Prie 3 temos Elektros energijos gamyba ir perdavimas
1. Lietuvos energijos poreikiai – praeitis.Musų protėviams ilgus šimtmečius pakako sumanumo naudotis šalia esančiais žemės, vandenų ir miškų turtais ir tenkinti savo poreikius nepažeidžiant aplinkos. Kol energijos ištekliai buvo naudojami tik būstui šildyti, maistui gaminti, amatams ir žemdirbystei plėtoti, tol pakako vietinių energijos šaltinių. Į pagalbą buvo pasitelkiami darbiniai gyvuliai, vėliau vandens ir vėjo malūnai, kiti pačių sukonstruoti įrenginiai. Net pradėjus naudoti Lietuvos pramonėje ir žemės ūkyje garo katilus, pagrindinis kuras buvo malkos ir iš dalies durpės. Tik XIX a. pabaigoje apšvietimui pradėta vartoti žibalą, o XX a. pradžioje, atsiradus vidaus degimo varikliams, teko importuoti ir kitus naftos produktus. Šiek tiek daugiau anglių ir naftos produktų (dyzelinių degalų, benzino, mazuto, tepalų) į Lietuva teko importuoti tik po Pirmojo pasaulinio karo, kai prasidėjo naujų pramonės įmonių ir elektrinių statyba, transporto sistemos plėtra. Vis dėlto 1935 m. kuro balanse dominavo vietinis kuras: malkos sudarė 66 proc. , durpės – 5 proc., akmens anglys -24 proc. Ir naftos produktai – 5 procentus. Didzioji visų suvartojamų energijos isteklių dalis (69 proc.) teko namu ūkiui, pramoneje buvo suvartota 23 proc., transporte – 8 procentai.Praūžus Antrojo pasaulinio karo audrai, Lietuvos energijos balanse dar gera dešimtmetį dominavo kai kuriais duomenimis, 1955 m. vietinių energijos isteklių dalis apytikriai sudarė 55 proc., akmens anglių -28 proc., naftos produktų -17 vietiniai energijos ištekliai: mediena, durpės ir jų briketai, įvairios atliekos ir hidroenergija. Apie 60 proc. viso kuro tuo metu buvo suvartojama pastatams šildyti ir maistui gaminti, apie dvidesimt keturi proc. -pramonėje, statyboje ir žemės ūkyje, o likusi dalis – transporte ir elektrinėse. Iki šeštojo dešimtmečio pabaigos pagrindinis elektrinių kuras buvo durpės. 1962-1965 m. pradėjus eksploatuoti pirmuosius keturis Lietuvos elektrinės blokus, labai didėjo importuojamo kuro (naftos produktų ir gamtinių dujų) poreikiai. 1965 m. beveik trečdalis viso šalies ūkio šakose sunaudoto kuro buvo sudeginta elektrinėse ir katilinėse. Jau tuo metu šalies kuro balanse vyravo is tolimu buvusios TSRS regionų importuotas kuras – naftos produktų, gamtinių dujų ir akmens anglių dalis Lietuvos kuro balanse sudarė daugiau kaip septyniasdešimt procentų. 1960 -1989 m. Formuojant energetiką, kurią šalis paveldėjo iš praeities, bendri energijos išteklių poreikiai padidėjo net penkis kartus. Tuo metu sparčiai didėjo importuojamo kuro apimtys. Pagrindiniu kuru tapo nafta ir jos produktai. Iki 1985 m. beveik visas kuro, suvartojamo pramonės įmonėse, elektrinėse ir katilinėse, poreikių prieaugis buvo kompensuojamas mazutu. 1961 m. į Lietuva buvo nutiestas dujotiekis , kuris pradėjo tiekti efektyvų kurą iš Dašavos (Ukraina) telkinių, o jiems išsekus – iš Vakarų Sibiro. Prie šalies dujų tiekimo sistemos pamažu buvo prijungti visi didžiausi šalies miestai, elektrinės, didieji šiltnamiai ir paukštynai. Tačiau gamtinių dujų importas sparčiau augo tik devintame dešimtmetyje.
Per šimtmečius daugėjo kuro rūšių, keitėsi jų gamybos ir vartojimo būdai. Lengviausiai kuru apsirūpindavo kaimo gyventojai, deginantys malkas.Tuo tarpu miestuose vis didėjo elektros energijos vartojimas. 2.Elektros energijos generavimas.Etektros energija, žymiai pranašesnė už, kitas energijos rūšis tuo, kad ją galima perduoti dideliais atstumais be didelių nuostolių ir kartu patogu paskirstyti naudotojams. Gana paprastais įrenginiais mechaninę, vidinę, šviesos energiją galima perversti į el. energija.Kintamoji el. srovė, lyginant su nuolatine pranašesnė tuo, kad įtampą ir srovės stiprumą galima keisti gana plačiose ribose be didelių energijos nuostolių.Elektros srovę gamina generatoriai – tai irenginiai, kurie vienos ar kitos rūšies energija paverčia elektros energija. Prie generatoriu priskiriami: galvaniniai elementai, elektrostatinės mašinos, termobaterijos, saulės baterijos ir t.t. Dabar svarbiausią reikšmę turi elektromechaniniai indukciniai kintamosios srovės generatoriai. Jų veikimas pagrįstas elektromagnetinės indukcijos reiškiniu.Generatorius sudarytas iš: 1) Elektromagnetas – sukuriantis magnetinį lauką; 2) Apvija – kurioje indukuojasi kintamoji evj. Kadangi evj, indukuotos nuosekliai sujungtose vijose, sudedamos, tai indukcinės evj amplitudė rėmeliuose yra proporcinga vijų skaičiui. Ji proporcinga taip pat kiekvieną viją kertančio kintamojo magnetinio srauto amplitudei Фm=BS. Dideliam magnetiniam srautui gauti generatoriuose naudojama speciali magnetinė sisema, sudaryta iš dviejų šerdžių, kurios pagamintos iš elektrotechninio plieno. Magnetinį lauką sukuriančios vijos dedamos i vienos šerdies griovelius, o vijos, kuriose indukuojama evj, – į kitos šerdies griovelius. Viena šiu šerdžių kartu su savo apvija sukasi apie horizontalią arba vertikalią ašį. Todėl ji vadinama rotoriumi, Nejudanti šerdis su savo apvija vadinama statoriumi. Tarpas tarp statoriaus ir rotoriaus šerdžių daromas kiek galima mažesnis. Tuomet magnetines indukcijos srautas buna didziausias. Visi elektros generatoriai veikia tuo pačiu principu. Visos elektrinės skirstomos į rūšis pagal tai kokiu budu tas generatorius yra sukamas, tai atominės, hidro(vandens), šiluminės, vėjo, saulės, hidroakumuliacinės elektrinės. Elektrą Lietuvoje gamina trijų rūšių elektrinės: atominė, šiluminės ir hidroelektrinės. Pagal įrengtąją galią ir gaminamą elektrą pirmauja valstybinė įmonė Ignalinos atominė elektrinė. AB “Lietuvos energija” priklauso dvi šiluminės elektrinės ir dvi hidroelektrinės. AB “Lietuvos energija” superka gaminamą elektrą Lietuvoje ir tiekia Lietuvos vartotojams bei eksportuoja i kaimynines šalis. 2.1.HidroelektrinėsKol kas panaudojama 14% turimų techninių hidroenergijos išteklių ir jų dalis bendrame energijos balanse yra apie 1% bei elektros energijos balanse apie 3%.Techniniai arba realūs hidroenergijos ištekliai šalyje įvertinti 2,7 mlrd. kWh/metus. Apie 2,2 mlrd. kWh/metus arba 80% visų išteklių tenka didžiosioms Lietuvos upėms: Nemunui ir Neriai, o visoms kitoms vidutinėms ir mažoms upėms (470)-apie 0,5 mlrd. kWh/metus arba 20%. Nors ekonomiškai efektyvesnės ir energetiškai reikšmingesnės yra dideles HE, tačiau dėl esamo elektrinių galių pertekliaus, griežtų ekologinių reikalavimų, didelių reikalingų investicijų ir kt. jos yra tolesnės perspektyvos uždavinys.
