Atsinaujinantys energijos šaltiniai
Turinys
1. ĮVADAS 2
2. Atsinaujinantys energijos šaltiniai 3
3. Tiesiogiai panaudojama Saulės energija 3
4. Saulės energetika Lietuvoje 5
5. Vėjo energija 7
6. Žemės geoterminė energetika 8
7. Hidroenergija 9
8. Išvados 10
9. Literatūra 11
Įvadas
ŠIAIS LAIKAIS, KAI VISAME PASAULYJE ELEKTROS ENERGIJOS POREIKIS VIS
DIDĖJA, O TRADICINIAI JOS GAVIMO BŪDAI VIS LABIAU KENKIA GAMTAI, LABAI
SVARBŪS TAMPA ALTERNATYVIEJI ENERGIJOS ŠALTINIAI. PAVYZDŽIUI, JAV NUO 1949
METŲ IKI 2000 METŲ ELEKTROS ENERGIJOS SUVARTOJIMAS PADIDĖJO NUO
0,3·1012 KWH IKI 3,8·1012 KWH. ŠIUO METU PASAULYJE SUVARTOJAMA APIE
14·1012 KWH, O 2020 METAIS PLANUOJAMA, KAD BUS SUVARTOTA 17·1012 KWH.
PASAULINĖ STATISTIKA [2] TEIGIA, JOG KASMET ELEKTROS ENERGIJOS SUVARTOJIMAS
PADIDĖJA APIE 1,6%. LIETUVA ŠIUO METU SUVARTOJA APIE 1010 KWH, T.Y. 0,7%
VISOS PASAULIO ELEKTROS ENERGIJOS [1]. ELEKTROS ENERGIJOS POREIKIS VIS
DIDĖJA, TODĖL REIKIA VIS NAUJŲ ELEKTRINIŲ IR NAUJŲ JOS GAVIMO BŪDŲ.
JAV, suvokdamos, kad reikia ne tik ieškoti alternatyvių būdų gaminti
elektrai, tačiau taip pat stengiasi ją taupyti. Bandoma net stengtis
negaminti daugiau elektros, o priversti įmones ir žmones ją taupyti, metami
pinigai į naujus mokslinius tyrimus. Dabar ypatingai skiriamas dėmesys
šviesos diodams, kurie jau artimoje ateityje turėtų pakeisti kaitinamąsias
lemputes. Čia lemiamą vaidmenį vaidina naudingumo koeficientas, kuris
kaitinamajai lemputei yra apie 2%. Net taip vadinamos energiją taupančios
lemputės naudingumo koeficientas yra apie 10%, tuo tarpu kuriamų šviesos
diodų naudingumo koeficientas jau dabar ssiekia 35%. Pagrindinė alternatyvių
apšvietimo elementų problema yra jų baltos šviesos kokybė.
Dabartinės tradicinės elektrinės toli gražu nėra tobulos. Šiluminės
elektrinės pagrįstos kuro deginimu. Visų pirma, tai labai kenkia gamtai,
visų antra, toks kuras nėra nemokamas ir begalinis. Nafta ar mediena
kažkada gali baigtis, jei jos netausosime. Nors atominių elektrinių statoma
vis daugiau, tačiau jos taip pat turi savų trūkumų. Visų pirma, jų labai
statyba brangi, kyla daug problemų dėl atliekų šalinimo, be to, jų saugumas
nėra lygus 100%. Anot britų vyriausybės paruoštos ataskaitos,
“susirūpinimas dėl radioaktyvių atliekų, avarijų, terorizmo bei
branduolinio ginklo plitimo gali labai apriboti jos naudojimą ar net vesti
prie jos visiško uždraudimo”. Šioje ataskaitoje pateikta tokia elektros
energijos gavybos prognozė. Kaip matome egzistuoja du scenarijai, labai
prieštaringi vienas kitam. Vienas jų, pavadintas „pasauliniu išsilaikymu“
(global sustainability), daro prielaidą, kad, dėl vyriausybės įsikišimo,
atsinaujinantys šaltiniai duos apie 30% energijos ir leis 60% sumažinti
šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimą. Alternatyvus scenarijus,
vadinamas „pasaulio rinkos“ (world markets), numato didelį naftos ir dujų
suvartojimo, iššaukto vartotojų poreikių, padidėjimą, dėl ko tarša anglies
junginiais išaugs 20%.
Dėl visų šitų priežasčių atsiranda alternatyvių energijos šaltinių
poreikis. Jų pagrindą sudaro atsinaujinantys energijos šaltiniai, t.y.
tokie, kurie niekada nesibaigia ir yra praktiškai nemokami: Saulės
energija, vėjo energija, potvynių energija, upių energija etc. Tereikia
šiuo šaltinius “pažaboti”.
Šio darbo tikslas – trumpai apžvelgti jau naudojamus atsinaujinančios
energijos šaltinius bbei jų panaudojimą Lietuvoje.
ATSINAUJINANTYS ENERGIJOS ŠALTINIAI
KAIP ŽINOME, ENERGIJA IŠ NIEKUR NEATSIRANDA IR NIEKUR NEDINGSTA, TAIGI
KAS TIE “NESIBAIGIANTYS IR NEMOKAMI” ENERGIJOS ŠALTINIAI? PAGAL ENERGIJOS
KILMĘ ŠALTINIUS GALIME KLASIFIKUOTI TAIP: SAULĖ, ŽEMĖS GEOTERMINĖ ENERGIJA,
GRAVITACINĖ ENERGIJA.
Atsinaujinantys energijos šaltiniai yra labai svarbūs, kadangi
dažniausiai jie yra daug švaresni už tradicinį kurą, kuris ne tik kad nėra
ekologiškas, bet dar ir kažkada baigsis. Tokių šaltinių gaminama elektros
energijos kaina nepriklauso nuo tarptautinės ekonominės situacijos ar
vyriausybės nutarimų, nes nei upės tekmė, nei Saulės aktyvumas nuo to
nepriklauso.
