Elektros energijos gamyba ir perdavimas Lietuvoje
5 (100%) 1 vote

Elektros energijos gamyba ir perdavimas Lietuvoje

Prie 3 temos

Elektros energijos gamyba ir perdavimas

1. Lietuvos energijos poreikiai – praeitis.

Musų protėviams ilgus šimtmečius pakako sumanumo naudotis šalia esančiais žemės, vandenų ir miškų turtais ir tenkinti savo poreikius nepažeidžiant aplinkos. Kol energijos ištekliai buvo naudojami tik būstui šildyti, maistui gaminti, amatams ir žemdirbystei plėtoti, tol pakako vietinių energijos šaltinių. Į pagalbą buvo pasitelkiami darbiniai gyvuliai, vėliau vandens ir vėjo malūnai, kiti pačių sukonstruoti įrenginiai. Net pradėjus naudoti Lietuvos pramonėje ir žemės ūkyje garo katilus, pagrindinis kuras buvo malkos ir iš dalies durpės. Tik XIX a. pabaigoje apšvietimui pradėta vartoti žibalą, o XX a. pradžioje, atsiradus vidaus degimo varikliams, teko importuoti ir kitus naftos produktus. Šiek tiek daugiau anglių ir naftos produktų (dyzelinių degalų, benzino, mazuto, tepalų) į Lietuva teko importuoti tik po Pirmojo pasaulinio karo, kai prasidėjo naujų pramonės įmonių ir elektrinių statyba, transporto sistemos plėtra. Vis dėlto 1935 m. kuro balanse dominavo vietinis kuras: malkos sudarė 66 proc. , durpės – 5 proc., akmens anglys -24 proc. Ir naftos produktai – 5 procentus. Didzioji visų suvartojamų energijos isteklių dalis (69 proc.) teko namu ūkiui, pramoneje buvo suvartota 23 proc., transporte – 8 procentai.

Praūžus Antrojo pasaulinio karo audrai, Lietuvos energijos balanse dar gera dešimtmetį dominavo kai kuriais duomenimis, 1955 m. vietinių energijos isteklių dalis apytikriai sudarė 55 proc., akmens anglių -28 proc., naftos produktų -17 vietiniai energijos ištekliai: mediena, durpės ir jų briketai, įvairios atliekos ir hidroenergija. Apie 60 proc. viso kuro tuo metu buvo suvartojama pastatams šildyti ir maistui gaminti, apie dvidesimt keturi proc. -pramonėje, statyboje ir žemės ūkyje, o likusi dalis – transporte ir elektrinėse. Iki šeštojo dešimtmečio pabaigos pagrindinis elektrinių kuras buvo durpės. 1962-1965 m. pradėjus eksploatuoti pirmuosius keturis Lietuvos elektrinės blokus, labai didėjo importuojamo kuro (naftos produktų ir gamtinių dujų) poreikiai. 1965 m. beveik trečdalis viso šalies ūkio šakose sunaudoto kuro buvo sudeginta elektrinėse ir katilinėse. Jau tuo metu šalies kuro balanse vyravo is tolimu buvusios TSRS regionų importuotas kuras – naftos produktų, gamtinių dujų ir akmens anglių dalis Lietuvos kuro balanse sudarė daugiau kaip septyniasdešimt procentų. 1960 -1989 m. Formuojant energetiką, kurią šalis paveldėjo iš praeities, bendri energijos išteklių poreikiai padidėjo net penkis kartus. Tuo metu sparčiai didėjo importuojamo kuro apimtys. Pagrindiniu kuru tapo nafta ir jos produktai. Iki 1985 m. beveik visas kuro, suvartojamo pramonės įmonėse, elektrinėse ir katilinėse, poreikių prieaugis buvo kompensuojamas mazutu. 1961 m. į Lietuva buvo nutiestas dujotiekis , kuris pradėjo tiekti efektyvų kurą iš Dašavos (Ukraina) telkinių, o jiems išsekus – iš Vakarų Sibiro. Prie šalies dujų tiekimo sistemos pamažu buvo prijungti visi didžiausi šalies miestai, elektrinės, didieji šiltnamiai ir paukštynai. Tačiau gamtinių dujų importas sparčiau augo tik devintame dešimtmetyje.

