Atsinaujinantys energijos šaltiniai bei jų rūšys

Įvadas Šiandien labai dažnai akcentuojama, kad žmonijos gerovei labai svarbi saulės ir kitų atsinaujinančios energijos šaltinių, tokių, kaip vėjo, geoterminė, vandens, biomasės ir okeanų, remiama plėtra. Atsinaujinanti energija gali sumažinti aplinkos degradavimą, atmosferos užterštumą, šiltnamio efektą. Pasaulio energetikos strategija turi būti grindžiama ne remiantis vien techniniais ir ekonominiais kriterijais, bet atsižvelgiant į energijos ir visuomenės sąveiką, socialines ir kultūros dimensijas. Šiame darbe apžvelgsiu Lietuvos atsinaujinančią energetiką. Fotoelektra Lietuvos teritorija apima 65 200 km2 plotą. Įvairiose Lietuvos vietovėse per metus į horizontalaus paviršiaus kvadratinį metrą patenka nuo 926 kWh/m2 metus (Biržai) iki 1042 kWh/m2 metus (Nida) saulės spindulinės energijos. Vidutiniškai Lietuvoje ši krintanti energija sudaro ~1000 kWh/m2 metus. Tuo būdu į Lietuvos teritoriją patenka 6,54.1013 kWh/metus. Lietuvoje yra ~150 km2 namų stogų, kurie gali buti panaudoti fotoelektros saulės jėgainėms įrengti. Į juos krinta 1,5.1011 kWh/metus saulės spindulinės energijos. Esant saulės elementų efektyvumui 15%, iš jėgainių, įrengtų ant stogų, galima gauti 2,25.1010 kWh/metus. Šiuo metu Lietuvos elektros energijos galingumai leidžia pagaminti 2,27.1010 kWh/metus. Taigi, įrengtos ant visų namų stogų fotoelektrinės saulės jėgainės turėtų galią lygią Lietuvos elektros jėgainių galiai. Krintanti į žemės paviršių saulės spindulinė energija kinta priklausomai nuo metų laikų, paros laiko ir meteorologinių sąlygų. Taip, energija krintanti lapkričio, gruodžio, sausio mėnesiais sudaro tik 10% energijos, krintančios gegužį, birželį, liepą. Naktį energija artima nuliui, stipriai apniūkusią dieną - sudaro tik kelis procentus nuo giedrią dieną krintančios energijos. Fotoelektrinė saulės energija, kaip vienintelis nuolatinis energijos šaltinis gali būti panaudojama tik turint galimybę ją akumuliuoti, tokiu būdu perdengiant energijos nepakankamumą, sukeltą sezoninių, paros ir meteorologinių kitimų. Šiuo metu naudojami trys akumuliavimo būdai: elektros akumuliatoriuose, vandens akumuliaciniuose baseinuose, jungiantis prie valstybinio elektros tinklo per reversinius skaitiklius. Perspektyvus kompensacijos būdas - jungimas su vėjo jėgaine. Esama atvejų, kai akumuliacija nereikalinga (pvz., tiltų, požeminių įrengimų katodinė apsauga). Šiuo metu Lietuvoje fotoelektrinių jėgainių nėra. Nepaisant to, kad fotoelektos 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 didesnį elektros energijos kiekį ir mažinant elemento kainą. Čia neužtenka kosmetinių patobulinimų. Situaciją gali pakeisti iš esmės tik nauji technologiniai principai ir naujos medžiagos. Mokslo tyrimai ir taikymas: Lietuva turi pasaulinio lygio mokslo potencialą fotoelektros srityje. 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 efektyvių saulės elementų pagrindine struktūra, tyrimus. Planuojami šių puslaidininklių efektyvumo priklausomybės nuo sluoksnių formavimo sąlygų, jų elektrinių ir fotoelektrinių savybių tyrimai (PFI). 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. 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 gaminiu eksportui. 