Taastumatu energiaallikas on ressurss, mille kogus kasutamisel väheneb. Taastumatute energiaallikate hulka kuuluvad järgmised fossiilkütuse liigid: põlevkivi, maagaas, turvas, kivisüsi, pruunsüsi ja nafta.

Nimetatud fossiilkütused on tekkinud geoloogilises minevikus. Fossiilkütuseid moodustub tegelikkuses taimede ja loomade jäänustest kogu aeg, moodustumine on aga nii aeglane, et see ei kata inimeste tarbimisvajadust. Taastumatute energiaressursside hulka loetakse ka tuumakütust, sest ka selle allikas, uraanimaak, väheneb kasutamise läbi.

Taastumatute energiaallikate kasutamise probleemid:

  • varud, mis on kujunenud miljonite aastate jooksul, ammendatakse järjest kasvava tarbimise tingimustes valdavas osas hinnanguliselt lähema 200 aasta jooksul. Sellepärast pööratakse praegu erilist tähelepanu taastuvate energiaallikate kasutusele võtule, et tulevikus ei tekiks energiapuudust.

  • fossiilkütuste põletamisega kaasnevad jäätmed ja keskkonnaprobleemid.

Vastandina on taastuvad energiaressursid sellised, mida ökosüsteemi aineringe kaudu taasluuakse ja mis seetõttu ei vähene (kuni kasutamine pole ülemäärane).

Põlevkivi

Põlevkivi ehk kukersiit on Eesti tähtsaim maavara, lisaks on Eesti ainus riik maailmas, kus enamik riigi energeetikast põhineb põlevkivil, seda kasutatakse Narva, Kohtla-Järve, ja Ahtme elektrijaamades.

Põlevkivi on peenkihiline musta või pruuni värvi settekivim, mis koosneb (kuni 70% ulatuses) mittetäielikult lagunenud orgaanilisest ainest (vetikate või bakterite jäänustest) ja mitmesugustest mineraalidest. Põlevkivi on maavarana laialt levinud, kuid jäädes kütteväärtuse ja muude omaduste poolest naftale ja kivisöele alla, mitte nii laialt kasutatud.

Põlevkivi on kasutatud juba ürgajast peale, kuna ta põleb üldjuhul ilma eelneva töötlemiseta. Tänapäevane tööstuslik tootmine algas 1837. aastal Prantsusmaal, sellele järgnes varude kasutuselevõtt Šotimaal, Saksamaal ja teistes riikides.

19. sajandil toodeti põlevkivist peamiselt petrooleumi, lambiõli ja parafiini, need ained aitasid rahuldada suurenevaid vajadusi valgustuse järele tööstusrevolutsiooni ajal. Toodeti ka kütteõli, määrdeõli ja määrdeid. Pärast Teist maailmasõda loobus enamik riike põlevkivi tootmisest, sest see oli naftaga võrreldes kallim. Tootmine jätkus peamiselt Eestis ning Hiinas (Maomingi ja Fushuni leiukoht).

Eesti NSV sai maailma suurimaks põlevkivitootjaks. Pärast 1973. aastal maailma tabanud naftakriisi suurenes maailma põlevkivitoodang, millest enamiku andis Eesti, 46 miljoni tonnini 1980. aastal, vähenedes uuesti 16 miljoni tonnini 2000. aastal.

80% kogu maailmas kasutatavast põlevkivist on kaevandatud Eestis.

Põlevkivi töötlemise ajalugu Eestis

Eesti juhtiv põlevkiviõli tootja ja tehnoloogia arendaja on Eesti Energia AS, ettevõte omab maailmas ainulaadset põlevkivist vedelkütuste tootmise tehnoloogiat, täna osatakse ära kasutada kogu põlevkivis peituv energia ning elektri ja õli tootmiseks varutakse põlevkivi keskkonnasäästlikult ehk kasutust leitakse kogu kaevandatud põlevkivile.

Esimesed põlevkivikaevandused alustasid Eestis tööd 1916. aastal, vähem, kui 10 aastat hiljem ehk 1924. aastal alustas tööd esimene kiviõlitehas ja põlevkiviküttel elektrijaam. 1949–1969. aastal valmisid esimesed neli põlevkiviküttel töötavat elektrijaama ning 1980. aastal avati Narva õlitehas.