1996 metais pasaulyje buvo instaliuota 13538 MWe atsinaujinančios
energijos šaltiniais paremtų jėgainių (geoterminė, vėjo, Saulės, potvynių-
atoslūgių), tame skaičiuje geoterminė energija sudarė – 7049 MWe, tai yra
52%.
TIESIOGIAI PANAUDOJAMA SAULĖS ENERGIJA
IŠ TIKRŲJŲ ŽEMĖ GAUNA NEĮSIVAIZDUOJAMĄ ENERGIJOS KIEKĮ IŠ SAULĖS. SAULĖ,
KAIP VIDUTINIO DYDŽIO ŽVAIGŽDĖ, YRA DIDŽIULIS BRANDUOLINIS REAKTORIUS,
KURIO VEIKIMO TRUKMĖ APIE 4 MLRD. METŲ. JI PER VIENĄ MINUTĘ IŠSPINDULIUOJA
TIEK ENERGIJOS, KAD VISAM PASAULIUI UŽTEKTŲ METAMS, PER VIENĄ DIENĄ – TIEK
ENERGIJOS, KAD MŪSŲ VISAI POPULIACIJAI UŽTEKTŲ 27 METAMS, O PER TRIS DIENAS
IŠSPINDULIUOTAS ENERGIJOS KIEKIS YRA LYGUS ENERGIJAI, KURIĄ GAUTUME IŠ VISŲ
ŽEMĖJE ESANČIŲ IŠKASENŲ. SAULĖ YRA NEMOKAMAS IR NESIBAIGIANTIS ENERGIJOS
ŠALTINIS, TAČIAU, KAIP BEBŪTŲ KEISTA, SAULĖS ENERGIJOS PANAUDOJIMO
TECHNOLOGIJOS YRA GANA NAUJOS. NEMANYKIME, KAD SAULĖS ENERGIJA PANAUDOJAMA
VIEN SAULĖS ELEMENTUOSE. IŠ TIKRŲJŲ, SAULĖ SKIRTINGAI ŠILDYDAMA ĮVAIRIAS
ŽEMĖS VIETOVES, PRIVERČIA SUSIDARYTI SKIRTINGOS TEMPERATŪROS ORO MASĖMS,
KURIOS PRADEDA JUDĖTI IR SUSIDARO VĖJAS. TAIGI VĖJO ENERGIJA ATSIRANDA
BŪTENT DĖL SAULĖS. SAULĖS ENERGIJA ATSIRANDA DĖL BRANDUOLINĖS SINTEZĖS
SAULĖS BRANDUOLYJE.
Ši energija gali būti surenkama ir verčiama elektra įvairiais būdais.
Tiesiogiai Saulės energija panaudojama šilumos siurbliuose ir Saulės
baterijose. Deja, nei vienas iš šių būdų negali pilnai aprūpinti elektros
energija modernios visuomenės.
Iš pradžių buvo sugalvota naudoti Saulės energiją tik šildymui. Šveicarų
mokslininkas H.Soseras (Horace de Saussure) pagamino pirmą terminį Saulės
kolektorių 1767 metais, kuris buvo panaudotas vandens šildymui ir maisto
gaminimui.
Dabartinė šilumos siurblio sistema veikia pagal tokį principą: energija
iš šilumos šaltinio (dėl Saulės įkaitusios Žemės) pernešama šilumnešiu
(antifrizu) į šilumos siurblį, kur ji paverčiama šaltnešiu, galinčiu
sugerti ir išskirti šilumą. Didindamas slėgį, šilumos siurblys didina
šaltnešio temperatūrą, o pastarasis perduoda šilumą į pastato šildymo arba
karšto vandens sistemas. Žemėje vamzdis pripildomas antifrizo, kuris iš
aplinkos sugeria šilumos energiją. Žemės temperatūra gali būti palyginus
žema, tačiau, net jei ji nukrenta žemiau nulio, aplinkui vis dar yra
energijos, kurią galima surinkti. Be abejo, Žemę įkaitina ne kas kitas, o
Saulė.
Šilumos siurblį galima panaudoti ir elektrai gaminti, tada prireiks dar
garo turbinos. Beje, tokių garo turbinų efektyvumas pakankamai didelis – 30-
50%, o tai yra daugiau negu Saulės baterijų.
Saulės elementams teorinį pagrindą davė prancūzų fizikas E.Bekerelis
(Edmund Becquerel), kuris 1839 metais suprato, kad šviesos energiją galima
paversti elektros energija. Apie 1880 metus buvo sukurti fotoelementai iš
seleno, kurių naudingumo koeficientas vos 1-2%, tačiau vis dar nebuvo
suprantama pati reiškinio esmė. Tik XX amžiaus pradžioje A.Einšteinas
(Albert Einstein) paaiškino fotoefektą. Tuo ir remiamasi Saulės
elementuose, kur Saulės energija tiesiogiai verčiama elektros energiją. Šie
elementai dabar naudojami daug kur: pradedant kalkuliatoriais, baigiant
jūrose esančiose bujose.
Saulės elementų technologijos tobulėjo negreitai, apie 1950 metus buvo
pasiektas vos 4% naudingumo koeficientas. Technologijoms tobulėti labai
padėjo kosmoso tyrinėjimo programos, nes Saulės elementai ypatingai gerai
tinka naudojimui kosmose – jie yra lengvi, niekada nenusėda, be to,
generuoja elektros daugiau negu reikia.
Saulės energija turi didžiulį potencialą, tačiau ilgai į ją nebuvo
kreipiama dėmesio, nes energija iš iškasenų buvo ir yra pigesnė.
