Tippsaavutused
Tippsaavutuste lehel toome teieni inseneriteaduskonna kõikide instituutide ja kolledžite viimaste aastate suurimad saavutused ja projektid, mida on au esile tõsta.
Ehituse ja arhitektuuri instituut
Tallinna Tehnikaülikooli Liginullenergiahoonete uurimisrühm on rahvusvaheliselt tuntud Euroopa liginullenergiamääratluste ning Eesti ja Soome energiatõhususe summaarse energiakasutuse metoodikate loojana, mis on tänaseks teostanud energiapöörde mõlema riigi ehituses.
Jarek Kurnitski juhtimisel 2012. aastal loodud REHVA liginullenergiadefinitsioon ja süsteemipiirid jõudsid 2017. aastal kasutusele Euroopa energiatõhususe raamstandardisse EN ISO 52000-1 ning on leidnud järgimist ka USA (US DOE 2015) ja Jaapani poolt.
Summaarse energiakasutuse metoodika tuli Eestis kasutusele 2008. ja Soomes 2012. aastal. Need nn. sooritusvõimepõhised metoodikad on unikaalsed, sest põhinevad dünaamilisel energiasimulatsioonarvutusel ja võimaldavad ehitajal vabalt valida tehnilised lahendused summaarse energiakasutuse näitaja ehk energiatõhususarvu piirväärtuse saavutamiseks. Täiendava nõudena tuleb vältida ruumide suvist ülekuumenemist, mida hinnatakse Raimo Simsoni poolt loodud temperatuurisimulatsiooniga, mille üheks uudsuseks on võimalus võtta arvesse akende avamist tuulutusasendisse.
Eesti metoodika on kasutusel kolme määrusena: energiatõhususe nõuded MKM nr 63, arvutusmetoodika MKM nr 58 ja energiamärgis MKM nr 36. Metoodikat täiendades ning kuluoptimaalsuse energiatõhususe taseme arvutustele tuginedes töötas uurimisrühm välja Eesti liginullenergiahoonete nõuded, mis rakendusid 2020. aasta algusest. Eesti liginullenergianõuded on osutunud rahvusvahelises võrdluses Euroopa ühtedeks kõige ambitsioonikamateks, olles kõige rangemad külma kliima tsoonis. Näiteks, kui 2013. aastal olid Eesti nõuded enamikest Põhjamaadest sammu maas, siis 2020. aastal juba sammu ees. See on viinud Eestis tipptasemel energiatõhususe ja sisekliimaga hoonete ehitamiseni.
Superministeeriumi hoone esindab omapärast ligininullenergia maailmarekordit.
Superministeeriumi hoone energiamärgis. Ministeeriumid kolisid A klassi hoonesse F, G ja H klassi pindadelt, energiakasutuse kokkuhoid oli 71%.
Liginullenergiahoonete ehituse edukale üleminekule 2020. aasta alguses aitas kaasa KredEx-i ja MKM-i tellimusel koostöös arhitektide, inseneride, ehitusettevõtete, majatehaste ja kinnisvaraarendajatega Endrik Arumägi juhtimisel välja töötatud eluhoonete liginullenergia oskusteave, mis on saadaval KredEx-i kodulehel ca 1000 lk mahus olevate näidisprojektide ja juhendite kujul.
Tallinna Õpetajate Kodu (Uuslinna 3a) on 2017 a valminud Eesti esimene liginullenergia korterelamu.
Kliimaneutraalses ehituses on uute liginullenergiahoonete kõrval ülimalt tähtis olemasoleva hoonefondi energiatõhususe parandamine. Tehnikaülikoolis välja töötatud korterelamute rekonstrueerimise lahenduste abiga jõuti 2019. aasta riigieelarveneutraalse rekonstrueerimiseni, mille juures 32% suurune maksutulu riigieelarvesse Ergo Pikase poolt teostatud arvutuste järgi ületas esmakordselt 30%-ni vähendatud toetusmäära.
Tehnikaülikoolis välja töötatud korterelamute tüüplahendused ja renoveerimise nõuded on aluseks KredEx-i poolt väljastatavatele rekonstrueerimistoetuste tehnilistele tingimustele, mis on olnud kasutuses alates 2010. aastast ning iga toetusvooru puhul kehtestatud eraldi määrusega. Eestis kasutatavad KredEx-i rekonstrueerimistoetused on pälvinud Euroopas tähelepanu kui ühed kõige terviklikumat renoveerimist võimaldavad, st nende abil parandatakse energiatõhususele lisaks hoone ventilatsiooni ja sisekliimat ning pikendatakse hoone kasutusiga jätkusuutlikul viisil, mis on hästi tõendatud Alo Mikola poolt. Tehnikaülikool on tervikliku renoveerimise tehnoloogiat edasi arendanud tehaselise renoveerimise kujul, mille puhul hooned renoveeritakse tehases toodetud elementidega, mis võimaldab tööjõu efektiivsemat kasutamist. Esimene tehases toodetud elementidega renoveeritud maja Eestis on Tehnikaülikooli ühiselamu Akadeemia tee 5a, mis renoveeriti 2017. aastal Targo Kalamehe juhtimisel MORE-CONNECT projekti osana A klassi liginullenergiahooneks. Selle töö tulemusel käivitas KredEx 2021. aastal pilootprojekti, milles renoveeritakse tehases toodetud elementidega 20 korterelamut.
Liginullenergiahooneks renoveeritud Tehnikaülikooli ühiselamu Akadeemia tee 5a.
Rohepööre on viinud erineva suurusega päikese- ja tuuleelektri tootmise mahtude kiire kasvuni. Tehnikaülikool on Martin Thalfeldti juhtimisel koostöös Eesti Energiaga arendanud paindlikkusteenust, mille tulemusena hooned suudavad vähendada või suurendada tarbitavat elektrivõimsust vastavalt elektrivõrgus olevatele taastuvenergiavõimsustele, mis ei ole juhitavad. Tulemuste järgi peab kliimaneutraalne hoone lisaks energiatõhususele ja taastuvenergia tootmisele suutma ka juhtida teatud mahus elektrilisi koormusi, et võimaldada tsentraalse elektritootmise kiiremat üleminekut taastuvenergiale.
