Anglių teikiama energija Anglys – pirmoji iškastinio kuro rūšis, kurios buvo daug kasama ir naudojama. Visa Vakarų visuomenės industrializacija buvo glaudžiai susijusi su anglių gavyba. XVIII a. pagal naują technologiją pradėta kasti anglis iš giliau. Anglys, savo ruožtu, skatino išrasti garo variklius, kitas darbą lengvinančias mašinas ir jomis naudotis. Sužinoti, kiek iš tikrųjų po žeme esama anglių, beveik neįmanoma. Apskaičiuota, kad žemėje glūdi veikiausiai 600 000 milijonų tonų tokių anglių, kurias galima iškasti šių laikų kasybos technika. Žinodami, kad XX a. 8-ojo dešimtmečio pradžioje pasaulinė anglių pramonė kasmet iškasdavo daugiau kaip 2000 mln. tonų antracito, galime svarstyti, kuriam laikui šio kiekio pakaks. Apie 25 proc. šio kiekio buvo iškasama JAV; Europoje – mažiau. Šiuo metu anglys sudaro 28 proc. visos pasaulyje gaminamos energijos.
Nafta Beveik pusę pasaulinės energijos šiuo metu teikia nafta, o penktadalį – gamtinės dujos. Kartu paėmus, jo sudaro apie 40 proc. visos pagaminamos energijos. Naftos ir dujų pramonės tolimos ateities perspektyvos nėra tokios šviesios kaip anglių pramonės. Palyginus su paklausa, naftos ištekliai yra mažesni negu anglių. Naftą eskportuojančių šalių organizacijos duomenimis (OPEC), šiuo metu kasdien pasaulyje yra išgaunama 24,5 milijono barelių naftos (1 barelis lygus 159 litrams). Jei žmonija taip sparčiai eikvos naftą, ir jei nebus rasta naujų didelių jos telkinių, tai XXI-ojo amžiaus II-ajame ketvirtyje naftos pramonė taps legenda. Šiuo metu pasaulyje yra apie 1016,9 tūkstančių milijonų naftos barelių ir 139,7 trilijonų kubinių metrų gamtinių dujų.
Atominė energetika Pasaulyje atominė elektros energija sudaro 11 proc. pagaminamos energijos. Atominės eletrinės, naudodamos mažai kuro, pagamina milžinišką kiekį elektros energijos. Jos taip neteršia aplinkos, kaip akmens anglys. Tai yra neatnaujinamas energijos šaltinis. Elektros energijos kiekis, kurį galima gauti iš pasaulinių urano išteklių ir kitų branduolinio kuro rūšių, daug priklauso nuo branduolinio reaktoriaus tipo. Vienas jų – greitųjų neutronų reaktorius (bryderis) – iš to paties kuro galima pagaminti maždaug 60 kartų daugiau energijos negu pagamins lėtųjų (šiluminių) neutronų reaktorius.
Šiuo metu tradicinėje energetikoje pagrindiniai pirminės energijos šaltiniai yra iškasamas organinis ir branduolinis kuras. Tačiau pasaulyje vis labiau ryškėja tokio kuro naudojimo pasekmės:1) didėja aplinkos užterštumas;2) priklausomybė nuo kuro importo;3) mažėja lengvai gaunamo kuro, kaip nafta, dujos, aukštos kokybės akmens anglis, resursai. Angliarūgštės, sieros junginių, azoto oksidų, angliavandenilių, kietų dalelių sklaida lydi organinio kuro deginimą, o branduolinį kurą – radioaktyvios atliekos. Daugelio pasaulio valstybių atstovai, siekdami sumažinti globalinį klimato šilimą, Kioto susitikime 1997 m. gruodžio mėn. pasirašė Bendrosios klimato kaitos konvencijos protokolą dėl „šiltnamio“ dujų (angliarūgštės, metano, fluoro ir kt. junginių) sklaidos mažinimo. Europos Sąjunga numato 2008-2012 m. 8 proc. sumažinti šią sklaidą, lyginant su 1990 m. lygiu. Šiuo metu aštuoniose šalyse yra 81 proc. pasaulio naftos išteklių, šešiose – 70 proc. pasaulio gamtinių dujų ir aštuoniose – 89 proc. akmens anglies resursų. Žinomų energetinių žaliavų išteklių ir gamybos santykis 1992 m. buvo:1) naftos: Vakarų Europoje – 10, Šiaurės Amerikoje – 25, Vidurio Rytuose – 100 metų;2) dujų: Rusijoje ir OPEC šalyse – 65 metai;3) akmens anglies: pasaulyje – 200 metų. Iškasamų energetinių išteklių kainos lėtai, bet nuolatos kyla. Be to, galimas tradicinės energetikos kainų šuolis, jei bus įvertintos išorinės išlaidos siekiant kompensuoti daromą įtaką aplinkai, žmonių sveikatai, žemės ir miškų ūkiui, žuvininkystės statinių susidėvėjimui. Pagal Lietuvos energetikos instituto tyrimų duomenis, akmens anglies deginimo Lietuvoje žala dėl aplinkos teršimo CO, SO2, NOx, CmHn, kietomis dalelėmis (nevertinant žalos dėl CO2 sklaidos) sudaro net 1144 Lt/ t a.e.
