Česlovas Šimkevičius. JAV ir Europa ketina prisijaukinti Saulę  (8)

Savo garsiojoje kalboje šių metų balandžio 27 d. kasmetinėje 146-ojoje JAV Nacionalinės mokslų akademijos sesijoje JAV prezidentas Barrackas Obama tarp svarbiausių mokslo ir technologijų prioritetų paminėjo atsinaujinančių energijos šaltinių vystymo programą, kuriai per artimiausius kelerius metus numatoma skirti 150 mlrd. dolerių.


Ši programa leistų sumažinti JAV priklausomybę nuo iškastinių energijos šaltinių ir įgalintų sumažinti šiltnamio dujų emisijas 2050 metais apie 80 procentų, palyginti su dabartiniu lygiu. Vienas svarbiausių šios programos elementų yra Saulės energijos panaudojimas.

Ne taip senai žurnalas „Time“ visą numerį paskyrė klausimui, ko galima pasimokyti iš Vokietijos ekologinės energetikos srityje. Ypač amerikiečius nustebino informacija , kad nuo 1990 iki 2005 metų Vokietija sumažino šiltnamio dujų išmetimą 18 %, o JAV – padidino 16 %. „Time“ su pavydu aprašė vėjo jėgainių parkus, biodegalų gamyklas, namus su saulės kolektoriais ant stogo. Šalių, kurios labiausiai pasižymėjo kovoje už klimato apsaugą, reitinge Vokietija užima antrą vietą po Švedijos.

Prezidentas B. Obama nusprendė nebetęsti savo pirmtako politikos klimato kaitos klausimais ir imtis skubių priemonių padėčiai taisyti. Didysis planas numato iki 2050 metų pasiekti, kad 69 % elektros energijos ir 35 % visos energijos (įskaitant transportavimą) bus gaunama naudojant saulės energiją. Tam reikalingos technologijos jau parengtos. Numatoma, kad elektra vartotojams bus tiekiama pagal maždaug dabartines kainas, t. y. apie 5 cnt už kilovatvalandę (kWh). Bendra investicijų suma turėtų būti apie 400 mlrd. dolerių, tačiau tai tikrai vertos ir reikalingos investicijos. Pramonė nebenaudotų 300 stambių anglimis kūrenamų ir dar 300 dujomis varomų elektrinių bei viso jų vartojamo kuro. 2050 m. JAV anglies dioksido emisijų kiekis sudarytų 38 % 2005 m. lygio.

Elektra būtų gaminama naudojant puslaidininkinius fotogalvaninius elementus. Kad ir keista, bet numatoma naudoti kadmio telūrido plėveles, o ne silicio ar galio-aliuminio arsenido, kurie buvo laikomi perspektyviausiais kelis dešimtmečius. Nepaisant kadmio telūrio gamybos kenksmingumo, pasiektas šių elementų efektyvumas nulėmė jų pasirinkimą.

Numatoma, kad 2050 m. šie elementai tieks maždaug 3 TW (trilijonus vatų) galingumą. Tam reiktų sumontuoti fotogalvaninius kompleksus maždaug 78 tūkst. kv. km plote (Lietuvos plotas – apie 65 tūkst. kv. km). Nacionalinės atsinaujinančios energijos laboratorijos duomenimis, pietvakarinėje JAV dalyje yra pakankamai tinkamos žemės, todėl nereikės naudoti nelabai tam tinkamų vietų, kur vystoma intensyvi žemdirbystė.

Vienas iš didžiausių saulės energijos panaudojimą ribojančių veiksnių yra apsiniaukęs dangus ir nakties metas, kai elektra visai negaminama. Taigi, reikia sukaupti dieną pagamintą energiją ir ją laikyti, kad būtų galima naudoti naktį. Visokios akumuliatorinės baterijos yra neveiksmingos ir brangios. Viena iš alternatyvų yra suslėgto oro saugyklos. Elektros energija iš fotogalvaninių elementų yra panaudojama suspausti orui ir pumpuoti jį į hermetiškus požeminius urvus, apleistas kasyklas arba tuščius natūralių dujų šulinius. Kai reikia, suspaudžiamas oras išleidžiamas, jis suka turbiną, kuri gamina elektros energiją. Turbina dar varoma ir nedidelio kiekio deginamų gamtinių dujų. Tokios turbinos sudegina tik apie 25 % gamtinių dujų, kurias sunaudotų, jei būtų varomos tik jų. Panašios elektrinės jau veikia nuo 1978 m. Huntorfe, Vokietijoje, ir nuo 1991 m. Makintoše, Alabamos valstijoje. Tyrimai rodo, kad suslėgto oro energijos laikymo kaina sudaro mažiau nei pusę kainos, kuri būtų saugant energiją švino ir rūgšties akumuliatorių baterijose.

Elektra iš fotogalvaninių ūkių pietvakarinėje JAV dalyje būtų siunčiama aukštos įtampos nuolatinės srovės linijomis į suslėgto oro įrenginius visoje šalyje, kur turbinos gamintų elektrą ištisus metus. Gamtinių dujų geologinių tyrimų duomenys rodo, kad maždaug 75 % JAV teritorijos yra tinkamų geologinių klodų suspaustų dujų saugykloms įrengti. Bendras talpyklų tūris turėtų sudaryti apie 15 mlrd. kubinių metrų, o dujos būtų laikomos suspaustos iki maždaug 75 atmosferų slėgio.

