Turinys
1. ĮVADAS 2
2. Atsinaujinantys energijos šaltiniai 3
3. Tiesiogiai panaudojama Saulės energija 3
4. Saulės energetika Lietuvoje 5
5. Vėjo energija 7
6. Žemės geoterminė energetika 8
7. Hidroenergija 9
8. Išvados 10
9. Literatūra 11
Įvadas
ŠIAIS LAIKAIS, KAI VISAME PASAULYJE ELEKTROS ENERGIJOS POREIKIS VIS
DIDĖJA, O TRADICINIAI JOS GAVIMO BŪDAI VIS LABIAU KENKIA GAMTAI, LABAI
SVARBŪS TAMPA ALTERNATYVIEJI ENERGIJOS ŠALTINIAI. PAVYZDŽIUI, JAV NUO 1949
METŲ IKI 2000 METŲ ELEKTROS ENERGIJOS SUVARTOJIMAS PADIDĖJO NUO
0,3·1012 KWH IKI 3,8·1012 KWH. ŠIUO METU PASAULYJE SUVARTOJAMA APIE
14·1012 KWH, O 2020 METAIS PLANUOJAMA, KAD BUS SUVARTOTA 17·1012 KWH.
PASAULINĖ STATISTIKA [2] TEIGIA, JOG KASMET ELEKTROS ENERGIJOS SUVARTOJIMAS
PADIDĖJA APIE 1,6%. LIETUVA ŠIUO METU SUVARTOJA APIE 1010 KWH, T.Y. 0,7%
VISOS PASAULIO ELEKTROS ENERGIJOS [1]. ELEKTROS ENERGIJOS POREIKIS VIS
DIDĖJA, TODĖL REIKIA VIS NAUJŲ ELEKTRINIŲ IR NAUJŲ JOS GAVIMO BŪDŲ.
JAV, suvokdamos, kad reikia ne tik ieškoti alternatyvių būdų gaminti
elektrai, tačiau taip pat stengiasi ją taupyti. Bandoma net stengtis
negaminti daugiau elektros, o priversti įmones ir žmones ją taupyti, metami
pinigai į naujus mokslinius tyrimus. Dabar ypatingai skiriamas dėmesys
šviesos diodams, kurie jau artimoje ateityje turėtų pakeisti kaitinamąsias
lemputes. Čia lemiamą vaidmenį vaidina naudingumo koeficientas, kuris
kaitinamajai lemputei yra apie 2%. Net taip vadinamos energiją taupančios
lemputės naudingumo koeficientas yra apie 10%, tuo tarpu kuriamų šviesos
diodų naudingumo koeficientas jau dabar siekia 35%. Pagrindinė alternatyvių
apšvietimo elementų problema yra jų baltos šviesos kokybė.
Dabartinės tradicinės elektrinės toli gražu nėra tobulos. Šiluminės
elektrinės pagrįstos kuro deginimu. Visų pirma, tai labai kenkia gamtai,
visų antra, toks kuras nėra nemokamas ir begalinis. Nafta ar mediena
kažkada gali baigtis, jei jos netausosime. Nors atominių elektrinių statoma
vis daugiau, tačiau jos taip pat turi savų trūkumų. Visų pirma, jų labai
statyba brangi, kyla daug problemų dėl atliekų šalinimo, be to, jų saugumas
nėra lygus 100%. Anot britų vyriausybės paruoštos ataskaitos,
“susirūpinimas dėl radioaktyvių atliekų, avarijų, terorizmo bei
branduolinio ginklo plitimo gali labai apriboti jos naudojimą ar net vesti
prie jos visiško uždraudimo”. Šioje ataskaitoje pateikta tokia elektros
energijos gavybos prognozė. Kaip matome egzistuoja du scenarijai, labai
prieštaringi vienas kitam. Vienas jų, pavadintas „pasauliniu išsilaikymu“
(global sustainability), daro prielaidą, kad, dėl vyriausybės įsikišimo,
atsinaujinantys šaltiniai duos apie 30% energijos ir leis 60% sumažinti
šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimą. Alternatyvus scenarijus,
vadinamas „pasaulio rinkos“ (world markets), numato didelį naftos ir dujų
suvartojimo, iššaukto vartotojų poreikių, padidėjimą, dėl ko tarša anglies
junginiais išaugs 20%.
Dėl visų šitų priežasčių atsiranda alternatyvių energijos šaltinių
poreikis. Jų pagrindą sudaro atsinaujinantys energijos šaltiniai, t.y.
tokie, kurie niekada nesibaigia ir yra praktiškai nemokami: Saulės
energija, vėjo energija, potvynių energija, upių energija etc. Tereikia
šiuo šaltinius “pažaboti”.
Šio darbo tikslas – trumpai apžvelgti jau naudojamus atsinaujinančios
energijos šaltinius bei jų panaudojimą Lietuvoje.
