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 VISDIDĖJA, O TRADICINIAI JOS GAVIMO BŪDAI VIS LABIAU KENKIA GAMTAI, LABAISVARBŪS TAMPA ALTERNATYVIEJI ENERGIJOS ŠALTINIAI. PAVYZDŽIUI, JAV NUO 1949METŲ IKI 2000 METŲ ELEKTROS ENERGIJOS SUVARTOJIMAS PADIDĖJO NUO0,3·1012 KWH IKI 3,8·1012 KWH. ŠIUO METU PASAULYJE SUVARTOJAMA APIE14·1012 KWH, O 2020 METAIS PLANUOJAMA, KAD BUS SUVARTOTA 17·1012 KWH.PASAULINĖ STATISTIKA [2] TEIGIA, JOG KASMET ELEKTROS ENERGIJOS SUVARTOJIMASPADIDĖJA APIE 1,6%. LIETUVA ŠIUO METU SUVARTOJA APIE 1010 KWH, T.Y. 0,7%VISOS PASAULIO ELEKTROS ENERGIJOS [1]. ELEKTROS ENERGIJOS POREIKIS VISDIDĖJA, TODĖL REIKIA VIS NAUJŲ ELEKTRINIŲ IR NAUJŲ JOS GAVIMO BŪDŲ. JAV, suvokdamos, kad reikia ne tik ieškoti alternatyvių būdų gamintielektrai, tačiau taip pat stengiasi ją taupyti. Bandoma net stengtisnegaminti daugiau elektros, o priversti įmones ir žmones ją taupyti, metamipinigai į naujus mokslinius tyrimus. Dabar ypatingai skiriamas dėmesysšviesos diodams, kurie jau artimoje ateityje turėtų pakeisti kaitinamąsiaslemputes. Čia lemiamą vaidmenį vaidina naudingumo koeficientas, kuriskaitinamajai lemputei yra apie 2%. Net taip vadinamos energiją taupančioslemputės naudingumo koeficientas yra apie 10%, tuo tarpu kuriamų šviesosdiodų naudingumo koeficientas jau dabar siekia 35%. Pagrindinė alternatyviųapšvietimo elementų problema yra jų baltos šviesos kokybė. Dabartinės tradicinės elektrinės toli gražu nėra tobulos. Šiluminėselektrinės pagrįstos kuro deginimu. Visų pirma, tai labai kenkia gamtai,visų antra, toks kuras nėra nemokamas ir begalinis. Nafta ar medienakažkada gali baigtis, jei jos netausosime. Nors atominių elektrinių statomavis daugiau, tačiau jos taip pat turi savų trūkumų. Visų pirma, jų labaistatyba 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 beibranduolinio ginklo plitimo gali labai apriboti jos naudojimą ar net vestiprie jos visiško uždraudimo”. Šioje ataskaitoje pateikta tokia elektrosenergijos gavybos prognozė. Kaip matome egzistuoja du scenarijai, labaiprieštaringi vienas kitam. Vienas jų, pavadintas “pasauliniu išsilaikymu”(global sustainability), daro prielaidą, kad, dėl vyriausybės įsikišimo,atsinaujinantys šaltiniai duos apie 30% energijos ir leis 60% sumažintišiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimą. Alternatyvus scenarijus,vadinamas “pasaulio rinkos” (world markets), numato didelį naftos ir dujųsuvartojimo, iššaukto vartotojų poreikių, padidėjimą, dėl ko tarša angliesjunginiais išaugs 20%. Dėl visų šitų priežasčių atsiranda alternatyvių energijos šaltiniųporeikis. Jų pagrindą sudaro atsinaujinantys energijos šaltiniai, t.y.tokie, kurie niekada nesibaigia ir yra praktiškai nemokami: Saulėsenergija, vėjo energija, potvynių energija, upių energija etc. Tereikiašiuo šaltinius “pažaboti”. Šio darbo tikslas – trumpai apžvelgti jau naudojamus atsinaujinančiosenergijos šaltinius bei jų panaudojimą Lietuvoje.ATSINAUJINANTYS ENERGIJOS ŠALTINIAI
KAIP ŽINOME, ENERGIJA IŠ NIEKUR NEATSIRANDA IR NIEKUR NEDINGSTA, TAIGIKAS TIE “NESIBAIGIANTYS IR NEMOKAMI” ENERGIJOS ŠALTINIAI? PAGAL ENERGIJOSKILMĘ ŠALTINIUS GALIME KLASIFIKUOTI TAIP: SAULĖ, ŽEMĖS GEOTERMINĖ ENERGIJA,GRAVITACINĖ ENERGIJA. Atsinaujinantys energijos šaltiniai yra labai svarbūs, kadangidažniausiai jie yra daug švaresni už tradicinį kurą, kuris ne tik kad nėraekologiškas, bet dar ir kažkada baigsis. Tokių šaltinių gaminama elektrosenergijos kaina nepriklauso nuo tarptautinės ekonominės situacijos arvyriausybės nutarimų, nes nei upės tekmė, nei Saulės aktyvumas nuo tonepriklauso. 1996 metais pasaulyje buvo instaliuota 13538 MWe atsinaujinančiosenergijos šaltiniais paremtų jėgainių (geoterminė, vėjo, Saulės, potvynių-atoslūgių), tame skaičiuje geoterminė energija sudarė – 7049 MWe, tai yra52%.
