Pasaulio energetika XXI a. pradzioje

Pasaulio energetika XXI a. pradžioje

2004

Turinys

1. Pratarmė psl. 3

2. Įvadas psl. 3

3. Tikslai ir uždaviniai psl. 3

4. Medžiagos dėstymas : psl.3-12

I. Energetikos augimo pavojai psl.3

II. Energetikos plėtros tendencijos psl. 5

III. Tradiciniai ir netradiciniai atsikuriantieji energijos šaltiniai psl. 6

IV. Branduolinė energetika psl. 7

V. Vėjo energija psl. 9

VI. Ar pasitelksime saulės energiją? psl. 9

VII. Geoterminiai energijos šaltiniai psl.10

VIII. Nauji energetinio kuro gamybos būdai psl. 11

5. Išvados psl. 13

6. Literatūros sąrašas psl. 14

Energetikos augimo pavojai

Visa šiuolaikinės civilizacijos didybė – prekių įvairovė irgausa, transporto ir ryšių priemonės, kosmoso užkariavimas, galimybėdaugeliui žmonių užsiimti mokslu, kultūra, menu ir t.t. – tai vismilžiniško 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 eikvojameneatsikuriančiąsias atsargas ir visų mūsų likimas priklauso nuo to srauto,kuriuo šios atsargos išgaunamos iš Žemės gelmių į jos paviršių. Ir jeiguvieną kartą jis baigsis, jeigu naftos ir dujų atsargos išseks, tai kartu sutuo sustos automobiliai ir lėktuvai, traukiniai, gamyklos, nutruksenergijos tiekimas ir iškils visos su tuo susijusios bėdos. Sustos ne tikpramonės gamyba, bet ir kris žemės ūkio produkcija, nes ir jis aprūpinamasdirbtine energija, kuria varomos žemės ūkio mašinos, gaminamos trąšos irt.t. Palikime visas tas nelaimes ir krizes, kurios kiltų pritrūkusenergijos, įsivaizduoti rašytojams ir fantastinių filmų kūrėjams…

Mums tuoj pat paprieštaraus, kad senkančios angliavandeniliniokuro atsargos ilgainiui bus pakeistos branduoliniu kuru, kad jau veikiagreitųjų neutronų reaktoriai, kad ne už kalnų ir valdoma termobranduolinėreakcija. O visa tai reiškia neribotą energijos išteklių atsiradimą – tadažmonija visada galės gaminti energijos tiek, kiek jai jos reikės.

Žinoma, šiame teiginyje nemažai tiesos. Išties, greitųjų neutronųreaktoriai daug kartų padidins žmonijos potencinius branduolinės energijosišteklius. Taip pat galima sutikti, kad ir valdoma termobranduolinė sintezėkada nors atsidurs žmonių rankose. Tačiau tikra ir tai, kad pavojų kelia neSaulės kilmės energijos gamybos kiekis.

Žemė iš Saulės gauna nepaprastai daug energijos ir kartu išsaugokone pastovią temperatūrą. Vadinasi, beveik tiek pat energijos Žemėišspinduliuoja atgal į kosmosą. Pajamos ir išlaidos turi būtisubalansuotos, 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 amžinojeapykaitoje. Taigi ne visa iš Saulės gauta energija grįžta atgal į kosmosą.Dalis jos palaidojama Žemės gelmėse. Naftos, dujų atsargos kaip tik irsudaro tą Saulės energijos dalį, kuri nebuvo grąžinta atgal į kosmosą.Būtina įsisąmoninti, kad gyvybė Žemėje, visa jos evoliucija, atvedusi įŽmogaus ir visuomenės atsiradimą, ir pačios visuomenės gyvenimas labaiilgai vyko tik nežymaus energijos disbalanso (beveik tikslaus balanso)sąskaita. Ir šio nežymaus energijos disbalanso padidėji as gali turėtižmonėms labai pavojingų pasekmių.

Reikia pripažinti, kad planetos šilumos pusiausvyros pasikeitimasjau vyksta. Mes vartojame vis daugiau ir daugiau energijos, kurią praeityjesukūrė biosfera. Kaipgi keičiasi Žemės šilumos balansas? Ogi taip, kaddirbtinė energija išsisklaido ir kaitina Žemę, jos litosferą, hidrosferą iratmosferą. 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 energijossrauto dalimis, į klimato pašiltėjimą galima ir nekreipti dėmesio. Tačiauenergijos gamyba greitai auga. Ji padvigubėja kas 15 metų. Ir netoli taslaikas, 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 Saulėsenergijos vartojimas (ir tai su tam tikrais apribojimais) nekeičia Žemėsšilumos balanso.

Taigi teiginį, jog gaminamos energijos kiekis visada yra gerovė,reikia taisyti. Žemės vidutinės temperatūros padidėjimas 4-5oC jau gresiažmonijai 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 ledynmečioneišvengtume ir gyventi būtų įmanoma tik siauroje pusiaujo juostoje.Vidutinei temperatūrai pakilus 4-5oC, pradėtų tirpti ledynai, vandenynųvandens lygis pakiltų dešimtis metrų ir užlietų derlingiausias planetoslygumas. Žinoma, šis procesas truktų ilgai – kelis šimtus metų. Vis dėltojo išvengti nepavyktų.

Tačiau dar pavojingiau būtų, jei dėl atšilimo pasikeistų visasatmosferos cirkuliacijos pobūdis ir didžioji dalis neužlietų žemių taptųsausringa pusdykume.