Mažos hidroelektrinės (MHE), kurių galia mažiau negu 10MW, prie visų kitų upių, statant jas masiškai pagal tipinius projektus, su standartiniais energetiniais įrengimais, tiekiančios energiją į elektros tinklus, pilnai automatizuotos, be pastovaus aptarnaujančio personalo, pirmiausia prie esamų ir nenaudojamų tvenkinių, jau tapo ekonomiškos ir rentabilios. Tai patvirtina sparčiai besiplečianti jų statyba šalyje. Šiuo metu jau pastatyta virš 10 naujų MHE ir bendras jų skaičius viršijo 20. Visų jų bendra galia mažesnė negu 7 MW ir elektros gamyba apie 25 mln. kWh/metus.MHE verslas tapo patrauklus privatiems investuotojams: UAB, savininkams. Nors visumoje MHE santykinai yra brangios, ypač pačios mažosios, tačiau atsiperka maža elektros gamybos savikaina ir praktiškai nėra jokios verslo rizikos. Be to, Lietuvoje ilgus metus efektyviai dirbanti didelė Kauno HE (100 MW), kuri pagamina per metus 350 mln. KWh, yra geras hidroenergetikos efektyvumo įrodymo pavyzdys. Šalyje veikia Kruonio HAE (800 MW). 2.2.Vėjo jėgainėsEsama situacija. 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.Lietuvoje, įsisavinant vėjo energiją, atliktas pirminis vėjo energijos išteklių įvertinimas, naudojant meteorologinių stočių daugiamečius duomenis, sudarytos jų skaičiavimo metodikos. Tyrimai rodo, kad vėjo energijos panaudojimas mūsų šalyje galimas ir ekonomiškai pateisinamas. Tačiau paminėtų problemų sprendimui būtini fundamentiniai tyrimai, užtikrinantys vėjo jėgainių efektyvų darbą ir aptekamų konstrukcijų patikimumą. Vakarų Europoje, o taip pat ir mūsų šalyje prieš pradedant statyti vėjo jėgaines, privaloma ne mažiau kaip 6 -12 mėnesių laikotarpyje duotame regione atlikti vėjo energijos parametrų matavimus su tam tikslui skirta aparatūra. Tai leidžia tinkamai parinkti vėjo jėgainių agregatus, sudaryti jų darbo grafiką, prognozuoti energijos išdirbį, nustatyti ekonominius rodiklius. Taip pat būtina ištyrinėti vėjo parametrų kitimą, gūsių susidarymą, vėjo greičio profilius, atsižvelgiat į žemės paviršiaus šiurkštumą ir teritorijos užstatymo laipsnį, bei vėjo srautų susidarymą už gamtinių ir urbanistinių kliūčių. 2.3.Saulės jėgainėsLietuvos 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 namu 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 jegainių, 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 salygų. Taip, energija krintanti lapkričio, gruodžio, sausio mėnesiais sudaro tik 10% energijos, krintančios gegužį, birželį, liepą. Naktį energija artima nuliui, stipriai apniūkusią dieną – sudaro tik kelis procentus nuo giedrą dieną krintančios energijos. Fotoelektrinė saulės energija, kaip vienintelis nuolatinis energijos šaltinis gali būti panaudojama tik turint galimybę ją akumuliuoti, tokiu būdu perdengiant energijos nepakankamumą, sukeltą sezoninių, paros ir meteorologinių kitimų. Šiuo metu naudojami trys akumuliavimo budai: elektros akumuliatoriuose, vandens akumuliaciniuose baseinuose, jungiantis prie valstybinio elektros tinklo per reversinius skaitiklius. Perspektyvus kompensacijos būdas – jungimas su vėjo jėgaine. Esama atveju, kai akumuliacija nereikalinga (pvz. tiltų, požeminių įrengimų katodinė apsauga). Šiuo metu 1W galingumo saulės elemento kaina yra ~ 8-12 Lt, 1W instaliuota galia saulės jėgainėje siekia 20-40 Lt. Šiuo metu Lietuvoje fotoelektrinių jėgainių nėra. Nepaisant to, kad fotoelektros potencialas nepalyginamai didesnis už kitų atsinaujinančių energijos rūšių potencialą kartu sudėjus, kad ji yra ekologiškiausia, jos plėtrą stabdo didžiausia instaliuoto vato kaina, kuri kol kas keletą kartų viršija įprastinės elektros energijos kainą. Šį rodiklį galima pagerinti dviem būdais: didinti saulės elementų efektyvumą, iš to paties ploto gaunant dldesnį elektros energijos kiekį ir mažinant elemento kainą. Čia neužtenka kosmetinių patobulinimų. Situacija gali pakeisti iš esmės tik nauji technologiniai principai ir naujos medžiagos.Tyrimai dirbtinių sistemų formavimosi teorijos ir taikymo srityje sudaro galimybes kurti iš principo naujas, efektyvesnes saulės elementų gamybos technologijas (MSI). Dirbtinių sistemų formavimosi principai sukurti Lietuvoje, Lietuva buvo vedanti SSSR šioje srityje, Elektronikos pramonės ministro įsakymu formavimosi technologija buvo diegiama visoje mikroelektronikos pramonėje. Formavimosi principai pradėti taikyti saulės elementų technologijoje, vykdant Lietuvos mokslo ir studijų fondo remiamą programą “Saulės ir kiti atsinaujinančios energijos šaltiniai žemės ūkiui” (1996-1999m.). Būtų tikslinga šią programą pratęsti pagal pateiktą naujos programos projektą “Saulės energijos naudojimas”.Svarbu tęsti mokslo tyrimo darbus naujų neorganinių medžiagų saulės energetikai srityje. Tai – trinarių chalkopirito tipo puslaidininkių, kurie gali tapti labai efektyviu saulės elementu pagrindine struktūra, tyrimus. Planuojami šių puslaidininkių efektyvumo priklausomybės nuo sluoksnių formavimo sąlygų, jų elektrinių ir fotoelektrinių savybių tyrimai (PFI).Fotojautrių organinių junginių molekuliniams saulės elementams sintezė ir fotofizinių savybių tyrimų bei taikymo (FI, KTU, VU, MTMI, MSI) galutinis tikslas – ženklus (eile) fotoelektros atpiginimas.Technologijos ir gamyba: Lietuva yra sukūrusi monokristalinio silicio saulės elementų gamybos technologiją, kuri leidžia gaminti 13% efektyvumo saulės elementus. Ji yra pajėgi sukurti naują, formavimosi principais pagrįstą technologiją, didinačią saulės elementų efektyvumą (15%) ir mažinančią jų gamybos kaštus trečdaliu (MSI, AB “Vilniaus Venta”). Lietuva yra pajėgi gaminti šiuo metu plačiausiai pasaulyje naudojamus (iki 85%) monokristalinio silicio saulės elementus iki 1-2MW per metus. Tai aprūpintų ne tik Lietuvos reikmes, bet taptų vienu iš aukštųjų technologijų gaminių eksportui (AB “Vilniaus Venta”). Lietuva pajėgi gaminti saulės modulius tiek Lietuvos reikmėms, tiek eksportui, panaudojant Lietuvoje gaminamus saulės elementus (UAB “Saulės energija”). Perspektyvos Lietuvoje:Šiandien fotoelektra yra keletą kartų brangesnė, nei atominės ar šiluminių elektrinių gaminama elektra. Tačiau, senkant iškasamojo kuro ištekliams, pastaroji brangs. Perėjimas prie atsinaujinančios energetikos reikalaus kardinalių pokyčių tiek energetikoje, tiek pramoneje, tiek buityje. Todėl, jeigu nenorima prarasti turimo mokslinio, technologinio bei gamybinio potencialo, galinčio kurti naujas darbo vietas, tam reikia ruoštis jau šiandien.Dėl saulės spinduliuojamosios energijos sezoninio, paros, meteorologinio kitimo negalima tikėtis visą reikiamą elektros energiją gauti iš fotoelektros. Tačiau fotoelektrinės energijos panaudojimas gali iš esmės sumažinti importuojamo iškasamojo kuro (urano, naftos, dujų, akmens anglies) reikmes. Situacija gali pasikeisti tolimesnėje perspektyvoje, panaudojus saulės energiją vandeniliui ir deguoniui gaminti iš vandens ir išmokus juos naudoti kaip pagrindinį kurą ūkyje.Lietuvoje gerai išvystytas valstybinis elektros tinklas.Todėl čia fotoelektrą derėtų gaminti jungiamose prie tinklo nedidelėse modulinėse saulės jėgainėse – nuo kelių kilovatų sodybai ar namui, iki kelių šimtų kilovatų įmonei ar gyvenvietei. Perspektyvu būtų statyti fotoelektrines ir vėjo jėgaines kartu.Demonstracinės jėgainės: Planuojama įrengti demonstracinę fotoelektrinę saulės jėgainę (komplekse su vėjo jėgaine) Lietuvos jūros muziejuje, turistų gausiai lankomoje zonoje. Jėgainė aprūpintų delfinariumo reikmes.Numatoma taip pat įrengti įvairios paskirties fotoelektrines saulės jegaines, tikslu nustatyti jų efektyvumą