Hoonefondi rekonstrueerimise mastaapsust ja mõju näitab 2020. aastal valitsuse poolt heaks kiidetud Majandus- ja Kommunikatsiooniministeeriumi ja Tehnikaülikooli koostöös valminud Hoonete rekonstrueerimise pikaajaline strateegia, mille peamine eesmärk on enne 2000. aastat ehitatud hoonefondi terviklik rekonstrueerimine aastaks 2050. Strateegia järgi renoveeritakse Kalle Kuuse poolt teostatud arvutustel energiamärgise C klassi tasemele 30 a jooksul 141 000 hoonet, kokku 54 mln m2 kogumaksumusega 24 mld €, mille tulemusel hoonete kasvuhoonegaaside heide väheneb koos energiatootmise eriheite vähenemisega ligi 90% võrra.
Eesti innovatsioon 2015 korterelamute renoveerimises: ventilatsioonitorustik paigaldatakse fassaadile soojustuskihi sisse, millega saavutatakse taskukohaselt hea energiatõhusus ja sisekliima.
KHG heite edasiseks vähendamiseks käivitati 2021. aastal MKM-i tellimusel hoonete süsinikujalajälje arvutusmetoodika loomine Kimmo Lylykangase juhtimisel, mis võimaldab arvestada ja optimeerida hoone 50-aastase elutsükli süsinikujalajälge, võttes arvesse nii ehitusmaterjalide ja -toodete valmistamise kui ka hoonete energiakasutuse emissioone. Metoodika loob aluse Eesti regulatsioonile, mis võimaldab Eestil kehtestada elutsükli süsinikujalajälje nõuded samaaegselt Põhjamaadega, ehk Euroopa esimeste riikide seas.
Uuringu „Eesti Energia Estonia kaevanduse lubjakivi killustiku ning tuha tehniline sobivus ja majanduslik põhjendatus RailBaltic muldkeha ja kõrvalteede alusmaterjalina või stabiliseerimiseks“ eesmärk oli hinnata Eesti Energia Enefit Kaevandused Estonia kaevanduse lubjakivikillustiku fr 0/90 mm sobivust RailBaltic raudtee muldkeha ning kõrval-ja hooldusteede ehitusel. Varasemalt puudus ülevaade, kuidas vaatluse all olev lubjakivikillustik peab ajas vastu klimaatilistele tingimustele ja kasutuskoormusele ning vastamist vajas ka küsimus lubjakivikillustiku külmakindluse (mis on suhteliselt nõrk) ja orgaanilise aine sisalduse (mis on suhteliselt kõrge) kohta.
Küsimuste lahendamiseks analüüsiti erinevaid raudtee- ja teelõike võttes nendest katsetamiseks proove, lisaks viidi läbi täismõõdulise teekonstruktsiooni katsetus heavy vehicle simulator (HVS) seadmega.
Uuringu tulemusel leiti, et lubjakivikillustikku on võimalik kasutada Rail Balticu muldkeha ehituses segades materjali kvartsliivaga suhtes 70:30, mis tagab segu pikaealisuse ja täidab vajalikud nõuded raudteelõigu ehitamiseks. Täiendavalt pakuti lahendusi ja võimalusi ka põlevkivituha kasutamiseks.
Kokkuvõtteks annavad uuringu tulemused võimaluse kasutada Rail Balticu ehitusel ringmajanduse põhimõtteid ja säästa looduskeskkonda.
Nüüdisajal kasutatakse asukohamääranguks GNSS (Global Navigation Satellite System, mille vanim ja tuntuim komponent on GPS – Global Positioning System) satelliit-navigatsioonisüsteeme. GNSS-vastuvõtjaga saab määrata asukoha geograafilised koordinaadid ja kõrgus, mis kuvatakse rahvusvahelise maaellipsoidi suhtes. Paraku ei oma kõrgused maaellipsoidi kui „tehisliku“ matemaatilise pinna suhtes mingit praktilist väärtust, kuna loodusnähtuste uurimisel ja paljudes inseneriülesannetes on hoopis olulisem teada kõrgust merepinnast ehk absoluutkõrgust. Absoluutkõrguseid saab määrata ajamahuka ja kalli geomeetrilise nivelleerimisega (loodimisega), mille lähtepunktid on tavaliselt seotud kokkuleppelise keskmise merepinna tasemega. Seda Maa gravitatsioonivälja ekvipotentsiaalpinda nimetatakse geoidiks, mis ongi kõrguste ja sügavuste määramise lähtenivoopind.
Tallinna Tehnikaülikooli teedeehituse ja geodeesia uurimisrühma poolt modelleeriti Eestit ja selle lähipiirkonda kattev 5 mm täpsuselist kõrgusmäärangut võimaldav EST-GEOID2017 mudel.
Esmajoones on tulemused kasulikud geodeetiliste inseneriülesannete lahendamisel kogu riiki hõlmavate objektide (näiteks raud- ja maanteed, side- ja jõukaablid jne) rajamisel ja haldamisel GNSS-tehnoloogiaga. Usaldusväärse geoidimudeli olemasolu on eelduseks inseneritööde kulutuste vähendamiseks, lisaks on sel oluline roll rajatiste ekspluateerimisel ja ohutuse tagamisel.
Geoidi mudeli kasutuslitsentsi on praeguseks taotlenud ligi 200 välis- ja kodumaist ettevõtet ja uurimisasutust.
Joonis 7. Mudelpind EST-GEOID2017 (koos suuremate asulate ja peamiste maanteedega), mis on rakendatav GNSS kõrgusmäärangu tulemuste ümberarvutamiseks absoluutkõrgusteks ja vastupidi. Isojoonte vahe on 0,1 m.
Teedeehituse ja geodeesia uurimisrühma liige Sander Sein on alates 2015. aastast aktiivselt panustanud olemasolevate rajatiste kvaliteedikontrolli parendamisele ning välja töötanud metoodika, mille abil on võimalik kombineerida subjektiivset visuaalset ülevaatust (vt. foto) kvalitatiivsete mittepurustavate katsemetoodikatega ning hinnata sildade seisukorda piisavalt täpselt lähtudes omaniku soovidest.
