Sissejuhatus energiatehnikasse AAV0120 Loeng 1 Aimeli Laasik 23. oktoober 2008 I Sissejuhatus Põhimõisted Energia: inimese tegevusvõime, liikumapanekuvõime (Aristoteles 330 ekr) mingi objekti võime teha tööd (Johannes Kepler 1619.a.) füüsikaliste objektide (osakesed, kehad) liikumise üldine mõõt (William John Macquorn Rankine ja William Thomson 1851.a.) 8.09.2014 Aimeli Laasik 2 Aristoteles Antiikaja suurim mõttetark (384-322 ekr) süstematiseeris loodusteadused ning esitas tulemused traktaatides Meteoroloogia, Mehaanika, Füüsika, Metafüüsika 8.09.2014 Aimeli Laasik 3 Aimeli Laasik 23.10.2008 1
Energialiigid mehaaniline energia soojusenergia (soojuslik siseenergia) keemiline energia elektromagnetiline energia gravitatsioonienergia tuumaenergia 8.09.2014 Aimeli Laasik 4 Füüsika: käsitleb energia olemust, selle avaldumisvorme, seaduspärasusi ja nende matemaatilist väljendamist Energiatehnika: käsitleb energia tehnilist rakendamist 8.09.2014 Aimeli Laasik 5 Tehnika: loodusseaduste ja -nähtuste tundmisel ning loodusjõudude ja - varude rakendamisel põhinevate teadmiste, töövõtete ja -oskuste kogum 8.09.2014 Aimeli Laasik 6 Aimeli Laasik 23.10.2008 2
Teadmised - koondatud rakendusteadusse, kuhu kuulub peale energiatehnika veel ehitustehnika, soojustehnika jne Töövõtted - kujutavad endast mitmesuguseid tootmis-, töötlus-, käsitlus- jm menetlusi (menetlustehnika, tehnoloogia) Oskused (tehnika) ehitusoskus, elektritööoskus, arvutikasutusoskus(-tehnika) elektripaigaldustehnika, autojuhtimistehnika 8.09.2014 Aimeli Laasik 7 Teadus Alu stead used Loodusteadused... Rakendusteadused (tehnikateadused) Inim tegevuse valdkon nad Energiatehnika seos teiste teadus- ja Tehnika tehnikaaladega Majandus (techn olo gy, technique, Technik, т ехника, t ekniikka) Tehnoloogia ( menetlustehnika) ( manufacturing engineering, technologie, Technologie, т ехнология, teknologia) (inglise keeles ka technolo gy selle kitsam as tähenduses) Oskused E hitusoskus.. Elekt ritööoskus Ehitusteh nika Ehitustehnoloogia En ergiatehnika Energiaseadm ete käidu tehnoloogia Soojusteh nika Kütuste põletam ise tehnoloogia.... 8.09.2014 Aimeli Laasik 8 Energiatehnika haarab energiavarude kindlakstegemist, uurimist, hõlvamist haarab energia muundamist, edastamist, salvestamist haarab energia kasutamist ja sellega kaasnevaid kõrvalnähtusi 8.09.2014 Aimeli Laasik 9 Aimeli Laasik 23.10.2008 3
Energiatehnika käsitlusala 8.09.2014 Aimeli Laasik 10 Energeetika energiatehnikal rajanev tehnika- ning majandusharu, mis käsitleb energia mitmekülgset rakendamist rahvamajanduses ja muudel inimtegevusaladel teadus, mis haarab igasuguseid energeetilisi protsesse elusas ja eluta looduses (bio-, geo-, kosmoseenergeetika ) Energeetika alajaotused soojus-, hüdro-, tuuma-, elektro-, tööstus-, põllumajandus-, kommunaalenergeetika 8.09.2014 Aimeli Laasik 11 Energiatehnika ja -majandus kui energeetika komponendid Energeetika Energiapoliitika Energiatehnika Energiamajandus Muu (energia julgeolek, energia kasutamise kõrvalnähtused) 8.09.2014 Aimeli Laasik 12 Aimeli Laasik 23.10.2008 4