Lietuvoje:• 150W (vandeniui tiekti, vasarnamių energetikai, besikuriančių ūkininkų minimalioms reikmėms)• 3-5kW (autonominė jėgainė)• 3-5kW (jėgainė, prijungta prie tinklo)• 3-5kW (požeminio įrenginio ar tilto katodinei apsaugai)• 15W (ženklams autostradose apšviesti)Kruonio hidroakimuliacinė elektrinėKruonio HAE pradėjo veikti 1992 m. Vienas svarbiausių Kruonio HAE tikslų – reguliuoti energetikos sistemos paros apkrovimo netolygumus. Šiluminės ir atominės elektrinės, sudarančios elektros energetinės sistemos pagrindą, neleidžia tinkamai reguliuoti galią ir paros, ir metiniu aspektu. Šiems tikslams 1977 m. prie Kauno HE vandens saugykios buvo pradėta statyti Kruonio HAE. Elektra iš šios elektrinės tiekiama į 330 kV įtampos tinklą. Elektros minimalaus poreikio metu, Kruonio HAE dirba siurblio režimu ir naudodama perteklinę elektrą pompuoja vandenį iš apatinio vandens telkinio į viršutinį. Šiuo metu elektrinėje įrengta galia siekia 800 MW. Kai vandens baseinas pilnas, elektrinė gali generuoti 800 MW, 5 valandas po 160 MWatus. Tam AB “Lietuvos energija” ieško investitorių. Reikalinga investicijų suma sudaro 800 mln. Lt. 3.Elektros energijos perdavimo principal. Vienas svarbiausių elektros energijos perdavimui reikalingų renginių yra transformatorius. Jis Sudarytas iš uždaros plieninės šerdies, ant kurios užmaunamos dvi ritės su apvijomis. Viena tų apvijų vadinama – pirmine, jungiama prie kintamosios įtampos šaltinio. Prie kitos – antrinės – jungiama “apkrova”, t.y- prietaisai ir įrenginiai, vartojantys el. energiją. Transformatoriaus veikimas tuščiąja eiga.Transormatoriaus veikimas pagrįstas elektromagnetinės indukcijos reiškiniu. Pirmine apvija tekanti kintamoji srovė sukuria šerdyje kintamąjį magnetinį srautą, kuris kiekvienoje apvijoje indukuoja evj. Šerdis, pagaminta iš transformatorių plieno, koncentruoja magnetinį srautą, todėl jis praktiškai buna tik šerdies viduje ir vienodas visuose jos skerspjūviuose.Bet kurioje pirminės ar antrinės apvijos vijoje indukuotos evj momentinė vertė e yra vienoda. e= -ф’; Čia ф’ – magnetinės indukcijos srauto išvestinė laiko atžvilgiu. Kai ф=фmCOSwt, tai ф’= -wфmSinwt. Vadinasi e=wфmSinwt arba e=mSinwt. Pirminėje apvijoje, kurioje yra N1 vijų visa indukcinė evj lygi N1e. Antrinėje apvijoje visa evj e2 lygi N2e. Taigi e1/e2=N1/N2. Paparastai transomatoriaus apvijų aktyvioji varža maža, todėl jos galima ir nepaisyti. Tuo atveju Iu1IIe1I. Nesujungta antrine transformatoriaus apvija srovė neteka todėl |u2|=|e2|.Kadangi momentinės evj vertės e1 ir e2 kinta sinfaziškai, tai jų santykį galima pakeisti sekančiai: U1/U21/2=N1/N2=K, čia K-transformacijos koeficientas, kai K>1 transformatorius vadinamas žeminančiuoju, o kai K<1 aukštinančiuoju. Apkrauto transformatoriaus veikimas.Jeigu prie antrinės apvijos prijungtume el. enrgiją vartojančią grandinę, srovės stiprumas antrinėje apvijoje jau nebebus lygus nuliui. Atsiradusi srovė sukuria šerdyje savo kintamąjį magnetinį srautą, kuris pagal Lenco dėsnį turėtų sumažinti magnetinio srauto kitimus šerdyje.Sumažėjus atstojamojo srauto virpesių amplitudei turetų sumažėti indukcinė evj pirminėje grandinėje, tačiau tai yra neįmanoma, nes Iu1IIe1I. Todėl sujungus antrinės apvijos grandinę, automatiškai padidėja srovės stiprumas pirminėje apvijoje. Jo amplitudė padidėja tiek, kad atstojamojo magnetinio srauto amplitudė įgyja pradinę vertę.Srovės stiprumas pirminėje grandinėje didėja pagal energijos tvermės dėsnį: perduodant tam tikrą energijos kiekį grandinei, prijungtai prie transformatoriaus antrinės apvijos, pirminė apvija paima tokį patį energijos kiekį iš tinklo. Kai tarnsformatoriaus apkrova artima nominaliajai, srovės galia pirminėje grandinėje apytiksliai lygi tos srovės galiai antrinėje grandinėje: U1l1U2I2. Iš čia U1/U2l2/I1. Vadinasi, kiek kartų transformatorius padidina įtampą, tiek kartų sumažėja srovės stiprumas. 3.1. Miesto elektros tinklai.Miesto elektros tiekimo sistemą sudaro visų naudojamų įtampų elektros tinklai. Į ją įeina elektros tiekimo tinklai (35 kV ir daugiau linijos), žeminamosios rajoninės transformatorių pastotės 35-110/6 – 10 kV, skirstomieji tinklai (linijos 6-10 kV ir 0,4/0,23 kV) ir vartotojų transformatorių pastotės (6 – 10/0,4 kV). Rajoninės žeminančios pastotės 35-110 kV/6-10 kV yra vadinamos miesto elektros tinklų centrais. Sudarant elektros tiekimo tinklą, atsižvelgiama į vartotojų naudojamąją galią ir skaičių, jų išdėstymą, atstumą nuo maitinimo centro, elektros energijos kokybės reikalavimus ir tiekimo patikimumą. Tinklo schema taip pat turi būti ekonomiška ir pigi.3.1.1. Miesto elektros tinklų klasifikacijaElektros tinklu vadinama pastočiu ir įvairių įtampų linijų visuma, skirta elektros energijai paskirstyti ir perduoti. Elektros tinklai skirstomi pagal kelis požymius. Pagal srovės rūšį – kintamosios ar nuolatinės srovės. Pagal įtampos dydį- tinklai iki 1000 V ir aukštesnės kaip 1000 V tinklai.Įtampos nuostoliai linijose ir transformatorių apvijose kompensuojami generatorių ir transformatorių antrinių apvijų įtampas nustatant 5% didesnes už atitinkamas imtuvų įtampas. Pagal paskirtį elektros tinklai skirstomi į maitinimo ir skirstomuosius. Maitinimo linija vadinama ta, kuria tiekiama elektros energija nuo maitinimo centro iki skirstymo punkto. Skirstomuoju vadinamas tinklas, maitinantis kelias pastotes nuo maitinimo centro ar skirstymo punkto. Tinkluose iki 1000 V maitinimo linijos yra tarp transformatorių pastočių ir skirstomųjų punktų ar skydų. Skirstomaisiais tinklais vadinamos linijos nuo skirstymo punktų ar skydų, nutiestos tiesiai į elektros imtuvus. Pagal tinklo sudarymo principą skiriami atvirieji ar uždarieji tinklai, su vienu, dviem ar keliais maitinimo šaltiniais (2.1-2.3 pav.). Pagal nutiesimo vietą tinklai skirstomi į lauko ir vidaus. Miesto (komunaliniai) bendrojo naudojimo elektros tinklai dažniausiai yra 6 ar 10 kV ir 0,4/0,23 kV įtampos. Lauko tinklai būna oro linijų ir kabelių (žemėje ar tuneliuose).3.1.2. Miesto elektros tinklų schemosElektros energijai paskirstyti naudojamos radialinės, magistralinės ir kombinuotosios schemos. Radialinėje schemoje kiekviena pastotė maitinamaatskira linija, magistralinėje schemoje prie vienos linijos galima prijungti kelias transformatorines pastotes. Radialinės schemos patikimos, bet joms reikia daugiau laidų, kitų įrenginių. Tokie tinklai brangesni už magistralinius tinklus. Miestuose atsižvelgiant į energijos tiekimui keliamus patikimumo reikalavimus, naudojami ir vienos, ir kitos schemos tinklai.2.1 pav. Atvirasis tinklas: MŠ – maitinimo šaltinis; 1-7 – elektros energijos imtuvai
2.2 pav. Uždarasis tinklas su vienu maitinimo šaltiniu2.3 pav. Uždarasis tinklas su dviem maitinimo šaltiniais
6-10 kV 2.4 pav. Dviejų spindulių magistralinė schema su kontaktiniu automatiniu rezervo įjungimu (ARĮ) žemosios įtampos pusėje
6-10 kV miesto elektros tinklams būdinga tai, kad bet kuriame iš mikrorajonų gali būti visų trijų patikimumo kategorijų imtuvai. Tokia padėtis reikalauja ir specialios tiekimo schemos. Miesto pastotei su dviem transformatoriais iki 630 kVA prijungti taikoma dviejų spindulių schema su automatiniu rezervo jungimu žemosios įtampos pusėje (2.4 pav.). Sugedus vienam iš aukštosios įtampos spindulių ar transformatoriui, apkrova automatiškai perjungiama prie sveikos linijos ar transformatoriaus. Tokia schema turi daug privalumų, pirmiausia – apie penkis kartus greičiau suveikia ARĮ, palyginti su schemomis, kai ARĮ įrengiamas aukštosios įtampos pusėje.
2-5 Pav. Žiedinio tinklo schema.