Rajatiste kvaliteedi standardiseerimine lähtuvalt parimatest praktikatest on ka Euroopa tasandil aktuaalne ning sellele pandi tugev alus COST Tegevuskava TU1406 raames ning tegevust jätkatakse Eurostruct ühingu egiidi all. Rajatiste kvaliteedi hindamises on kaks kriitilist etappi, projekteerimine ning otsus rajatis lammutada, mis määravad suuresti tegeliku kasutusea. Selleks, et tulevased standardiseeritud kvaliteedi hinnangud võimalikult kiiresti Eestis kasutusse jõuaksid, rakendatakse parimaid praktikaid juba ka õppetöös.
Lisaks rajatiste kvaliteedile on viimastel aastatel rohkem tähelepanu pööratud, et kogu elanikkond on elukeskkonda kaasatud ning kõigile on tagatud võrdsed võimalused ühiskonnaelust osa võtmiseks. Tegemist on probleemiga, mis vajab terviklikku vaadet ning eeldab kõigi loomisprotsessis osalejate piisavat teadlikust ligipääsetavuse kohta. Sander Seina eestvedamisel kaardistati Ligipääsetavuse rakkerühma esimese tegutsemise aasta jooksul teede taristu ligipääsetavuse puudused ning pakuti teiste liikmetega välja võimalikud lahendused.
Tudengid Valingu viadukti seisukorda hindamas.
Üheks komponendiks tee-ehituse jalajälje vähendamiseks on minimeerida vajaminevate ehitusmaterjalide koguseid kasutades maksimaalselt juba kohapeal olevaid pinnaseid, isegi neid, mis on traditsiooniliselt ehituseks sobimatud, näiteks turvas.
Olenevalt ehituse alla minevast piirkonnast võib olla võimatu vältida alasid, kus olemasolevaks pinnaseks on turvas (Eesti territooriumi pindalast moodustavad turbalasundiga kaetud alad umbes 22%). Kuna turvas on tugevalt kokkusurutav, nõrk ja ajas lagunev pinnas, mis teeb sellele ehitamise problemaatiliseks nii lühi- kui pikaajalises perspektiivis, siis reeglina nähakse ette selle väljakaeve ja asendamine paremakvaliteedilise materjaliga. Samas on turbaalad väga efektiivsed süsiniku neelajad, mistõttu varem kuivendatud märgalasid ka taastatakse ning mistõttu on ebasoovitav neid teedeehituse otstarbeks uuesti kuivendada. Kui turvast kasutatakse teedeehituses aluspinnasena seda asendamata ja ümbritsevat ala kuivendamata, on tegemist keskkonna seisukohast lihtsustatult öeldes topelt kasuliku tegevusega, mistõttu on see maailma keskkonnaeesmärke silmas pidades väga huvipakkuv võimalus.
Transpordiamet katsetas tee ehitamist turbapinnasele Tallinn-Tartu maantee Võõbu kandis, kuhu rajati 150 m katselõik, mis koosneb omakorda viiest 30 m pikkusest alamsektsioonist, kus kasutati kas geosünteetidega armeerimist või kergtäitematerjalidega muldkeha koormuse vähendamist. Katsete tulemusel nähtus, et turbapinnast on võimalik kasutada uue tee aluspinnasena seda eemaldamata ning täna kulgeb katselõigul juba 2+2 põhimaantee.
Tallinna Tehnikaülikooli teedeehituse ja geodeesia uurimisrühm on monitoorinud katselõigu vajumeid alates selle ehituse algusest ning jätkab seda ka tee kasutamise jooksul. Mõõtmisteks on muuhulgas kasutatud droone, mis võimaldavad saada kiiresti ja piisavalt täpselt kogu mõõdetavast alast ülevaate – tegemist on olulise läbimurdega, sest varasemalt pidi inimene füüsiliselt tee peal, liiklusvoo sees kohal olema, mis tekitab potentsiaalselt ohtlikke olukordi nii liiklejatele kui mõõtjatele. Droonide kasutamisega taolised ohud kõrvaldatakse ohverdamata oluliselt mõõtmise täpsuses – nimelt võrdlusmõõtmistega tuvastati ka sentimeetrist väiksemaid vajumierinevusi, mis teeb selle samaväärseks laialdasemalt kasutatava, kuid oluliselt ajamahukama laserskanneerimisega.
Kombineerides mõõdetud vajumiandmeid geotehniliste näitajate ja analüüsidega on Võõbu katselõigult saadud teavet ja kogemusi, kuidas ka tulevikus oleks võimalik probleemseid pinnaseid kasutada maksimaalsel määral aidates sellega kaasa teedeehituse keskkonnaalase jalajälje vähendamisel. Lisades sellele juurde ka efektiivsemad ja ohutumad monitooringu- ning mõõtmismetoodikad saame suuresti kaasa aidata valdkonna arengule, et meie teed sobituksid nii liiklejatele kui ka looduskeskkonda.
Eesti on Euroopa suurim puitmajade eksportija. Puit hoonete ehitusmaterjalina levib iga aastaga järjest rohkem. Liikudes kliimaneutraalsuse poole jälgitakse üha enam ka materjalide keskkonnamõju. Ehitusvaldkonnal tervikuna on märkimisväärne osakaal rahvamajanduse süsinikjalajäljes. Puidu laialdasem kasutus aitab seda vähendada. Puitehitis on suurepärane CO2 salvesti, hoides süsinikku ringlusest väljas aastakümneteks või isegi -sadadeks. Kaasaegsetes puitehitistes võetakse naturaalse puidu kõrval kasutusele nn. inseneripuidust konstruktsioone – liimpuit, ristkihtpuit, mis on alternatiiviks raudbetoonile ka mitmekorruseliste hoonete püstitamisel.