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. Numatoma taip pat įrengti įvairios paskirties fotoelektrines saulės jėgaines, tikslu nustatyti jų efektyvumą Lietuvoje: · 150W (vandeniui tiekti, vasarnamių energetikai, besikūriančių 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) Šiuo metu komercinių saulės elementų, verčiančių saulės spindulinę energiją elektra efektyvumas yra ~15%, eksperimentinių - ~20%, fizikiniuose tyrimuose su daugiasandūriniais puslaidininkiais stebėtas ~30% efektyvumas. Su šiuolaikiniais komerciniais saulės elementais iš 1m2 per metus galima gauti 150 kWh/m2 elektros energijos. Pagrindiniai tikslai. Fotoelektros kainos mažinimas yra pagrindinis, globalinis fotoelektros plėtros visame pasaulyje uždavinys. Tai galima padaryti dviem būdais: didinti saulės elementų efektyvumą, iš to paties ploto gaunant didesnį elektros energijos kiekį ir/arba mažinant elemento gamybos kainą. Čia neužtenka kosmetinių patobulinimų. Situaciją iš esmės gali pakeisti tik nauji technologiniai principai ir naujos medžiagos. Programoje planuojami mokslo tyrimo ir technologijų kūrimo darbai trimis kryptimis: formavimosi principai saulės elementų technologijoje nauji trinariai puslaidininkiai saulės elementams naujos amorfinio silicio ir organinės medžiagos saulės elementams (galutinis tikslas - gamybos kainos mažinimas) 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.). Svarbu tęsti mokslo tyrimo darbus naujų neorganinių medžiagų saulės energetikai srityje. Tai - trinarių chalkopirito tipo puslaidininkių, kurie gali tapti labai efektyvių saulės elementų pagrindine struktūra, ir pigiausios šiuo metu medžiagos - amorfinio silicio tyrimus. Planuojami šių puslaidininklių efektyvumo priklausomybės nuo sluoksnių formavimo sąlygų, jų elektrinių ir fotoelektrinių savybių tyrimai. Šis darbas planuojamas atlikti bendromis Graikijos, Bulgarijos ir Lietuvos (VU, PFI) jėgomis. Šalyje yra sukurta plačiausiai naudojamų monokristalinio silicio saulės elementų technologija. Ji yra pajėgi sukurti naują, formavimosi principais pagrįstą technologiją, didinačią saulės elementų efektyvumą (15%) ir mažinančią jų gamybos kaštus trečdaliu. Saulės šiluminė energetika Per metus žemės paviršių Lietuvoje pasiekia apie 1000 kWh/m2 saulės energijos. Daugiau kaip 80 % šios energijos tenka 6 mėnesiams (nuo balandžio iki rugsėjo). Realiai šiuo metu saulės energija šiluminiams tikslams gali būti naudojama įrengiant saulės kolektorius vandeniui šildyti, saulės kolektorius žemės ūkio produkcijai džiovinti ir įrengti patalpų šildymo saulės energija sistemas. Lietuvoje yra sumontuota tik keletas vandens šildymo saulės kolektoriais sistemų, kurių suminis plotas sudaro apie 100 m2. Gamykla "Santechninės detalės" gamina saulės kolektorius štampuotų plieninių šildymo radiatorių pagrindu. Lyginamoji tokio kolektoriaus kaina apie 300 Lt/m2, energetinis efektyvumas - apie (250-290) kWh/m2 per sezoną. Dabartinėmis sąlygomis, nesant skatinimo ir rėmimo naudoti saulės kolektorius vandeniui šildyti daugeliu atveju ekonomiškai neapsimoka. Neseniai buvo sukurti ir šalies žemės ūkyje produkcijos džiovinimui pradėti naudoti plėveliniai saulės kolektoriai. Jų energetinis sezoninis našumas - iki 200 kWh/m2. Jie atsiperka per (1-2) metus. Tačiau tokius kolektorius nepatogu montuoti ir sandėliuoti, o plėvelė - neilgaamžė. Tokius kolektorius galėtų naudoti smulkūs ūkininkai. Suminis kolektorių žemės ūkio produkcijos džiovinimui plotas šiuo metu sudaro apie 180 m2. Šiuo metu pradėti tyrimo darbai siekiant pagrįsti saulės energijos naudojimo būdus patalpoms šildyti. Tačiau tokios rekomendacijos dar ruošiamos ir realiai veikiančių šildymo sistemų dar neturime. Nacionalinėje energijos vartojimo efektyvumo didinimo programoje saulės energijos naudojimo šiluminiams reikalams potencialas įvertintas priėmus, kad ši energija tenkins 10 % šildymo ir apie 30 % karšto vandens ruošimo reikmių t.y. 3,0 TWh per metus. Realiausia vandens šildymui naudoti savos namudinės gamybos saulės kolektorius ir rezervuarus (našumas (250-300) kWh/m2 per metus, tarnavimo laikas 10 metų arba organizuoti vietinę pramoninę kolektorių gamybą naudojant importinius absorberius (sistemos kaina būtų apie 1000 Lt/m2, našumas iki (330-380) kWh/m2 per metus, tarnavimo laikas apie (15-20) metų. Be to, plačiau galėtų būti naudojami polimeriniai absorberiai (be skaidrios dangos) plaukymo baseinams, žuvininkystei ir augalų laistymui. Didelės perspektyvos yra naudoti saulės kolektorius žemės ūkio produkcijos džiovinimui. 