Teel süsinikust vabaks III. Tuumaenergia

Parima tuleviku energiasüsteemi kirjeldamisel peab rõhk olema sõnadel „puhas“ ja „juhitav“.

MARTI JELTSOV

Share this...
Share on Facebook
Facebook
Tweet about this on Twitter
Twitter

Esimeses artiklis1 kirjeldasin ees seisva probleemi tõsidust ja energeetika hetkeolukorda, mis on suures pildis väga saastav. Kui lootustel põhinevad, ja võiks lausa öelda, et reaalsust eiravad prognoosid kõrvale jätta, siis ei ole näha märke, et olukord lähitulevikus paranema hakkaks. Vastupidi, arvestades teises artiklis2 kirjeldatud mängureegleid ehk elektriturul toimuvat, siis näen hoopis väga suuri riske selles, et turumoonutusi juba põhjustanud riikide sekkumise jätkumisel võime roosasid prille kandes veelgi suurematesse probleemidesse sattuda. Sestap on tuleviku­energeetika valikute üle mõistlik arutleda emotsioonitult ja faktipõhiselt.

Hetkereaalsus

Enne kliimaprobleemide esilekerkimist ja poliitika tähtsuse kasvamist (nt CO2 heitmekaubandussüsteemi loomist) oli energeetika inseneride pärusmaa. Tulemuseks oli küll fossiilkütuste põhine energeetika, kuid kehtivate reeglite kohaselt oli tegemist optimaalseima lahendusega. Sel ajal ei olnud jõukates Euroopa riikides märke, et energia oleks luksuskaup. Sel ajal ei piiratud Californias ja Texases järjekorra alusel inimeste elektritarbimist (ingl rolling blackouts). Nüüd on see reaalsus.

Mis siis aja jooksul muutunud on? Üksmeelselt on aru saadud, et kliima soojeneb. Kindlasti mitte sarnase üksmeelsusega, kuid siiski laialt on hakanud levima arusaam, et niinimetatud roheline energia lahendab kõik probleemid ühtmoodi igal laius- ja pikkuskraadil üle maailma. Selles plaanis on aga mitmeid auke. Alustuseks peetakse roheliseks energiaks üldjuhul päiksest, tuulest ja biomassist saadavat. Päikesekiiri, tuulepuhangut ja metsast võetud puud saab kahtlemata roheliseks pidada. Kindlasti on need kütused ka väga odavad. Kuid niipea kui hakata neist kütustest elektrit tootma, lõpeb ka rohelisus ja algab tavaline tööstus. Ja see on reaalsus. Tuuleparkidesse tuleb rajada palju vundamente, torne ja generaatoreid (betoon, metall), päikesepaneelide jaoks on tarvis seninägematul hulgal polüsilikooni ja vaske.3 Ehkki tuul alati ei puhu ja/või päike paista (Eestis vastavalt 70% ja 90% ajast me neilt energiat ei saa), siis elektrivõrk tuleb nendeni ikkagi rajada. Samuti peame rajama elektrivõrgu ka kõikide tootjateni, kust vajalikul hetkel siiski elekter kätte saada.4 Ja infrastruktuur pole turutoode. Tegelikkus on selline, et turuväliselt peame tarbijatena selle kinni maksma. Arendustegevus küll käib, aga kindlasti ei ole veel reaalsus elektri suuremahulise ja salvestamise võimalikkus – pump-hüdrojaamad ja vesinik on ühed näited.

Pildil Olkiluoto tuumaelektrijaam.

kallerna / CC BY-SA 4.0 / Wikimedia Commons

Biokütused see-eest on sarnaselt fossiilkütustega head energia salvestid, neid on lihtne transportida ning juhitava energia tootmiseks midagi erilist tarvis ei ole – tuli otsa ja vabanebki. Kuid soovides vähendada CO2-heitmeid võiks puidust põletamise asemel pigem maju ehitada. Reaalsus on selline, et biomass on Eesti suurim taastuvenergia allikas.

Euroopas on mainitud reaalsustest hoolimata juhusliku elektri osakaal turul suurenenud ning juhitavate elektritootmisvõimsuste sulgemine alanud. Kahjuks, või õnneks, ei olda sel teekonnal veel liiga kaugel. Kahjuks sellepärast, et energeetikasektor võiks olla palju puhtam, kui ta on. Õnneks sellepärast, et juhuslike energiaallikate osakaal on veel piisavalt väike, et põhjustada meie elektrisüsteemile suuremaid probleeme kui kõrge elektri hind.

