Atsinaujinantys energijos šaltiniai
5 (100%) 1 vote

Atsinaujinantys energijos šaltiniai

1. Turinys

2. Įvadas 2

3. Saulės energija 4

3.1. Saulės energija Lietuvoje 6

4. Vėjo energija 8

4.1. Vėjo energija Lietuvoje 9

5. Vandens energija 9

5.1. Vandens energija Lietuvoje 10

6. Žemės (geoterminė energija) 11

6.1. Geoterminė energija Lietuvoje 12

7. Biomasės energija 13

7.1. Biomasės naudojimą energijos gamybai Lietuvoje 14

8. Atsinaujinančių energijos išteklių naudojimo tendencijos 16

9. Atsinaujinančių energijos išteklių naudojimą skatinantys veiksniai 17

10. Atsinaujinančių energijos išteklių naudojimas Lietuvoje 18

11. Išvados: 20

Referato tikslas: Referato tikslas yra susipažinti su atsinaujinančių išteklių naudojimu pasaulyje bei Lietuvoje. Kadangi pasaulyje elektros energijos poreikis vis didėja, o tradiciniai jos gavimo būdai vis labiau kenkia gamtai, labai svarbūs tampa alternatyvieji energijos šaltiniai. Taigi turime suprasti atsinaujinačių išteklių svarbą bei naudingumą. Referato tikslas yra ne tik aprašyti atsinaujnančių išteklių naudą, bet ir aptarti jų ateities perspektyvas, naudojimo tendencijas, aptarti kiekvieną atsinaujinančios energijos šaltinį plačiau, bei aprašyti jų naudojimo pranašumus bei trūkumus.

Įvadas

Trys ketvirčiai elektros energijos pasaulyje išgaunama kūrenant fosilinį kurą arba branduolinėse jėgainėse. Šie kuro šaltiniai ankščiau ar vėliau išseks. Be to, deginamasis fosilinis kuras nepalankiai veikia aplinką, o branduolinis kuras, įskaitant jo gavimą ir atliekų saugojimą, dar ir labai brangus. Žinoma ir kitų būdų gauti elektros energiją be taršos ir nerizikuojant, kad ji kada nors baigsis. Tai atsinaujinantys energijos šaltiniai, t.y. tokie, kurie niekada nesibaigia ir yra praktiškai nemokami: saulės energija, vėjo energija, potvynių energija, upių energija, biomasės energija ir t.t.

Atsinaujinantys energijos ištekliai: saulė, vėjas, vanduo – labai ekologiški. Saulė ir vėjas papildo vienas kitą – jei yra saulė, tai dažniausiai nėra vėjo, jei nėra saulės, tai dažnai yra vėjas. Saulės – vėjo energijos komplektas būtų gana patogus, jei ne palyginti vis dėlto nedidelė jo teikiama energija, be to, priklausanti nuo metų, paros pokyčių.

Atsinaujinančiųjų šaltinių energetika siejama su aplinkos taršos mažinimu ir pasaulinio atšilimo proceso lėtinimu, naujų darbo vietų kūrimu, priklausomybės nuo nuolat brangstančio importuojamo iškastinio kuro mažinimu, su sparčiai senkančių šio kuro išteklių taupymu ir su naujųjų ekologiškai švarių energijos gamybos technologijų kūrimu bei tobulinimu. Kadangi iškastinio kuro atsargos yra baigtinės, šių naujųjų technologijų kūrimas yra labai aktualus ir neišvengiamas. Energijos suvartojimas pasaulyje nuo 1950 m. padidėjo keturis kartus. Pasaulinė statistika teigia, jog kasmet elektros energijos suvartojimas padidėja apie 1,6%. Išsivysčiusiose šalyse daugiausia energijos suvartojama namų ūkyje, besivystančiose – pramonėje. 1987m. vienam Žemės gyventojui pirminės energijos galingumas sudarė vidutiniškai 2,2 kW, arba 2,2 t anglių per metus. Išsivysčiusiose šalyse jis buvo 6,5 kW, o besivystančiose – 0,73 kW. Pavyzdžiui, JAV gyventojai sudaro 6 proc. Žemės gyventojų, bet suvartoja trečdalį visos pasaulyje pagaminamos energijos. Prognozuojama, kad komerciniai naftos ir gamtinių dujų ištekliai baigsis gana greitai – maždaug po 4-6 dešimtmečių, todėl 21 amžius bus perėjimo prie naujų energijos gamybos technologijų amžiumi. Todėl neatsitiktinai energetikos plėtrai atsinaujinančiųjų šaltinių pagrindu teikiama išskirtinė reikšmė.

