Tallinna Tehnikaülikooli pere kogunes ühel päikeselisel märtsikuisel neljapäeval järjekordsele kohvihommikule arutlema selle üle, kuhu, kui palju, kuidas ja kelle raha eest saab ülikooli õppehoonete katusetele panna päikesepaneele ning mis seisus päikeseenergia kasutamise tehnoloogiad üldse on.

Kohvihommiku moderaator, elektroenergeetika ja mehhatroonika instituudi direktor ja kõrgepingetehnoloogia professor Ivo Palu alustas tõdemusega, et praegu on suurem osa kampuse katustest päikesepaneelivabad, ning tutvustas teadlasi ja teadusgruppe, kes tegelevad kolmanda põlvkonna päikesepaneelide tehnoloogiate arendamisega. Kohvihommikust tegi ülevaate Mari Öö Sarv.

Kolm põlvkonda arengut

Materjali- ja keskkonnatehnoloogia direktor, optoelektroonsete materjalide füüsika professor Maarja Grossberg-Kuusk andis ülevaate päikesepaneelide tehnoloogiatest ja sellest, miks on tarvis arendada nende kolmandat põlvkonda. Nimelt praegu peamiselt kasutusel olevad esimese põlvkonna ränipõhised päikesepaneelid toodetakse suure keskkonnamõju hinnaga.

Teise põlvkonna õhukesekilelised paneelid sisaldavad piiratud varudega või mürgiseid aineid; mürgisel kaadmiumtelluriidil põhinevate õhukesekileliste päikesepaneelide tootmine Euroopas on keelatud. Kolmanda põlvkonna paneele arendatakse õhukeseks, painduvaks, osaliselt läbipaistvaks, tootmisel säästlikuks ning koostiselt ohutuks ja kättesaadavaks. 

Viimastel aastatel on fookusesse tõusnud lisaks klassikalistele ka ehitisintegreeritud päikesepaneelid, kus päikeseelement on ehitiselementi integreeritud nii, et seda ei märkagi. Grossberg-Kuusk tõi näiteks, et Eestis juba toodetakse ehitusmaterjalidesse integreeritud päikesepaneele – nii päikeseelektrit tootvaid metallkatuseid kui ka katusekive, mis sobivad ka muinsuskaitsealustele majadele. Esialgu põhinevad need esimese põlvkonna räni tehnoloogiatel.

„Päikeseenergeetika on juba aastaid olnud taastuvenergia valdkondadest kõige kiiremini kasvav,“ märkis professor. Ta lisas aga olulise nüansi: uute tehnoloogiate arendamine võtab palju aega. „Räni baasil tehtud päikesepaneele, mida me praegu poest osta saame, on arendatud üle 70 aasta; kolmanda põlvkonna  paneele oleme arendanud ainult veidi üle 10 aasta,“ toob ta välja.

10 aastat ongi tema sõnul minimaalne aeg uue tehnoloogia väljaarendamiseks, head tulemused saab veelgi pikema aja jooksul. „Peame veel kasutegurit tõstma, viis aastat läheb kindlasti,“ ütles professor Grossberg-Kuusk vastuseks küsimusele, kui kaugel on 3. põlvkonna tehnoloogia turule jõudmisest. „Aga ülikool ei ole tehas, meie ei hakka neid kunagi tootma. Meie töötame välja tehnoloogiad,“ lisas ta kiiresti.

Tallinna Tehnikaülikool on Eestis ainus ülikool, kus saab õppida päikeseelementide süsteeme ja tehnoloogiaid, nii on võimalik reaalselt oluliste probleemide lahendamise kaudu innovatsiooniga tulevikku muuta.

Uusi päikeseenergiast elektri tootmise tehnoloogiaid arendatakse praegu kahes uurimisrühmas. Professor Ilona Oja Acik juhib õhukesekileliste energiamaterjalide teaduslaborit, kus töötatakse välja odavat, kiiret ja ressursitõhusat tehnoloogiat üliõhukeste paneelide jaoks, mis sobivad hästi näiteks aknaklaasidele päikeseenergiast elektrit tootma. Professor Marit Kauk-Kuusiku juhitud päikeseenergeetika materjalide teaduslaboris arendatakse keskkonnasõbralikku ja ressursitõhusat tehnoloogiat kergete, painduvate ja poolläbipaistvate monoterakihiga päikeseelementide jaoks – see on ideaalne lahendus ehitisintegreeritud rakendusteks. 