Võitluses kliimasoojenemisega on ühe vahefiniši võitjaks osutunud hästi juhitav ja vahelduva iseloomuga energiaallikate jäetud lünki täitev maagaas. Usutavasti ei näe me seda energialiiki aga võidujooksu võitjate hulgas, kuna tegemist on väga süsinikintensiivse kütusega, suurema nõudluse tõttu ka kalli kütusega ning vahest kõige olulisemana – Euroopas seda piisavalt ei leidu, see ei taga energiajulgeolekut.

Millest toota puhast elektrit?

Valitsustevahelise Kliimamuutuste Paneeli (IPCC) viienda hinnangute aruande ehk AR55 ja Rahvusvahelise Energiaagentuuri (IEA) „Neto null aastaks 2050“6 prognooside kohaselt on energeetika dekarboniseerimiseks vaja kiiremas tempos rakendada väikese süsinikujalajäljega elektritootmistehnoloogiaid – taastuvenergia, tuumaenergia ja süsiniku püüdmine.7 Ning energiatõhusat tarbimist.

Ehkki olukord süsinikuheitmetega ei ole kaugeltki hea, leidub maailmas siiski ka häid näiteid elektrisüsteemi dekarboniseerimisest, mida on kasulik teada. 2015. aastal saavutas süsinikuneutraalsuse Austraalia osariik Tasmaania. Süsinikuheitmed olid küll olemas, kuid saare maa ja metsad absorbeerisid rohkem. 2021. aastast toodetakse sealne elekter taastuvatest allikatest – 10% tuulest ja 90% annab hüdroenergia.8 Viimane tagab ka võrgu stabiilsuse. Järgmine looduse poolt õnnistatud maa on Island, kus umbes 75% elektrist tagab hüdroenergia ja ülejäänu maa soojus. Järgneb Norra, kus voolab elektrit mäest alla nii palju kui endal vaja ja teistelegi müügiks. Neil on kõige väiksem süsiniku­jalajälg ja seda täielikult tänu loodusressurssidele. Alpid on Austria jõuallikaks. Aga kui loodus kõike ei anna, tuleb ehitada elektrijaamu. Näiteks on Rootsis, Sloveenias, Šveitsis, Soomes ja Prantsusmaal küll palju hüdroenergiat, kuid puudumineva osa puhtast elektrist annab tuumaenergia. Taanis puhub tuul umbes 50% elektrist, kuid teist samapalju on tarvis põletada biomassi ja sütt. Samuti on seal oluline import-eksport naabritega, nii nagu ka Lätis – oma toodang on suhteliselt heitmeta hüdroenergia, kuid vajaduste katmiseks on vaja juurde importida Eestist.

Seega on märgata teatavat mustrit energeetika valikutes: kui looduse ressursid võimaldavad, siis tuleb neid kasutada. Kui loodus annab osaliselt, siis tuleb ehitada tuumajaam. Kõikides positiivsetes näidetes on põhiline loodusressurss hüdroenergia. Tasase maa saatuseks on seni olnud peamiselt fossiilkütuste kasutamine ja energia import. Tuule- ja päikeseenergia ning energiatõhusus on kindlasti toetavad asjaolud, kuid näited ainult nende abil saavutatud kliimaneutraalsusest puuduvad.

Tuumaenergia kui süsiniku-vaba elektri selgroog

Juhitavate ja puhaste energiaallikate tähtsust kirjeldab seegi, et IEA hinnangul on arenenud riikides leviv trend tuumajaamad sulgeda väga alarmeeriv.9 Viimase 50 aasta jooksul on tuumaenergia aidanud vältida 60 gigatonni jagu CO2-heitmeid – peaaegu kahe aasta terve maailma heitmed kokku! Arvestades, et CO2 hulk atmosfääris mitte lihtsalt ei kasva, vaid kasvab aina kiirenevas tempos, on tuumaenergial kliimaeesmärkide saavutamisel väga suur osa. Agentuur soovitab hoida töökindlad ja ohutud tuumajaamad käigus, ehitada uusi ning arendada tehnoloogiat veelgi edasi.

Joonis. Süsinikuvaba elektri tootmine liigiti Euroopas. Esmaspäev, 14. II 2022.

Allikas ENTSO-E (https://www.entsoe.eu)

Tuumaenergia koos hüdroenergiaga on olnud maailmas aastaid süsinikuvaba elektrienergia selgroog. Euroopas, kus hüdroelektrijaamad on pea maksimaalselt välja arendatud, on suur osakaal ka tuulel, kuid peamine on siiski tuumaenergia (vt joonis).

