ATSINAUJINANTYS ENERGIJOS ŠALTINIAI
HIDROENERGIJOS POTENCIALO LIETUVOJE ĮVERTINIMAS
Savarankiškas darbas
TURINYS
1. Energetika: gėris ir blogis.
2. Hidroenergetikos Lietuvoje istorija.
3. Lietuvos upių potencialas.
4. Hidroelektrinių Lietuvoje perspektyvos.
5. Atsinaujinančių energijos šaltinių plėtra.
1. 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. 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 padidėjimas 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.
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.2. Lietuva neturi pakankamai savų išteklių pagaminti tiek energijos,
kiek jos reikia ūkinei veiklai. Šiuo metu pagrindinis energijos gamintojas
Lietuvoje yra Ignalinos AE, tačiau ją uždarius elektros energijos gamyba
labai sumažės ir Lietuva bus priversta pirkti energiją. Siekiant sumažinti
papildomas išlaidas, kurios atsiras uždarius Ignalinos AE, reikia
tikslingiau panaudoti atsinaujinančius energijos šaltinius – saulės šilumą,
vėją, medieną ir jos atliekas, geotermiką, vandens energiją.
Vanduo – vienas iš švariausių atsinaujinančių energijos šaltinių, kurio
energiją
galima panaudoti elektros gamybai. Hidroenergijos panaudojimas daro
mažiausią žalą aplinkai, palyginus su šilumine ir atomine energetika. Be
to, elektros energija, pagaminta hidroelektrinėse, yra pati pigiausia. Visa
tai tapo akstinu atkurti Lietuvos mažąją hidroenergetiką po
nepriklausomybės atgavimo. Mažajai hidroenergetikai šiuo metu tenka vis
didesnis vaidmuo plėtojant Lietuvos energetikos ūkį.
Hidroenergetika, jos plėtra, sunykimas ir atgimimas jau turi savo istoriją.Lietuvoje būta šimtai vandens malūnų, ne tik malančių grūdus, bet ir
skudurus, skirtus popieriui gaminti, dirbtuvėse vandens ratai kilnojo kūjus
kalant geležį, net kūlė javus.
Hidroenergetika, pritaikyta elektrai gaminti, siekia šio amžiaus pradžią.
Manoma, kad 1900 m. prie Virvyčios, Sukončių malūne buvo įrengtas elektros
generatorius, kurį suko vandens ratas. Jei taip (faktas tikrinamas), tai
mūsų hidroenergetikai, gaminančiai elektros energiją, 100 metų Lietuvos
1935 m. elektros ūkio aprašymo duomenys byloja, kad tais metais iš 309
elektrą gaminančių elektrinių, 96 buvo hidroelektrinės ir mišrios
hidrojėgainės, kuriose buvo įrengti 1432 kW bendros galios 102
hidroagregatai, gaminantys elektrą. Jose per metus buvo pagaminta 835,6
tūkst. kWh. Tai tesudarė apie 2,5 proc. (kaip ir dabar) pagamintos elektros
kiekio. Surinktais duomenimis 1958 m. buvo 320 hidrojėgainių (HE, malūnų,
lentpjūvių ir kt.), kurių bendra galia buvo apie 17,6 tūkst. kW. Nuo 1954
m. buvo leista elektrifikuoti kaimo vietoves iš valstybinių elektros
tinklų, todėl nuo 1959 m. pradėta likviduoti mažąsias HE. Nustojo veikusios
32 HE, kurių instaliuota galia buvo apie 3,3 tūkst. kW, o elektros gamyba –
12,9 mln. kWh per metus.
Dabartinio mažųjų HE atgimimo pradžioje (1993 m.) Lietuvoje buvo 12 mažųjų
HE, kurių instaliuota galia – 5,3 tūkst. kW, elektros gamyba – 13,2 mln.
kWh. 2000 m. pradžioje jau veikė 28 mažosios HE, jų galia išaugo iki 8,8
tūkst. kW, o elektros gamyba 1998 m. siekė 26,3 mln. kWh, t.y. dvigubai
daugiau nei 1993 metais. Tai rodo, kad mažųjų HE statyba plečiama, kas
metai pastatoma 2-3 naujos HE. Statomos Skleipių HE prie Virvyčios, Angarių
HE prie Šušvės, Jundeliškių prie Verknės ir kitos, suderinti projektai 9-
nioms HE statyti, o 30-čiai išduotos spec. sąlygos projektavimui.