Uute suundadena liigub põlevkivi töötlemine 2009. aastal tehtud otsuse alusel uuel põlevkivitehnoloogial töötava õlitehase valmimise suunas, aastal 2012 on kavas uuel tehnoloogial töötav tootmisseade Enefit-280 käivitada.

Põlevkivist elektrienergia tootmise plussid:

  • riigi energeetilise varustuskindluse tagamine

  • vähene hinnasõltuvus maailmaturust

Põlevkivist elektrienergia tootmise miinused:

  • suured keskkonnamõjud nii kaevandamisel kui kasutamisel

  • madal kasutegur

Põlevkivi kasutatakse fossiilse kütusena ja keemiatööstuse toorainena, põlevaine utmisel on võimalik saada rohkesti õli ning põlevkivist saab toota maagaasi, mõningaid väävliühendeid ja teekattebituumenit.

Suured põlevkivi varud on USA-l, kus asub hinnanguliselt 62% maailma põlevkiviressurssidest, Austraalial, Kanadal, samuti Brasiilial ning Venemaal, kus kahepeale kokku asub hinnanguliselt 24% maailma põlevkiviressurssidest.

Maagaas

Maagaas on orgaanilise aine lagunemise tagajärjel tekkinud gaasiliste süsivesinike segu, millest suurema osa hõlmab metaan. Maagaasi leidub peamiselt kas koos naftaga naftamaardlates või eraldi gaasimaardlates ja vähemal määral ka söemaardlates kaevandusgaasina. Maagaasi tekib ka märgaladel, prügimägedes jms hapnikuvaestes tingimustes orgaanilise aine mittetäielikul lagunemisel.

Eesti energeetikas on maagaas, mis tarnitakse 100% Venemaalt, kõige arvestatavam alternatiiv põlevkivile, olles fossiilkütustest ka kõige keskkonnasõbralikum. Maagaasi konkurentsivõimet energiatootmisel mõjutavad keskkonnamaksud ning riikliku julgeoleku aspekt.

Maagaasist toodetakse Eestis elektri- ja soojusenergiat Iru elektrijaamas ja mõnedes väiksematest jaamades ning soojust paljudes katlamajades üle Eesti.

Maagaasi kasutatakse elektri- ja soojusenergia tootmiseks, kütusena mootorsõidukites, pliitides ja lokaalsetes kütteseadmetes ning mitmesuguste toodete (väetised, kangad, klaas, teras, plastmass, värvid jne) valmistamisel.

Peamine maagaasi leiuala on Venemaal - suurim on Urengoi gaasimaardla, mis asub Jamali Neenetsi autonoomses ringkonnas. Seal leidub umbes 10 triljonit kuupmeetrit maagaasi. Maardla kuulub Vene gaasikompaniile Gazprom.

Lisaks Venemaale kuuluvad peamiste maagaasi tootjate hulka Ameerika Ühendriigid, Kanada, Suurbritannia, Alžeeria, Holland, Norra, Indoneesia, Iraan ja Usbekistan.

Turvas

Turvas on mittetäielikult lagunenud taimejäänustest koosnev konsolideerumata sete. Turvas moodustub liigniiskes keskkonnas, kus orgaanilise aine lagunemine on takistatud, näiteks soodes. Turvas moodustub niiske ning mõõduka kuni jaheda temperatuuriga kliimaga aladel, seega on turvas levinud peamiselt kõrgetel laiustel. Näiteks Venemaal, Kanadas, Skandinaavias, aga ka Eestis.

Turba mattumisel ja tihenemisel võib temast saada kivisüsi. Turvas moodustub turbasamblaist (Sphagnum), aga samuti kõigi teiste rabataimede (nt tupp-villpea) jäänustest.

Meie rabades kasvab turbakiht umbes 1mm aastas. Aastatuhandete jooksul on turbakiht Eestis kasvanud kõige rohkem 16 meetrini. Moodustumistingimuste järgi eristatakse madalsooturvast (mis on moodustunud madalsoos) ja rabaturvast (mis on moodustunud rabas).

