tuulikud.ee

TUUL


--------------------------------------------------------------------------------
Tuuleenergia kasutamisel Eestis on pikaajalised traditsioonid. Hinnangute kohaselt oli Eestis möödunud sajandivahetusel kuni kolm tuhat tuuleveskit koguvõimsusega 10 MW. Enne Teist Maailmasõda arenes edukalt kaasagsete tuulikute ehitamine, sh. ka elektri tootmiseks. Hilisematel aastatel on Eestis entusiastide poolt ehitatud vaid üksikuid tuulikuid võimsusega kuni 10 kW. Suurem katse tehti umbes kümme aastat tagasi Saaremaal Vätta poolsaarel, kuid nõrga ettevalmistuse ja seadmete ebapiisava tehnilise taseme tõttu ei andnud see häid tulemusi.

Tuulejõu kasutamisele kaasaegsete generaatoritega pani Eestis alguse Hiiumaal Tahkuna neemel Eesti ja Taani keskkonnaministeeriumide ühisfinantseerimisel ja Biosfääri Kaitseala Hiiumaa keskuse poolt koos Taani firmadega püstitatud ja 1997. a. septembris käiku antud 150 kW näidistuulejaam. Esimese katseekspluatatsiooni aasta toodanguna anti võrku 288 330 kWh elektrienergiat, lõplikult seadistatud generaatori aastatoodanguks prognoositakse kuni 350 000 kWh.


--------------------------------------------------------------------------------
RESSURSS

Ilma igasuguse kahtluseta on tuule energeetiline ressurss inimkonna energiavajadusest oluliselt suurem. Probleem on selles, kuidas tuuleenergiat "kinni püüda" ja milline on tuule abil saadava elektrienergia kvaliteet. Tuule, st. õhu liikumise kineetilise energia elektriks muundamiseks kasutatakse tiiviku või turbiiniga ühendatud elektrigeneraatoreid. Lihtsaimad on tiivikuga seadmed, mida võiks mõningase välise sarnasuse tõttu vanadest aegadest pärit tuuleveskitega nimetada tuulikuteks. On ka keerukamate seadmete katseeksemplare ja projekte, mille hulgast vast fantastilisim on kuni 100 MW tuuleturbiin, mis tuleks tõsta atmosfääri ülakihtidesse jugavooludesse. Tehnika praeguse arengutaseme juures on kasutatavad siiski ainult tuulikud.

Tuuleressursse on uurinud peamiselt Tartu Ülikooli geograafia instituudi, TTÜ soojustehnika instituudi ja Eesti Energeetika Instituudi spetsialistid, viimasel ajal ka elektrituulikute rajamisest huvitatud organisatsioonid.

Eesti paikneb Läänemere rannikul intensiivse tsüklonaalse tegevusega tuulises piirkonnas. Tugevamad tuuled puhuvad rannikualadel, eriti Lääne-Eestis ja saartel, tuuline on ka Peipsi järve äärsetel aladel (vt. joonis) Lääne-Eesti saarestikus ja lagedatel rannikualadel ulatub aasta keskmine tuule kiirus 10 meetri kõrgusel maapinnast kuni 7 m/s, Loode- ja Põhja-Eestis 5-6 m/s. Sisemaa suunas umbes 20 km laiuses rannikutsoonis kahaneb tuule kiirus liigestatud reljeefi ning metsade takistava toime tõttu kiiresti - rannikul mõõdetuga võrreldes ligi 40%. Valdaval osal sisemaast on aasta keskmine tuule kiirus 3-4 m/s, Kagu-Eestis ja Pärnu-Alutaguse metsadevööndis alla 3 m/s. Maapinnast 50 m kõrgusel sõltub tuule kiirus eeskätt kaugusest rannikust. Läänemerega piirnevatel aladel on aasta keskmine tuule kiirus kuni 9 m/s, Liivi ja Soome lahe kohal 7-8 m/s. Sisemaal jääb keskmine tuule kiirus enamasti 4-5 m/s vahemikku.