Energiatehnika teoreetilised alused termodünaamika kolm põhiseadust (energia jäävuse seadus, energia pöördumatu hajumise seadus, absoluutse nulltemperatuuri saavutamatus) energia ja massi ekvivalentsuse seadus 8.09.2014 Aimeli Laasik 13 Energia jäävuse seadus igal süsteemil on olekufunktsioonina siseenergia (U), mis võib muutuda : energia siirdel väljapoole süsteemi soojusena või tööna energia saamisel väljastpoolt süsteemi suletud süsteemi siseenergia jääb samaks NB! Energiat ei saa toota ega ära tarbida, vaid üksnes muundada! 8.09.2014 Aimeli Laasik 14 Soojus ei ole energia kui olekufunktsioon, vaid ühelt kehalt teisele siirdunud energia protsessifunktsioon ja sõltub seega energiaülekandenähtuse iseloomust keha ei saa sisaldada soojust kui energiat, küll aga võib ta energiat soojusena juurde saada või ära anda 8.09.2014 Aimeli Laasik 15 Aimeli Laasik 23.10.2008 5
Töö protsessifunktsioon kehalt võetud soojust saab muundada tööks kehalt võetud soojust saab üle kanda kõrgema temperatuuriga kehalt madalama temperatuuriga kehale üksnes ringprotsessi vahendusel Ringprotsess muutuste ahel, mille lõpus süsteem tagastub oma algolekusse 8.09.2014 Aimeli Laasik 16 Carnot päripidine ringprotsess Q 1 - töötava keha saadav soojushulk Q 2 - äraantav soojushulk Т Т - absoluutne temperatuur V - töötava keha ruumala 1 Q 1 2 Т 1 Т 2 4 3 Q 2 V 8.09.2014 Aimeli Laasik 17 Energia pöördumatu hajumise seadus käsitleb looduslike protsesside mittepööratavust kõik spontaansed (ühes suunas kulgevad) protsessid on tagastumatud kõik hõõrdumisega seotud protsessid on tagastumatud tasandamis- ja segamisprotsessid on tagastumatud soojus ei saa iseenesest kanduda madalama temperatuuriga kehalt kõrgema temperatuuriga kehale soojust ei saa kunagi täielikult muundada tööks 8.09.2014 Aimeli Laasik 18 Aimeli Laasik 23.10.2008 6
Absoluutse nulltemperatuuri saavutamatuse seadus ühtegi ainet ei saa jahutada absoluutse nulltemperatuurini (Walther Hermann Nernst 1906 ehk Nernsti soojusteoreem) 8.09.2014 Aimeli Laasik 19 Energia ja massi ekvivalentsuse seadus Albert Einstein 1905 E = m c 2 E energia J m mass kg c valguse kiirus (c = 299 792 458 m/s) 8.09.2014 Aimeli Laasik 20 Energia ja võimsuse ühikud James Prescott Joule (1818 1889) 1 J = 1 kg m 2 / s 2 = 1 N m = 1 W s 8.09.2014 Aimeli Laasik 21 Aimeli Laasik 23.10.2008 7
Energia ja võimsuse ühikute seosed 1 kj (kilodžaul) = 10 3 J 1 PJ (petadžaul) = 10 15 J 1 MJ (megadžaul) = 10 6 J 1 EJ (eksadžaul) = 10 18 J 1 GJ (gigadžaul) = 10 9 J 1 ZJ (zettadžaul) = 10 21 J 1 TJ (teradžaul) = 10 12 J 1 YJ (jottadžaul) = 10 24 J 1 Wh = 3600 J, 1 kwh = 3,6 10 6 J 1 c a l = 4,1 8 6 8 J 8.09.2014 Aimeli Laasik 22 Kivisüsi Tingkütused 1 tce (süsi-tingkütusetonn)=7000mcal=29,31gj=8,14mwh Toornafta 1 toe (õli-tingkütusetonn)=10000mcal=41,87gj=11,63mwh 8.09.2014 Aimeli Laasik 23 Elektronvolt energia, mille elektron saab kiirendavas elektriväljas välja jõudude mõjul ühest punktist teise liikudes, kui nende punktide vaheline pinge on 1 V 1 ev = 1,6021 10 19 J 8.09.2014 Aimeli Laasik 24 Aimeli Laasik 23.10.2008 8