Visa šiuolaikinės civilizacijos didybė – prekių įvairovė ir gausa, transporto ir ryšių priemonės, kosmoso užkariavimas, galimybė daugeliui žmonių užsiimti mokslu, kultūra, menu ir t.t. – tai vis milžiniško energijos kiekio gamybos ir vartojimo pasekmė.
Žmonės, gyvendami ne Saulės energija, kaip augalai ir gyvūnai, eikvoja tas angliavandenilių atsargas (naftą, dujas, anglis, skalūnus), kurias biosfera sukaupė per šimtus milijonų metų. Mes gausiai eikvojame neatsikuriančiąsias atsargas ir visų mūsų likimas priklauso nuo to srauto, kuriuo šios atsargos išgaunamos iš Žemės gelmių į jos paviršių. Ir jeigu vieną kartą jis baigsis, jeigu naftos ir dujų atsargos išseks, tai kartu su tuo sustos automobiliai ir lėktuvai, traukiniai, gamyklos, nutruks energijos tiekimas ir iškils visos su tuo susijusios bėdos. Sustos ne tik pramonės gamyba, bet ir kris žemės ūkio produkcija, nes ir jis aprūpinamas dirbtine energija, kuria varomos žemės ūkio mašinos, gaminamos trąšos ir t.t. Palikime visas tas nelaimes ir krizes, kurios kilts pritrūkus energijos, įsivaizduoti rašytojams ir fantastinių filmų kūrėjams… Mums tuoj pat paprieštaraus, kad senkančios angliavandenilinio kuro atsargos (žr. lent.) ilgainiui bus pakeistos branduoliniu kuru, kad jau veikia greitųjų neutronų reaktoriai, kad ne už kalnų ir valdoma termobranduolinė reakcija. O visa tai reiškia neribotą energijos išteklių atsiradimą – tada žmonija visada galės gaminti energijos tiek, kiek jai jos reikės. Žinoma, šiame teiginyje nemažai tiesos. Išties, greitųjų neutronų reaktoriai daug kartų padidins žmonijos potencinius branduolinės energijos išteklius. Taip pat galima sutikti, kad ir valdoma termobranduolinė sintezė kada nors atsidurs žmonių rankose. Tačiau tikra ir tai, kad pavojų kelia ne Saulės kilmės energijos gamybos kiekis. Žemė iš Saulės gauna nepaprastai daug energijos ir kartu išsaugo kone pastovią temperatūrą. Vadinasi, beveik tiek pat energijos Žemė išspinduliuoja atgal į kosmosą. Pajamos ir išlaidos turi būti subalansuotos, antraip sistema netektų pusiausvyros. Žemė arba įkaistų, arba užšaltų ir virstų planeta be gyvybės. Iš tikrųjų šis balansas nėra visiškai tikslus. Jis toks būtų, jeigu kalbėtume apie planetą be gyvybės. Juk Žemėje yra gyvybė, augalai, kurie Saulės energijos dėka kuria gyvąją materiją, esančią amžinoje apykaitoje. Taigi ne visa iš Saulės gauta energija grįžta atgal į kosmosą. Dalis jos palaidojama Žemės gelmėse. Naftos, dujų atsargos kaip tik ir sudaro tą Saulės energijos dalį, kuri nebuvo grąžinta atgal į kosmosą. Būtina įsisąmoninti, kad gyvybė Žemėje, visa jos evoliucija, atvedusi į Žmogaus ir visuomenės atsiradimą, ir pačios visuomenės gyvenimas labai ilgai vyko tik nežymaus energijos disbalanso (beveik tikslaus balanso) sąskaita. Ir šio nežymaus energijos disbalanso padidėjimas gali turėti žmonėms labai pavojingų pasekmių. Reikia pripažinti, kad planetos šilumos pusiausvyros pasikeitimas jau vyksta. Mes vartojame vis daugiau ir daugiau energijos, kurią praeityje sukūrė biosfera. Kaipgi keičiasi Žemės šilumos balansas? Ogi taip, kad dirbtinė energija išsisklaido ir kaitina Žemę, jos litosferą, hidrosferą ir