Per šimtmečius daugėjo kuro rūšių, keitėsi jų gamybos ir vartojimo būdai. Lengviausiai kuru apsirūpindavo kaimo gyventojai, deginantys malkas.Tuo tarpu miestuose vis didėjo elektros energijos vartojimas.

2.Elektros energijos generavimas.

Etektros energija, žymiai pranašesnė už, kitas energijos rūšis tuo, kad ją galima perduoti dideliais atstumais be didelių nuostolių ir kartu patogu paskirstyti naudotojams. Gana paprastais įrenginiais mechaninę, vidinę, šviesos energiją galima perversti į el. energija.

Kintamoji el. srovė, lyginant su nuolatine pranašesnė tuo, kad įtampą ir srovės stiprumą galima keisti gana plačiose ribose be didelių energijos nuostolių.

Elektros srovę gamina generatoriai – tai irenginiai, kurie vienos ar kitos rūšies energija paverčia elektros energija. Prie generatoriu priskiriami: galvaniniai elementai, elektrostatinės mašinos, termobaterijos, saulės baterijos ir t.t. Dabar svarbiausią reikšmę turi elektromechaniniai indukciniai kintamosios srovės generatoriai. Jų veikimas pagrįstas elektromagnetinės indukcijos reiškiniu.

Generatorius sudarytas iš: 1) Elektromagnetas – sukuriantis magnetinį lauką; 2) Apvija – kurioje indukuojasi kintamoji evj. Kadangi evj, indukuotos nuosekliai sujungtose vijose, sudedamos, tai indukcinės evj amplitudė rėmeliuose yra proporcinga vijų skaičiui. Ji proporcinga taip pat kiekvieną viją kertančio kintamojo magnetinio srauto amplitudei Фm=BS. Dideliam magnetiniam srautui gauti generatoriuose naudojama speciali magnetinė sisema, sudaryta iš dviejų šerdžių, kurios pagamintos iš elektrotechninio plieno. Magnetinį lauką sukuriančios vijos dedamos i vienos šerdies griovelius, o vijos, kuriose indukuojama evj, – į kitos šerdies griovelius. Viena šiu šerdžių kartu su savo apvija sukasi apie horizontalią arba vertikalią ašį. Todėl ji vadinama rotoriumi, Nejudanti šerdis su savo apvija vadinama statoriumi. Tarpas tarp statoriaus ir rotoriaus šerdžių daromas kiek galima mažesnis. Tuomet magnetines indukcijos srautas buna didziausias.

Visi elektros generatoriai veikia tuo pačiu principu. Visos elektrinės skirstomos
į rūšis pagal tai kokiu budu tas generatorius yra sukamas, tai atominės, hidro(vandens), šiluminės, vėjo, saulės, hidroakumuliacinės elektrinės. Elektrą Lietuvoje gamina trijų rūšių elektrinės: atominė, šiluminės ir hidroelektrinės. Pagal įrengtąją galią ir gaminamą elektrą pirmauja valstybinė įmonė Ignalinos atominė elektrinė. AB „Lietuvos energija“ priklauso dvi šiluminės elektrinės ir dvi hidroelektrinės. AB „Lietuvos energija“ superka gaminamą elektrą Lietuvoje ir tiekia Lietuvos vartotojams bei eksportuoja i kaimynines šalis. 2.1.Hidroelektrinės

Kol kas panaudojama 14% turimų techninių hidroenergijos išteklių ir jų dalis bendrame energijos balanse yra apie 1% bei elektros energijos balanse apie 3%.Techniniai arba realūs hidroenergijos ištekliai šalyje įvertinti 2,7 mlrd. 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 (470)-apie 0,5 mlrd. kWh/metus arba 20%. Nors ekonomiškai efektyvesnės ir energetiškai reikšmingesnės yra dideles HE, tačiau dėl esamo elektrinių galių pertekliaus, griežtų ekologinių reikalavimų, didelių reikalingų investicijų ir kt. jos yra tolesnės perspektyvos uždavinys.