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 IŠSPINDULIUOJATIEK ENERGIJOS, KAD VISAM PASAULIUI UŽTEKTŲ METAMS, PER VIENĄ DIENĄ – TIEKENERGIJOS, KAD MŪSŲ VISAI POPULIACIJAI UŽTEKTŲ 27 METAMS, O PER TRIS DIENASIŠSPINDULIUOTAS ENERGIJOS KIEKIS YRA LYGUS ENERGIJAI, KURIĄ GAUTUME IŠ VISŲŽEMĖJE ESANČIŲ IŠKASENŲ. SAULĖ YRA NEMOKAMAS IR NESIBAIGIANTIS ENERGIJOSŠALTINIS, TAČIAU, KAIP BEBŪTŲ KEISTA, SAULĖS ENERGIJOS PANAUDOJIMOTECHNOLOGIJOS YRA GANA NAUJOS. NEMANYKIME, KAD SAULĖS ENERGIJA PANAUDOJAMAVIEN SAULĖS ELEMENTUOSE. IŠ TIKRŲJŲ, SAULĖ SKIRTINGAI ŠILDYDAMA ĮVAIRIASŽEMĖS VIETOVES, PRIVERČIA SUSIDARYTI SKIRTINGOS TEMPERATŪROS ORO MASĖMS,KURIOS PRADEDA JUDĖTI IR SUSIDARO VĖJAS. TAIGI VĖJO ENERGIJA ATSIRANDABŪTENT DĖL SAULĖS. SAULĖS ENERGIJA ATSIRANDA DĖL BRANDUOLINĖS SINTEZĖSSAULĖS BRANDUOLYJE. Ši energija gali būti surenkama ir verčiama elektra įvairiais būdais.Tiesiogiai Saulės energija panaudojama šilumos siurbliuose ir Saulėsbaterijose. Deja, nei vienas iš šių būdų negali pilnai aprūpinti elektrosenergija modernios visuomenės. Iš pradžių buvo sugalvota naudoti Saulės energiją tik šildymui. Šveicarųmokslininkas H.Soseras (Horace de Saussure) pagamino pirmą terminį Saulėskolektorių 1767 metais, kuris buvo panaudotas vandens šildymui ir maistogaminimui. Dabartinė šilumos siurblio sistema veikia pagal tokį principą: energijaiš šilumos šaltinio (dėl Saulės įkaitusios Žemės) pernešama šilumnešiu(antifrizu) į šilumos siurblį, kur ji paverčiama šaltnešiu, galinčiusugerti ir išskirti šilumą. Didindamas slėgį, šilumos siurblys didinašaltnešio temperatūrą, o pastarasis perduoda šilumą į pastato šildymo arbakaršto vandens sistemas. Žemėje vamzdis pripildomas antifrizo, kuris išaplinkos sugeria šilumos energiją. Žemės temperatūra gali būti palyginus
žema, tačiau, net jei ji nukrenta žemiau nulio, aplinkui vis dar yraenergijos, kurią galima surinkti. Be abejo, Žemę įkaitina ne kas kitas, oSaulė. Šilumos siurblį galima panaudoti ir elektrai gaminti, tada prireiks dargaro 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 galimapaversti elektros energija. Apie 1880 metus buvo sukurti fotoelementai išseleno, kurių naudingumo koeficientas vos 1-2%, tačiau vis dar nebuvosuprantama pati reiškinio esmė. Tik XX amžiaus pradžioje A.Einšteinas(Albert Einstein) paaiškino fotoefektą. Tuo ir remiamasi Saulėselementuose, kur Saulės energija tiesiogiai verčiama elektros energiją. Šieelementai dabar naudojami daug kur: pradedant kalkuliatoriais, baigiantjūrose esančiose bujose. Saulės elementų technologijos tobulėjo negreitai, apie 1950 metus buvopasiektas vos 4% naudingumo koeficientas. Technologijoms tobulėti labaipadėjo kosmoso tyrinėjimo programos, nes Saulės elementai ypatingai geraitinka naudojimui kosmose – jie yra lengvi, niekada nenusėda, be to,generuoja elektros daugiau negu reikia. Saulės energija turi didžiulį potencialą, tačiau ilgai į ją nebuvokreipiama dėmesio, nes energija iš iškasenų buvo ir yra pigesnė.Didžiausias šuolis buvo padarytas Saulės elementuose, kai buvo atrastipuslaidininkiai. Jų kaina krito nuo 200$ vatui 1950 metais iki 5$ vatui1998 metais, t.y. 40 kartų. Šiuo metu naudingumo koeficiento rekordas yra18,8% (1999 metai). Šiandieniniai fotoelementai yra gaminami iš silicio,antro