Atsinaujinantys energijos šaltiniai
5 (100%) 1 vote

Atsinaujinantys energijos šaltiniai

REFERATAS

Atsinaujinantys energijos šaltiniai

Parengė

Andrius Rupšys

andrius.rupsys@ff.vu.lt

Klaipėda, 2002

TURINYS

1. Įvadas 3

2. Atsinaujinantys energijos šaltiniai 4

3. Tiesiogiai panaudojama Saulės energija 4

4. Saulės energetika Lietuvoje 7

5. Vėjo energija 10

6. Žemės geoterminė energetika 13

7. Hidroenergija 14

8. Išvados 15

9. Literatūra 16ĮVADAS

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 (žr. 1 pav.). 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 (žr. 2 pav.). 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 (žr. 3 pav.) 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 (žr. 4 pav.), 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.

Šiuo metu Jūs matote 30% šio straipsnio.
Matomi 1474 žodžiai iš 4901 žodžių.
Peržiūrėkite iki 100 straipsnių per 24 val. Pasirinkite apmokėjimo būdą:
El. bankininkyste - 1,45 Eur.
Įveskite savo el. paštą (juo išsiųsime atrakinimo kodą) ir spauskite Tęsti.
SMS žinute - 2,90 Eur.
Siųskite sms numeriu 1337 su tekstu INFO MEDIA ir įveskite gautą atrakinimo kodą.
Turite atrakinimo kodą?
Po mokėjimo iškart gausite atrakinimo kodą, kurį įveskite į laukelį žemiau:
Kodas suteikia galimybę atrakinti iki 100 straispnių svetainėje ir galioja 24 val.