Mažos hidroelektrinės (MHE), kurių galia mažiau negu 10MW, prie visų kitų upių, statant jas masiškai pagal tipinius projektus, su standartiniais energetiniais įrengimais, tiekiančios energiją į elektros tinklus, pilnai automatizuotos, be pastovaus aptarnaujančio personalo, pirmiausia prie esamų ir nenaudojamų tvenkinių, jau tapo ekonomiškos ir rentabilios. Tai patvirtina sparčiai besiplečianti jų statyba šalyje. Šiuo metu jau pastatyta virš 10 naujų MHE ir bendras jų skaičius viršijo 20. Visų jų bendra galia mažesnė negu 7 MW ir elektros gamyba apie 25 mln. kWh/metus.

MHE verslas tapo patrauklus privatiems investuotojams: UAB, savininkams. Nors visumoje MHE santykinai yra brangios, ypač pačios mažosios, tačiau atsiperka maža elektros gamybos savikaina ir praktiškai nėra jokios verslo rizikos.

Be to, Lietuvoje ilgus metus efektyviai dirbanti didelė Kauno HE (100 MW), kuri pagamina per metus 350 mln. KWh, yra geras hidroenergetikos efektyvumo įrodymo pavyzdys. Šalyje veikia Kruonio HAE (800 MW).

2.2.Vėjo jėgainės

Esama situacija. 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. UAB „Vėjas“ 1991 m suprojektavo pirmąją vėjo jėgainę Lietuvoje, kuri buvo pastatyta Prienų rajone. Po to įsikūrė UAB „Jėgainė“, kuri tęsė šį darbą. Buvo suprojektuotos kelios 60 kW galios jėgainės, viena iš jų pastatyta Kaune. Klaipėdos technikos universitete buvo suprojektuota 10 kW galios vėjo jėgainė, kuri pastatyta Klaipėdos rajone. Visų šių suprojektuotų ir pastatytų vėjo jėgainių darbas nebuvo 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.

2.3.Saulės jėgainės

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 namu stogų, kurie gali būti panaudoti fotoelektros saulės jėgainėms įrengti. Į juos krinta 1,5.1011 kWh/metus saulės spindulinės energijos. Esant saulės elementų efektyvumui 15%, iš jegainių, 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
galią, lygią Lietuvos elektros jėgainių galiai. Krintanti į žemės paviršių saulės spindulinė energija kinta priklausomai nuo metų laikų, paros laiko ir meteorologinių salygų. 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 giedrą 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 budai: elektros akumuliatoriuose, vandens akumuliaciniuose baseinuose, jungiantis prie valstybinio elektros tinklo per reversinius skaitiklius. Perspektyvus kompensacijos būdas – jungimas su vėjo jėgaine. Esama atveju, kai akumuliacija nereikalinga (pvz. tiltų, požeminių įrengimų katodinė apsauga).

Šiuo metu 1W galingumo saulės elemento kaina yra ~ 8-12 Lt, 1W instaliuota galia saulės jėgainėje siekia 20-40 Lt.

Šiuo metu Lietuvoje fotoelektrinių jėgainių nėra. Nepaisant to, kad fotoelektros 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 dldesnį elektros energijos kiekį ir mažinant elemento kainą. Čia neužtenka kosmetinių patobulinimų. Situacija gali pakeisti iš esmės tik nauji technologiniai principai ir naujos medžiagos.

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 efektyviu saulės elementu pagrindine struktūra, tyrimus. Planuojami šių puslaidininkių efektyvumo priklausomybės nuo sluoksnių formavimo sąlygų, jų elektrinių ir fotoelektrinių savybių tyrimai (PFI).

