Branduolinė ir alternatyvi energija: jų vieta XXI a. pasaulio energetikos sistemoje

Tarp dažniausiai minimų yra branduolinė energetika ir atsinaujinantys energijos šaltiniai. Šiuo metu 33 pasaulio valstybių atominėse elektrinėse veikia 439 branduoliniai reaktoriai, o dar 33 yra statomi. Atominės elektrinės pagamina maždaug trečdalį Europos Sąjungos elektros energijos. Maždaug tiek pat pagaminama anglis deginančiose elektrinėse, o 20 % – gamtines dujas deginančiose elektrinėse. Deginant organinį kurą (anglis, gamtines dujas, naftos produktus), Europos Sąjungos šalyse pagaminama daugiau kaip pusė visos elektros energijos. Tuo tarpu atsinaujinantys šaltiniai užima tik septintadalį. Todėl toks didelis dėmesys skiriamas atsinaujinantiems šaltiniams. Iš jų hidroenergijos indėlis 2006 metais sudarė 9,2 %, vėjo energija – 2,4 %, biomasė – 2,7 %, Saulės energija – 0,074 %, geoterminės energija 0,2 %.

Lietuvoje nuo senų laikų naudojama biomasė (malkos, durpės, spaliai, šiaudai), vėjas ir vanduo suko malūnų girnas ir kitų to meto technologinių įrenginių mechanizmus. Lenkija turi dideles anglių atsargas, o Estija degiųjų skalūnų. Tokį kurą deginant elektrinėse, šiose valstybėse pagaminama per 90 % elektros energijos, tačiau nemažai išskiriama ir anglies dioksido (CO2), laikomo pagrindiniu pasaulinio atšilimo kaltininku. Todėl ir Estija, ir Lenkija renkasi branduolinės energijos alternatyvą. Vokietija turi anglių atsargų ne mažiau 300 metų. Šis kuras elektros energijos gamybos balanse sudaro 42 %. Dažnai pavyzdžiu laikoma Danija net 54 % elektros energijos gaminasi, degindama akmens anglis ir teršdama atmosferą anglies dvideginiu ir kitais teršalais. 21 % sudaro gamtinių dujų deginimas ir tiek pat – atsinaujinantys energijos šaltiniai. Nei Lietuva, nei Latvija nenaudoja anglių deginimo elektros gamybai, todėl yra daug ,,švaresnės”. Lietuvos ,,švarumą” užtikrina branduolinė energija, o Latvijos – hidroenergija.

Anglis ir dujos

Anglimis kūrenamos elektrinės ir atominės elektrinės yra didelės galios, kuri siekia tūkstančius megavatų. Kuo didesnė galia, tuo pigesnė kilovatvalandė. Šių elektrinių gaminama elektros energija yra pigiausia. Be to, jos gamina elektros energiją nepertraukiamai. Ši savybė yra vadinama bazinės apkrovos savybe. Tai bet kokios elektros tiekimo sistemos pagrindas.

Organinio kuro degimas yra cheminis procesas, kurio metu išsiskiria šiluma. Šilumokaityje vanduo paverčiamas garu, kuris suka turbiną, sujungtą su elektros generatoriumi, gaminančiu elektros energiją. Esant optimalioms darbinėms temperatūroms, pilnasis garo energijos vertimo į elektros energiją efektyvumas yra maždaug 35 – 40 %. Tai garo ciklo naudojimo savybė, nepriklausomai nuo to, ar tai anglimis kūrenamos elektrinės, ar branduolinį kurą naudojančios atominės elektrinės.

Gamtinės dujos yra švaresnės negu anglys. Gamtinių dujų elektrinės gali būti mažesnės galios – šimtų megavatų eilės. Tai leidžia pastatyti elektrinę ir su mažesnėmis investicijomis. Tai labai patrauklu verslininkams. Tačiau gamtinės dujos turi ir trūkumų. Kaip ir kiekvienas deginamas kuras, jos išskiria daug anglies dvideginio. Gamtinių dujų rezervai yra daug mažesni negu anglių. Didelis poreikis, susijęs su ribotomis gavimo galimybėmis ir palyginti menkais ištekliais lemia nepastovias kainas, kintančias ir dėl politinių priežasčių. Ypač tai aktualu Lietuvos sąlygomis. Dujinių elektrinių pasirinkimas silpnina energetinę nepriklausomybę. Be to, gamtinės dujos yra geras kuras individualiam šildymui bei puiki žaliava chemijos pramonei, todėl jų naudojimas elektrai gaminti laikomas labai prastu vertingo produkto panaudojimu.