Didžiausias šuolis buvo padarytas Saulės elementuose, kai buvo atrasti
puslaidininkiai. Jų kaina krito nuo 200$ vatui 1950 metais iki 5$ vatui
1998 metais, t.y. 40 kartų. Šiuo metu naudingumo koeficiento rekordas yra
18,8% (1999 metai). Šiandieniniai fotoelementai yra gaminami iš silicio,
antro labiausiai Žemėje paplitusio elemento, tačiau ateityje juos numatoma
gaminti iš GaAs, GaSb, CdTe ir kt. Didžiosios valstybės skiria nemažus
pinigus tyrimams. Net ir Lietuvoje tiriamas galis arsenidas, pasiekti
šiokie tokie rezultatai. Prognozuojama, kad jau greitu laiku bus gaminami
Saulės elementai iš GaAs bei GaSb, kurių naudingumo koeficientas siektų
35%, o tai jau yra nemažai. Šiuo metu problema yra tame, kad
sunku sukurti
pakankamai didelius elementus.
Beje, lyginant šilumos siurblius ir Saulės elementus, pastarieji turi
nemažai privalumų: nėra naudojamos jokios judančios dalys, todėl ilgesnis
tarnavimo laikas, nereikia nuolatinės priežiūros. Lyginant su kitais
energijos šaltiniais Saulės elementai turi daug svarbių pranašumų, todėl
jie yra vieni svarbiausių atsinaujinančių energijos šaltinių:
❑ Saulės elementai neteršia gamtos (neskaitant jų gamybos).
❑ Neturi judančių dalių, kurios galėtų sulūžti, todėl reikalauja mažai
priežiūros.
❑ Patikimai dirba 20-30 metų, o palaikymo sąnaudos labai mažos.
❑ Nereikia didelių instaliacijų, kaip sakykim, hidroelektrinei ar vėjo
jėgainei, sumontuoti galima greitai ir lengvai.
❑ Veikia saugiai ir tyliai.
❑ Lengva padidinti generuojamos energijos kiekį tiesiog padidinus
plotą.
❑ Negadino gamtovaizdžio, nes yra gana maži.
Saulės elementus praktiška naudoti atokiose vietovėse, galima lengvai
pasigaminti elektros energijos savo poreikiams tiek, kiek reikia, todėl
nereikia vedžioti elektros linijų, kurios kainuoja, be to, gadina
gamtovaizdį. Saulės elementai yra įtaisomi ant nuosavų namų, mokyklų bei
kitų pastatų, jų instaliavimas yra labai paprastas, o dirba jie absoliučiai
saugiai ir tyliai. Be to, didėjant energijos suvartojimui, labai lengva
padidinti iir Saulės elementų kiekį, ko negalima pasakyti apie šilumines
elektrines, o tuo labiau atomines elektrines.
Nors Saulės elementus naudoti praktiškiau atokiose vietovėse, tačiau net
ir tankiai apgyvendintose vietose juos naudoti apsimoka, nes vidutinis
namas turi daugiau nei reikia stogo ploto, kad užtektų elektros savo
poreikiams patenkinti. Galima papildomai naudoti akumuliatorius arba
prisijungti prie elektros tinklų. Prisijungus prie tinklų dieną naudojama
elektra iš Saulės elementų, o perteklių paima elektros tinklai. Naktį
vyksta atvirkščias procesas, taip galima sutaupyti pinigų.
Kad ir kiek žmonės montuoja Saulės elementus ant savo namų stogų,
daugiausiai Saulės energijos panaudojama industrijoje: telekomunikacijų ir
naftos kompanijos, greitkelių saugos įranga pasikliauja Saulės elementais
ten, kur elektros linijos yra toli. Pakelės telefono aparatai bei apšviesti
ženklai greitkeliuose naudoja Saulės energiją, todėl nereikia po žeme kloti
kabelių, kas brangiai kainuoja, ar naudoti dizelinius variklius, kurie nėra
ekologiški ir reikalauja nuolatinės priežiūros. Įvairios automatinės
navigacinės sistemos, tokios kaip bujos jūroje, ar įranga kalnuose, esanti
nuošaliose vietovėse, kur neįmanoma atvesti elektros linijų, reikalauja
labai patikimų energijos šaltinių, o tam Saulės elementai labai tinka.
Gerai šie elementai tinka ir kaimo vietovėse, jie statomi ant namų,
ligoninių, fermų ar pavienių apšvietimo stulpų.
Saulės elementų parduodama vis daugiau ir daugiau, pardavimai didėja po
maždaug 15% kasmet. Jei 1990 metais jų bendras galingumas buvo 40 MW
elektros, tai 1998 metais jau 120 MW. Tikimasi, kad padidėjus jų
efektyvumui, Saulės elementai dar labiau paplis.
Pagrindiniai du Saulės elementų trūkumai yra šie:
❑ Gaunamas Saulės šviesos kiekis.
❑ Įrangos kaina.
Gaunamos šviesos kiekis priklauso nuo geografinės vietovės, paros laiko,
metų laiko bei debesuotumo. Šiuo požiūriu geriausios vietos pasaulyje yra
JAV pietvakariai, Azija, Afrika ir Lotynų Amerika. Tačiau reikia
pripažinti, kad žmogus, gyvenantis Sibire gautų išties nedaug iš šio
atsinaujinančio energijos šaltinio. Trūkumas yra ir tai, kad naudojant
Saulės elementus visada prireikia papildomų akumuliatorių, nes Saulės
aktyvumas nėra vienodas.
Nors Saulės energetika per pastaruosius metus nemažai pažengė, tačiau
jis vis dar yra brangesnė už tradicinę energiją. Saulės elementai atsiperka
per 2-5 metus, priklausomai nuo vietovės. Tačiau tada vartotojas jau turės
praktiškai nemokamą energijos šaltinį 20-30 metų. Manoma, kad ateities
patobulinimai sumažins atsipirkimo laiką iki 1-3 metų.
