Maapõue energia kasutamine

„ÄRGAKE!” FILIPIINIDE-KORRESPONDENDILT

Maa sisemuses peitub üks hiigelsuur aare. Selleks pole ei kuld, hõbe ega kalliskivid, vaid hoopis hiiglaslikud soojavarud nimetusega geotermaalenergia.

SUUR osa sellest soojusest on talletunud maasiseste kivimisulamite ehk magma kihtides. Maapõue soojus on tõesti aare, sest see on puhas energiaallikas, millel on selged eelised nafta, kivisöe, loodusliku gaasi ja tuumaenergia ees.

Sügaval maapõues ulatuvad temperatuurid sadade, koguni tuhandete kuumakraadideni. Aastane Maa sisemusest pinnale jõudev soojushulk arvatakse võrduvat 100 miljardi megavatt-tunni energiaga, mis ületab kogu maailmas tarbitava elektrienergia koguse mitmekordselt. Milline rabav hulk energiat! Ent sellise aarde kasutusele võtmine pole sugugi kerge ülesanne.

Kuidas sellele aardele juurde pääseda

Mingil määral leidub maapõue soojust ka koguni päris pinnase lähedal. Seda saab kätte pinnasesse paigaldatud torusilmustega ühendatud soojuspumpade kaudu. Sel teel kogutud energiat saab kasutada majade kütmiseks talveajal või ka muul kasulikul otstarbel. Lisaks on saanud inimesed, kes elavad kuumaveeallikate läheduses või teistes geoloogiliselt aktiivsetes piirkondades, kasutada olemasolevat maapõue soojust veel mitmel moel. Näiteks kasutasid muistsed roomlased kuumaveeallikaid oma kümblusasutustes.

Suuremas kontsentratsioonis soojust leidub maakoorealuses kihis, mida nimetatakse Maa vahevööks. Maakoor on keskmiselt 35 kilomeetrit paks – nüüdisaegse tehnoloogia pakutavad puurimisvõimsused jäävad sellele tublisti alla. Ent see koor koosneb reast laamadest ning on mõningais paigus, eeskätt just laamade kokkupuutepiirkondades õhem. Nendes kohtades suudab magma maapinnale lähemale tungida ja kivimikihtide vahele sulgunud vett soojendada. Tavaliselt paikneb selline vesi kõigest kahe-kolme kilomeetri sügavusel, nõnda et nüüdisaegsete puurimismeetoditega on selleni üpris hõlbus jõuda. Seda vett on võimalik ammutada ja otstarbekalt kasutada. Vaadelgem, kuidas.

Soojuse kasutamine

Mere tasapinnal keeb vesi 100 °C juures. Ent maasisesed rõhud on palju suuremad, nii et vesi jääb vedelasse olekusse kõrgematel temperatuuridel. * Seal, kus puurauk ulatub enam kui 175-kraadise veeni, saab seda vett kasutada elektrigeneraatorite käitamiseks.

Tavapäraselt leidub kõrgetemperatuurilist vett hiljutise vulkanismi piirkondades, näiteks Vaikse ookeani tulerõngas – aktiivsete ja ka kustunud vulkaanide regioonis. Selles rõngas paiknevad ka Filipiinid. Viimastel aastatel on geotermaalsete ressursside kasutamisel elektrienergia tootmiseks tehtud märkimisväärseid edusamme. Filipiinidest ongi saanud maailma suurimaid geotermaalse elektrienergia tootjaid. See energiaallikas annab enam kui 20 protsenti kogu riigis tarbitavast elektrienergiast.

Et tutvuda lähemalt sellega, kuidas maapõue soojusest elektrit toodetakse, tegi „Ärgake!” külaskäigu hiiglaslikku geotermaalrajatisse nimetusega Mak-Ban, mis asub Filipiini provintsis Lagunas. See jõujaam suudab toota 426 megavatti elektrienergiat. Tehkem sellest protsessist põgus ülevaade.

 Külaskäik geotermaalelektrijaama

Peateelt viib meid kahe sõidureaga kõrvaltee geotermaalsele väljale. Sellel paikneva elektrijaama juurde sõites jõuame piirkonda, kus kõikjal võib näha suuri aurutorusid, mis suunduvad geotermaalsetest puuraukudest jõujaama. On ka torusid, mille kaudu tuleb aur lähedalasuvatele küngastele rajatud puuraukudest. Torudes on korrapäraste vahemaade tagant silmused. Saame teada, et need silmused võimaldavad hiigeltorudel kuumenemisel ja jahtumisel paisuda ja kokku tõmbuda.

Küla lähistel paikneb Filipiini geotermaalse korporatsiooni bürookompleks, kus meid võtab vastu Roman St. Maria, kes vastutab tootmisprotsessi eest. Peagi alustame Romani juhtimisel ringkäiku.

Bürookompleksi lähedal on mõningad tootmispuuraugud. „Me kasutame samasugust tehnoloogiat nagu naftapuuraukude puurimisel, ainult et aukude läbimõõt on suurem,” ütleb Roman. Ta jätkab: „Nende puuraukude kaudu tuuakse rõhu all olev kuum vesi ja aur maapinnale. See ongi toode, mida me toimetame jõujaama.” Kaks puurauku on väga lähestikku. Kui pärime, miks, selgitab meie giid: „Need on lähestikku vaid maapinnal. Üks on maapõues otse meie all, teise puhul saame suunda reguleerida. See on hädavajalik, sest maa on kallis. Kui puuraugud lähestikku puurida, hoiame kokku kulusid.”