Üks puitmajadega kaasnev müüt on puitmaja tuleohtlikkus. Puitkonstruktsioonide käitumist tulekahju olukorras käsitlevate teadusuuringute tulemused võimaldavad tõendada puitehitise püsivust tules ning tagada seadustega kehtestatud ohutustase võrdselt teiste hoonetüüpidega. Nende uuringute alusel püstitatud hooned ning loodud uued projekteerimisjuhised aitavad kaasa puitehitiste suhtes kohati veel esinevate eelarvamuste murdmisele ning puitehitiste laiemale levikule.
Ehituskonstruktsioonide uurimisgrupis on Alar Justi juhtimisel välja töötatud mitmed uued Euroopa arvutusmeetodid kaasaegsete puitkonstruktsioonide tulepüsivusarvutusteks. Kergete puitkarkass-seinte ja vahelagede tulepüsivuse arvutusmeetod on esitatud Mattia Tiso doktoritöös. Universaalne arvutusmudel põhineb arvukatel tulekatsetel ning termomehaanilistel simulatsioonidel ning annab võimaluse edaspidi arvutada kergete puitkarkassiga konstruktsioonide tulepüsivust ning selle sõtuvust isolatsiooni- ning kattematerjalidest. Samuti on uurimisgrupi poolt välja pakutud katsemeetod isolatsioonide liigitamiseks tulekaitsetaseme järgi. Suur panus on antud inseneripuidu tulepüsivuse arvutusmeetodite arendamisse. Katrin Nele Mäger uurib oma doktoritöös I-talade toimimist tules ning pakub välja uudse arvutusmeetodi I-taladega vahelagede ning seinte arvutamiseks. Jane Liise Nurk uurib liimide, Johanna Liblik aga savi- ning lubikrohvide mõju puitkonstruktsioonide tulepüsivusele. Ehituskonstruktsioonide uurimisgrupi panus uude Euroopa projekteerimisstandardisse EN 1995 1 2 aitab kaasa tulepüsivate puitmajade projekteerimisele ja ehitamisele Eestis ja Euroopas laiemalt.
Elektroenergeetika ja mehhatroonika instituut
Campulse näol arendatakse unikaalset ülikoolilinnakut hõlmavat mõõteandmete andmehõive platvormi. Juba praegu on võimalik linnakus olevatest jaotusvõrguettevõtja Elektrilevi elektrienergia kommertsarvestitest andmete kogumine, andmeanalüüs ning andmete visualiseerimine ühel sidusal haldusplatvormil. Campulse võimaldab ülikoolil olla digiveduriks nutikate infrastruktuuride arengus.
Sellele lisaks pakutakse linnaku elektrienergia tarbimise monitooringut nutisõbraliku Campulse Lite rakenduse kaudu laiemale kasutajaskonnale. Andmete struktureerimine Campulse platvormil võimaldab pakkuda ülikoolile tervikuna aga ka teistele Eesti ja välismaa teadusasutustele ja ettevõtetele töö-, õpi- ja elukeskkonna mõõteandmeid paremate otsuste tegemiseks. (pildid manuses).
Töörühm: Cletus John Crasta, Hannes Agabus, Ivo Palu, Kristjan Pütsep, Mario Leier, Oliver Ilmjärv, Oskar Voorel, Tarmo Korõtko
SMAGRINET on 2020 aastal TALTECHi eestvedamisel algatatud teabekeskuse projekt, mille raames on loodud energeetika ja tarkvõrgu õppematerjalid, koolitus- ja infopaketid, et ühtlustada teadmisi tänapäeva elektrisüsteemist. SMAGRINETi eesmärk on teha targa võrgu teadmised üldteadmisteks.
Üliõpilastele on loodud kolm moodulit:
- Targa võrgu turvalisus ja tulevik
- Majanduslikud ja sotsiaalsed väljakutsed
- Targa võrgu ja rohelise energeetikaga võrkude tark planeerimine
Materjalid on kohaldatud ka tööstusettevõtetele, et oleks võimalik aidata praegustel ja tuleviku töötajatel paremini muutustega kohaneda ja mõista nende vajadust.
Lisaks on loomisel avalikkusele mõeldud videokoolitused, mängud jmt, et teha keeruline energeetika valdkond arusaadavaks ka tavainimesele.
Töörühma juht: Karl Kull
Viimastel aastatel on instituut panustanud Põhja- ja Baltimaades unikaalsete laborite arendusse, mis pakuvad uudseid teenuseid ka ettevõtetele.
Releekaitse ja automaatika labor
2018. aasta lõpus arendati koostöös Siemensi ning Harju Elektriga välja releekaitse ja automaatika labor. Laboris olevate seadmetega on sisuliselt võimalik simuleerida reaalse alajaama tööd ning seda, kuidas toimub elektrisüsteemi rikete tuvastamine ja nende ärahoidmine. Laboris on uuema põlvkonna Siemens seadmed, mida kasutatakse reaalsete elektrisüsteemide alajaamades. Sisuliselt on laboris üks reaalne alajaam, mis hõlmab relee- ja automaatikaseadmeid ning nende juurde kuuluvat sidesüsteemi.
Töörühma juht: Jako Kilter
Valgustehnika labori akrediteerimine ja uudse mõõtemeetodi ja mõõtevahendi väljatöötamine
2019. aastal sai akrediteeringu valgustehnika labor. Labor on Balti riikides ainus, kes pakub akrediteeritud mõõtmisteenust seitsme valgustehnilise mõõteparameetri osas. Akrediteering hõlmab järgmiste valgustehniliste parameetrite mõõtmisi:
- valgustustihedus
- heledus
- valgusvoog
- valgusvärvsus
- valguse spektraalkoostis
- räigus
- valguse värelus
2019. aastal leiutati laboris ka uudne mõõtemeetod- ja vahend, mille abil võetakse arvesse inimesele omast skotoopilist ja mesoopilist nägemist pimedas ja hämaras keskkonnas, mida seni ei ole rakendatud.
Töörühm: Argo Rosin, Arvo Oorn, Toivo Varjas, Rein Laaneots, Raivo Teemets, Taavi Möller.