Võimsus James Watt (1736 1819) 1 W = 1 J/s 1 HP = 0,74570 kw 8.09.2014 Aimeli Laasik 25 Maa energiabilanss 5,6 1 0 3 Z J ( 1 0 0 % ) 1, 3 7 k W / m 2 K iir g u m in e m a a il m a r u u m i 5,6 1 0 3 Z J ( 1 0 0 % ) P e e g e ld u m in e : 3 1, 0 % a t m o s fä ä ris t, 4,2 % M a a p in n a lt 1 7, 4 % A t m o s f ä ä r N e e l d u m in e 6 4, 8 % L o o d e d 0, 1 Z J 3 3, 0 % T u u l e e n e r g i a 1, 7 Z J 2 6,7 % P in n a v o o lu h ü d r o e n e r g ia 0, 2 Z J 1 4,4 % K iirg u s 5,4, k o n v. 6,1 % M e r e d T a im e d 2 Z J K iir g u s 1 2, 5, k o n v. 2, 7 % V e e a u r u m in e 1 7,8 % E lu s o l e n d id 2, 9 % S a lv e s t u n u d o r g a a n i l in e a i n e a a s t a s 0, 4 Z J G e o te r m a a le n e r g ia 1, 1 Z J U, T h, K T a im e d 3 Z J M a n d r i d P õ le t u s k ü t u s 0, 5 Z J T u u m k ü t u s 0, 0 4 Z J 8.09.2014 Aimeli Laasik 26 Maakera põhilised energiaallikad Päikesekiirgus uraani (U), tooriumi (Th) ja kaaliumi (K) lagunemisel tekkiv soojus (geotermaalenergia) Loodete energia maapõue kütuste (ka nendest saadavate kütuste) põletamisel tekkiv soojus uraani (U) tehislagundamise tulemusel tekkiv soojus 8.09.2014 Aimeli Laasik 27 Aimeli Laasik 23.10.2008 9
Päikesekiirguse peegeldumine ja Maa pikalainelise soojuskiirguse kiirgumine maailmaruumi Maa Päikesekiirgus Maa päikesepoolsel osal neeldunud energia (64,8%) kiirgub Maa mõlemal poolel soojuskiirgusena tagasi maailmaruumi, tuues kaasa maapinna ja õhu temperatuuri ööpäevast vaheldumist osa muundub enne tuuleenergiaks ja hüdroenergiaks kogu Päikeselt saadav ja Maal tekkiv energia kiirgub maailmaruumi (lühilainelise peegeldusena atmosfäärilt, pilvedelt, Maa pinnalt 103 W/m 2 ja pikalainelise kiirgusena Maa pinnalt 239 W/m 2 ) 8.09.2014 Aimeli Laasik 28 Keskmine absoluutne temperatuur Maa on ideaalne mustkiirgur Maal puudub atmosfäär T = ( M e / σ 0 ) 1/4 = (239 / 5,67 10 8 ) 1/4 = 255 K M e - Maa kiirgavus 239 W/m 2 σ 0 - Stefani-Boltzmanni konstant 5,67 10 8 W / (m 2 K 4 ) Celsiuse skaalas on 18 C Tegelik Maa keskmine pinnatemperatuur (2000 2010) on 14,4 C Maa energiatarbimise piir 30 Gtce/a 8.09.2014 Aimeli Laasik 29 Energeetika ja selle tarbimise areng Ida-Aafrikas (ca 3 miljoni aasta eest) primitiivsed töövahendid mehaanilise energia rakendamine inimese aastane tinglik energiakogus 3 GJ (0,1 tce) mõnisada tuhat aastat hiljem õppis inimene viskama seega aju primitiivne mõistuslik tegevus ca 2 miljonit aastat tagasi arenes välja püstikäiv inimene 1,5 miljonit aastat tagasi õpiti kasutama tuld (sooja saama, toitu valmistama) vähenes toidu seedimiseks vajalik energiatarve ja jäi rohkem energiat ajutegevuse arendamiseks - inimese aastane tinglik energiakogus 7,5 GJ (0,25 tce) 8.09.2014 Aimeli Laasik 30 Aimeli Laasik 23.10.2008 10