Pasaulyje šiuo metu iš atsinaujinančiųjų šaltinių gaunama apie 13 % energijos, tačiau yra techninis potencialas gaminti 120 kartų daugiau. Europos Sąjungoje atsinaujinantys energijos šaltiniai sudaro 6 proc. visos sunaudojamos energijos, iš jų 3 proc. tenka hidroenergetikai. Palaipsniui bus plečiamas atsinaujinančiųjų šaltinių energijos naudojimas. 2010 m. planuojama 7 % elektros energijos pagaminti iš atsinaujinančiųjų šaltinių.

ES šalių ir kai kurių šalių –kandidačių el. energijos dalis, generuojama iš atsinaujinančių energijos išteklių 1997 metais , bei numatyti įsipareigojimai padidinti šią dalį iki 2010 metų.





Atsinaujinančių energijos šaltinių

vertinimo kriterijai

Vertinant atsinaujinančios energijos šaltinius išsiskiria du kraštutiniai požiūriai: pirma, akivaizdžiai pervertinama atsinaujinančių šaltinių reikšmė šalies energetikai artimiausioje ateityje, antra, stengiamasi visiškai sumenkinti atsinaujinančios energijos vaidmenį, neatsižvelgiant į jos perspektyvumą. Šį požiūrį išreiškia tradicinės atominės ir šiluminės energetikos besąlygiški šalininkai. Objektyviai įvertinti atsinaujinančių energijos šaltinių reikšmę, perspektyvumą bei prioritetus galima tik kompleksinių mokslinių tyrimų pagrindu.

Atsinaujinantys energijos šaltiniai turėtų būti vertinami vadovaujantis tokiais kriterijais:

1) energetinio balanso požiūriu, t.y. energijos kiekio, sunaudoto šiam šaltiniui įsisavinti, ir iš jo gauto energijos kiekio santykiu;

2) ekonominiu požiūriu, konkrečiai lyginant su tradiciniais energijos šaltiniais;

3) ekologiniu požiūriu, t.y. vertinant įtaką žmonių sveikatai, gyvūnijai,
žemės ūkiui ir kitiems ūkio objektams;

4) socialiniu požiūriu, t.y. vertinant papildomą darbo vietų kūrimą ir atskirų regionų vystymą;

5) energijos tiekimo bendrojo patikimumo ir saugumo požiūriu.

Tenka pažymėti, kad toli gražu ne visos atsinaujinančios energijos technologijos atitinka pirmus du kriterijus. Antrąjį kriterijų atsinaujinančios energijos technologijos dažnai tenkina, jei įvertinama žala žmonėms ir aplinkai, kurios išvengiama pereinant prie atsinaujinančios energijos. Tuo tarpu pirmasis kriterijus turi labai svarbią reikšmę ir, jei jis nepatenkinamas, tokia technologija neperspektyvi.

Planuojant tyrimus atsinaujinančios energijos šaltinių srityje, be minėtų kriterijų, tenka atsižvelgti į atsinaujinančio šaltinio perspektyvumą, tiksliau sakant, techninių ekonominių rodiklių gerinimo potencialą.

Pasaulyje atsinaujinantys energijos šaltiniai per paskutinuosius 10-15 metų buvo aktyviai tiriami bei tobulinami ir jų techniniai ekonominiai rodikliai labai pagerėjo. Pavyzdžiui, vėjo jėgainių Danijoje lyginamasis metinis našumas nuo 1980 iki 1990 m. padidėjo 1,8 karto. Nuo 1985 iki 1995 m. Japonijoje pramoninės gamybos silicio fotoelementų naudingumo koeficientas padidėjo beveik 1,4 karto.