Soovime tootmisprotsessi kohta rohkem teada saada ja pärime: „Oleme lugenud, et te kasutate siin hetkaurustustehnoloogiat. Mida see tähendab?” Roman selgitab: „Kõige sügavam puurauk tungib peaaegu 3700 meetri sügavusele. Suurtes sügavustes on kuum vesi kõrge rõhu all. Ent kui juhtida see maapinnale, siis rõhk langeb ja suurem osa vett muutub silmapilkselt auruks – sellest ka nimetus hetkaurustustehnoloogia.”

Puuraukudega ühendatud torujuhtme üht sõlme kutsutakse separaatoriks. Siin eraldatakse aur tulisest veest või geotermaalsest soolalahusest. Kuid sellest aurust ei saa veel energiat toota. Roman seletab üksikasjalikult: „Auruvoos on ikka veel veepiisakesi. Need piisakesed sisaldavad mineraale, mis võivad turbiinile sadestuda ja seda kahjustada. Niisiis suundub aur separaatorist gaasipuhastisse, milles need piisakesed kõrvaldatakse.”

Meie giid osutab hiigelsuurtele isoleeritud torudele, mis juhivad puhastatud auru umbes kilomeetri kaugusele elektrijaama. Et sellel teekonnal tekib kondensatsioon, puhastatakse auru veel kord, enne kui see suundub generaatorit käitavasse turbiini.

Nüüd jõuame geotermaalse tootmisvälja kohal kõrguva künka tippu. Välja kogupindala on umbes seitse ruutkilomeetrit,” toonitab Roman ning lisab: „Meil on siin 102 puurauku, millest 63 on tootmispuuraugud. Paljud teised aga on taassisestuspuuraugud.” „Mis need on?” pärime edasi. Roman vastab: „Me toodame nii palju kuuma vett ja auru tunnis, mistõttu on keskkonnareostuse vältimiseks äärmiselt vajalik juhtida eraldatud vesi tagasi maa-alusesse reservuaari. Heitvesi juhitakse sajaprotsendiliselt tagasi.” Saame teada, et tänu vee tagasijuhtimisele saab seda geotermaalset välja taaskasutada.

Kuidas mõjutab selline geotermaalelektrijaam piirkonna üldmuljet? Kõige silmatorkavamalt osutab jaama olemasolule sellest väljuv aur. Muidu aga näeme kookospalme ja muud rohelist taimestikku. All orus võib näha ka hulgaliselt elumaju. Paistab, et hoolika majandamise korral on geotermaalelektrijaama ning inimeste ja keskkonna kooseksisteerimine võimalik.

Jõuseadmed, mida me käisime vaatamas, kasutavad elektrienergia tootmiseks vaid kõrgtemperatuurilist auru. Ent viimasel ajal püütakse energiat saada ka alla 200-kraadisest termaalveest. On töötatud välja kahetsükliline tehnoloogia. See on meetod, kus puuraugust saadud kuuma vedeliku abil  aurustatakse sekundaarne vedelik, mis omakorda käitab turbiini-generaatoragregaadi.

Plussid ja miinused

Geotermilise energia kasuks räägib palju tegureid. Sel moel elektrienergiat tootvad riigid vähendavad oma sõltuvust naftast. Ühe aasta jooksul sellisel teel toodetud kümme megavatti elektrienergiat hoiab aastas kokku 140 000 barrelit toornaftat. Peale selle on geotermaalsed varud tohutu suured, nii et nende tühjaksammutamise oht on palju väiksem kui teiste energiaallikate puhul. Ka saasteprobleemid on tunduvalt väiksemad. Lisaks on geotermilise energia tootmiskulud võrreldes paljude teiste energiavormidega suhteliselt väiksed.

Negatiivse küljena võib mainida keskkonnaprobleeme. Geotermaalne aur sisaldab tavaliselt vesiniksulfiidi, mis on suurtes kogustes toksiline, kuid ka väikestes kogustes väävlihaisu tõttu nuhtluseks. Ent selle eemaldamiseks on olemas tõhusamaid töötlusprotsesse kui fossiilkütusel töötavates elektrijaamades. Ka võib heitvees sisalduda väikeses koguses arseeni ja teiste toksiliste ainete osakesi. Kui aga need maa alla tagasi juhtida, on oht minimaalne. Probleemiks võib olla ka põhjavee saastamine, kui geotermaalpuuraukude seinad pole suurte sügavusteni isoleeritud teraskesta ja tsemendiga.

Looja on andnud meile planeedi koos mitmesuguste aaretega. Geotermaalenergia on vaid üks neist. Inimene alles õpib selle kasutusele võtmist. Kahtlemata aitavad tulevikusündmused meil näha, kuidas saab neid aardeid tõhusamalt kasutada ja samal ajal seda suurepärast maakera, mis meie hoolde on usaldatud, õigesti hoida (Laul 115:16).

[Allmärkus]

[Joonis/pildid lk 15]

(Kujundatud teksti vaata trükitud väljaandest.)

Mak-Bani geotermaalelektrijaam (Filipiinid)(Lihtsustatud ülevaade)

Puurimisseade

↓

Geotermaalne reservuaar

Elektriülekandeliinid

↑

Transformaator

↑

Generaator

↑

Tootmis- → Separaator → Aur → Gaasipuhasti → Gaasipuhasti → Turbiin

puurauk ↓ ↓

↑ Soolvesi → Taassisestuspuurauk ← Vesi ← Jahutustorn

↑ ↓

Geotermaalne reservuaar Geotermaalne reservuaar

[Pildid]

TOOTMISPUURAUK

AURUJUHE

ELEKTRIJAAM

[Allikaviited]

Auruventiili avavad mehed lk 13: Courtesy Philippine National Oil Corporation; torujuhe lk 13 ja õhuülesvõte ja väike foto elektrijaamast lk 15: Courtesy of National Power Corporation (Philippines); tootmispuurauk ja aurujuhe lk 15: Courtesy of Philippine Geothermal, Inc.