1997 m. Lietuvoje buvo gauta daugiau kaip 3 Mt grūdų ir pagaminta daugiau kaip 2 Mt šieno. Naudojant šilumines džiovyklas 1 kg vandens iš grūdų išgarinti reikia sunaudoti apie (1,1-1,7) kWh energijos, tuo tarpu naudojant aktyviąją ventiliaciją su saulės kolektoriais - tik (0,33-0,39) kWh. Džiovinant 1 t 24 % drėgnumo grūdų iki 14 % drėgnumo šiluminėmis džiovyklomis reikia apie 184 kWh/t, o aktyviąja ventiliacija su saulės kolektoriais - tik apie 47 kWh/t energijos. Naudojant aktyviąją ventiliaciją su saulės kolektoriais šienui džiovinti galima gauti aukštos kokybės pašarą. Skaičiavimai rodo, kad žemės ūkio produkcijos džiovinimo kolektorių šalyje potencialas sudaro apie 4 mln.m2 saulės kolektorių ploto. Tokie kolektoriai ateityje turėtų būti sutapdinti su pastatų statybinėmis konstrukcijomis. 1992 m. įvyko Jungtinių Tautų konferencija APLINKA IR PLĖTRA (UNCED), kurioje buvo priimta aplinkos apsaugos ir tarptautinės veiklos programa remtinai plėtrai XXI amžiuje (Earth Summit). 1995 m. buvo sudaryta Pasaulio saulės komisija (World Solar Commission), kuriai buvo pavęsta vadovauti šiai veiklai. 1997 m. Hararėje įvyko Pasaulio saulės viršūnių pasitarimas (World Solar Summit), kuriame dalyvavo 104 šalių delegacijos ir 17 valstybių vadovai. Čia buvo priimta PASAULIO SAULĖS PROGRAMA 1996-2005 (World Solar Programme 1996-2005), konkretizuojanti Earth Summit sprendimus. Auganti daugelio išvystytų ir besivystančių šalių priklausomybė nuo naftos ir dujų importo iš keleto jas išgaunančių šalių kelia grėsmę pasaulio saugumui. Lietuvoje atsinaujinanti energija plėtojama pagal Nacionalinę energijos vartojimo efektyvumo didinimo programą, kuri įgyvendinama nuo 1992m. pagal Lietuvos Respublikos Vyriausybės patvirtintas prioritetines kryptis, iš kurių viena yra vietinių energijos išteklių - biomasės ir kitų atsinaujinančių energijos šaltinių - hidroenergijos, geoterminės energijos, iš dalies - vėjo bei saulės energijos panaudojimas. Lietuvos nacionalinės saulės programos tikslai sutampa su Pasaulio saulės programos tikslais - plėtoti ne tik perspektyvius mokslo tyrimus, tobulinti ir kurti labai efektyvias technologijas, plėtoti gamybą, įrengti demonstracines jėgaines bet, ir kas ypač svarbu, - šviesti visuomenę, kurti informacinį tinklą bei komunikacijas, plėtoti remiamos atsinaujinančios energijos teisinius pagrindus. Lietuvos nacionalinė saulės programa 2000-2005, kaip sudėtinė Pasaulio saulės programos 1996-2005 dalis, ir kaip nacionalinė programa, atitinkanti Europos Sąjungos Baltosios knygos ateities energija atsinaujinantys šaltiniai rekomendacijas atsinaujinančios energijos plėtrai Europoje, galėtų tapti Lietuvos Valstybine atsinaujinančių energijos šaltinių programa Saulės energija Vykdant Lietuvos valstybinio mokslo ir studijų fondo remiamą mokslo tyrimų programą "Saulė ir kiti atsinaujinančios energijos šaltiniai žemės ūkiui" (1996-1999m.), pasinaudojus Lietuvos hidrometeorologinių stočių ilgalaikiais saulėtų valandų skaičiaus stebėjimais, suradus koreliaciją tarp šio skaičiaus ir patenkančios į žemę saulės spindulinės energijos, 1998m. preliminariai buvo nustatytas saulės spindulinės energijos potencialas Lietuvoje. Nors Lietuva yra tarp 540 - 560 šiaurės platumos, įvairiose Lietuvos vietovėse į įvairiai orientuotą kvadratinio metro plokštumą per metus patenka saulės energijos (kWh/m2 ): Eil. Nr. Vietovė Plokštuma statmena spinduliams Horizontali plokštuma Rytų kryptis Pietryčių kryptis Pietų kryptis Pietvakarių kryptis Vakarų kryptis 1. Šilutė 1141 1029 676 804 825 790 650 2. Nida 1439 1042 684 811 832 797 