ca 50 000 aastat tagasi arenes välja anatoomiliselt nüüdisaegne inimene, kes oskas kõneleda, tuld tekitada ja säilitada toimus intellekti arengu hüpe ca 40 000 aastat tagasi tekkis uus kütuste kasutamise ala põletustehnoloogia (savinõude, telliste tootmine) ca 8000 a ekr arenes maaviljelus, ehitustegevus, veondus tuld kasutati kulla sepistamiseks - inimeste arv ca 5 miljonit ca 4000 a ekr kasutatakse veoloomana eeslit, liigub laev papüürusest purje abil tuuleenergia kasutamine aastane energiatarve 0,6 tce, inimeste arv ca 15 miljonit 210 a ekr teade esimestest vesiratastest veejõu kasutuselevõtt, inimtegevus mõjutab elukeskkonda meie ajaarvamise alguses inimeste arv 150 300 milj. 8.09.2014 Aimeli Laasik 31 Nüüdisinimese aju osatähtsus keha massis ja tarbimises Aju mass:2,5% Tarbitav hapnik: 15 % Toidust saadav energia: 20 % Veresuhkur: 40 % 8.09.2014 Aimeli Laasik 32 Rooma impeeriumi tekkega kandus energiatehnika areng Euroopasse (11.sajandil ca 5600 vesiveskit Inglismaal, 12 sajandil tuuleveskite laiem kasutus, algas kivisöe kaevandamine) algas energianähtuste teaduslik uurimine (1260.a. täheldas inglise loodusteadlane, et kütust saab põleda üksnes... ) 1688 (D. Papin) ehitati esimene primitiivne kolbmasin 1788 (J. Watt) valmis universaalne masin (jõuallikas) pöörlevate mehhanismide töölepanemiseks esimene tööstuslik pöörde (1750-1850) 1827 leiutati praktiliseks kasutamiseks sobiv hüdroturbiin 1832 valmistati esimesed elektrigeneraatorid 8.09.2014 Aimeli Laasik 33 Aimeli Laasik 23.10.2008 11
1879 (T. A. Edison) leiutati hõõglamp elektrienergia lai kasutuselevõtt- elektrotehnilise pöörde algus teine tööstuslik pööre (1873-1914) 1882 algas suurte avalike elektrijaamade rajamine 1885 (Carl Frichried Benz) ehitas esimese auto 1899 esimene energiasüsteem USA`s (rahvaarv 1590 miljonit) 19. sajandi keskel nafta ja maagaasi kasutuselevõtt hüdroelektrijaamade rajamine 8.09.2014 Aimeli Laasik 34 20. sajandi esimesel poolel oli energiatarbimine inimese kohta kuni 320 MJ ööpäevas (4 tce aastas) tööstusühiskond (9 % tinglikult toiduna, 42 % olmes, 31 % tööstuses ja põllumajanduses, 18 % transpordis) 1960.a. rahvaarv 3 miljardit 20. sajandi teisel poolel tuli kasutusele tuumaenergia - tehnikaühiskond (infoühiskond), energiakriis, 2000 aastast kolmas tööstuslik pööre digitaalpööre energiatarbimine 1000 MJ ööpäevas (12 tce aastas) 1990 ülemaailmse kliima soojenemine probleemid 1992 - Rio de Janeiros esimene ülemaailmne keskkonna- ja arengukonverentsi (170 riiki) 1997 - kliimakonverents Kyotos (piiratakse õhku paiskavate CO 2 kogust) - jõustus 2005, pidi lõppema 2012, pikendati 2020.a. 31.10.2011 - rahvaarv 7 miljardit (kasv ca 83 mln in/a) 01.01.2013 - rahvaarv 7,112 mrd inimest 8.09.2014 Aimeli Laasik 35 Maailma rahvaarvu kasv pärast 1800.a. 10 mrd 9 mrd Rahvaarv 2046? 8 mrd 2027? 7 mrd 2012 6 mrd 1999 5 mrd 1987 4 mrd 1974 3 mrd 1960 2 mrd 1927 1804 Aastad 1 mrd 1800 1900 2000 2100 8.09.2014 Aimeli Laasik 36 Aimeli Laasik 23.10.2008 12
