Eesmärk: Analüüsida põlevkivitöötsuse elutsüklit

Eestikeelne lühiülevaade analüüsist

Sissejuhatus
Põlevkivi globaalsed ressursid ületavad nafta tagavarasid mitmekümnekordselt. Samas on Eesti ainuke riik maailmas, kus põlevkivi – madala kütteväärtusega fossiilset kütust arvestatavas koguses kasutatakse. Veelgi enam, põlevkivi on Eesti elektritootmise monopoolne kütus ja seda vaatamata sellele, et põlevkivielektri tootmise summaarne energeetiline efektiivsus on kohatult madal – umbes 15%. Madala efektiivsuse põhjus on proosaline - elektritootmise kõrvaltulemina tekkivale soojusele puudub suurte elektritootmismahtude juures kohapealne kasutus. Samas on need soojuskaod paratamatud, sest madala kütteväärtusega põlevkivi ei ole majanduslikult mõttekas vedada kaevanduste vahetust lähedusest kaugemale. Kuna põlevkivi lasub Eestis suhteliselt õhukese kihina, siis on suuremastaapne põlevkivi kasutamine seotud suuremastaapse keskkonnamõjuga. Igal aastal laienevad kaevandused ja karjäärid 3-5 km2 võrra, igal aastal pumbatakse maapõuest välja kaugelt üle 100 miljoni kuupmeetri pinna- ja põhjavett, mis on kaasa toonud regionaalse veeringe mittejätkusuutlikkuse. Samas tuleb tunnistada, et Eestis pole ilmselt teist probleemideringi, mille kohta liiguks ringi rohkem müüte ja arusaamatusi, kui seda on põlevkivi. Kuna kogu pärastsõjajärgse aja on Eesti energeetika olnud tingimusteta põlevivikeskne, siis pole ehk ka midagi imestada, et ei tahetagi kõike teada ega uuesti analüüsida. Põlevkivi on Eestis olnud ja ta jääb ka edaspidi, sest…. põlevkivi on Eesti rahvuslik rikkus ja seda tuleb kasutada.

Käesolev uurimus avab põlevkivi kasutamisega seotud varjatud ohte ja riske kahes mõttes. Ühelt poolt on tegu tõepoolest kõige ehtsama varjamisega nii Eesti põlevkivitööstuse, põlevkivi kasutajate kui ka valitsuse poolt, kuna põlevkivi kasutamisega seotud ohud ja varjuküljed on sageli alatähtsustatud ning kõiki võimalikke ohte pole isegi vaevutud analüüsima. Eesti suurim põlevkivist energiatootja ja ühtlasi ka Eesti suurim saastaja – Eesti Energia AS – on olnud põlevkivienergeetika olelusringi hindajaks. 2005 aastal valminud analüüsi rahastajaks oli ka Euroopa Liidu Life Environment programm. Kui seda programmikava avalikkusele tutvustati, puudus selles põlevkivikaevandamise põhjaveemõjude arvestus, sest olelusringi analüüsi alustati mitte kaevandamisest vaid põlevkivi põletamisest elektrijaamades!

Teine aspekt varjatusest, nimelt kergesti kättesaadavate ja ka mittespetsialistidele arusaadavate koondteadmiste puudumine põlevkivienergeetika keskkonnamõjude kohta ja eelkõige põlevkivikasutuse mõjude kohta Eesti põhjaveeseisundile on olnud ajendiks ka käesoleva töö koostamisel. Põlevkivitööstuse keskkonnamõjusid on hinnanud kõik Eesti teadlastepõlvkonnad pärast teist maailmasõda. Põlevkivi kaevandamise ja kasutuse kohta on kogutud terved mäed andmeid. Küsimus pole andmete puuduses, küsimus on selles, et põlevkivienergeetika „lummus” on olnud nii suur, et osa vägagi selgetest järeldustest on jäänud tegemata, osade puhul on silmad lihtsalt kinni pigistatud. Muidugi oleks vale ka mitte märgata probleemipuntra interdistsiplinaarset keerukust. Põlevkivienergeetika objektiivseks hindamiseks on vaja geoloogia, ökoloogia, soojus- ja elektroenergeetika ning majanduse alast kompetentsi ühekorraga. Kui puudub „sotsiaalne tellimus”, on väga raske nende erialade inimesi, nii erinevaid kompetentse saada „ühe mütsi” alla.

