Kliimaneutraalsus on saavutatav ka põlevkiviga, rakendades CO2 püüdmise CCU- ja CCS-tehnoloogiaid

Elu näitab, et elektritootmise maht on viimase kolme aastaga vähenenud 7,6 TWh/a (2017) 2,48 TWh/a (2020). Eesti on muutunud elektrit eksportivast riigist elektrit importivaks riigiks.

Samas on teada, et põlevkivienergeetika on olnud suurim CO₂ emissiooni allikas vaatamata energiatootmise vähenemisele. Tootmismahtude vähenemisest tingituna on vastavad põlevkivi põletamisest tulenevad CO₂ heitkogused samuti vähenenud. Seejuures on vähenenud nii aastased kogused kui ka CO₂ eriheitmed ühe genereeriva MWh kohta, kuna elektri tootmine toimus suurema kasuteguriga keevkihtpõletuse tehnoloogial töötavates energiaplokkides.

Valmis uuring CO₂ püüdmise kohta

Elektrijaamade moderniseeritud 8. ja 11. plokkide ning Auvere ploki kasutegurid on üle 37% ja 40% vastavalt, mis ületavad Euroopa söe-soojuselektrijaamade keskmist kasutegurit. Lisaks on tehniliselt võimalik fossiilsete kütuste põletamisel tekkivaid CO₂ heitkoguseid täiendavalt vähendada või saavutada isegi negatiivne CO₂ heitkogus. Selleks saab kasutada olemasolevaid ja ka energiasektoris kasutatavaid süsinikupüüdmise ja kasutamise või ladustamise tehnoloogiaid – nn CCU- ja CCS-tehnoloogiaid. Mõnikord kirjutatud ka CCUS.

CCS-tehnoloogiaid nähakse mitmetes Euroopa riikides (Saksamaa, Norra, Suurbritannia) ja ka maailmas laiemalt (Hiina) ühe olulise võimalusena CO₂ vähendamise eesmärkide täitmiseks, olukorras, kus kiireid alternatiive fossiilkütustel põhineva baaskoormuse katmiseks pole. Saamaks teada, kas CCS-tehnoloogia kasutusele võtmine oleks realistlik ka põlevkivienergeetikas, telliti uuring „Kliimamuutuste leevendamine CCS- ja CCU-tehnoloogiate abil“ (ClimMit).

Uuringu tellis ja seda rahastas Eesti Teadusagentuur Euroopa Regionaalarengu Fondist toetatava programmi „Valdkondliku teadus- ja arendustegevuse tugevdamine“ (RITA) tegevuse 1 „Strateegilise TA tegevuse toetamine“ kaudu. Uuring valmis majandus- ja kommunikatsiooniministeeriumi, keskkonnaministeeriumi, rahandusministeeriumi ja riigikantselei eesmärkide elluviimiseks.

Uuringu koostamisel lähtuti eesmärgist selgitada Eesti põlevkivitööstuse heitmena tekkiva CO₂ püüdmise, ladustamise ja kasutamise rakendatavust lähema viie aastase perioodi jooksul. Projekti põhieesmärk oli hinnata erinevate CO₂ püüdmistehnoloogiate sobivust põlevkivitööstuses ning töötada välja stsenaariumid nende tehnoloogiate rakendamiseks Eesti põlevkivitööstuses, tuginedes hetke parimatele teadmistele. Samuti oli sihiks analüüsida sobivaimate lahenduste keskkonnamõju ning Eesti tööstussektori tehnoloogilist ja majanduslikku võimekust püütud CO₂ kasutada.

Saab rakendada praegustes jaamades

Üks kahest CCS-tehnoloogiast, mis uuringu käigus sõelale jäi ja mida oleks võimalik lähiajal rakendada, on hapnikuga rikastatud keskkonnas põletamine (tuntud kui oxyfuel combustion). Kuigi tehnoloogia valmidus on seitsmendal tasemel, siis uuringu tulemusena saame öelda, et selle tehnoloogia võib sisuliselt juba täna kasutusele võtta. Kuidas? Sest seda on tänaseks katseliselt uuritud ja selle sobivust kinnitatud ka põlevkivile.

Vajalikud tehnoloogilised seadmed protsessi läbiviimiseks on turul olemas ja neid on võimalik hankida. Vastavasisulised katsed, mis kinnitasid selle tehnoloogia sobivust põlevkivile, viidi läbi Tallinna Tehnikaülikooli energiatehnoloogia instituudi 60 kWth soojusliku võimsusega keevkihtpõletustehnoloogial töötaval unikaalsel katseseadmel, mis ongi just uute CCS-tehnoloogiate uurimiseks välja arendatud. Sellel katseseadmel on võimalik uurida erinevate kütuste ja nende kütusesegude käitumist meid huvitavatel põlemistingimustel.