atmosferą. Kad ir koks mažas šis dirbtinės energijos išmetimas į Žemės šilumos balansą, kaupdamasis jis būtinai turės padidinti Žemės temperatūrą. Kol gaminami energijos kiekiai dar matuojami šimtosiomis Saulės energijos srauto dalimis, į klimato pašiltėjimą galima ir nekreipti dėmesio. Tačiau energijos gamyba greitai auga. Ji padvigubėja kas 15 metų. Ir netoli tas laikas, kai ji pradės rimtai veikti Žemės šilumos balanso struktūrą. Blogiausia, kad taip yra su bet kuriuo būdu pagaminta energija – ir šiluminių elektrinių, ir termobranduolinės sintezės. Vien Saulės energijos vartojimas nekeičia Žemės šilumos balanso. Žemės vidutinės temperatūros padidėjimas 4-5oC jau gresia žmonijai ekologijos krize. Čia yra riba, kurią peržengti nevalia. Vadinasi, civilizacija gali egzistuoti tik labai siaurame temperatūros diapazone. Pvz., jeigu planetos vidutinė temperatūra nukristų 3-4oC, naujo ledynmečio neišvengtume ir gyventi būtų įmanoma tik siauroje pusiaujo juostoje. Vidutinei temperatūrai pakilus 4-5oC, pradėtų tirpti ledynai, vandenynų vandens lygis pakiltų dešimtis metrų ir užlietų derlingiausias planetos lygumas. Žinoma, šis procesas truktų ilgai – kelis šimtus metų. Vis dėlto jo išvengti nepavyktų. Tačiau dar pavojingiau būtų, jei dėl atšilimo pasikeistų visas atmosferos cirkuliacijos pobūdis ir didžioji dalis neužlietų žemių taptų sausringa pusdykume.Dabar energijos vartojimas gali būti tenkinamas tik deginant organinį kurą (anglis, naftą, dujas), naudojant hidroenergiją ir branduolinę energiją būtina pasakyti, kaip šiluminės ir atominės elektrinės bei didžiosios hidroelektrinės (HE) neigiamai veikia aplinką (pirmiausia atmosferą, vandens telkinius, žemės išteklius).Tačiau, kaip pažymima daugelyje leidinių ir konferencijų, organinis kuras apie 2020 m. tik iš dalies tenkins pasaulio energijos poreikius (žr. lent.). Kita dalis energijos poreikių galės būti patenkinta iš kitų energijos šaltinių (įskaitant ir netradicinius atsikuriančiuosius), kurie šiuo metu tyrinėjami ir prireikus galėtų būti panaudoti.
Ne be pagrindo šiandien daugelis mano, kad XXI a. žmoniją gali ištikti siaubinga ekologinė krizė, kurią sukels mūsų besaikis vartojimas, energijos išteklių išsekimas, gamtos užterštumas. Žinoma, žmonija suras būdų įveikti šią krizę, kaip ir anksčiau buvusias, tačiau siekti harmonijos su gamta – kiekvieno mūsų uždavinys. Todėl aš šiame moksliniame darbe daugiau kalbėsiu apie atsinaujinančius energijos šaltinius, kurie neteršia gamtos ar atmosferos.
Tenka pažymėti, kad nėra energijos šaltinių, kurie visiškai neveiktų aplinkos. Tačiau atsinaujinančių energijos šaltinių neigiama įtaka aplinkai yra gerokai mažesnė, negu naudojant iškasamą organinį kurą. Pavyzdžiui, gaminant elektros energiją hidroelektrinėse, vėjo ar fotoelektrinėse jėgainėse bendroji kenksmingų medžiagų sklaida yra 112-140 kartų mažesnė negu elektrinėse, naudojančiose netgi tokį švarų kurą, kaip gamtinės dujos. Biomasė yra apie 80 kartų švaresnis kuras negu akmens anglis. Minėtos aplinkybės verčia atkreipti dėmesį į atsinaujinančius energijos šaltinius.Atsinaujinantys energijos šaltiniaiTai energija, kurios naudojimas nedidina CO2 emisijų.