Dviejų spindulių schemos yra šiek tiek brangesnės už žiedines (2.5 pav.) su rezervinejunge, kurios naudojamos vidutiniuose ir mažuose miestuose. Naudojant žiedinę schema rezervą įjungia specialus personalas. Miestuose taip pat naudojamos ir uždarosios schemos, kurios yra labai patikimos ir turi didelį pralaidumą. Tačiau jos sudėtingos eksploatuoti ir brangios. Pirmosios kategorijos imtuvams maitinti miestuose visada reikia numatyti specialias priemones.3.1.3. Miesto skirstomieji punktai ir vartotojų transformatorių pastotėsSkirstomuoju punktu (SP) vadinamas elektrotechninis įrenginys, skirtas priimti 10(6) kV įtampos elektros energiją iš rajoninės transformatorių pastotės (TP) ir paskirstyti ją miesto vartotojų TP. Pagal maitinimo linijų skaičių ir jų darbo režimą skiriamos kelios SP modifikacijos. Dažniausiai SP naudojami įrengti kartu su TP, kurios yra maitinamos dviejų linijų su ARĮ. SP įrengiant kartu su TP sumažinamas miesto inžinerinių statinių skaičius. Transformatorių pastotė – elektrotechninis įrenginys, skirtas priimti, pakeisti įtampos dydį ir paskirstyti elektros energiją. TP įrenginiai susideda iš vieno ar dviejų transformatorių, aukštosios ir žemosios įtampų skirstomųjų įrenginių.Pagal konstrukciją skiriamos atvirosios, uždarosios ir kilnojamosios TP. Atvirosios TP naudojamos nedidelėse gyvenvietėse, kuriose elektra skirstoma oro linijomis. Tais atvejais naudojamos komplektinės TP įrengiamos ant stulpų ar elektros perdavimo linijų atramų. Kilnojamosios TP turi metalinį korpusą su trimis skyriais: aukštosios įtampos skyrikliu ir saugikliu, transformatoriaus ir žemosios jtampos 0,38/0,22 kV skirstomojo skydo. Aukštosios ir žemosios įtampų įvadai atliekami kabeliais ar oro linijomis. Uždarosios TP daugiausia naudojamos miestų elektros tinkluose. Jos būna atskirosios, pristatomosios prie pastato ir įstatomosios į pastatą. Dažnai įvairūs rajonų inžineriniai statiniai (centriniai šiluminiai punktai, rajono dispečerinės, transformatorių pastotės) įrengiami viename pastate. Draudžiama TP pristatyti prie gyvenamųjų namų, mokyklų, mokymo įstaigų gydymo korpusų, intematų, viešbučių ir pan. Kituose visuomeniniuose pastatuose leidžiama įrengti įstatomąsias arba pristatomąsias TP, laikantis specialių priemonių, kurios neleidžia pažeisti hidroizoliacijos susijungimo su pagrindiniu pastatu vietoje. Be to, šiose TP transformatoriai turi būti įrengti ant amortizatorių, sumažinančiųjų keliamą triukšmą.
Miestu TP turi vieną arba du transformatorius. Vieno transformatoriaus TP maitina trečios kategorijos imtuvus, prie miesto skirstomųjų tinklų jos prijungiamos radialine arba tranzitine magistraline oro ar kabeline linija.Pirmos ir antros kategorijų miesto imtuvus maitina TP su dviem transformatoriais. Tokioms TP budinga tai, kad jos ir aukštosios įtampos, ir žemosios įtampos pusėje turi dviejų sekcijų šynas. Tai leidžia kiekvieną šynų sekciją laikyti nepriklausomu šaltiniu. 3.1.4. Transformatorių pastotės vietos ir transformatorių galios parinkimasNuo TP vietos mikrorajone priklauso žemosios įtampos 0,38/0/22 kV linijų ilgis, taip pat statybos išlaidos ir energijos nuostoliai skirstomuosiuose tinkluose.Optimali TP vieta nustatoma pagal elektros apkrovų kartogramą (2.6 a pav.). Elektros apkrovų kartograma – tai elektros energijos vartotojų teritorinis išdėstymo planas. Dažniausiai elektros apkrovų kartograma vaizduojama apskritimais. Apskritimo centras sutapdinamas su vartotojo elektros apkrovos centru (pastatų apkrovos centras – įvadinio įrenginio vieta). Apskritimo spindulys proporcingas vartotojo skaičiuojamajai galiai. 2.6 pav. Pavaizduotas grupės pastatų kartogramos fragmentas. Skaičiai prie apskritimo reiškia: skaitiklis – objekto numerį, vardiklis – skaičiuojamąją galią kW. Elektros apkrovos centrui nustatyti kartogramoje (2.6.b, pav.) nurodomos apkrovų koordinatės x, y. Taškas generaliniame plane, kurio koordinatės yra X,p, Yip, atitinka teorinę optimalią turinčios mažiausias statybos ir eksploatacijos sąnaudas TP įrengimo vietą. Įrengti TP numatytoje vietoje ne visada galima dėl kitų priežasčiu: TP pastato optimali vieta yra ant jau esamų pastatų; neišlaikomos2.6 pav. Rajono apkrovos kartograma (a) ir TP vietos nustatymo planas (b)
Miestų mikrorajonuose reikia numatyti ne vieną TP (iki 10 ir daugiau), todėl vienai TP vieta renkama retai, dažniau prireikia nustatyti racionalų TP skaičiu ir jų optimalų išdėstymą atsižvelgiant į elektros energijos vartotojų grupes ir jų kategorijas. Transformatorių skaičius TP priklauso nuo vartotojų galios ir jų kategorijos. Trečios kategorijos imtuvams ekonomiškiausios yra vieno transformatoriaus pastotės. Dviejų transformatorių TP kiekvieno transformatoriaus galia parenkama tokia, kad įvykus avarijai ir sugedus vienam transformatoriui, kitas galėtų užtikrinti pagrindinės apkrovos maitinimą, įvertinant leistiną transformatoriaus perkrovą. Rezervavimo laipsnis priklauso nuo daugelio veiksnių, tarp jų ir nuo apkrovos grafiko. Kiekvieno iš transformatorių galia parenkama 60-80% suminės apkrovos galios.3.1.5. Miestų elektros tiekimo sistemosElektros tiekimo sistema vadinama įvairių lygių įtampų elektros įrenginių, skirtų aprūpinti vartotojus elektros energija, visuma. Atsižvelgiant į miesto dydį, jo pramonės potencialo ir augimo perspektyvą, miestų elektros tiekimo sistemos gali būti įvairios, tačiau yra daug bendrų principų, kurių būtina laikytis projektuojant bet kokio miesto elektros tiekimo sistemą.Išeities sąlyga, sudarant elektros tiekimo schemą, yra vartotojų galia, jų kategorija ir turimi maitinimo šaltiniai. Stambūs vartotojų energijos imtuvai ir jų teritorinis išdėstymas lemia elektros tinklų konfigūraciją, giliųjų įvadų panaudojimą.Miesto elektros tiekimo šaltiniais laikoma tiek krašto energetinė sistema, tiek miesto įmonių nuosavos elektrinės. Pagal juos nustatoma miesto elektros tiekimo sistemos įtampų lygiai ir įtampos keitimų transformatoriais skaičius. Sudarant miesto elektros tiekimo sistemą taip pat turi būti įvertinama įtampos reguliavimo galimybė, patikimumas, esant remonto, avariniam ir poavariniam režimams. Sistemos optimalumo kriterijus yra minimalios sistemos įrengimo ir eksploatacijos sąnaudos. Sistemos įrengimo sąnaudos labiausiai priklauso nuo panaudotų įtampos keitimų skaičiaus. Idealia laikoma sistema, kurioje panaudojami tik du įtampos lygiai: 110 ir 10 kV. 110 kV tinklas, maitinamas iš energetinės sistemos, sudaro uždarąjį žiedą aplink miestą. Šiame žiede įrengiamos rajoninės 110/10 kV įtampos transformatorių pastotės. Paprastai elektros apkrova mieste išsidėsto netolygiai – arčiau centro ji didesnė, todėl miesto centre 110/10 kV įtampos pastotės prie žiedinio tinklo prijungiamos giliuoju įvadu. Miesto elektros tinklo schemą sąlygiškai galima suskirstyti Į šešias grandis. 1 grandis – žiedinis tinklas ir gilieji 110/10 kV įtampos įvadai. Šiai grandžiai priklauso ir įmoniu elektrinės. II grandis – 10 kV maitinimo tinklai, jungiantys rajonines pastotes su skirstomaisiais punktais, o juos – tarp savęs. Ill grandis – skirstomieji 10 kV įtampos tinklai, jungiantys miesto ir įmonių TP su SP. IV grandis – vartotojų TP, pažeminančios įtampą nuo 10 kV iki 0,38/0,22 kV. V grandis -0,38/0,22 kV įtampos elektros tinklai nuo TP iki vartotojų. VI grandis -pastatų vidaus tinklai, maitinantys pačius imtuvus: variklius, lempas ir pan. ORO IR KABELINĖS ELEKTROS TIEKIMO LINIJOS Miestuose daugiausia naudojamos oro ir kabelinės elektros perdavimo linijos. Kabelinės linijos naudojamos daugiaaukščių namų mikrorajonuose, oro linijos – individualių namų mikrorajonuose ir smulkiose gyvenvietėse. Tačiau oro linijos draudžiamos mokyklų, stadionų ir pan. teritorijose. Oro linija vadinamas įrenginys, skirtas elektros energijai perduoti laidais, nutiestais atvirame ore ir pritvirtintais izoliatoriais ant atramų. 380/220 V Įtampos oro linijoms naudojami aliuminio laidai, 6-10 kV linijoms – aliuminio bei plieno ir aliuminio. Standartiniai laidų skerspjūvių dydžiai linijų iki 10 kV įtampos laidams – 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120 mm2 Naudojami daugiagysliai laidai.Kabeline linija vadinamas įrenginys, skirtas perduoti elektros energiją, Jis sudarytas iš vieno ar kelių lygiagrečiai nutiestų kabelių su jungiamoinis movomis ir užlituotaisiais galais.
