Keskkonnateadlikkus ja karmistuvad keskkonnanõuded seavad tööstustele uusi piire, mida ületada. Uued nõuded ei ole tingimata arengut pärssivad, vaid on pigem tehnoloogiaalaste uuenduste ja arenduste veduriks.
Ka põlevkivitööstuses on üheks suurimaks muutuseks olnud põletustehnoloogia vahetamine tolmpõletuselt keevkihttehnoloogiale, mis aitab täita karme keskkonnanõudeid ja seda isegi ilma täiendavaid väävli- ja lämmastikupüüdmise tehnoloogiaid (deSOx ja deNOx) kasutamata. Seda just seetõttu, et keevkihtpõletusel on suudetud parim ja optimaalseim tehnoloogiavalik teha, milleks on ringlev keevkiht.
Keevkihttehnoloogia
Hea lõpptulemuse saamiseks on väga oluline roll ka katelde opereerimisparameetritel (kiirused, temperatuurid, kütuse- ja õhujaotus, granulomeetria jne). Lisaks elektritootmisele on keevkihttehnoloogia nüüdseks kasutusel põlevkiviõli tootmise tehaste juures, et tootmist võimalikult keskkonnasõbralikuks muuta. Veelgi enam, tänane keevkihttehnoloogia võrrelduna tolmpõletusega annab iga-aastast kütusesäästu ligikaudu 20–30% ühe toodetud energiaühiku kohta.
Tehnoloogia kasutab põlemiseks madalamaid temperatuure, mistõttu lämmastikoksiidi emissioonid on kordades madalamad. Põhiliseks lämmastikemissiooniallikaks jääb vaid kütusega katlasse minev lämmastik. Samuti toimub madalamate temperatuuride ja Ca-rikka tuha ringluse tõttu kütusega katlasse antud ja põlemisel tekkinud SO2 tagasisidumine põlevkivituha poolt. Sisuliselt võiks peaaegu nullsisaldusega SO2-emissioone pidada suurimaks innovatsiooniks, sest söekateldel selliseid tulemusi ei suudeta veel saavutada. Lisaks on nõuded kütuse homogeensusele ja peensusele oluliselt leebemad võrreldes tolmpõletustehnoloogiaga ning keevkihttehnoloogia lihtsustab oluliselt kütuste koospõletamist.
Lisaks väärib äramärkimist auru ülekuumenduse viimase astme viimine konvektiivsest suitsugaasikäigust ringlevasse tuhavoogu. Antud lahenduse tõttu ei saa ülekuumendi pindadele tekkida tihkeid ja raskesti eemaldatavaid tuhasadestisi ja vähendatud on ka kloorikorrosiooni riski. Seega on tagatud aurutootlikkus ja ka töökindlus. Need on vaid mõned keevkihttehnoloogia pakutavad uudsed lahendused.
Kindlasti on vaja edasi tegeleda CO2-emissioonide ja tuhaheitmete vähendamisega. Seega järgmine etapp on uurida CCS ja/või CCU (süsiniku püüdmise ning ladestamise ja/või kasutamise) tehnoloogiate sobilikkust meie põlevkivile. See oleks järgmine suur tehnoloogiline uuendus, mis nõuab suurt pingutust nii teadlastelt kui ka hiljem tehnoloogiat rakendama hakkavalt tööstuselt.
Tulevik multitööstusel
Põlevkivitööstuses on läbi aegade olnud nii tõuse kui mõõnu. Sõltumata karmistunud EL-i kliimapoliitikast, vahepealsest madalseisust õliturgudel kui madalatest elektrihindadest, on toodang põlevkivist olnud siiski turul konkurentsivõimeline ja tänaste hindade valguses kasumlik nii elektri- kui ka õlitootmise seisukohast. Madalate õlihindade juures oli just elektritootmine see, mis aitas mõõnaperioodi kergemini üle elada. Sellest viimasest kogemusest lähtuvalt võib väita, et kui põlevkivil on tulevikku, siis seda on just multitööstuses, kus tegeletakse nii õli- kui ka elektritootmisega.
