Eksperimendiprogrammid rohetehnoloogiatest

Inimkond on viimastel kümnenditel väga kiiresti edasi liikunud energeetika arendamisega. Kaua tuli suur osa Eesti elektrist põlevkivist, kuid tuleviku kliimaeesmärkide täitmiseks on vaja palju puhtamaid alternatiive. Aina rohkem leitakse tõhusaid meetodeid taastuvenergia kasutuselevõtuks ja taastuvate allikate osakaal energiatootmisel on aasta-aastalt kasvamas. Tekkinud energiakriis on suurendanud huvi taastuvenergia rakendamise vastu.

Otsustasime meiegi Tartu Ülikooli teaduskooli Uurimislaboris välja töötada eksperimendiprogrammid rohetehnoloogiatest, et pakkuda õpilastele võimalusi katsetamiseks päikesepaneelide ja vesinikuenergeetikaga. Päikesepaneelide kasutuselevõtt on viimaste aastatega hüppeliselt suurenenud, samuti huvi vesinikuelektri tootmise vastu. Chemicumis, kus Uurimislabor asub, need kaks taastuvenergia tehnoloogiat on juba ühendatud – Chemicumi katusel paiknevad päikesepaneelid, mis toodavad elektrit, millega elektrolüüsitakse vett, et toota vesinikku. Nii lihtne see ongi!

Päikesepaneelilaboris keskendutakse paneelide väljundparameetrite uurimisele, et välja selgitada, kuidas paneeli valgustatus mõjutab selle võimsust. Tegelikkuses on ju nii, et Päikeselt saadav valgusenergia on küll tasuta, kuid paljud tegurid (nt valguskiirte langemisnurk, paneeli saastatus, jm) muudavad oluliselt päikesepaneelist saadava elektri parameetreid. Eesmärgiks on luua katsetes tegelikkusele sarnaseid tingimusi, et õpilased uurimislaboris saadud mõõtmistulemuste kaudu mõistaksid päikeseenergia kasutamisvõimalusi ning sellega kaasnevaid probleeme. Vesinikulabori fookus on elektrolüüsil, kus viikase läbi vee lagundamine vesinikuks ja hapnikuks. Lisaks sellele peame aga väga oluliseks ka kogu vesinikuenergeetika kontseptsiooni tutvustamist. Õpilased saavad teada, mille poolest erinevad „pruun“, „hall“, sinine“ ja „roheline“ vesinik. Chemicumi vesinikuenergeetika demolaboris saavad õpilased näha pilootseadmeid, mida kasutatakse „rohelise vesiniku“ tootmiseks. Eksperimenteerimiseks on õpilastel kasutada „vesinikukohvrid“, kus elektrolüüseri käivitamiseks kasutatakse päikepaneelist saadavat elektrit. Elektrolüüseris vee lagundamisel saadav vesinik ja hapnik juhitakse kütuseelementi, milles vesiniku reaktsioonil hapnikuga saadav elektrienergia paneb tööle mini-tuuliku. Õpilased mõõdavad nii vesiniku tootmise elektrilisi parameetreid kui ka kütuseelemendi väljundvõimsust ning võrdlevad tulemusi energia tootmise efektiivsuse hindamise eesmärgil. Vesinikulaborisse on lisaks katsetamisele ja tutvumisele demolaboriga integreeritud ka taastuvenergiat ja rohetehnoloogiate kontseptsiooni laiemalt käsitlev arutelu.

Uute rohetehnoloogiate eksperimendiprogrammide väljatöötamist ja piloteerimist rahastas Eesti Teadusagentuur ning vesinikukohvrite ostu Tartu Ülikooli Keemia Instituut. Rohetehnoloogiate eksperimendiprogrammide väljatöötamise ja piloteerimisel osales teaduskooli Uurimislabori tiim Ülle Kikase eestvedamisel. Vesinikulabori läbiviimisse kaasasime Keemia instituudi vesinikuenergeetika töörühma teadlased Riinu ja Meelis Härmase. Päikesepaneelilabori ja vesinikulabori piloteerimisel osalesid Tartu linna ja Lõuna-Eesti koolide õpilased, kokku üheksast koolist. Õpilased olid kaasaegsetest rohetehnoloogiatest vägagi huvitatud, katsetasid innukalt ning tutvusid huviga vesinikuenergeetika demolaboriga. Kuigi esialgu planeerisime mõlemad laborid põhikooliõpilastele, kutsusime piloteerima ka gümnaasiumi astme klasse. Seos riikliku õppekavaga toetab pigem gümnaasiumiõpilaste osalemist, sest elektriliste mõõtmiste temaatika leiab põhjalikumat käsitlemist neljandas kooliastmes. Põhikoolide õpetajate tagasiside eksperimendiprogrammidele oli samuti positiivne, õpilased said katsetega edukalt hakkama kuna uurimislaborites toetavad õpilaste tegevust loodus- ja täppisteaduste valdkonna üliõpilastest juhendajad, kellele uued eksperimendiprogrammid on samuti põnevaks väljakutseks. Rohetehnoloogiate eksperimendiprogrammidega täienesid Uurimislaboris pakutavad laborid kahe väga olulisi teemasid, energeetikat ja kliimamuutusi käsitlevate laboritega. Kindlasti aitavad need süvendatult mõtestada tänapäeva keskkonnaprobleemide sõlmküsimusi ning suurendada õpilaste keskkonnateadlikkust.

Loodame, et koolid leiavad võimalusi rohetehnoloogiate eksperimendiprogramme külastada ka pärast nende piloteerimist. Huvi korral palume ühendust võtta Uurimislabori koordinaatori Karin Hellati kontaktidel: Karin.Hellat@ut.ee, mob 5090991.