Hidroenergetika

Hidroenergija yra plačiai naudojamas atsinaujinantis energijos šaltinis. Tokiu būdu pagaminama maždaug 2 % viso pasaulio energijos. Hidroenergija turi daug patrauklių savybių. Elektros gamybos metu nesusidaro nei CO2, nei kiti teršalai. Išskyrus užsitęsusių sausrų laikotarpį, hidroelektrines galima laikyti bazinės apkrovos elektrinėmis. Tokios jos yra Skandinavijoje. Vienos kitas darniai papildydamos hidroelektrinės ir atominės elektrinės Švedijoje sudaro bazinės apkrovos elektrinių pagrindą. Jų indėlis maždaug lygus: atominių elektrinių 46 %, o hidroelektrinių – 52 %. Norvegai dėl savo palankaus reljefo, hidroelektrinėse pagamina net 97 % elektros energijos. Jiems nereikia kitų atsinaujinančių šaltinių.

Tačiau hidroenergija turi ir trūkumų. Dauguma tinkamų upių Europoje jau turi užtvankas. Todėl tolesnė hidroelektrinių plėtra yra labai sudėtinga. Naujai statomoms hidroelektrinėms taikomi labai griežti aplinkosauginiai reikalavimai. Pagrindinė priežastis – dideli žemės plotai, kurie užliejami formuojant vandens baseiną. Dėl pasikeitusio požiūrio šiais laikais pastatyti Kauno hidroelektrinę ar Antalieptės hidroelektrinę būtų neįmanoma. Latvijoje pastatytos trys hidroelektrinės ant Dauguvos upės nuskandino daug kultūrinių ir istorinių objektų, o kova prieš ketvirtos – Daugpilio hidroelektrinės statybą buvo Latvijos Tautos fronto veikėjų krikštas.

Vėjas

Vėjas yra kitas atsinaujinančios elektros energijos šaltinis, kuriam ypač didelis dėmesys skiriamas dabar. Nepaisant to, jo indėlis į elektros gamybą yra labai mažas. Vėjo energetika turi keletą svarbių privalumų. Vėjas gamina švarią elektros energiją, nes nesukuria CO2 bei kitų kenksmingų teršalų. Tačiau vėjas nepučia pastoviu greičiu. Jei jis yra per silpnas ar per stiprus, pagaminama nedaug elektros energijos. Didelė moderni vėjo jėgainė pagamina vidutiniškai 35 % elektros energijos nuo savo maksimalios projektinės galios. Šis 35 % galimas naudingumo koeficientas reiškia, kad siekiant turėti 1000 MW galios elektros energijos, reikia turėti 3000 MW vėjo jėgainių parką. Dėl vėjo nepastovumo visada reikia turėti kitų tipų dirbančias rezervines elektrines staigiam energijos trūkumui užkamšyti. Tokie atvejai dažnai fiksuojami Vokietijos elektros tinkluose, į kuriuos įjungta daug vėjo jėgainių. Kitas didelis vėjo jėgainių trūkumas yra tas, kad perteklinę energiją, pagamintą esant optimalioms vėjo sąlygoms, sunku ir brangu kaupti, kad vėliau būtų galima naudoti, kai vėjas silpsta arba dingsta. Elektra yra naudojama jos gamybos metu.

Dar vienu trūkumu laikomas labai mažas vėjo energijos intensyvumas, palyginus su energijos išsiskyrimo intensyvumu anglių ar gamtinių dujų kūrykloje arba atominės elektrinės reaktoriuje. Todėl dideliam energijos kiekiui pagaminti reikia daug vėjo jėgainių, išdėstytų dideliame plote. Todėl Danijoje į akis krinta ne anglių krūvos prie šiluminės elektrinės, bet daug dideliame plote išdėstytų vėjo jėgainių, nes jos pagamina tik nedidelę dalį elektros energijos. Laikoma, kad moderniam miestui su 600 tūkstančių gyventojų reikia 2400 MW galios elektros šaltinių. Tokiam poreikiui patenkinti, priimant optimistinį 40 % naudingumo koeficientą, reikėtų kelių tūkstančių vėjo jėgainių išdėstytų plote, kelis kartus didesniame už pačio miesto plotą. Anglimis kūrenant metams pakaktų stadiono dydžio tūrio, o atominei elektrinei – sunkvežimio branduolinio kuro.

Vėjo jėgainės triukšmingos ir kelia pavojų paukščiams. Tai pat jos darko kraštovaizdį. Vėjo jėgainių aukštis siekia šimtą metrų, o mentės ilgis – 50 metrų, Tai aukštesni statiniai už mums įprastas bažnyčias. Sakoma, kad modernios vėjo jėgainės sukelia grožio pojūtį jų konstruktoriams ir savininkams, tačiau dauguma gyventojų jas vertina kaip nepatrauklų, akį rėžiantį svetimkūnį. Išvardintos savybės rodo, kad vėjo jėgainių laukia labai dideli, o gal net ir neįmanomi iššūkiai, norint, kad jos pakeistų bazinės apkrovos elektrines. Manoma, kad geriausiai tinkantis vėjo jėgainių vaidmuo yra pikinės energijos gamyba, esant dideliam energijos poreikiui tam tikru paros metu arba vasaros ir žiemos kritiniais laikotarpiais. Laikoma, kad daugiau gaminti vėjo jėgainėse kaip 10 % elektros energijos yra netikslinga, nes dėl vėjo greičio nepastovumo tai destabilizuotų nacionalinės elektros sistemos darbą.