Turvast kasutatakse kütusena ja taimede kasvupinnasena. Turvas on konkurentsi- võimeline kohalik kütus eeskätt väikeenergeetikas (katlamajades ja väikestes elektri- ja soojuse koostootmisjaamades).

Eestis kasutatakse elektri- ja soojusenergia tootmiseks osaliselt turvast Sillamäe, Väo, Tartu ja Pärnu elektrijaamades, kuid turvast on võimalik koos põlevkiviga põletada ka Narva elektrijaamade renoveeritud energiaplokkides.

Kivisüsi

Kivisüsi on üks vanemaid ja enamlevinumaid energeetilisi kütuseid. Kivisüsi on süsinikurikas kaustobioliit, mis tekib taimse materjali mattumisel ja mittetäielikul lagunemisel. Enam-vähem samast materjalist koosnevad ka turvas, pruunsüsi ning antratsiit (vanim ja kõrgema moondumise tasemega kivisöe modifikatsioon). Nende vahelise erinevuse määrab peamiselt mattumissügavus.

Vastav arengurida näeks välja järgnev: turvas -> pruunsüsi -> kivisüsi -> antratsiit. Seega võib turbast edasisel mattumisel saada pruunsüsi, sellest omakorda kivisüsi jne. Sellesse ritta ei kuulu merelise tekkega fossiilsed kütused nafta ja maagaas.

Ehkki kivisüsi on valdavalt maismaalise tekkega, esineb ka merelise tekkega kivisütt, näiteks boghed.

Maailmas genereeritud elektrist toodetakse 40% kivisöe baasil. Eestis on kivisöe tarbimine väike ja viimasel ajal veelgi vähenenud. Suuremateks kivisöe tarbijateks on tööstusettevõtted, kodumajapidamised (kütteks) ja väikekatlamajad (soojuse tootmiseks). Elektri tootmiseks Eestis kivisütt ei kasutata. Kõige suurem kivisöekasutaja maailmas on Hiina.

Pruunsüsi

Pruunsüsi ehk ligniit on pruunika värvusega kaustobioliit, mis tekib kivisöega sarnaselt, taimse materjali mattumisel ja mittetäielikul lagunemisel, kuid enamasti väiksemal mattumissügavusel ning ta on kivisöest noorem ja tunduvalt madalama kütteväärtusega.

Pruunsütt kasutatakse keemiatööstuse toorainena ning elektrijaamades. Pruunsöel töötavatel jaamadel on CO2 emissioon ning tekkiva tuha hulk palju suurem kui kivisöel põhinevatel elektrijaamadel.

Pruunsütt kaevandatakse Lõuna-Aafrikas, Indias ja Venemaal. Suurim pruunsöe tootja on Latrobe Valley Austraalias, mille toodang moodustab 20% kogu maailma pruunsöest ning 98.5% Austraalias kaevandatavast pruunsöest.

Nafta

Nafta on tekkinud mittetäielikult lagunenud orgaanilisest ainest, mis võis olla nii taimne kui ka loomne ning kasvanud kas meres või maismaal.

Nafta koosneb põhiliselt süsinikust (kuni 87%), vesinikust (kuni 15%), väävlist (1,5%), lämmastikust (0,5%) ja hapnikust (0,5%) ning vähesel määral metallidest ning mittetäielikult lagunenud orgaanilistest ainetest.

Peamised naftat moodustavad ühendid jaotatakse kolmeks: parafiinid, nafteenid ning aromaatsed ühendid, mille hulka kuulub näiteks benseen. Mida suurem on nafta erikaal, seda suurem on lisandite sisaldus. Näiteks rasked naftad sisaldavad väävlit rohkem kui kerged.

Rafineerimise käigus puhastatakse nafta väävlist, sest atmosfääri paiskudes põhjustaks väävel palju keskkonnaprobleeme, sh happevihmu.

Naftaga koos esineb ka maagaas, mis koosneb lenduvatest süsivesinikest, peamiselt alkaanidest, millest olulisim on metaan.