Manome, kad jau įtikinome skaitytoją, jog energetikos galiosaugimas – ne tik gėris. Jėga, kurią ji suteikia žmonėms, dar reikia mokėtinaudotis. Žmogus tapo tarsi Guliveris, įėjęs į liliputų kristalų krautuvę.Vienas neatsargus judesys, ir visa ta kristalo didybė pavirs stiklošukėmis. Taigi ypatingos reikšmės įgauna žmogaus ir gamtos, kaip vieningosvisumos, nagrinėjimas. Privalome įsisąmoninti, kad žmogus yra neatskiriamasnuo savo aplinkos.

Energetikos plėtros tendencijos

Dabar energijos vartojimas gali būti tenkinamas tik deginantorganinį kurą (anglis, naftą, dujas), naudojant hidroenergiją irbranduolinę energiją. Tačiau, kaip pažymima daugelyje leidinių irkonferencijų, organinis kuras apie 2020 m. tik iš dalies tenkins pasaulioenergijos poreikius Kita dalis energijos poreikių galės būti patenkinta iškitų energijos šaltinių (įskaitant ir netradicinius atsikuriančiuosius),kurie šiuo metu tyrinėjami ir prireikus galėtų būti panaudoti. Be to,būtina pasakyti, kaip šiluminės ir atominės elektrinės bei didžiosioshidroelektrinės (HE) neigiamai veikia aplinką (pirmiausia atmosferą,vandens telkinius, žemės išteklius).

HE – tradicinis atsikuriantis energijos šaltinis, pasižymintissvarbiais privalumais (maža elektros energijos gamybos savikaina, didelismanevringumas, kompleksinis vandens išteklių naudojimas, infrastruktūrossudarymas ir t.t.). Tačiau hidroenergijos ištekliai yra riboti ir, netgivisiškai panaudojus techninius išteklius, negalės patenkinti elektrosenergijos poreikių ateityje, be to, didelės HE kartais neigiamai veikiaaplinką, ypač žemės išteklius, jeigu nesiimama reikiamų priemonių. Pvz.,Lietuvoje visiškai panaudojus visus hidroenergijos išteklius būtų galimapatenkinti tik 15-20 proc. dabartinių elektros energijos poreikių. Tačiautai nereiškia, kad jų nereikia protingai naudoti.

Didelio masto atominės energijos naudojimas pasaulyje taip patribotas, nes ekonomiškai tikslingos naudoti urano atsargos Žemės gelmėseturėtų būti išsemtos. Be to, AE 2-3 kartus daugiau negu šiluminėselektrinės teršia vandens telkinius-aušintuvus, o radioaktyviosios taršospavojus kelia sunkiai sprendžiamą problemą ne vienai kartai.

Dabar jau visiems aišku, kad atominės energetikos objektų statybareikalauja didžiausio meistriškumo, tiksliausio technologinių ir ekologijosnormų vykdymo, geriausios visų darbų kokybės, o tai labai pabrangina jųstatybą. Tačiau ir laikantis visų saugumo reikalavimų įvairių šaliųatominėse elektrinėse užregistruojama daug nemažų avarijų ir incidentų.

Svarbiausios to priežastys – technikos gedimai ir personalo klaidos.Baisiausia avarija, kokią tik galima įsivaizduoti, įvyko Černobylio AE.

Nepaisant viso to, branduolinė energetika toliau bus plėtojamaVakarų Europoje, Japonijoje ir kitur. Pagal pasaulio energetikoskonferencijų prognozes, elektros energijos gamyba AE ir toliau didės. Darspartesniais tempais AE plėtosis besivystančiose šalyse, pirmiausiaIndijoje ir Brazilijoje.

Visa įvertinusi, visuomenė reikalauja, kad vietoj atominių irtermofikacinių elektrinių būtų plėtojama alternatyvi netradicinėenergetika: taikomos kuro ir energijos taupymo priemonės, rekonstruojamosir plačiau naudojamos mažosios termofikacinės elektrinės, panaudojamiantriniai energijos ištekliai, atsikuriantieji energijos šaltiniai. Ir visdėlto branduolinė energetika tikriausiai plėsis ir XXI a., tačiau ji turėsremtis saugesniais reaktoriais. Atominės energetikos specialistams keliamasidealas – sukurti 100 proc. tikimybės saugumo reaktorių.

Ir negalima pamiršti, kad šiluminė, atominė ir termobranduolinėenergetika yra Saulės energiją papildanti energija, galinti sukeltiaplinkos perkaitinimą ir visas iš to išplaukiančias globalines pasekmes,apie kurias jau kalbėjome.

Taip pat minėjome, kad tolesnė ekstensyvi energetikos plėtranegalima ir dėl ribotų energijos išteklių, jų netolygaus pasiskirstymo, visdidesnės neigiamos įtakos aplinkai, reikalaujamų milžiniškų kapitaloinvesticijų. Bendras visų elektrinių galingumas pasaulyje jau yra lyginamassu gamtos reiškinių galia. Pvz., planetoje oro masės srovių vidutinė galiayra 25-35 mlrd. KW, uraganų – 30-40 mlrd. KW, jūrų potvynių – 2-4 mlrd. kWir t.t.

Todėl reikia siekti kuo daugiau naudoti Saulės energijosnepapildančių natūralių energijos šaltinių – upių, vėjo, Saulės,geoterminę, vandenynų – energiją. Literatūroje teigiama, kad naudojantdaugiau negu 0,1 proc. į Žemę krintančios Saulės energijos galios (o taisudaro apie 100 mlrd. KW), Žemė gerokai atšiltų, išnyktų klimato zonos,neigiamai būtų paveikta visa biosfera. Taip pat teigiama, kad kitų šaltiniųpapildoma energija taip pat neturi būti didesnė kaip 0,1 proc. Saulėsenergijos, o bendra dirbtinės energijos galia neturi būti didesnė kaip 200-300 mlrd. KW. Taigi energijos gamybos galios Žemėje riba pagal ekologijossąlygas yra ribota 100 mlrd. KW pagal papildomą ir 100 mlrd. KW pagalnepapildomą energijos galios rūšį.

