Alternatyvi energetika darniosios raidos...

Alternatyvi energetika darniosios raidos perspektyvoje

Mokslinis seminaras KTU Europos institute

2014.03.27KTU ATSINAUJINANČIOSIOS ENERGETIKOS CENTRAS

Pranešėjas – dr. Vytautas Adomavičius

2

Faktai apie atsinaujinančiųjų išteklių elektros energetikosplėtrą Europos Sąjungoje ir pasaulyjePer paskutinį dešimtmetį elektros gamyba iš atsinaujinančiųjų ištekliųvisame pasaulyje, o ypaš Europos Sąjungoje, labai išaugo. Pagal per vienerius metus ES naujai įrengtų elektrinių suminę galiąatsinaujinančiųjų išteklių elektrinės 2009-2013 metais užėmė labai aukštas pozicijas toli pralenkdamos kitas elektros energijos gamybostechnologijas (3, 4 skaidrės). Ši tendencija išsilaikys ir per artimiausius dešimtmečius. Europos Sąjungos Atsinaujinančiosios energijos taryba (EREC) planuoja, kad 2040 m. 82 % visos sunaudojamos elektros energijos bus gaminama atsinaujinančiųjų išteklių elektrinėse (6 skaidrė).

Jau dabar pasaulyje yra apie 50 valstybių, kurios nuo 100 % iki 50 % elektros energijos gamina atsinaujinančiųjų išteklių elektrinėse. Tarp jųyra ir papuasai, kurie 2012 m. iš atsinaujinančiųjų išteklių gamino 39 % elektros energijos (7 skaidrė, Papua New Guinea), kai Lietuva – tik 14 %.

Labai spartus atsinaujinančiųjų išteklių dalies (%) didėjimas sunaudojamos energijos balanse numatomas ir pagal Rusijos akademiko D. Strebkovo prognozę (8 skaidrė).

3

Per 2009 m. Europos Sąjungoje įrengtų elektrinių suminės galiosVE – vėjo elektrinės, GDE – gamtinių dujų elektrinės, SE – saulės elektrinės, ANE – anglies elektrinės, BE – biomasės elektrinės. KAE – komunalinių atliekų

elektrinės, AE – atominės elektrinės, HE – hidroelektrinės, KSE – koncentruotos saulės energijos šiluminės elektrinės

Faktai apie elektros energetiką Europos Sąjungoje (1)

10,2

6,65,8

2,4

0,6 0,44 0,44 0,39 0,120

2

4

6

8

10

12

VE GDE SE ANE BE KAE AE HE KSE

Sum

inė įre

ngto

ji ga

lia, G

W

4

Faktai apie elektros energetiką Europos Sąjungoje (2)

47

21

32

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

SE VE KITOS

ES n

aujų

ele

ktrin

ių s

uminė

galia

, %

Per 2011 m. ES įrengtų elektrinių suminės galios procentaisSE – saulės elektrinės, VE – vėjo elektrinės, KITOS – visos kitos elektrinės

5

Suminės saulės elektrinių įrengtosios galios GW ES šalyse 2012 m.

ES – 69 GWVokietija – 32, 7 GW Italija – 16,3 GW...........................................................Belgija – 2,65 GW Čekija – 2,02 GWSlovakija – 0,52 GW..........................................................Liuksemburgas– 0,0470 GWLietuva – 0,0061 GW x 7,7Lenkija – 0,0034 GW x 14Latvija – 0,0015 GW x 31Estija – 0,0002 GW x 235

Ignalinos AE galia prieš uždarymą – 1,3 GW

6

17,5 18

0,63

25,122

11,8 2,8 2,2

82

0102030405060708090

SE VE HE BE GTE SŠE JE VisosAIE

VisosTrEElektrinių tipas

Paga

min

tos

elek

tros

dal

is, %

Kokia atsinaujinančiųjų išteklių energetikos ateitis pasaulyje?