Lisaks on professor Anna Volkova juhtimisel energiatehnoloogia instituudis loomisel päikeseenergia labor, kus keskendutakse päikesest elektri tootmise kõrval ka päikesekollektorite abil soojusenergia kogumisele. Prof Volkova tõi näiteid Taanist ja Lätist, kus kütusevaba soojus suunatakse kaugküttevõrku.

TalTechi „katuseklubi“

Ülikooli kinnisvaraosakonna hooldustalituse juhataja Kalev Leppoja rääkis, et linnakus on võimalik katustele panna ca 1 MW jagu päikesepaneele. Leppoja tõdes, et võrku müümiseks ei jää ülikoolil midagi üle, katustele mahtuvate paneelidega suudame toota 5-10% enda pidevast elektritarbimisest.

Küll aga säästame paneelide abiga ca 400 tonni CO₂ aastas. Hetkel on paneelid ainult Ehituse Mäemajal, mis toodab aastas ca 45MWh elektrienergiat. Leppoja rääkis, et järgmisena saavad päikesepaneelid katusele õppehooned U02 ja U05 ning seejärel Tudengimaja ja U01 hoone. 

Arvestades, et ülikool on süsinikuneutraalse suuna valinud juba ammu, võib küsida, miks meil paneelid juba praegu katustel ei ole. Teoorias võikski tõesti olla, kuid Leppoja tutvustas praktikat ehk päikesepaneelide paigaldamisega kaasnevaid tööjärke.

Esmalt tuleb katused üle vaadata ja põhjalikult korda teha, see puudutab nii katendeid kui ka soojustust. Teiseks tuleb üle vaadata dokumendid kandevõime kohta – lisaks lumele peavad katused ju nüüd kandma ka paneele ja seda koos tuulekoormusega. Kolmandaks tuleb Mustamäe linnakus kõik plaanid kooskõlastada muinsuskaitsega, et kõik oleks õiget värvi ja midagi kogemata üle ääre ei paistaks. Ja viimaks tuleb saada ehitusload linnavalitsusest.

„Me oleme paneelide jaoks saanud ministeeriumist natuke raha ja suudame sel aastal ka midagi päriselt ära teha,“ võttis Leppoja oma jutu positiivselt kokku.

Loomulikult käib teadusasutuses paralleelselt töö andmetega: iga ülikooli päikesepaneelide toodetud vatt on jälgimise all ning koos teadlastega valitakse sobiv keskkond andmete kogumiseks ja eksponeerimiseks. Seni on kolm aastat kogutud ülikooli hoonete elektrienergia tarbimise andmeid keskkonda Campulse. Tulevikus saab sinna lisada ka uute elektritootmisseadmete andmed, nii teame täpselt, milline kasu meie päikesekatustest on.

Koostöös Targa linna tippkeskusega arendatakse ka mikrovõrkude juhtimis- ja analüüsitarkvara, mis on sillaks vara (PV-paneelid, akud, tarbijad) ja teenusepakkuja vahel, kogub igalt poolt andmed ja aitab kliendil otsustada, kas parasjagu ise elektrit tarbida, toota või salvestada. Nii saab päikesepargi omanik paremini ennustada oma tootmist ja see aitab tal turul osavamalt kaubelda.

Arutelu lõpuks pakkus prof Ivo Palu välja idee, et katuste katmist päikesepaneelidega saab rahastada annetustest. Näiteks võib igaüks osta endale personaalse paneeli, mille tootmist ta saab ise veebist jälgida ja soovi korral ka elektrihinda arvestada või saadav energia kokkuhoitud CO₂ ümber arvestada. „See on nagu omamoodi Tamagotchi, mida jälgida,“ tõi prof Volkova tabava paralleeli.

Läbiarutamist vajab siiski veel hulk küsimusi, näiteks kes neid „tamagotchisid“ aastate jooksul hooldamas käib – annetajaid endid ülikool ju katustele tööd tegema ei palu – ja kas need kulud arvestatakse kohe paneeli müügihinda sisse. „Kui kõik katused on täis, aga „katuseklubi“ huvilisi endiselt jagub, hakkame kas stipendiume välja andma või maju veelgi tõhusamaks arendama, müüme näiteks nimelisi elektriaknaid, tuultpidavaid uksi ja isoleeritud seinu,“ viskas Palu nalja. Jääb see naljaks või mitte, selgub siis, kui Tehnikaülikooli katused on päikeseparke täis, võtab Mari Öö Sarv jutu kokku.