Tradiciniai ir netradiciniai atsikuriantieji energijos šaltiniai

Atsikuriantieji energijos šaltiniai sąlyginai skirstomi į 2grupes: tradicinius (hidroenergija, mediena, durpės, geotermija, skalūnai)ir netradicinius, naujus (Saulės, vėjo, potvynių-atoslūgių ir bangų,nemiško biomasės, bituminių smiltainių). 1980 m. tradiciniaiatsikuriantieji energijos šaltiniai sudarė net 98 proc. visųatsikuriančiųjų šaltinių (iš jų hidroenergijai ir medienai teko 91 proc.),o ateityje, tarkime 2010 m., tikimasi, jog ši dalis gerokai sumažės irsudarys 75-80 proc. (hidroenergija ir mediena apie 70 proc.). Žinoma,naujieji atsikuriantieji šaltiniai plėtosis greičiau negu tradiciniai – jųdalis išaugs nuo 2 proc. 1980 m. iki 20-250 proc. 2010 metais. Svarbiausiasvaidmuo teks Saulės, geoterminei, vėjo ir nemiško biomasės energijai.

Remiantis atlikta trumpa įvairių energijos šaltinių perspektyvinionaudojimo analize, galima daryti išvadą apie būtinybę ateityje įtraukti įkuro ir energijos balansą, ypač mūsų šalies, visų atsikuriančiųjų(tradicinių ir netradicinių) energijos šaltinių naudojimą. Vis dėltodaugiau dėmesio turi būti skiriama netradiciniams energijos šaltiniams, nestradiciniai jau yra technologiškai gerai panaudojami. Štai, 1994 m. Madridodeklaracija reikalauja, kad Europos Sąjungos šalyse (į ją mes jau įstojome)2010 m. iš atsikuriančiųjų energijos šaltinių turi būti gaminama iki 15proc. visos elektros energijos. Be jokios abejonės, Lietuvoje tikslingapirmiausia panaudoti ekonomiškai efektyvius hidroenergijos išteklius, kurievertinami daugiau kaip 2 mlrd. KWh per metus

Kalbant apie atsikuriančiųjų energijos išteklių geresnįpanaudojimą būtina pažymėti, kad ankstesnės MIREK optimistinės prognozėsapie netradicinių atsikuriančiųjų išteklių indėlį į energijos balansą

pasaulyje (jau 2000 m. – 10 proc.) gerokai sumažėjo.

Šiuo metu dauguma energetikos specialistų sutaria, kadenergetikos plėtra turi eiti kompleksinio įvairių energijos šaltiniųpanaudojimo keliu, papildant vieniems kitus priklausomai nuo ekonominių irekologinių sąlygų. Tik šiuolaikinio kuro ir energijos balanso struktūrosoptimizavimas, įvertinant visas technines ir ekonomines, ekologines irsocialines sąlygas, padės nustatyti įvairių energijos šaltinių sudėtį irsantykį energetinėse sistemose, išskirti prioritetines kryptis dabar irateityje. Gerinti energijos šaltinių struktūrą reikia atsižvelgus į gamybostechnologijos tobulinimą ir alternatyviuosius energijos šaltinius. Be to,šis procesas visą laiką turi būti tobulinamas geriau įvertinant ekologijosreikalavimus. Ekologijos reikalavimas – keisti žmonių veiklos verti imokriterijus gamtos apsaugos naudai.

Kalbant apie energetikos strategiją mūsų šalyje, galima teigti,kad tik kompleksiškai su vyraujančia branduoline energetika atsikuriantiejienergijos šaltiniai, pirmiausia hidroenergija, sudarys rimtą alternatyvąorganinio kuro energetikai ir gamtos apsaugai ateityje. Tokia turėtų būtisvarbiausia Lietuvos nacionalinės energetikos strategijos energetikosplėtotės kryptis. Dideles hidroelektrines ant didžiųjų upių – Nemuno irNeries – statyti yra efektyviau nei mažas, tačiau sudėtingesni iškylagamtosaugos reikalavimai. Turbūt galima sakyti, kad klausimas yra ne tas –ar statyti hidroelektrines Lietuvoje, o tas – kokias gamtosaugos priemonesbūtina įgyvendinti ir kiek jos kainuos?

