Puittaimed, vesinikumajandus ja tehiskliimas toidu tootmine

Aeg Eesti energeetika (ja mitme teise valdkonna) optimaalseks ümberkorraldamiseks on otsa saamas. Keda see huvitab, andke meile parem raha.

ANTI HIRV

Eesti elukorraldus on keeruline ja kõrgel tasemel. Meil on ja üha valmib kõikvõimalikke arengukavasid. See on pannud paljud kodanikud uskuma, et kõik on juba korraldatud ja/või laheneb iseenesest. Kui veel ei ole, saame selle korraldamisega kiirelt hakkama.

Kas aga eri valdkondades tehtud või tegemata jäetud otsuste koosmõju on ikka optimaalne ehk parim võimalikest? Kas tõesti saab kõiki praegusi tegematajätmisi kiiresti ja turupõhiselt parandada?

Nüüdseks on jõutud otsustavate valikuteni energeetikas ja transpordis, põllumajandusmaa kasutamisel, puittaimede biomassi kasvatamisel ja kasutamisel, keskkonnahoius. Nendel elualadel tehtud otsuste tagajärjed ei pruugi olla kergelt ja turupõhiselt korrigeeritavad. Mõni ühiskonnale ja loodusele kahjulik valikute kombinatsioon võib jääda ühiskonda ja loodust koormama vägagi pikaks ajaks. Aeg parima terviklahenduse saamiseks on otsa saamas. Tegutsemise asemel võime olukorraga leppida või seda lõputult kaaluda-analüüsida. Kas see ongi meie valitud tee tulevikku? Kas soovime Eestile tulevikku, mida kujundavad oma huvidest lähtuvalt teised? Kus on meie elukorralduse laiapõhjaline visioon, mis tagab Eesti optimaalse arengu mainitud valdkondades tehtud kooskõlaliste sammude kaudu?

Eesti arengu kvaliteeti näitavad küsimused

Toon välja mõned küsimused, mille vastuse määrab ülal toodud valdkondades tehtud või tegemata jäetud otsuste koosmõju.

1. Kas Eestis hakkab toimima 100% taastuvenergeetika nii energia- kui ka transpordisektoris ning saavutatakse maksimaalne energia- ja toidujulgeolek või jääme pikaks ajaks sunnitud sõltuvusse üha kallinevatest fossiilkütustest ja/või ohverdame oma energiajulgeoleku (elektri varustus- ja hinnakindluse), rääkimata maksimaalsest toidujulgeolekust?

2. Kas Eesti majandus saab konkurentsieelise tänu kohalikule, võimalikult soodsa hinnaga ja taastuvale vesinikkütusele või jääme pikaks ajaks vinduma muudele biokütustele võetud kursi tõttu?

3. Kas ekspordime tulevikus põlevkiviõli, puidupelleteid, tselluloosi ja intensiivpõllumajanduse saadusi või kõrgemalt väärindatud põlevkivi ja puitu, taastuvelektrit, -vesinikku ning avamaal ja tehiskliimas kasvatatud mahetoitu?

3.1. Kas ekspordime ka  vajalikke seadmeid, tehnoloogiat ning põlevkivi ja puidu väärindamise tehnoloogiat, mahetoidu tootmise tehnoloogiat?

4. Kas meil on toiduainete tootmiseks viljakat mulda ka tulevikus?

5. Kas meie looduse, sealhulgas metsade, elurikkus säilib?

6. Kas võidame või kaotame elusolendite, sh inimese, elukvaliteedis?

Lugeja ilmselt teab, millised on nende küsimuste vastused Eesti optimaalse arengu korral. Mida tähendab täpsemalt selline areng meie energeetikas ja transpordis, põllumajandusmaa kasutamisel, puittaimede biomassi kasvatamisel ja kasutamisel ning keskkonnahoius, võib lugeda autori pikemast kirjatükist,* milles kirjeldatakse detailsemalt samme, mis on vajalikud soovitavas suunas liikumiseks. Aga ka piire, millest alates Eesti optimaalne areng enam võimalik ei ole.

