellel aastal maagaasi hind on tõusnud. Kindlasti on mõistlik keskenduda biojaamade arendamisele, sest nii hakkepuit kui ka biogaas on Eestis toodetud ning taastuv kütus, millele ei rakendata aktsiisi.
Eestis toodetakse aastas ligikaudu 2000 GWh soojust individuaalsete küttelahenduste abil. Kõige levinumad on maaküte ning ahiküte.
Kõige enam kasutatakse Eestis maasoojuse ammutamiseks maakollektorit, mis paigutatakse kuni 1,2 m sügavusele maapinda. Sellise süsteemi paigaldamine maksab keskmiselt 9000 €, kuid tegemist on pikaajalise investeeringuga (kuni 30 aastat), mis tulevikus ennast ära tasub. Samuti kasutab maasoojuspump elektrienergiat, kuid suhteliselt vähesel määral (elektriradiaatorid kulutavad elektrit 4 kuni 5 korda rohkem).
Paljud majapidamised kasutavad soojuse tootmiseks ahikütet, kuid sellel on mitmeid puudusi. Puitkütuse põletamine on ebaefektiivne ning reostab keskkonda, sest kuumad heitgaasid väljuvad atmosfääri. Samuti on antud tehnoloogia suhteliselt ebamugav ning tihti vajab lisakütteallikat. Näiteks saab vett soojendada vaid hetkel, kui toimub kütuse põletamine. Kahtlemata on ahiküte vananenud soojuse tootmise viis, mida võimalusel peaks kindlasti asendama keskkonnasõbralikuma ja efektiivsema tehnoloogiaga (sobilik näide on maasoojuspump).
Kindlasti eksisteerib ka muid küttevõimalusi, mida pole selle töö raames mainitud. Neist peamised on elektrienergial töötavad radiaatorid ning õhk–õhk ja õhk–vesi soojuspumbad. Autorite arvates pole need lahendused piisavalt efektiivsed ning sobivad eelkõige lisakütteallikaks mõne muu tehnoloogia juurde. Sellel põhjusel pole neid antud töös välja toodud.
Analüüsides erinevaid soojuse tootmiseks kasutatavaid tehnoloogiaid on näha, et kõige odavam soojuse hind saavutatakse kaasaegsete ja keskkonnasäästlike lahendustega, olenemata sellest, kas soojusenergiat toodetakse majapidamises iseseisvalt või ostetakse kaugküttevõrgust. Kaasaegsed tehnoloogiad on tihti kallid rajamisel, kuid hea investeering tulevikku.

Allikas: https://kalevkuusik.medium.com/eesti-soojuse-tootmise-tehnoloogiate-võrdlus-7a9f37433ebf
teaduslikult energeetikast