Atskiri atsinaujinančios energijos šaltiniai bei jų naudojimas yra labai nevienodo lygio. Pavyzdžiui, Lietuvoje mažoji hidroenergetika yra komercinė, o fotoelektriniai įrenginiai – tik demonstracinio lygio. Tačiau fotoelektros naudojimas yra labai perspektyvus.

Saulės energija

Saulė 750 kartų sunkesnė už visas mūsų galaktikos planetas, ji yra galaktikos centre, sudaro trauką, todėl apie ją sukasi visos kitos planetos. Jos skersmuo – 1,4mln. km (109 kartus didesnis už Žemės).

Saulė – tai didžiulis termobranduolinis reaktorius, kurio centre tempertūra apie 10 mln. K (Kelvinų), slėgis maždaug mlrd. KPa. Tokiomis sąlygomis vyksta termabranduolinės sintezės reakcijos ir išsiskiria milžiniški šilumos kiekiai. Saulės centre susidaro didelė energijos gama .Toliau esantys Saulės sluoksniai tik perduoda spinduliavimo energiją į paviršių. Šiuose sluoksniuose esantys atomai ir branduoliai, sugerdami didelį energijos kvantą, išspinduliuoja keleta mažesnės energijos kvantų. Paviršių pasiekia mažos energijos kvantai: rentgeno, ultravioletiniai, matomieji ir infraraudonieji spinduliai.

Tik truputį daugiau kaip per 8 minutes saulės spinduliai, nuskrieję 150 milijonų kilometrų, pasiekia žemės paviršių. Didžiąją dalį saulės spindulių sudaro trumposios (bangų ilgis 0,3 – 3,0 mm) elektromagnetinės bangos. Apie 35 proc. šios energijos Žemė atspindi atgal į kosmosą, o likusioji dalis sunaudojama žemės paviršiui šildyti, išgarinimo-kondensacijos ciklui, bangoms jūrose, oro ir vandenynų srovėms bei vėjui atsirasti.

Didėjant organinio kuro suvartojimui pasaulyje, didėja ir atmosferos užterštumas CO2. Jo kiekis atmosferoje yra beveik 25 proc. didesnis negu prieš šimtą metų. Išsivysčiusiose pasaulio šalyse dedama daug pastangų sumažinti CO2 išsiskyrimą ir atitolinti ekologinę katastrofą. Vienas kelių šiam tikslui pasiekti – kuo plačiau naudoti saulės energiją.

Papraščiausias būdas panaudoti saulės spindulių energiją buvo sumanyta dar Archimedo. Jis daugybe veidrodžių saulės zuikučius nukreipė į priešų laivą ir taip jį padegė. O pirmasis saulės spindulių gaudyklę 1770m. sukūrė šveicarų fizikas H. Sosiūras. Tai buvo dėžė, uždengta dviem – trimis stiklo lakštais, dėžės šonai gerai izoliuoti, o dugnas padengtas juodais matiniais dažais. Saulės spindulių apšviestoje dėžėje buvo gauta 110 oC temperatūra. Tai paaiškinama šitaip. Saulės spinduliai, išskyrus ultravioletinius ir infraraudonuosius, praeina pro stiklą ir susigeria į juodą dugną. Dėžė šyla. Kyla dugno temperatūra ir jis vis intensyviau spinduliuoja gautą energiją. Tačiau dėl neaukštos dėžės dugno temperatūros, spinduliavimas vyksta bangos ilgiu, didesniu už 5mm, o tokių spindulių stiklas nepraleidžia. Maksimali temperatūra Sosūrio dėžėje dėl šilumos nuostolių į aplinką siekia 200 oC.

Šiais laikais vienas paprasčiausių būdų – saulės viryklių ir krosnių naudojimas maistui gaminti. Daugelyje pasaulio vietovių saulės gėlintuvais gėlinamas vanduo, saulės džiovyklose džiovinami įvairūs maisto produktai. Dabar saulės energija daugiausia paverčiama šiluma ir elektra. Pasaulyje ir Lietuvoje saulės energija plačiausiai naudojama vandeniui ir pastatams šildyti. Kaip saulės energiją galima versti į šiluminę?