Rohkem infot laborite kodulehtedel
NYMO on mitmeotstarbeline, universaalne ja võimekas autonoomne robotlaev, mis tajub ümbritsevat keskkonda, suutes välise sekkumiseta läbida etteantud missioonipunkte. Robotlaev tunneb merel ära erinevaid objekte ja oskab võtta vastu vajalikke juhtimisotsuseid.
NYMO võimaldab pakivedu merel, tuvastada sadamas õlireostust, teha mereuuringuid ja teisi merel sobivaid operatsioone otsese inimese sekkumiseta. Hetkel on tegemist prototüübiga, kuid seda on võimalik kohandada konkreetse ülesande lahendamiseks.
2021 aastal moodustati Tallinna Tehnikaülikooli spin-off ettevõtte MindChip OÜ, et integreerida omavahel nii teadus-arendus projektid, investorid ja praktilised rakendused klientide jaoks.
Töörühm: Heigo Mõlder, Tanel Jalakas, Indrek Roasto, Taavi Möller
Energiatehnoloogia instituut
Mobiilirakenduse NutiSoojus eesmärk on edendada jätkusuutliku kaugkütte rakendamist riiklikul tasandil. Mobiilirakenduse abil saavad tarbijad infot kütuste kohta, mida kasutatakse etteantud piirkonna hoonete soojusega varustamiseks. Samuti on võimalik näha seoseid, kuidas muutused tarbijate käitumises mõjutavad kogu kaugküttesüsteemi ning kuidas süsteemi üleminek 4. põlvkonna kaugküttele muudaks primaarenergia tarbimist ja CO2 emissioone.
Mobiiliäpi potentsiaalsed kasusaajad on nii soojustarbijad (kaugkütte ja lokaalkütte tarbijad), soojuse tootjad ja edastajad, kinnisvarainvestorid, linnaplaneerimise spetsialistid ja kohalikud omavalitsused kui ka poliitikud.
Töörühm: Anna Volkova, Eduard Latõšov, Vladislav Mašatin, Kertu Lepiksaar, Andres Siirde
IT: TM Development OÜ
Kujundus: Havas Estonia
Tallinna Tehnikaülikool ja Tartu Ülikool uurisid Eestis tekkivate erinevat tüüpi põlevkivituhkade omadusi, et selgitada välja, kas neid tuleb liigitada ohtlikeks jäätmeteks või mitte.
Põhjalik uuring kinnitas, et põlevkivituhad on samasuguste omadustega nagu kivisöetuhad, mistõttu pole põhjust neid eraldiseisvalt ohtlikeks jäätmeteks liigitada.
Töörühma juht: Alar Konist
Materjali- ja keskkonnatehnoloogia instituut
Nutikas teekatend on Põhjamaade esimene päikesevalgusest elektrit tootev teekate, millesse integreeritud infotehnoloogilised lahendused muudavad teepinna liikluses aktiivseks osalejaks liiklusohutuse tõstmise eesmärgil. Tuleviku teedel suhtleb tee liiklejatega ja vastupidi.
Nutikas teekatend koosneb 20 x 20 cm suurustest nn e-teekividest, mille komponentideks on kulumis- ja ilmastikukindlasse polümeerkomposiiti sukeldatud päikeseelement, mitmesugused andurid, elektroonika juhtplokk ning tarbijatena LED-lambid. Selline teekatend toodab päikeseenergiast elektrit, toodetud elektrienergia salvestatakse ja seda kasutatakse teemärgistuse, nagu ülekäiguraja triipude, ohutussaarte, liiklussuundade eraldusjoonte, teele maha märgitud suunaviitade nähtavaks tegemiseks pimedal ajal – teekatendisse integreeritud LED-id rakenduvad tööle hämaruse saabumisel.
Nutikas teekatend on üks targa linna rakendustest.
Töörühm: Malle Krunks, Arvo Mere, Nicolae Spalatu, Mihkel Viirsalu, Veljo Sinivee, Daniil Denissov, Allan Lahi
Tallinna Tehnikaülikooli polümeeride ja tekstiilitehnoloogia labori teadlased koostöös ettevõttega Skeleton Technologies ning Euroopa Kosmoseagentuuriga tegelevad eriliste vastupidavusomadustega superkondensaatorite väljatöötamisega. Superkondensaatorid valmistatakse elektroketruse teel ja need koosnevad nanokiulistest materjalidest. Kiud nendes materjalides on juuksekarvast 10 – 100 korda peenemad. Kiuline struktuur on painduv ja tavapärastes superkondensaatorites kasutatavatest materjalidest kuni 20 korda tugevam. Uute superkondensatorite painduvus, kergus, ning samas väga suur tugevus on kosmosetehnikas eriti oluline. Arendatavaid superkondensaatoreid plaanitakse kasutada tugeva lühiajalise vooluimpulssi andmiseks tsüklilise elektritoite vajadusel satelliitidele nende viibimisel päikesevalgusest varjus, satelliidipaneelide avamisel ja mehaanilisel liigutamisel.
Töörühm: Andres Krumme, Elvira Tarasova, Viktoria Vassiljeva, Illia Krasnou, Siret Malmberg
Tselluloos kui enamlevinud biopolümeer on väga oluline taastuv tooraine termoplastsete polümeermaterjalide valmistamiseks. Mõned tselluloosi eelised on samas selle töötlemisel väljakutseks. Tselluloos on raskesti lahustuv ja ei ole loodulikus vormis termoplastne. Tööstuse poolt eelistatava sulas olekus töödeldavuse saavutamiseks tuleb tselluloosi keemiliselt modifitseerida. Kahjuks on seni kasutusel olevad tselluloosi modifitseerimise viisid suure keskkonnamõjuga ja see piirab antud väärtusliku biopolümeeri kasutust. Tallinna Tehnikaülikooli polümeeride ja tekstiilitehnoloogia ja puidutehnoloogia laborite koostöös on väljatöötamisel jätkusuutlik tselluloosi keemilise modifitseerimise meetod termoplastsete tselluloosi estrite valmistamiseks. Jätkusuutlikkuse tagamiseks vähendatakse lahustite, esterdamiseks kasutatavate reagentide ja töötlusmeetodite keskkonnamõju. Lahustitena rakendatakse uusi protoonseid ioonseid vedelikke, kasutatakse biopõhiseid reagente ja arendatakse ressursisäästlikku reaktiivse ekstrusiooni tehnoloogiat. Uuel meetodil valmistatav termoplastne tselluloos võib asendada seni taastumatutel maavaradel põhinevaid pakkematerjale aga leida rakendust ka tekstiilitööstuses ning kõrgtehnoloogiliste materjalide valdkonnas, nagu filtreerimine või kuvarid.