Branduolinė energetika Dabartinės branduolinės energetikos pranašumai ir trūkumai geraižinomi. Techniškai tobula branduolinė energetika būtų ekologiškai vienapačių švariausių ir saugiausių iš visų didžiųjų energetikų. Tačiau visiškaitobulų realių technologijų nebūna, bet kokia technika genda, ją reikiaprižiūrėti, taisyti. Vakarų Europos ilgametis patyrimas rodo (ten kai kuriųreaktorių amžius yra apie 30 metų), kad dabartinė branduolinė energetikagali būti pakankamai saugi. Kituose kontinentuose daugiausia branduolinės energijos gaminairgi labiausiai išsivysčiusios pramoninės šalys: JAV (per 100 energetiniųreaktorių), Japonija (per 50), Kanada (per 20), Pietų Korėja (16). JAV buvoviena tokia atominės elektrinės avarija, kai reikėjo evakuoti gyventojus(Three Miles Island elektrinėje, 1979). Kartu su vėliau įvykusia Černobyliokatastrofa (1986), ji padidino dėmesį branduolinės energetikos saugumui irkartu su pasikeitusia padėtimi energijos šaltinių rinkoje pristabdė josplėtotę. Vienas girdimas branduolinės energetikos oponentų argumentas yrapavojingo žemės drebėjimo grėsmė. Nesiimu diskutuoti, nes tokios grėsmėstikimybė nežinoma. Tačiau ankštai gyvenamoje Japonijoje, kur žemėsdrebėjimai yra kasdienybė, 18 branduolinių elektrinių su pusšimčiureaktorių sėkmingai gamina 30% visos šaliai reikalingos elektros energijos,be to, projektuojami nauji reaktoriai. Nors Japonija yra vienintelėbranduolinius bombardavimus patyrusi pasaulio šalis, kuri visada atsiminsjų pasekmes, skiriama, kada branduolinė energija yra blogis, o kada gėris,ir mokama tuo gėriu naudotis ne tik elektros energijai gaminti: plačiainaudojamos įvairios branduolinės technologijos, medicinos įstaigose gausumoderniausių branduolinės medicinos prietaisų. Nors Japonijoje reakcijaprieš pasaulyje vykdytus branduolinių sprogdinimų bandymus visada buvo ypačstipri, branduolinė energetika ir sprogdinimai nėra tapatinami.Diferencijuotas ir realus branduolinės energetikos naudos ir pavojųvertinimas atspindi vyraujantį supratimą, kad branduolinė energetikaJaponijos gerovei yra būtina. Visa tai remiasi ganėtinai aukštu gyventojųšios srities švietimo lygiu, pasitikėjimu reaktorių kūrėjais, atominėmiselektrinėmis ir jų personalu. Buvusios socialistinės Vidurio ir Pietryčių Europos šalys –atskiras branduolinės energetikos regionas. Ten daug senų rusiškųreaktorių. Energijos ištekliais neturtingose regiono valstybėse branduolinėenergetika yra labai svarbi. Ją turi daug šalių – Čekija, Slovakija,Vengrija, Rumunija, Slovėnija, Bulgarija. Rumunija branduolinės energetikosšalimi tapo tik per paskutinįjį penkmetį, o Bulgarijos branduolinėenergetika (6 reaktoriai) yra viena seniausių. Radionuklidai, prasiskverbęiš jos Kozlodujaus atominės elektrinės pirmųjų reaktorių, dažnai būdavo