Arvestades kliimaneutraalsuse eesmärke ja seda, kui kaugel me neist oleme, paneb küsima, miks on mõned riigid otsustanud tuumajaamad sulgeda. Saksamaa tegi seda poliitilistel põhjustel. Tuumavastase liikumise juured Euroopas ja kogu maailmas on suuresti Saksamaal ja on osa sealsete roheliste DNAst, olles algselt seotud tuumarelvade vastasusega, mis on üle kandunud ka tsiviiltuumatööstusele. Samal ajal kasvab Saksamaal söeelektri maht – „Ilm on süüdi,“ ütlesid ametnikud.10 Ja üleüldse, kus on loogika, kui dekarboniseerimise eesmärgil suletakse probleemideta toimivad tuumajaamad 2022. aasta lõpuks, kuid ligi 70 GW gaasi- ja söejaamu jääb käiku kuni 2038. aastani? Ka Belgias ja Rootsis (Ringhalsi 1. ja 2. reaktor) oli tegemist poliitiliste kokkulepetega, jällegi olid läbirääkimislaua taga rohelised. Kaasa pole aidanud ka subsideeritud taastuvenergia põhjustatud elektri turuhinna langus, mis on nüüd küll muutunud, kuid mõnede jaamade päästmiseks on juba liiga hilja. Mitmetes riikides on/oli tuumaenergia ka maksustatud. Rootsi jaamad maksid nn tuumamaksu umbes 500 miljonit eurot aastas. Nüüdseks on see küll lõpetatud.

USAs on tuumajaamasid suletud eelkõige majanduslikel põhjustel – nimelt on sealne kildagaas niivõrd odav, et mis tahes tootmisel ongi raske sellise hinnaga võistelda.

Rohkem on aga näiteid Euroopa riikidest, kes tuumaenergiaga jätkavad, plaanivad selle kasutusele võtta või kaustamist lausa laiendada, kuna näevad tuumaenergias suuremahulise, stabiilse ja kulutõhusa dekarboniseerimise võimaldajat. Võimalike uute tuumariikide hulka kuuluvad näiteks Poola ja Iirimaa. Uute reaktorite rajamise plaanid on Hollandis, Suurbritannias, Tšehhis, Ukrainas. Isegi Itaalia ökoloogilise muutuse minister Roberto Cingolani ütles 2021. aasta lõpus, et „on hullumeelne tuumatehnoloogiaid mitte kaaluda“.

Tihti öeldakse, et tuumaenergeetika on kallis. Esiteks, elektri tootmine maksabki raha. Teiseks, ajalooliselt on tuumajaamades toodetud elekter hoopis kõige odavam.11 Eriti kulutõhus viis tulevikus elektrit toota on olemasolevaid tuumajaamu nõuetekohaselt hooldada ja seeläbi nende tööiga pikendada. Mõistagi tuleb rajada ka uusi jaamu. Tuumatehnoloogia arendajad on aru saanud, et kuna ollakse elektriturul koos näiliselt odavamate alternatiividega (nt tootmistoetustega taastuvenergia, odavad fossiilkütused ja puuduv süsinikumaks USAs), siis tuleb luua kiiremini ehitatavaid ja tuleviku elektrivõrkudesse paremini sobituvaid süsteeme. Lahendusena ongi turule tulemas väikesed moodulreaktorid (nii traditsioonilised, vesijahutusega tehnoloogiaid kui ka uudsemad sulasool-, gaas- ja vedelmetall-jahutusega tehnoloogiad).

Balti riikidesse tuumaenergia sobib

„Eesti energiamajanduse arengukava aastani 2030“ andmetel on Eesti aastane elektritarbimine kümne aasta pärast umbes 10 TWh, mis vastab keskmisele tootmisvõimsusele 1142 MW. Selleks ajaks on meil põlevkivi põletamise teel elektri tootmine lõpetatud.12 Ei saa veel öelda, et see on reaalsus, kuid parem on selleks valmis olla.

Millised on variandid selle 10 TWh elektrienergia saamiseks? Ilmselt tulevad mõned tuulepargid Eestisse juurde, kuid nagu mainitud, üle poole ajast nad ei tooda elektrit. Ilmselt kerkib ka päikesepaneele, ent needki toodavad vaid 10% ajast ja neli kuud seisavad täielikult jõude – just siis, kui on kõige pimedam ja külmem. Kui biomass on veel selleks ajaks taastuvate energiaallikate nimekirjas, siis on hästi, aga põletamist, eriti metsamaterjali, me ju ei taha. Siiralt loodan, et selleks ajaks ei ole ehitanud ühtegi gaasijaama.