4.1 pav. Elektros kabelis; a – trijų gyslų; b – keturių gyslų.Jėgos kabeliai esti 0,5; 0,66; 1,3; 6; 10; 20; 35 kV ir aukštesnės įtampos. Kabelių konstrukcija priklauso nuo paskirties, tiesimo sąlygų ir įtampos. Daugiausia naudojami 10 kV ir žemesnės Įtampos kabeliai. Pagrindinės kabelio dalys: srovinės gyslos (1), izoliacija (2,3) ir sandarus apvalkalas (4,5,6), (4.1 pav.).Pagal gyslų skaičių kabeliai gali būti vienos, dviejų, trijų (naudojami aukštesnės kaip 1000 V įtampos tinkluose) ir keturių gyslų (naudojami tinkluose iki 1000 V įtampos). Kiekviena gysla izoliuojama fazine (gyslų) izoliacija, tarpai užpildomi popieriaus užpildais, o visos gyslos kartu izoliuojamos juostine (bendrąja) izoliacija. Juostinė izoliacija dar apvelkama sandariu Švino, aliuminio ar plastiko apvalkalu, kuris saugo ją nuo drėgmės ir cheminių veiksnių. Nuo mechaninio sužalojimo kabeliai apsaugomi plienine juosta ir vadinami šarvuotaisiais kabeliais. Miesto tinkluose taip pat naudojami kabeliai su ištisine polietileno apsaugine danga.
Kabelių trasa turi būti parodyta projekte. Parenkant trasą, vengiamadruskožemių, pelkių, supilto bei užteršto grunto, sankirtų su požeminėmis komunikacijomis. Minimalus horizontalus atstumas tarp lygiagrečiai paklotų ne aukštesnės kaip 10 kV įtampos jėgos kabelių, taip pat tarp jų ir kontrolinių kabelių yra 0,1 m; tarp aukštesnės kaip 10 kV, bet ne aukštesnės kaip 35 kV – 0,25 m. Tačiau tarp kabelių, kuriuos eksploatuoja ne ta pati organizacija, taip pat tarp jėgos ir ryšio kabelių, minimalus horizontalus atstumas – 0,5 m. Jeigu kabeliai tiesiami vamzdžiuose arba tarp jų įrengiamos nedegios pertvaros, šį atstumą galima sumažinti iki 0,25 m.Sankirtose kabeliai turi būti atskirti ne plonesnių kaip 0,5 m žemės sluoksniu; šis atstumas ne aukštesnės kaip 35 kv įtampos kabeliams gali būti sumažintas iki 0,25 m, jeigu kabeliai į abi puses nuo sankirtos po l m yra apsaugomi betoninėmis plokštėmis arba vamzdžiais; šiuo atveju ryšių kabeliai klojami virš jėgos kabelių.Atstumas tarp kabelio ir lygiagrečiai su kabeliu einančios ne aukštesnės kaip 1000 V įtampos oro linijos atramos turi būti ne mažesnis kaip Im (kai kabelis vamzdyje – 0,5 m), tarp kabelio ir 10 ar 35 kv oro linijos atramos – ne mažesnis kaip 5 m, tarp kabelio ir 110 kV ir aukštesnės įtampos ura linijos kraštinio laido – ne mažesnis kaip 10 m.Horizontalus atstumas tarp ne aukštesnės kaip 35 kV įtampos kabelio ir lygiagrečiai su kabeliu einančio vamzdyno turi būti tokie: šilumotiekio – 2 m (jei šis atstumas mažesnis, tai šilumotiekis izoliuojamas taip, kad grunto, esančio virš kabelio, įšilimo nuo šilumotiekio temperatūra nebūtų aukštesnė kaip + 10° C; naftotiekio bei dujotiekio – l m; kitų vamzdynų – 0,5 m.Jei minėtų atstumų išlaikyti negalima, tai kabeliai klojami vamzdžiuose, bet ne arčiau kaip 0,25 m nuo vamzdynų.Sankirtose atstumas tarp kabelio ir bet kokio vamzdyno – ne mažesnis kaip 0,5 m. Kabelis virš šilumotiekio ar po juo tiesiamas vamzdyje ne mažesniu kaip 0,5 m atstumu.Sankirtose su bet kokiu kitu vamzdynu, išskyrus šilumotiekį, leidžiama sumažinti minėtąjį atstumą iki 0,25 m, jei kabelis sankirtoje ir 2 m nuo jos į abi puses tiesiamas vamzdyje. Lygiagrečiai su geležinkeliais kabeliai tiesiami už geležinkelio zonos ribų. Susitarus su geležinkelio organizacijomis, galima tiesti geležinkelio zonoje, tačiau ne arčiau kaip 7 m nuo elektrifikuoto geležinkelio bėgių ir 3 m nuo neelektrifikuoto geležinkelio bėgių.Lygiagrečiai su l ir II kategorijos automobilių keliais kabeliai tiesiami paprastai už griovio ne arčiau kaip l m nuo kelio.Kertantys geležinkelius ir automobilių kelius kabeliai tiesiami vamzdžiuose, tuneliuose, blokuose ne mažesniame kaip l m gylyje nuo kelio dangos ir ne mažesniame kaip 0,5 m gylyje nuo griovio dugno.Soduose, parkuose atstumas nuo kabelių iki medžių kamienų turi būti ne mažesnis kaip 2 m, o jei tokio atstumo išlaikyti negalima, kabelis tiesiamas vamzdyje. Atstumas tarp kabelio, einančio išilgai pastato, ir pamato turi būti ne mažesnis kaip 0,6 m. Draudžiama tiesti kabelius po pastatais, rūsiais ir sandėliais. Upelius bei griovius kertantys kabeliai turi būti nutiesti vamzdžiuose.Kabeliai tiesiami tranšėjose 0,7 m gylyje nuo išlygintos žemės paviršiaus, o sankirtose su gatvėmis ir aikštėmis – l m gylyje, pastatą kabelis tiesiamas vamzdžiu.4.1. Kabelių tiesimas pastatuose ir pakelių statiniuose.Gamybinėse patalpose kabeliai atvirai tiesiami konstrukcijomis, sienomis, lubomis arba per grindyse nutiestus vamzdžius bei kanalus. Daugiau kaip 20 kabelių po žeme tiesiami tuneliuose. Kabeliai dar tiesiami kolektoriuose kartu su vandentiekio bei šiluminiais vamzdynais, kabelių blokuose ir antžeminėmis estakadomis. Kabelių blokas yra statinys iš asbocementinių, betoninių ar kitokių vamzdžių paketų ir šulinių. Estakadose, tuneliuose ir kolektoriuose patogu apžiūrėti ir keisti kabelius.Pastatuose ir kabelių statiniuose neleidžiama tiesti šarvuotojo kabelio.
4. Pagrindiniai Lietuvos ekonomikos rodikliai.Pastaraisiais metais šalies ekonomikoje ir jos vienoje svarbiausių šakų – energetikoje vyksta dideli teigiami poslinkiai. Pvz., metinis bendrojo vidaus produkto (BVP) prieaugis 1995 – 1997 m. Padidėjo nuo 3 iki 6%, metinis perdirbtos naftos kiekis – nuo 3,3 iki 5,6 mln. t, didėjo energetikos efektyvumas, mažėjo lyginamosios sąnaudos BVP vienetui, mažėjo energijos gamybos, tiekimo ir vartojimo nuostoliai. Prie sparčių ekonomikos augimo tempų galutinės energijos reikmės šalies ūkyje pastoviai mažėja. Per 1995 – 1997 m. jos sumažėjo apie 5%. Lemiamą įtaką čia turėjo vykstanti šalies ekonomikos restruktūrizacija.Teigiami pokyčiai vyksta energetikos ūkio valdyme, restruktūrizavime ir privatizavime. Pvz., 1997 m. šilumos tinklus ir kai kurias termofikacines elektrines AB “Lietuvos energija” perdavė miestų savivaldybėms. Rengiami ir derinami elektros energetikos ūkio decentralizavimo projektai. Privatizuojami naftos ūkio objektai. Ruošiamas patikslintas Nacionalinės energetikos strategijos projektas, kuri Seimui numatoma pateikti 1999 metais. Didelis dėmesys skiriamas Lietuvos elektros energetikos integracijai i Vakarų Europos energetines sistemas. Numatoma iki 2002 metų nutiesti 400 kV elektros perdavimo liniją Lietuva – Lenkija.Lietuvos energetikos įmonėse (akcinėse bendrovėse), įskaitant ir savivaldybėms priklausančius šilumos tinklus bei termofikacines elektrines, 1997 metais dirbo apie 37 tūkst. darbuotojų. Šių bendrovių visas kapitalas sudarė apie 6,6 mlrd. Lt, kurio 70% priklausė 3 įmonėms: Ignalinos AE – 33 %, “Lietuvos energijai” – 28%, “Mažeikių naftai” – 9%. Iš jos duomenų matyti, kad 1997 m. nuostolingai dirbo 2 įmonės: Ignalinos AE ir Klaipėdos “Naftos terminalas”. Vienas pagrindinių rodiklių, apibūdinančių šalies energetikos efektyvumą, yra energijos sąnaudos, tenkančios vienam BVP vienetui. Iš pateiktos diagramos matyti, kad galutinės energijos (kuro, šilumos, elektros) reikmės nuo 1991 m. pastoviai mažėjo ir 1997 m. sudarė 0,38 kgne/Lt.(93). Lyginamųjų pirminės energijos sąnaudų svyravimams lemiamą įtaką turėjo elektros eksportas (Ignalinos AE gamyba) ir perdirbtos naftos kiekis. Šios sąnaudos per pastaruosius 6 metus sumažėjo nuo 0,99 iki 0,74 kgne/Lt.(93).