Teine CCS-tehnoloogia, mis sõelale jäi, on järelpüüdmine ehk nn amiiniprotsess. Kuna tegemist on tehnoloogiaga, mida on kasutatud üle saja aasta, siis selle kirjelduse juures rohkem ei peatu. Kirjutan rohkem uuest ja unikaalsest hapnikurikkamas keskkonnas põletamise CCS-tehnoloogiast.

Hapnikuga rikastatud keskkonnas põletamise tehnoloogia sisu seisneb selles, et harilik oksüdeeriv keskkond ehk põlemisõhk asendatakse hapniku ja CO₂ seguga. See võimaldab märkimisväärselt vähendada lämmastikoksiidide sisaldust põlemisgaasides ja peale põletamist saame kontsentreeritud CO₂ voo. Seda CO₂ voogu saab lihtsate meetoditega täiendavalt puhastada, et ta oleks sobilik kas kasutamiseks või ladustamiseks.

Selle tehnoloogia üks tähtsam ja olulisem tunnus on see, et seda on võimalik rakendada ka olemasolevate energiaplokkide korral ilma neis olulisi muudatusi tegemata. Arvutused tehnoloogia rakendamise mõju ja maksumuse kohta Auvere elektrijaamas näitavad, et alginvesteeringu maksumus oleks 214 miljonit eurot. Tehnoloogia rakendamisel ploki netovõimsus väheneb, kuna osa genereeritavast energiast suunatakse hapniku tootmisele ja CO₂ puhastamisele ning komprimeerimisele.

Samas 100% põlevkivi kasutamisel on võimalik vähenda summaarset aastast CO₂ heitkogust 90% võrra. Biomassi kasutamisel kütusena soojuse järgi kuni 50% ulatuses, saavutatakse negatiivne CO₂ emissioon suurusjärgus -0,81 mln t CO₂ aastas (lähtudes süsiniku bilansist ja seadusandlusest). Jättes siinjuures arvesse võtmata, et tuhka saab kasutada tsemendi tootmisel. See aitaks vähendada veelgi CO₂ heitmeid ja lisaks jääks osa tsemenditootmiseks vajaminevaid savimineraale kaevandamata ja kõrgel temperatuuril töötlemata. CO₂ jääb selles mahus tsemenditehases genereerimata.

CO₂ saab edukalt ka kasutada või ladustada

Põlevkivitööstuses oleks tehnoloogiliselt lähitulevikus rakendamiseks kõige sobivamad CO₂ püüdmise tehnoloogiad absorptsioon ja hapnikus põletamine.

Püütud CO₂ saaks kas kasutada (vähemalt osaliselt) või ladustada. Tänaste parimate teadmiste põhjal asub lähim reaalselt kasutatav CO₂ ladustuskoht Põhjameres (peamiselt Norra basseinis).

Optimaalseim CO₂ transpordiahel oleks järgmine: torutransport elektrijaamast Sillamäe sadamasse (maksumus ca 4 €/t CO₂, mis sisaldab ka gaasi veeldamist, torustiku pikkus ca 22 km). Sealt edasi toimub transport laevaga ladustuskohani. Laevatranspordi maksumus 43–55 eurot CO₂ tonni kohta. CO₂ enda püüdmise ligikaudne kulu (sh puhastus ja komprimeerimine) on alates 29 eurost CO₂ tonni kohta. Mis kõik kokku teeb vähemalt 76–88 eurot püütava CO₂ tonni kohta põlevkivielektrijaama täisvõimsusel töötamisel.

Selle väljamineku tegemisel, sõltuvalt valitavast CO₂ püüdmise tehnoloogiast, väheneks Auvere elektrijaama näitel elektritootmise CO₂ jalajälg väärtuselt 1026 kg CO₂ ekv/MWh väärtuseni 169 kg CO₂ ekv/MWh (absorptsioon) või 146 kg CO₂ ekv/MWh (hapnikus põletamine). Koos biomassiga saavutaks -398 kg CO₂ ekv/MWh.

Lõpptulemusena saab öelda, et CO₂ heitmeid on võimalik põlevkivienergeetikas märkimisväärselt vähendada ja kliimaneutraalsus on saavutatav ka põlevkiviga. Tagades sellisel moel ka Eesti varustuskindluse ja energiajulgeoleku.

Artikkel ilmus 2021. aasta ajakirja TööstusEST energeetika erinumbris. Kõik artiklid loetavad siin.

Ajakirja trükiversioon jõuab kõikide Eesti tööstusettevõteteni: