Tallinna Tehnikaülikool

Jätkusuutliku energeetika ja kütuste uurimisrühm

Uurimisrühma juht: kaasprofessor tenuuris Alar Konist PhD, tel. 620 3901, alar.konist@taltech.ee
Uurimisrühma liikmed: Tõnu Pihu PhD, Dmitri Nešumajev PhD
Doktorandid: Alejandro Lyons Ceron, Liisa-Maria Kaljusmaa, Mais Baqain, Mari Sinisalu, Mari-Liis Ummik 
Võtmesõnad: kütused, põlemine, pürolüüs, gaasistamine, tuhad, aktivatsioonienergia, CO2 heitmed, CCS ja CCU (sh. oxyfuel)

Alari uurimisrühm
Uurimisrühma liikmed ja tudengid

Energia tootmise üks põhieesmärk on protsesside efektiivistamine ja heitmete, sh. süsinikdioksiidi heitkoguste vähendamine. Ühe võimalusena uurib uurimisrühm põlevkivi ja biomassi koospõletamise võimalusi nt. tsirkuleeriva keevkihi (CFB) katlas. Kavandatud protsess võimaldab vähendada lisaks heitmetele ka ohtlike jäätmete tuhaprodukte, mida on senini igal aastal tekkinud ligikaudu kuus miljonit tonni.

Ühe olulisema teemana tegeleb uurimisrühm süsiniku püüdmise ja ladustamise või kasutamise ehk nn. CCUS tehnoloogiate kasutusvõimaluste uurimisega. Põhiliseks eesmärgiks on uurida kas hapniku ja CO2 põlemise tingimuste rakendamisel on võimalik saavutada piisava puhtusega CO2 voog, mida saaks energiatootmise ringlusest välja juhtida, saavutamaks kliimaneutraalsust. Lisaks uuritakse moodustunud tuhale tõhusama kasutamise leidmise võimalusi. Selleks uuritakse tuhkade sorptsioonilisi omadusi ja käitumist anorgaanilise aine tuhkade proovidest. Uuringuteks on kasutada tänapäevane infrastruktuur: 60kW CFB katseseade, TGA / DSC-MS, LA-ICP-MS, WD-röntgenanalüsaator, gaasi adsorptsioon analüsaator, osakeste eripinna ja poorsuse määramise seade (Quantachrome Autosorb iQ-C), elementanalüsaatorid (CHNS ja O), jne.

Teadusrühma käsutuses on akrediteeritud teaduslaboratoorium, mis võimaldab välja anda sertifitseeritud analüüsitulemusi erinevate kliente toodud erinevate iseloomudega proovidele. Samuti on labor akrediteeritud statsionaarsete saasteallikate õhuemissioonide määramise valdkonnas.

Tulemused: 2019 aasta suurimaks töövõiduks on, et uurimisrühma 2018-2019 a. teadustöö tulemusena on alates 01.01.2020 põlevkivitöötuses tekkivad tuhajäätmed mitteohtlikud, mis võimaldab tuha taaskasutamisele otsida erinevaid võimalusi.