Prof. Andres Krumme uurimisgrupp, Polümeeride ja tekstiilitehnoloogia labor
Termoplastse tselluloosi sulatamine ja ekstrudeerimine laboris
Näide materjali headest optilistest omadustest, umbes 1 mm paksusega ketas
Tallinna Tehnikaülikooli keskkonnatehnoloogia teaduslabori teadlased tegelevad energiatõhusa meetodi mitmekülgse uurimisega vee, õhu ja jääkmuda töötlemises. Energiatõhus lahendus seisneb koroona impulsselektrilahenduse ja fotokatalüütilise oksüdatsiooni rakendamises. Võrreldes olemasolevatega on uus tehnoloogia 2,5 kuni 3 korda energiatõhusam. Uue tõhusa puhastustehnoloogia väljatöötamisel oli eesmärk veest, õhust ja jääkmudast eemaldada püsivaid inimtegevusest pärinevaid mikrosaasteaineid, kantserogeenseid nitrosoühendeid ning lenduvaid ühendeid. Uurimistöö hõlmas koroonalahenduse kombinatsioone Fenton-tüüpi oksüdatsiooniga ja fotokatalüüsiga gaasifaasis, kusjuures analüüsiti nii protsessi efektiivsust, reaktsiooni kulgu kui ka võimalikke piiranguid. Selle tulemusel leiti sobivaimad protsessi tingimused.
Teaduslabori töötajad teenisid 2020. aastal EV riigipreemia tehnikateaduste alal tööde tsükli „Süvaoksüdatsiooni tehnoloogiate arendamine kaasaegsete keskkonnaprobleemide lahendamiseks: tugevalt saastatud tööstusreovetest mikrosaasteaineteni õhus ja vees“ eest.
Töörühm: Sergei Preis, Marina Kritševskaja, Niina Dulova, Juri Bolobajev
Illustratsioon 1
Illustratsioon 2
Illustratsioon 3
Tallinna Tehnikaülikooli päikeseenergeetika materjalide teaduslabori teadustöö on suunatud uut tüüpi päikesepaneelide tehnoloogia väljatöötamisele. Eesmärgiks on välja töötada keskkonnasõbralikel anorgaanilistel materjalidel nn kesteriitidel, põhinev ehitisintegreeritavate päikesepaneelide tehnoloogia, mille uudsus seisneb paneelide poolläbipaistvuses, heas painduvuses ja kerguses.
Üheks olulisemaks komponendiks päikeseelemendi struktuuris on absorbermaterjal. Meie tehnoloogia on terves tootmistsüklis ainulaadne, alates sellest, et kasutame absorbermaterjali valmistamiseks pulbertehnoloogiat kuni selleni, et kogu struktuur on võimalik valmistada „roll-to-roll“ meetodil ehk siis printida. Meie arendatav monoterapulber tehnoloogia eristub ülejäänud maailmas kasutatavatest sarnase struktuuriga päikesepaneelide tootmise tehnoloogiatest just seetõttu, et maailmas on üldiselt levinud õhukesekileliste struktuuride valmistamiseks peamiselt kasutusel vaakumaurustamise- või vaakumpihustustehnoloogiaid, mis on võrreldes monoterapulber tehnoloogiaga oluliselt kulukamad. Monoterapulber ise koosneb iselaadsetest mikrokristallidest, mis moodustavad suures paneelis (kaetuna üliõhukese puhverkihiga) igaüks omalaadse miniatuurse päikesepatarei. Selliseid prinditud polümeermaatriksis struktuure on võimalik luua mistahes kujuga, varieerides kristallide tihedust on võimalik varieerida struktuuride läbipaistvust, mis on oluline just erinevate rakenduste seisukohalt.
Antud tehnoloogiat arendatakse koostöös Euroopa tippteadlastega tehnoloogia valmiduse tasemeni 7 Euroopa innovatsiooniprojekti CUSTOM-ART (2020-2024) raames ning ETAg rühmagrandi PRG1023 ,,Mitmik-kalkogeniididel põhinevad jätkusuutlikud, kuluefektiivsed, kerged, painduvad ja poolläbipaistvad ehitisintegreeritavad päikesepatareid (2021−2025)" raames, et viia uudsed päikesepaneelid lähitulevikus tarbijateni.
Prof. Maarja Grossberg, vanemteadur Marit Kauk-Kuusik, Päikeseenergeetika materjalide teaduslabor
Põnevat lisalugemist uut tüüpi päikesepaneelide kohta:
Milleks meile uued päikesepaneelitehnoloogiad?
Maarja Grossber: Eesti tehtav teadus muudab päikesepaneelid tarbijale kättesaadavamaks.
Kübeke hõbedat vase asemele päikesepüünisesse
Materjaliteadlane: tulevikus on päikesepaneelid juba ehitusmaterjalide sees
TalTechis välja töötatud uue põlvkonna keskkonnasõbraliku koostisega kerge ja painduv päikeseelement.
TalTechis välja töötatud uue põlvkonna keskkonnasõbraliku koostisega kerge ja painduv päikeseelement.
Monoterapulber
Tallinna Tehnikaülikooli biofunktsionaalsete materjalide uurimisrühm arendab uut koroonaviiruse diagnostilist kiirtesti, mis põhineb portatiivse elektrokeemilise sensorplatvormiga integreeritud polümeersel sünteetilisel retseptoril ning võimaldab lisaks viiruse tuvastamisele määrata ka selle kontsentratsiooni. Polümeerse sünteetilise retseptori valmistamiseks kasutatakse molekulaarse jäljendamise tehnoloogiat, mille abil tekitatakse polümeeri struktuuris nn „mälupesad“ (kunstlikud retseptorid), mis kohtudes näiteks viiruseosakestega on võimelised neid endaga siduma.