Siinkohal ei tohi ajada segamini termineid. Õli toodetakse õlitehases ja kõrvalsaadused kasutatakse kõrvalasuvates kateldes, kus on kõrged auru parameetrid ja seega ka kõrgem kasutegur. Sellist lahendust on juba pikka aega kasutanud VKG, kes on nii utte- kui ka generaatorgaasi ära kasutanud elektritootmiseks õlitehase kõrval asuvas Põhja soojuselektrijaamas. Ka EE suunab õlitehasest tuleva uttegaasi kõrval asuva elektrijaama kateldesse, sh ka E-280 tehases tekkiva gaasi. Lisaks on E-280 õlitehases kasutusel jääksoojuse katel koos keevkiht tuhajahutitega, et toota õlitehases olevas väikeses turbiinis elektrit. Paraku tasub turbiini ehitust õlitehase juurde pidada otstarbetuks nende väikeste võimsuste ja madalate kasutegurite tõttu. Siin saab tuua võrdluse – E-280 juures oleva elektritootmise kasutegur on ligikaudu 26%, Auvere 300 MWel CFB-plokil seevastu 42–43%. VKG suunab õlitehasest tuleva auru samuti kõrvalolevasse Põhja soojuselektrijaama, saades nii ka oma õlitehastele suurema paindlikkuse.
Kuigi taastuvenergiaallikate installeeritud võimsuste maht on kasvanud lähikümnendil hüppeliselt, ei tähenda see veel suurt ja stabiilset baaskoormuse tootmist. Ikka on suured kõikumised energiatoodangus, kus stabiilsust ja varustuskindlust peavad tagama kas tuuma- või siis näiteks fossiilkütusel töötavad elektrijaamad (vt graafikuid).
Uued tehnoloogiad
Viimase 10 aasta jooksul on juurde tekkinud 3 Petroter tehnoloogial töötavat õlitehast, mis suudavad aastas läbi töödelda kokku 3,3 mln tonni põlevkivi. Lisandunud on ka Enefit-280 tehnoloogial töötav õlitehas ja Auvere 300 MWel võimsusega monokatlaga keevkihtplokk. Enne neid olid varasemad suuremad investeeringud elektritootmises Foster Wheeler ringleva keevkihttehnoloogiaga plokkidesse, mis käivitusid 2004. ja 2005. aastal.
Põlevkivi jätkusuutlikkuse tagamiseks on vaja tegeleda põlemistehnoloogia teadus- ja arendustöödega. Sellest sõltuvad nii keskkonnaheitmed kui ka tahke soojuskandja parameetrid. Perspektiivikaim tehnoloogia võiks olla Oxy-CFB (põletamine ringlevas keevkihis kõrgendatud hapniku ja süsinikdioksiidi keskkonnas), kuid selle väite kinnitamiseks on eelnevalt vaja teha veel täiendavaid teadusuuringuid.
Põlevkivi põletustehnoloogia uuringute jaoks on TTÜ energiatehnoloogia instituut projekteerinud ja valmis ehitanud 60 kW CFB-katsestendi, mis aitab teooria ja tegelikkuse omavahel kokku viia. Lisaks on täna käimas ka täiendavad põlevkivi gaasistamise ja pürolüüsi uuringud. Neile peaks kindlasti järgnema põlemisalased uurimistööd, sest põlemine on viimane etapp tehnoloogilises käitluses.
Hea teada
Mõned etapid keskkonnanõuete täitmise tagamisel.
CFB-tehnoloogiaga tagatakse: olemasolevad CFB-plokid –NOx < 200 mg/Nm³ ja lendtuha heitmed <20 mg/Nm³, uus CFB-plokk (Auvere 300) NOx < 150 mg/Nm³ ja lendtuha heitmed <10 mg/Nm³. Väävliheitmed pole põlevkivi põletamisel CFB-tehnoloogiaga kunagi probleem olnud. Madalatemperatuurne põletustehnoloogia tagab väävli sidumise praktiliselt täielikult.
Vanad Eesti Elektrijaama neli tolmpõletusplokki on varustatud väävlipüüdeseadmetega ja lämmastiku heitmeid vähendava tehnoloogiaga (OFA). Selle tulemusena saavutati keskkonnanõuetele vastavad heitmed (SO2 < 400 mg/Nm³ ja NOx < 200 mg/Nm³).
Seoses õlitootmise mahtude suurenemisega on päevakorral põlevkivi- ja õlitootmises tekkiva uttegaasi koospõletamine. Üks Eesti Elektrijaama CFB-kateldest on ümber ehitatud uttegaasi põletamiseks koos põlevkiviga suhtes 50/50. Uus Auvere Elektrijaam on võimeline põletama uttegaasi 10% koos põlevkiviga.
Põlevkivi põletamise keskkonnamõju vähendamiseks on Balti Elektrijaama CFB-plokk varustatud biokütuse laoga ja etteandeseadmetega, võimaldamaks põletada biokütust koos põlevkiviga suhtes 50/50.