Lietuvoje iš atsinaujinančių energijos šaltinių (saulės, vėjo, geotermijos
energija) kol kas nė vienas negali konkuruoti su vandens energija. Nors
dideliais hidroenergijos ištekliais mūsų šalis nepasižymi, tačiau upės,
kaip
alternatyvios energijos šaltinis, yra labai vertingos. Ant šių upių
statomos
nedidelio slėgio hidroelektrinės, kurios netolimoje ateityje turėtų
vaidinti
nemažą vaidmenį šalies elektros energijos gamybos srityje.
Vienu iš pagrindinių valstybės energetikos politikos tikslų yra energijos
taupymas ir efektyvus pirminių energijos išteklių naudojimas, taip pat
gamintojų ir vartotojų skatinimas efektyviai naudoti vietinius,
atsinaujinančius ir atliekinius energijos išteklius. Vykdant šiuos teisės
aktus, taip pat tarptautinių dokumentų reikalavimus, šalyje nuo 1992 m.
įgyvendinama Nacionalinė energijos vartojimo efektyvumo didinimo programa.
Viena pagrindinių Nacionalinės energijos vartojimo efektyvumo didinimo
programos įgyvendinimo krypčių yra „Vietinių energijos išteklių, atliekinių
ir atsinaujinančių energijos išteklių naudojimas“.
Hidroenergijos išteklių panaudojimo problema Lietuvoje susideda iš dviejų
dalių: didelių hidroelektrinių (HE), kurių galia didesnė nei 10 MW, ir mažų
HE,
kurių galia mažesnė negu 10 MW, statybos. Didelės HE gali būti įrengtos tik
prie dviejų didžiausių Lietuvos upių: Nemuno ir Neries. Prof. J.Burneikio
(LEI)
nuomone, kuo greičiau reikia apsispręsti dėl Nemuno upės hidroenergijos
panaudojimo. Tikslinga pastatyti dvi stambias hidroelektrines aukščiau
Kauno HE, t. y. prie Birštono ir Alytaus. Prie visų kitų 470 vidutinių ir
mažų upių gali
būti įrengtos tik mažos hidroelektrinės.3. Lietuvos hidroenergijos išteklius ir jų panaudojimo galimybes tyrė
J.Merčingas (1909 m.), S.Kolupaila (1922, 1939 m.), J.Smilgevičius (1930
m.), Maskvos Hidroenergoprojekto skyrius (1947-1959 m.), J.Jablonskis,
M.Lasinskas (1962 m.) ir kt.
1998 m. naujai apskaičiuojama visų Lietuvos upių teorinė potencinė galia ir
hidroenergija , kadangi po žemių sausinimo, atlikto maždaug pusėje šalies
teritorijos, pakito upių morfometriniai rodikliai, reikėjo patikslinti
nuotėkio charakteristikas. Be to, reikėjo naujai pažvelgti į turimus
atsinaujinančius energijos gamybos šaltinius, iš kurių
raiškiausių
yra upių, taip pat vėjo ir saulės energija.
Dabar tai suprasta ir šalys raginamos iki 2010 m. apie 12 proc. reikiamos
energijos gaminti iš vietinių atsinaujinančių šaltinių.
Nagrinėjamos visos upės, ne trumpesnės kaip 20 km, arba tos upės, kurių
baseino plotas ne mažesnis kaip 50 km2. Paprastai 50 km2 baseino plotą turi
14-17 km ilgio upeliai. Pasitaikė ir palyginti trumpų upių, turinčių
didesnį kaip 50 km2 baseino plotą. Tai dažniausiai ežeringų baseinų upeliai
– protakos tarp ežerų.Lietuvoje nagrinėto dydžio upių, tekančių ištisai,
dalimi arba valstybės siena, rasta 472. Buvo apskaičiuota hidrogalia upės
ar jos dalies, tekančios per Lietuvos teritoriją arba Lietuvos valstybės
siena, tik pastarosios dalies pusė galios priskirta mūsų šaliai.
Žinant tirtų upių ruožų galias, galima spręsti apie upės, baseino ar visos
šalies teritorijos hidrogalią, o pagal lyginamosios galios rodiklius – apie
upės ruožo hidroenergetinį efektyvumą. Į tuos upės ruožus, kurių didelė
kilometrinė galia, turi būti pirmiausia atkreiptas dėmesys ketinant statyti
hidroelektrinę.Prieš pateikiant labai apibendrintus upių potencinius
hidroišteklius reikia atkreipti dėmesį į tai, kad nagrinėtieji ištekliai
yra teoriniai, o realūs hidroištekliai yra gerokai mažesni dėl slėgio
mažėjimo, debito nuostolių, jo netolygumo per metus, dėl kitų techninių
priežasčių, ekologijos ribojimų ir t.t.