Inimeste energiavajaduse kasv maailmas 10 mrd. Maailma rahvaarv Energiatarbimine 1 mrd. 100 mln. 10 mln. 1 mln. 10 tce/el. 8 6 4 Kõige kaugemale arenenud maad 2 Maailma keskmine 1 0,8 0,6 0,4 Kõige vähem arenenud maad 0,2 Aastad 100 000 8000 0 1000 1900 2000 2010 8.09.2014 Aimeli Laasik 37 Maailma energiatarbimise areng Aasta Energiatarbimine Gtce 1905 1 1938 2 1958 4 1974 8 2010 16 8.09.2014 Aimeli Laasik 38 Kaubalise (hulgi müüdava) energia tootmine 2 0 G tc e 1 0 8 6 4 3 2 1 0,8 0,6 0,4 W M a a ilm U S A H ii n a 0,3 0,2 N S V L iit 0,1 0,0 8 0,0 6 0,0 4 0,0 3 0,0 2 V e n e m a a S a u d i A r a a b ia 0,0 1 0,0 0 8 0,0 0 6 K a s v 5 % /a K a s v 1 % /a E e s ti 0,0 0 4 1 9 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 2 0 0 0 1 0 8.09.2014 Aimeli Laasik 39 Aimeli Laasik 23.10.2008 13
Maailma suurimad kaubalise energia tootjad aastal 2010 Maailm 16 313 Mtce Hiina 2 829 Mtce 17,3 % USA 2 228 Mtce 13,7 % Venemaa 1 886 Mtce 11,6 % Saudi Araabia 776 Mtce 4,8 % India 600 Mtce 3,7 % Kanada 549 Mtce 3,4 % Iraan 526 Mtce 3,2 % Indoneesia 499 Mtce 3,0 % Austraalia 442 Mtce 2,7 % Muud maad 5 978 Mtce 36,6 %. Eesti 5,7 Mtce 0,035 % 8.09.2014 Aimeli Laasik 40 Energiatarbimise piir määratakse Maa energeetilise tasakaalule ja kliimale avaldatava toimega 30 Gtce/a Maa energiabilansile ei ole enamasti määrav kasutatava energiakoguse otsene mõju määrav on energia muundmise ja kasutamise kõrvaltoimed (kütuste põletamisel tekkiv CO 2 ) 8.09.2014 Aimeli Laasik 41 Maailma elektrienergia tarbimise areng Aasta Elektrienergia arvestatav tarbimine PWh 1895 0,005 1913 0,05 1939 0,5 1971 5 2020 prognoos 25 8.09.2014 Aimeli Laasik 42 Aimeli Laasik 23.10.2008 14
Elektrienergia tootmine 1900-2010 2 0 0 0 0 T W h 1 0 0 0 0 6 0 0 0 4 0 0 0 2 0 0 0 1 0 0 0 6 0 0 4 0 0 2 0 0 W e 5 % /a 1 % /a K a s v 1 0 % /a M a a i lm U S A In d ia 1 0 0 6 0 4 0 2 0 1 0 H i in a J a a p a n E e s ti 6 4 V e n e m a a 2 1 N S V L i it 0,6 0,4 0,2 0,1 0,0 6 0,0 4 0,0 2 1 9 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 2 0 0 0 1 0 8.09.2014 Aimeli Laasik 43 Maailma suurimad elektrienergia tootjad M aai lm 2 1 51 8 T W h aastal 2010 U S A 4 37 8 T W h 2 0, 4 % H iina 4 21 4 T W h 1 9, 6 % J aap an 1 11 9 T W h 5, 2 % V en e m a a 1 03 8 T W h 4, 8 % In dia 95 5 T W h 4, 5 % S ak sa m a a 62 9 T W h 2, 9 % K an a d a 60 8 T W h 2, 8 % Prantsusmaa 56 9 TW h 2, 6 % B ra siilia 51 6 T W h 2, 4 % Korea Vabariik 50 0 TW h 2, 3 % M uu d m aad 6 99 2 T W h 3 2, 5 % Eesti 12,96 TW h 0,060 % 8.09.2014 Aimeli Laasik 44 Elektrienergia tootmise piir määratakse primaarenergia tootmise piiriga 35 PWh/a elektienergiaks muundatakse ca 1/3 kogu primaarenergiast muundamise kasutegur on keskmiselt 40% 8.09.2014 Aimeli Laasik 45 Aimeli Laasik 23.10.2008 15