Atsinaujinančiųjų išteklių elektrinių dalis pasaulio elektros gamyboje 2040 m(Šaltinis: EREC – Renewable Energy Scenario to 2040)

7

Elektros gamyba pasaulyje iš atsinaujinančiųjų išteklių 2011-2012

20.8World–201223.8EU–201319.2China–2012China, European Union and World

11Poland46Gabon91Kirgizia14Lithuania52Madagascar93Laos PDR12Estonia58Mali98Tajikistan1Belarus63Sudan100Nepal

Baltic region68Kenya100Bhutan39Papua N. G.75GhanaAsia76N. Zealand77Cameroon40Finland

Oceania81CAR46Croatia57Peru82Congo48Denmark63Canada86Malawi48Montenegro63El Salvador87Rwanda60Switzerland73Venezuela90Uganda61Sweden86Colombia90Tanzania62Latvia89Brasilia96Somalia70Portugal91Belize97Angola74Austria93Costa Rica100Congo DR85Albania94Guatemala100Zambia86Georgia97Honduras100Mozambique98Norway100Paraguay100Lesotho100Iceland%Country%Country%Country

AmericaAfricaEurope

8

0102030405060708090

100

1700 1800 1900 2000 2100 2200

Metai

%

Atsinaujinančiųjų išteklių energijos dalies % kaita pasaulyje sunaudojamos energijos balanse pagal akademiką D. Strebkovą

9

Elektros gamyba iš AEI Lietuvoje

10

Elektros gamyba iš AEI Lietuvoje

Elektros gamyba naudojant atsinaujinančiuosius energijos išteklius Lietuvoje prasidėjo 1900 metais, kai pajūryje pradėjo veikti pirmoji nedidelės galios hidroelektrinė. Apie šimtą metų tai buvo vienintelis mūsų šalyje AEI šaltinis, naudojamas elektrai gaminti. Kiti šaltiniai buvo pradėti naudoti tokia tvarka: • pirmoji biodujomis varoma elektrinė – 2003;• pirmoji pramoninė vėjo elektrinė – 2004;• pirmoji biokuru varoma kogeneracinė elektrinė – 2007;• pirmoji saulės elektrinė – 2011.Elektros gamybos iš AEI pokyčius Lietuvoje per praėjusįdešimtmetį atspindi 11-16 skaidrėse pateikta vaizdinė informacija.

11

Elektros gamyba iš AEI Lietuvoje (1)

BiogasBiofuel

Hydro energy

Wind energy

050

100150200250300350400450

GWh

2007

12


2011

Biogas

Biofuel

Hydro energy

Wind energy

Solar energy

0

100

200

300

400

500GWh

13


2013

Biogas

Biofuel

Hydro energy

Wind energy

Solar energy

0

100

200

300

400

500

600

700GWh

14

Elektros gamyba Lietuvoje iš AEI 2007-2013 metais biokuro, biodujų, saulės ir mažosiose hidroelektrinėse

0

50

100

150

200

250

2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

Year

GWh Biofuel

Solar Biogas

Small HEPP

15

Elektros gamyba Lietuvoje iš AEI 2007-2013 metais vėjo elektrinėse, hidroelektrinėse ir visose AEI elektrinėse

0

200

400

600800

1000

1200

1400

1600

2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

Year

GWh

Total from RES

Hydro energy

Wind energy

16

Prognozuojama elektros gamyba Lietuvoje iš AEI 2020-2050 visose AIE elekrinėse (šaltinis: LAIEK)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060

Shar

e of

RES

-bas

ed e

nerg

y, % RES-power

RES-energy

ES tikslas (33 %)

Lietuvos tikslas (21 %)

17

1. Jau dabar galingų saulės elektrinių įrengimo kainos sumažėjo iki gerokai mažiau, kaip 1000 $ JAV/kW (atominėms elektrinėms šis rodiklis 5000-6000 $ JAV/kW )

2. Saulės elektrinėse pagamintos elektros energijos nesubsidijuojama supirkimo kaina sumažėjo iki 6,4-9,9 JAV ct/kWh ir numatoma ją toliau mažinti iki 4,5-5,0 JAV ct/kWh

3. Kanados kompanija Morgan Solar nuo 2014 m pradeda gaminti naujoviškus fotoelektros modulius, kurių kaina bus apytiksliai dvigubai mažesnė, o efektyvumas dvigubai didesnis, todėl SE pagamintos elektros kainos dar labiau sumažės

4. JAV esanti tarptautinė kompanija Solar Bankers sukūrė naujoviškus silicio saulės elementus su pigia holografine plėvele, kuri šviesą sukoncentruoja apie 2500 %. Silicio kiekį elementams gaminti dėl to galima sumažinti iki 90%. Tada elementų kaina labai sumažėja, o jų efektyvumas labai padidėja

Įvertinus šias ir kitas aplinkybes galima siūlyti atnaujinti vis dar nepakeistąoficialų Lietuvos tikslą iki 2020 m įrengti saulės elektrinių, kurių suminėgalia būtų 10 MW ( jau dabar įrengta 67 MW). Naujasis Lietuvos tikslas galėtų būti bent 1 GW (apie 1 TWh energijos per metus). Kai kurios panašios šalys jau 2012 m. turėjo įsirengę 2-3 GW suminės galios SE.