1-BVP, mlrd. Lt(93) 2-Vidinės šalies energijos sąnaudos, Mtne
ENERGIJOS SĄNAUDOS BVP VIENETUI, KGNE/LT (93)
1990 1991 1992 1993 1994 1995l- galutinė energija 2- pirminė energija
5. Elektros energetika.Lietuvos elektros energetikos sistema apima visą Lietuvos elektros ūkį, kurį sudaro elektrą gaminančios įmonės bei elektros perdavimo ir skirstymo tinklas (sistema).Lietuvoje yra 4 pagrindiniai elektros gamintojai, kurių bendra įrengtoji galia sudaro 6127,3 MW.
2000 metais pagaminta elektros:• Valstybinė įmonė “Ignalinos atominė elektrinė” 74% • AB “Lietuvos energija” elektrinės: 14% • Lietuvos elektrinė • Mažeikių elektrinė • Kauno hidroelektrinė • Kruonio hidroakumuliacinė elektrinė • Savivaldybių elektrinės 11%• Privatizuotos ir kitų žinybų elektrinės 1%Trys didžiausios elektrinės – Ignalinos atominė elektrinė, Lietuvos elektrinė ir Kruonio hidroakumuliacinė elektrinė – elektrą generuoja į 330 kV tinklą, kitos, išskyrus mažąsias hidroelektrines, generuoja i 110 kV tinklą.Dėl sumažėjusio elektros energijos eksporto 1997 m. Lietuvoje buvo pagaminta 14,86 TWh elektros arba 11,5% mažiau negu 1996 m. Ignalinos AE pagamino 12,0 TWh (81%), šiluminės elektrinės – 2,07 TWh (14%), ir hidroelektrinės – 0,77 TWh (5%). Bendrosios šalies sąnaudos per metus sumažėjo 2,5% ir 1997 m. buvo lygios 11,34 TWh. Galutinės elektros reikmės, kurios sudarė apie 44% bendrosios gamybos, buvo lygios 6,74 TWh arba 3,4% buvo didesnės negu 1996 m. (2.1 lentelė). Didžiausią dalį šios energijos sunaudojo pramonė (45%) ir gyventojai (26%). Metinis disponuojamos elektros galios išnaudojimo koeficientas 1997 m. Ignalinos AE buvo 53%, Lietuvos elektrinės – 5%, termofikacinių elektrinių – 22%. Šis vidutinis visų šalies elektrinių rodiklis per metus sumažėjo nuo 33 iki 29%. Pastaraisiais 1996 – 1997 metais pradėtos atstatyti ir naujai statyti mažosios hidroelektrinės. Padidėjo jų bendra elektros galia ir elektros gamyba nuo 10 (1996) iki 17 GWh (1997).
Vidutiniai elektros energijos tarifai ct/kWhVartotoju grupės 1996 1997 Pramonė 13,78 13,9 Gyventojai (namų ūkis) 16,85 15,36 Žemės ūkis (gamyba) 13,77 14,32 Kiti vartotojai 17,54 17,3 Vidutinis tarifas 15,22 15,01
Elektros energijos gamyba TWh
1-ignalinos AE, 2-šiluminės elektrinės 3-Hidroelektrinė
RODIKLIAI 1996 1997Bendroji gamyba 16789 14861Ignalinos AE 13942 12024Šiluminės elektrinės 1974 2069Hidroelektrinės 325 294Kruonio HAE 548 474lmportas(+) 4182 4524Eksportas(-) -9341 -8049Bendros sąnaudos 11630 11336Savosios reikmės 1668 1547Kruonio HAE sąnaudos 771 670Nuostoliai tinkluose 1779 1585Grynosios sąnaudos 7412 7534Energetikos ūkis 896 798Galutinės reikmės 6512 6736Pramonė 2796 3004Transportas 103 101Namų ūkis 1607 1720Žemės ūkis 438 374Kiti vartotojai 1572 1537Elektros energijos balancai
6. Energetikos strategijos tikslai.Nustatant pagrindinius Nacionalinės energetikos strategijos tikslus, buvo atsižvelgta į Europos asociacijos sutarties, Energetikos chartijos sutarties, kitų tarptautinių sutarčių ir įsipareigojimų esminius reikalavimus bei nuostatas energetikos srityje, taip pat Į Europos Sąjungos bei atskirų jos šalių narių energetikos politikos formavimo principus.
Atsižvelgiant į pagrindinius energetikos politiką formuojančius veiksnius, nustatomi šie Lietuvos energetikos strateginiai tikslai:1. Patikimas, saugus energijos tiekimas mažiausiomis išlaidomis; 2. Energijos vartojimo efektyvumo didinimas;3. Energetikos valdymo tobulinimas ir rinkos ekonomikos principų diegimas energetikoje;4. Neigiamo poveikio aplinkai mažinimas, branduolinės saugos reikalavimų užtikrinimas;5. Lietuvos energetikos integracija į Europos Sąjungos energetikos sistemas; 6. Regioninis bendradarbiavimas ir kooperacija.
Norint laiku įgyvendinti šiuos tikslus, būtina sukurti reikiamą teisinę infrastruktūrą ir institucijas. Tai turi būti padaryta per artimiausius trejus metus.
3. ENERGIJOS POREIKIŲ PROGNOZĖSEnergijos poreikių prognozavimo metodologija remiasi maksimaliai tiksliu 1996 m. energijos sąnaudų ir jas lemiančių veiksnių tarpusavio ryšių nustatymu bei jų kitimo iki 2020 m. prielaidomis. Prognozavimui naudotas plačiai Vakaruose taikomas energijos poreikių analizės modelis (MAED), kuris leido nustatyti galutinės energijos poreikius atsižvelgiant į įvairių veiksnių įtaką jiems. Analizės modelyje energijos suvartojimas buvo detalizuojamas ne tik pagal ūkio šakas (pramonę ir jos šakas, žemės ūkį, transportą, paslaugų sritį ir namų ūkį), bet ir pagal procesus pramonės šakose, transporto sistemos elementus, gyventojų socialinius poreikius. Nustačius socialinius, ekonominius ir technologinius rodiklius ir matematiškai aprašius jų ryšius su energijos vartojimo mastais, buvo atlikti gautų prognozių jautrumo tyrimai ir nustatyti perspektyviniai energijos poreikiai, atitinkantys labiausiai tikėtinus šalies ūkio raidos scenarijus. Didžiausią įtaką energijos poreikiams turi BVP didėjimo tempai, ekonomikos struktūros pokyčiai ir energijos vartojimo efektyvumas.
Perspektyviniai galutinės energijos poreikiai buvo detalizuoti pagal ūkio šakas ir energijos rūšis. Visais šiais atvejais buvo atsižvelgta į energijos taupymo galimybes konkrečiose ūkio šakose. Nustatant taupymo galimybes, vadovautasi duomenimis, kurie buvo pateikti 1996 m. Lietuvos Respublikos Vyriausybės patvirtintoje Nacionalinėje energijos vartojimo efektyvumo didinimo programoje. Bendras energijos vartojimo efektyvumo padidėjimas nustatytas pagal energijos intensyvumo, t.y. galutinės energijos, sunaudotos BVP vienetui, sumažėjimą.
Prognozuojamo laikotarpio pabaigoje lėto ekonomikos augimo atveju būtų mažiausi energijos poreikiai ir didžiausias energijos intensyvumas. Tačiau greito ekonomikos augimo atveju bus didžiausi energijos poreikiai ir efektyviausiai vartojama energija. Visais atvejais galutiniai energijos poreikiai 2020 m. neviršija 1990 m. poreikių. Didelio energijos vartojimo efektyvumo atveju energijos intensyvumas mažės sparčiai ir 2020 m. intensyvumo indeksas sudarys 44-47% palyginti su 1990 m., o nuosaikios ekonomikos plėtros atveju bus 61%.
Labiausiai tikėtino pagrindinio scenarijaus atveju energijos poreikiai namų ūkio sektoriuje sumažės 7,5% dėl mažesnių sąnaudų šildymui. Prekybos ir aptarnavimo sektoriaus, statybos ir žemės ūkio poreikiai turėtų padidėti 20-30%, o pramonės ir transporto -80%. Poreikių struktūroje pagal energijos rūšis mažės kietojo kuro ir naftos produktų šilumos poreikiams tenkinti dalis. Gamtinių dujų suvartojimas padidės apie 2 kartus, o variklių kuro ir elektros energijos poreikiai – apie 1,7 karto.