Tokiais laikoma:.1.Saulės energija2.Vėjo energija 3.Geoterminė energija4.Hidroenergija5.Energija iš biodujų6.Energija, gaunama, deginant medžio atliekas, šiaudus, municipalines šiukšles. 7. Bangų mušos energija8.Potvinių ir atoslūgių Pirminė atsinaujinanti energija atsiranda vykstant procesams Saulėje, Žemės gelmėse bei esant gravitacinei Saulės, Žemės ir Mėnulio sąveikai. Taigi yra trys pirminiai atsinaujinančios energijos šaltiniai: Saulės energija, geoterminė energija (naudojama geoterminėse jėgainėse) ir gravitacinė energija (naudojama potvynių – atoslūgių elektrinėse). Energetiniu požiūriu reikšmingiausia yra Saulės energija.Saulės energija Saulės spinduliuotės galia, pasiekianti Žemę, sudaro apie 173000 TW. Ji apie 13 tūkstančių kartų viršija kasmetinę žmonijos sunaudojamos energijos ekvivalentinę galią ir yra apie 160 kartų didesnė už visus žinomus iškasamojo kuro resursus. Kas sekundę saulėje 5mln. Tonų masė virsta energija. Tik maža energijos dalis pasiekia žemę, tačiau ji dešimtis tūkstančių kartų viršija mūsų poreikius. Metiniams žmonijos energijos poreikiams patenkinti užtektų per kelias valandas žemės paviršių pasiekiančios energijos. Reikia tik mokėti ja pasinaudoti. 47 proc. Žemę pasiekiančios Saulės energijos tenka orui, žemei ir vandenynams šildyti, apie 23 proc. sunaudojama hidrologiniam ciklui (garinimui ir krituliams), apie 1 proc. tenka fotosintezės procesams ir 1 proc. – konvekciniams procesams (vėjui, bangoms, srovėms). Apie 30 proc. Saulės energijos atsispindi nuo Žemės į kosminę erdvę. Saulės energija konvertuojama į naudojamąją tiesiogiai, netiesiogiai (per kitas energijos formas) ir fotosintezės procese. Saulės energijos naudojimas energetinėms reikmėms apima labai platų galimybių spektrą nuo konversijos į šiluminę energiją, elektros energiją, degalus mobiliai technikai iki tokio švaraus kuro kaip vandenilis. Viena greičiausiai pasaulyje besivystančių energetikos rūšių yra fotoelektra, paremta tiesioginiu saulės šviesos vertimu į elektros energiją. Fotoelektrinių keitiklių istorija prasidėjo 1839 m., prancūzų mokslininkui E.Becquerelui atradus fotoelektrinį efektą. 1958 m. JAV “Vanquard” kosminiuose palydovuose buvo įrengti fotoelektriniai moduliai, kurie aprūpindavo elektra radijo ryšio aparatūrą. Nuo tada fotoelektra kosmose tapo vieninteliu ir nepakeičiamu energijos šaltiniu. Naudojimas:
Plačiau fotoelektrą buityje pradėta naudoti po 1973-74 m. naftos krizės. Naujas šuolis fotoelektros vystymesi įvyko 1990 m., kai vyko Persų įlankos karas.Paskutinius penkis metus fotoelektrinių modulių gamyba Pasaulyje augo vidutiniškai po 33 proc. kasmet ir 2001 m. pagamintų modulių bendra galia sudarė 410 MW (1 diagrama).Dar greitesni augimo tempai planuojami artimiausiais metais. Japonijos pramonė 2002 m. gamybos apimtis didina dvigubai, ypač ambicingos JAV programos, viena iš kurių yra 1.000.000 stogų programa. Greitai auga fotoelektros panaudojimas besivystančiose šalyse su menkai išvystyta elektros paskirstymo infrastruktūra. Planuojama, kad 30 proc. Afrikos elektros poreikių 2020 m. tenkins fotoelektra. Ypač didelės fotoelektros perspektyvos siejamos su vandenilio energetikos vystymusi. Fotoelektra- idealus šaltinis vandenilio gamyboje elektrolizės būdu. Vandenilis laikomas pagrindiniu 21 amžiaus kuru. Serijinę automobilių su vandenilio kuro elementais gamybą planuojama pradėti 2007 m. Ši ir analogiškos programos kardinaliai sprendžia atmosferos taršos automobilių išmetamosiomis dujomis problemą.