labiausiai Žemėje paplitusio elemento, tačiau ateityje juos numatomagaminti iš GaAs, GaSb, CdTe ir kt. Didžiosios valstybės skiria nemažuspinigus tyrimams. Net ir Lietuvoje tiriamas galis arsenidas, pasiektišiokie tokie rezultatai. Prognozuojama, kad jau greitu laiku bus gaminamiSaulės elementai iš GaAs bei GaSb, kurių naudingumo koeficientas siektų35%, o tai jau yra nemažai. Šiuo metu problema yra tame, kad sunku sukurtipakankamai didelius elementus. Beje, lyginant šilumos siurblius ir Saulės elementus, pastarieji turinemažai privalumų: nėra naudojamos jokios judančios dalys, todėl ilgesnistarnavimo laikas, nereikia nuolatinės priežiūros. Lyginant su kitaisenergijos šaltiniais Saulės elementai turi daug svarbių pranašumų, todėljie 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 lengvaipasigaminti elektros energijos savo poreikiams tiek, kiek reikia, todėlnereikia vedžioti elektros linijų, kurios kainuoja, be to, gadinagamtovaizdį. Saulės elementai yra įtaisomi ant nuosavų namų, mokyklų beikitų pastatų, jų instaliavimas yra labai paprastas, o dirba jie absoliučiaisaugiai ir tyliai. Be to, didėjant energijos suvartojimui, labai lengvapadidinti ir Saulės elementų kiekį, ko negalima pasakyti apie šilumineselektrines, o tuo labiau atomines elektrines. Nors Saulės elementus naudoti praktiškiau atokiose vietovėse, tačiau netir tankiai apgyvendintose vietose juos naudoti apsimoka, nes vidutinisnamas turi daugiau nei reikia stogo ploto, kad užtektų elektros savoporeikiams patenkinti. Galima papildomai naudoti akumuliatorius arbaprisijungti prie elektros tinklų. Prisijungus prie tinklų dieną naudojamaelektra iš Saulės elementų, o perteklių paima elektros tinklai. Naktįvyksta atvirkščias procesas, taip galima sutaupyti pinigų. Kad ir kiek žmonės montuoja Saulės elementus ant savo namų stogų,daugiausiai Saulės energijos panaudojama industrijoje: telekomunikacijų irnaftos kompanijos, greitkelių saugos įranga pasikliauja Saulės elementaisten, kur elektros linijos yra toli. Pakelės telefono aparatai bei apšviestiženklai greitkeliuose naudoja Saulės energiją, todėl nereikia po žeme klotikabelių, kas brangiai kainuoja, ar naudoti dizelinius variklius, kurie nėraekologiški ir reikalauja nuolatinės priežiūros. Įvairios automatinėsnavigacinės sistemos, tokios kaip bujos jūroje, ar įranga kalnuose, esantinuošaliose vietovėse, kur neįmanoma atvesti elektros linijų, reikalaujalabai 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 pomaždaug 15% kasmet. Jei 1990 metais jų bendras galingumas buvo 40 MWelektros, tai 1998 metais jau 120 MW. Tikimasi, kad padidėjus jųefektyvumui, 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 yraJAV pietvakariai, Azija, Afrika ir Lotynų Amerika. Tačiau reikiapripažinti, kad žmogus, gyvenantis Sibire gautų išties nedaug iš šioatsinaujinančio energijos šaltinio. Trūkumas yra ir tai, kad naudojantSaulės elementus visada prireikia papildomų akumuliatorių, nes Saulėsaktyvumas nėra vienodas. Nors Saulės energetika per pastaruosius metus nemažai pažengė, tačiaujis vis dar yra brangesnė už tradicinę energiją. Saulės elementai atsiperkaper 2-5 metus, priklausomai nuo vietovės. Tačiau tada vartotojas jau turėspraktiškai nemokamą energijos šaltinį 20-30 metų. Manoma, kad ateitiespatobulinimai 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 energijosalternatyva gamtinėms medžiagoms.SAULĖS ENERGETIKA LIETUVOJE