aptinkami Dunojuje, tad tarptautiniai fondai suteikė finansinę paramą, kadBulgarija pasirengtų seniausius reaktorius uždaryti. Ištikus krizei,visuomenės požiūris į branduolinę energetiką radikaliai pasikeitė: geriaunet rizikuoti, negu pusbadžiu gyventi tamsoje ir šalti. Susidarėkonfliktinė situacija: dešimtys milijonų gautosios pagalbos dolerių buvopanaudoti seniesiems reaktoriams modernizuoti ir jų saugumui didinti, irBulgarija nenori jų uždaryti. Kita šalis, tolima Armėnija, turėjusi vieną seniausių atominiųelektrinių su pirmaisiais energetiniais reaktoriais, po katastrofiško žemėsdrebėjimo (1988 m.) ją skubotai uždarė, tačiau po kelerių metų šaltis irtamsa privertė imtis ją atgaivinti. Branduolinės energetikos saugumas vis labiau siejasi ne tiek supačių elektrinių saugiu darbu (tai priklauso nuo jų techninio lygio irdarbuotojų kvalifikacijos), o su branduolinio kuro “degimo” pelenais –labai aktyviomis radioaktyviosiomis atliekomis, kurių kaupiasi milžiniškikiekiai. Kol kas energetikos atliekos pasaulyje sudaro tik nedidelę dalįtų, kurias per pusę amžiaus pagamino karinė branduolinė pramonė, bet jųsparčiai daugėja. Tik maža jų dalis perdirbama išskiriant susidariusįantrinį branduolinį kurą (dabar neapsimoka). Radioaktyviosios atliekos turibūti saugiai sandariai laikomos, kad radioaktyviosios medžiagos nepasklistųaplinkoje. Atvėsęs (kai suskyla trumpaamžiai radioaktyvūs nuklidai)naudotasis branduolinis kuras su likusiomis lėtai skylančiomisradioaktyviosiomis medžiagomis turi būti saugiai laikomos tam specialiaiįrengtose požeminėse saugyklose, kad kada nors (kai apsimokės) jį būtųgalima paimti ir perdirbti, arba patikimai “palaidojamas”. Techniniai sprendimai, kaip tai daryti, yra daugmaž žinomi, daugjų įgyvendinama, tačiau reikalingi dar ekonominiai ir politiniaisprendimai: niekas nenori radioaktyviųjų atliekų priimti, patikimiausios jų“amžino” saugojimo ir palaidojimo technologijos yra brangios. Kai kuriosšalys naudotą branduolinį kurą iš kitų valstybių priima komerciniaispagrindais. (Teko neseniai matyti skaičius – Anglija sutiko priimti jį išJAV energijos kompanijų kartu su 1 milijono dolerių mokesčiu už toną. JAVNevados valstijoje po Jukos kalnu įrengiama didelė saugykla, o valstijasiekia išsiderėti iš to sau kaip galima didesnės naudos). Daug kurapsiribojama laikinais sprendimais – laikinu saugojimu specialiuosekonteineriuose. Prie branduolinių elektrinių įrengiamos aikštelės sutokiais konteineriais. Tokia aištelė auga ir prie Ignalinos AE. Naudotobranduolinio kuro kasečių joje jau daugiau, negu veikiančiųjų reaktoriųviduje. Reaktorius uždarius visa tai niekur nedings. Uždaryta atominė elektrinė taptų iš tikrųjų monstru, siurbiančiušalies lėšas ir neduodančiu jokios naudos. Ne iki galo išspręstos radioaktyviųjų atliekų ilgalaikioizoliavimo nuo aplinkos problemos dabar yra tarsi branduolinės energetikos“Achilo kulnas”. Be to, raskime kitą žmonių veiklos sritį, kur būtųduodamos tūkstančio ar milijono metų trukmės garantijos. Kategoriškiausias branduolinės energetikos priešininkų argumentas– kad ji nesuderinama su žmonių prigimtimi: terorizmas, diversijos, karaigali pirmiausia branduolinę energetiką turinčias šalis paverstiradioaktyviomis kapinėmis. Tai jau filosofiniai klausimai. Tokia grėsmėtikrai yra. Tenka pasikliauti tuo, kad žmogus yra protinga visuomeninėbūtybė ir to išvengs. Panašiai, kaip kad nesprogdins aukščiau miestųesančių didelių hidroelektrinių užtvankų ir nesiims kitokios pražūtingosveiklos. Branduolinė energetika šiandien yra stambi pasaulio ūkio šaka,veikianti komerciniais pagrindais, konkuruojanti su kitomis energijosgamybos šakomis. Todėl ekonominė konkurencija negali nebūti priešiškumo irpropagandos prieš ją priežastimi, kokiais argumentais tas priešiškumasbebūtų grindžiamas. Tačiau paplitusi jos baimė turi ir gilesnes šaknis –psichologines, etines ir istorines. Prieš jos pavojų grėsmę žmogus jaučiasibejėgis, kokia maža tų pavojų rizika bebūtų. Ne taip, kaip imdamasiskitokios pavojingos veiklos, tarkim, sėsdamas prie automobilio vairo. Istoriškai taip susiklostė, kad branduolinė energija pirmiau buvo
panaudota kariniams tikslams, masinio naikinimo ginklams, o tik po toenergetikai kurti. Nors galėjo būti ir atvirkščiai. Karinis naudojimas lėmėdidelį šios srities veiklos slaptumą, dažnai nepateisinamą ir netnusikalstamą. Net aplinkos radiacija būdavo paslaptis. Visa tai, kartu suasmenine ar artimųjų patirtimi (karo tarnyba atominiuose povandeniniuoselaivuose, Černobylis ir pan.), informacijos stoką pakeičiančiais gandais,formavo įtarumą ir nepasitikėjimą viskuo, kas susiję su žodžiais atomas,branduolys, radioaktyvumas, radiacija. Buvo tarsi pamirštama, kad atomai –tai paprasčiausiai dalelės, iš kurių susideda viskas. Ką jau kalbėti apietokias žinias, kad radioaktyvi yra visa mūsų aplinka, kad radioaktyvūsesame ir visada buvome ir mes patys, kad žmogų visada veikė radiacija (taijam gal net būtina), o pavojingumas ar nepavojingumas priklauso tik nuo joskiekio. Branduolinė energetika, veikianti tais pačiais principais kaipdabar, XXI a. pirmaisiais dešimtmečiais pasaulyje liks viena stambiausiųenergijos gamybos šakų. Palengva augs alternatyvių (atsinaujinančių)energijos šaltinių vaidmuo, taip pat ir Lietuvoje. Manau, kad nebūsiu labaioriginalus sakydamas, kad Lietuva šalies ir Ignalinos AE susikaupiančiasproblemas gali spręsti tik planuodama statyti elektrinės teritorijoje naująreaktorių, ugdydama specialistus ir kurdama šalyje atitinkamą mokslinętechninę kultūrą, kartu ruošdamasi naujoms XXI a. tolimesniaisdešimtmečiais į Lietuvą atkeliausiančioms energijos gamybos technologijoms,tarp kurių vargu ar gali nebūti ir branduolinių.

Vėjo energija

Esama situacija. Siekiant pagerinti gamtosaugines sąlygas, VakarųEuropos šalyse (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 m suprojektavo pirmąją vėjo jėgainę Lietuvoje, kuri buvopastatyta Prienų rajone. Po to įsikūrė UAB “Jėgainė”, kuri tęsė šį darbą.Buvo suprojektuotos kelios 60 kW galios jėgainės, viena iš jų pastatytaKaune. Klaipėdos technikos universitete buvo suprojektuota 10 kW galiosvėjo jėgainė, kuri pastatyta Klaipėdos rajone. Visų šių suprojektuotų irpastatytų vėjo jėgainių darbas nebuvo sėkmingas. Iškilo visa eilė techniniųproblemų dėl vėjo jėgainių efektyvumo, jų darbo patikimumo ir t.t. Šiųproblemų sprendimui buvo būtini vėjo energijos klimatiniai tyrimai, žiniosapie vėjo energijos pasiskirstymą priklausomai nuo vėjo greičių profilių irkt. Šie uždaviniai sėkmingai sprendžiami Danijoje, Vokietijoje, Austrijojeir kitose šalyse. Mūsų šalyje tokie tyrimai neatliekami.