658 3. Kaunas 1354 976 644 774 801 762 620 4. Vilnius 1306 939 622 754 783 744 599 5. Telšiai 1407 1018 669 798 820 784 648 6. Šiauliai 1380 996 631 786 810 773 631 7. Klaipėda 1402 1013 666 795 818 782 641 8. Vėžaičiai 1369 988 651 781 806 769 626 9. Utena 1316 946 626 757 786 746 603 10. Biržai 1290 926 614 746 777 736 591 11. Dotnuva 1370 989 652 782 807 770 627 12. Dūkštas 1305 938 621 752 783 742 598 13. Kybartai 1405 1015 670 795 818 784 643 14. Lazdijai 1411 1021 671 799 821 786 645 15. Varėna 1307 939 622 753 787 742 599 Vidutiniškai Lietuvoje patenka ~1000 kWh/m2 metus saulės energijos. Lietuvos teritorija apima 65 200 km2 plotą. Per metus į Lietuvos teritoriją patenka 6,54.1013 kWh saulės energijos. Apie ~150 km2 (0,3% Lietuvos ploto) užima namų stogai, kurie be nuostolio aplinkai gali būti panaudoti saulės jėgainėms įrengti. Į juos per metus patenka 1,5.1011 kWh saulės spindulinės energijos. Patenkančios į žemės paviršių saulės spindulinės energijos kiekis kinta priklausomai nuo metų, paros laiko ir meteorologinių sąlygų. Sezoninis saulės energijos kitimas Kauno hidrometeorologijos stotyje parodytas grafike: Taip energija, patenkanti lapkričio, gruodžio, sausio mėnesiais, sudaro tik ~10% energijos, patenkančios gegužį, birželį, liepą. Naktį energija artima nuliui, stipriai apniūkusią dieną ji sudaro tik keliolika procentų nuo giedrią dieną patenkančios energijos. Šiuo metu saulės energija dar nėra komercinė, nes ji brangesnė už įprastinę. JAV Energijos departamento 1996m. prognozuotos palyginamosios įvairių energijų kainos USD/kWh pateiktos lentelėje: Metai Anglis Biomasė Vėjas Geotermija Fotoelektra Kolektoriai Hidro 1995 0,054 0,085 0,053 0,052 0,218 0,105 0,082 1996 0,054 0,084 0,051 0,049 0,207 0,101 0,082 1997 0,054 0,083 0,048 0,047 0,196 0,097 0,082 1998 0,054 0,082 0,046 0,045 0,185 0,095 0,082 1999 0,054 0,082 0,043 0,042 0,175 0,090 0,082 2000 0,054 0,081 0,041 0,040 0,164 0,086 0,082 2001 0,054 0,080 0,040 0,040 0,157 0,085 0,082 2002 0,054 0,079 0,040 0,039 0,151 0,084 0,082 2003 0,054 0,077 0,040 0,039 0,144 0,083 0,082 2004 0,054 0,076 0,039 0,039 0,137 0,082 0,082 2005 0,054 0,075 0,039 0,038 0,131 0,081 0,082 2006 0,054 0,075 0,038 0,038 0,121 0,081 0,082 2007 0,054 0,074 0,037 0,038 0,113 0,081 0,082 2008 0,054 0,073 0,036 0,037 0,105 0,081 0,082 2009 0,054 0,073 0,036 0,037 0,096 0,081 0,082 2010 0,054 0,072 0,035 0,037 0,087 0,081 0,082 Vykdant mokslo programą "Saulės ir kiti atsinaujinantys energijos šaltiniai žemės ūkiui", Lietuvoje papildomai įrengti 6 saulės spindėjimo trukmės registravimo postai, ir dabar jų iš viso yra 15. Taigi, Lietuvoje įdiegta ir veikia pirmoji saulės monitoringo pakopa – saulės spindėjimo trukmės monitoringas. KTU sukurtas ir išbandytas kompiuterizuotas saulės spindulinės energijos įvairių parametrų matavimo ir registravimo postas, sudaryta Lietuvos saulės monitoringo sistemos struktūra. Pasiruošta antrosios saulės monitoringo pakopos - saulės spindulinės energijos monitoringo sistemos realizavimui Lietuvoje. Pagrindiniai tikslai. Sukurti saulės monitoringo sistemą Lietuvoje.Siekiant įvertinti atskirų tam tikra specifika išsiskiriančių Lietuvos regionų potencines saulės energijos panaudojimo galimybes, tikslinga atlikti trumpalaikius tyrimus, panaudojant mobilius saulės monitoringo postus Nidoje, Tauragėje, Kybartuose, Panevėžyje, Raseiniuose ir Ukmergėje. Sukurti demonstracinių saulės jėgainių eksploatacijos efektyvumo monitoringą. Šiems tyrimams atlikti reikia paruošti sukurto SMP techninę dokumentaciją ir pagaminti jų eksperimentinę seriją. Po išbandymo ir konstrukcijos patikslinimo būtų galima juos gaminti būsimai saulės energijos srautų monitoringo sistemai, o taip pat sėkmingai naudoti saulės elektros jėgainėms testuoti ir mokymui