Üks Eesti optimaalset arengut lubav visioon

Optimaalse arengu saavutamiseks ja ülal toodud kuuele küsimusele positiivsete vastuste saamiseks tuleb meil piisavas mahus välja arendada muutlikke taastuvelektritootmisvõimsusi tasakaalustav puittaimede biomassi gaasistamisel põhinev hajutatud elektri(koos)tootmine ja sellega kaasnevad majandusharud. Neist tähtsaimad on vesinikumajandus ja tehiskliimas toidu tootmine. Arvestatav kogus vajalikust puittaimede väheväärtuslikust biomassist tuleb seejuures kasvatada põllumaadele rajatud optimaalsete liikidega ja optimaalselt majandatavates istandustes. Istandused on lämmastikku siduvad ja mõõduka raieringiga (nt 13 aastat) püsimetsanduse stiilis majandatavad. Nende rajamisel põllumajandusmaastikele jälgitakse elurikkust toetava liigendatud maakasutuse reegleid. Õigesti tegutsedes on toodetud puittaimede biomass, energia ja vesinik süsinikuneutraalsed, seotud süsiniku mass kasvab Eesti ökosüsteemis praegusega võrreldes oluliselt ning tehnoloogia pakub täiendavaid majanduslikult mõttekaid süsiniku pikaajalise sidumise võimalusi. Vajalik hajutatud taristu on võimalik välja arendada järk-järgult, ei ole tarvis kohe miljardeid investeerima hakata.

Takistused optimaalse arengu saavutamisel

Pakutava visiooni realiseerimisel on näha järgmisi ohte. Paisuva piiriülese puidupelletiäri, laieneva intensiivpõllumajanduse ja uue võimaliku tselluloositehase abil saavutame olukorra, kus puittaimede biomassi gaasistamisel põhinevat hajutatud elektri(koos)tootmist ja sellega kaasnevaid majandusharusid ei ole enam võimalik piisavas mahus välja arendada. See tähendab, et praeguseks välja kujunenud kursil jätkates jõuame punkti, kus muu taastuv­energeetika stabiliseerimiseks ja vesiniku tootmiseks piisavat puittaimede väheväärtuslikku biomassiressurssi ei ole võimalik loodusest saada ega ka juurde kasvatada ilma keskkonda kahjustamata. Mainitud kolm ohtu ning võimalikud analoogsed nähtused võivad välistada Eesti optimaalse arengu. See tähendab, et me ei saa enam positiivset vastust enamikule või kõigile ülal toodud kuuest küsimusest.

Samale tulemusele võib jõuda ka siis, kui tervikpilti mõistmata rakendatakse teatud keskkonnakaitselisi kaalutlusi. Kõik teadlaste soovitatud keskkonnaseisundi parandamise valikud  ei pruugi loodusele hästi mõjuda, kuna arvestada tuleb ka nendega kaasnevaid kaudseid mõjusid. Selliste soovituste negatiivne mõju muudes valdkondades võib aga olla märgatav ja raskesti pööratav. Näiteks võib siin tuua paar teadustulemustega toetatud, aga Eesti oludele ilmselt piisavalt süvenemata üldistatud arvamust: päikese- ja tuuleenergeetika on head, aga puiduenergeetika on paha; ning kohalik puiduenergeetika on nii paha, et isegi tselluloositehas on sellest parem, rääkimata puittaimedes salvestunud energia ekspordist pelletite kujul ja intensiivpõllumajanduse abil toodetud biokütustest. On võimalik, et nende arvamuste propageerijad ei ole kursis hoolikalt korraldatud puittaimede biomassi gaasistamisel põhineva hajutatud energeetika ja vesinikumajanduse kontseptsiooniga. Energeetika­teemalistes aruteludes ei tohi panna süsinikubilansi mõttes samasse patta suure süsinikutihedusega vana metsa põletamist aurukatla all ja spetsiaalselt selleks rajatud istanduste puidu jm madala väärtusega puidu gaasistamist hajutatud koostootmisjaamades energia ja vesiniku saamiseks.

Eesti valikud

Milliste ressursside mõistlikust jagamisest jutt eelkõige käib? Elame ajal, mil suur osa Eesti metsadest on jõudnud mahuküpsuse vanusesse. Selles vanuses metsade raiumine tagab riigile teatavasti maksimaalse keskmise tulu aja- ja pinnaühiku kohta. Siit järeldub meie praegune raiemaht ja väärindamata eksporditava väheväärtusliku puidu kogus. Kuna meie metsade vanuse jaotus on kaugel ühtlasest jaotusest, ei taga mahuküpsusvanuses raiumine meie metsaökosüsteemi elurikkuse säilimist ega teatud liiki tarbepuidu ühtlast turule jõudmist. Seepärast oleks mõistlik teha keskmise raietulu maksimeerimises järeleandmisi just praegu, sest varem tehtut ei saa enam muuta.