Kõik kasutatud allikmaterjalid, millest lähtuvalt on koostatud käesolev uurimus,on avalikud. Kahjuks ei õnnestunud saada kõiki algandmeid, mis tegelikult olemas on, mida aga kas siis lihtsalt kiivusest või teadlikult ebaseaduslikult keelduti uuringuks andmast.

Energiatootmise ajaloost Eestis

Pilguheit energiatootmise ajaloole ilmestab asjaolu, et Eesti praegune elektritootmissüsteem on oma praegusel kujul tänastele majanduslikele ja poliitilistele ning ka sotsiaalsetele vajadustele mittesobiv. Eesti põlevkiviteaduse ühe suurkuju Enno Reinsalu poeetilise tsitaadi järgi on "Eesti põlevkivitööstus kriiside ja sõdade laps".

Tänapäeval, kliimamuutuste ohus elavas maailmas on majanduslikud vajadused seotud vajadusega kasvatada kütustekasutuse efektiivsust läbi soojuse ja elektri koostootmise, arendades intelligentseid hajutatud kõiki võimalikke ressursse kasutada võimaldavaid energiasüsteeme.. Suur lokaliseeritud tootmismaht ning soojatarbijate puudumine põlevkivielektrijaamade läheduses seda ei võimalda. Poliitiliselt seovad suured jõujaamad idapiiril Eestit liialt ka Venemaaga ja seda ennekõike julgeolekulises aspektis. Sotsiaalselt tekitab põlevkivienergeetika mitmesuguseid riske ja ka müüte. Üks neist on seotud sellega, et põlevkivienergeetika olevat valdavalt sotsiaalse tähendusega ettevõtmine tagamaks Kirde Eestis töökohti ja sellega rahulolu valdavalt vene keelt rääkivate kaevandus- ja energiatööstuse töötajate hulgas. See väide oleks õige, kui põlevkivienergeetika oleks jätkusuutlik tööstusharu. Keskkonnariskide ja kasutatava tehnoloogia ideoloogilise mahajäämuse tõttu see nii ei ole. Kirde Eestis on kümneid asulaid, mille elu sõltub peaaegu ainult põlevkivitööstuse poolt makstavatest toetustest, millega kompenseeritakse kaevandustegevuse poolt tekitatud keskkonnakriisi - põhjavee kadumist, maa vajumist jne. Sotsiaalsed probleemid Ida-Virumaal on lahendatud näiliselt ja tegelikkuses toimib tänane „sotsiaalne turvalisus" hoopis kui viitsütikuga sotsiaalprobleemide pomm.

Nagu mujalgi Euroopas, loodi ka Eestis esimesed elektrijõujaamad aastatel 1882-1905. Need olid põhiliselt tehaste juures paiknevad elektrijaamad ja Eestis ehitati nad peamiselt Tallinnas. Algselt pruugiti elektrit vaid ruumide valgustamiseks. Esimesed teadolevad elektrilised tehaseseadmed pärinevad 1893 aasta Kunda tsemenditehasest. Esimene munitsipaaljõujaam rajati 1907 aastal, selle võimsus oli 100 kW, seda käitas aurumasin ning toodetud elekter läks Pärnu linna tänavate valgustamiseks.

XX sajandi algul oli Eestis peamiseks energiatooraineks turvas. 1922 aastal moodustas põlevkivi kõigest 10,6% primaarenergiaressursist. Järk-järgult hakkas põlevkivikasutus suurenema ning 1923 aastal viidi Tallinna linnajõujaam turbalt põlevkivile ning aastal 1930 kasutati umbes 60 000 tonni „pruuni kulda" aastas. 1939 aastal kaevandati 1,7 miljonit tonni põlevkivi, millest 2/3 pruugiti elektritootmiseks ning ülejäänust valmistati põlevkiviõli. Enne II maailmasõda rajati Eestisse mitmeid uusi põlevkivijõujaamu, aga need olid kohaliku tähtsusega väiksed jaamad.

