Viimastel aastatel on muutunud see, kuidas me energiat toodame, juhime ja tarbime. Taastuvad energiaallikad ja hajutatud tootmine, mida toetavad IT-tehnoloogiad, aitavad vähendada CO₂ heitkoguseid ja pakuvad säästvaid võimalusi energia tootmiseks ja tarbimiseks. Samas on traditsiooniliste energiaallikate asendamine taastuvenergiaga ülemaailmne väljakutse, milleks kaasatakse valitsusi, organisatsioone, teadlasi ja insenere.

Rohkem kui õiguslik küsimus

Kui see muutus on nii oluline ja vajalik, siis miks see ei edene kiiremini? Kas need on ainult õigusaktide ja määruste küsimused? Vastus on "ei".

Kahtlemata on õigusaktid ja eeskirjad olulised elektritootmise protsessi muutmiseks, kuid lisaks neile on taastuvate energiaallikate integreerimisel elektrivõrku teisigi keerulisi tehnoloogilisi väljakutseid. Näiteks päikesekiirguse hulk muutub päeva jooksul ja öösel seda maapinnani ei jõuagi. Tuule muutumine on enamikus kohtades veelgi halvemini ennustatav.

Samal ajal on fossiilsete kütuste põletamisel põhineva traditsioonilise elektritootmise puhul, väljundvõimsus juhitav. Taastuvatest energiaallikatest võrku antav võimsus varieerub ja on ainult mingil määral ennustatav. Kõik see mõjutab negatiivselt energiavarustuse põhiprintsiipi: tasakaalu säilitamist tootmise ja tarbimise vahel.

Tasakaalu otsides

Eespool nimetatud tasakaal tähendab, et elektritootmine peab igal hetkel olema võrdne tarbimisega. Seega, kui ligikaudne tarbimine on igal ajahetkel teada, kohandavad traditsioonilised elektrijaamad end nii, et need annaksid sama palju vajalikku elektrienergiat. Taastuvaid energiaallikaid ei saa sama täpselt juhtida. Kuna nad katavad praegu vaid osa nõudlusest, on oluline lõimida neid elektrivõrkudesse, kus nad töötavad koos traditsiooniliste energiaallikatega.

Kui sellele lisada veel üha kasvav päikeseenergia hulk, oleme Eestis suveperioodil valmis nähtuseks, mis varem oli ainulaadne lõunapoolsetele riikidele – pardikõvera efektiks. Kõver kirjeldab energiatarbimise muutusi ühe päeva jooksul.

Näiteks on kodumajapidamiste elektritarbimine pärastlõunal suhteliselt madal, kuid tõuseb õhtul järsult. Kui nõudluse järsku suurenemisele reageeritakse üksnes tavapärase elektritootmise suurendamisega, koormatakse traditsioonilisi elektrijaamu tohutult, mis toob kaasa ebatavalised kulud ja suuremad saasteainete heitkogused.

Vahelepõige – kui küsida, millest tuleb sõna "part", siis vastus on, et seda olukorda kirjeldav graafik näeb välja nagu part. Siiski on oluline rõhutada, et Eesti on sellist pilti tekitada väga raske, sest me ei ole teistest elektrivõrkudest isoleeritud nagu Iisrael või Kuuba. Oleme ühendatud naaberriikidega, kellega toimub pidev elektrivahetus.

Kaudselt on selle efekti tekkimist siiski jälgida. Üks selline päev oli Eesti jaoks 4. august. Eleringi lehel olevalt pildil võis näha toona elektrihinna järsku kukkumist. Põhjusi on muidugi palju, aga päikeseline ilm on üks nendest.

Millised on lahendused?

Lihtne lahendus on toodetava elektrienergia piiramine, st taastuvatest energiaallikatest saadava energia tahtlik vähendamine. See lahendus ei ole ilmselgelt soovitav, sest see vähendab taastuvenergia osakaalu kogu toodetud elektrienergias ja muudab traditsioonilised ressursid seega üha olulisemaks.

Mida siis saab teha? Lihtne lahendus oleks salvestada taastuvenergia ülejääk, mida kasutada tipptundidel. Energia salvestamine suures mahus ei ole aga lihtne.

Teine väljakutse on tootmiskiiruse piiramine. See on kiirus, millega tavapärased generaatorid on võimelised kiiresti muutma oma väljundvõimsust, suurendama või vähendama, et kohaneda taastuvenergia tootmise oluliste muutustega. Parameeter piirab seda, kui palju on võimalik taastuvatest energiaallikatest saadavat energiat üleüldse võrku saata.

Siinkohal tulevadki mängu uued algoritmid, mille eesmärk on "siluda" taastuvenergia tootmise kõikumisi, nihutades koormust võrgus vastavalt tarbimisele. Vähese tarbimise tundidel energiat salvestatakse ja tarbimise tipptundidel, kui energiat on rohkem vaja, "süstitakse" seda jällegi võrku.

Ühe näite salvestussüsteemide jaoks mõeldud optimaalsest juhtimismeetodist leiab hiljutisest Tallinna Tehnikaülikooli ja Technioni teadlaste kirjutatud teadusartiklist.

Ettevõtjatel pole lisaressursse

Kokkuvõtvalt saab öelda, et teadlaskond töötab pidevalt innovatsiooni esirinnas, rikastades maailma uute avastustega. Siiski on uuendusliku tehnoloogia ja lahenduste edukal üleviimisel ning rakendamisel tööstuses palju probleeme. Peamine põhjus seisneb selles, et ettevõtetel puuduvad tavaliselt lisaressursid.

Teine põhjus on soov säilitada olemasolevaid tööprotseduure ja protsesse, lähtudes põhimõttest "kui see töötab, siis ära puutu". Lisaks sellele võib uudsel, tipptasemel tehnoloogial lihtsalt puududa piisav sertifitseerimine. Viimane võtab kaua aega, mis võib innovatsiooni aeglustada.

Ilma sertifitseerimiseta usaldavad tööstuspartnerid asjakohaseid uuendusi vähem, isegi kui need on laboratooriumis katsetades näidanud ja kinnitanud, et toovad tööstusele märkimisväärset kasu. See on eriti oluline kriitiliste rakenduste puhul, kus valesti rakendatud või konfigureeritud lahendus võib põhjustada märkimisväärset kahju või isegi ohustada inimelusid, näiteks meditsiinis või energeetikas.

Samal ajal raskused, millega me hiljuti kokku puutusime, sh praegune energiakriisi aeg, on sobilik või isegi parim aeg uute tehnoloogiate kasutusele võtmiseks.

Arvamuslugu on inspireeritud Hando Sutteri ettekandest Eesti Energia suurkliendi seminaril septembris. Sutter räägib, kuidas arvatavasti tuleb salvesteid lähiaastail palju juurde, mis omakorda aga suurendab just seda probleemi, mida mainin ka artiklis seoses tavaliste generaatorite tootmiskiiruse piiramisega.