Vesiniku ja hapniku elektrolüütilisel ühinemisel põhinevate kütuseelementide uurimine on viimasel ajal tormiliselt arenenud. See on pisitasa teinud neist arvestatava alternatiivi ka Eesti lagunevale põlevkivienergeetikale.
Kui tulevikus hakatakse põhjalikumalt uurima meie praeguse aja tehnikat ning tehnoloogiat, siis arvatavasti ei oska ajaloolased kuidagi seletada, miks muidu nii edumeelne ja kõrgestiarenenud inimkond veel 21. sajandi künnisel tegeles nii ilmselge rumalusega nagu seda on elektri tootmine fossiilsete kütuste põletamise teel.
Eesti võimalus
Imelikul kombel oleme ise rumalustega juba nii harjunud, et õigupoolest peame neid paratamatuks reaalsuseks. Nii on see kahjuks ka Eesti energeetikaga, kus üsna mitmest suust küll koos, küll eraldi hõigatuna kostab lause: "Põlevkivienergeetikale alternatiivi pole!" Kui ühte asja ikka piisavalt palju korrata, küllap see siis ka tõeks ehk paratamatuks reaalsuseks muutub. Ja ei aita siin komisjonid, ei avalik diskussioon "Foorumi" veergudel või mõnes trükiväljaandes - ikkagi jääb võimumeestel kuhugi ajusoppi vaikne sosin: "Muud alternatiivi pole...".
Ometi on just Eesti saavutanud praeguseks oivalise võimaluse. Me teame ju kõik, et põlevkivi igaveseks ei jätku ning et parimal juhul tuleme ehk veel paarkümmend aastat välja. Kuid olulisem on ehk asjaolu, et ilma suurte investeeringuteta ei olegi praegused elektrijaamad võimelised paarkümmend aastat põlevkivi korstnatesse laskma. Seega - investeerida tuleks nii või naa! Küsimus on nüüd vaid selles, kas tasub investeerida olemasolevasse äärmiselt väheefektiivsesse põlevkivienergeetikasse, mis võib-olla ei suudagi selle lühikese aja jooksul neid investeeringuid tasa teha?
Need kallid kütuseelemendid
Milleks üldse peaks kütust põletama, et tema abil elektrienergiat toota? Selle küsimuse esitas vist esimesena Willaim Grove 1839. aastal, mil ta esmakordselt lahutas elektrolüüsis vett hapnikuks ning vesinikuks. Tema arvamuse kohaselt pidanuks samade elementide ühinemisel veeks samuti genereeritama elektrit. Ometi võttis idee küpsemine üsna kaua aega ning alles 1952. aastal ehitas Francis Bacon oma kaastöölistega esimese suurema kütuseelemendi võimsusega viis kW.
Baconi elemendis toimus puhta vesiniku ja hapniku ühinemine läbi elektrolüüdi lahuse. Sellise elektrolüütilise protsessi tulemusena saadi nii elektrienergiat, puhast vett kui ka veidi soojust. Ja ei mingit saastet! Järgnevatel aastatel toimus tormiline kütuseelementide areng eelkõige tänu just NASA-poolsetele tellimustele. Kütuseelementides nähti eelkõige ideaalset toiteallikat kosmosesse lennutatavatele satelliitidele ja seda ta tõesti ka oli.
Kuid maapealseks kasutamiseks olid need omapärased patareid ikkagi veel liiga kallid. Kütuseelement meenutab tõepoolest veidi tavalist patareid, kuid teda võib erinevalt patareist lõpmatult laadida. Tal puuduvad igasugused liikuvad osad, ta ei eralda peaaegu mingeid saasteaineid ning tema hooldus on äärmiselt lihtne ja odav. Kuid peale kõigi nende juba niigi heade omaduste on kütuseelementidel ka veel äärmiselt kõrge kasutegur, mis võib ulatuda isegi kuni 80%-ni! Seda on enam kui kaks korda rohkem kui tavalistes, kütust põletavates elektrijaamades. Samas ei sõltu kütuseelementide kasutegur sugugi koormusest, nagu see on üsna tavaline Eesti elektrijaamadeski.
Kuid kust saada kütuseelementidele vesinikku? Hapnikuga on asi lihtsam, sest seda võetakse otse õhust. Vesinikku võib aga põhimõtteliselt saada maagaasist ja vastavad seadmed on tavaliselt juba süsteemi sisse ehitatud, kuid pole välistatud ka puhta vesiniku kasutamine, mida võib siis saada tavalise vee elektrolüüsist.
Selleks võib aga omakorda kasutada päikeseenergiat. Eesti tingimustes on maagaas jõudnud peaaegu kõikidesse suurematesse keskustesse ja seetõttu pole sugugi vajadust koondada kütuseelemendid kuhugi kaugele perifeeriasse ning kulutada seejärel miljoneid sealt elektrienergia toomiseks kohtadele.