Elektros energijos suvartojimas 1990-1996 m. mažėjo lėčiau nei kitų rūšių energijos suvartojimas. Tačiau pagal elektros suvartojimą vienam gyventojui Lietuva šiuo metu labai atsilieka nuo išsivysčiusių Europos šalių. Elektros energijos poreikiai iki 2020 m. gali padidėti iki 2,4 karto (greito ekonomikos augimo atveju) ir tik tada priartėsime prie išsivysčiusių šalių. Bet kuriuo atveju elektros energijos poreikiai prognozuojamo laikotarpio pabaigoje viršys 1990 m. poreikius.
Jei Ignalinos AE abu blokai būtų sustabdyti, pirminės energijos (kuro, šilumos, elektros) poreikiai prognozuojamo laikotarpio pabaigoje būtų apie 5% mažesni dėl didesnio Ignalinos AE pakeičiančių elektrinių naudingumo koeficiento. Tačiau organinio kuro šiuo atveju reikės 30% daugiau. Šį prieaugi iš esmės kompensuotų gamtinės dujos ir mazutas.
Elektros energetikos sistemos plėtra bei Ignalinos AE eksploatacija. Pagrindinis elektros energijos šaltinis šalyje yra Ignalinos AE. Per paskutiniuosius penkerius metus ji gamino 80-85% elektros energijos ir mažiausiomis gamybos sąnaudomis. Bendra instaliuota elektros energijos generavimo galia (branduolinė ir nebranduolinė) yra beveik trigubai didesnė už šalies vidaus poreikius. Tolesnę šalies elektros energetikos sistemos raidą lems Ignalinos AE dviejų blokų eksploatavimo trukmės.
Ignalinos AE eksploatacijos trukmė daugiausiai priklausys nuo rezultatų didinant jos saugumą ir patikimumą bei nuo ekonominių vidaus ir išorės energijos išteklių rinkos verksnių. Atominės elektrinės eksploatacijai, atsižvelgiant į Vakarų tradicijas ir į Lietuvos rengimąsi tapti ES nare, keliami dideli branduolinės saugos reikalavimai ir tai savo ruožtu daro įtakos elektrinės eksploatavimo trukmei. Pagal Branduolinės saugos sąskaitos dovanos sutartį Lietuvos Respublikos Vyriausybė imsis visų reikalingų priemonių, kad Ignalinos AE atitiktų tarptautinius branduolinės saugos reikalavimus. Vyriausybė įsipareigoja, kad Lietuva visiškai įgyvendins visas Saugos analizės ataskaitos, jos Nepriklausomos apžvalgos bei tarptautinio Ignalinos AE saugos žiuri rekomendacijas. Ignalinos AE daugumą šių rekomendacijų jau įgyvendino ir pateikė VATESI visą saugos pagrindimo dokumentų paketą bei paraišką licencijai, suteikiančiai teisę toliau eksploatuoti pirmąjį bloką, gauti. Įvertinusi šiuos dokumentus pagal nacionalinius branduolinės saugos bei tarptautinių organizacijų reikalavimus, 1999 m. liepos mėn. VATESI išdavė tarptautinius reikalavimus atitinkančią licenciją eksploatuoti pirmąjį bloką. Lietuvos Respublikos Vyriausybė įsipareigoja Ignalinos AE eksploatuoti ir gerinti jos saugumą, vadovaudamasi Vakarų Europos reikalavimais ir instrukcijomis. Saugos analizei atlikti ir saugumo gerinimo investicinėms programoms įdiegti reikės G-7 valstybių grupės, ES, dvišalių donoru, ir tarptautinių finansų institucijų pagalbos bei finansinės paramos.
Ignalinos AE šiuo metu gamina pigesnę elektros energiją nei kitos Lietuvoje esančios ar galimos naujos elektrinės. Tačiau neapibrėžtumas, susijęs su būsimomis investicijomis tolesniam Ignalinos AE saugumui gerinti, prognozuojamas santykinai lėtas elektros energijos poreikių augimas šalyje ir ribotos pelningo jos eksporto galimybės komplikuoja Ignalinos AE visos galios efektyvų naudojimą ateityje.
Laukiami pokyčiai Lietuvos elektros rinkoje taip pat darys didelę įtaką Ignalinos AE eksploatavimui. Lietuvos Respublikos energetikos įstatyme numatytas laisvas naujų nepriklausomų elektros energijos gamintojų prisijungimas prie nacionalinio elektros tinklo kartu sukuriant atvirą elektros energijos rinką. Tai susiję su numatoma integracija į ES energijos rinką ir lems neišvengiamą naujų decentralizuotų generavimo galių atsiradimą, ypač kombinuotoje šilumos ir elektros energijos gamyboje, ir dar labiau sumažins galimybę visiškai apkrauti Ignalinos AE.
Buvo įdėta daug pastangų ir pasiekta gerų rezultatų gerinant Ignalinos AE saugumą ir pritaikant jį prie tarptautinių branduolinės saugos standartų, tačiau dalis Vakarų valstybių politikų ir techninių ekspertų tebesilaiko nuostatos, kad RBMK tipo reaktorių eksploatavimo rizika negali būti sumažinta tiek, kad jie būtų pakankamai saugūs eksploatuoti ilgą laiką. Besirengiančiai įstoti į Europos Sąjungą ir NATO Lietuvai tarptautinės bendruomenės nuomonė yra svarbi.Visapusiškai įvertinus techninius, ekonominius ir politinius veiksnius, siūloma tokia Ignalinos AE tolesnio eksploatavimo strategija:Pagal Branduolinės saugos sąskaitos dovanos sutartį pirmasis blokas bus sustabdytas iki 2005 m., atsižvelgiant į Europos Sąjungos, G-7 valstybių grupės ir kitų valstybių bei tarptautinių finansų institucijų ilgalaikės ir esminės finansinės pagalbos sąlygas.
Likęs pirmojo bloko tarnavimo laikas turi būti išnaudojamas labai efektyviai, ypač diegiant antrinę stabdymo sistemą antrajame bloke.
Veiksmai, kurie turi būti atlikti nedelsiant, yra šie:1. Išsamios ir su tarptautiniais reikalavimais suderintos pirmojo bloko uždarymo, išmontavimo, radioaktyviųjų atliekų ir panaudoto branduolinio kuro tvarkymo, tarpinio saugojimo ir galutinio palaidojimo (ar perdavimo perdirbti) programos parengimas;2. Visų pirmajam blokui stabdyti reikalingu, teisinių procedūrų inicijavimas ir atitinkamų Lietuvos teisės aktų suderinimas; 3. Su pirmojo bloko uždarymu susijusių išlaidų nustatymas ir detalizavimas, finansavimo šaltinių, atsižvelgiant į užsienio techninę ir finansinę pagalbą, numatymas; 4. Visagino regiono raidos programos parengimas atsižvelgiant į darbuotojų perkvalifikavimą, pramonės ir paslaugų srities pertvarkymą; 5. visos elektros energetikos sistemos detalios restruktūrizavimo programos, apimančios laikotarpį prieš Ignalinos AE uždarymą ir po uždarymo, parengimas; 6. Atskaitymų nuo gautų už realizuotą elektros energiją pajamų, skirtų Ignalinos AE eksploatavimo nutraukimo fondui ir radioaktyviosioms atliekoms bei panaudotam branduoliniam kurui tvarkyti, metodikos parengimas.
Kadangi skiriasi pirmojo ir antrojo blokų amžius, klausimas dėl antrojo bloko stabdymo sąlygų ir tikslaus galutinio termino bus sprendžiamas 2004 metais parengtoje atnaujintoje Nacionalinėje energetikos strategijoje, jau turint tikslesnės informacijos apie antrojo bloko darbą.
Rengiant Ignalinos AE antrojo bloko tolesnio eksploatavimo sąlygas ir prieš priimant galutinį sprendimą dėl jo uždarymo, turi būti:1. Atlikta nauja saugos analizė;2. parengta nauja saugos gerinimo investicijų programa;3. išduota nauja, atitinkanti Vakarų Europos reikalavimus, licencija eksploatacijai; 4. atlikta patikslinta elektros energetikos sistemos plėtros analizė mažiausių sąnaudų metodu, atsižvelgiant į nacionalinės ir tarptautinės energetikos rinkos plėtrą bei antrojo bloko eksploatavimo ir uždarymo sąnaudas; 5. parengtos saugiam ir efektyviam Ignalinos AE eksploatavimui reikalingos infrastruktūros (administracinės, priežiūros, mokslinės ir techninės paramos, specialistų rengimo) plėtros programos.
Šios energetikos strategijos rengimo metu buvo apskaičiuotos preliminarios Ignalinos AE uždarymo ir išmontavimo išlaidos, Ignalinos AE pakeitimo kitomis elektrinėmis išlaidos bei įtaka makroekonomikai.