Maailma maade energiatarbimine määratakse kaubaliste energialiikide ja elektrienergia tarbimisega tarbimine oleneb maade sisemajanduse kogutoodangu üldväärtusest ja struktuurist 8.09.2014 Aimeli Laasik 46 Energiatarbimise võrdlemisel arvutatakse iga riigi kohta kaubalise energia tarbimist (kivisöetingkütusetonnides elaniku kohta aastas) sisemajanduse kogutoodangu väärtust (USA dollarites elaniku kohta aastas) elektrienergia tarbimist (kilovatt-tundides elaniku kohta aastas) kaubalise energia tarbimist sisemajanduse kogutoodangu ühiku kohta (kivisöetingkütusekilogrammides toodangu väärtus dollari kohta) 8.09.2014 Aimeli Laasik 47 Kaubalise energia tarbimine elaniku kohta 0 5 1 0 1 5 tc e /c a p M a a ilm 2,1 6 aastal 2010 P õ h ja - A m e e rik a Okeaa nia Euroop a A a s ia L õ u n a - A m e e r ik a A a frik a 6,5 1 5,4 7 4,5 1 1,6 1 1,5 3 0,4 9 K a ta r T rin id a d ja T o b a g o K u v e it B ru n e i Araabia Ü hendem iraadid L u k s e m b u rg B a h re in O m a a n Isla n d K a n a d a U S A S a u d i A ra a b ia N o rra A u s tra a lia S o o m e K a s a h s ta n V e n e m a a T ü rk m e n is ta n S in g a p u r H o lla n d E e s ti K o re a V a b a rii k B e lg ia P a l a u T a iv a n T š e h h i V a b a riik A u s tria S a k s a m a a U u s-m e re m a a Iirim aa J a a p a n Ü h e n d k u n in g riik Iis ra e l 2 7,9 8 2 5.1 2 1 7,1 4 1 3,4 2 1 3,0 7 1 2,2 2 1 1,9 6 1 1,6 2 1 0,3 4 9,3 1 9,2 9 9,08 8,8 5 7,8 6 7,0 1 6,8 7 6,7 6 6,3 7 5,7 8 5,6 4 5,4 8 5,4 4 5,4 1 5,1 2 4,90 M u u tus e d v õrr e ld e s ee lm is e a a sta g a 4,7 9 M ä ä r T õ us L a ng u s 4,7 4 4,6 6 K u n i 0,2 % 4,6 0 Ü le 0,2 %, k un i 2 % 4,5 9 Ü le 2 %, k u n i 5 % 4,54 4,4 9 Ü le 5 % 4,4 3 8.09.2014 Aimeli Laasik 48 Aimeli Laasik 23.10.2008 16
Kaubalise energia tarbimine eriti suur nendes riikides, kus majandus põhineb nafta intensiivsel tootmisel ja energiamahukal töötlemisel (Katar, Bahrein) arenenud tööstusriikides (ka Eestis) 2 5 korda kõrgem maailma keskmisest (oma osa ka küttevajadusel) väiksem energia tarbimine vaesemates riikides (Kesk-Aafrikas asuvas Tšaadis oli 2010. aastal tarbimine 10 kgce/cap) 8.09.2014 Aimeli Laasik 49 Sisemajanduse kogutoodangu väärtuse jaotus aastal 2010. Maailm 63 580 799 mln $ USA 14 518157 mln $ Hiina 6 203 908 mln $ 22,8 % 9,8 % Jaapan 5 488 424 mln $ 8,6 % Saksamaa 3 306 028 mln $ 5,2 % Prantsusmaa 2 571 225 mln $ 4,1 % Ühendkuningriik 2 266 094 mln $ 3,6 % Brasiilia 2 143 035 mln $ 3,4 % Itaalia 2 056 941 mln $ 3,2 % India 1 678 297 mln $ 2,6 % Kanada 1 577 040 mln $ 2,5 % Venemaa 1 487 516 mln $ 2,3 % Hispaania 1 389 166 mln $ 2,2 % Austraalia 1 283 352 mln $ 2,0 % Muud riigid 17 611 616 mln $ 27,7 % Eesti 18 981 mln $ 0,030 % 8.09.2014 Aimeli Laasik 50 Sisemajanduse kogutoodangu väärtus elaniku kohta aastal 2010 Maailm Okeaania Põhja-Ameerika Euroopa Lõ una -Ameerika Aasia Aafr ika Luksemburg No rra Katar Šveits Austraalia Taani Roo tsi Holland Iirimaa Kanada USA Kuveit Austria Singapur Soome Belgia Jaapan Saksam aa Pra ntsusmaa Island Ar. Ühendem iraadid Ühendkuningriik Itaalia Uus-Meremaa Brunei Hispaania Iisra el Küpros Kree ka Sloveenia Baha ma Portugal Omaan Korea Vabariik Malta Tšehhi Vabariik Taivan Eesti 0 10 000 9 253 9 419 4 834 1 701 20 000 14 153 31 875 25 689 23 235 22 665 21 422 21 063 21 063 19 471 18 960 18 590 30 00 0 50 000 $/cap 105 095 85 49 2 72 39 7 61 209 57 63 1 5 6 2 13 49 369 46 936 46 367 46 361 46 201 45 430 45 190 44 704 44 142 44 031 43 374 40 16 9 39 700 39 263 37 797 36 390 33 970 32 757 31 010 30 149 29 312 28 483 26 504 39 78 0 Reaalmuutus eelmise aasta suhtes Määr Langus 40 0 00 Kuni 0,2 % Üle 0,2, kuni 2 % Üle 2, ku ni 5 % Tõ us 8.09.2014 Aimeli Laasik 51 Aimeli Laasik 23.10.2008 17