Nafta on väga tuleohtlik ning tema erikaal on muutlik. Nafta tiheduse hindamiseks kasutatakse API-skaalat. Vee tihedus API-skaalal on 10, kergemate vedelike tihedus on kümnest suurem. Naftat, mille tihedus on alla 20, loetakse raskeks naftaks, tihedusega 20...25 on keskmine ning tihedusega üle 25 loetakse naftat kergeks.

Värvuselt on nafta peaaegu värvitust kuni mustani, olles enamasti pruunikat tooni.

Naftat kasutatakse peamiselt kütuse ja keemiatööstuse toorainena ning naftahinnast sõltuvad enamike teiste kaupade hinnad.

Nafta esmakasutamise au omistatakse sumeritele. Väga ammu tunti naftat ka Hiinas ja osati sellest petrooleumi saada. Viimast kasutati lambiõlina, ravimina ja vahest kõige enam sõjapidamiseks.

Sedamööda, kuidas arenes nafta töötlemise tehnoloogia ja kasvas nõudlus energiaallikate järele, hakati üha enam täiustama ka nafta saamise viise. Et maapinnale imbunud naftast ei piisanud isegi meie kaugetele eelkäijatele, ehitati esimesed puutornid Hiinas juba meie ajaarvamise alguseks.

Enam-vähem tänapäevane naftapuutorn lasti käiku USA-s Pennsylvanias 1855. aastal. Koos nafta tootmise kasvuga arenes ka nafta töötlemine. Sõiduauto Ford esimene 1892. aastal loodud mudel tarbis kütusena juba bensiini või piiritust. Aastast 1920 on aga Ameerika Ühendriikides bensiin ametlik autokütus.

Rahvusvaheliselt tuntud mõõtühikuks on barrel (1 barrel = 42 gallonit = ca 159 liitrit).

Taastumatute energiaallikate kütteväärtused

Kütus

Kütteväärtus MJ/kg

Kütteväärtus kcal/kg

Kütteväärtus MJ/m3

Kütteväärtus kcal/m3

Põlevkivi

6,3-18,4

1500-4400

 

 

Maagaas

 

 

29,3-37,7

7000-9000

Turvas

6,3-19,7

1500-4700

 

 

Nafta

43,5-46,0

 

 

 

Pruunsüsi

8,4-23,0

2000-5500

 

 

Kivisüsi

20,9-32,7

5000-7800

 

 


Tuumakütus (uraanimaak)

Tuumakütust kasutatakse tuumaelektrijaamade tuumareaktoris energia saamiseks. Levinuim tuumakütuse allikas on uraanimaak.

Uraani leidub maakoores kõikjal - kivimites, mullas ja samuti merevees. Siiani on teda majanduslikel kaalutlustel toodetud peamiselt mineraalsetest maakidest.

Uraanimaak kaevandatakse kas avatud karjääridest või tänapäeval järjest rohkem kasutatavates allmaakaevandustest. Maak purustatakse, peenestatakse poolvedelaks massiks ja sellest eraldatakse uraan tugevas happes või leelises lahustamise teel.

Lahusest sadestatakse uraanoksiidi U308 kontsentraat, mis kuivatatakse, kuumutatakse ja pakendatakse. Nõrgalt radioaktiivset ~ 85% uraani sisaldavat uraanoksiidi U308 nimetatakse „kollakoogiks“, millisel kujul uraan ka kaubastatakse.

Põhiosa maagi radioaktiivsusest ja ka raskemetallid jäävad kaevandus- ja eraldusjääkidesse, mis tuleb ohutult ladustada, et takistada nende pääsu keskkonda.

Suurimad uraanitootjad on Kanada, Austraalia ja Kasahstan.


Kasutatud kirjanduse leiate SIIT.

Artikkel ilmus 16. veebruaril Bioneeri e-õppes. Loe tasuta e-õppest kindlasti teema kohta lisaks ka lugejate välja pakutud ideid! E-õppe lugemiseks registreeri ennast e-õppe kasutajaks. Need lugejad, kes on juba registreerunud, peavad ainult e-õppesse sisse logima.

Bioneeri Intelligentse Egoismi e-õpe saab teoks tänu Keskkonnainvesteeringute Keskusele.