Saulės energijos naudojimo galimybės elektrai gaminti Lietuvoje kol kas dar gerai nesuvokiamos ir objektyviai neįvertinamos, nors:

18

Atsinaujinančiųjų ištekliųenergetikos plėtros priežastys

19

Kas lemia galingą AI energetikos proveržį pasaulyje? (1)

AIE sistemų naudojimas turi didžiulį potencialą efektyviaiprisidėti prie aplinkos taršos mažinimo. Šiuo metu labiausiai aplinką teršia energetika (apie 50 %) ir transportas (apie 30 %). Aplinkos tarša įgavo grėsmingą mastą: užteršta atmosfera, vanduo, žemė, visa biosfera. Didėja sergamumas, vyksta mūsų planetos istorijoje šeštasis didysis pasaulio gyvūnijos ir augmenijos rūšių išnykimas (kasmet išnyksta apie 30 000 rūšių, kai natūralaus išnykimo dažnis – apie 5 rūšys per metus).

20


Didėjant aplinkos taršos mastams ir šiltnamio efektą sukeliančiųdujų išlakų kiekiams vis stipriau pasireiškia pasaulinės klimato kaitos pasekmės. Didėja uraganų, potvynių, karščio ir šalčio bangų, sausrų dažnis ir mastai ir tų nelaimių sukelti nuostoliai. Pasaulio stebėjimo instituto (Worldwatch Institute, įkurtas 1974) duomenimis, 1970 m. stichinių nelaimių sukelti nuostoliai sudarėapie 1 milijardą JAV dolerių ir laikui bėgant nuolat didėjo. 2000 m. ši suma padidėjo iki 100 milijardų dolerių. 2012 m. tik vienas uraganas Sandy, siautėjęs Karibų jūros valstybėse ir keliose JAV valstijose, vien tik Niujorkui padarė žalos už 50 milijardų dolerių. Sparčiai tirpstant ledynams ir kylant pasaulinio vandenyno lygiui, prognozuojama, kad didelės žemumų teritorijos ir miestai, kur gyvena virš 300 mln. žmonių, šio amžiaus pabaigoje gali atsidurti po vandeniu. Gali išnykti kai kurios žemose salose esančios valstybės.

21

Mauna Loa observatorijos Havajuose CO2 stebėjimaihttp://co2now.org/current-co2/co2-now

22

Artimiausių planetų orbitų išsidėstymo tvarka

+167 ºC + 482 ºC +15 ºC

MERKURIJUS VENERA ŽEMĖ

S A U L Ė

CO2 kiekio įtaką klimatui rodo Veneros ir Merkurijaus pavyzdys. Veneros paviršiuje, kurios atmosferoje vyrauja CO2dujos, vidutinė temperatūra 482 ºC. Merkurijaus paviršiuje, kur CO2 kiekis nedidelis, temperatūra tik 167 ºC, nepaisant to, kad ši planeta yra žymiai arčiau saulės.

23


Vėjo ir saulės energijos sistemų patrauklumą didina tai, kad energijai gaminti joms nereikia jokio kuro. Todėl pagamintos energijos savikainoje nėra išlaidų kurui įsigyti ir jam tiekti, nes saulės spinduliuotė ir vėjas „tiekiami“ nemokamai tiesiai į AIE sistemos įrengimo vietą. Atsinaujinančiųjų vėjo ar saulės energijos išteklių niekas negali blokuoti, kelti jų kainą ar naudoti šiuos išteklius kaip politinio spaudimo įrankį. Be to, šių sistemų darbo metu į aplinką neišmetamos jokios kenksmingos išlakos. Naudojant daugiau vietinių atsinaujinančiųjų energijos išteklių, didėja šalies energetinės nepriklausomybės laipsnis.