Praegust olukorda kirjeldab ilmekalt see, et Eesti eksportis 2016. aasta puidubilansi põhjal just sellises mahus puiduressursi väheväärtuslikku osa, millega oleks saanud katta 50% kogu riigi elektritarbimisest. See vastas muidugi kehtinud mitte kestlikule raiemahule, aga näide on kõnekas – otsime täiendavaid püsivaid võimalusi selle ajutiselt suure väheväärtusliku puidukoguse väärindamiseks enne piiri taha müümist ning ignoreerime kohapealset süvenevat energeetilist ebakindlust.

Meie metsade elurikkuse säilimist lubav raiemaht ei pruugi tagada piisavat kogust puittaimede väheväärtuslikku biomassi taastuvenergeetika stabiliseerimiseks ja suurima konkurentsivõimega taastuvvesinikumajanduse loomiseks. Sama raiemaht ei suuda tagada vajalikku puittaimede väheväärtuslikku biomassi ka võimaliku Eestisse kavandatava tselluloositehase tarbeks. Elurikkuse, stabiilse arengu ja süsinikubilansi seisukohalt on ainuõige lahendus kasvatada suur osa energeetikale ja vesinikumajandusele vajalikust puittaimede biomassist hajutatult põllumajandusmaal.

Eestis jätkub põllumaad nii selleks kui ka elanikkonna toitmiseks.

Hoolikalt korraldatud lepapõhiste energiapuidu istandustega on parimal viisil tagatud põllumaa mullaviljakuse kaitse intensiivpõllumajandusliku ülekasutuse eest ning ka muu keskkonna kaitse põllumajandusliku reostuse eest, ja seda mitte ainult praeguse põllumajandusliku maakasutuse vähendamise kaudu. Teiselt poolt ei ole selge, miks peaksime kasvatama põllumajandusmaal biomassi näiteks uuele tselluloositehasele, mis ei ole riigi strateegiline objekt.

Kuhu liiguvad energeetika ja transport?

Meie transpordis kasutatakse suures osas fossiilkütuseid. Nende taastuvate energiakandjatega asendamise vajaduses ei kahelda. Küsimus on aga eelistatud taastuvate energiakandjate valikus. 23. oktoobril 2018 arutati riigikogus ja ERRi saates „Suud puhtaks“ energeetika tulevikuväljavaateid. Üldiselt mõistetakse, et probleem on järgmine. Mida teha elektri pikaajalise varustus- ja hinnakindluse saavutamiseks siis, kui fossiilkütused, sh maagaas, muutuvad keskkonnapoliitiliste kokkulepete tagajärjel mittekasutatavaks ning tuumajaama me endale lubada ei saa või ei taha? Kujutage ette, et viletsate valgusoludega aastaajal tuleb nädalatepikkune tuulevaikus koos kange külmaga, mis tekitab pika aja jooksul tipptarbimise ka naaberriikides. Nende arutelude jälgija võis märgata, et riigis puudub selge teadmine, mida ja millal peame probleemi lahendamiseks tegema.

Riigi tasandil loodetakse ikka veel, et fossiilkütused on ka edaspidi mingil kujul kasutatavad, välisühendused on turvalised ja usaldusväärsed ning tuleviku taastuvenergiatehnika on salvestuse osas võimekam. Lisaks loodetakse tarbimise reguleerumisele vastavalt elektrihinna kõikumisele. Kõik see võib aidata Eestil loobuda puittaimede biomassi kasutamisest muutlike taastuvelektritootmisvõimsuste tasakaalustamisel ja vesiniku tootmisel. Kas lootus on mõistlik argument, mis lubab vajaliku ja piisava puittaimede biomassiressursi tulevikuenergeetikast välja arvata juba praegu?

Kui see pole mõistlik, miks püüame tagada puittaimede biomassiressursi väheväärtusliku osa ning selle kasvatamiseks vajaliku – ja elanikkonna toitmisest üle jääva – põllumaa osa kõigele muule, aga mitte tulevikuenergeetikale ja -transpordile? Kas meie majandusele on ikka kasulik energiatarbimise vähendamine ehk tootmisprotsesside seiskamine juhuslikel ajahetkedel vastavalt elektrihinna kõikumisele? Miks me ei tegutse elektri pikaajalise varustus- ja hinnakindluse tagamise nimel tänapäeva võimalustest lähtudes ja vaatega tulevikku, vaid ainult arutleme-kaalume, mis võib olla tulevikus võimalik ja laseme kõigel minna isevooluteed?

