Primaarenergia

Primaarenergia ("Primary energy") on energia, mida tarbitakse teisteks energialiikideks muundamata ehk mida leidub looduses ja saab kohe kasutada.
Primaarenergiat pole töödeldud, kuigi see muudetakse paljudel juhtudel edastus- ja rakendussoodsamaks vääris- ehk sekundaarenergiaks, mille kasutamine energeetilistel eesmärkidel on mõttekam või võimalik ainult muundatud viisil. Salvestusastme ja taastumiskiiruse järgi eristatakse taastumatuid ja taastuvaid energiaallikaid.
Primaarenergia allikad ja kasutamine.
Kasutatavateks primaarenergia allikateks võivad olla päike, Maa soojus, tuul, vesi (jõed, järved, looted, ookeanid), fossiilkütused, biomass ja radioaktiivsed isotoobid. Primaarenergia vorme on veel, näiteks maa magnetväli ja äike, aga neid ei saa kasutada töö tegemiseks, kuna nende salvestamise võimalused pole piisavalt head või on allikad iseloomult liiga muutlikud.
Päike.
Soojus ja valgus, mis tuleb läbi universumi Päikeselt. Saab kasutada otseselt (maja kütmiseks: rohkem aknaid päiksepoolsesse külge kütab siseruumi) ja kaudselt (elektrienergia tootmiseks). Samuti on päikeseenergia paljude teiste protsesside ning energiaallikate algatajaks ja töös hoidjaks.
Tuul.
Tuule paneb tegelikult liikuma päike, aga seda loetakse eraldiseisvaks energiaallikaks. Otseselt saab tuult kasutada merenduses (nt purjekate liikumine), ehitiste jahutamisel (ehitis eksponeeritud tuulele), soolakaevandustes (tuule käes aurab vesi kiiremini ja järgi jääb soolaväli), aga ka tuuleveskites (viljast jahu jahvatamisel) ja tuulegeneraatorites (elektrienergia tootmiseks).
Vesi.
Kiirelt voolavatele jõgedele ehitatakse hüdroelektrijaamu elektri tootmiseks, aga samuti kasutati vesiveskeid vilja jahvatamiseks, villavabriku töös hoidmiseks jne. Lisaks on võimalik kasutada loodete energiat ja ookeani temperatuurierinevusi elektri tootmiseks.
Biomass.
Biomassi kasutatakse otsese kütteallikana (põhiliselt puitmassi) küttekolletes. Veel on võimalik biomassi kasutada kuuma auru tootmiseks spetsiaalsetes jaamades, et sellest edasi elektrit saada. Samuti on biomassist võimalik toota etanooli, biodiislikütust ja metaani. Energeetilises mõttes kasutatakse biomassi söögiks, et hoida organism kasvamas ja talitlemas.
Süsi.
Põhiliselt kasutatakse sütt elektrienergia, aga samuti terase, väetiste ja teiste tööstuslike produktide tootmiseks. Mõnel pool maailmas kasutatakse otseselt ahjudes kütmiseks ja söögitegemiseks mõeldud küttekolletes. Söest valmistatakse koksi (põhiliselt tahket süsinikku), mida kasutatakse rauamaagi sulatamiseks metallilise rauda saamiseks.
Nafta ja maagaas.
Naftast tehakse kütuseid, plasttooteid, asfalti jne. Maagaasi kasutatakse kütteks, söögitegemiseks mõeldud ahjudes, väetiste ja vesinikukütuse tegemiseks.
Uraan.
Uraani leidub maa sees ja see on üsna levinud element, kuigi mitte igal pool. Uraan on radioaktiivne isotoop, mis teeb sellest tuumaenergia tüübi, mida kasutatakse põhiliselt elektritootmiseks.
Geotermaalenergia.
Energiaallikaks on Maa sees radioaktiivsete tuumade lõhustumise protsessi tulemusel vabanev soojus ja samuti see energia, mis pärineb Maa tekkest. Seda kasutatakse elektritootmiseks, elamute kütteks ja jahutamiseks.