Fotoelektros naudojimas Lietuvoje
Lietuvos teritorija apima 65 200 km2 plotą. Įvairiose Lietuvos vietovėse per metus į horizontalaus paviršiaus kvadratinį metrą patenka nuo 926 kWh/m2 metus (Biržai) iki 1042 kWh/m2 metus (Nida) saulės spindulinės energijos. Vidutiniškai Lietuvoje ši krintanti energija sudaro ~1000 kWh/m2 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 giedrią 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.
Šiuo metu Lietuvoje fotoelektrinių jėgainių nėra. Visų pirma tai lemia gerai išvystyta elektros paskirstymo infrastruktūra ir pakankamai didelis elektros gamybos tradiciniais būdais potencialas. Jau esančios elektrinės ir taip dirba nepilnu pajėgumu o energetikams kyla problemos ieškant elektros energijos pardavimo rinkų. Biudžeto finansuojamose programose daugiau akcentuojamas energijos taupymas, todėl neilgalaikiais ekonominiais kriterijais vertinama fotoelektra yra per brangi ir didesnio dėmesio nesulaukė. Nepaisant to, Lietuvoje vykdomi darbai, kurie gali tapti rimtu pagrindu fotoelektros plėtrai. Lietuvoje yra pakankamas mokslinis, technologinis ir pramoninis potencialas fotoelektros srityje.Vėjo energija
Vėjo energija – saulės spinduliavimo sukeltų oro srautų judėjimas, nešantis savyje didelį energijos kiekį.
Vienas iš populiarėjančių atsinaujinančių energijos šaltinių.
Dabartiniu metu pasaulyje sparčiai tobulinamas vėjo energijos panaudojimas ir įsisavinimas. Iš visų šiuo metu esančių atsinaujinančių energijos šaltinių vėjo energetika turi didžiausius plėtojimosi tempus. Sparčiai tobulinama ne tik pramoninė vėjo energetika, kurioje naudojamos šimtų ir tūkstančių kilovatų galios jėgainės, bet ir buitinė, skirta sodyboms ar individualaus namo poreikiams tenkinti, kur dažniausiai naudojamos kelių kilovatų galios vėjo jėgainės. Tokį spartų tempą lemia palankios ekonominės sąlygos ir samprata, kad ekologiškai švari energija – ateities energija. Lietuva šioje srityje kol kas neturi kuo pasigirti.
Naudojimas Lietuvoje: Uždarius Ignalinos AE, pagrindinėmis elektros energijos gamintojomis taptų šiluminės elektrinės, naudojančios kurą, kurį deginant išsiskiria dideli kiekiai teršalų – anglies, azoto, sieros oksidų. Šią el. energiją pakeičiant energija iš atsinaujinančių energijos išteklių, sumažinami išoriniai taršos kaštai, t.y sumažėja nuostoliai dėl prastesnės žmonių sveikatos, trumpesnės gyvenimo trukmės, greitesnio turto nusidėvėjimo ir mažesnio derlingumo. Taigi, didesnės išlaidos energetikai šiuo atveju atsiperka sumažėjusiais nuostoliais kitose ūkio šakose.
Geriausiai vėjo energijai išnaudoti tinka Lietuvos pajūrio zona, kur metiniai vidutiniai vėjo greičiai viršija 5,5 m/s. Šioje zonoje kiek išsiskiria vėjo greičių duomenys iš Šilutės hidrometeorologinės stoties, kuri įsiterpė tarp projekte naudotų vėjo greičių matavimo vietų Vilkyčiuose ir Tauragėje.Geoterminė energija
Žemės energija – viena iš atsinaujinančios energijos rūšių. Geoterminę energiją tiekia šiluma, slypinti Žemės gelmėse. Daugiausia jos pagaminti gali Italija, Japonija, N. Zelandija, JAV ir Meksika. Ši energija taip pat gali būti panaudota karštam vandeniui tiekti. N. Zelandijoje karštas požeminis vanduo vartojamas popieriaus pramonėje. Beveik visa Islandijos sostinė Reikjavikas yra šildoma termofikacijos sistema, kuri vandenį gauna iš geoterminių gręžinių. Vanduo pasiekia miesto pastatus, savaime tekėdamas vamzdžiais. Lietuvoje jau įsisavinta privačiame sektoriuje 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. 1996 m Pasaulyje buvo instaliuota 13538 MWe alternatyvios energijos (geoterminė, vėjo, Saulės, potvynių-atoslūgių), tame skaičiuje geoterminė sudarė – 7049 MWe, tai yra 52 procentus. Naudojimas: 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 (daržininkystėje, žuvivaisoje, linų perdirbime, grūdų ir šieno miltų džiovinime ir kt.), pramonėje (žuvų, medienos, vaisių ir daržovių džiovinime ir kt.), plentų-kelių, lėktuvų nusileidimo takų 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).