Tuleb lisada, et rohttaimede intensiivpõllumajanduse meetoditega kasvatamist või loodusest kogumist mis tahes agregaatolekus biokütuste tootmiseks tuleb paisutamise asemel rohkem piirata, sest see tegevus on nn rohepesu – vähemalt targalt korraldatud puiduenergeetika ja vesinikumajandusega võrreldes. Rohttaimede maakasutus on ebaefektiivne ja nende kasvatamise, kogumise ja transpordi energiamahukus, keskkonnakoormus ning hind on suured mõõduka raieringiga püsimetsandusega võrreldes. Pealegi sõltub rohttaimede biomass ja selle kogumise võimalikkus jooksva aasta ilmast. Nendel põhjustel ei ole tulevikuenergeetikas ja -transpordis kohta biogaasil ja -metaanil, mis ei ole toodetud biojäätmetest ega mõnel tulevikumeetodil puidust või vetikatest. Praegusel tehnoloogial põhinevate biogaasi- ja biometaanijaamade rajamine on mõistlik peatada siis, kui nende töötlemisvõimsus suudab ära tarvitada mõistlike kuludega kokku veetavad biojäätmed. Me ei saa rääkida praegu biogaasist kui ühest arvestatavast elektri pikaajalise varustus- ja hinnakindluse tagamise vahendist. Võrreldes riikidega, kes panustavad vesinikumajandusele, hakkame meie biometaani kasutavale transpordile suure tõenäosusega peale maksma. Ometi on  võetud suund just suures mahus biometaani kasutamisele.

Kooskõlaline lahendus

Lahendus on 100% taastuvenergeetika, aga tuule- ja päikeseenergia pikaajalise muutlikkuse stabiliseerimiseks on ilmselt vaja hoolikalt ja piisavas mahus rajatud hajutatud mõõduka raieringiga puittaimede biomassi istandusi, selle biomassi hajutatud gaasistamist ja hajutatud koostootmisjaamu. Need koostootmisjaamad toodavad gaasistamise produktidest vesinikku (ilma elektrolüüsita) ja vastavalt vajadusele kas ainult soojust või soojust ja elektrit. Saadud soojust kasutavad asulad ja tehiskliimas toidu tootmine. Elektri tarbimise-tootmise lühiajaline stabiliseerimine saavutatakse,  kasutades ette varutud gaasistamise produkte täiendavates gaasiturbiinides või kütuselementides. Puittaimede biomassist gaasistamise teel saadud vesinikku tarvitavad peamiselt rasketehnika ja -transport, muu tehnika ja transport töötavad elektriga. Sellest optimaalsemat ja töökindlamat energeetika ja transpordi terviklahendust ei pruugi tänapäeva tehniliste teadmiste tase pakkuda.

Erinevalt praegustest suundumustest ei nõua optimaalse arengu suunas liikumine kohe miljarditesse ulatuvaid investeeringuid. Soovitatavas suunas peame tegutsema järk-järgult, aga sellega tuleb alustada kohe. Venitamisega mängime oma võimalused maha. Meie majandusest ei tule loodetud mahus hüvesid, kui meie elukorraldust hakkavad senisest enam pigistama energia- ja elektrivarustuse ebakindlus, toiduainete tootmiseks sobiva keskkonna hävimine, üldisemad elurikkuse kaoga seotud raskused ning elukeskkonna saastumine põllumajandusest pärit kahjulike ainetega.

Hea uudis on see, et loodus, riik ja rahvas jäävad suure tõenäosusega püsima ka siis, kui meie otsustes puudub selge siht. Ometi on oluline, kui palju keskkond ja meie kaotame praeguse isevoolulise arengu tõttu.

Kas valime uue võimaliku tselluloositehase või 100% taastuvenergeetika koos maksimaalse energia- ja toidujulgeolekuga? Mõlemat ei saa me endale lubada. Kui jääme kauaks mõtlema, tarbib ressursi ära hoopis pelletitööstus. Kas laseme veelgi enam paisuda mullaviljakust ja keskkonda kahjustaval intensiivpõllumajandusel, mille eesmärgid kaugenevad üha enam kohaliku elanikkonna toitmisest? Kahtlemata suudab intensiivpõllumajandus ära ja üle kasutada kogu meie viljaka mullaressursi, jätmata seda eelmiste valikute tarbeks.