aukštosiose mokyklose. Šiluma Numatoma, kad 2005 m. saulės energijos naudojimo šiluminiams reikalams įrenginių plotas pasieks daugiau kaip 1000 m2 ir bus pagaminama kasmet per 260 tūkst. kWh šiluminės energijos. Programos įgyvendinimui būtina atlikti tyrimus: saulės kolektorių sutapdintų su statybinėmis pastatų konstrukcijomis, skirtų žemės ūkio produkcijai džiovinti srityje; pasyviųjų patalpų šildymo sistemų, įgalinančių jas naudoti kompleksiškai vandens bei oro šildymui technologiniams reikalams; nustatyti galimybes ir priemones šalinamai dienos metu iš šiltnamių šiluminei energijai akumuliuoti šiltnamių grunte. Diegiant saulės energijos naudojimo šiluminiams reikalams priemones į gamybą, siūloma suprojektuoti grūdų sandėliui saulės kolektorių, sutapdintą su sandėlio konstrukcijomis. Toks projektas galėtų būti naudojamas kaip kartotinis. Vėjo energija Vėjo energijos išteklių panaudojimo galimybės įvairiose šalyse yra specifinės, todėl mechaniškai perkelti kitų šalių patirtį į mūsų šalį negalima. Netgi Lietuvos mastu nėra universalaus būdo, kurį būtų galima pritaikyti visiems regionams vienodai. Tai priklauso nuo gamtinių sąlygų, regiono energetikos infrastruktūros išvystymo laipsnio, visuomenės poreikio energijos ištekliams ir eilės kitų faktorių. Vėjo energijos įsisavinimas surištas su didelėmis investicijomis, todėl vėjo energijos panaudojimas galimas tik atlikus kruopščius mokslinius ir ekonominius tyrimus. Pagrindiniai tikslai. Lietuvoje, įsisavinant vėjo energiją, atliktas pirminis vėjo energijos išteklių įvertinimas, naudojant meteorologinių stočių daugiamečius duomenis, sudarytos jų skaičiavimo metodikos. Tačiau būtini tyrimai, užtikrinantys vėjo jėgainių efektyvų darbą. Taip pat prieš pradedant statyti vėjo jėgaines, privaloma ne mažiau kaip 6-12 mėnesių laikotarpyje numatomame regione atlikti tikslius vėjo energijos parametrų matavimus. Tai leistų tinkamai parinkti vėjo jėgainių agregatus, sudaryti jų darbo grafiką, prognozuoti energijos išdirbį, nustatyti ekonominius rodiklius. Mūsų šalyje reikia 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. Vėjo energetikos vystymui Lietuvoje privalome naudoti pažangias technologijas, sudaryti duomenų bazes, atlikti vėjo energetinių įrenginių techninių ir ekonominių rodiklių analizę, įvertinti vietos sąlygas ir sudaryti vėjo jėgainių statybos strategiją. Lietuvoje vien gyvenamųjų namų bendri metiniai šilumos nuostoliai 1995 m. sudarė 23,2 TWh. Preliminarūs skaičiavimai rodo, kad naudojant pasyviąsias patalpų šildymo saulės energija sistemas esant palankiai pastato padėčiai ir orientacijai galima energijos sąnaudas šildymui sumažinti 20 %. Be to, tokios saulės šildymo pasyviosios sistemos gali būti panaudotos vandeniui ir orui technologiniams reikalams šildyti. 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. Vėjo jėgainių darbas ne visada yra sėkmingas 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. Vandens energija Esama padėtis. Lietuvoje panaudojama 14% turimų techninių vandens energijos išteklių ir jų dalis bendrame energijos balanse yra apie 1% bei elektros energijos balanse apie 3% (įskaitant Kruonio hidroakumuliacinę elektrinę). Techniniai arba realūs hidroenergijos ištekliai šalyje įvertinti 2,7mlrd. 