Pärast II maailmasõda asuti Nõukogude Liidu kontrolli all ja huvides Eesti põlevkivitööstust otsustavalt laiendama. 1949 aastal käivitati põlevkivi gaasitamine retortprotsessis ning rajati torujuhe Kohtla-Järvelt Leningradi (nüüdne St. Peterburg). Samal ajal lasti Kohtla Järvel ja Ahtmes käiku põlevkivi tolmpõletuskatlad (pulverized firing, pulverized combustion) elektri tootmiseks. 1956 aastal kaevandati 1,3 miljonit tonni põlevkvi ning see moodustas 93% elektritootmise primaarenergiast (6% - turvas, 1% - vedelkütused). 1948-53 avati ühtekokku viis uut kaevandust ning kuna maagaas asendas samal ajal põlvekivigaasi, siis põlevkivi gaasistamistööstus orienteeriti ümber keemiatööstuseks. 1955 aastal otsustas Nõukogude Liidu keskvõim rajada Narva Balti Soojuselektrijaama, mis valmis 1959 aastal ning mille võimsus oli 100 MW. See jõujaam oli mõeldud Venemaa loodeosa energiavarustuse tagamiseks. Jõujaama põletussüsteemid olid spetsiaalselt konstrueeritud põlevkivi põletamiseks. 1960 aastal kaevandati 9,24 miljonit tonni põlevkivi. 1966 aastal käivitati viimane 12 generaatorist ning jaama koguvõimsuseks sai 1600 MW. Kogu süsteem oli põlevkivi madala kütteväärtuse tõttu sama mahukas kui 5000 MW võimsusega söeelektrijaam. Kuna Venemaa loodeosa energiavajadused kasvasid, siis ehitati aastatel 1969-1973 Kirde Eestisse teinegi suur põlevkivijõujaam Balti Elektrijaam koguvõimsusega 1610 MW. 1970 aastal kaevandati 17,5 miljonit tonni põlevkivi. 1980. aastal, põlevkivi kaevandamise maksimumaastal kaevandati paaegu 30 miljonit tonni põlvekivi, millest 26 miljonit tonni kulutati elektritootmiseks. Jõujaamade paiknemine Eesti idapiiril, nagu ka nende potentsiaalne tootmismaht ning kasutatav kütus pole lähtunud pärast II maailmasõda mitte Eesti, vaid ennekõike Nõukogude Liidu vajadustest. Seda ilmestab kasvõi asjaolu, et pärast Sosnovõi Bori tuumaelektrijaama rajamist vähenes põlevkivikasutus ja sellest elektri tootmine 1980ndatel aastatel järsult. 1990.a. - Kyoto protokolli baasaastal kaevandati siiski veel 21 miljonit tonni põlevkivi, millest 1994. aastaks jäi järele umbes 14 miljonit tonni. Siinkohal tuleb kindlasti meenutada, et Kyoto protokolli Lisa B riigina on Eesti võtnud endale kohustuse vähendada CO2 heitmeid atmosfääri võrreldes 1990 aastaga (32 miljonit tonni, millest 20 miljonit tonni CO2te tekkis põlevkivi põletamisest) aastaks 2008-2012 8% võrra. Tänu Kyoto protokolli kirjeldatud sünnimärkidele täitis Eesti ilma midagi tegemata Kyoto protokollist tulenevad kohustused juba ennem protokolli allakirjutamist 1997.a.. Vaatamata sellele, et Eesti CO2 emissioon inimese kohta (umbes 12 tonni CO2 per capita aastas) ning Eesti majanduse intensiivsus on ühed suuremad maailmas, on 2005.a. algusest Eesti põlevkivielektrijaamadel võimalus müüa 2005-2007 aastatel 52 miljonit tonni „kuuma õhu" kvoote. Praeguseks on põlevkivi kasutamine võrreldes üleminekukriisi aastatega veidi kasvanud ning 2004. aastal kaevandati 13 miljonit tonni põlevkivi, millest 80% kasutati elektri ja ülejäänu peamiselt põlevkiviõli tootmiseks.