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 šilumos siurblius.Augalinės biomasės kuras Augalija veikiant saulės energijai iš anglies dioksido, vandens ir nedidelio mineralinių medžiagų kiekio sintetina organinę masę. Fotosintezės metu pagamintos organinės medžiagos kiekis per vienerius metus vadinamas fitomasės prieaugiu. Lietuvoje per metus susintetinama 51,6 mln. t sausosios organinės masės. Fitomasės prieaugis įvairiose ekosistemose nėra vienodas ir žemės ūkio naudmenose siekia 29,4 mln. t, miškuose – 18,4 mln. t per metus [1]. Dalį fitomasės prieaugio galima naudoti energetikoje kaip augalinės biomasės kurą, kuris yra atsinaujinantis energijos šaltinis.
Energetinėms reikmėms galima panaudoti miško kirtimo ir medienos perdirbimo atliekas, tam tikslui auginamus medžius, žemės ūkio gamybos šalutinį produktą – šiaudus ir specialiai energetinėms reikmėms augintus rapsus, kvietrugius, aukštaūges žoles bei kitus augalus. Biomasės kuras, lyginant su gaunamu iš žemės gelmių kuru, yra mažo tankio, žemo kaloringumo, pasiskirstęs teritorijoje nekoncentruotai. Dėl mažo tankio biomasės kurą neracionalu transportuoti dideliais atstumais.
Augalinė biomasė yra vienas iš reikšmingiausių atsinaujinančios energijos šaltinių Lietuvoje ir sudaro svarbią vietinio kuro dalį. Biomasė yra ekologiškai gana švarus kuras. Augalinė biomasė susideda iš :1.Medienos atliekų: a) atraižos b) pjuvenos c) skiedros2.Šiaudų3.Energetinių augalųMedžio atliekos:• Pjuvenos ir drožlės. Ypatingai pigi, dažnai nemokama, medžio atliekų rūšis. Paprastai šias medžio atliekas dėl technologinių kūryklų apribojimų, naudoja tik nedideliam pamaišymui į bendrą medžio atliekų kuro masę. Platesnį šių medžio atliekų naudojimą dėl mažos tūrio vieneto šiluminės vertės, riboja ir sąlyginai didelės jų transportavimo išlaidos
• Medžio atraižos. Medžio atraižas be stambių katilinių, perka ir individualūs vartotojai kūrenimui nedideliuose kieto kuro katiluose. Atraižas taipogi perka ir medienos plaušo, celiuliozės įmonės Vilniuje, Grigiškėse, Kazlų Rūdoje. Šių medienos atliekų paklausa gerokai pakelia jų kainą • Skiedra. Tai specialia kapojimo įranga sukapotos medžio atraižos. Tokia forma medžio atliekas naudoja dauguma medžio atliekų technologijų. Medžio apdirbimo įmonės, turinčios galimybę „nužievinti“ medieną prieš apdorojimą, gauna nužievintas skiedras, kurios yra superkamos eksportui į Vakarų Europą. Lietuvoje Turtingiausios medienos kuro ištekliais yra Kauno ir Vilniaus apskritys. Mažiausia medienos kuro išteklių turi Klaipėdos, Telšių, Utenos, Alytaus ir Marijampolės apskritys. Metiniai medienos kuro ištekliai šalyje 1,35 mln. t sausosios masės.Šiaudai Šiaudai šalutinis javų auginimo produktas, kurį galima panaudoti, kaip atsinaujinantį kurą energijos generavimui. Šiaudų kiekis priklauso nuo javų pasėlių ploto ir derlingumo. Lietuvoje kasmet susidaro apie 4 mln.t. šiaudų. Iš jų kurui galima panaudoti apie 0,5 mln.t. Šiuo metu veikia 5 šiaudais kūrenamos katilinės, kurių bendra galia sudaro apie 3,5 MW. Šiaudų energetiniams reikalams sunaudojama tik apie 1% siektinų išteklių. Įrangą šiaudams kūrenti gamina kelios Lietuvos įmonės. Tokia įranga taip pat importuojama iš Danijos. Lietuvoje dar yra neįsisavinama apie 1 Mm3 (t.y. apie 7 PJ) medienos kuro (daugiausia miško ruošos atliekų). Tam reikėtų įrengti ir rekonstruoti apie 300 MW suminės galios katilų. Didelės galimybės yra naudoti šiaudus kurui (t.y. apie 0,5 Mt arba 7 PJ). Tam reikėtų įrengti apie 300 MW suminės galios šiaudais kūrenamų katilinių ir šilumos generatorių. Medienos kuro ir šiaudų energetinis potencialas sudaro 0,67 Mtne (28 PJ). Be to, Lietuvoje yra apie 30 tūkst. ha žemės ūkiui netinkamų žemių ir apie 20 tūkst. ha baigiamų eksploatuoti durpynų, kuriuose būtų galima įveisti greit augančių medžių plantacijas. Esant vidutiniam derlingumui 10 t sausos biomasės iš ha per metus būtų galima gauti 500 tūkst. t biomasės. Yra galimybė šių plantacijų tręšimui panaudoti vandenvalos nuotekų dumblą. Tokie tyrimai pradėti Lietuvos miškų institute.