24


AIE sistemų plėtra turi teigiamą poveikį ekonomikai. Kai vietoje brangių ir taršių importuojamų energinių žaliavų naudojami vietiniai atsinaujinantieji energijos ištekliai, tai finansiniai ištekliai neiškeliauja į užsienį (negrįžtamai), bet dalyvauja šalies ekonomikoje, o tam tikra daugelio valstybių taikoma parama šiai sričiai didele dalimi grįžta įšalių biudžetus per įvairius mokesčius. Kuriasi darbo vietos, atsiranda darbo AIE sistemų projektuotojams, tiekėjams, montuotojams, eksploatuotojams. Visi moka mokesčius, sumažėja pašalpas gaunančių bedarbių ir gyventojų, gaunančių kompensacijas užšildymą. Sumažėjusi šilumos energijos kaina dar kartą mažina kompensacijų gavėjų skaičių ir tų kompensacijų dydį. Be to, įdiegus AIE sistemas dideliu mastu, sumažėja aplinkos tarša ir susidaro galimybės gauti papildomų pajamų iš prekybos taršos leidimais.

25

Atsinaujinančiosios energijos išteklių naudojimo strategija

Yra daug būdų efektyviai naudoti atsinaujinančiuosius energijos išteklius

26

Atsinaujinančiosios energijos išteklių naudojimo specifika (1)

Elektros ir šilumos energijos gamybos sistemų, naudojančių saulės ar vėjo energijos išteklius, natūraliam nepastovumui kompensuoti dažniausiai naudojami du būdai: galios rezervavimo ir energijos kaupimo.

Naudojant galios rezervavimo būdą, reikia turėti papildomą galios generatorių(elektros arba šilumos – priklausomai nuo gaminamos energijos rūšies), kurio galią galima reguliuoti priklausomai nuo reikalingos galios trūkumo. Jei negali veikti saulės arba vėjo energijos sistema arba ji išvysto nepakankamą galią, tai įjungiama rezervuojanti energijos gamybos sistema, kuri gali naudoti arba AEI,arba iškastinį kurą.

Kitas būdas energijos gamybos sistemai rezervuoti, kai nusilpsta arba užgęsta AEI šaltinio galia, yra energijos kaupikliai. Plėtojantis AIE technologijoms, kaupikliai įgavo labai svarbią reikšmę, ypač autonominėse energijos gamybos sistemose.

Siekiant, kad naudojama atsinaujinančiųjų energijos išteklių sistema būtų nebrangi ir efektyvi, reikia jos įrengimo vietoje tausoti energiją ir naudoti efektyvias energijos gamybos sistemas.

27

Iš vėjo gautos elektros energijos integravimas į elektros tinklą turi ribotas galimybes dėl didelio generuojamos galios nepastovumo, todėl norint didinti vėjo energijos naudojimą, kuriamos inovacinės technologijos, kuriose energija būtų naudojama jos gamybos vietoje esančiuose elektros ir šilumos energijos imtuvuose. Tik vietoje nesunaudotas energijos likutis galėtų būti tiekiamas į elektros tinklą.

Perduodant ir skirstant iš vėjo gautą elektros energiją per elektros energetikos sistemos tinklus energijos nuostoliai yra neišvengiami ir tai yra dar vienas argumentas, kodėl iš vėjo ir kitų atsinaujinančiųjų išteklių gautą elektros energiją tikslinga kuo daugiau naudoti jos gamybos vietoje.

Ypač geros perspektyvas naudoti kur kas daugiau atsinaujinančiųjų energijos išteklių turi pastatai, kuriuose energijos sąnaudos sudaro apie 40 % nuo visos Lietuvoje pagamintos energijos, o ES - 41 %.

Sparti atsinaujinančiųjų išteklių energetikos plėtra sudaro labai geras galimybes kurtis ir plėtotis verslo įmonėms šioje srityje.

Atsinaujinančiosios energijos išteklių naudojimo specifika (2)

28

Praktiniai atsinaujinančiųjų išteklių

naudojimo pavyzdžiai

29

Daug atsinaujinančiųjų išteklių energijos sistemų galima įdiegti pastatuose

Pastato energijos poreikiai

Patalpų šildymo sistema – 70-85 % ,

Vandens šildymo sistema – 5-10 %,

Elektros energijos imtuvai – 5-10 %,

Elektromobilis – 5-10 %

Kogeneracinė mikroelektrinė (KME) arba regionuose su pakankamais vėjo energijos ištekliais mikrotinklas su vėjo elektrinėmis(VE) gali patenkinti visus pastato ir elektromobilio energijos poreikius.

