Pasaulio energetika XXI a. pradžioje
2004
Turinys
1. Pratarmė psl. 3
2. Įvadas psl. 3
3. Tikslai ir uždaviniai psl. 3
4. Medžiagos dėstymas : psl.3-12
I. Energetikos augimo pavojai psl.3
II. Energetikos plėtros tendencijos psl. 5
III. Tradiciniai ir netradiciniai atsikuriantieji energijos šaltiniai
psl. 6
IV. Branduolinė energetika psl. 7
V. Vėjo energija psl. 9
VI. Ar pasitelksime saulės energiją? psl. 9
VII. Geoterminiai energijos šaltiniai psl.10
VIII. Nauji energetinio kuro gamybos būdai psl. 11
5. Išvados psl. 13
6. Literatūros sąrašas psl. 14
Energetikos augimo pavojai
Visa šiuolaikinės civilizacijos didybė – prekių įvairovė ir
gausa, transporto ir ryšių priemonės, kosmoso užkariavimas, galimybė
daugeliui žmonių užsiimti mokslu, kultūra, menu ir t.t. – tai vis
milžiniško energijos kiekio gamybos ir vartojimo pasekmė.
Žmonės, gyvendami ne Saulės energija, kaip augalai ir gyvūnai,
eikvoja tas angliavandenilių atsargas (naftą, dujas, anglis, skalūnus),
kurias biosfera sukaupė per šimtus milijonų metų. Mes gausiai eikvojame
neatsikuriančiąsias atsargas ir visų mūsų likimas priklauso nuo to srauto,
kuriuo šios atsargos išgaunamos iš Žemės gelmių į jos paviršių. Ir jeigu
vieną kartą jis baigsis, jeigu naftos ir dujų atsargos išseks, tai kartu su
tuo sustos automobiliai ir lėktuvai, traukiniai, gamyklos, nutruks
energijos tiekimas ir iškils visos su tuo susijusios bėdos. Sustos ne tik
pramonės gamyba, bet ir kris žemės ūkio produkcija, nes ir jis aprūpinamas
dirbtine energija, kuria varomos žemės ūkio mašinos, gaminamos trąšos ir
t.t. Palikime visas tas nelaimes ir krizes, kurios kiltų pritrūkus
energijos, įsivaizduoti rašytojams ir fantastinių filmų kūrėjams…
Mums tuoj pat paprieštaraus, kad senkančios angliavandenilinio
kuro atsargos ilgainiui bus pakeistos branduoliniu kuru, kad jau veikia
greitųjų neutronų reaktoriai, kad ne už kalnų ir valdoma termobranduolinė
reakcija. O visa tai reiškia neribotą energijos išteklių atsiradimą – tada
žmonija visada galės gaminti energijos tiek, kiek jai jos reikės.
Žinoma, šiame teiginyje nemažai tiesos. Išties, greitųjų neutronų
reaktoriai daug kartų padidins žmonijos potencinius branduolinės energijos
išteklius. Taip pat galima sutikti, kad ir valdoma termobranduolinė sintezė
kada nors atsidurs žmonių rankose. Tačiau tikra ir tai, kad pavojų kelia ne
Saulės kilmės energijos gamybos kiekis.
Žemė iš Saulės gauna nepaprastai daug energijos ir kartu išsaugo
kone pastovią temperatūrą. Vadinasi, beveik tiek pat energijos Žemė
išspinduliuoja atgal į kosmosą. Pajamos ir išlaidos turi būti
subalansuotos, antraip sistema netektų pusiausvyros. Žemė arba įkaistų,
arba užšaltų ir virstų planeta be gyvybės.
Iš tikrųjų šis balansas nėra visiškai tikslus. Jis toks būtų,
jeigu kalbėtume apie planetą be gyvybės. Juk Žemėje yra gyvybė, augalai,
kurie Saulės energijos dėka kuria gyvąją materiją, esančią amžinoje
apykaitoje. Taigi ne visa iš Saulės gauta energija grįžta atgal į kosmosą.
Dalis jos palaidojama Žemės gelmėse. Naftos, dujų atsargos kaip tik ir
sudaro tą Saulės energijos dalį, kuri nebuvo grąžinta atgal į kosmosą.
Būtina įsisąmoninti, kad gyvybė Žemėje, visa jos evoliucija, atvedusi į
Žmogaus ir visuomenės atsiradimą, ir pačios visuomenės gyvenimas labai
ilgai vyko tik nežymaus energijos disbalanso (beveik tikslaus balanso)
sąskaita. Ir šio nežymaus energijos disbalanso padidėji as gali turėti
žmonėms labai pavojingų pasekmių.