Tarbitava kaubalise energia ja sisemajanduse kogutoodangu väärtuse vahekorra muutumine Eestis 1992-2010 10 tce/cap 8 W sp 6 2000 2010 2008 1992 5 1995 2005 2009 4 Euroopa 2010 3 2 Maailm 2010 GDP sp 1 2000 4000 6000 8000 10 000 20 000 40 000 60000 100000 $/cap 8.09.2014 Aimeli Laasik 52 Maalima energiatarbimine sisemajanduse kogutoodangu väärtus ühiku kohta: pidev tõus aastani 1913 seoses energia järjest intensiivsema rakendamisega nii tööstuses, veonduses kui ka muudel elualadel 1913-1980: suhteliselt väikesed kõikumised alates 1980 pidev vähenemine seoses energia järjest tõhusama ja säästlikuma kasutamisega 8.09.2014 Aimeli Laasik 53 Maailma maade keskmine energiatarbimine sisemajanduse kogutoodangu väärtuse ühiku kohta 0,4 kgce W/GDP $ 2009 0,3 0,2 0,1 0 1820 40 60 80 1900 20 40 60 80 2000 20 t 8.09.2014 Aimeli Laasik 54 Aimeli Laasik 23.10.2008 18
Energiatarbimine sisemajanduse kogutoodangu väärtuse ühiku kohta Eestis 2,0 kgce/$ 1,5 W/GDP 1,0 0,5 Euroopa keskmine 0 1992 1995 2000 2005 2010 8.09.2014 Aimeli Laasik 55 0 0,5 1 1,5 2 kgce/$ Kaubalise energia tarbimine sisemajanduse kogutoodangu väärtuse ühiku kohta, 2010 Maailm Okeaania Lõuna-Ameerika Euroopa Põhja-Ameerika Aafrika Aasia Iirimaa Norra Austria Jaapan Luksemburg Saksamaa Holland Belgia Ühendkuningriik Singapur Austraalia Uus-Meremaa Iisrael Soome USA Kanada Tšehhi Vabariik Korea Vabariik Island Taivan Kuveit Katar Eesti Araabia Ühendemir. Brunei Palau Omaan Saudi Araabia Venemaa Bahrein Kasahstan Türkmenistan Trinidad ja Tobago 0,233 0,138 0,162 0,176 0,204 0,290 0,334 0,099 0,104 0,105 0,105 0,116 0,116 0,120 0,123 0,123 0,129 0,136 0,140 0,151 0,159 0,201 0,201 0,252 0,258 0,263 0,263 0,377 0,386 0,387 0,387 0,433 0,496 0,546 0,547 0,650 0,688 0,744 1,606 1,656 8.09.2014 Aimeli Laasik 56 Kaubalise energia kulu suurem energiakulu on odavat toorainet tootvates maades väiksem energiakulu on kalleid kõrgtehnoloogilisi tooteid valmistavates ja kalleid teenuseid osutavates maades 8.09.2014 Aimeli Laasik 57 Aimeli Laasik 23.10.2008 19
Elektrienergia tarbimine elaniku kohta aastal 2010 M aailm Põh ja-a me erik a Oke aan ia Euroo pa Lõuna-Am eer ika Aasia Aafr ika Isla nd No rra Kuveit Ka nad a Lukse mb urg Soom e Ro otsi Kat ar USA* Araab ia Ühen de miraad id Au straalia Taiva n B ahre in Korea Vabariik Uus -Me remaa Brun ei Belgia Singa pur Š veits Ja apa n Austria Saudi Araabia Pra ntsusma a Pa la u Saksamaa Iisra el H ollan d Eesti Venema a Omaan Slove en ia Taani T še hhi Vabariik Mon ten eg ro Ba ham a Iirima a H is paa nia Trinidad ja Tobago 0 0,6 7 2,57 2,22 5 3,12 6, 64 7,05 6,78 6,76 6,76 