LIETUVOJE SAULĖS ELEMENTAI VISAI NĖRA PAPLITĘ, TAČIAU IŠ TIKRŲJŲ BEREIKALO. LIETUVOS TERITORIJA APIMA 65 200 KM2 PLOTĄ. ĮVAIRIOSE LIETUVOSVIETOVĖSE PER METUS Į HORIZONTALAUS PAVIRŠIAUS KVADRATINĮ METRĄ PATENKA NUO926 KWH/M2 METUS (BIRŽUOSE) IKI 1042 KWH/M2 METUS (NIDOJE) SAULĖSSPINDULINĖS ENERGIJOS. VIDUTINIŠKAI LIETUVOJE ŠI KRINTANTI ENERGIJA SUDARO~1000 KWH/M2 Į METUS. TUO BŪDU Į LIETUVOS TERITORIJĄ PATENKA6,54·1013 KWH/METUS. LIETUVOJE YRA ~150 KM2 NAMŲ STOGŲ, KURIE GALI BŪTIPANAUDOTI FOTOELEKTROS SAULĖS JĖGAINĖMS ĮRENGTI. Į JUOS KRINTA1,5·1011 KWH/METUS SAULĖS SPINDULINĖS ENERGIJOS. ESANT SAULĖS ELEMENTŲEFEKTYVUMUI 15%, IŠ JĖGAINIŲ, ĮRENGTŲ ANT STOGŲ, GALIMA GAUTI2,25·1010 KWH/METUS. ŠIUO METU LIETUVOS ELEKTROS ENERGIJOS GALINGUMAILEIDŽIA PAGAMINTI 2,27·1010 KWH/METUS. TAIGI, ĮRENGTOS ANT VISŲ NAMŲ STOGŲFOTOELEKTRINĖS SAULĖS JĖGAINĖS TURĖTŲ GALIĄ LYGIĄ LIETUVOS ELEKTROSJĖGAINIŲ GALIAI. KRINTANTI Į ŽEMĖS PAVIRŠIŲ SAULĖS SPINDULINĖ ENERGIJAKINTA PRIKLAUSOMAI NUO METŲ LAIKŲ, PAROS LAIKO IR METEOROLOGINIŲ SĄLYGŲ.TAIP, ENERGIJA KRINTANTI LAPKRIČIO, GRUODŽIO, SAUSIO MĖNESIAIS SUDARO TIK10% ENERGIJOS, KRINTANČIOS GEGUŽĮ, BIRŽELĮ, LIEPĄ. NAKTĮ ENERGIJA ARTIMANULIUI, STIPRIAI APNIŪKUSIĄ DIENĄ – SUDARO TIK KELIS PROCENTUS NUO GIEDRĄDIENĄ KRINTANČIOS ENERGIJOS. FOTOELEKTRINĖ SAULĖS ENERGIJA, KAIPVIENINTELIS NUOLATINIS ENERGIJOS ŠALTINIS GALI BŪTI PANAUDOJAMA TIK TURINTGALIMYBĘ JĄ AKUMULIUOTI, TOKIU BŪDU PERDENGIANT ENERGIJOS NEPAKANKAMUMĄ,SUKELTĄ SEZONINIŲ, PAROS IR METEOROLOGINIŲ KITIMŲ. ŠIUO METU NAUDOJAMI TRYSAKUMULIAVIMO BŪDAI: ELEKTROS AKUMULIATORIUOSE, VANDENS AKUMULIACINIUOSEBASEINUOSE, JUNGIANTIS PRIE VALSTYBINIO ELEKTROS TINKLO PER REVERSINIUSSKAITIKLIUS. PERSPEKTYVUS KOMPENSACIJOS BŪDAS – JUNGIMAS SU VĖJO JĖGAINE.ESAMA ATVEJŲ, KAI AKUMULIACIJA NEREIKALINGA (PVZ., TILTŲ, POŽEMINIŲĮRENGIMŲ 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, kadfotoelektos potencialas nepalyginamai didesnis už kitų atsinaujinančiųenergijos rūšių potencialą kartu sudėjus, kad ji yra ekologiškiausia, josplėtrą stabdo didžiausia instaliuoto vato kaina, kuri kol kas keletą kartųviršija įprastinės elektros energijos kainą. Šį rodiklį galima pagerintidviem būdais: didinti Saulės elementų efektyvumą, iš to paties plotogaunant didesnį elektros energijos kiekį ir mažinant elemento kainą. Lietuva yra sukūrusi monokristalinio silicio Saulės elementų gamybostechnologiją, kuri leidžia gaminti 13% efektyvumo Saulės elementus. Ji yrapajėgi sukurti naują, formavimosi principais pagrįstą technologiją,didinančią Saulės elementų efektyvumą (15%) ir mažinančią jų gamybos kaštustrečdaliu. Lietuva yra pajėgi gaminti šiuo metu plačiausiai pasaulyjenaudojamus (iki 85%) monokristalinio silicio Saulės elementus iki 1-2 MWper metus. Tai aprūpintų ne tik Lietuvos reikmes, bet taptų vienu išaukštųjų technologijų gaminiu eksportui. Lietuva gali gaminti Saulėsmodulius tiek Lietuvos reikmėms, tiek eksportui, panaudojant vietojegaminamus Saulės elementus. Šiandien fotoelektra yra keletą kartų brangesnė, nei atominės aršiluminių elektrinių gaminama elektra. Tačiau, senkant