    Lietuvoje, įsisavinant vėjo energiją, atliktas pirminis vėjo energijosišteklių įvertinimas, naudojant meteorologinių stočių daugiamečiusduomenis, sudarytos jų skaičiavimo metodikos. Tyrimai rodo, kad vėjoenergijos panaudojimas mūsų šalyje galimas ir ekonomiškai pateisinamas.Tačiau paminėtų problemų sprendimui būtini fundamentiniai tyrimai,užtikrinantys vėjo jėgainių efektyvų darbą ir aptekamų konstrukcijųpatikimumą. Vakarų Europoje, o taip pat ir mūsų šalyje prieš pradedantstatyti vėjo jėgaines, privaloma ne mažiau kaip 6-12 mėnesių laikotarpyjeduotame regione atlikti vėjo energijos parametrų matavimus su tam tiksluiskirta aparatūra. Tai leidžia tinkamai parinkti vėjo jėgainių agregatus,sudaryti jų darbo grafiką, prognozuoti energijos išdirbį, nustatytiekonominius rodiklius. Taip pat būtina ištyrinėti vėjo parametrų kitimą,gūsių susidarymą, vėjo greičio profilius, atsižvelgiat į žemės paviršiausšiurkštumą ir teritorijos užstatymo laipsnį, bei vėjo srautų susidarymą užgamtinių ir urbanistinių kliūčių.

Ar pasitelksime saulės energiją? Tik truputį daugiau kaip per 8 minutes saulės spinduliai,nuskrieję 150 milijonų kilometrų, pasiekia žemės paviršių. Didžiąją dalį

saulės spindulių sudaro trumposios (bangų ilgis 0,3 – 3,0 mm)elektromagnetinės bangos. Apie 35 proc. šios energijos Žemė atspindi atgalį kosmosą, o likusioji dalis sunaudojama žemės paviršiui šildyti,išgarinimo-kondensacijos ciklui, bangoms jūrose, oro ir vandenynų srovėmsbei vėjui atsirasti. Lietuvoje vidutinis metinis spindulinės energijoskiekis, krentantis į horizontalų paviršių, yra apie 1000 kWh/m2. Per parą įhorizontalų 1 m2 paviršių tokios energijos kiekis birželio mėnesį siekia5,8 kWh, o sausį 0,55 kWh. 1840-1900 val. per metus saulė šviečia pajūryje,o šalies rytiniame pakrašty tik 1700 valandų. Energetika, pagrįsta atsinaujinančiais energijos šaltiniais, jųtarpe ir saulės, yra reali ir perspektyvi. Pasipriešinimas branduolinėsenergijos naudojimui kasdien didėja, organinio kuro ištekliai labainetolygiai išsidėstę pasaulyje, o Lietuvoje jų beveik nėra. Todėl naudotisaulės energijos įrenginius yra būtina. Vienas paprasčiausių būdų – saulėsviryklių ir krosnių naudojimas maistui gaminti. Daugelyje pasaulio vietoviųsaulės gėlintuvais gėlinamas vanduo, saulės džiovyklose džiovinami įvairūsmaisto produktai. Dabar saulės energija daugiausia paverčiama šiluma ir elektra. Pasaulyje ir Lietuvoje saulės energija plačiausiai naudojamavandeniui ir pastatams šildyti. Panagrinėkime, kaip saulės energiją galimaversti į šiluminę. Pagrindinis šiam reikalui skirtas įrenginys yra saulėskolektorius. Visi saulės kolektoriai turi bendrą elementą – šilumąsugeriančią plokštę – absorberį arba tūrinį šilumos kaupiklį. Šilumosnešėjas gali būti skystis ar oras. Pagal pasiekiamą temperatūrą saulėskolektoriai skirstomi į žemos, vidutinės ir aukštos temperatūros. Kolektoriai gali būti fokusuojantys ir plokšti. Fokusuojančiuosesaulės kolektoriuose saulės spinduliai patenka į išgaubtą veidrodinįpaviršių, nuo kurio atsispindėję koncentruojasi ant absorberio su šilumosnešėju ir sušildo jį iki vidutinių ir aukštų temperatūrų. Plačiai paplitę kilnojami saulės kolektoriai. Jų paprastakonstrukcija, nesudėtinga gamyba, naudojamos nebrangios medžiagos.Švedijoje daugiau kaip 200 000 m2 saulės kolektorių džiovina daržinėsesukrautas gėrybes. Tą patį galima pasakyti ir apie medienos džiovinimą, nespaprastai nukirstas apvalus miškas laikomas atvirose miško aikštelėse, kurnatūraliai padžiovinamas ir parduodamas vartotojams. Tačiau neretaivartotojui patenka ir šviežiai nukirsta mediena, kurios drėgmė yra apie 50procentų. Medieną galima būtų džiovinti saulės džiovyklose. Jos turėtų būtiįrengtos iš pigių vietinių statybinių medžiagų, paprastos konstrukcijos,lengvai surenkamos ir išardomos. Po pirmosios energetinės krizės Europos Sąjungos šalysesuintensyvėjo saulės energijos naudojimas. 1980 m. saulės kolektorių plotasjau siekė 300 000 m2. Šiuo metu jis viršija 3,3 mln. m2. Pagrindinė Europoje gaminamų saulės kolektorių (apie 90 proc.)paskirtis yra šildyti vandenį. Kolektorių sistemos gali paversti šiluma nuo35 proc. iki 45 proc. visos gaunamos per metus saulės energijos. Sistemosefektyvumas labai priklauso nuo kolektoriaus tipo, temperatūros skirtumotarp kolektoriaus ir aplinkos, saulės spinduliuotės, sistemos vamzdynų,izoliacijos ir šilumos akumuliavimo galimybių. Saulės energija naudojama ir pastatų šildymo sistemose, kuriosskirstomos į pasyviąsias, aktyviąsias ir mišrias. Bet kokia šildymo sistematuri įvykdyti tris pagrindines funkcijas: sugerti ir paversti saulėsradiaciją šiluma; akumuliuoti šilumą, nes saulės radiacija nepastovi, perparą kinta; paskirstyti šilumą, t.y. tiekti norimą kiekį šiluminėsenergijos į šildymo zonas.