30

Praktiniai AEI naudojimo pavyzdžiaiPramoninė didelės galios saulės elektrinė

31

Saulės energijos naudojimas elektrai gamintiMažosios saulės elektrinės gyvenamuose būstuose

32

Elektrinis keltas varomas saulės energija

33

Elektriniai kateriai:

be saulės energijos panaudojimo (kairėje),

su daliniu saulės energijos naudojimu (dešinėje)

34Saulės energija varomas lėktuvas SOLARIMPULS

35

Įvairūs atsinaujinančiųjų energijos išteklių naudojimo pavyzdžiai

36

Įvairūs atsinaujinančiųjų energijos išteklių naudojimo pavyzdžiai

37

Pramoninės vėjo elektrinės

38

Pasaulio rinkoje yra apie 700 MVE tipų, kuriuos gamina > 250 gamintojų

Mažosios vėjo elektrinės

39

Informacijos šaltiniai, rekomenduojami savišvietai

Viena iš pagrindinių mūsų atsilikimo atsinaujinančiųjų ištekliųenergetikos srityje priežasčių yra moksliškai pagrįstos ir praktiškai patikrintos informacijos stoka šioje srityje. Naujausią informacijąypač aktualu turėti sprendimų priėmimo galią turintiems šalies piliečiams.

Informacijos šaltinių atsinaujinančiųjų išteklių energetikos tematika lietuvių kalba yra labai nedaug. Bet internete galima rasti labai daug elektroninių žurnalų ir naujienlaiškių užsienio kalbomis, ypač anglų kalba. Juos galima užsisakyti nemokamai.

40

KTU Atsinaujinančiosios energetikos centro ir leidyklos „Technologija“ atsakas į ES energetikos plėtros tendencijas

Naujos parengtos ir rengiamos mokomosios knygos 2012–2013 m.

1. Petrauskas G., Adomavičius V. Saulės energijos naudojimas elektrai gaminti. Mokomoji knyga. – Kaunas: Technologija, 2012. 120 p.

2. Petrauskas G., Adomavičius V. Vėjo energijos naudojimas elektrai gaminti. Mokomoji knyga. – Kaunas: Technologija, 2012. 168 p.

3. Adomavičius V. Mažosios atsinaujinančiųjų išteklių energijos sistemos. Mokomoji knyga. – Kaunas: Technologija, 2013. 289 p.

Prieiga prie knygų KTU elektroninėje bibliotekoje:

http://www.ebooks.ktu.lt/einfo/1000/vejo_energijos_naudojimas_elektrai_gaminti/

http://www.ebooks.ktu.lt/einfo/999/saules_energijos_naudojimas_elektrai_gaminti/

http://www.ebooks.ktu.lt/eb/1224/mazosios_atsinaujinanciuju_istekliu_energijos_sistemos/

41

Nemokami elektroniniai žurnalai ir naujienlaiškiai savišvietai atsinaujinančiųjų išteklių energetikos srityje

Renewable Energy Focus http://www.renewableenergyfocus.com/

Renewable Energy World http://www.renewableenergyworld.com/rea/home

New and Emerging Technology News http://www.gizmag.com/

PV Magazine http://www.pv-magazine.com/subscriptions/#axzz23QPnfmbg

Energy Matters News (newsletter) http://www.energymatters.com.au/

Distributed Energy Resources http://www.der-journal.org/

Solar Daily http://www.solardaily.com/

42

Europos Sąjunga labai daug prisideda, kad taršiosios energetikos laikai kuo greičiau pasibaigtų.

Kol nevėlu, reikia atsisveikinti su šiomis aplinkai nedraugiškomis technologijomis.

ES yra pasaulio lyderis atsinaujinančiosios energetikos srityje. Galime didžiuotis, kad esame ES nariai.

Pralaimėjusių “žaliojoje” energetikos revoliucijoje nebus – net jos priešininkai kvėpuos kur kas švaresniu oru.

43

AAČČIIŪŪ UUŽŽ DDĖĖMESMESĮĮ

Alternatyvi energetika darniosios raidos...

Documents

Transcript of Alternatyvi energetika darniosios raidos...