6,52 6,51 6,40 6,33 10 9,9 3 8,10 14,19 11, 94 10,85 10,64 10,62 10,37 10,26 9, 68 8,93 8,92 8,88 8,84 8,75 8,75 8,57 7,91 7,46 7,36 7,28 7,24 7,14 7,12 20 M W h/cap 17,12 17,06 17,00 16,0 6 16,00 Mu utused võrreldes e elmis e aastaga 53,29 27,04 2 0,8 4 Mä är Tõus La ng us Kuni 0,2 % 15 Üle 0,2 %, ku ni 2 % Üle 2 %, kun i 5 % 8.09.2014 Aimeli Laasik 58 Elektrienergia tarbimine kõrge maades, kus odavat elektrienergiat saab laialdaselt kasutada nii elektrimahukates protsessides, transpordis kui ka kütteks Eestis on suhteliselt kõrge tarbimine tingitud eelkõige rahvamajandusharude arenenud elektrifitseerimistasemest tarbimisnäitajat tõstab eksport, ebaratsionaalne kulutamine, suured kaod 2012 aasta oli kuulutatud rahvusvaheliseks üldkättesaadava jätkusuutliku energia aastaks 8.09.2014 Aimeli Laasik 59 Kolmas tööstuslik pööre esimene tööstuslik pööre 1750 1850 (aurumasin, raudtee areng, hüdroturbiin, trükimasin, kirjaoskus) teine tööstuslik pööre 1873 1914 elektrotehniline pööre (elektrigeneraatorite kasutuselevõtt, hõõglamp, elektrijaamad, auto- ja lennuliiklus, maagaas, nafta, kino) kolmas tööstuslik pööre ca aastast 2000 - digitaalpööre (digitaalne andmetöötlus-, andmesalvestus- ja kommunikatsioonitehnika areng) aastal 2000 oli kahepoolne informatsioonivahetus ligikaudu 98 % ulatuses digitaliseeritud terminit kolmas tööstuslik pööre kasutas aastal 2002 Jeremy Rifkin ja ametlikult võeti käibele Euroopa Parlamendi deklaratsioonis 12.02.2007. 8.09.2014 Aimeli Laasik 60 Aimeli Laasik 23.10.2008 20
Energiasõltumatuse saavutamine pärast fossiilkütuste ja tuumaenergia kasutamise lõppemist suurim võimalik energiatõhususe saavutamine energia tarbimisel kasvuhoonegaaside heitkoguse vähendamine taastuvate energiavarude optimaalne kasutamine taastuvate energiavarude salvestamine, vesinik-kütuseelementide rakendamine arukate energiajaotusvõrkude (tarkvõrkude) arendamine 8.09.2014 Aimeli Laasik 61 Energiamajanduse planeerimine 2020 - kasvuhoonegaase vähendada 30 % võrra (1990) 2020 - suurendada energiatõhusust 20 % võrra (1990) 2020 - toota taastuvatest energiavarudest vähemalt 33 % elektrienergiat ja 25 % koguenergiat rakendada kohtkindlates ja transpordivahendite energiasalvestites vesinik-kütuseelementidel jm salvestusvahenditel põhinevaid salvestusvõimalusi 2025 - luua Euroopa Liidus vesinikutaristud 2025 arukad energiavõrgud, elanikud saavad kasutada energiat samasugustel avaliku juurdepääsualustel nagu praegust infovahetust internetis (2015. a. valmib portaal: www.estfeed.ee) 8.09.2014 Aimeli Laasik 62 Kolmanda tööstusliku pöörde viis alussammast üleminek taastuvenergiale ehitiste muutmine elektrienergia tootmispaigaldisteks vesinik- ja muude energiasalvestusviiside kasutamine arukad elektrivõrgud akumulaator-elektriautodel, hübriidautodel ja kütuseelementautodel põhinevad transpordisüsteemid 8.09.2014 Aimeli Laasik 63 Aimeli Laasik 23.10.2008 21
Tänan tähelepanu eest! Küsimused? Töö nr 1 8.09.2014 Aimeli Laasik 64 Aimeli Laasik 23.10.2008 22