Uurimistöö viiakse läbi koostöös Keemia- ja biotehnoloogia instituudi teadlastega ja Synlab Eesti OÜ-ga ETAGi sihtgrandi toel.
Töörühma juht: Vitali Sõritski
Loe lähemalt artiklitest: Biosensors and Bioelectronics, Sensors and Actuators B
Mehaanika ja tööstustehnika instituut
Akustikalabor on Eestis esimene ning kogu lähiregioonis kaasaegseim ja kvaliteetseima mõõteaparatuuriga heliisolatsiooni katsekeskus. Akustikalabor on osa TalTechDigital projektist, mis on ambitsioon intelligentsest ning digitaalsest ülikoolilinnakust.
Uues akustikalaboris saab kiirelt ja täpselt määrata akende, klaaspakettide, uste ja teiste seinaelementide heliisolatsiooni vastavalt kehtivatele standarditele.
Iseauto on Tallinna Tehnikaülikooli, Silberauto, AuveTechi ja ABB-ga koostööna loodud isejuhtiv minibuss, mis teeb eksperimentaalsõite TalTechi linnakus ja on arendusplatvormiks teadlastele ja üliõpilastele. Eesti esimene isejuhtiv auto tegi oma debüütsõidu aastal 2018, Tallinna Tehnikaülikooli 100. aastapäeva juubelinädalal TalTech Digitali visioonikonverentsil.
2020. aasta suvel sõidutab Iseauto reisijaid Tallinna lennujaama ja Ülemiste linnaku piirkonnas.
Iseauto projekt laieneb targa linnaku temaatikasse, kuidas isejuhtivad sõidukid lähitulevikus kasutusele võtta ja integreerida need olemasolevasse transpordisüsteemi.
Projekti juht: Raivo Sell
Rohkem infot Iseauto kodulehel
Virtuaalne supermarket on virtuaalreaalsuse (VR) rakendus, mis võimaldab insuldijärgsete patsientide taastumist parandada ning arstidel ja tegevusterapeutidel taastusravi tulemuslikkust hinnata.
Patsient liigub virtuaalses supermarketis ning jäljendades tavapärast poes liikumist, arendab keha liikuvust ning tegevuste läbi parandada mälu ja ajutegevust.
Töörühm:
Tauno Otto, Vladimir Kuts, Yevhen Bondarenko (TalTech)
Heidi Alasepp, Anneli Teder-Braschinsky, Artjom Timtšuk, Epp-Triin Võsu, Kairi Lees, Ingrid Märitz (ITK)
Marco Sacco, Simone Pizzagalli (STIIMA-CNR).
Mobiilse robotsõiduki prototüüp võimaldab asukoha positsioneerimise läbi tootmislogistikas transportida nii komponente kui ka pool- ja valmistooteid siseruumides ühest tootmisprotsessist teise, optimeerides liikumistrajektoori. Robot on mõeldud tuleviku tehases transpordilogistika optimeerimiseks ja robotiseerimiseks.
Loodud mobiilse roboti prototüüpi rakendatakse katseks Kulinaaria OÜ (Selveri keskköök) tootmisüksuses. Transporditavaks üksuseks on kastid, ühes päevas liigub ettevõttes keskmiselt kuni 5000 B2 kasti.
Töörühm: Kristo Karjust, Raivo Sell, Martin Eerme, Martin Pärn, Heiko Pikner, Ehsan Malyjerdi, Tarmo Velsker, Maarjus Kirs, Janno Nõu, Tõnis Raamets, Aigar Hermaste, Margus Müür.
Kuressaare kolledž
Tallinna Tehnikaülikooli meretehnoloogia ja hüdrodünaamika rakendusteaduslik taristu kanti 14. veebruaril 2019. aastal Vabariigi Valitsuse otsusel Eesti riiklikult olulisi teadustaristuid koondavale teekaardile. Taristu tuum on Väikelaevaehituse kompetentsikeskus (SCC) ühes laevade mudelkatsebasseini ja teiste laboritega.
SCC rakendusuuringute keskmes on mudelkatsebassein koos mereolusid jäljendava lainegeneraatoriga. Katsebasseini kasutatakse nii tehniliste lahenduste testimiseks kui ka arvutusmeetodite valideerimiseks. Kaasaegne arvutuslik analüüs avardab eksperimentaaluuringute piire ja lubab juba enne katse sooritamist hinnata analüüsitava lahenduse optimaalsust.
SCC-s on võimalused laevade mudelkatseteks basseinis ja avaveel, arvutisimulatsioonideks, materjalide ja tootmistehnoloogiate hindamiseks merelises kliimas ja lainekoormustes. Lähitulevikus laiendatakse SCC laborite võimekust uusimate meetoditega, arendades muuhulgas autonoomsete laevamudelite avavee katseala ning virtuaal- ja liitreaalsust rakendavaid projekteerimis- ja katsevõimalusi.
Cryotech Nordic’u eesmärk on muuta krüoteraapia kõigile kättesaadavaks, luues seadmeid, mida saab kasutada ka kodustes tingimustes.
Krüoteraapiat peetakse efektiivseks taastusravi meetodiks, mis leevendab valu, värskendab vaimu ja vähendab stressi. Cryotech Nordic tehnoloogia on rahvusvaheliselt patenteeritud ning krüokambrite disaini ja tööjooniste koostamisel osales Kuressaare kolledzi väikelaevaehituse kompetentsikeskuse tootearendusinsener Kalju Saar.
Tartu kolledž
Tartu kolledži ehitatud keskkonna uurimisrühm omab Eestis ainulaadset kompetentsi mahajäetud ja alakasutatud alade (brownfields), sh kahanevate linnade elukeskkonna uurimisel. Et tegemist on olulise küsimusega nii Eesti, Euroopa kui globaalses kontekstis, annab tunnistust asjaolu, et 2020. aasta Veneetsia XVII arhitektuuribiennaalile valiti Eestit esindama ekspositsioon „Väärikas kahanemine“(autorid Jiří Tintěra (Tartu kolledž), Kalle Vellevoog, Garri Raagmaa, Martin Pedanik ja Paulina Pähn).