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 (jų ~470) - apie 0,5 mlrd. kWh/metus arba 20%. Nors ekonomiškai efektyvesnės ir energetiškai reikšmingesnės yra didelės HE, tačiau dėl didelių reikalingų investicijų esamo elektrinių galių pertekliaus, griežtų ekologinių reikalavimų, jos yra tolesnės perspektyvos uždavinys. Nuo tarpu mažosios (7 MW ir jos pagamina apie 25 mln. kWh/metus elektros energijos. Lietuvoje ilgus metus efektyviai dirbanti didelė Kauno HE (100 MW), kuri pagamina per metus 350 mln. kWh, yra geras hidroenergetikos efektyvumo įrodymo pavyzdys. Pagrindinis tikslas - tolesnė MHE plėtra Lietuvoje. MHE statyba šalyje vyktų 2 etapais: • atstatant apleistas ir įrengiant naujas prie esamų tvenkinių (1/3 pigiau negu naujoje vietoje). Realios galimybės - apie 131 MHE, bendros 16 MW galios ir 60 mln. kWh/metus. Planuojama realizuoti per 5-10 metų. • statant MHE naujai tinkamose upių vietose.Realios galimybės čia vertinamos iki 500 mln. kWh ir įsisavinimas užtruks ilgiau.Galimas naujų MHE vietas teks atidžiai ištirti. Jos bus statomos efektyviuose ir leistinuose gamtosaugos požiūriu upių ruožuose, su žemesnėmis vandens patvankomis ir didesniais įrengtais debitais negu prie esamų tvenkinių, tenkinant aplinkosaugos reikalavimus. Biomasės energija Augalinė biomasė Esama padėtis. Augalinė biomasė (mediena, šiaudai, energetiniai augalai) yra vienas iš svarbiausių atsinaujinančios energijos šaltinių Lietuvoje ir sudaro žymią vietinio kuro dalį. Vietinio kuro platesnis naudojimas buvo pradėtas įgyvendinant Nacionalinę energijos vartojimo efektyvumo didinimo programą, paruoštą 1992 m. ir atnaujintą 1996 m. Medienos kuro metinį potencialą sudaro apie 3 Mm 3 (1,4 Mm3 medienos ruošos atliekų miškuose, 0,6 Mm 3 medienos pramonės atliekų ir 1 Mm 3 malkinės medienos, skaičiuojant kietmetriais). Energetinėms reikmėms dabar sunaudojama apie 2 Mm 3 malkų ir medienos atliekų centralizuoto šilumos tiekimo katilinėse, kurių suminė galia yra apie 100 MW ir smulkiuose decentralizuoto šildymo įrengimuose. Lietuvoje yra nemažai firmų, gaminančių ir montuojančių medienos kuro katilines ir jų įrangą. Tokia įranga taip pat yra importuojama. Katilinių naudojančių medienos kurą galia sparčiai didėja. Lietuvoje kasmet susidaro apie 4 mln.t. šiaudų. Iš jų kurui galima panaudoti apie 0,5 mln.t. Šiuo metu veikia keliolika šiaudais kūrenamų katilinių. Šiaudų energetiniams reikalams sunaudojama apie 1% siektinų išteklių. Įrangą šiaudams kūrenti gamina kelios Lietuvos įmonės. Tokia įranga taip pat importuojama iš Dani jos. Pagal Biokuro ir bioenergijos gamybos ir naudojimo programą Lietuvoje dar neįsisavinta apie 1 Mm 3 (t.y. apie 7 PJ) medienos kuro (daugiausia miško ruošos atliekų). Tam reikėtų įrengti ir rekonstruoti apie 300 MW suminės galios katilų. Didelės galimybės yra naudoti šiaudus kurui (t.y. apie 0,5 Mt arba 7 PJ). Tam reikėtų įrengti apie 300 MW suminės galios šiaudais kūrenamų katilinių ir šilumos generatorių. Medienos kuro ir šiaudų energetinis potencialas su daro 0,67 Mtne (28 PJ). Be to, Lietuvoje yra apie 30 tūkst. ha žemės ūkiui netinkamų žemių ir apie 20 tūkst. ha baigiamų eksploatuoti durpynų, kuriuose būtų galima įveisti greit augančių medžių plantacijas. Esant vidutiniam derlingumui 10 t sausos biomasės iš ha per metus būtų galima gauti 500 tūkst. t biomasės. Yra galimybė šių plantacijų tręšimui panaudoti vandenvalos nuotekų dumblą. Tokie tyrimai pradėti Lietuvos miškų institute. Biomasės kuro išteklius galima papildyti dalį žemės ūkio naudmenų naudojant ne maisto kultūrų auginimui. Viena tokių galimybių yra žemės ūkio kultūrų ir žolės auginimas energetiniams tikslams. Tokios energetinės kultūros gali duoti apie 10 t/ha sausos biomasės kasmet, nealina dirvos, nes fiksuoja oro azotą, derliaus dorojimui tinka įprastinė žemės ūkio technika, plotai lengvai rekultivuojami. Vienok būtina pagrįsti tiek medžių plantacijų, tiek energetinių kultūrų plotų įrengimo, augalų priežiūros, derliaus nuėmimo, laikymo ir paruošimo kurui technologijas. Energetinių kultūrų auginimas leistų padidinti kaimo gyventojų užimtumą. Galima prognozuoti, kad iki 2005 metų augaline biomase kūrenamų įrenginių suminė galia pasieks 600 MW ir bus pagaminama 3 TWh šiluminės energijos. Numatoma atlikti tyrimus, kuriais siekiama nustatyti augalinės biomasės naudojimo