Biomasės kuro išteklius galima papildyti dalį žemės ūkio naudmenų naudojimas ne maisto kultūrų auginimui. Viena tokių galimybių yra žemės ūkio kultūrų ir žolės auginimas energetiniams tikslams. Tokios energetinės kultūros gali duoti apie 10 t/ha sausos biomasės kasmet, nealina dirvos, nes fiksuoja oro azotą, derliaus dorojimui tinka įprastinė žemės ūkio technika, plotai lengvai rekultivuojami. Vienok būtina pagrįsti tiek medžių plantacijų, tiek energetinių kultūrų plotų įrengimo, augalų priežiūros, derliaus nuėmimo, laikymo ir paruošimo kurui technologijas. Energetinių kultūrų auginimas leistų padidinti kaimo gyventojų užimtumą. Planuojama, kad iki 2005 metų augaline biomase kūrenamų įrenginių suminė galia pasieks 600 MW ir bus pagaminama 3 TWh šiluminės energijos.Biologinės dujos Potencialas: Organinių medžiagų, naudotinų biologinėms dujoms gauti, ištekliai nuolat kaupiasi ir atsinaujina šalių žemės ūkio gamyboje. Svarbiausieji iš jų – gyvulių mėšlas bei maisto perdirbimo įmonių organinės atliekos. Tačiau rentabilus jo perdirbimas biodujoms gauti įmanomas tik stambiuose gamybos objektuose. Mažėjant žemės ūkio produktų paklausai šalyje pagal tiesioginę paskirtį nebenaudojama apie 0,5 mln. ha žemės naudmenų. Dalyje šių plotų galėtų būti auginamos energetinės kultūros. Naudojant jų žaliąją masę anaerobiniam perdirbimui vasaros laikotarpiu padidėtų fermose įrengtų bioreaktorių energetinis potencialas, gautosios biodujos galėtų būti naudojamos šienui ir grūdams džiovinti, o perdirbta biomasė – dirvoms tręšti. Panaudojimas: Šiuo metu šalyje veikia trys bendros 2,1 MW biodujų jėgainės: 1,5 MW galios jėgainė perdirbanti “Semos” spirito gamybos atliekų Panevėžyje, 0,3 MW galios jėgainė, perdirbanti Utenos miesto valymo įrengimų nuotekas ir 0,3 MW galios jėgainė perdirbanti kiaulių mėšlą “Vyčios” žemės ūkio bendrovėje Kauno rajone. Lietuvoje yra nagrinėjamos biodujų gamybos iš žaliosios augalų masės galimybės, atliekamas biodujų surinkimo ir jų utilizavimo sistemų įrengimo pagrindimas stambiausiems Lietuvos sąvartynams. Plačiausiai paplitęs sąvartynu dujų panaudojimo būdas yra jų deginimas specialiuose įrenginiuose arba varikliuose, gaminant:• elektros energiją, • elektros energiją ir šilumą (taip vadinama kogeneracija), • šilumą.
Elektra iš sąvartynų dujų gaminama dujiniais varikliais varomais generatoriais. Tokių energetinių įrenginių naudingumo koeficientas siekia tik 37-42%, nes juose susidaro pakankamai dideli šilumos nuostoliai. Specialiais energetiniais įrenginiais (kogeneratoriais) vienu metu gaminant elektrą ir šilumą, pasiekiamas naudingumo koeficientas iki 85-88%. Ir pagaliau, deginant sąvartynų dujas tiesiogiai, kaip papildomą kurą, moderniose didelio pajėgumo katilinėse pasiekiamas iki 95% naudingumo koeficientas.