Nagu öeldud, on tsentraliseeritud, suurtele jõujaamadele baseeruv põlevkivienergeetika tingitud kahest asjaolust - esiteks loodi ta NSVLi loodeosa elektrivajaduse rahuldamiseks ning teiseks pole madala kütteväärtusega põlevkivi kasutamine hajutatult kasulik isegi mitte ressursseraiskavas sotsialistlikus majanduses. Suurte jõujaamade paiknemine Narva piirkonnas on aga paratamatult tinginud selle, et Eesti põhivõrgu kõrgepingeliinid algavad kõik sisuliselt ühest punktist ning hargnevad sealt Tallinna, Kesk-Eesti ja Lõuna-Eesti suunas. Endistviisi läheb võimas haru ka Venemaale, aga seda kasutatakse praegu ainult Eesti elektrivõrgu vahelduvvoolu stabiliseerimiseks. Eesti elektrivõrk on liiga väike, et tagada iseseisvalt sageduse stabilisatsiooni. Nii seob Eestit Venemaa loodeosa elektrivõrkudega tegelikult lausa eksistentsiaalne „nabanöör".

Eesti elektrivõrgupuu on suur ja katab praktiliselt kogu maa. Jaotusvõrgu õhuliine on kokku üle 60000 km.. Ütlematagi on selge, et kirjeldatud polariseeritud puukuulise elektrivõrgu ülesehitus vähendab selle toimimise paindlikkust ning takistab ka tehniliselt alternatiivenergiaallikate kasutussevõttu.

Kokkuvõtteks: praegune põlevkivil baseeruva Eesti elektritootmise ja -jaotamise süsteemi loomisel pole lähtutud mitte Eesti tänastest vajadustest ja majandussituatsioonist vaid see on olnud kunagise Nõukogude Liidu huvidest lähtuv ajalooline, 40 aastat tagasi sooritatud toiming. Paraku võetakse Eesti energiasüsteemi uuendamisel vaikimisi eelduseks nii asjaolu, et jõujaamad paiknevad Narva piirkonnas nagu ka see, et peamiseks primaarenergia allikaks on põlevkivi. Nendest eeldustest lähtumine viib aga paratamatult Eesti keskkonnaseisundi halvenemisele ning Eesti majanduse niigi madala energeetilise efektiivsuse ning kõrgete kasvuhoonegaaside emissioonide säilimisele, mis ei ole kindlasti kooskõlas Euroopa Liidu pikaajaliste keskkonnapoliitika prioriteetidega.

Põhjaveest

Meie uurimusest selgub, et Kirde Eestis on real juhtudel põhjavee tarbevaru hinnatud alusetult suureks. See omakorda on esile kutsunud põhjavee ülekasutuse ja varude ohtu seadmise. Märkimisväärseks põhjavee kvaliteedi halvendajaiks on põlevkivikaevandused: kaevanduskäikudesse valguv vesi, mis kontakteerub käikude loomisel sulfiidsetest mineraalidest moodustunud sulfaatidega, muutub joogikõlbmatuks. Vanades kaevanduskäikudes võib leida kuni 2 g/l sulfaatide kontsentratsiooniga vett. Seisukoht, et hüljatud kaevanduskäikudesse kogunenud vesi ongi taastunud põhjavesi, on ilmselt kohatu, sest looduslik sulfaatide sisaldus kaevanduspiirkonna paekihtide põhjavees pole üldiselt suurem kui 0.01 g/l, mis on sadu kordi väiksem, kui täheldatav. Peale selle tungib põlevkivienergeetika ja -tööstuse tekitatud pindmine reostus ka sügavamatesse maapõuekihtidesse rikkudes nendes sisalduvat senini joogikõlblikku põhjavett. Reostuse levikut võivad soodustada lõhkamistööde tagajärjel veepidemetesse tekkinud vöi seal laienenud praod, samuti kaevanduspiirkonda rajatud arvukad tehnilised ja uurimispuuraugud ning šahtid. Põlevkivikaevandamise tagajärjel tekkiv tehnogeenne karstumine võib märgatavalt muuta põhjavee käitumist ja kvaliteeti ning põhjustada selle kaudu märkimisväärseid keskkonnamuutusi - mõjutada inimeste elukvaliteeti suurel osal Eesti territooriumist.
Kogu Ida-Virumaa põhjaveevarustust komplitseerib sügavate põhjaveekihtide liigekspluateerimine, mille tõttu võib puurkaevudesse tungida soolane merevesi. Sellises olukorras võib osutuda möödapääsmatuks põlevkivitööstuse piirkonna ühisveevarustuse üleviimine puhtalt põhjaveelt tehniliselt puhastatud Narva jõe vee kasutamisele.