Pirmojo bloko galutinio uždarymo ir visų atliekų sutvarkymo išlaidos yra apskaičiuotos apytiksliai 10,4 mlrd. Lt. Iki 1999 m. susikaupusių atliekų ir panaudoto kuro sutvarkymo, saugojimo ir palaidojimo išlaidas (apie 8 mlrd. Lt) tikimasi finansuoti iš tarptautinių fondų, o nuo 2000 m. susidarančias išlaidas padengti padidinus elektros energijos tarifus ir pagerinus viso elektros energetikos ūkio efektyvumą.
Investicijos elektros ūkiui modernizuoti dėl pirmojo bloko sustabdymo iki 2020 metų sudarytų apytiksliai 2,8 mlrd. Lt. Finansavimas turėtų būti vykdomas iš tarptautinių paskolų, kurios apmokamos iš pajamų už energiją.
Visagino rajono pramonės restruktūrizavimo ir darbo jėgos pertvarkymo įtaka dar nėra tiksliai nustatyta, bet tikimasi, kad galimas finansavimas iš ES struktūrinių fondų kartu su finansavimu iš valstybės biudžeto leis padengti naujų darbo vietų sukūrimo, investicijų ir ekonominės plėtros regione išlaidas.
Bendros pirmojo bloko uždarymo neigiamos pasekmės šalies ekonomikai, preliminariai skaičiuotos naudojant skirtingus makroekonominius modelius, gali siekti iki 40 mlrd. Lt. Šiuos skaičiavimus artimiausiu metu numatoma patikslinti, pasinaudojus išsamesne pradine informacija. Apie galimą finansavimą kreditų, negrąžintinų ir lengvatinių paskolų forma jau paskelbė ES, tarptautiniai fondai, tarptautinės finansų institucijos, dvišaliai donorai ir komerciniai investuotojai. Priklausomai nuo finansavimo iš G-7 valstybių grupės, ES, tarptautinių fondų ir kitų šaltinių, bendra pirmojo bloko uždarymo įtaka šalies ekonomikai gali būti gerokai sumažinta.
Tolesnis Ignalinos antrojo bloko eksploatavimas taip pat padėtų laipsniškai sukaupti daugiau lėšų elektrinės galutiniam uždarymui. Todėl pagal numatomus kainodaros principus turi būti apskaičiuotos visos būtinos sąnaudos, reikalingos tolesniam Ignalinos AE eksploatavimui, uždarymui, atliekų tvarkymui ir jų palaidojimui bei investicijoms į naujas elektrines.
Galių balansas. Uždarant Ignalinos AE pirmąjį bloką, turimų galių šalies poreikiams tenkinti visais šalies vidaus poreikių didėjimo atvejais pakanka iki 2020 m., tik jeigu bus išsaugota ir modernizuota Lietuvos elektrinė ir dalis jos pervesta į kombinuotą ciklą. Tuo atveju generavimo ir poreikių balansas 2020 m. būtų teigiamas, užtikrinantis 3-5 TWh eksporto galimybes. Esamų termofikacinių elektrinių modernizavimas ir naujų statyba šias galimybes dar labiau padidintų.
Esamų galių panaudojimas. Be Ignalinos AE, bus eksploatuojamos hidroelektrinės, Vilniaus TE-3 ir Kauno TE (termofikaciniu režimu). Lietuvos elektrinė, dirbant bent vienam Ignalinos AE blokui ir esant ribotam pelningam eksportui, būtų tik kaip rezervinės galios ir manevrinės galios poreikių tenkinimo šaltinis. Kruonio HAE tikslinga naudoti ne tik paros reguliavimo, bet ir savaitinio reguliavimo režimu, tačiau jos vieta šalies elektras energetikos sistemoje priklausys nuo kitų tarptautinių projektų (Baltijos žiedo, elektros perdavimo linijos į Lenkiją ir pan.) realizavimo eigos ir elektros energijos eksporto kiekio.
Perspektyvios elektrinės. Atlikta techninė ir ekonominė analizė rodo, kad, jeigu reikėtų naujų galių, modernizavus turimas šilumines elektrines, pigiausias elektros energijos gamybos šaltinis būtų kombinuoto ciklo termofikacinės elektrinės, mažos termofikacinės elektrinės su dujiniais vidaus degimo varikliais ar dujų turbinomis ir nauja kombinuoto ciklo dujų turbininė elektrinė (KCDTE). Atsižvelgiant į organinio kuro rinką, gali pasiteisinti Neries kaskados bei Nemuno vidurupio naujų hidroelektrinių statyba. Tačiau šių hidroelektrinių statybos galimybę ribos aplinkosaugos, žemės nuosavybės, paminklosaugos ir kiti reikalavimai, be to, jų galia vertinama tik 170 MW, todėl jų Įtaka galių balansui yra nedidelė.
Lietuvos elektrinė yra pritaikyta naudoti įvairų kurą (dujas, mazutą ir iš dalies orimulsiją) ir nepriklauso nuo vienintelio kuro šaltinio. Todėl ji artimiausius dešimtį metų tarnaus kaip patikimas, energijos pusiau piko, šaltinis, galios rezervas, o ateityje ir bazinės energijos šaltinis. Galutinį generuojančio šaltinio, pakeičiančio pirmąjį Ignalinos AE bloką, pasirinkimą lems patikslinta mažiausių sąnaudų analizė bei kitų ekonominių, finansinių ir aplinkosaugos aspektų įvertinimas.
Nacionalinio elektros tinklo plėtra. Dėl Lietuvos integracijos i Europos Sąjungą ir didesnės kooperacijos su kitomis Baltijos, Vakarų ir Siaurės Europos valstybėmis reikia keisti nacionalinio elektros tinklo struktūrą, ypač tobulinti dispečerinio valdymo ir šiuolaikinio žinybinio ryšio sistemas. Baltijos valstybėms svarbu parengti naują aukštos įtampos tinklų schemą, numatyti veiksmų eilę ir finansavimo šaltinius.
Elektros energijos eksportas. Atsižvelgiant į ypatingą visų turimų galių efektyvaus naudojimo ekonominę reikšmę:• artimiausiu metu ekonomiškai tikslinga (užtikrinus atsiskaitymus) palaikyti tradicinį elektros energijos eksportą turimomis perdavimo linijomis į šiaurę ir rytus;• elektros energijos eksportas iš Lietuvos elektrinės ateityje gali tapti ekonomiškai tikslingas esant energijos pusiau piko ir piko režimui;• elektros energijos perdavimo linijos į Vakarus statyba yra būtina siekiant susijungimo su transeuropiniais elektros tinklais ir integracijos į Europos elektros energijos rinką.
Elektros energijos tiekimo patikimumui užtikrinti būtina:• išsaugoti reikiamo techninio lygio turimą elektrinių potencialą, laipsniškai jį priderinti prie rinkos ekonomikos reikalavimų ir nuosekliai diegti momentines balanso reguliavimo priemones;• rekonstruoti ir atstatyti fiziškai ir morališkai susidėvėjusius elektros perdavimo ir skirstomuosius tinklus, kad būtų patenkintos didėjančios apkrovos ir elektros energijos tiekimo patikimumas bei kokybės reikalavimai;• atsižvelgiant i tarptautinius reikalavimus, nuolat gerinti Ignalinos AE saugą ir patikimumą; • plėsti panaudoto kuro saugyklą; • kaupti branduolinio kuro atsargas Ignalinos AE;• kooperuotis su kaimyninėmis valstybėmis rezervinei galiai užtikrinti;• sudaryti galimybę sukaupti didesnį energijos kiekį Kruonio HAE viršutiniame baseine (baigti aukštinti baseino sienas);
• pastatyti galingą jungtį su Lenkija integracijai į Vakarų Europos valstybių elektros energetikos sistemą ir tuo užtikrinti Lietuvos elektros energetikos sistemos darbo patikimumą, nuosekliai mažinant priklausomumą nuo Rusijos elektros energetikos sistemos (EES);• stiprinti bendradarbiavimą ir kooperaciją su Baltijos ir Šiaurės Europos šalimis, kurti bendrą elektros energijos rinką, mažinti priklausomumą nuo Rusijos EES, optimaliai išnaudoti šalių elektros energetikos potencialą;• kartu su Latvija ir Estija parengti naują Baltijos valstybių aukštos įtampos tinklų schemą, geriau pritaikytą integracijai į Vakarų ir Siaurės Europos tinklus ir leidžiančią geriau išnaudoti turimas generuojančias galias trijų valstybių poreikiams tenkinti.Mažiausios elektros energijos tiekimo išlaidos Lietuvoje susidarytų:• optimaliai išnaudojant Ignalinos AE ir Kruonio HAE pajėgumus bei racionaliai dirbant Vilniaus ir Kauno TE termofikaciniu režimu; • optimaliai bendradarbiaujant su Estija ir Latvija ir, kaip numatyta, integruojantis bei bendradarbiaujant su Vakarų Europos elektros kompanijomis;• vykdant aktyvią elektros energijos eksporto ir tranzito politiką;• tobulinant kainodaros sistemą;• neatidėliotinai iki 2001 metų restruktūrizavus elektros energetikos sektorių, pasiruošus darbui laisvos rinkos sąlygomis ir atskyrus elektros energijos gamybą, perdavimą bei skirstymą.