Enamikku primaarenergiast ei saa otse süsteemides kasutada. Kütused, mida kasutatakse igapäevaselt, näiteks elekter ja gaas, on juba sekundaarenergia. Neid nimetatakse energiakandjateks ja ehedal kujul neid looduses ei eksisteeri – nad on toodetud primaarenergiast. Isegi maagaas, mida kasutatakse laialdaselt elamutes nii kütteks kui ka söögivalmistamiseks mõeldud ahjudes, on läbinud enne töötlusprotsessi. Sekundaarenergiat ei saa kunagi rohkem olla kui primaarenergiat, kuna töötlemisel tekivad kaod. Sellepärast sõltutakse alati igasuguse energia kasutamisel primaarenergia olemasolust, kättesaadavusest ja ressurssidest.
Kasutamine maailmas.
Enamik primaarenergiast, mida maailmas kasutatakse, pärineb fossiilkütustest ja vaid 7,8% taastuvatest energiaallikatest. Taastumatut energiat nimetatakse ka räpaseks või mustaks energiaks, kuna selle käigus reostatakse keskkonda. 2010. aastal vabanes atmosfääri fossiilkütuste põletamise tagajärjel ligikaudu 9000 miljonit tonni süsinikdioksiidi, mida peetakse globaalse soojenemise oluliseks teguriks.
Primaarenergia tarbimisel, töötlemisel ja salvestamisel teistesse kandjatesse tekivad energiakaod. See tähendab, et lõpptarbijani võib jõuda vaid väike osa sellest energiast, mis algselt oli. See on suureks probleemiks, arvestades kliima soojenemist, fossiilkütuste varude lõppemist, energiahinna tõusu, aga samas sõltuvust ning vajadust energia järele.
Globaalne vajadus primaarenergia järele kasvab viimaste ennustuste kohaselt 36% aastatel 2008–2035. Enamik sellest (93%) läheb arenevate riikide majanduste arvele. Hiinas, mis võttis 2010. aastal USA-lt üle juhtpositsiooni energia kasutamises, ennustatakse 75%-list energiavajaduse tõusu. Fossiilkütustele ennustatakse endiselt tähtsat osa aastal 2035, aga vähem kui praegu, kuna tõuseb taaskasutatavate energiaallikate ja tuumaenergia tähtsus. Söe ja nafta osakaalule ennustatakse langust 44 protsendilt 33-le.
Seoses maailma rahvaarvu suurenemisega on loogiline, et energiavajadus võrreldes praegusega kasvab. Samas on taastumatute energiaallikate varud piiratud, mis tähendab, et tuleb muuta efektiivsemaks praegust energiakasutust ja arendada taastuvate energiaallikate tarvitamist.
Kasutamine Eestis.
2007. aastal oli Eesti energiavool ligikaudu 250 PJ. Üle poole kasutatavast energiast tuli põlevkivist (160 PJ), järgnesid nafta (66 PJ) ja maagaas (34 PJ). Taastuvate energiaallikate osakaal on üsna väike, ainult biomassi (31 PJ) tootlikkus on arvestatav energiaallikas. Hüdroenergiat kasutatakse vaid 0,084 PJ ja tuuleenergiat 0,34 PJ. Päikese-, tuuma- ja geotermaalenergia osakaal oli väga väike või olematu.
Kõige suuremad energiakaod toimuvad elektri ja sooja arvelt, aga märkimisväärselt palju transpordis, vastavalt 87 PJ ja 35 PJ. Mis tähendab, et kokku on kaod suuremad kui efektiivse energia hulk. See viib edasi probleemini, kuidas võimalikult palju algsest energiast ära kasutada eri süsteemides ja vähendada võrgust välja lastavat energiat. Edasi tulevadki valdkonnad, kus primaarenergia on oluline märksõna nii energia kui ka raha kokkuhoiu mõttes.
Primaarenergia kokkuhoiu võimalused.
Ehitised.