Vis dėlto Saulės elementų kaina kris, o įprastinio kuro kaina kils,
todėl šie elementai vis labiau populiarės ir gali tapti puikia energijos
alternatyva gamtinėms medžiagoms.
SAULĖS ENERGETIKA LIETUVOJE
LIETUVOJE SAULĖS ELEMENTAI VISAI NĖRA PAPLITĘ, TAČIAU IŠ TIKRŲJŲ BE
REIKALO. LIETUVOS TERITORIJA APIMA 65 200 KM2 PLOTĄ. ĮVAIRIOSE LIETUVOS
VIETOVĖSE PER METUS Į HORIZONTALAUS PAVIRŠIAUS KVADRATINĮ METRĄ PATENKA NUO
926 KWH/M2 METUS (BIRŽUOSE) IKI 1042 KWH/M2 METUS (NIDOJE) SAULĖS
SPINDULINĖS ENERGIJOS. VIDUTINIŠKAI LIETUVOJE ŠI KRINTANTI ENERGIJA SUDARO
~1000 KWH/M2 Į METUS. TUO BŪDU Į LIETUVOS TERITORIJĄ PATENKA
6,54·1013 KWH/METUS. LIETUVOJE YRA ~150 KM2 NAMŲ STOGŲ, KURIE GALI BŪTI
PANAUDOTI FOTOELEKTROS SAULĖS JĖGAINĖMS ĮRENGTI. Į JUOS KRINTA
1,5·1011 KWH/METUS SAULĖS SPINDULINĖS ENERGIJOS. ESANT SAULĖS ELEMENTŲ
EFEKTYVUMUI 15%, IŠ JĖGAINIŲ, ĮRENGTŲ ANT STOGŲ, GALIMA GAUTI
2,25·1010 KWH/METUS. ŠIUO METU LIETUVOS ELEKTROS ENERGIJOS GALINGUMAI
LEIDŽIA PAGAMINTI 2,27·1010 KWH/METUS. TAIGI, ĮRENGTOS ANT VISŲ NAMŲ STOGŲ
FOTOELEKTRINĖS SAULĖS JĖGAINĖS TURĖTŲ GALIĄ LYGIĄ LIETUVOS ELEKTROS
JĖGAINIŲ GALIAI. KRINTANTI Į ŽEMĖS PAVIRŠIŲ SAULĖS SPINDULINĖ ENERGIJA
KINTA PRIKLAUSOMAI NUO METŲ LAIKŲ, PAROS LAIKO IR METEOROLOGINIŲ SĄLYGŲ.
TAIP, ENERGIJA KRINTANTI LAPKRIČIO, GRUODŽIO, SAUSIO MĖNESIAIS SUDARO TIK
10% ENERGIJOS, KRINTANČIOS GEGUŽĮ, BIRŽELĮ, LIEPĄ. NAKTĮ ENERGIJA ARTIMA
NULIUI, STIPRIAI APNIŪKUSIĄ DIENĄ – SUDARO TIK KELIS PROCENTUS NUO GIEDRĄ
DIENĄ KRINTANČIOS ENERGIJOS. FOTOELEKTRINĖ SAULĖS ENERGIJA, KAIP
VIENINTELIS NUOLATINIS ENERGIJOS ŠALTINIS GALI BŪTI PANAUDOJAMA TIK TURINT
GALIMYBĘ JĄ AKUMULIUOTI, TOKIU BŪDU PERDENGIANT ENERGIJOS NEPAKANKAMUMĄ,
SUKELTĄ SEZONINIŲ, PAROS IR METEOROLOGINIŲ KITIMŲ. ŠIUO METU NAUDOJAMI TRYS
AKUMULIAVIMO BŪDAI: ELEKTROS AKUMULIATORIUOSE, VANDENS AKUMULIACINIUOSE
BASEINUOSE, JUNGIANTIS PRIE VALSTYBINIO ELEKTROS TINKLO PER REVERSINIUS
SKAITIKLIUS. PERSPEKTYVUS KOMPENSACIJOS BŪDAS – JUNGIMAS SU VĖJO JĖGAINE.
ESAMA ATVEJŲ, KAI AKUMULIACIJA NEREIKALINGA (PVZ., TILTŲ, POŽEMINIŲ
ĮRENGIMŲ KATODINĖ APSAUGA).
Šiuo metu 1W galingumo Saulės elemento kaina yra ~8 –12 Lt, 1W
instaliuota galia Saulės jėgainėje siekia 20 – 40 Lt.
Dabar Lietuvoje fotoelektrinių jėgainių nėra. Nepaisant to, kad
fotoelektos potencialas nepalyginamai didesnis už kitų atsinaujinančių
energijos rūšių potencialą kartu sudėjus, kad ji yra ekologiškiausia, jos
plėtrą stabdo didžiausia instaliuoto vato kaina, kuri kol kas keletą kartų
viršija įprastinės elektros energijos kainą. Šį rodiklį galima pagerinti
dviem būdais: didinti Saulės elementų efektyvumą, iš to paties ploto
gaunant didesnį elektros energijos kiekį ir mažinant elemento kainą.
Lietuva yra sukūrusi monokristalinio silicio Saulės elementų gamybos
technologiją, kuri leidžia gaminti 13% efektyvumo Saulės elementus. Ji yra
pajėgi sukurti naują, formavimosi principais pagrįstą technologiją,
didinančią Saulės elementų eefektyvumą (15%) ir mažinančią jų gamybos kaštus
trečdaliu. Lietuva yra pajėgi gaminti šiuo metu plačiausiai pasaulyje
naudojamus (iki 85%) monokristalinio silicio Saulės elementus iki 1-2 MW
per metus. Tai aprūpintų ne tik Lietuvos reikmes, bet taptų vienu iš
aukštųjų technologijų gaminiu eksportui. Lietuva gali gaminti Saulės
modulius tiek Lietuvos reikmėms, tiek eksportui, panaudojant vietoje
gaminamus Saulės elementus.