Pagrindinis šiam reikalui skirtas įrenginys yra saulės kolektorius. Visi saulės kolektoriai turi bendrą elementą – šilumą sugeriančią plokštę – absorberį arba tūrinį šilumos kaupiklį. Šilumos nešėjas gali būti skystis ar oras. Pagal pasiekiamą temperatūrą saulės kolektoriai skirstomi į žemos, vidutinės ir aukštos temperatūros. Kolektoriai gali būti fokusuojantys ir plokšti. Fokusuojančiuose saulės kolektoriuose saulės spinduliai patenka į išgaubtą veidrodinį paviršių, nuo kurio atsispindėję koncentruojasi ant absorberio su šilumos nešėju ir sušildo jį iki vidutinių ir aukštų temperatūrų. Šie saulės kolektoriai priima tik tiesioginę saulės spinduliuotės dedamąją, o nepriima sklaidžiosios, kuri mūsų platumose gali
40 proc. visos spinduliuotės. Tai – didžiausias jų trūkumas. Kad toks koncentratorius efektyviai veiktų, būtina įrengti sekimo sistemą. Daug paprastesni ir pigesni, sugeriantys visą patenkančią spinduliuotę, yra plokštieji kolektoriai. Jų sudėtinės dalys yra šios:

a) skaidri apsauginė danga (stiklas, organinis stiklas, plastmasinės plėvelės) trumpabangiams Saulės spinduliams praleisti ir sulaikyti infraraudoniesiems, taip pat apsaugoti šilumą sugeriančią plokštę nuo atmosferos poveikio. Stiklas yra geras šviesos laidininkas, ilgaamžis, tačiau sunkus ir neatsparus smūgiams. Skaidrios plastmasės yra lengvos ir nebrangios, bet veikiamos ultravioletinių spindulių po kelerių metų darosi mechaniškai nepatvarios, be to, jos neatsparios ir aukštoms temperatūroms;

b) saulės energiją sugerianti plokštė (absorberis) paverčia saulės spindulinę energiją šiluma ir perduoda šilumos nešėjui. Absorberiui tinkamiausios medžiagos yra varis, aliuminis, įvairių rūšių plienas. Absorberį galima pagaminti iš juodų plastmasinių vamzdžių išdėstant juos lygiagrečiai tam tikru atstumu vienas nuo kito arba iš vieno ilgo vamzdžio, susukant jį į plokščią spiralę. Toks kolektorius net ir apsiniaukusią dieną gali duoti nors ir nedaug, bet reikiamos temperatūros karšto vandens. Absorbuojančios plokštės paviršinis, dengiamasis sluoksnis turi gerai sugerti trumpųjų bangų spinduliavimą ir mažai išspinduliuoti ilgąsias bangas. Tam naudojamos selektyvios dangos, kurios padengiamos galvaniniu, cheminiu ar mechaniniu būdu. Selektyvioms dangoms tinkamiausios cheminės medžiagos yra amonio sulfatas, nikelis, cinkas ir kt. Be šių dviejų saulės kolektorių tipų, naudojami stikliniai vakuuminiai kolektoriai. Šiuo metu pasaulyje gaminamų plokščiųjų vakuuminių kolektorių naudingumo koeficientas yra didesnis už plokščiųjų ir siekia 60 procentų.

Saulės energiją galime tiesiogiai versti elektra. Tai atliekama puslaidininkiuose. Jei į 1 cm2 fotoelementą krinta 100 mW šviesos srautas, galima gauti 10-18 mW elektros galią. Šiuo metu pramoninės gamybos fotoelementų efektyvumas siekia 13-15 proc., o eksperimentinių pavyzdžių – 30 procentų. Saulės elementai gali būti formuojami bet kokiame puslaidininkyje. Daugiausia paplitę silicio saulės elementai, nes gerai ištirtos jų fizinės ir technologinės charakteristikos. Saulės elementai gali būti gaminami iš monokristalinio, polikristalinio bei amorfinio silicio.