Saulė

Saulės energija elektros energijos gamybai, kaip ir vėjo, nėra plačiai naudojama. Nepaisant to, Saulės energija dažnai minima kaip patraukli alternatyva organiniam kurui. Dabartiniu metu kruopščiai padaryti fotovoltiniai elementai paverčia maždaug 10 % krintančios dienos šviesos energijos į elektros energiją. Saulės energijos trūkumai yra panašūs į vėjo jėgainių trūkumus. Akivaizdu, kad Saulė ryškiai šviečia tik dienos metu ir kai nėra debesų. Todėl nėra galima bazinės apkrovos energijos gamyba, nes nėra paprasto būdo, kaip kaupti perteklinę energiją dienos metu, kad būtų galima panaudoti nakties metu.

Be to, Saulės spinduliuotės intensyvumas Žemės paviršiuje yra labai mažas, palyginti su anglių pakuroje arba reaktoriaus aktyviojoje zonoje esančiu energijos intensyvumu. Todėl reikalingas didelis Saulės baterijų plotas, siekiant pagaminti didelį elektros energijos kiekį. Norint elektra aprūpinti miestą, reikia to miesto dydžio fotovoltinių baterijų ploto. Galiausiai, Saulės įrenginių generuojama elektra yra labai brangi. Priežastis ta, kad reikia labai daug medžiagų padengti tą plotą. Šių medžiagų gavybos, transportavimo ir gamybos kaina yra didelė. Tačiau saulės energiją labai verta naudoti namų ūkyje ar komerciniuose pastatuose. Šioje srityje jos indėlis gali būti esminis ir yra palaikytinas.

Branduolinė energetika

Branduolinė energija skirstoma į sintezės ir dalijimosi energiją. Sintezės energijai pranašaujama didelė ateitis, tačiau tik po ilgų technologinių ir mokslinių tyrimų ir kūrimo dešimtmečių. Dabartinė branduolinė energija yra pagrįsta urano 235U ir kitų sunkiųjų branduolių dalijimu. Analizė rodo, kad ši energijos forma yra vienu iš praktinių elektros gamybos be CO2 emisijos sprendimų.

Galime pasidžiaugti, kad Lietuva kartu su Latvija ir Estija pasirinko jau patikrintą branduolinės energetikos kelią gaminti bazinės apkrovos elektros energijai. Tą patvirtino ir Baltijos kelio dvidešimtmetį minėti susirinkę premjerai. Tai sunkus uždavinys, tačiau garbingas, tolygus Baltijos kelio pakartojimui tolesnės, dabar jau energetinės nepriklausomybės stiprinimo reikale.

Jau daug nuveikta. Įkurta Visagino atominės elektrinės administracija, spėjusi atlikti būtinus paruošiamuosius darbus naujos atominės elektrinės statybai. Parinkta statybos vieta su tinkama infrastruktūra. Gražus Visagino miestas jau laukia naujųjų statytojų. Egzistuoja gerai sukomplektuotos priežiūros tarnybos (Valstybinė atominės energetikos saugos inspekcija, Radiacinės saugos centras), mokslinės techninės paramos centrai (KTU, LEI, FI). Kauno technologijos universitete ir Vilniaus universitete studijuoja gausus gabių jaunuolių būrys, pasirinkusių ne emigraciją, o branduolinės energetikos specialistų kelią, užmegzti ryšiai su Vakarų branduolinių tyrimų centrais. Nedidelei valstybei tai labai daug. Tokio potencialo iššvaistymas būtų tolygus milijardų vertės valstybiniam nusikaltimui.

Europos Sąjungoje šiuo metu dėl politinių motyvų atsinaujinantiems energijos šaltiniams skiriamas neproporcingai didelis dėmesys. Tai gundo ir vilioja kai kuriuos verslininkus. Vienas žymus energetikos ekspertas yra pasakęs, kad vėjo energetiką ,,varo” ne vėjas, o Europos Sąjungos pinigai. Ne tik Lietuvos, bet ir Latvijos, Estijos politikų bei diplomatų brandos įrodymas būtų šių pinigų srautų nukreipimas naujos atominės elektrinės statybai: kaip premija už gerai veikiančios Ignalinos AE uždarymą sutartu laiku arba kaip kompensacija už patirtus nuostolius dėl per ankstyvo uždarymo.

Gediminas Adlys (Kauno technologijos universitetas)

Mob. tel: 8 675 64 720