Geoterminiai energijos šaltiniai Geoterminė, žemės šilumos energija, slypinti Žemės gelmėse irsukelianti įvairius geologinius procesus – nuolatinius Žemės plutossvyravimus ir tektoninių plokščių judėjimą, ugnikalnių išsiveržimą, žemėsdrebėjimus, geizerių susidarymą ir kitus globalinius, regioninius irlokalius reiškinius. Planetos mastu tai milžiniškas energijos kiekis, daug

kartų didesnis už bendrus akmens anglių, naftos, dujų ir urano (atominėenergija) išteklius. Geoterminės energijos šaltinis yra Žemės viduje. Šis negęstantisHefaisto žaizdras yra nuolatos kurstomas radioaktyviųjų elementų (urano,torio, radžio ir kt.) skilimo energija iš vidaus ir Saulės energija išviršaus. Tai ir yra geoterminės energijos neišsenkamumo, atsikūrimoprielaidos. Ši energija egzistuos tol, kol egzistuos pati Žemė bei visaSaulės sistema. Ar galima nors iš dalies ją nukreipti žmonėms naudinga linkme? Beabejo, taip. Valstybės, kurios sugeba naudotis neišsenkama Gamtos dovana,jau dabar pakėlė savo ekonomiką, žmonių gyvenimo lygį, sukūrė sveiką,švarią aplinką. Viena iš jų yra Islandija, artima ir brangi Lietuvai savodvasia ir siekiais valstybė. Islandijoje yra aukščiausias pasaulyje metinisenergijos suvartojimo lygis vienam gyventojui – 379 GJ (Lietuvoje 1995 m.buvo 50,8 GJ). Islandijos energijos suvartojimo balansas atrodo taip: 48,5proc. geoterminė energija, 16,5 proc. hidroenergija, 32,1 proc.importuojama nafta ir 2,9 proc. anglys. Nafta daugiausia naudojamatransportui (automobiliams, laivams, lėktuvams). Oponentai tuojau imsprieštarauti, sakydami, kad Islandijai tereikia  ranką ištiesti ir pasiimtišilumą. Tai tiesa. Ten geologinės sąlygos kur kas palankesnės neguLietuvoje. Bet ir mūsų šalies bet kurioje vietoje kiekvienas šilumosvartotojas gali rasti būdų, kaip pritaikyti Žemės energiją savo reikmėms.Šiuolaikinės techninės ir technologinės galimybės sudaro prielaidaspanaudoti plataus diapazono žemas temperatūras. Naujos kartos šilumossiurbliai atveria dideles galimybes pasinaudoti alternatyvių energijosšaltinių teikiamais privalumais. Geologai kartu su energetikais gali centralizuotiems irindividualiems vartotojams pasiūlyti komfortą teikiantį Žemės sukauptąenergijos šaltinį. Tai energija, kuri yra: ekologiška; nuolatosatsikurianti; visur esanti ir teikianti daugybę variantų; nepriklausoma nuotiekėjų; nepriklausoma nuo sezoniškumo; nedarkanti kraštovaizdžio;neturinti eksploatavimo problemų, pvz., vamzdžių korozijos, vandalizmoatvejų, teršimo, užšalimo; nebrangstanti ir neturinti transportavimoišlaidų; suteikianti vartotojui autonomiškumą (tai ypač vertinamaŠveicarijoje). Nauji energetinio kuro gamybos būdai Nenumaldomai mažėja Žemės gelmių neatsikuriantys energetiniaiištekliai – akmens anglys, nafta, dujos. Maždaug nuo 1968 m. pasaulyje buvolabai švaistomos šios energetinės žaliavos. Vakarų Europoje energija buvogaunama sunaudojant 70 proc., Japonijoje – 90 proc. naftos. Prognozuojama,kad dar šiuolaikinės žmonių kartos gyvenime bus labai išeikvoti naftos irgamtinių dujų ištekliai. Todėl vis intensyviau ieškoma atsikuriančiųžaliavų ir energijos šaltinių. Tokie šaltiniai – tai aukštesnieji iržemesnieji augalai, saulės energiją paverčiantys cheminių junginiųenergija. Todėl visame pasaulyje ieškoma būdų augalų biomasei paversti kuruir organinės sintezės produktais. Saulės energijos ištekliai dideli. Į Žemės rutulio paviršiųpatenka apie 5.10 20 kkal Saulės energijos per metus. Tai daugiau nei 10000 kartų pranoksta pasaulinį energijos, gaunamos deginant iškastinesžaliavas (naftą, akmens anglis ir dujas). Todėl globaliniu mastu Saulėsenergija galima aprūpinti dabartinę ir būsimąsias žmonių kartas energijosištekliais.

Pastaraisiais dešimtmečiais buvo atlikta daug fundamentalių darbų tiriantenergijos transformavimą fotosintezės metu. Tai viena svarbiausiųbiofizikos mokslo sričių. Tyrimais atskleista, jog natūrali globalinė fotosintezė yra labainesparti – sudaro tik 0,1-0,3 proc. teorinio lygio. Ją riboja ne šviesossrauto apimtis, o kiti veiksniai, būtent: anglies dioksido koncentracija,drėgmė, mineralinių druskų cheminė sudėtis ir jų kiekis, temperatūra.Tačiau laboratorinėmis sąlygomis buvo gautas didelis fotosintezuojančiųjųsistemų aktyvumas. Biologinių energijos sistemų sukūrimas ir panaudojimaskurui gaminti padengtų 8–15 proc. energijos gamybos išsivysčiusiose šalyseir taptų energetikos pagrindu besivystančiose šalyse. Jau dabar augalųbiomasė JAV sudaro apie 2 proc. kasmetinio energijos sunaudojimo. Taenergija prilygsta 7 proc. importuojamos naftos arba 65 proc. atominiųelektrinių gaminamos energijos.