Tugineda impordile ja hoida pöialt, et kaablid rikki ei läheks? Leian, et kodumaine tootmine on tähtis, kuna suures mahus elektri sisseostmine on kas väga rikaste lõbu või väga vaeste reaalsus, et mitte öelda lõks. Iga rahvas peaks oma tarbimise enam-vähem ise ära katma. Raske on mõista tihti üheaegselt esitatavaid, kuid sisult vastandlikke väiteid: a) meile piisab ühendustest naabritega ja b) meil tuleks arendada hajatootmist (ehk igas kodus peaks olema oma tootmine). Kas tootmist (ja üledimensioneeritud läbilaskvusega elektrivõrke) on siis väga tihedalt tarvis või peaks tootmise piiri taha jätma? Loodan, et Eesti on selline riik, kus on paras arv tootmisüksusi mõistlikult hajutatud ning et me ei tugine varustuskindluses pelgalt naabritele, kuid samal ajal ei ehita igasse külla elektritootmiseks vajalikku infrastruktuuri.

2030. aastal võiks Eestis tööle hakata tuumajaam, mis kataks vähemalt 30–60% meie elektrivajadusest, selleks läheb vaja umbes kaht moodsat väikest reaktorit. Puhta energia maailmas ei ole meil muud võimalust. On sügavalt kaheldav, et Eesti energiatarbimine väheneks 40% võrra, nagu mõned visionäärid ette näevad. Oleks tore, kui see realiseeruks, kuid seda on raske uskuda.

Viimasel ajal on Baltimaade elektri pakkumist ja nõudlust analüüsides näha, et puudu on kuni 1600 MW tootmist, mis on ligikaudu 40% regiooni kogutarbimisest (4000 MW). Seega täna suudame kolme riigi peale katta kahe vajaduse. Kuna Eesti on teiste Balti riikidega väga hästi ühendatud, siis aitaks tuumajaama rajamine tervet piirkonda.

Eelkõige võimaldabki tuumaenergia ühel (tegelikult kolmel) väikesel, kuid mägijõgedeta põhjala riigil tagada oma energiajulgeolek ja varustuskindlus tarbijatele mõistliku hinnaga. Seda nii elektri hinna, maakasutuse kui muude ressurside kasutuse osas. Pikaajaline stabiilsus energia hinnas laseb puhata öistest pesupesemistest, kartmata halbu üllatusi suurte arvete näol järgmisel kuul. Tarbides ja tootes mõistlikult ei vaja me toetusi ega pea tegema järeleandmisi elukvaliteedis.

Tuumaenergeetika kui tööstusharu annab riigile palju juurde. Kõrge kvalifikatsiooniga tööjõud ja kõrgel tasemel teadustöö suurendavad kodumaise T&A sektori konkurentsivõimet. Teiste riikide näidetel tekib ajapikku toetav tarneahel, mis on omakorda lisandväärtuse allikas. Tuumatehnoloogiad ei piirdu üksnes energeetikaga. Tihti tekivad kõrvalfirmad materjaliteaduse, meditsiini, IT- ja inseneeria valdkondades.

Tuumaenergia kasutuselevõtt, eriti väikereaktorite tehnoloogia puhul, ei eelda liiga suuri muudatusi – pole tarvis ehitada uusi elektriliine, rajada uusi tanklaid (nagu vesinikule), võtta kasutusele suuri maa-alasid ega kaevandada tohutult uusi haruldasi ja mitteharuldasi metalle ja mineraale – toimiv infrastruktuur on olemas, ehitatavad jaamad on moodsad ja energiat saab vähesest palju, stabiilselt ja konkurentsivõimelise hinnaga.

Suured tuumajaamad on kapitalimahukad

Tuumajaamade ehitusest rääkides alustatakse tihtipeale planeeritust kallimaks ja aeglasemaks osutunud projektidest – Olkiluoto Soomes, Flamanville Prantsusmaal, Hinkley Point C Inglismaal. Siinkohal on tähtis mõista kaht asja. Esiteks on nende puhul tegemist väga suurte elektrijaamade ja tuumareaktoritega – ühest piisab täisvõimsusel töötava Eesti riigi elektritarbimise katmiseks (u 1500 MW). Ning suured projektid on juba eos pikaajalised ning kapitalimahukad. Ka iseloomustab nii suuri projekte täiesti loomulik määramatus planeerimises. Detaile on palju ning tööle hakkavad nad kauges tulevikus. Teiseks, ja isegi tähtsamaks põhjuseks on see, et tehnoloogia ei ole ehitamise ajaks täielikult lõpuni projekteeritud. Reaktori ehitamise ajal tehtavad projektimuudatused ja vajalikud kooskõlastatused on väga ajamahukad. Näiteks oli ühe tuumajaama abihoone seina värvitooni muutmiseks vaja koguda 21 (sic!) allkirja.