Kitas būdas panaudoti saulės energiją elektrai gaminti yra koncentruota saulės energija – ilgi metaliniai veidrodžiai sufokusuoja saulės spindulius ant skysčio pripildyto vamzdžio ir įkaitina jį iki didelių temperatūrų. Susidarę garai suka turbiną. Kad elektrą būtų galima gaminti visą parą, reikia sukurti šilumos saugyklą, pripildytą, pavyzdžiui, gerai šilumą išlaikančios valgomosios druskos. Tada naktį garai susidaro panaudojant dieną sukauptą skystoje druskoje energiją. Kol kas veikiančios koncentruotos saulės energijos elektrinės neturi šių šilumos akumuliatorių. Mohavės dykumoje 2012 metais planuojama paleisti tokią 553 MW galios elektrinę.

Pirmame programos etape iki 2020 metų numatoma pastatyti 84 GW galingumo fotogalvaninių ir koncentruotos saulės energijos elektrinių ir nutiesti nuolatinės srovės perdavimo linijas. Šis perdavimo tinklas pasiektų Fenikso, Las Vegaso, Los Andželo, San Diego vartotojus vakaruose ir San Antonijo, Dalaso, Tampos (Floridos valstija), Atlantos miestus vidurio ir rytinėje dalyje. Vėliau šis tinklas tolydžio plėsis. Vienas iš svarbiausių šio plano uždavinių yra užtikrinti aprūpinimą energija 344 milijonams hibridinių transporto priemonių, daugiausia lengvųjų automobilių. Jos pakeistų benzinu varomas mašinas ir būtų svarbiausiu veiksniu, panaikinančiu JAV priklausomybę nuo užsienio naftos ir gerokai sumažinančiu šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisiją.

Visai kitokioje situacijoje yra Europos Sąjungos šalys. Jose yra nedaug vietų, tinkamų panaudoti saulės energiją elektrai gaminti. Tačiau didelė priklausomybė nuo Rusijos naftos ir dujų bei kartkartėmis žiemą kylantys konfliktai tarp Rusijos ir transportavimą užtikrinančių šalių – Ukrainos ir Baltarusijos – verčia ir Europą ieškoti skubių sprendimų. Taip atsirado projektas Desertec. Šis projektas primena XX a. pradžios fantastų kurtus projektus: gigantiški veidrodžiai, spindintys bokštai ir vamzdžiai, tūkstančių kilometrų ilgio elektros perdavimo linijos, ir visa tai po svilinančia Sacharos dykumos saule. Šį projektą sukūrė Viduržemio jūros bendradarbiavimo atsinaujinančios energijos srityje organizacija (Trans-Mediterranean Renewable Energy Cooperation, TREC). Ne taip senai dvylika didelių tarptautinių kompanijų (Deutsche Bank, ABB, RWE, MAN Solar Millennium, Abengoa Solar ir kitos) pareiškė remiančios šį grandiozinį projektą. Šios kompanijos pasirašė ketinimų protokolą ir numatė pirmiausia išsiaiškinti galimybes investuoti apie 400 mlrd. eurų šiam projektui įgyvendinti. Šiam projektui pritarė ir Europos Komisija, o spalio mėnesį numatoma įsteigti bendrą įmonę Desertec Industrial Initiative (DII), kuri galėtų pretenduoti ir į Europos Sąjungos 7-osios Bendrosios programos pinigus, skirtus moksliniams tyrimams ir technologijų plėtrai.

Projekto esmė – pastatyti Sacharoje koncentruotos saulės energijos elektrinių tinklą, kurio bendras galingumas kartu su vėjo jėgainėmis siektų apie 500 GW. Vėjo jėgaines numatoma išdėstyti Afrikos Atlanto vandenyno pakrantėje, o jų galingumas būtų apie 1/5 saulės energijos elektrinių galingumo. Dalį energijos numatoma panaudoti Sacharos regiono šalyse vandeniui gėlinti, pramonėje ir žemės ūkyje bei namų ir įmonių oro kondicionavimui. Didžioji dalis energijos bus perduodama į Europą aukštos įtampos nuolatinės srovės linijomis. Taip Europa gaus dar vieną atsinaujinančios energijos šaltinį, bet, kitaip nei JAV, saulės energija sudarys tik apie 15-20 % viso poreikio. Branduolio energija, nafta ir dujos 2050 m. turėtų patenkinti dar apie 20 % poreikių, o likusią dalį sudarytų kiti atsinaujinančios energijos šaltiniai (biomasė, vėjo energija, geoterminė energija ir pan.).

Tačiau reikia iš karto pažymėti, kad projekto sėkmei didžiausią įtaką gali turėti ne techninės, o politinės problemos. Neaišku, kaip pavyks suvienyti daugiau kaip dešimt Afrikos ir Artimųjų Rytų šalių, kurios konkuruoja, o kartais net ir atvirai kariauja tarpusavyje.

Ką šioje situacijoje reikėtų daryti Lietuvai? Aišku, kad Europos Sąjunga nori kuo greičiau išsivaduoti nuo nemalonins savo energetinės priklausomybės nuo Rusijos, o tai yra ir svarbus uždavinys Lietuvai. Todėl būtina kuo skubiau pradėti vykdyti elektros jungčių su Lenkija ir Švedija statybą. Lietuvos mokslininkai ir verslo struktūros taip pat turėti aktyviau įsitraukti į šio europinio projekto vykdymą ir kitas programas, susijusias su atsinaujinančių energijos šaltinių vystymu.

Aut. teisės: bernardinai.lt
bernardinai.lt
Autoriai: Česlovas Šimkevičius
(0)
(0)
(0)

Komentarai (8)