 

Kaevandatud maa ja põlevkivitööstuse tahked ohtlikud jäätmed

Põlevkivikaevanduste ja jäätmehoidlate poolt on „puudutatud" 450 km2 maad, mis moodustab 15% Ida-Virumaa maakonna territooriumist. 130 km2 allmaakaevanduste territooriumil on maapind vajunud ning maa väärtus sellega oluliselt vähenenud. Üle 70 km2 allmaakaevanduste kohal olevast maapinnast loetakse ebastabiilseks, see tähendab, et seal võivad toimuda juhuslikult maapinna varingud. Kaevanduskäikude kokkuvarisemisest põhjustatud geoloogilisi protsesse pole Eestis seni piisavalt põhjalikult uuritud, kuid on teada, et sellise varingu käigus vabaneb märkimisväärne kogus energiat. See energia võib mahajäetud kaevanduskäikudes oleva vee kaudu „võimenduda" ruutkilomeetreid haaravateks varinguteks.

Põlevkivi suur keskkonnaohtlikkus on tingitud ka asjaolust, et tänu madalale orgaanilise aine sisaldusele (10-65%, keskmiselt 30-40%) tekib põlevkivi põletamisel ja kasutamisel põlevkiviõli tootmiseks ELi klassifikaatorite järgi suurtes kogustes ohtlikke jäätmeid - vastavalt leeliselist tuhka ja poolkoksi. Tänu märkimisväärses koguses raskmetalle ja mürgiste orgaanilist ainete, aromaatsete süsivesinike, kantserogeensete ainete jms. sisaldusele kujutavad kirjeldatud jäätmed vägagi tõsist keskkonnariski, mille vältimine on ühiskonnale kallis.

Põlevkivienergeetika võrdlus taastuvenergeetikalahendustega

Tänaste Eesti põlevkivileiukohtade energiatihedus on 40 GJ/m2 (11 MWh/m2). Olemasolevate ammendumisel hakkaksid uued maardlad paiknema aladel, kus põlevkivi energiatihedus on 20-25 GJ/m2 (5,5 - 6,9 MWh/m2). Kogu põlevkivienergeetilise tsükli kasuteguriks on 15-17%. Arvutustes on arvestatud kaevandmiskadusid, nende hulgas ka asjaolu, et pool põlevkivist jääb maa alla kaevanduskäikude toeseks, rikastamiskadusid, jaamade omatarvet ja energiatranspordikulutusi, on 15-17%.

Nimetatud näitajate järgi ei saa põlevkivienergeetikat pidada efektiivsemaks isegi praegu veel vägagi eksootilisest päikeseenergeetikast. Eesti igakuised päikeseenergia kogused pinnaühiku kohta on toodud järgnevas tabelis:

