Teadus ja tulevik

Ühe prügi on teise varandus! Mis on energiakaskaadid ja kuidas liikuda nende abil tõhusama energiasüsteemi poole?

TalTechi professori Anna Volkova juhtimisel tehtud uurimistöö sellest, kuidas minna kütteüsteemides "sama veega uuele ringile", on tekitanud maailmas suurt huvi.Foto: TalTech

Rubriiki toetab

“Ühe prügi on teise varandus” kõlab nagu ringmajanduse lööklause. Materjali uuesti ringlusse laskmine utiliseerimise asemel on tänapäeval aga vägagi olulisel kohal, eriti just piiratud ressursside ja kliimamuutuste valguses. Kuidas aga saab rakendada ringmajanduse põhimõtteid energeetikas? Ühe jätkusuutliku tehnoloogiana on võimalik kasutada energiakaskaade, mille abil on võimalik tõsta kaugküttesüsteemi energiatõhusust ja pakkuda sooja aina rohkematele hoonetele.

Kuidas see täpsemalt käib, selgitab väga hästi lahti Tallinna Tehnikaülikooli nutikate kaugküttelahenduste ja kasvuhoonegaaside emissioonide keskkonnamõju integreeritud hindamise uurimisrühma juht professor Anna Volkova.

Sama veega uuele ringile

Energiakaskaadide näol on tegemist tehnilise lahendusega, mis seob omavahel erineva
temperatuuritasemega kaugküttevõrgud. Näiteks harilikult on kaugküttevõrkudes pealevoolu
temperatuur 80-100°C, olenevalt kaugküttevõrgu suurusest ja hoonete temperatuurivajadusest.
Tagasivoolu temperatuur jääb talvel vahemikku 50-60°C ja suvisel perioodil vahemikku 40-
50°C.

Tavalise kaugküttevõrgu puhul, kus energiakaskaade ei kasutata, voolab see tagasivoolu vesi
uuesti katlamajja või koostootmisjaama, et saada uuesti üles soojendatud ning minna uuele
ringile.

Tänapäevased, kõrgema energiatõhususega majad, kus kasutatakse ruumide kütmiseks
moodsamaid lahendusi, näiteks põrandakütet, saavad kasutada kütmiseks palju madalama
temperatuuriga soojuskandjat. Näiteks sobiks neile hästi pealevoolu temperatuuriks 55-60°C. Kui selliseid energiatõhusaid, madalatemperatuurilise küttesüsteemiga maju on palju, on võimalik moodustada neist terve madalatemperatuuriline kaugküttepiirkond.

Need arengud teevad võimalikuks energiakaskaadide lahenduse, kus uuematest hoonetest koosnev madalatemperatuuriline kaugküttepiirkond kasutab ära suurema kaugküttevõrgu tagasivoolu vee soojust.

Ehk siis lihtsamalt öeldes, vesi mis on andnud oma soojuse ära suurde kaugküttevõrku ning on temperatuuril ligikaudu 55°C juhitakse spetsiaalse ühenduse abil väiksemasse, madalatemperatuurilisse kaugküttevõrku, kus see annab sooja veel ka sealsetele hoonetele, enne kui suundub tagasi katlamajja, et minna uuele ringile.

Plussid ja miinused

Professor Anna Volkova koos oma uurimisrühmaga on seda tehnilist lahendust põhjalikult uurinud ning tulemused on avaldatud mainekas teadusajakirjas Energy artiklis pealkirjaga “Energy cascade connection of a low-temperature district heating network to the return line of a high-temperature district heating network”.

Artiklis on kirjeldatud erinevaid võimalusi energiakaskaadide kasutamiseks. Mitte alati ei ole suure kaugküttevõrgu tagasivoolu temperatuur piisav, et seda kasutada otse väiksemas võrgus pealevooluks. Selle jaoks on artiklites analüüsitud erinevaid lahendusi, nagu näiteks šuntühendused ja segamissõlmed, aga ka soojuspumbad. Kõikide lahenduste plussid ja miinused on üksikasjalikult lahti seletatud ning hinnatud nende sobivust ja kasutatavust võrkudes.

Lisaks analüüsitakse pakutud lahenduste majanduslikku tasuvust ja tuuakse välja lisaks reaalsele energiasäästule ka muud kasulikud aspektid. Näiteks tõuseb katlamaja ja koostootmisjaama efektiivsus veidi, kui kaugkütte tagasivoolu temperatuur langeb.

Teadusartikkel tekitas suurt huvi

See artikkel on nõutud nii kohalike kaugkütte operaatorite, arendajate ja teiste ettevõtjate seas, näiteks Utilitas, Tallinna Vanasadam, Bekkeri sadam, KPMG ja teised. Lisaks on huvi artikli vastu suur ka välismaiste teadusorganisatsioonide hulgas, nagu näiteks EuroHeat and Power ja International Energy Agency District Heating and Cooling.

Artikli autorid pälvisid 2022. aasta alguses Tallinna Tehnikaülikooli parima teadusartikli tunnustuse ning selle tulemusi kasutati ka samateemalise teadusprojekti taotluse kirjutamiseks.

Samal teemal ilmunud ka artikkel “Cascade sub-low temperature district heating networks in existing district heatingnsystems” ajakirjas Smart Energy, kus antakse põhjalik ülevaade energia kaskaadide kasutamise näidetest ja parimatest praktikatest. Välja on toodud energiakaskaadide rakendamist takistavad ja soodustavad tegurid, mis põhinevad mitmete energiaettevõtete ja ekspertide seas tehtud küsitlusel. Samuti tutvustatakse erinevaid energiakaskaadide rakendamise tehnilisi aspekte.

Ära kasutada saaks muudki!

Madalatemperatuuriline kaugküte on Eesti ja kaugküttesektori arengu jaoks prioriteet, kuna nii
vähenevad kaod võrgus ja seeläbi ka primaarenergia tarbimine.

Madalad temperatuurid võrgus loovad võimaluse kasutada lisaks kütuste põletamisele energia saamiseks ka erinevaid heitsoojuse allikaid ja seeläbi vähendada primaarenergia tarbimist veelgi. Näiteks on võimalik ära kasutada tööstuste heitsoojust ja lisasoojuse saamiseks ka erinevaid looduslikke soojusallikaid nagu veekogud ja reovesi.

Liites energiakaskaadide abil suure kaugküttevõrguga tasapisi väikseid madalatemperatuurilisi kaugküttevõrke, liigume väikeste, kuid kindlate sammudega tänapäevase, energiatõhusa kaugküttesüsteemi poole.

Selles rubriigis vahendame maailma teadusuudiseid, tulevikuvaateid ning oma kõige põnevamaid tegemisi.

Populaarsed lood mujal Geeniuses

Ära jää ilma päeva põnevamatest lugudest

Telli Geeniuse uudiskiri

Saadame sulle igal argipäeval ülevaate olulisematest Geeniuse teemadest.