ATSINAUJINANTYS ENERGIJOS ŠALTINIAI
KAIP ŽINOME, ENERGIJA IŠ NIEKUR NEATSIRANDA IR NIEKUR NEDINGSTA, TAIGI
KAS TIE “NESIBAIGIANTYS IR NEMOKAMI” ENERGIJOS ŠALTINIAI? PAGAL ENERGIJOS
KILMĘ ŠALTINIUS GALIME KLASIFIKUOTI TAIP: SAULĖ, ŽEMĖS GEOTERMINĖ ENERGIJA,
GRAVITACINĖ ENERGIJA.
Atsinaujinantys energijos šaltiniai yra labai svarbūs, kadangi
dažniausiai jie yra daug švaresni už tradicinį kurą, kuris ne tik kad nėra
ekologiškas, bet dar ir kažkada baigsis. Tokių šaltinių gaminama elektros
energijos kaina nepriklauso nuo tarptautinės ekonominės situacijos ar
vyriausybės nutarimų, nes nei upės tekmė, nei Saulės aktyvumas nuo to
nepriklauso.
1996 metais pasaulyje buvo instaliuota 13538 MWe atsinaujinančios
energijos šaltiniais paremtų jėgainių (geoterminė, vėjo, Saulės, potvynių-
atoslūgių), tame skaičiuje geoterminė energija sudarė – 7049 MWe, tai yra
52%.
TIESIOGIAI PANAUDOJAMA SAULĖS ENERGIJA
IŠ TIKRŲJŲ ŽEMĖ GAUNA NEĮSIVAIZDUOJAMĄ ENERGIJOS KIEKĮ IŠ SAULĖS. SAULĖ,
KAIP VIDUTINIO DYDŽIO ŽVAIGŽDĖ, YRA DIDŽIULIS BRANDUOLINIS REAKTORIUS,
KURIO VEIKIMO TRUKMĖ APIE 4 MLRD. METŲ. JI PER VIENĄ MINUTĘ IŠSPINDULIUOJA
TIEK ENERGIJOS, KAD VISAM PASAULIUI UŽTEKTŲ METAMS, PER VIENĄ DIENĄ – TIEK
ENERGIJOS, KAD MŪSŲ VISAI POPULIACIJAI UŽTEKTŲ 27 METAMS, O PER TRIS DIENAS
IŠSPINDULIUOTAS ENERGIJOS KIEKIS YRA LYGUS ENERGIJAI, KURIĄ GAUTUME IŠ VISŲ
ŽEMĖJE ESANČIŲ IŠKASENŲ. SAULĖ YRA NEMOKAMAS IR NESIBAIGIANTIS
ENERGIJOS
ŠALTINIS, TAČIAU, KAIP BEBŪTŲ KEISTA, SAULĖS ENERGIJOS PANAUDOJIMO
TECHNOLOGIJOS YRA GANA NAUJOS. NEMANYKIME, KAD SAULĖS ENERGIJA PANAUDOJAMA
VIEN SAULĖS ELEMENTUOSE. IŠ TIKRŲJŲ, SAULĖ SKIRTINGAI ŠILDYDAMA ĮVAIRIAS
ŽEMĖS VIETOVES, PRIVERČIA SUSIDARYTI SKIRTINGOS TEMPERATŪROS ORO MASĖMS,
KURIOS PRADEDA JUDĖTI IR SUSIDARO VĖJAS. TAIGI VĖJO ENERGIJA ATSIRANDA
BŪTENT DĖL SAULĖS. SAULĖS ENERGIJA ATSIRANDA DĖL BRANDUOLINĖS SINTEZĖS
SAULĖS BRANDUOLYJE.
Ši energija gali būti surenkama ir verčiama elektra įvairiais būdais.
Tiesiogiai Saulės energija panaudojama šilumos siurbliuose ir Saulės
baterijose. Deja, nei vienas iš šių būdų negali pilnai aprūpinti elektros
energija modernios visuomenės.
Iš pradžių buvo sugalvota naudoti Saulės energiją tik šildymui. Šveicarų
mokslininkas H.Soseras (Horace de Saussure) pagamino pirmą terminį Saulės
kolektorių 1767 metais, kuris buvo panaudotas vandens šildymui ir maisto
gaminimui.
Dabartinė šilumos siurblio sistema veikia pagal tokį principą: energija
iš šilumos šaltinio (dėl Saulės įkaitusios Žemės) pernešama šilumnešiu
(antifrizu) į šilumos siurblį, kur ji paverčiama šaltnešiu, galinčiu
sugerti ir išskirti šilumą. Didindamas slėgį, šilumos siurblys didina
šaltnešio temperatūrą, o pastarasis perduoda šilumą į pastato šildymo arba
karšto vandens sistemas. Žemėje vamzdis pripildomas antifrizo, kuris iš
aplinkos sugeria šilumos energiją. Žemės temperatūra gali būti palyginus
žema, tačiau, net jei ji nukrenta žemiau nulio, aplinkui vis dar yra
energijos, kurią galima surinkti. Be abejo, Žemę įkaitina ne kas kitas, o
Saulė.