--------------------------------------------------------------------------------


Joonis 1. Aasta keskmine tuule kiirus 10 m kõrgusel maapinnast


--------------------------------------------------------------------------------

Keskmine energiatihedus (W/m2) iseloomustab klimaatilist (teoreetilist) tuuleressurssi, millest vaid osa on kasutatav vastavalt aerodünaamika (Betz'i) seadusele, tuuleturbiini tehnilisest lahendusest, tuulikute püstitamisel kehtestatud piirangutest (kaitsealad, asustus, jne.) jt teguritest. Mereäärsetel tuultele avatud rannikualadel ulatuvad keskmise energiatiheduse väärtused 550 W/m2, saarte varjus ning Põhja- ja Edela-Eestis on keskmine energiatihedus 50-150 W/m2. Saaremaa ja Hiiumaa siseosas ulatub keskmine energiatihedus 75 W/m2, Mandri-Eesti sisemaal vaid 25-50 W/m2. Suuremad tuuleresursid on ka Võrtsjärve (kuni 175 W/m2) ja Peipsi järve kohal (kuni 250 W/m2). Enam kui kaks kolmandikku energiaressursist langeb sügis-talvisele perioodile oktoobrist veebruarini. Lääne-Eesti paremate tuuleressurssidega piirkondades ulatub novembrist jaanuarini keskmine energiatihedus 1100 W/m2, kuid suvekuudel jääb 300-400 W/m2 vahemikku. Enamikus piirkondades Eesti ligi 3800 km pikkusest rannajoonest ületab talvekuudel energiatihedus 350 W/m2 ja suvel 125 W/m2.

Hinnangud Eesti tuuleenergia tehnilise ressursi osas kõiguvad suurtes piirides, üks levinumaid on 3 TWh toodetud elektrienergiat aastas. Tuuleenergia täpse üldressursi määramine pole selle energiaallika puhul eriti oluline, sest see ei ole tuule energeetilisel kasutamisel piiravaks teguriks, eriti arvestades tuuleparkide rajamisvõimalusi rannikumerre. Küll on piiravateks teguriteks ühest küljest tehnilised ja majanduslikud, teisest küljest keskkonnakaitselised tegurid. Perspektiivsemateks tuuleenergia rakendamise piirkondadeks on eelkõige Lääne-Eesti saarte, Loode-Eesti ja Edela-Eesti rannikualad, aga ka Põhja-Eesti ranniku- ja Peipsi järve äärsed alad.

Hinnanguliselt on elektrivõrkudesse talutava suurusega investeeringuid tehes võimalik paigaldada elektrituulikuid koguvõimsusega 560 MW keskmise aastatoodanguga kuni 1,3 TWh. Tehnilist ressurssi on võimalik märgatavalt suurendada, kuid see nõuaks väga suuri investeeringuid elektrivõrkude tugevdamiseks.

Lisaks elektrivõrkudega seonduvale mõjutab tuuleressursi kasutamist oluliselt Eesti tarbimiskoormuse väiksus ning olemasolevate elektrijaamade agregaatide suur ühikvõimsus ja halb manööverdamisvõime.

Käesoleval hetkel ja ka pikemas perspektiivis tuleb katta Eesti elektritarbimist, mis kesksuvise koormusmiinimumi ajal on alla 400 MW ja talvise koormusmaksimumi ajal kuni 1400 MW, peamiselt Narva Elektrijaamade energiaplokkidega. Koormusmiinimumi ajal peab hoidma süsteemi vajadustest lähtuvalt töös 4 Narva EJ energiaplokki. Suveöödel töötavad nad kõik seega miinimumvõimsusele lähedasel võimsusel ning teisi tootmisvõimsusi (kaasa arvatud tuulikud) saaks olla töös umbes kuni 40 MW ulatuses. Kuigi suvekuudel tõuseb päevane koormus võrreldes ööga umbes 200 MW, ei oleks selle katmine tuulikutega keskkonnasõbralik, kuna see sunniks põlevkivijaamu jätkama äärmiselt ebaökonoomset tööd miinimumvõimsuse juures. Seega tuleks suurema kui 30-40 MW elektrituulikute võimsuse puhul suur osa neist 4-5 kuu jooksul aastas tuuliste ilmadega sundseisata. Koormuse suurenemisel sügis-talvisel perioodil muutuks suure elektrituulikute võimsuse puhul tõsiseks probleemiks täiendavate Narva EJ plokkide käivitamine. Külmas reservis olevate plokkide käivitamiseks kulub 14-16 tundi, s.o umbes sama palju aega, mis võib esineda tuulikute poolt arendatava võimsuse tippude vahel. Seega seda nn. külma reservi tuulikute võimsuse kõikumise kompenseerimiseks kasutada ei saa ja töös tuleb hoida nn. pöörleva reservina suuremat arvu plokke. Tagajärjeks on jälle soojuselektrijaamade kütusekulu ja emissiooni suurenemine.