Matome, kad techniniai potencinės energijos ištekliai sudaro apie 60 proc.,
o ekonominiai – 25 proc. teorinių potencinės energijos išteklių. Matome,
kad mūsų sąlygomis vidutinio dydžio upių realūs potenciniai ištekliai
sudaro 25 proc., o Nemuno ir Neries – 70 proc. tų upių teorinių išteklių.Lietuvos hidroenergetiniai ištekliai
|Hidroenergetinių išteklių rūšys |Hidroenergetiniai ištekliai |
| |Galia P,MW |El.energijos išdirbis |
| | |E,mln.kWh |
|Teoriniai (potenciniai) |685 |5400 |
|472 upių,kurių ilgis viršija 20km| | |
|arba kurių baseino plotas | | |
|didesnis kaip 50km2 ; |582 |5100 |
|mažų upelių; |25 |105 |
|šlaitų. |78 |325 |
|Nemuno |322 |2820 |
|Neries |136 |1190 |
|mažų upių |96 |790 |
|Techniniai |408 |3560 |
|Nemuno |237 |2070 |
|Neries |112 |980 |
|vidutinių ir mažų upių |59 |510 |
|Ekonominiai |280 |2450 |
|Nemuno |194 |1700 |
|Neries |51 |450 |
|vidutinių ir mažų upių |34 |300 |Žinoma, didžiausią dalį šios realios galios ir energijos potencialo sudaro
Nemunas ir Neris. Jiems tenka net 80,3 proc. viso realaus potencialo. Tai
didžiosios hidroenergetikos energijos potencialas.
Mus dabar domina mažoji hidroenergetika, kuri naudoja mažesnės galios
vandens telkinius ir upes.
Iš lentelės taip pat aiškiai matyti teorinės ir realios hidroenergijos
potencialo struktūra. Didelės energetinės vertės upe laikome tą, kurios
visa teorinė galia daugiau kaip 100 tūkst. kW, vidutinės – tarp 100 ir 1
tūkst. kW bei mažos – mažiau kaip 1 tūkst. kW.
Tik 4 upių(be Nemuno ir Neries) teorinė hidrogalia didesnė kaip 10 tūkst.
kW: Šventosios – 18,8, Merkio – 13,2, Jūros – 12,3, Minijos – 11,1 tūkst.
kW.
Apskritai yra 69 upės, kurių kiekvienos galia yra per 500 kW. Šios upės
gali būti perspektyvios mažosios hidroenergetikos plėtrai.
Vidutinės ir mažos hidroenergetinės vertės upių reali potencinė galia apie
60 tūkst. kW. Laikant, kad vienos mažos HE galia yra apie 200 kW, šalyje jų
būtų galima įrengti apie 300. Tad joms reikia paieškoti tinkamų vietų.
Upių skaičius dar nieko nepasako apie upių hidroenergijos potencialo
išsidėstymą ir jo vertę šalies teritorijoje. Tai galima sužinoti ne iš
absoliučių hidroenergijos dydžių, bet iš hidrogalios dydžio, tenkančio 1 km
ilgio upės ruožui (kW /km). Pagal šį rodiklį didžiausią reikšmę turi Nemuno
ir Neries hidrogalia. Tai rodo, kad Nemunas ir Neris hidroenergetiniu
atžvilgiu yra pačios efektyviausios šalies upės. Nemuno vidutinė
kilometrinė galia yra 575 kW/km.
Bendrai vertinant atskirų baseinų upes, tai Merkio, Žeimenos, Dubysos,
Jūros,Minijos, Ventos baseinų upės turi 20-30 kW/km vidutinę galią, o
Nevėžio,Mituvos, ypač Lielupės, Mūšos ir Dauguvos intakų baseinų upių
vidutinė kilometrinė galia nesiekia nė 10 kW/km. To priežastis aiški –
mažas upių vandeningumas ir maži upių vagų išilginiai nuolydžiai.
Tačiau yra upių, kurios turi palyginti reikšmingą šį rodiklį – net per 50
kW/km. Tokiomis upėmis jau gali susidomėti hidroenergetikai. Tai Merkys,
Vokė,
Šventoji, Dubysa, Jūra, Akmena, Minija, Venta ir Virvyčia.
Nuo jų nedaug atsilieka Baltoji Ančia, Vilnia, Anykšta, Šešupė ir
Babrungas, kurių kW/km yra tarp 40 ir 50. Savo maža (<10 kW/km) vienetinė
galia išsiskiria tirtos Šyša, Mera-Kūna, Jara-Šetekšna, Šventoji (Baltijos
j.) ir Pyvesa.
Paprastai hidrojėgainės įrengiamos efektyviuose upių ruožuose, žemupiuose,