Saulės elementams gali būti naudojami galio arsenidas (GaAs), indžio fosfidas (InP), kadmio telūridas (CdTe). Galio arsenido saulės elementai savo parametrais pralenkia monokristalinio silicio saulės elementus, nes jų didesnė įtampa, stipresnė absorbcija, todėl galima naudoti plonesnį sluoksnį. Galio arsenidas brangus, todėl dažniausiai naudojamas tik kosmose ir eksperimentinėse sistemose su koncentratoriais. Tokių laboratorinių pavyzdžių efektyvumas siekia 28 procentus.

Daugiau kaip prieš dešimtį metų pradėti tyrimai, siekiant surasti organinę medžiagą, kuri būtų jautri saulės šviesai ir tiktų saulės elementų gamybai. Dauguma organinių medžiagų trumpaamžės ir mažai efektyvios. Tačiau jau pavyko sukonstruoti saulės elementus, kurių efektyvumas siekia 10 proc. ir veikimo laikas ne mažesnis kaip 10 metų. Jų šviesos absorbcija ir krūvių separavimas yra atskirti. Saulės šviesą sugeria chemiškai absorbuotas organinio dažo monosluoksnis – fotoelektrocheminis elementas.

Visi aukščiau aptarti saulės elementai yra trapūs, paviršius lengvai pažeidžiamas, neapsaugotas nuo išorės poveikio, gamina tik 0,5 V nuolatinę įtampą. Todėl jie nuosekliai jungiami į grupes (modulius). Modulyje saulės elementai iš abiejų pusių apsaugoti skaidraus stiklo lakštais. Moduliai naudojami stogo ir sienų konstrukciniuose elementuose ir privalo būti atsparūs drėgmei, šalčiui, estetiški. Tokie moduliai vis labiau populiarėja Europoje. Vokietija, Austrija, Šveicarija yra paskelbusios “1000 stogų” programas, kuriose valstybė įsipareigoja remti individualių namų savininkus, įsirengusius fotoelektrines saulės jėgaines. Kalno šlaite prie Taškento sumontuota keliasdešimt 7´7 m dydžio veidrodžių. Jie automatiškai sukiodamiesi, gaudo Saulės spindulius ir atspindi į parabolinį veidrodį. Saulės spinduliai fokusuojami į lydimosi krosnį, kuri įkaitinama iki 3500 K temperatūros. Joje vakuumo sąlygomis gaunami ultrašvarūs metalai ir jų lydiniai. Armėnijoje suprojaktuota Saulės elektrinė, kurios galia 1200kW ir kuri kasmet gamintų 2,2 mln KWh elektros enregijos. 1293 veidrodžiai būtų sumontuoti ant specialių vežimėlių, judančių koncentriškais geležinkelio bėgiais paskui Saulę. Atspindėti spinduliai būtų sunčiami į sferinį paviršių, kurio centre ant 35 m aukščio bokšto stovėtų garo katilas. Jame pagamintas garas būtų naudojamas turbinai sukti.

Saulės energiją naudoti sunku, nes energijos tankis nedidelis, todėl reikia turėti didelio ploto koncentratorius. Pavyzdžiui, minėtajai elektrinei veidrodžių plotas sudarytų 18 tūkst. m2 . Daug Saulės spindulių energijos išsisklaido jonosferoje ir Žemės paviršiaus nepasiekia. Jų galia yra apie 10 kW, arba 10 tūkst. elektrinių po 1mln. kW galios kiekvienai. Šios enrgijos naudojimą nagrinėja kosminė energetika. Užsienio specialistai siūlo
Saulės elektrines montuoti žemės palydovuose, kurie būtų 36tūkst. km aukštyje virš fiksuotos Žemės vietos. Pagamintą elektros energiją siūloma versti elektromagnetiniais spinduliais ir juos perduoti į priėmimo stotis Žemėje.

Naudojant Saulės energiją, būtų sutaupoma organinio kuro ir, svarbiausia, nebūtų teršiamia biosfera. Nepaisant fotoelektros naudojimo privalumų, platų jos pritaikymą stabdo gana didelės pagamintos elektros energijos kainos.

Saulės energija Lietuvoje

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. 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/ energijos per 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 apniukusią dieną – sudaro tik kelis procentus nuo giedrą dieną krintančios energijos.

Šiuo metu Jūs matote 30% šio straipsnio.
Matomi 2520 žodžiai iš 8292 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.