Šiandien fotoelektra yra keletą kartų brangesnė, nei atominės ar
šiluminių elektrinių gaminama elektra. Tačiau, senkant iškasamojo kuro
ištekliams, pastaroji brangs. Perėjimas prie atsinaujinančios energetikos
reikalaus kardinalių pokyčių tiek energetikoje, tiek pramonėje, tiek
buityje. Todėl, jeigu nenorima prarasti turimo mokslinio, technologinio bei
gamybinio potencialo, galinčio kurti naujas darbo vietas, tam Lietuva turi
ruoštis jau šiandien.
Dėl Saulės spinduliuojamosios energijos sezoninio, paros, meteorologinio
kitimo negalima tikėtis visą reikiamą elektros energiją gauti iš
fotoelektros. Tačiau fotoelektrinės energijos panaudojimas gali iš esmės
sumažinti importuojamo iškasamojo kuro (urano, naftos, dujų, akmens
anglies) reikmes. Situacija gali pasikeisti tolimesnėje perspektyvoje,
panaudojus Saulės energiją vandeniliui ir deguoniui gaminti iš vandens ir
išmokus juos naudoti kaip pagrindinį kurą ūkyje.
Lietuvoje gerai išvystytas valstybinis elektros tinklas. Todėl čia
fotoelektrą derėtų gaminti jungiamose prie tinklo nedidelėse modulinėse
Saulės jėgainėse – nuo kelių kilovatų sodybai ar namui, iki kelių šimtų
kilovatų įmonei ar gyvenvietei. Perspektyvu būtų statyti fotoelektrines ir
vėjo jėgaines kartu.
Planuojama įrengti demonstracinę fotoelektrinę Saulės jėgainę (komplekse
su vėjo jėgaine) Lietuvos jūros muziejuje, turistų gausiai lankomoje
zonoje. Jėgainė aprūpintų
delfinariumo reikmes. Numatoma taip pat įrengti
įvairios paskirties fotoelektrines Saulės jėgaines:
❑ 150 W vandeniui tiekti, vasarnamių energetikai, besikuriančių
ūkininkų minimalioms reikmėms,
❑ 3-5 kW autonomines bei jungiamas prie elektros tinklų jėgaines,
❑ 3-5 kW požeminių įrenginių ar tiltų katodinėms apsaugoms,
❑ 15 W ženklams keliuose apšviesti.
Lietuvai verta pamąstyti ir apie Saulės šiluminę energetiką. Kaip
minėjome, per metus žemės paviršių Lietuvoje pasiekia apie 1000 kWh/m2
Saulės energijos. Daugiau kaip 80 % šios energijos tenka 6 mėnesiams (nuo
balandžio iki rugsėjo). Realiai šiuo metu Saulės energija šiluminiams
tikslams gali būti naudojama įrengiant Saulės kolektorius vandeniui
šildyti, Saulės kolektorius žemės ūkio produkcijai džiovinti ir įrengti
patalpų šildymo Saulės energija sistemas.
Lietuvoje yra sumontuota tik keletas vandens šildymo Saulės kolektoriais
sistemų, kurių suminis plotas sudaro apie 100 m2. Lietuvoje yra gamyklų,
kurios gamina Saulės kolektorius štampuotų plieninių šildymo radiatorių
pagrindu. Tokio kolektoriaus kaina apie 300 Lt/m2, energetinis efektyvumas
– apie (250-290) kWh/m2 per sezoną. Dabartinėmis sąlygomis, nesant
valstybės skatinimo ir rėmimo naudoti Saulės kolektorius vandeniui šildyti
daugeliu atveju ekonomiškai neapsimoka.
Neseniai buvo sukurti ir šalies žemės ūkyje produkcijos džiovinimui
pradėti naudoti plėveliniai Saulės kolektoriai. Jų energetinis sezoninis
našumas – iki 200 kWh/m2. Jie atsiperka per 1-2 metus. Tačiau tokius
kolektorius nepatogu montuoti ir sandėliuoti, o plėvelė – neilgaamžė.
Tokius kolektorius galėtų naudoti smulkūs ūkininkai. Suminis kolektorių
žemės ūkio produkcijos džiovinimui plotas šiuo metu sudaro apie 180 m2.
Šiuo metu ppradėti tyrimo darbai siekiant pagrįsti Saulės energijos
naudojimo būdus patalpoms šildyti. Lietuvoje jau yra įmonių, kurios
įrenginėja tokias sistemas individualių namų apšildymui bei karšto vandens
poreikiams tenkinti. Nacionalinėje energijos vartojimo efektyvumo didinimo
programoje Saulės energijos naudojimo šiluminiams reikalams potencialas
įvertintas priėmus, kad ši energija tenkins 10% šildymo ir apie 30% karšto
vandens ruošimo reikmių t.y. 3,0 TWh per metus.
Lietuvoje vien gyvenamųjų namų bendri metiniai šilumos nuostoliai 1995
metais sudarė 23,2 TWh. Preliminarūs skaičiavimai rodo, kad naudojant
pasyviąsias patalpų šildymo Saulės energija sistemas esant palankiai
pastato padėčiai ir orientacijai galima energijos sąnaudas šildymui
sumažinti 20%. Be to, tokios Saulės šildymo pasyviosios sistemos gali būti
panaudotos vandeniui ir orui technologiniams reikalams šildyti.