Senistel kaevandusaladel peab polükristalsetel fotoelektrilistel elementidel patarei (summaarse kasuteguriga 12%) toimima ca 13 aastat, et toota sama suur kogus elektrit nagu seda saab põlevkivikaevanduste aladelt summaarse energiatihedusega 40 GJ/m2. Õigupoolest on see lühike aeg, kui arvestada, et pärast päikesepatareide all kinniolemist saab maad uuesti kasutada ning pole vaja taastada vahepeal rikutud veeringet ega karta pinnase ja põhjavee reostumist. Mitmed inventuurid on näidanud, et Eestis on märkimisväärsed taastuvate energiaallikate ressursid, mis mõnede (ehk veidi optimistlike) hinnangute järgi võiksid katta peaaegu kogu praeguse Eesti energiatarbe. Mikroenergeetika ja intelligentsete elektrivõrkude tehnoloogiate juurutamine, koostootmispotentsiaali täielik ärakasutamine ja teised kaasaegsed lahendused on kahtlemata perspektiivsed ka Eestis juurutamiseks. Igatahes puudub igasugune alus selleks, et arvata, et Eesti on nõiutud maa ja siin ei tohi elektrit toota mitte millestki muust, kui põlevkivist, kasutades veel seejuures kõige vähemefektiivseid tehnoloogilisi lahendusi.

Ida-Euroopa energeetikaseisundist

Samalaadses olukorras nagu Eesti energeetika, on suure tõenäosusega kogu Ida Euroopa energeetika. Tohutule energiakulutusele orienteeritud tööstus oli üks võimalikke lisafaktoreid, miks idablokk eesotsas Nõukogude Liiduga 1990ndate aastate alguses sedavõrd kiiresti lagunes. Ka pea poolteist aastakümmet pärast seda on energiakasutuse efektiivsus 2004 aastal Euroopa Liiduga liitunud riikide seas jätkuvalt madal: energiakulu ühe SKT ühiku loomiseks ületab neis 4-6 korda Euroopa Liidu „vanade olijate" vastavaid näitajaid. Loomulikult panustatakse neis uutes liikmesriikides ka intellektuaalse kapitali osatähtsuse kasvatamisele majanduses, kuid on selge, et ebaefektiivselt kütuseid pruukiv energiasüsteem põhjustab jätkuvalt nii madalat konkurentsivõimet kui ka sellest tulenevat majandus- ning sotsiaalarengu pidurdatust.

Põlevkiviressursi uued kasutustehnoloogiad

Ebaefektiivne põlevkivitööstus põhineb põlevkivi põletamisele ning elektri tootmisele ja retortimisele madalakvaliteetseks põlevkiviõliks. Nagu korduvalt öeldud, sellel pole perspektiivi. Samas tuleb kindlasti arvestada, et põlevkivi globaalsed ressursid ületavad kordades maailma naftavarusid. Viimasel ajal on USAs, aga ka Euroopa Liidus tõsist tähelepanu pööratud nn. „puhta söe" (clean coal) tehnoloogiate arendamisele. Tegemist on süngaasi keskkonnasõbraliku tootmistehnoloogia kasutuselevõtuga. Süngaasi tehnoloogiate kasutuselevõtt võimaldab sekvestreerida protsessi käigus tekkivat CO2 ja on seetõttu kliimamuutusi mittepõhjustav. USAs on alustatud „täismetraazhilise" „puhta söe" tehnoloogiat kasutava elektrijaama ehitamist FutureGen projekti raames. USAs toimuvad intensiivsed teadus- ja arendusuuringud süngaasi tehnoloogia arendamiseks kivisöe baasil. Vaieldamatult on Eestis maailma üks paremaid kogemusi põlevkivi kasutamisel ning siinsete spetsialistide intellektuaalne potentsiaal arvestatav „puhta söe" tehnoloogiate arendamiseks põlevkivi baasil.

Eesti põlevkivitööstuse elutsükli analüüs on koostatud selleks, et anda terviklik ülevaade maailma ainukesest toimivast põlevkivil baseeruvast energeetikast ja selle probleemidest ning see peaks olema aluseks parima Eesti energeetika arengujoone määramisel. Arvestades aga energiaprobleemide tõsidust ning seda, et globaalsed põlevkiviressursid on hiiglaslikud, peaks Eestis siiani saadud kogemus põlevkivienergeetika arendamisel omama hoopis laiemat tähendust.

Ingliskeelse tervikanalüüsi leiad siit.

Uurimust teostasid:
Olga Gavrilova, Tiina Randla, Leo Vallner ja Raivo Vilu Tallinna Tehnikaülikoolist
Marek Strandberg ELFist
Tallinn 2005