* Anti Hirv, Eesti kaks arenguteed. 2018. http://www.obs.ee/~anti/materjal_arutamiseks

LISA: Mida veel on pakutud meie taastuvenergeetika stabiliseerimiseks?
Vaatame nüüd võimalusi, millele me ei saa praegu ega lähemas tulevikus oma energiajulgeolekut toodud eeldustel rajada. Üha suurema energeetilise ebakindluse suunas liikuva ümbruse tõttu ei ole välisühendustele lootmine Eesti jaoks väga hea mõte. See variant on ka üks haavatavamaid terrorismi või agressiooni korral. Elektri pikaajalise varustuskindluse mõttes ei tule tehnika praeguse taseme juures kõne alla transpordis kasutatavate akude rakendamine. Hädaabinõuna kaalutakse puidu põletamist seisma jäetud põlevkivijaamades. Kus on nende meeskond siis, kui seda vaja peaks olema? Mitu päeva võtab aega sellise seisva jaama käivitamine?

Muidugi oleks elegantne tuule- ja päikeseelekter stabiliseerida korralike hüdrauliliste või pneumaatiliste salvestitega või sellest samast elektrist toodetud vesinikuga ning minna biomassist selles mõttes mööda. Seletame, miks see on tulevikumuusika, aga mitte lahendus, mida saab Eestis kohe või lähemas tulevikus julgeoleku mõttes piisavas mahus kasutusele võtta. Arendajate poolt avaldatud andmetest võib arvutada, et praegu rajatav pumphüdrojaam pakub meile 500 MW võimsust vähem kui 14 tunni jooksul, mis ei ole julgeoleku mõttes arvestatav ajavahemik. Siis on ta vett täis jooksnud ja vajab uut tühjendustsüklit. Praegused pumphüdrojaama rajajad on väitnud, et just graniitkillustiku müük muudab jaama rajamise majanduslikult mõttekaks. Graniiti hakkab tulema ka tunneliprojektidest.

Eesti ligikaudne tiputarbimine on Eleringi andmetel 1500 MW. Kas meil on arvestatavas mahus suletud kaevandusi, mida saaks veel pumphüdrojaamadena kasutada? Eesti Energial on plaan teha pumphüdrojaam tulevikus suletavast Estonia kaevandusest, mille teoreetilise energiamahutavuse kohta meil andmed puuduvad. Mida tähendab keskkonnale põlevkivikaevanduse perioodiline loputamine veega? Kuhu see vesi välja pumbatakse, ja kuidas see muudab kasutatava veekogu seisundit? Kuidas tagatakse põhjavee kaitse loputatava põlevkivikaevanduse piirkonnas ja kaugemal? Samad küsimused tekivad ka tulevikus suletavate fosforiidi- ja haruldaste metallide kaevanduste kasutamisel pumphüdrojaamana. Tulevikus võib siiski Eestil olla suletud rauakaevandus, mis võib oma mahuga mängida energiajulgeoleku mõttes arvestatavat rolli. Millal see rauakaevandus on pumphüdrojaamana kasutatav? Millega tagatakse elektri varustus- ja hinnakindlus vahepealsel ajal?

Tuule- ja päikeseelektrist toodetud vesinik (nn “power-to-gas” lahendused) võib olla vähemalt praeguse tehnika taseme juures kallis kütus, võrreldes puittaimede biomassi gaasistamisel koostootmise kaasproduktina saadud vesinikuga. See on ainult tootmine, aga lisaks tuleb mõelda, palju maksab julgeoleku mõttes arvestatava vesinikuvaru säilitamine. Süsivesinike säilitamine on vesiniku säilitamisest ilmselt odavam, aga nt Sabatier protsessi abil vesinikust ja CO2-st saadud metaan on veelgi kallim energiakandja kui selle tootmiseks kasutatud vesinik. Nn “power-to-gas” lahendusele rajatud pikaajalised kompensatsioonivõimsused ei ole majanduslikult mõttekad, kui meil on võimalik energiavarustuse stabiliseerimiseks kasutada puittaimede biomassi gaasistamisel saadud energiat ja meie taristu vajab rohkelt soojusenergiat. Puittaimede biomassi hajutatud kasvatamine ja säilitamine ei vaja suuri kulutusi. Lühiajaliseks kompensatsiooniks võime samuti toota vesinikku puittaimede biomassi gaasistamise teel, sest rasketehnikale ja -transpordile on seda niikuinii vaja. Wikipedia andmetel on biomassi gaasistamine soodsaim taastuvvesinikuallikas.**

** https://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen_economy#Costs