Reikia pripažinti, kad planetos šilumos pusiausvyros pasikeitimas
jau vyksta. Mes vartojame vis daugiau ir daugiau energijos, kurią praeityje
sukūrė biosfera. Kaipgi keičiasi Žemės šilumos balansas? Ogi taip, kad
dirbtinė energija išsisklaido ir kaitina Žemę, jos litosferą, hidrosferą ir
atmosferą. Kad ir koks mažas šis dirbtinės energijos išmetimas į Žemės
šilumos balansą, kaupdamasis jis būtinai turės padidinti Žemės temperatūrą.
Kol gaminami energijos kiekiai dar matuojami šimtosiomis Saulės energijos
srauto dalimis, į klimato pašiltėjimą galima ir nekreipti dėmesio. Tačiau
energijos gamyba greitai auga. Ji padvigubėja kas 15 metų. Ir netoli tas
laikas, kai ji pradės rimtai veikti Žemės šilumos balanso struktūrą.
Blogiausia, kad taip yra su bet kuriuo būdu pagaminta energija –
ir šiluminių elektrinių, ir termobranduolinės sintezės. Vien Saulės
energijos vartojimas (ir tai su tam tikrais apribojimais) nekeičia Žemės
šilumos balanso.
Taigi teiginį, jog gaminamos energijos kiekis visada yra gerovė,
reikia taisyti. Žemės vidutinės temperatūros padidėjimas 4-5oC jau gresia
žmonijai ekologijos krize. Čia yra riba, kurią peržengti nevalia. Vadinasi,
civilizacija gali egzistuoti tik labai siaurame temperatūros diapazone.
Pvz., jeigu planetos vidutinė temperatūra nukristų 3-4oC, naujo ledynmečio
neišvengtume ir gyventi būtų įmanoma tik siauroje pusiaujo
juostoje.
Vidutinei temperatūrai pakilus 4-5oC, pradėtų tirpti ledynai, vandenynų
vandens lygis pakiltų dešimtis metrų ir užlietų derlingiausias planetos
lygumas. Žinoma, šis procesas truktų ilgai – kelis šimtus metų. Vis dėlto
jo išvengti nepavyktų.
Tačiau dar pavojingiau būtų, jei dėl atšilimo pasikeistų visas
atmosferos cirkuliacijos pobūdis ir didžioji dalis neužlietų žemių taptų
sausringa pusdykume.
Manome, kad jau įtikinome skaitytoją, jog energetikos galios
augimas – ne tik gėris. Jėga, kurią ji suteikia žmonėms, dar reikia mokėti
naudotis. Žmogus tapo tarsi Guliveris, įėjęs į liliputų kristalų krautuvę.
Vienas neatsargus judesys, ir visa ta kristalo didybė pavirs stiklo
šukėmis. Taigi ypatingos reikšmės įgauna žmogaus ir gamtos, kaip vieningos
visumos, nagrinėjimas. Privalome įsisąmoninti, kad žmogus yra neatskiriamas
nuo savo aplinkos.
Energetikos plėtros tendencijos
Dabar energijos vartojimas gali būti tenkinamas tik deginant
organinį kurą (anglis, naftą, dujas), naudojant hidroenergiją ir
branduolinę energiją. Tačiau, kaip pažymima daugelyje leidinių ir
konferencijų, organinis kuras apie 2020 m. tik iš dalies tenkins pasaulio
energijos poreikius Kita dalis energijos poreikių galės būti patenkinta iš
kitų energijos šaltinių (įskaitant ir netradicinius atsikuriančiuosius),
kurie šiuo metu tyrinėjami ir prireikus galėtų būti panaudoti. Be to,
būtina pasakyti, kaip šiluminės ir atominės elektrinės bei didžiosios
hidroelektrinės (HE) neigiamai veikia aplinką (pirmiausia atmosferą,
vandens telkinius, žemės išteklius).
HE – tradicinis atsikuriantis energijos šaltinis, pasižymintis
svarbiais privalumais (maža elektros energijos gamybos savikaina, didelis
manevringumas, kompleksinis vandens išteklių naudojimas, infrastruktūros
sudarymas ir t.t.). Tačiau hidroenergijos ištekliai yra riboti ir, netgi
visiškai panaudojus techninius išteklius, negalės patenkinti elektros
energijos poreikių ateityje, be to, didelės HE kartais neigiamai veikia
aplinką, ypač žemės išteklius, jeigu nesiimama reikiamų priemonių. Pvz.,
Lietuvoje visiškai panaudojus visus hidroenergijos išteklius būtų galima
patenkinti tik 15-20 proc. dabartinių elektros energijos poreikių. Tačiau
tai nereiškia, kad jų nereikia protingai naudoti.