Puhas. Juhitav. Taastuv

Loodan, et nagu vanasti, nii ka tulevikus ei ole energeetika (ja eriti toimetulekutoetused) enam ajakirjanduse ja köögijuttude põhiteemaks. Varasemaga võrreldes peab tulevikuenergeetika vältima põletamist ja keskenduma elektrile. Tarbimine võiks igal juhul olla targem, kuid kogutarbimise vähenemist, eriti elektri osas, on raske realistlikuks pidada.

On tarvis riigi tehnoloogianeutraalseid otsuseid, mis looksid võrdsed mängureeglid kõikidele vähese süsinikuheitmega tootmisliikidele. Eestis on selles osas olukord hea, sest riik võtab tõsiselt nii päikeseenergeetika arendamist kui ka tuuleparkide edendamiseks vajalike radarite paigaldamist ja kaalub tõsiselt tuumaenergeetikat.

Samamoodi peab võrdse kohtlemise printsiipi järgima elektriturgudel (vt eelmine artikkel2), et erainvestorid saaksid langetada majandusotsuseid ega peaks liigselt kartma poliitilisi tõmbetuuli. Madala süsinikujalajäljega tootmisliikidele peab olema tagatud võrdne juurdepääs kapitalile. See on Euroopa Liidus ka tuule-, päikese- ja tuumaenergiale tagatud. Samas nimekirjas on küll ka maagaas, kuid selle fossiilse ja sõltuvust tekitava kütuse kasutamisega tasub olla ettevaatlik.

Sestap peaks parima tuleviku energiasüsteemi kirjeldamisel olema rõhk sõnal „puhas“. Tehnilise toimimise seisukohalt on vajalik, et tootmine (ja ka tarbimine) oleks juhitav. Ning võimaluse korral ka taastuv. Ja mitte ainult kütuse, vaid ka energia tootmise kogukulude mõistes.

Marti Jeltsov on füüsik ja tuumaenergeetik, keemilise ja bioloogilise füüsika instituudi tuumateaduse ja tehnoloogia töörühma juht, Fermi Energia tehnoloogiajuht.

Loe sarja esimest artiklit „Teel süsinikust vabaks I. Võidujooks ajaga“ 28. I Sirbist.

Loe teist artiklit „Teel süsinikust vabaks II. Mängureeglid ehk elektriturg“ 11. II Sirbist.

1 Marti Jeltsov, Teel süsinikust vabaks I. Võidujooks ajaga. – Sirp 28. I 2022.

2 Marti Jeltsov, Teel süsinikust vabaks II. Mängureeglid ehk elektriturg. – Sirp 11. II 2022.

3 Kriitiliste mineraalide roll energiapöördes. IEA 2021.

4 Hajutatud energiaallikad neto nulliks: Väärtus või väljakutse elektrivõrgule?. IEA 2021.

5 Viies hinnangute aruanne – AR5. ICPP 2014.

6 Neto null aastaks 2050. IEA 2021.

7 Nicolae Scarlat et al., Quantification of the carbon intensity of electricity produced and used in Europe. – Applied Energy 2022, 305.

8 Aastaaruanne 2020-21. TasNetworks 2021.

9 Tuumaenergia roll puhtas energiasüsteemis. IEA 2021.

10 Germany: Coal tops wind as primary electricity source. – dw.com 13. IX 2021.

11 Elektritootmise projekteeritud kulud. IEA 2020.

12 Eesti Energia lõpetab 2030. aastaks põlevkivist elektri tootmise. – ERR 2. VI 2021.

Share this...
Share on Facebook
Facebook
Tweet about this on Twitter
Twitter

Kui sulle meeldis see postitus jaga seda oma sõpradega

[LoginRadius_Share]

Leia veel huvitavat lugemist

Värske Rõhk
Hea laps
LR
Keel ja kirjandus
Akadeemia
Kunstel
Muusika
Õpetajate leht
Täheke
TeaterMuusikaKino
Vikerkaar
Looming
Müürileht