EIEE23037 - Enefit Power AS-i territooriumil asuvate tootmisüksuste objektidel välisõhu emissioonide mõõtmised (2023-2025)
LEIEE23020 - Põlevkivitehnoloogiate alased teadusuuringud ja konsultatsioonid Enefit Power AS´s (2023-2024)
VNF22025 - Experimental and Modeling Investigation of Bio and Thermochemical Conversion of Biomass to Electricity (2022-2024)
LEIEE22018 - Välisõhu emissioonide mõõtmised Enefit Power AS territooriumil (2022)
LEIAE22071 - Biomassi tuhkades sisalduvate dioksiinide ja furaanide uuring (2022) 
LEIAE21086 - Põlevkiviõli tootmise parima võimaliku tehnika arengu analüüs ning ettepanekud selle ajakohastamiseks (2021-2023)
LEIEE21038 - Põlevkivitehnoloogiate alased teadusuuringud Enefit Energiatootmine AS-s (2021 – 2022)
LEIEE20068 - Põlevkiviõli tootmise CO2 jalajälje vähendamise rakendusuuring (2020 – 2022)
LEIEE20078 - Konsultatsiooniteenuse osutamine Enefit280-2 õlitehase tehniliste lahenduste hindamiseks (2020 – 2022)
PSG266 - Aktiveerimistingimuste mõju poorse süsiniku valmistamisel põlevkivist (2019-2022)
RITA1/02-20 - Kliimamuutuste leevendamine läbi CCS ja CCU tehnoloogiate (2019 – 2021)
LEP19011 - Põlevkivitehnoloogiate alased teadusuuringud Enefit Energiatootmise AS (2019)
LMIN18074 - Põlevkivituhkade ohtlikkuse uuring (2018 – 2019)
LEP17084 - Biomassi termokeemiliste protsesside alased teadusuuringud OÜ Utilitas Tallinna Elektrijaamas (2017 – 2020)

  • Saia, Artjom; Neshumayev, Dmitri; Hazak, Aaro; Sander, Priit; Jarvik, Oliver; Konist, Alar (2022). Techno-economic assessment of CO2 capture possibilities for oil shale power plants. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 169, ARTN 112938. 10.1016/j.rser.2022.112938.
  • Pikkor, H., Lees, H., Konist, A., Järvik, O., Maaten, B. Steam Activation of Oil Shale to Enhance the Porosity of Produced Semicoke (2022) Energy Sources Part A Recovery Utilization and Environmental Effects, 44 (4), 9064−9073. 10.1080/15567036.2022.2128471.
  • Lees, H., Järvik, O., Konist, A., Siirde, A., Maaten, B. Comparison of the ecotoxic properties of oil shale industry by-products to those of coal ash (2022) Oil Shale, 39 (1), 1−19. 10.3176/oil.2022.1.01.
  • Baqain, M., Neshumayev, D., Konist, A. Oxyfuel Conversion of Ca-rich fuel in a 60 kWth Circulating Fluidized Bed (2022) Proceedings of the 16th Greenhouse Gas Control Technologies Conference (GHGT-16) 23-24 Oct 2022. GHGT. 10.2139/ssrn.4276982.
  • Aurela, Minna; Mylläri, Fanni; Konist, Alar; Saarikoski, Sanna; Olin, Miska; Simonen, Pauli; Bloss, Matthew; Nešumajev, Dmitri; Salo, Laura; Maasikmets, Marek; Sipilä, Mikko; Maso, Miikka Dal; Keskinen, Jorma; Timonen, Hilkka; Rönkkö, Topi (2021). Chemical and physical characterization of oil shale combustion emissions in Estonia. Atmospheric Environment: X, 12, 100139. 10.1016/j.aeaoa.2021.100139.
  • Cerón, A.L.; Konist, A.; Lees, H.; Järvik, O. (2021). Current status of co-pyrolysis of oil shale and biomass. Oil Shale, 38 (3), 228−263. 10.3176/oil.2021.3.04.
  • Cerón, A. L.; Konist, A.; Lees, H.; Järvik, O. (2021). Effect of woody biomass gasification process conditions on the composition of the producer gas. Sustainability, 13 (21, 11763), #11763. 10.3390/su132111763.
  • Konist, A.; Jarvik, O.; Pikkor, H.; Neshumayev, D.; Pihu, T. (2019). Utilization of pyrolytic wastewater in oil shale fired CFBC boiler. Journal of Cleaner Production, 234, 487−493.10.1016/j.jclepro.2019.06.213.
  • Maaten, B.; Konist, A.; Siirde, A. (2019). High-speed thermogravimetric analysis of the combustion of wood and Ca-rich fuel. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry.10.1007/s10973-019-08785-6.
  • Neshumayev, D.; Pihu, T.; Siirde, A.; Jarvik, O.; Konist, A. (2019). Solid heat carrier oil shale retorting technology with integrated CFB technology. Oil Shale, 36 (2), 99−113.10.3176/oil.2019.2S.02.