Fotojautrių organinių junginių molekuliniams saulės elementams sintezė ir fotofizinių savybių tyrimų bei taikymo (FI, KTU, VU, MTMI, MSI) galutinis tikslas – ženklus (eile) fotoelektros atpiginimas.

Technologijos ir gamyba: 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 (MSI, AB „Vilniaus Venta“).

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 gaminių eksportui (AB „Vilniaus Venta“).

Lietuva pajėgi gaminti saulės modulius tiek Lietuvos reikmėms, tiek eksportui, panaudojant Lietuvoje gaminamus saulės elementus (UAB „Saulės energija“).

Perspektyvos Lietuvoje:

Šiandien fotoelektra yra keletą kartų brangesnė, nei atominės ar šiluminių elektrinių gaminama elektra. Tačiau, senkant iškasamojo kuro ištekliams, pastaroji brangs. Perėjimas prie atsinaujinančios energetikos reikalaus kardinalių pokyčių tiek energetikoje, tiek pramoneje, tiek buityje. Todėl, jeigu nenorima prarasti turimo mokslinio, technologinio bei gamybinio potencialo, galinčio kurti naujas darbo vietas, tam reikia ruoštis jau šiandien.

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.

Lietuvoje gerai išvystytas valstybinis elektros tinklas.Todėl čia fotoelektrą derėtų gaminti jungiamose prie tinklo nedidelėse modulinėse saulės jėgainėse – nuo kelių kilovatų sodybai ar namui, iki kelių šimtų kilovatų įmonei ar gyvenvietei. Perspektyvu būtų statyti fotoelektrines ir vėjo jėgaines kartu.

Demonstracinės jėgainės: Planuojama įrengti demonstracinę fotoelektrinę saulės jėgainę (komplekse su vėjo jėgaine) Lietuvos jūros muziejuje, turistų gausiai lankomoje zonoje.
Jėgainė aprūpintų delfinariumo reikmes.

Numatoma taip pat įrengti įvairios paskirties fotoelektrines saulės jegaines, tikslu nustatyti jų efektyvumą Lietuvoje:

• 150W (vandeniui tiekti, vasarnamių energetikai, besikuriančių 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)

Kruonio hidroakimuliacinė elektrinė

Kruonio HAE pradėjo veikti 1992 m. Vienas svarbiausių Kruonio HAE tikslų – reguliuoti energetikos sistemos paros apkrovimo netolygumus. Šiluminės ir atominės elektrinės, sudarančios elektros energetinės sistemos pagrindą, neleidžia tinkamai reguliuoti galią ir paros, ir metiniu aspektu. Šiems tikslams 1977 m. prie Kauno HE vandens saugykios buvo pradėta statyti Kruonio HAE. Elektra iš šios elektrinės tiekiama į 330 kV įtampos tinklą. Elektros minimalaus poreikio metu, Kruonio HAE dirba siurblio režimu ir naudodama perteklinę elektrą pompuoja vandenį iš apatinio vandens telkinio į viršutinį. Šiuo metu elektrinėje įrengta galia siekia 800 MW. Kai vandens baseinas pilnas, elektrinė gali generuoti 800 MW, 5 valandas po 160 MWatus. Tam AB „Lietuvos energija“ ieško investitorių. Reikalinga investicijų suma sudaro 800 mln. Lt. 3.Elektros energijos perdavimo principal.

Vienas svarbiausių elektros energijos perdavimui reikalingų renginių yra transformatorius. Jis Sudarytas iš uždaros plieninės šerdies, ant kurios užmaunamos dvi ritės su apvijomis. Viena tų apvijų vadinama – pirmine, jungiama prie kintamosios įtampos šaltinio. Prie kitos – antrinės – jungiama „apkrova“, t.y- prietaisai ir įrenginiai, vartojantys el. energiją.

Šiuo metu Jūs matote 30% šio straipsnio.
Matomi 2543 žodžiai iš 8439 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.