Didelio masto atominės energijos naudojimas pasaulyje taip pat
ribotas, nes ekonomiškai tikslingos naudoti urano atsargos Žemės gelmėse
turėtų būti išsemtos. Be to, AE 2-3 kartus daugiau negu šiluminės
elektrinės teršia vandens telkinius-aušintuvus, o radioaktyviosios taršos
pavojus kelia sunkiai sprendžiamą problemą ne vienai kartai.
Dabar jau visiems aišku, kad atominės energetikos objektų statyba
reikalauja didžiausio meistriškumo, tiksliausio technologinių ir ekologijos
normų vykdymo, geriausios visų darbų kokybės, o tai labai pabrangina jų
statybą. Tačiau ir laikantis visų saugumo reikalavimų įvairių šalių
atominėse elektrinėse užregistruojama daug nemažų avarijų ir incidentų.
Svarbiausios to priežastys – technikos gedimai ir personalo klaidos.
Baisiausia avarija, kokią tik galima įsivaizduoti, įvyko Černobylio AE.
Nepaisant viso to, branduolinė energetika toliau bus plėtojama
Vakarų Europoje, Japonijoje ir kitur. Pagal pasaulio energetikos
konferencijų prognozes, elektros energijos gamyba AE ir toliau didės. Dar
spartesniais tempais AE plėtosis besivystančiose šalyse, pirmiausia
Indijoje ir Brazilijoje.
Visa įvertinusi, visuomenė reikalauja, kad vietoj atominių ir
termofikacinių elektrinių būtų plėtojama alternatyvi netradicinė
energetika: taikomos kuro ir energijos taupymo priemonės, rekonstruojamos
ir plačiau naudojamos mažosios termofikacinės elektrinės, panaudojami
antriniai energijos ištekliai, atsikuriantieji energijos šaltiniai. Ir vis
dėlto branduolinė energetika tikriausiai plėsis ir XXI a., tačiau ji turės
remtis saugesniais reaktoriais. Atominės energetikos specialistams keliamas
idealas – sukurti 100 proc. tikimybės saugumo reaktorių.
Ir negalima pamiršti, kad šiluminė, atominė ir termobranduolinė
energetika yra Saulės energiją papildanti energija, galinti sukelti
aplinkos perkaitinimą ir visas iš to išplaukiančias globalines pasekmes,
apie kurias jau kalbėjome.
Taip pat minėjome, kad tolesnė ekstensyvi energetikos plėtra
negalima ir dėl ribotų energijos išteklių, jų netolygaus pasiskirstymo, vis
didesnės neigiamos įtakos aplinkai, reikalaujamų milžiniškų kapitalo
investicijų. Bendras visų elektrinių galingumas pasaulyje jau yra lyginamas
su gamtos reiškinių galia. Pvz., planetoje oro masės srovių vidutinė galia
yra 25-35 mlrd. KW, uraganų – 30-40 mlrd. KW, jūrų potvynių – 2-4 mlrd. kW
ir t.t.
Todėl reikia siekti kuo daugiau naudoti Saulės energijos
nepapildančių natūralių energijos šaltinių – upių, vėjo, Saulės,
geoterminę, vandenynų – energiją. Literatūroje teigiama, kad naudojant
daugiau negu 0,1 proc. į Žemę krintančios Saulės energijos galios (o tai
sudaro apie 100 mlrd. KW), Žemė gerokai atšiltų, išnyktų klimato zonos,
neigiamai būtų paveikta visa biosfera. Taip pat
teigiama, kad kitų šaltinių
papildoma energija taip pat neturi būti didesnė kaip 0,1 proc. Saulės
energijos, o bendra dirbtinės energijos galia neturi būti didesnė kaip 200-
300 mlrd. KW. Taigi energijos gamybos galios Žemėje riba pagal ekologijos
sąlygas yra ribota 100 mlrd. KW pagal papildomą ir 100 mlrd. KW pagal
nepapildomą energijos galios rūšį.
Tradiciniai ir netradiciniai atsikuriantieji energijos šaltiniai
Atsikuriantieji energijos šaltiniai sąlyginai skirstomi į 2
grupes: tradicinius (hidroenergija, mediena, durpės, geotermija, skalūnai)
ir netradicinius, naujus (Saulės, vėjo, potvynių-atoslūgių ir bangų,
nemiško biomasės, bituminių smiltainių). 1980 m. tradiciniai
atsikuriantieji energijos šaltiniai sudarė net 98 proc. visų
atsikuriančiųjų šaltinių (iš jų hidroenergijai ir medienai teko 91 proc.),