iškasamojo kuroištekliams, pastaroji brangs. Perėjimas prie atsinaujinančios energetikosreikalaus kardinalių pokyčių tiek energetikoje, tiek pramonėje, tiekbuityje. Todėl, jeigu nenorima prarasti turimo mokslinio, technologinio beigamybinio potencialo, galinčio kurti naujas darbo vietas, tam Lietuva turiruoštis jau šiandien. Dėl Saulės spinduliuojamosios energijos sezoninio, paros, meteorologiniokitimo negalima tikėtis visą reikiamą elektros energiją gauti išfotoelektros. Tačiau fotoelektrinės energijos panaudojimas gali iš esmėssumažinti importuojamo iškasamojo kuro (urano, naftos, dujų, akmensanglies) reikmes. Situacija gali pasikeisti tolimesnėje perspektyvoje,panaudojus Saulės energiją vandeniliui ir deguoniui gaminti iš vandens irišmokus juos naudoti kaip pagrindinį kurą ūkyje. Lietuvoje gerai išvystytas valstybinis elektros tinklas. Todėl čiafotoelektrą derėtų gaminti jungiamose prie tinklo nedidelėse modulinėseSaulės jėgainėse – nuo kelių kilovatų sodybai ar namui, iki kelių šimtųkilovatų įmonei ar gyvenvietei. Perspektyvu būtų statyti fotoelektrines irvėjo jėgaines kartu. Planuojama įrengti demonstracinę fotoelektrinę Saulės jėgainę (kompleksesu vėjo jėgaine) Lietuvos jūros muziejuje, turistų gausiai lankomojezonoje. Jėgainė aprūpintų delfinariumo reikmes. Numatoma taip pat įrengtiįvairios 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. Kaipminėjome, per metus žemės paviršių Lietuvoje pasiekia apie 1000 kWh/m2Saulės energijos. Daugiau kaip 80 % šios energijos tenka 6 mėnesiams (nuobalandžio iki rugsėjo). Realiai šiuo metu Saulės energija šiluminiamstikslams gali būti naudojama įrengiant Saulės kolektorius vandeniuišildyti, Saulės kolektorius žemės ūkio produkcijai džiovinti ir įrengtipatalpų šildymo Saulės energija sistemas. Lietuvoje yra sumontuota tik keletas vandens šildymo Saulės kolektoriaissistemų, kurių suminis plotas sudaro apie 100 m2. Lietuvoje yra gamyklų,kurios gamina Saulės kolektorius štampuotų plieninių šildymo radiatoriųpagrindu. Tokio kolektoriaus kaina apie 300 Lt/m2, energetinis efektyvumas– apie (250-290) kWh/m2 per sezoną. Dabartinėmis sąlygomis, nesantvalstybės skatinimo ir rėmimo naudoti Saulės kolektorius vandeniui šildytidaugeliu atveju ekonomiškai neapsimoka. Neseniai buvo sukurti ir šalies žemės ūkyje produkcijos džiovinimuipradėti naudoti plėveliniai Saulės kolektoriai. Jų energetinis sezoninisnašumas – iki 200 kWh/m2. Jie atsiperka per 1-2 metus. Tačiau tokiuskolektorius nepatogu montuoti ir sandėliuoti, o plėvelė – neilgaamžė.Tokius kolektorius galėtų naudoti smulkūs ūkininkai. Suminis kolektoriųžemės ūkio produkcijos džiovinimui plotas šiuo metu sudaro apie 180 m2. Šiuo metu pradėti tyrimo darbai siekiant pagrįsti Saulės energijosnaudojimo būdus patalpoms šildyti. Lietuvoje jau yra įmonių, kuriosįrenginėja tokias sistemas individualių namų apšildymui bei karšto vandensporeikiams tenkinti. Nacionalinėje energijos vartojimo efektyvumo didinimoprogramoje Saulės energijos naudojimo šiluminiams reikalams potencialasįvertintas priėmus, kad ši energija tenkins 10% šildymo ir apie 30% karštovandens ruošimo reikmių t.y. 3,0 TWh per metus. Lietuvoje vien gyvenamųjų namų bendri metiniai šilumos nuostoliai 1995metais sudarė 23,2 TWh. Preliminarūs skaičiavimai rodo, kad naudojantpasyviąsias patalpų šildymo Saulės energija sistemas esant palankiaipastato padėčiai ir orientacijai galima energijos sąnaudas šildymuisumažinti 20%. Be to, tokios Saulės šildymo pasyviosios sistemos gali būtipanaudotos vandeniui ir orui technologiniams reikalams šildyti.Vėjo energija