Hüdrojaamade puudumise tõttu jääb Eesti elektrisüsteemis alati tuuleressursi kasutamist piiravaks tehniliseks probleemiks elektrituulikute võimsuse kiirete ja suurte fluktuatsioonide kompenseerimine. Tehes seda soojuselektrijaamadega (eriti veel suurte põlevkivijaamadega), suureneb kütuse kulu ja väheneb tuulikute keskkonnaefekt ja majanduslik tasuvus.

Toodud probleeme saab leevendada elektri ekspordiga/impordiga sõltuvana naaberelektrisüsteemide võimalustest ja tahtmistest. Abi on ka Eesti elektrisüsteemi tootmisvõimsuste struktuuri ümberkujundamisest, kuid see võtab väga kaua aega. Pikemas perspektiivis võib lahenduseks osutuda elektri salvestamine.


--------------------------------------------------------------------------------


Joonis 2. Tuuliku ligikaudsed võimsuskasutustegurid

Allikas: Gunnar Okk, Eesti Energia AS, ettekanne Eesti Rahvusraamatukogus 31.05.2002.



--------------------------------------------------------------------------------
TUULEENERGIA PLUSSID

Tuuleenergia kasutamise eelisteks on:
· taastuv ja puhas energialiik;
· suur (Eesti vajaduste seisukohalt praktiliselt piiramatu) ressurss, eriti arvestades tuuleparkide rajamise võimalusi rannikumerre;
· kasutatav ressurss (tuul) on tasuta;
· väikese võimsuse tõttu agregaadi väikesed kapitalikulud (mitte erikulud!) ning ehitustööde suhteline lihtsus - võimaldab elektrituulikuid rajada kiiresti (0,5 aastaga) nii munitsipaal- kui eravahendite arvel;
· elektrituulikute automatiseeritus vähendab personali vajadust ja käidukulusid;
· arenev ja täiustuv tehnoloogia;
· elektrituulikute projekteerimiseks ja käitamiseks vajaliku tarkvara ja oskusteabe suhteliselt hea kättesaadavus;
· piisava huviliste ringi olemasolu;
· tööhõive suurendamine elektrituulikute rajamisel ja juhul, kui õnnestuks seadmeid või nende osi Eestis toota;
· väike kahjulik toime keskkonnale.



--------------------------------------------------------------------------------
VÕIMALIKUD ARENGUD

Arvestades Eesti Energia ASi jaotusvõrgule ja põhivõrgule laekunud elektrituulikute võrguga liitumise taotlusi umbes 200 MW ulatuses, võib lähiaastail oodata rea tuuleparkide rajamist, eelkõige Pakri poolsaarel, Virtsu ja Audru piirkonnas ning Saaremaal.. Aastaks 2010 oleks reaalne tõsta elektrituulikute koguvõimsus 100-200 MW-ni eeldades lahenduse leidmist võimsuse kõikumise kompenseerimise probleemile. Taastuvate energiaallikate ja turba rakendamise riikliku programmi aastani 2010 projektis on püstitatud eesmärk. toota aastal 2010 tuuleenergia baasil 80-200 GWh elektrienergiat, aastal 2025 aga 300-600 GWh.