Nutikad kaugküttelahendused ja kasvuhoonegaaside emissioonide keskkonnamõju integreeritud hindamise uurimisrühm

Uurimisrühma juht: kaasprofessor tenuuris Anna Volkova, PhD., tel. 620 3905 anna.volkova@taltech.ee, ruum U06-434
Liikmed: Andrei Dedov PhD, Eduard Latõšov PhD, Igor Krupenski PhD, Vladislav Mašatin PhD, Aleksandr Hlebnikov PhD, Inge Roos PhD, Sreenath Sukumaran PhD

Doktorandid: Hesham Ali, Janika Laht, Kertu Lepiksaar

Ülevaade

Teadusrühm tegeleb uute tehniliste lahenduste väljatöötamisega selleks, et liikuda nutika, kõrge efektiivsusega ja taastuvenergia varustusega kaugkütte kontseptsiooni suunas. Oluliseks tegevuseks on ka kasvuhoonegaaside emissioonide keskkonnamõju integreeritud hindamine. Teadusrühma poolt on käsitletud ja uuritud tehnilisi tingimusi kaugkütte süsteemide arendamiseks ja energiaefektiivsuse parandamiseks. Soojuse tootmise, edastamise ja tarbimise kombineeritud optimeerimine annab olulist primaarenergia säästu.

Kaasaaegsed kaugkütte süsteemid vähendavad energia tarbimist ja CO2 emissiooni. Teadusrühma poolt on käsitletud ja uuritud tehnilisi tingimusi kaugkütte süsteemide arendamiseks ja energiaefektiivsuse parandamiseks. Uurimistöö tulemuste rakendamine võimaldab kaugküttes toimuvate protsesside kirjeldamist ja optimeerimist, kus selle aluseks on vastavad töötingimused ja kehtivad regulatsioonid. Soojuse tootmise, edastamise ja tarbimise kombineeritud optimeerimine annab olulist primaarenergia säästu.

Uuritakse peamisi takistusi, mida olemasolevas kaugküttesüsteemis on vaja ületada, et kasutusele võtta neljanda põlvkonna kaugküte (4GDH). Väljatöötamise staadiumis on neljanda põlvkonna 4GDH-kontseptsiooni hindamise metoodika ja rakendamisvõimalused Eesti kaugküttesüsteemides. Hinnatakse võimalust soojusenergia salvestamise integreerimiseks Eesti kaugkütte sektorisse.
Uuritakse kaugküttega paralleelse tarbimisega seotud probleeme ja selle mõju kaugkütte süsteemile. Arendatakse paralleelse tarbimise rakendamise teostatavuse hindamise metoodikat

Grupi viimase aja teadustöö on seotud järgmiste teemadega:

  • Olemasolevate suureulatuslike kaugküttesüsteemide üleviimine 4. põlvkonna kaugküttele; 
  •  Soojusenergia salvestamise ühendamine biomassil põhineva CHP-ga;
  • Madalatemperatuurilised kaugküttevõrgud;
  • Suurte soojuspumpade integreerimine kaugküttesüsteemidega;
  • Elektrijaama käitamisstrateegia akumulatsioonipaagi integreerimisel;
  • Kaugküttepiirkondade arengukavad;
  • GIS-põhine kaugküttevõrkude optimeerimine;
  • Jätkusuutlikku kaugkütet tutvustav mobiilirakendus NutiSoojus;
  • Paralleeltarbimise mõju kaugküttele;
  • Kaugküttevõrkude optimeerimine;
  • Kaugkütte ja jahutuse primaarenergia tegurite arvutamine;
  • Madalatemperatuurilise kaugküttevõrgu soojusvarustus kõrgetemperatuurilise kaugküttesüsteemi tagasivoolu osast;
  • Tagasivoolu temperatuuri vähendamise mõju kaugküttevõrgule;
  • Eesti kaugküttepiirkondade arendamise stsenaariumid.