Hoone kütmiseks ja kõikvõimalike seadmete tööshoidmiseks kulub palju energiat. Samas on energiakaod suured, mis tulenevad vähe soojust pidavatest hoonetest. Lahenduseks on praegu järjest populaarsust koguvad passiivmajad või ka energiasäästlikud majad, mis kasutavad väga energiasäästlikke lahendusi. Passiivmaja vajab kütmiseks ja jahutamiseks 80% vähem energiat kui teised tavapärastele ehitusstandarditele vastavad uued hooned ja 90% vähem kui ülejäänud hooned. Passiivmaja primaarenergiavajadus peab olema nõuete järgi väiksem kui 120 kWh/m2a. Näiteks 1950. aastatel ehitatud maja kasutab primaarenergiat 558 kWh/m2a, mida on väga palju. Samas 2010. aastal ehitatud maja, kus on optimeeritud küttesüsteeme, vee soojendamist ning ventilatsiooni, kasutab primaarenergiat vaid 33 kWh/m2a.
Samuti on oluline, millise energiaklassiga seadmeid kasutatakse. Osa seadmeid raiskab energiat, tootes näiteks soojust: hõõglambis läheb suur osa energiast soojuseks, mitte valguseks, mis pole lambi kasutamise eesmärk. Lahenduseks võiks kasutada kõrge energiaklassiga olmetehnikat, lülitada välja seadmed, kui neid ei kasutata jne.
Transport.
Masinates kasutatavad kütusekogused on suured. Kahjuks ei kulu sealgi kõik eesmärgipäraselt. Nimelt ainult 14–16% kütusest kulub auto liikumises hoidmiseks, ülejäänud energia kaob mootori ja jõuülekande ebatõhususe tõttu või kasutatavatele elektrilistele lisaseadmele.
Vaja on välja töötada tehnoloogiaid, kus kasutatakse kütust efektiivsemalt kui praegu. Samuti saab vähendada primaarenergia kasutamist, kui tarvitada ühistransporti, jalgratast, vältida lennukite kasutamist jne.
Tööstus.
Sellest soojusest ja elektrist, mis lõpuks kodumajapidamistesse jõuab, on suur osa poolel teel kuhugi hajunud. 2010. aastal oli Eestis võrkudes lubatud 21% soojakadudeks, aga seda arvu tahetakse pidevalt vähendada. Probleemiks on veel vanad torud ja katlamajad, mis ei vasta enam tänapäeva nõuete ning raiskavad energiat.
Taaskasutatav energia.
Taaskasutatav energia on energia uuesti kasutamine teistes süsteemides. See tähendab, et energia, mis muidu läheks kaduma põlemisprotsessis, lendumises atmosfääri või väikese energiatõhususega masinatega töötamisel, suunatakse uuesti kasutusse. Näiteks soojuse ja elektri koostootmisel (Combined Heat and Power: CHP) on elektrijaamad mõeldud nii elektrienergia kui ka soojuse tootmiseks, et viimast mitte raisku lasta. Energia ringlusse võttu ja CHP-d saab hästi rakendada tööstuspiirkondades, tootmisrajatistes ja suurtes institutsioonides, nagu haiglad ja ülikoolid.
Tüüpilises elektri koostootmisjaamas kasutatakse sisendkütust, et toota elektrienergiat, aga soojusenergia on selles protsessis raisatud. Paljud rajatised, nii kaubanduses kui ka tööstuses, vajavad olulisel määral soojusenergiat kütmiseks ja jahutamiseks, milleks saaks kasutada auru, mis tavaliselt raisku läheks. Iga CHP tehas vähendab energiakulusid ja piirab heitekogusid võrreldes tavalise olukorraga, kus soojus ostetakse võrgust. See on väga oluline kokkuhoid, mida saaks saavutada selle süsteemi laiemal rakendamisel: nii süsinikdioksiidi emissiooni kui ka primaarenergia koguste näol.
Näiteks Ameerika Ühendriikide kommunaalteenuste sektoris raisatud soojuse hulk on suurem kui kogu Jaapani energiakulu. Sellise süsteemi rakendamine aitaks kokku hoida suure hulga ressursse. Muidugi nõuab süsteemide ehitamine ka energeetilisi kulutusi, aga kasutegurina toovad nad selle aastatega tagasi.