Tartu kolledži 2019. aastal avatud 3D ja droonilabor seob 3D modelleerimise ehitusinseneeriaga (võimaldades aerokaardistamist ja -termograafiat drooniga, AR ja VR rakendusi, 3D modelleerimist polügoon-mudeldamisena või punktipilvede baasil). Laborit kasutatakse nii ehitusinseneeria, küberfüüsikaliste süsteemide kui tööstusökoloogia õppe – ja teadustöö projektides. Sellest välja kasvav erialaülene koostöö võib viia uudsete uurimismeetoditeni: nt kuidas mõõta raskmetallide saastet droonide ja vihmausside abil.
Tartu kolledž on ainus emaülikoolist eemalasuv kolledž, kus toimub järjepidev edukas doktoriõpe. Dotsent Aime Ruusi ja professor Zenia Kotvali juhendamisel on ehitatud keskkonna uurimisrühmas viimastel aastatel kaitstud mitu olulist doktoritööd , neist värskeim Jiří Tintěra uurimus kahanevate linnade probleemistikust Valga linna näitel.
Ainsana Eestis koolitab Tartu kolledž magistrikraadiga spetsialiste tööstusökoloogia erialal, rõhuasetusega ringmajanduse põhimõtete rakendamisele, luues hea aluspõhja edasisteks doktoriõpinguteks: Tartu kolledži tööstusökoloogia töörühmas on professor Lembit Nei juhendamisel uuritud võimalusi lahendada ravimijääkide reostusprobleemi reoveesettes ning professor Mari Ivaski ja Lembit Nei juhendamisel võimalusi endiste kaevandusalade rekultiveerimiseks.
Virumaa kolledž
Virumaa kolledži Põlevkivi Kompetentsikeskuse laboris läbi viidud uuringute tulemusena leiti lahendus plastiprügi taaskasutamiseks pürolüüsides seda koos põlevkivitööstuse kõrvaltoodetega (killustik, tuhk, poolkoks) õli saamise eesmärgil.
Leiutis „Plastjäätmete koospürolüüsi meetod“ on kaitstud kasuliku mudelina nr EE 01468 U1.
Leiutise olulisust kinnitab Eesti Energia AS tellimusel teostatud rakendusuuringu „Taaskasutamatutest plastmassidest vedelkütuste tootmine“ tulemustele tuginev ettevõtte jätkusuutliku keemiatööstuse kontseptsioon.
Töörühm: Hella Riisalu, Olga Pihl, Dmitri Suštšik ja Julia Kapralova
Virumaa kolledžis 2021. aastal loodud Virumaa Digi- ja Rohetehnoloogiate Innovatsioonikeskus (ViDRIK) teeb ettevõtete ja teiste partneritega teadus- ja arendusalast koostööd. Ettevõte ABB Group tarnis ViDRIKule uue põlvkonna koostööroboti GoFa ehk CRB 15000. Robot on loodud turvaliseks koostööks inimese ja roboti vahel, kus mõlemal osapoolel on võimalus osaleda otseselt ja pidevalt ühises protsessis. Robotit on väga lihtne kasutada nii tootmises kui muudes valdkondades, kus saab GoFa abil edukalt automatiseerida inimese jaoks koormavaid ja rutiinseid protsesse. Robot on esimene sellist tüüpi koostöörobot Eestis.
ViDRIK pakub GoFa ehk CRB15000 koostöörobotiga ettevõtetele koolitusi näidates uudse tehnoloogia võimalusi automatiseerida inimeste jaoks rutiinseid ja koormavaid tööprotsesse. Tulevikus on plaanis luua inkubaatori funktsionaalsus kolledži tööstusrobotite baasil, et ettevõtetel ja idufirmadel oleks võimalik oma tootmisprotsessi uuenduslikke ideid uutel seadmetel katsetada. Lisaks võimaldame robotiga rakendada masinnägemise funktsionaalsust ning tulevikus ka masinõppe võimekust.
Vaata lähemalt: Robotite demopäev, 02.02.2022
TalTech Virumaa kolledži Masinaehituse- ja energiatehnoloogia protsesside õppekava juures modelleeritakse ja jälgitakse reaalajas tööstusprotsesse.
Masinaelementide diagnostika stendi abil, mis on täiendatud uute andurite ja täpsete mõõteseadmetega, jälgitakse laagrite, võllide ja rihmade erinevaid rikkeid. Jälgimise käigus võib tuvastada mehaaniliste detailide jooksvat seisundit ja disbalansseeritavust. Nimetatud elemendid on paljude masinate ühtedeks tähtsamateks osadeks, mille tulevaste rikete enneaegne tuvastamine ja parandamine väldib ettevõttes tööstusprotsesside seiskamist.
Analoogne stend, ajamite treeningseade, tehakse ka energeetika valdkonnas. Muutes ajami töörežiime ja parameetreid on plaanis jälgida reaalajas elektrivõrkude seisundit läbi inseneritarkvara salvestades suuri andmekogusid reaalajas.
Seadmete väljatöötamisse on kaasatud partneritena Eesti Energia, Viru Keemia Grupi ja Hanza Mechanicsi spetsialistid, et luua mudelid, mis on sarnased ettevõttes toimuvate protsessidega. Ettevõtete töötajatele viiakse läbi kaks täienduskoolitust.
Loodavate treeningseadmete abil kaasajastatakse õppeaineid ja luuakse interaktiivseid õppematerjale. Selle kaudu suurendatakse rakenduskõrgharidusõppe üliõpilaste info- ja kommunikatsioonitehnoloogia (IKT) alaseid oskusi seadmete kaugjuhtimise ning reaalajas protsesside uurimises ja jälgimises.
Loe lähemalt: Reaalajas töötavate digitaalsete treeningseadmete loomine tööstusprotsesside modelleerimiseks ja jälgimiseks
