Vėjo energija
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 m suprojektavo pirmąją vėjo jėgainę Lietuvoje, kuri buvo pastatyta Prienų rajone. Po to įsikūrė UAB “Jėgainė”, kuri tęsė šį darbą. Buvo suprojektuotos kelios 60 kW galios jėgainės, viena iš jų pastatyta Kaune. Klaipėdos technikos 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, Vokietijoje, Austrijoje ir kitose šalyse. Mūsų šalyje tokie tyrimai neatliekami. Vėjo turbinos – šie ekologiški, bet labai gadinantys kaimo peizažą įrenginiai, dabar galės būti statomos toli jūroje arba aukštai kalnuose. Tai padaryti padės naujas švedų išradimas.
Fotoelektra
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 buti 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. Esama atvejų, kai akumuliacija nereikalinga (pvz., tiltų, požeminių įrengimų katodinė apsauga).
Hidroelektrinės
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.
Bangų mūšos energija
Bangų mūšos energija yra atsinaujinantis energijos šaltinis. Ji nereikalauja kuro ir neteršia aplinkos. Įrenginiai brangiai kainuoja. Veikia, kai jūros bangos pakyla ir nuslūgsta. Apima didelius plotus. Deja, nėra daug tokių vietų, kur būtų galima gaminti šią energiją.
Biomasės energija
Biomasės energija gaminama deginant medieną, mėšlą, cukranendres ir pan. Tai yra atsinaujinantis energijos šaltinis. Naudojamas kuras vandens garams pakilti, kurie suka turbinas. Deginimas teršia gamtą. Geoterminė energija
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. Žemės energija – viena iš atsinaujinančios energijos rūšių 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.
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). 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 šilumos siurblius.Atsinaujinančių energijos šaltinių ypatybės
Atsinaujinančių šaltinių energetikoje uždavinių sprendimo metodai iš esmės skiriasi, lyginant su tradicine šilumine ir atomine energetika.Atsinaujinantys energijos šaltiniai yra decentralizuoti ir palyginti nedidelės galios, juos žymiai greičiau galima suprojektuoti ir įrengti, sumažėja transporto ir energijos perdavimo išlaidos. Kai kurie atsinaujinančios energijos šaltiniai dera prie susidariusios centralizuotos energetikos infrastruktūros (pavyzdžiui, mažosios HE), tačiau kai kurie šaltiniai efektyvūs tik kaip autonominiai decentralizuoti įrenginiai (pavyzdžiui, saulės šildymo ir mažo energetinio tankio biomasę naudojantys įrenginiai).Dėl šių šaltinių specifikos ir įvairiapusės įtakos šalių vystymuisi daugelyje Vakarų Europos šalių (Vokietijoje, Prancūzijoje, Didžiojoje Britanijoje ir kt.) įsteigtos atskiros atsinaujinančių energijos šaltinių agentūros, kurios finansuoja ir koordinuoja šios srities veiklą.
Kodėl daugeliui atsinaujinančios energijos šaltinių, ypač jų platesnio naudojimo pradžioje, reikia paramos? Yra dvi priežastys. Nors kai kurie atsinaujinantys energijos šaltiniai jau šiuo metu yra konkurentiški, tačiau dalis jų gali konkuruoti su tradiciniais, jei įvertinama žala aplinkai ir žmonėms. Be to, atsinaujinanti energija mažai žinoma, todėl investuotojai, energijos vartotojai, įstatymų leidimo ir vykdymo institucijos, neturėdami objektyvios informacijos, šių energijos šaltinių vengia. Žemės ūkyje energijos vartotojai decentralizuoti ir reikalauja nedidelės galios. Todėl palankios sąlygos naudoti atsinaujinančius energijos šaltinius, kadangi jų energetinis tankis yra nedidelis. Atsinaujinantys energijos šaltiniai sudaro galimybes kaime plačiai naudoti modernias decentralizuoto energijos tiekimo technologijas, nes tuo atveju nereikalingi brangūs energijos paskirstymo tinklai ir nenuostolinga perduoti energiją. Ir ES pirmenybė teikiama atsinaujinančios energijos gamybos projektams, skirtiems kaimui. Čia akcentuojama ne tik energetinė ar aplinkosaugos, bet ir socialinė tokių projektų reikmė, nes atsinaujinančios energijos naudojimas svarbus ir kaimiškųjų regionų vystymui bei darbo vietų kūrimui. Reikia pažymėti, kad šiuo metu Lietuvos kaime gyvena apie 32 proc. gyventojų.Saulės energija – ateities energijos šaltinis
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.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.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 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.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.