Vėjo energija
KAIP BUVO PAMINĖTA ANKSČIAU, VĖJO ATSIRADIMO PRIEŽASTIS YRA SAULĖ. VĖJAS
ATSIRANDA DĖL SKIRTINGO ŽEMĖS PAVIRŠIAUS ĮŠILIMO. ŠI ENERGIJA GALI BŪTI
NAUDOJAMA GAMINTI EELEKTRAI, TAČIAU REIKALAUJA PLATAUS IŠDĖSTYMO ANT ŽEMĖS
PAVIRŠIAUS, JEI NORIMA PAGAMINTI PAKANKAMAI ENERGIJOS.
Iš tikrųjų, vėjo energija buvo panaudojama jau nuo labai senų laikų.
Egiptiečiai 5000 metais pr.Kr. naudojo bures plaukiodami po Nilą. Persai
naudojo vėjo malūnus vandeniui pumpuoti ir drėkinti žemei. Pirmoji didesnė
vėjo jėgainė buvo pastatyta JAV 1888 metais, ji buvo 12 kW galingumo.
Bendras vėjo jėgainių galingumas 1999 metais buvo 10 000 MW. Su
šiuolaikinėmis technologijomis vėjo jėgainės galėtų pagaminti apie 20%
elektros energijos reikalingos JAV (t.y. maždaug tiek pat, kiek pagamina
atominės elektrinės), jei padengtume tokiomis jėgainėmis 1% teritorijos.
Svarbu suprasti, kad 1% teritorijos reiškia, kad įranga joje užims tik 5%
žemės, tiesiog vėjo jėgainės turi būti išdėstomos tam tikru atstumu viena
nuo kitos.
Nors vėjo turbinos ekologiškos, gamina pakankamai daug elektros, tačiau
turi ir nemažai trūkumų:
❑ Ne visur jas naudoti apsimoka, nes ne visur vėjo intensyvumas yra
vienodas.
❑ Naudojama daug judančių dalių, todėl jėgainės įrengiamos ten, kur jas
patogu prižiūrėti.
❑ Dėl judančių dalių, jų tarnavimo laikas neilgas, o palaikymo sąnaudos
gana didelės.
❑ Labai gadina peizažą ir užstoja Saulę.
❑ Jas labai apgadina audros.
❑ Jos kelia triukšmą.
Vis dėlto siekiant pagerinti gamtosaugines sąlygas, Vakarų Europos
šalyse (Danija, Vokietija, Olandija ir t.t.) plačiai naudojama vėjo
energija. Šiuolaikinėse jėgainėse vėjo energija verčiama į elektros
energiją, kuri naudojama buityje, o perteklius atiduodamas į tinklą. UAB
„Vėjas“ 1991 metais suprojektavo pirmąją vėjo jėgainę Lietuvoje, kuri buvo
pastatyta Prienų rajone. Buvo suprojektuotos kelios 60 kW galios jėgainės,
viena iš jų pastatyta Kaune. Klaipėdos universitete buvo suprojektuota
10 kW galios vėjo jėgainė, kuri pastatyta Klaipėdos rajone. Visų šių
suprojektuotų ir pastatytų vėjo jėgainių darbas nebuvo sėkmingas. Iškilo
visa eilė techninių problemų dėl vėjo jėgainių efektyvumo, jų darbo
patikimumo ir t.t. Šių problemų sprendimui buvo būtini vėjo energijos
klimatiniai tyrimai, žinios apie vėjo energijos pasiskirstymą priklausomai
nuo vėjo greičių profilių ir kt. Šie uždaviniai sėkmingai sprendžiami
Danijoje, VVokietijoje, Austrijoje ir kitose šalyse.
Lietuvoje, įsisavinant vėjo energiją, jau atliktas pirminis vėjo
energijos išteklių įvertinimas, naudojant meteorologinių stočių
daugiamečius duomenis, sudarytos jų skaičiavimo metodikos. Jo būtinos, nes
reikia tinkamai parinkti vėjo jėgainių agregatus, sudaryti jų darbo
grafiką, prognozuoti energijos išdirbį, nustatyti ekonominius rodiklius.
Taip pat būtina ištyrinėti vėjo parametrų kitimą, gūsių susidarymą, vėjo
greičio profilius, atsižvelgiat į žemės paviršiaus šiurkštumą ir
teritorijos užstatymo laipsnį, bei vėjo srautų susidarymą už gamtinių ir
urbanistinių kliūčių.
Lietuvos energetikos instituto ir meteorologinių stočių vėjo greičio
matavimo rezultatai rodo, kad tinkamiausias didelės galios (keleto šimtų
kW) šiuolaikinių vėjo jėgainių statybai yra 5-10 km pločio Lietuvos pajūrio
ruožas, kuriame vidutinis vėjo greitis jau dešimties metrų aukštyje nuo
žemės paviršiaus yra 5-6 m/s (didėjant aukščiui vėjo greitis didėja). Deja,
kitoje Lietuvos teritorijoje vidutinis vėjo greitis daug mažesnis, vos 3-
4,5 m/s, todėl čia tikslinga statyti tik nedidelės galios (keleto dešimčių
kW) vėjo jėgaines, kurių indėlis į elektros energijos gamybą Lietuvoje būtų
nedidelis. Jei minėtame pajūrio ruože pastatytume keletą didelės galios
vėjo jėgainių, jų pagamintos energijos savikaina gali būti artima šiluminių
jėgainių energijos savikainai. Vidutiniškai vėjo jėgainės elektros gamybos
kaina pajūrio regione svyruoja nuo 13 iki 20 ct/kWh. Kadangi likusioje
teritorijoje dėl mažo vėjo greičio galima statyti tik nedidelės galios vėjo
jėgaines, o jos santykinai yra labai brangios, tad investicijos į jų
statybą vargu ar atsipirktų.