Mis see maksab?
Praegu on turul vaid fosforhapet (H3 PO4 ) elektrolüüdina kasutavad kütuseelemendid, kusjuures nende elementide töötemperatuur on umbes 200=C6 C. Paljud kompaniid maailmas loodavad aga veel sellel aastal turule tulla ka muude lahendustega, kus kasutatakse nii tahkeid elektrolüüte kui ka õhukesi membraane. Esialgu pakutakse siiski vaid 200 kW võimsusega fosforhappe baasil töötavaid elemente ning nende maksumus on umbes 2000 dollarit/kW. Hind on muide üsna lähedane tuumajaama omale, kuid nagu me juba teame, on kütuseelementidel üsna palju eeliseid.
Et Eesti energiavajadus rahuldada vaid kütuseelementide baasil, tuleks analoogseid süsteeme sisse osta vähemalt 2500 tükki. Investeering on tõepoolest aukartustäratav ning küüniks umbes 1 miljardi dollarini. Kuid kõik märgid näitavad, et juba lähimal ajal võib kütuseelementide hind tublisti langeda. Kui hind langeks vaid 50%, siis oleks üpris reaalne, et summa, mis on planeeritud investeerida Eesti elektrijaamadesse (tuletame meelde, et see oli 250 miljonit dollarit) lubaks katta pool Eesti energiavajadusest kütuseelementide baasil. Kas pole see mitte ahvatlev alternatiiv?
Tundub ehk veidi üllatavgi, et kütuseelementide vastu näivat praegu enim huvi tundvat autotööstuse gigandid, kes loodavad lõpuks ometi alustada elektriautode massilist tootmist. Tunduvalt vähem huvi on seni ilmutanud energeetikafirmad ning kütuseelementide senine kasutus on peamiselt piirdunud tavalistest elektrivõrkudest liialt kaugel olevate hotellide või muude ehitiste energiavajaduste rahuldamiseks. Samas ei väsi paljud kütuseelementidega tegelevad firmad (Ceramatech, Westinghouse, Energy Research Corporation, Fuel Cells 2000, Ballard Power Systems, ONSI Corporation ja teised) kordamast, et juba lähiaastatel langeb kütuseelementide hind järsult. Igatahes on seni käivitatud elemendid, milledest mõned on töötanud juba üle 10 aasta, tõestanud, et kütuseelemendid on tõsiselt võetavad energiaallikad.
Veel pole hilja
Ma olen kaugel arvamusest, et kütuseelementidele tulekski rajada tuleviku Eesti energeetika, kuid mingi roll võiks neil kindlasti olla. Jälgides viimasel ajal toimunud ulatuslikke diskussioone elektrienergeetika teemadel, teeb mind loomulikult ärevaks asjaolu, et taolisele suhteliselt puhtale ning perspektiivsele tootmisviisile pole isegi mitte viidatud. Ometi võimaldaks kütuseelementide kasutuselevõtt oluliselt läheneda Euroopas kehtestatud saastenormidele, lubaks murendada kõikumatuna näivat Eesti Energia monopoli, elavdaks tööstust äärealadel ning miks mitte ka kogu Eestis tervikuna, sest kaugemas perspektiivis võiks ju isegi kütuseelementide tootmise Eestis käima lükata.
Eelnev jutt võib mõnele küll tunduda Ostap Benderi monoloogina Vasjuki maleklubis, kuid minu arvates tuleks siiski enne põhjalike otsuste vastuvõtmist kaaluda kõiki võimalikke variante, isegi neid, mis esmapilgul utoopilistena tunduvad. Ja ehk oleks mõttekas vähemalt üks töötav kütuseelement Eestisse üles panna. Usun, et osavate läbirääkimistega oleks võimalik ka see üpris odavalt kätte saada.
Kuidagi ei tahaks, et korduks samasugune rumal lugu, kui seda oli tasuta pakutud 500 kW elektrituuliku tagasilükkamine. Aga eks siingi mängis oma rolli kurikuulus subjektiivne faktor ja kellegi peas visalt kumav "Muud alternatiivi pole...". Kõiki majanduse seadusi arvestades peaks kütuseelementide Eestisse toomisest kõige rohkem huvitatud olema Eesti Gaas. Mind paneb tõsiselt imestama, et selline soliidne firma seda veel teinud pole. Aga ehk veel jõuab! Muidu jääksime tõepoolest ajalukku kui need, kel oli küll võimalus, kuid kes selle lihtsalt põlevkivisuitsuna korstnasse lasid.
JüRI KRUSTOK