Biodegalų ir bioalyvų gamyba ir naudojimas Biodegalams priskiriamas skystas kuras, kuris yra gaminamas iš biologinės, visų pirma iš augalinės, kilmės žaliavų ir gali būti naudojamas kaip ir mineraliniai degalai. Pagal bendrą klasifikaciją biodegalams priskiriami:biodyzelinas,bioetanolis grynas aliejus. Lietuvoje per metus sunaudojama apie 550 tūkst. t dyzelinių degalų ir apie 15 tūkst. t įvairių alyvų. Degalai gaminami iš importuojamos naftos, o alyvos įvežamos iš užsienio. Mažinant importo kaštus, sprendžiant užimtumo bei gamtosaugines problemas, tikslinga dalį mineralinių degalų bei alyvų pakeisti biologinėmis, pagamintomis iš Lietuvoje užauginto rapso. Šalyje rapsai auginami 37,4 tūkst. ha plote, tačiau rapsų auginimo plėtojimo ir gyventojų aprūpinimo aliejumi programoje nurodoma, kad Lietuvoje, nepažeidžiant agrotechnikos, galima auginti rapsus 180 – 240 tūkst. ha plote. Maistiniam aliejui pakanka 50 tūkst. ha rapsų, todėl likusiame plote galima užauginti 540 – 720 tūkst. t rapsų sėklų ir išspausti 178 – 238 tūkst. t aliejaus skirto biodegalų ir bioalyvų gamybai. Papildomai bus gauta apie 500 tūkst. t išspaudų, kurios yra vertingas pašarų priedas, galintis pakeisti importuojamus sojos rupinius. Lietuvoje pagaminama apie 34 tūkst. t etanolio per metus, tačiau jo gamybos pajėgumai yra dvigubai didesni. Etanolį pagamintą iš perteklinių grūdų bei kitų žemės ūkio produktų, galima būtų naudoti benzino gamybos procese AB “Mažeikių nafta”.
Biodegalų bei bioalyvų gamybos technologiniai procesai pakankamai ištirti bei įdiegti daugelyje Europos šalių. Žymiausios traktorių bei automobilių gamybos firmos yra išdavusios leidimus juos naudoti be jokių apribojimų. Literatūroje pakanka duomenų ir apie biodegalų bei bioalyvų poveikį aplinkai. Šių produktų naudojimas skatinamas Europos Sąjungos direktyvomis. HidroenergijaHidroelektrinės Viliojantis energijos šaltinis yra vanduo, gaminantis elektros energiją. Vandens išteklius nuolat papildo lietus ir sniegas, dėl to hidroelektrinės nepriklauso nuo ribotų kuro išteklių. Deja, perspektyvių hidroenergijos šaltinių, kuriais galima būtų pasinaudoti, yra nuošaliose pasaulio vietose, kur menka elektros energijos paklausa. Visame pasaulyje sparčiai statomos hidroelektrinės. Naudojant hidroelektrines, galima saikingiau vartoti iškastinį kurą, nes hidroelektrinės pagaminta elektros energija padeda kasmet sutaupyti tokį iškastinio kuro kiekį, kuris atitinka maždaug 360 mln. tonų naftos. Šiais laikais hidroelektrinės pagamina 20 proc. visos elektros energijos. Hidroelektrinės gali būti atnaujinamos, neteršia aplinkos, joms nereikia kuro. Statyba yra brangi, užtvankai reikia didelio ploto, užtvindomo vandeniu. Visos šalys savo energijos poreikius daugiausia tenkina organiniu kuru (nafta, gamtinės dujos, akmens anglis) ir branduoliniu kuru.Tačiau toks energijos gamybos būdas , apart didelių finansinių išlaidų, turi 2 didžiulius trūkumus:• Išmeta į aplinką daug CO2 dujų ir teršia aplinką kenksmingomis medžiagomis• Mažas efektyvumas ir didelis pagalbinis energijos vartojimas. Priešingai hidroenergija energijos šaltiniai duoda nulį emisijų ir pasižymi ekologiškai švaria energijos gamybos forma. Taigi, XXI a. pradžioje, kada iškilo labai aštrios globalinio atšilimo , ozono sluoksnio retėjimo problemas, mes žvelgiame į hidroenergiją kaip ženklų (apie 15 % energijos sąnaudų ) ateities energijos išteklių, siedami savo viltis su Nemuno didelių HE realizavimu.