Lained kui energiaallikad (koostöös Talveakadeemiaga)

Artikli autor on Victor Alari, kes õpib Tallinna Tehnikaülikoolis maateaduste magistriõppes. Victor jõudis parimate hulka 2011. aasta Talvakadeemia teadusartiklite konkursil.

Joonis 1. Aasta keskmine päikese võimsus pinnaühiku kohta. (3)

Energia ei teki ega kao, vaid muundub ühest liigist teise (või kantakse ühelt kehalt teisele). See fundamentaalne väide kannab energia jäävuse seaduse nime, kuid millegi pärast ei tundu see inimestele nii intuitiivne kui gravitatsiooniseadus (see et õunad ikkagi maa peale kukuvad mitte kosmosesse). Põlevkivi või nafta mida me täna põletame, taimed mida söövad lehmad ja lehmad keda sööme meie, on kontsentreeritud vorm päikeseenergiast. Kõlab ju lausa uskumatult, et igaühe sees särab tegelikult päike.

Joonis 2. Keskmine tuule võimsus pinnaühiku kohta (4)

Päikeseenergia, mis on talletatud fossiilsetesse kütustesse, on sinna kogunenud väga pika aja jooksul, kuid inimkond on suutnud pärast tööstusrevolutsiooni selle väga kiiresti maapõuest välja võtta, nii et selle varud ammenduvad lähima 100 aasta jooksul. Fossiilsete kütuste põletamise juures on ka teine aspekt, mis tuleks ära märkida. Nimelt paisatakse nende põletamisel atmosfääri süsinikdioksiidi, mida loodus ei suuda kahjuks alla neelata sama kiiresti, kui meie seda atmosfääri paiskama. Selle tagajärjeks loetakse üsna suure tõenäosusega kliima soojenemist.

Minu jaoks tundub üsna loogiline, et  tuleb panustada väga palju ressursse alternatiivsete energiaallikate kasutuselevõtuks. On ju taastuvad energiaallikad kontsentreeritud vorm päikeseenergiast, mis kestavad veel sama kaua kui päikene ning ei reosta süsinikdioksiidiga keskkonda. Üks tuntumaid selliseid on loomulikult tuul, aga kus tuult ja vett, seal ka lainet.

Joonis 1 illustreerib aasta keskmist päikeseenergia kiirgustihedust. See tähendab, et päikesepatarei kasuteguri 100 % juures saaks ekvatoriaalsetelt aladelt 1 m2 suuruselt pinnalt võimsust kuni 350 W, ehk 1 m2 suurune päikesepatarei suudaks siis põlemas hoida kuni kuus 60 W lambipirni.  Eesti laiuskraadil tuleks aasta keskmiseks ligikaudu 150 W/m2.  Liigume edasi tuuleenergia juurde. Jooniselt 2 näitab tuuleenergia potentsiaali kogu maailmas.

Nagu näha on tuuleenergia võimsus pinnaühiku kohta suurem päikeseenergia võimsusest. Näiteks talvel saab 1 m2 suuruselt pinnalt Läänemere kandis  teoreetiliselt kuni 700 W ehk 0.7 kW energiat. Võiks ju arvata et laineenergia on samas skaalas kui tuuleenergiagi, kuid võta näpust.

Joonis 3. Maailma laineenergia potentsiaal (5)

Joonisel 3 on esitatud aasta keskmine laineenergia potentsiaal iga laineharja meetri kohta (seda illustreerib Joonis 4, mis on iga laineharja meeter).   Iirimaa ranniku lähedal on see lausa üle 60 kW/m, ehk siis iga laineharja meetri kohta saaks teoreetiliselt kätte kuni 60000 W võimsust ehk saaks põlema panna kuni 1000 lambipirni!

Joonis 4. Lainetuse võimsuse definitsioon.

2010 a Talveakadeemiale esitatud tööst pealkirjaga „Lainetuse energia potentsiaal Eesti territoriaalmeres“ selgus et:

  • Võrreldes tuuleenergiaga on lainetuse energia potentsiaal 8 korda suurem. Keskmine lainetuse võimsus on 5 kW/m Saaremaa ranniku lähistel (Joonis 5). Seetõttu on tuuleenergia arendamise kõrval mõttekas panustada kindlasti lainetuse energia tootmisesse.
  • Lainetuse energia sesoonne käik ühtib suuresti energiatarbimise nõudlusega. Lähtuvalt sellest on võimalik toota suur osa energiast just siis, kui on suur tarbimine.
  • Suurte Euroopa Liidu liikmesriikide nagu Prantsusmaa, Suurbritannia ja Hispaaniaga võrreldes on Eesti lainetuse energia potentsiaal 4 korda suurem, sest me tarbime kümneid kordi vähem energiat kui mainitud riigid. Teisisõnu, Eestis on võimalik toota märkimisväärne osa energiast lainetest.
Joonis 5. Laine võimsus (kW/m) kahe aasta keskmisena Saaremaa ranniku lähistel.

Uuri edasi:

1) Presentatsioon laineenergia võimalikkusest Eesti rannikumeres: http://tipikas.tv/video/G4W31D4921YO/Victor-Alari-TTÜ-Lainetuse-energia-potensiaal-Eesti-territoriaalmeres

2) Poster Läänemere teaduskongressil lainetuse energiast Eesti rannikumeres:

Alari, Victor (2011). Wave energy resources in Estonian territorial sea. 8th Baltic Sea Science Congress, St. Petersburg, August 22-26, 2011. St. Petersburg:, 2011, 271 – 271.

(3) http://www.chemexplore.net/Solar-Energy.gif

(4) http://www.jpl.nasa.gov/images/quikscat/20080709/quikscat-wind-browse.jpg

(5) http://www.oceanharvesting.com/pics/uploads/0/figpowerannworld.jpg

5 mõtet “Lained kui energiaallikad (koostöös Talveakadeemiaga)”

  1. Laineenergia kasutamisel tuleks minu meelest keskenduda hetkel rohkem laevandusele, sest seal on tehnoloogia seis suht nadi (laevade eluiga väga pikk ja uus laev maksab palju), kuid üks idee tasandil artikkel lugemiseks, mis varasemast ajast meelde tuli. Peaks vähemasti mõtlema panema nendele probleemidele, mis laevaliikluses on: http://www.ens-newswire.com/ens/apr2005/2005-04-06-03.asp

    Kel huvi on võin anda lugemiseks ka enda vastavateemalise algelise referaadi.

  2. Martin – tee ülevaade oma referaadist! See on nii põnev teema.. Kas Läänemerel üldse on selliseid laevu?

  3. Nii häid laevu ei eksisteeri hetkel maailmas – nagu see on, sest tegemist puhtalt ideega. Üritan teha kokkuvõtte, täiendada vähe uuema infoga ja üritada ka veidi Läänemere kohta leida infot, seega läheb veidi aega 🙂

Kommenteerimine on suletud.