KAIP BUVO PAMINĖTA ANKSČIAU, VĖJO ATSIRADIMO PRIEŽASTIS YRA SAULĖ. VĖJASATSIRANDA DĖL SKIRTINGO ŽEMĖS PAVIRŠIAUS ĮŠILIMO. ŠI ENERGIJA GALI BŪTINAUDOJAMA GAMINTI ELEKTRAI, TAČIAU REIKALAUJA PLATAUS IŠDĖSTYMO ANT ŽEMĖSPAVIRŠIAUS, 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. Persainaudojo vėjo malūnus vandeniui pumpuoti ir drėkinti žemei. Pirmoji didesnėvėjo jėgainė buvo pastatyta JAV 1888 metais, ji buvo 12 kW galingumo. Bendras vėjo jėgainių galingumas 1999 metais buvo 10 000 MW. Sušiuolaikinėmis 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 vienanuo kitos. Nors vėjo turbinos ekologiškos, gamina pakankamai daug elektros, tačiauturi 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 Europosšalyse (Danija, Vokietija, Olandija ir t.t.) plačiai naudojama vėjoenergija. Šiuolaikinėse jėgainėse vėjo energija verčiama į elektrosenergiją, kuri naudojama buityje, o perteklius atiduodamas į tinklą. UAB“Vėjas” 1991 metais suprojektavo pirmąją vėjo jėgainę Lietuvoje, kuri buvopastatyta Prienų rajone. Buvo suprojektuotos kelios 60 kW galios jėgainės,viena iš jų pastatyta Kaune. Klaipėdos universitete buvo suprojektuota10 kW galios vėjo jėgainė, kuri pastatyta Klaipėdos rajone. Visų šiųsuprojektuotų ir pastatytų vėjo jėgainių darbas nebuvo sėkmingas. Iškilovisa eilė techninių problemų dėl vėjo jėgainių efektyvumo, jų darbopatikimumo ir t.t. Šių problemų sprendimui buvo būtini vėjo energijosklimatiniai tyrimai, žinios apie vėjo energijos pasiskirstymą priklausomainuo vėjo greičių profilių ir kt. Šie uždaviniai sėkmingai sprendžiamiDanijoje, Vokietijoje, Austrijoje ir kitose šalyse. Lietuvoje, įsisavinant vėjo energiją, jau atliktas pirminis vėjoenergijos išteklių įvertinimas, naudojant meteorologinių stočiųdaugiamečius duomenis, sudarytos jų skaičiavimo metodikos. Jo būtinos, nesreikia tinkamai parinkti vėjo jėgainių agregatus, sudaryti jų darbografiką, prognozuoti energijos išdirbį, nustatyti ekonominius rodiklius.Taip pat būtina ištyrinėti vėjo parametrų kitimą, gūsių susidarymą, vėjogreičio profilius, atsižvelgiat į žemės paviršiaus šiurkštumą irteritorijos užstatymo laipsnį, bei vėjo srautų susidarymą už gamtinių irurbanistinių kliūčių. Lietuvos energetikos instituto ir meteorologinių stočių vėjo greičiomatavimo rezultatai rodo, kad tinkamiausias didelės galios (keleto šimtųkW) šiuolaikinių vėjo jėgainių statybai yra 5-10 km pločio Lietuvos pajūrioruožas, kuriame vidutinis vėjo greitis jau dešimties metrų aukštyje nuožemės 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 dešimčiųkW) vėjo jėgaines, kurių indėlis į elektros energijos gamybą Lietuvoje būtųnedidelis. Jei minėtame pajūrio ruože pastatytume keletą didelės galiosvėjo jėgainių, jų pagamintos energijos savikaina gali būti artima šiluminiųjėgainių energijos savikainai. Vidutiniškai vėjo jėgainės elektros gamyboskaina pajūrio regione svyruoja nuo 13 iki 20 ct/kWh. Kadangi likusiojeteritorijoje dėl mažo vėjo