Vėjo jėgainės gali dirbti autonominiu režimu arba įjungiamos į bendrą
regiono arba valstybės elektros tiekimo sistemą. Apie 90% visų pasaulyje
veikiančių vėjo jėgainių yra įjungtos į šias sistemas.
Parenkant statybos aikštelę, būtina įvertinti regiono elektros tiekimo
tinklų struktūrą, nes įjungti vėjo jėgaines į bendrą šalies elektros
tiekimo sistemą labai brangu.
Įvairiose šalyse vis daugiau vėjo jėgainių statoma jūros pakrantėje arba
jūroje. Neužimami brangūs pajūrio žemės plotai, o vėjo greitis virš vandens
yra didesnis ir mažiau pulsuojantis negu sausumoje. Dėl to galima statyti
žemesnes vėjo jėgaines, pailgėja ir jų tarnavimo laikas. Tačiau beveik
visas Lietuvos pajūris yra poilsio zona, Kuršių neriją kerta paukščių
migracijos keliai, tad artimiausiais dešimtmečiais didelės galios vėjų
jėgainių bus įmanoma pastatyti tik kelias dešimtis, o ateityje – maždaug
150, kurios per metus galėtų pagaminti apie 0,15 TWh elektros energijos.
Šiuo metu netoli Būtingės naftos terminalo, 1 km nuo jūros kranto ir už
kelių šimtų metrų nuo galingos elektros pastotės jau yra parinkta aikštelė
šešių 600 kW galios vėjo jėgainių statybai. Per artimiausius 10 metų, t.y.
iki 2010 metų, gali būti pastatyta 30 vėjo jėgainių. Vėjo jėgainių statybą
riboja ne tik palyginti maža elektros energijos kaina Lietuvoje, bet ir
laisvų žemės plotų trūkumas, ir elektros tinklų galia pajūrio zonoje.
Didėjant elektros energijos kainai, atsiras vis daugiau firmų, norinčių
statyti vėjo jėgaines, todėl nuo 2010 iki 2020 metų vėjo jėgainių gali
padvigubėti.
Dauguma vėjo jėgainių komponentų gali būti
sėkmingai gaminami Lietuvoje.
Tačiau gamybos pradžiai reikalingos didžiulės investicijos ir kelios
dešimtys aukštos kvalifikacijos darbuotojų.
Tyrimai rodo, kad vėjo energijos panaudojimas mūsų šalyje galimas ir
ekonomiškai pateisinamas. Tačiau paminėtų problemų sprendimui būtini
fundamentalūs tyrimai, užtikrinantys vėjo jėgainių efektyvų darbą ir
aptekamų konstrukcijų patikimumą. Vakarų Europoje, o taip pat ir mūsų
šalyje prieš pradedant statyti vėjo jėgaines, privaloma ne mažiau kaip 6-12
mėnesių laikotarpyje duotame regione atlikti vėjo energijos parametrų
matavimus su tam tikslui skirta aparatūra.
Šiuo metu šalyje yra pastatytos kelios savos gamybos vėjo jėgainės,
tačiau susiduriama su techninių žžinių stoka parenkant statybos aikštelių
vietą ir techninius vėjo jėgainių parametrus. Šalyje būtina įsteigti
pavyzdinį vėjo jėgainių parką, kur veiktų pavyzdinės jėgainės ir būtų
atliekami jų tyrimai bei įvertinimai.
ŽEMĖS GEOTERMINĖ ENERGIJA
ŽEMĖS GEOTERMINĖ ENERGIJA – VIENA IŠ ATSINAUJINANČIOS ENERGIJOS RŪŠIŲ,
KURI JAU ĮSISAVINTA LIETUVOJE IŠ NEGILIAI (IKI 100 M) SLŪGSANČIŲ VANDENINGŲ
HORIZONTŲ VILNIUJE IR KLAIPĖDOJE (INSTALIUOTAS GALINGUMAS 0,114 MWT).
GEOTERMINĖS ENERGIJOS ŠALTINIS YRA ŽEMĖS GELMĖSE IR PASTOVIAI ATNAUJINAMAS
RADIOAKTYVIŲJŲ ELEMENTŲ (URANO, RADŽIO, TORIO IR KT.) SKILIMO ENERGIJA BEI
MANTIJOS ŠILUMA IŠ VIDAUS IR SAULĖS ENERGIJA IŠ VIRŠAUS.
Žemės energijos panaudojimas yra labai įvairus – gali tenkinti
centralizuotų ir pavienių vartotojų poreikius, suteikti jiems komfortą ir
nekenkia aplinkai. Žemės energiją galima paversti šiluma arba elektra,
rasti būdų kompleksiškam hidrosferos išteklių pritaikymui, ypač gydymo,
poilsio ir sveikatos profilaktikos srityje, žemės ūkyje, pramonėje, kelių,
lėktuvų nusileidimo ttakų sniego – ledo tirpinimui ir kitur.
Žemės energijos išteklių išgavimas susijęs su:
➢ karštomis sausomis uolienomis;
➢ karštu požeminiu vandeniu;
➢ žemos temperatūros požeminiu ir gruntiniu vandeniu;
➢ gruntu (dirvožemiu).
Dėl radioaktyviųjų elementų skilimo kai kuriose Žemės vietose susidaręs
geoterminis gradientas (temperatūros didėjimas priklausomai nuo gylio), yra
labai aukštas, kad galima būtų gaminti elektros energiją. Tačiau šį
energijos gavimo būdą apriboja nemažai techninių problemų. Kai kuriose
vietose labai arti Žemės paviršiaus yra karštos lavos, kurią taip pat
galima panaudoti, tačiau mokslininkai baiminasi, kad lavos atšaldymas gali
sukelti Žemės drebėjimus.