Uudiseid

Balti riikide looduslikud ja tööstuslikud soojusallikad on alakasutatud | Tehnika | ERR

Таллиннцы получат в январе огромные счета за отопление: цены вырастут на 56% - Delfi RUS

Viimased olulisemad teadusprojektid:

  • Põhjalik tööriistakomplekt madalatemperatuuriliste alamvõrkude integreerimiseks olemasolevatesse kaugküttevõrkudesse (2020 – 2022), International Energy Agency
    Projekti põhieesmärk on välja töötada üldistatavad lahendused energiakaskaadide lahenduse juurutamiseks ja suuremahulisteks rakendamisteks madalatemperatuuriliste alam-kaugküttevõrkude kauduning levitada tulemusi riiklikele kaugkütte liitudele ja kaugkütte operaatoritele.
  • 5GDHC tehnoloogia tehnoökonoomiline toimivus ja teostatavusuuring agendipõhise modelleerimise ja GISi abil (2020 – 2022), Nordic Energy Research
    Selle projekti raames töötatakse välja agendipõhise modelleerimise ja GISi abil simulatsiooniplatvorm, et hinnata 5. põlvkonna kaugkütte- ja jahutussüsteemide (5GDHC) tehnoloogia tehnilisi ja majanduslikke võimalusi ning uurida 5GDHC võimalikke rakendusi Balti riikides ja Põhjamaades.
  • Soojuspumpade kasutamise potentsiaal Balti riikides (2020 − 2021) Nordic Energy Research
    Projekti raames uuritakse soojuspumba potentsiaali ja sotsiaalmajanduslikke kulusid Balti riikides. Põhiülesanneteks on hinnata kõrgete temperatuuridega soojusallikate potentsiaali suurte soojuspumpade ja elektrikatelde kasutamiseks. Hinnatakse ka suurte merevee soojuspumpade potentsiaali ja kulutõhusust, soojuspumpade potentsiaali lõppkasutussektorites ja individuaalsete soojuspumade sotsiaalmajanduslilkke kulusid.

2018. - 2021. aastal uurimisgrupi liikmete poolt või osalusel ilmunud või ilmumas artiklid:

Volkova, A.; Krupenski, I.; Ledvanov, A.; Hlebnikov, A.; Lepiksaar, K.; Latõšov, E.; Mašatin, V. (2020). Energy cascade connection of a low-temperature district heating network to the return line of a high-temperature district heating network. Energy, 198, #117304. DOI: https://doi.org/10.1016/j.energy.2020.117304

Lepiksaar, K.; Volkova, A.; Rušeljuk, P.; Siirde, A. (2020). The effect of the District Heating Return Temperature Reduction on Flue Gas Condenser Efficiency. Environmental and Climate Technologies , 24, 3, 23−38. DOI: https://doi.org/10.2478/rtuect-2020-0083

Rušeljuk, P.; Volkova, A.; Lukić, N.; Lepiksaar, K.; Nikolić, N.; Nešović, A.; Siirde, A. (2020). Factors Affecting the Improvement of District Heating. Case Studies of Estonia and Serbia. Environmental and Climate Technologies , 24, 3, 521−533. DOI: https://doi.org/10.2478/rtuect-2020-0121

Volkova A., Latõšov E., Siirde A. (2020) Heat storage combined with biomass CHP under the national support policy. A case study of Estonia. Environmental and Climate Technologies, Vol. 24 https://doi.org/10.2478/rtuect-2020-0011

Volkova, A.; Latõšov E.; Lepiksaar K.; Siirde A. (2020). Planning of district heating regions in Estonia. International Journal of Sustainable Energy Planning and Management, Vol.25, 2020 https://doi.org/10.5278/ijsepm.3490