greičio galima statyti tik nedidelės galios vėjojėgaines, o jos santykinai yra labai brangios, tad investicijos į jųstatybą vargu ar atsipirktų. Vėjo jėgainės gali dirbti autonominiu režimu arba įjungiamos į bendrąregiono arba valstybės elektros tiekimo sistemą. Apie 90% visų pasaulyjeveikiančių vėjo jėgainių yra įjungtos į šias sistemas. Parenkant statybos aikštelę, būtina įvertinti regiono elektros tiekimotinklų struktūrą, nes įjungti vėjo jėgaines į bendrą šalies elektrostiekimo sistemą labai brangu. Įvairiose šalyse vis daugiau vėjo jėgainių statoma jūros pakrantėje arbajūroje. Neužimami brangūs pajūrio žemės plotai, o vėjo greitis virš vandensyra didesnis ir mažiau pulsuojantis negu sausumoje. Dėl to galima statytižemesnes vėjo jėgaines, pailgėja ir jų tarnavimo laikas. Tačiau beveikvisas Lietuvos pajūris yra poilsio zona, Kuršių neriją kerta paukščiųmigracijos keliai, tad artimiausiais dešimtmečiais didelės galios vėjųjėgainių bus įmanoma pastatyti tik kelias dešimtis, o ateityje – maždaug150, kurios per metus galėtų pagaminti apie 0,15 TWh elektros energijos. Šiuo metu netoli Būtingės naftos terminalo, 1 km nuo jūros kranto ir užkelių šimtų metrų nuo galingos elektros pastotės jau yra parinkta aikštelėšešių 600 kW galios vėjo jėgainių statybai. Per artimiausius 10 metų, t.y.iki 2010 metų, gali būti pastatyta 30 vėjo jėgainių. Vėjo jėgainių statybąriboja ne tik palyginti maža elektros energijos kaina Lietuvoje, bet irlaisvų žemės plotų trūkumas, ir elektros tinklų galia pajūrio zonoje.Didėjant elektros energijos kainai, atsiras vis daugiau firmų, norinčiųstatyti vėjo jėgaines, todėl nuo 2010 iki 2020 metų vėjo jėgainių galipadvigubėti. Dauguma vėjo jėgainių komponentų gali būti sėkmingai gaminami Lietuvoje.Tačiau gamybos pradžiai reikalingos didžiulės investicijos ir keliosdešimtys aukštos kvalifikacijos darbuotojų. Tyrimai rodo, kad vėjo energijos panaudojimas mūsų šalyje galimas irekonomiškai pateisinamas. Tačiau paminėtų problemų sprendimui būtinifundamentalūs tyrimai, užtikrinantys vėjo jėgainių efektyvų darbą iraptekamų konstrukcijų patikimumą. Vakarų Europoje, o taip pat ir mūsųšalyje prieš pradedant statyti vėjo jėgaines, privaloma ne mažiau kaip 6-12mėnesių laikotarpyje duotame regione atlikti vėjo energijos parametrųmatavimus su tam tikslui skirta aparatūra. Šiuo metu šalyje yra pastatytos kelios savos gamybos vėjo jėgainės,tačiau susiduriama su techninių žinių stoka parenkant statybos aikšteliųvietą ir techninius vėjo jėgainių parametrus. Šalyje būtina įsteigtipavyzdinį vėjo jėgainių parką, kur veiktų pavyzdinės jėgainės ir būtųatliekami 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 VANDENINGŲHORIZONTŲ VILNIUJE IR KLAIPĖDOJE (INSTALIUOTAS GALINGUMAS 0,114 MWT).GEOTERMINĖS ENERGIJOS ŠALTINIS YRA ŽEMĖS GELMĖSE IR PASTOVIAI ATNAUJINAMASRADIOAKTYVIŲJŲ ELEMENTŲ (URANO, RADŽIO, TORIO IR KT.) SKILIMO ENERGIJA BEIMANTIJOS ŠILUMA IŠ VIDAUS IR SAULĖS ENERGIJA IŠ VIRŠAUS. Žemės energijos panaudojimas yra labai įvairus – gali tenkinticentralizuotų ir pavienių vartotojų poreikius, suteikti jiems komfortą irnekenkia 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 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). Dėl radioaktyviųjų elementų skilimo kai kuriose Žemės vietose susidaręsgeoterminis gradientas (temperatūros didėjimas priklausomai nuo gylio), yralabai aukštas, kad galima būtų gaminti elektros energiją. Tačiau šįenergijos gavimo būdą apriboja nemažai techninių problemų. Kai kuriosevietose labai arti Žemės paviršiaus yra karštos lavos, kurią taip pat