Todėl viena aktualiausių ateities mokslo ir gamybos problemų, bebaltymų išteklių paieškų, yra energetinė. Seniausias ir geriausiai žinomasenergetinio kuro šaltinis yra etilo alkoholis. Todėl atkreiptas dėmesys įgalimybę vietoj benzino panaudoti etilo spiritą. Etilo spiritas, kaipvariklių kuras, buvo pradėtas naudoti jau po Pirmojo pasaulinio karo, oAntrojo pasaulinio karo metu iki 1943 m. jo sunaudojimas Europoje, ypačVokietijoje, padidėjo iki 700 mln. galonų. Jau dabar JAV į automobiliųbenziną primaišoma 10 proc. , o Brazilijoje – 20 proc. etilo spirito.Brazilijoje pasitelkus mieles spiritas varomas iš cukrašvendrių. 1982 m. jošitaip buvo pagaminta 3,8 mlrd. litrų. Taip buvo sumažintas naftos importasuž 4 mlrd. dolerių. Manoma, kad kurui naudoti spiritą apsimokės, nes iš jogaunama šilum nė energija sudaro 98 proc. pradinės energijos. Tiktai iškylauždavinys, kaip pigiau gaminti spiritą. Be pigių nemaistinių žaliavų naudojimo, ieškoma mikroorganizmų,kurie etilo spiritą produkuotų ekstremaliomis sąlygomis, būtent: termofilųaukštoje temperatūroje (80-90oC), labai rūgščioje terpėje (acidofilų) (pH1,5), halofilų ir osmofilų, galinčių ”darbuotis” terpėje esant dideleiNaCl, spirito ir kitų metabolizmo produktų koncentracijai. Be etilo spirito, atliekami tyrimai, kaip variklių kurui naudotibutanolį ir acetoną, gaunamus mikrobinės fermentacijos būdu. Kaip energetinis kuras vis plačiau naudojamas metanas. Benatūralių šaltinių Žemės gelmėse, siūloma jį gaminti pasitelkusanaerobinius mikrobus iš pramonės gamybos ir buitinių atliekų, turinčiųsudėtingų organinių junginių (celiuliozės, baltymų, peptidų, nukleinorūgščių, riebalų ir kt.). Metanogeniniai mikroorganizmai iki 90-95 proc.minėtųjų anglies junginių paverčia metanu. Neišsenkamas žaliavos šaltinismetano dujoms gaminti yra buitinės šiukšlės, buitiniai ir pramoniniainutekamieji vandenys, turintys daug organinių medžiagų, gyvulininkystės irpaukštininkystės kompleksų fekalijos ir atliekos. Organinių junginių anglį metanu paverčia obligatiškai anaerobinėsmetaninės bakterijos, priskirtos Methanobacteriaceae šeimai. Metaninės bakterijos gamtoje plačiai paplitusios, todėl jų daugyra minėtuosiuose substratuose. Susmulkinti ir atskiesti vandeniu jiesupilami į fermenterius, vadinamuosius metantankus, kuriuose vykstasavaiminis metaninis rūgimas, iš pradžių veikiant mezofilinėms (30-40oC),vėliau termofilinėms (52-55oC) bakterijoms. Daugiau ir greičiau biologiniųdujų galima gauti termofilinio metaninio rūgimo metu. Tuo tikslumetantankuose palaikoma apie 55oC temperatūra. Taip iš 1 tonos organiniųatliekų galima gauti nuo 200 iki 600 m3 dujų, turinčių 50-85 proc. metanoir 15-50 proc. anglies dioksido. Biologinių dujų metano koncentracijapriklauso nuo žaliavos cheminės sudėties. Apskaičiuota, kad iš 150 000 gyventojų miesto atliekų (atmatų)per metus galima gauti 2 mln. m3 dujų. 1 m3 tokių dujų prilygsta 1,3 kgmazuto, sunaudoto elektros šiluminei energijai gaminti. Mikrobiologiškai perdirbant organines atliekas į biologinesdujas, galima iš dalies išspręsti 3 labai svarbias problemas: 1) ekologinę(gamtinės aplinkos apsaugos nuo teršimo); 2) maisto (gerų organinių trąšųgamybos) ir 3) energetinę (metano gamybos).

Biologinės dujos (metanas), gaminamos sanitariniuose metantankuose jau nuo1895 m., vartojamos D.Britanijos miestų gatvėms apšviesti. JAV galimaperdirbti į dujas 372 mlrd. tonų atliekų. Šios dujos sudaro 1,9 proc. JAVenergijos sunaudojimo. Biologinės dujos, gaminamos JAV iš gyvulininkystėsatliekų, sudaro 18 proc. natūralių dujų sunaudojimo. Daug dėmesio metanui gauti pasitelkus metanines bakterijasskiriama kai kuriose besivystančiose šalyse. Jau nuo 1978 m. Indijoje veikėapie 30 000, Kinijoje – apie 7 mln. metantankų. Kinijoje biologinis metanassudaro apie 30 proc. visos sunaudojamos energijos.