Latõšov, E.; Siirde, A.; Volkova, A.; Thaldfeldt, M.; Kurnitski, J. (2019). The impact of parallel energy consumption on the district heating networks. Environmental and Climate Technologies, 23, 1−13. https://doi.org/10.2478/rtuect-2019-0001

Volkova, A.; Latõšov, E.; Mašatin, V.v; Siirde, A. (2019). Development of a user-friendly mobile app for the national level promotion of the 4th generation district heating. International Journal of Sustainable Energy Planning and Management, 19, 21−35. https://doi.org/10.5278/ijsepm.2019.20.3

Pieper, H.; Mašatin, V.; Volkova, A.; Ommen, T.; Elmegaard, B.; Markussen, V. B. (2019). Modelling framework for integration of large-scale heat pumps in district heating using low-temperature heat source. International Journal of Sustainable Energy Planning and Management, 67−86. https://doi.org/10.5278/ijsepm.2019.20.6

Krupenski, I.; Volkova, A.; Pieper, H.; Ledvanov, A.; Latõšov, E.; Siirde, A. (2019). Small low-temperature district heating network development prospects. Energy, 714−722. https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.04.083

Reino, A.; Latõsov, E.  Impact of Primary Energy Factors to Achieving Building Energy Performance Targets in Estonia. 7. European Conference on Renewable Energy Systems ECRES 2019 PROCEEDINGS  10.-12.juuni 2019, Madrid, Hispaania. Ed. E. Kurt, J. Manuel Lopez Guede, F. Petrakopoulou Robinson. Erciyes University , 670−679.

Lukic, N.; Nešović, A.; Nikolić, N.; Siirde, A.; Volkova, A.; Latosov, E. (2019). Energy performance of the Serbian and Estonian family house with a selective absorption facade. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 659 (1), 012047.10.1088/1757-899X/659/1/012047. https://doi.org/ 10.1088/1757-899X/659/1/012047

Volkova, A.; Siirde, A.; Mašatin, V. (2018). Methodology for evaluating the transition process dynamics towards 4th generation district heating systems. Energy, 150, 253−261.10.1016/j.energy.2018.02.123. https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.02.123

5GDHC:

Selle projekti raames töötatakse välja agendipõhise modelleerimise ja GISi abil simulatsiooniplatvorm, et hinnata 5. põlvkonna kaugkütte- ja jahutussüsteemide (5GDHC) tehnoloogia tehnilisi ja majanduslikke võimalusi ning uurida 5GDHC võimalikke rakendusi Balti riikides ja Põhjamaades.

https://www.etis.ee/Portal/Projects/Display/3025ea65-db21-443a-81b5-f253880e85c4

IEA DHC:

Projekti põhieesmärk on välja töötada üldistatavad lahendused energiakaskaadide lahenduse juurutamiseks ja suuremahulisteks rakendamisteks madalatemperatuuriliste alam-kaugküttevõrkude kaudu ning levitada tulemusi riiklikele kaugkütte liitudele ja kaugkütte operaatoritele.

https://www.etis.ee/Portal/Projects/Display/d869a4cf-814b-4501-9c71-5a6fb3bdf77a

Kütuse ja õhuemissioonide analüüsi teadus- ja katselabor

Katselabori juht: vanemteadur Oliver Järvik, PhD, tel 620 3909, oliver.jarvik@taltech.ee, ruum U06-433
Liikmed: Inna Kamenev PhD, Erki Leht, Iige Brempel, Jelena Veressinina, Liisi Blank, Sven Kamenev,Tiina Ailt, Liisi Blank

Doktorandid: Jennie-Ry Lootus, Kati Roosalu

Ülevaade

Energiatehnoloogia instituut on akrediteeritud kui katselabor kütuste ja õhuanalüüside (statsionaarsete saasteallikate õhuheitmete) ja soojustehniliste katsete valdkonnas. Akrediteerimistunnistus L028.pdf (eak.ee)