galima panaudoti, tačiau mokslininkai baiminasi, kad lavos atšaldymas galisukelti Žemės drebėjimus. Dėl kasmetinio Žemės paviršiaus įkaitimo atsiradusią energiją panaudotilengviau. Tokia energijos rūšis galėtų būti naudojama, kad palaikytinamuose norimą temperatūrą: vasarą vėsinti, žiemą – šildyti. Tačiau šisbūdas nelabai gali būti naudojamas elektrai gaminti. Žematemperatūrinę Žemės šilumą galima naudoti, taikant šilumossiurblius: šaltinis – šilumokaitis – šilumos siurblys – vartotojas. Aukštatemperatūrinę Žemės šilumą galima naudoti per šilumokaičiustiesiogiai: šaltinis – šilumokaitis – vartotojas. Geoterminę elektros energiją galima gauti iš karštų sausų uolienų,slūgsančių Vakarų Lietuvoje 2,5-4,5 km gylyje, kurių temperatūra turėtųbūti 100-145ºC. Geoterminę elektros energiją taip pat galima gauti irpritaikant 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 čianenagrinėsime. Apsiribosime tuo, kad jos turi trūkumų: užtvankų kiekis yraribotas, trukdo plaukti laivams, trukdo žuvims, be to, jos nėra ypatingaiekologiškos. Energiją iš kylančio-slūgstančio vandens galima panaudoti, pastačiusužtvankas. Deja, jos nėra labai ekologiškos. Be to, buvo paskaičiuota, kadvandens aukščio pokytis nėra toks jau didelis, kad apsimokėtų jį išnaudoti,turint omeny brangiai kainuojančias užtvankas. Be abejo, galima hidroenergiją išgauti ir nestatant užtvankų, tiesiogstatyti turbinas prie tekančio vandens. Ir nors tai būtų daug ekologiškiau,jų naudingumo koeficientas yra daug mažesnis už tų sistemų, kurios naudojaužtvankas.
Išvados
ŠIAME DARBE PLAČIAU BUVO APTARTI TIK PAGRINDINIAI ATSINAUJINANTYS
ENERGIJOS ŠALTINIAI: SAULĖS ELEMENTAI, VĖJO JĖGAINĖS BEI GEOTERMINĖ ŽEMĖSENERGIJA. IŠ TIKRŲJŲ, EGZISTUOJA IR KITŲ ATSINAUJINANČIŲ ENERGIJOSŠALTINIŲ. BIOMASĖS ENERGIJĄ TAIP PAT GALĖTUME PRISKIRTI PRIEATSINAUJINANČIOS, TAČIAU MEDŽIAI IR AUGALAI PER LĖTAI UŽAUGA, KAD ŠIENERGIJA BŪTŲ BEGALINĖ. PRIE BEVEIK ATSINAUJINANČIŲ ENERGIJOS ŠALTINIŲGALIME PRISKIRTI IR KURO ELEMENTUS, KURIUOSE DEGINAMAS VANDENILIS, O ŠIOSREAKCIJOS REZULTATAS YRA TIK VANDUO, TAIGI JIS BŪTŲ ABSOLIUČIAIEKOLOGIŠKAS. VANDENILIS YRA VISATOJE LABIAUSIAI PAPLITĘS ELEMENTAS. TAČIAUVANDENILĮ SUNKU SANDĖLIUOTI, JO SUSKYSTINIMAS YRA GANA BRANGUS, OVANDENILIO GAMYBA APSKRITAI YRA LABAI SUDĖTINGA IR BRANGI. TEORIŠKAIEGZISTUOJA IR TOKIE ATSINAUJINANTYS ENERGIJOS ŠALTINIAI, KURIE REMIASIVANDENS BANGŲ ENERGIJA, SLĖGIO POKYČIU ATMOSFEROJE, BRANDUOLINE SINTEZE,VANDENYNŲ ŠILUMINE ENERGIJA (VANDUO SKIRTINGAME GYLYJE YRA SKIRTINGOSTEMPERATŪROS). Apžvelgę jau naudojamus atsinaujinančius energijos šaltinius, galimedrąsiai teigti, jog šių šaltinių technologijos sparčiai vystosi, o poreikisvis didėja, kadangi dabar naudojami elektros energijos gavybos būdai nėraekologiški. Belieka tik tikėtis, kad ateis toks laikas, kai sugebėsimepasigaminti sau pakankamai elektros energijos iš Saulės ar kitųatsinaujinančių 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)