Šilumos siurblį galima panaudoti ir elektrai gaminti, tada prireiks dar
garo turbinos. Beje, tokių garo turbinų efektyvumas pakankamai didelis – 30-
50%, o tai yra daugiau negu Saulės baterijų.
Saulės elementams teorinį pagrindą davė prancūzų fizikas E.Bekerelis
(Edmund Becquerel), kuris 1839 metais suprato, kad šviesos energiją galima
paversti elektros energija. Apie 1880 metus buvo sukurti fotoelementai iš
seleno, kurių naudingumo koeficientas vos 1-2%, tačiau vis dar nebuvo
suprantama pati reiškinio esmė. Tik XX amžiaus pradžioje A.Einšteinas
(Albert Einstein) paaiškino fotoefektą. Tuo ir remiamasi Saulės
elementuose, kur Saulės energija tiesiogiai verčiama elektros energiją. Šie
elementai dabar naudojami daug kur: pradedant kalkuliatoriais, baigiant
jūrose esančiose bujose.
Saulės elementų technologijos tobulėjo negreitai, apie 1950 metus buvo
pasiektas vos 4% naudingumo koeficientas. Technologijoms tobulėti labai
padėjo kosmoso tyrinėjimo programos, nes Saulės elementai ypatingai gerai
tinka naudojimui kosmose – jie yra lengvi, niekada nenusėda, be to,
generuoja elektros daugiau negu reikia.
Saulės energija turi didžiulį potencialą, tačiau ilgai į ją nebuvo
kreipiama dėmesio, nes energija iš iškasenų buvo ir yra pigesnė.
Didžiausias šuolis buvo padarytas Saulės elementuose, kai buvo atrasti
puslaidininkiai. Jų kaina krito nuo 200$ vatui 1950 metais iki 5$ vatui
1998 metais, t.y. 40 kartų. Šiuo metu naudingumo koeficiento rekordas yra
18,8% (1999 metai). Šiandieniniai fotoelementai yra gaminami iš silicio,
antro labiausiai Žemėje paplitusio elemento, tačiau ateityje juos numatoma
gaminti iš GaAs, GaSb, CdTe ir kt. Didžiosios valstybės skiria nemažus
pinigus tyrimams. Net ir Lietuvoje tiriamas galis arsenidas, pasiekti
šiokie tokie rezultatai. Prognozuojama, kad jau greitu laiku bus gaminami
Saulės elementai iš GaAs bei GaSb, kurių naudingumo koeficientas siektų
35%, o tai jau yra nemažai. Šiuo metu problema yra tame, kad sunku sukurti
pakankamai didelius elementus.
Beje, lyginant šilumos siurblius ir Saulės elementus, pastarieji turi
nemažai privalumų: nėra naudojamos jokios judančios dalys, todėl ilgesnis
tarnavimo laikas, nereikia nuolatinės priežiūros. Lyginant su kitais
energijos šaltiniais Saulės elementai turi daug svarbių pranašumų, todėl
jie yra vieni svarbiausių atsinaujinančių energijos šaltinių:
❑ Saulės elementai neteršia gamtos (neskaitant jų gamybos).
❑ Neturi judančių dalių, kurios galėtų sulūžti, todėl reikalauja mažai
priežiūros.
❑ Patikimai dirba 20-30 metų, o palaikymo sąnaudos labai mažos.
❑ Nereikia didelių instaliacijų, kaip sakykim, hidroelektrinei ar vėjo
jėgainei, sumontuoti galima greitai ir lengvai.
❑ Veikia saugiai ir tyliai.
❑ Lengva padidinti generuojamos energijos kiekį tiesiog padidinus
plotą.
❑ Negadino gamtovaizdžio, nes yra gana maži.
Saulės elementus praktiška naudoti atokiose vietovėse, galima lengvai
pasigaminti elektros energijos savo poreikiams tiek, kiek reikia, todėl
nereikia vedžioti elektros linijų, kurios kainuoja, be to, gadina
gamtovaizdį. Saulės elementai yra įtaisomi ant nuosavų namų, mokyklų bei
kitų pastatų, jų instaliavimas yra labai paprastas, o dirba jie absoliučiai
saugiai ir tyliai. Be to, didėjant energijos suvartojimui, labai lengva
padidinti ir Saulės elementų kiekį, ko
negalima pasakyti apie šilumines
elektrines, o tuo labiau atomines elektrines.
Nors Saulės elementus naudoti praktiškiau atokiose vietovėse, tačiau net
ir tankiai apgyvendintose vietose juos naudoti apsimoka, nes vidutinis