kurui atskiruose šalies regionuose plėtros galimybes bei kryptis, parengti miško kirtimo atliekų surinkimo ir panaudojimo kurui technologijas. Siekiant papildyti augalinės biomasės kuro išteklius, numatoma parengti medžių ir krūmų energetinių plantacijų įveisimo ir auginimo technologijas bei strategiją, o taip pat nustatyti tinkamos kurui augalinės biomasės (žemės ūkio kultūrų ir žolės) išteklius, jų auginimo ir naudojimo energetiniams tikslams būdus ir priemo nes. Kadangižymi dalis biokuro sudeginama mažos galios vandens šildymo katiluose, numatoma ištirti jų deginimo režimus ir optimizuoti konstrukcinius sprendimus. Siekiant paruošti priemones ir rekomendacijas didelės galios biokuru kūrenamų katilinių darbo efektyvumui gerinti, numatoma atlikti tokių katilinių ir deginimo įrangos eksploatacijos analizę ir įvertinti ekologinį efektyvumą. Be to plečiantis biokuro naudojimui, numatoma išanalizuoti ir nustatyti biokurą naudojančių įrenginių statybos finansavimo op timalius variantus. Kadangi šiuo metu nepakankamai panaudojami šiaudų kurui ištekliai, gamybos srityje numatoma sukurti 500 kW galios oro šildytuvą grūdų džiovykloms, patalpoms bei šiltnamiams, kuris pakeistų skystą kurą naudojančius šildytuvus. Tiek energetinių kultūrų, tiek žemės ūkio kultūrų auginimas energetiniams reikalams leistų padidinti kaimo gyventojų užimtumą. Biodegalai ir bioalyva Lietuvoje per metus sunaudoja ma apie 550 tūkst. t dyzelinių degalų ir apie 15 tūkst. t įvairių alyvų. Degalai gaminami iš importuojamos naftos, o alyvos įvežamos iš užsienio. Mažinant importo kaštus, sprendžiant užimtumo bei gamtosaugines problemas, tikslinga dalį mineralinių degalų b ei alyvų pakeisti biologinėmis, pagamintomis iš Lietuvoje užaugintų rapsų. Šalyje rapsai auginami 37,4 tūkst. ha plote, tačiau "Rapsų auginimo plėtojimo ir gyventojų aprūpinimo aliejumi programoje" nurodoma, kad Lietuvoje, nepažeidžiant agrotechnikos, gal ima auginti rapsus 180 - 240 tūkst. ha plote. Maistiniam aliejui pakanka 50 tūkst. ha rapsų, todėl likusiame plote galima užauginti 540 - 720 tūkst. t rapsų sėklų ir išspausti 178 - 238 tūkst. t aliejaus skirto biodegalų ir bioalyvų gamybai. Papildomai būtų gauta apie 500 tūkst. t išspaudų, kurios yra vertingas pašarų priedas, galintis pakeisti importuojamus sojos rupinius. Lietuvoje pagaminama apie 34 tūkst. t etanolio per metus, tačiau jo gamybos pajėgumai yra dvigubai didesni. Etanolį pagamintą iš perteklinių grūdų bei kitų žemės ūkio produktų, galima būtų naudoti benzino gamybos procese AB "Mažeikių nafta". Biodegalų bei bioalyvų gamybos technologiniai procesai pakankamai ištirti bei įdiegti daugelyje Europos šalių. Literatūroje pakanka duomenų ir apie biodegalų bei bioalyvų poveikį aplinkai. Šių produktų naudojimas skatinamas, taikant mokesčių lengvatas Europos Sąjungos. Preliminariniai bandymai gaminant bei naudojant biodegalus ir bioalyvas atlikti Lietuvos žemės ūkio universitete ir Lietuvos žemės ūkio inžinerijos institute. Mokslinis - technologinis parkas "Nova" apibendrino kitų šalių patyrimą šioje srityje ir tuo pagrindu atliko techninį-ekonominį šios atsinaujinančios energijos rūšies įvertinimą. Ruošiant biodegalų ir bioalyvų gamybos ekonominį pagrindimą, būtina atlikti naudojamų vietinių žaliavų ekonominį ir energetinį įvertinimą Lietuvos sąlygomis. Remiantis Europos šalių patirtimi ir atliktais Lietuvoje tyrimais, tikslinga šalyje pastatyti demonstracinę biodegalų bei alyvų gamyklą, kurios pajėgumas būtų nemažesnis kaip 1000 t rapsų metilo esterio (RME) per metus. Tokios gamyklos projektą (gaminant biodegalus ir bioalyvas) tikslinga ruošti Lietuvoje, naudojant vietinį mokslinį-inžinerinį potencialą. Lietuvoje reikėtų gaminti ir technologinius įrengimus, perkant užsienyje pagal paskelbtą konkursą tik