Dėl kasmetinio Žemės paviršiaus įkaitimo atsiradusią energiją panaudoti
lengviau. Tokia energijos rūšis galėtų būti naudojama, kad palaikyti
namuose norimą temperatūrą: vasarą vėsinti, žiemą – šildyti. Tačiau šis
būdas nelabai gali būti naudojamas elektrai gaminti.
Žematemperatūrinę Žemės šilumą galima naudoti, taikant šilumos
siurblius: šaltinis – šilumokaitis – šilumos siurblys – vartotojas.
Aukštatemperatūrinę Žemės šilumą galima naudoti per šilumokaičius
tiesiogiai: šaltinis – šilumokaitis – vartotojas.
Geoterminę elektros energiją galima gauti iš karštų sausų uolienų,
slūgsančių Vakarų Lietuvoje 2,5-4,5 km gylyje, kurių temperatūra turėtų
būti 100-145ºC. Geoterminę elektros energiją taip pat galima gauti ir
pritaikant jau minėtus šilumos siurblius.
Lietuvoje yra įrenginėjamos kelios demonstracinės jėgainės,
naudosiančios hidrogeoterminius kambro išteklius.
HIDROENERGIJA
HIDROENERGIJAI GAUTI NAUDOJAMI KELI BŪDAI:
❑ Gravitacinė energija iš kylančio-slūgstančio vandens.
❑ Upių tekėjimo energija.
Upių tekmės energija panaudojama ganai seniai ir jos plačiau čia
nenagrinėsime. Apsiribosime tuo, kad jos turi trūkumų: užtvankų kiekis yra
ribotas, trukdo plaukti laivams, trukdo žuvims, be to, jos nėra ypatingai
ekologiškos.
Energiją iš kylančio-slūgstančio vandens galima panaudoti, pastačius
užtvankas. Deja, jos nėra labai ekologiškos. Be to, buvo paskaičiuota, kad
vandens aukščio pokytis nėra toks jau didelis, kad apsimokėtų jį išnaudoti,
turint omeny brangiai kainuojančias užtvankas.
Be abejo, galima hidroenergiją išgauti ir nestatant užtvankų, tiesiog
statyti turbinas prie tekančio vandens. Ir nors tai būtų daug ekologiškiau,
jų naudingumo koeficientas yra daug mažesnis už tų sistemų, kurios naudoja
užtvankas.
Išvados
ŠIAME DARBE PLAČIAU BUVO APTARTI TIK PAGRINDINIAI ATSINAUJINANTYS
ENERGIJOS ŠALTINIAI: SAULĖS ELEMENTAI, VĖJO JĖGAINĖS BEI GEOTERMINĖ ŽEMĖS
ENERGIJA. IŠ TIKRŲJŲ, EGZISTUOJA IR KITŲ ATSINAUJINANČIŲ ENERGIJOS
ŠALTINIŲ. BIOMASĖS ENERGIJĄ TAIP PAT GALĖTUME PRISKIRTI PRIE
ATSINAUJINANČIOS, TAČIAU MEDŽIAI IR AUGALAI PER LĖTAI UŽAUGA, KAD ŠI
ENERGIJA BŪTŲ BEGALINĖ. PRIE BEVEIK ATSINAUJINANČIŲ ENERGIJOS ŠALTINIŲ
GALIME PRISKIRTI IR KURO ELEMENTUS, KURIUOSE DEGINAMAS VANDENILIS, O ŠIOS
REAKCIJOS REZULTATAS YRA TIK VANDUO, TAIGI JIS BŪTŲ ABSOLIUČIAI
EKOLOGIŠKAS. VANDENILIS YRA VISATOJE LABIAUSIAI PAPLITĘS ELEMENTAS. TAČIAU
VANDENILĮ SUNKU SANDĖLIUOTI, JO SUSKYSTINIMAS YRA GANA BRANGUS, O
VANDENILIO GAMYBA APSKRITAI YRA LABAI SUDĖTINGA IR BRANGI. TEORIŠKAI
EGZISTUOJA IR TOKIE ATSINAUJINANTYS ENERGIJOS ŠALTINIAI, KURIE REMIASI
VANDENS BANGŲ ENERGIJA, SLĖGIO POKYČIU ATMOSFEROJE, BRANDUOLINE SINTEZE,
VANDENYNŲ ŠILUMINE ENERGIJA (VANDUO SKIRTINGAME GYLYJE YRA SKIRTINGOS
TEMPERATŪROS).
Apžvelgę jau naudojamus atsinaujinančius energijos šaltinius, galime
drąsiai tteigti, jog šių šaltinių technologijos sparčiai vystosi, o poreikis
vis didėja, kadangi dabar naudojami elektros energijos gavybos būdai nėra
ekologiški. Belieka tik tikėtis, kad ateis toks laikas, kai sugebėsime
pasigaminti sau pakankamai elektros energijos iš Saulės ar kitų
atsinaujinančių šaltinių neteršdami gamtos ir nekeldami pavojaus žmonijai.
Literatūra
1. ELEKTROS ENERGIJOS SUVARTOJIMO STATISTIKA PAGAL PASAULIO VALSTYBES.-
(2002 11 11)
2. Elektros energijos suvartojimas 1990-2020 metais pasaulyje.-
(2002
11 11)
3. Ryšių ir technikos naujienos.- (2002 11 11)
4. Atsinaujinanti energetika Lietuvoje.- (2002
11 11)
5. Thermia – Šilumos siurbliai, Saulės baterijos.-
(2002 11 11)
6. Alternative Energy.- (2002 11 11)
7. Kosminiai Saulės elementai, kurių naudingumo koeficientas 35%.-
(2002 11 12)
8. Saulės elementų efektyvumo lentelės.-
(2002 11 12)
9. JAV energijos vartojimo ataskaita.-
(2002 11 12)
10. Kuro elementų ateitis.-
(2002 11 12)