sudėtingesnę įrangą (presus, filtrus, reguliavimo bei automatikos prietaisus). Demonstracinę gamyklą, kol Lietuvoje neparuošta įstatyminė bazė skatinti biodegalų bei bioalyvų gamybą ir naudojimą, tikslinga statyti pritraukiant valstybės bei įvairių fondų lėšas: (Lietuvos aplinkos apsaugos investicijų fondo, Kaimo rėmimo fondo), tarptautinių fondų (UNESCO, ALTENER II bei kitus), savivaldybių gamtos apsaugos fondo. Demonstracinės gamyklos statybai tikslinga skelbti konkursą. Demonstracinės biodegalų ir bioalyvų gamyklos statyba, degalinių tinklo biodegalams sukūrimas bei pagamintų biodegalų ir bioalyvų poveikio mašinoms ir aplinkai įvertinimas numatytas šios LNSP dalyje "Demonstracinės jėgainės". Pagamintus biodegalus ir bioalyvas pirmiausia reikia naudoti visuomeniniame stambių miestų transporte, miško darbuose, rekreacinėse zonose. Sėkmingam biodegalų bei bioalyvų naudojimui būtina paruošti normatyvinę dokumentaciją suderintą su ES reikalavimais, atsižvelgiant į specifines Lietuvos sąlygas. Biodujos Esama padėtis. Organinių medžiagų, naudotinų biologinėms dujoms gauti, ištekliai nuolat kaupiasi ir atsinaujina žemės ūkio gamyboje. Svarbiausieji iš jų - gyvulių mėšlas bei maisto perdirbimo įmonių organinės atliekos. Tačiau rentabilus jo perdirbimas biodujoms gauti įmanomas tik stambiuose gamybos objektuose. Tokiais laikytini 26 veikiantys 6-3 0 tūkstančių vietų kiaulininkystės kompleksai, kuriuose laikoma 339 tūkstančiai kiaulių, stambesnės kaip 200 vietų 343 bendrovių ir ūkininkų kiaulių fermos su 162 tūkstančiais kiaulių ir 704 stambesnės kaip 50 vietų karvių-galvijų fermos su 270 tūkstančių g alvijų. Kiaulininkystės kompleksuose sukaupiamo mėšlo metinis energetinis potencialas sudaro 15 mln. m 3 biodujų; ūkininkų ir bendrovių kiaulių fermose - 7,2 mln. m 3 , o šios kategorijos ūkių - galvijų fermose - 65,2 mln. m 3 . Bendras paminėtose gyvulininkystės įmonėse sukaupiamo mėšlo energetinis potencialas sudaro 87,4 mln.m 3 per metus arba 524,4 GWh. Mažėjant žemės ūkio produktų paklausai šalyje pagal tiesioginę paskirtį nebenaudojama apie 0,5 mln. ha žemės naudmenų. Dalyje šių plotų galėtų būti auginamos energetinės kultūros. Naudojant jų žaliąją masę anaerobiniam perdirbimui vasaros laikotarpiu padidėtų fermose įrengtų bioreaktorių energetinis potencialas, gautosios biodujos galėtų būti naudojamos šienui ir grūdams džiovinti, o perdirbta biomasė - dirvo m s tręšti. Šiuo metu šalyje veikia trys bendros 2,1 MW biodujų jėgainės: 1,5 MW galios jėgainė perdirbanti "Semos" spirito gamybos atliekas Panevėžyje, 0,3 MW galios jėgainė, perdirbanti Utenos miesto valymo įrengimų nuotekas ir 0,3 MW galios jėgainė naudojanti kiaulių mėšlą "Vyčios" žemės ūkio bendrovėje Kauno rajone. Dėl didelių investicijų, reikalingų naujų jėgainių statybai, žymaus veikiančių galingumų padidėjimo 2005 metais nenumatoma. Tikslinga suprojektuoti ir įrengti vieną ūkinę iki 0,1 MW galios jėgainę. Pagrindinis vykdomų darbų tikslas - parengti tobulesnes biodujų gamybos ir panaudojimo technologijas, sumažinti investicijas naujoms biodujų jėgainėms statyti, pagerinti jų energetinį ir ekonominį efektyvumą. Reikia ištirti biodujų gamybai naudotinų organinių medžiagų energetinį potencialą, technines ir technologines jų panaudojimo galimybes, energetinį, ekonominį ir gamtosauginį jų perdirbimo efektyvumą. Derėtų išnagrinėti biodujų gamybos iš žaliosios augalų masės galimybes, pagrįsti biodujų surinkimo ir jų utilizavimo sistemų įrengimą stambiausiems Lietuvos sąvartynams, atlikti veikiančių biodujų jėgainių monitoringą, tobulinti jų technologijas. Geoterminė energija Žemės energija – viena iš atsinaujinančios energijos rūšių, - Lietuvoje jau įsisavinta privačiame sektoriuje iš negiliai (

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!