Visa žmogaus veikla susijusi su gamtos išteklių naudojimu. Iki aštuonioliktojo šimtmečio, kai sukūrus garo mašiną prasidėjo intensyvus pramonės vystymasis, nedidelius energijos poreikius tenkino medienos resursai. Naujomis ekonominėmis sąlygomis energetinių žaliavų sunaudojimas pradėjo ypač didėti. Jų reikėjo ne tik pramonei, bet ir augantiems gyvenimo poreikiams tenkinti – šildymui, apšvietimui, transportui.

Jeigu ne akmens anglis ir nafta, miškai būtų dingę ir Europoje, ir Azijoje. Šių energetinių šaltinių intensyvus naudojimas sukūrė daug kitų sudėtingų, globalių problemų – resursų rinkų dalybas, energetines krizes ir aplinkos taršą. Žmogus savo ūkine veikla teršia gyvenamąją aplinką. Metinė anglies dioksido emisija paskutiniais metais didėjo tris kartus greičiau negu 1990–1999 metais. Į atmosferą nuo industrializacijos pradžios išmesta apie 350 mlrd. tonų anglies dioksido (100 mlrd. tonų grynos anglies) deginant anglį, naftos produktus, dujas. Tai milžiniški teršalų kiekiai, bet sudaro tik mažiau kaip 0,1 procento anglies, sukauptos amžino įšalo regionų angliavandenilių kloduose, kuriuos numatoma artimoje ateityje įsisavinti.

Neapgalvoti sprendimai ir pasekmės

Jau ne tik politikai, bet ir energetikai pradeda kalbėti apie darnią energetiką, kurioje įvairūs šaltiniai išnaudojami kompleksiškai ir efektyviai, mažinant aplinkos taršą ir pavojus žmonijai. Atsinaujinantiems energijos šaltiniams šioje koncepcijoje skiriamas daug didesnis dėmesys negu iki šiol, tačiau pastaraisiais dešimtmečiais padaryta daug neracionalių ir net žalingų sprendimų. Nepasiteisinusiu sprendimu dabar laikoma biodyzelino ir bioetanolio gamyba. Daugelis Europos žemdirbių metėsi auginti rapsus, kvietrugius. Per pastaruosius 7 metus biodyzelino gamyba padidėjo 4 kartus, o bioetanolio – 10 kartų.

Pasekmė – išaugusios maisto produktų kainos. Rinka perpildyta glicerolio, biodyzelio gamybos atliekos, ir tampa problematiška jį panaudoti. Daug žaliavos importuojama iš besivystančių šalių. Kur kas blogiau, kad papildomiems auginimo plotams iškirsti milžiniški miškų plotai. Vietoje augalų sunaudojamo anglies dvideginio tropiniuose miškuose į atmosferą pateko nuo 500 iki 1 000 milijardų tonų CO2. Be to, pačiam gamybos procesui būdingas nedidelis konversijos laipsnis (1,15–1,25), įvertinant visą ciklą nuo sodinimo iki galutinio produkto.

Biodegalai ir vidaus degimo varikliai

Biodegalų naudojimą moderniuose varikliuose stabdo techninės problemos, kurias lemia specifinės biodegalų savybės (charakteristikų nestabilumas, padidintas korozinis aktyvumas ir kita). Gamintojai (BOSH) negali užtikrinti patikimo variklių įpurškimo sistemų darbo, o naudojant biodegalus anuliuoja garantinius įsipareigojimus. Pasirodo, tiesioginis aliejų deginimas yra kur kas efektyvesnis. Firmos siūlo įrangos komplektus įvairių konstrukcijų dyzeliniams varikliams pritaikyti deginti gryną aliejų. Naudoti biodegalus ir pirmiausia bioaliejų artimoje perspektyvoje turi būti skatinama, o gal net ir įstatymiškai įpareigojama saugomose teritorijose, regioniniuose parkuose, miškuose.

Artimiausius dešimtmečius vidaus degimo varikliams rimtos konkurencijos neatsiras. CO2 emisijų mažinimas transporto sektoriuje bus pasiektas ne didinant elektromobilių gamybos apimtis, bet taikant naujas variklių detalių gamybos technologijas ir ieškant pažangių konstrukcinių sprendimų, kurie nebuvo diegiami dėl mažo rentabilumo. Kiekvienas kuro pabrangimas, emisijų kvotos gamintojus skatina diegti šias priemones. Vien tik trinties nuostolių sumažinimas leidžia keliais procentais padidinti variklio naudingumo koeficientą ir sumažinti emisijas.

Galima paminėti DLC technologiją (Diamond-Like Carbon) cilindrų ir stūmoklių darbiniam paviršiui padengti, adaptyvias kompiuterines variklio valdymo sistemas su vidiniu jutiklių tinklu kuro sąnaudoms mažinti. Bent kelis dešimtmečius vidaus variklis išlaikys savo pozicijas. Nedidelis pavyzdys: šios dienos technikos lygyje vieno kilogramo benzino energetinis potencialas sudaro 11,9, skystų dujų – 13,6, o vieno kilogramo ličio jonų baterijos – tik 0,1 kWh. Laboratorijose mokslininkai bando įvairias medžiagų kompozicijas su didesnėmis akumuliavimo galimybėmis, bet kelias iki pramoninių gaminių dar ilgas. Po pradinės euforijos diegiant kuro elementus bei kuriant vandenilį naudojančius variklius daug atsargiau kalbama ir apie greitą jų pasirodymą transporto mašinose. Svarbiausias vandenilio pranašumas – didelis akumuliuotos pirminės energijos kiekis 35 kWh/kg, skystam vandeniliui esant 252,9 °C temperatūros, ir ekologiškumas. Tačiau jo tiekimo ir paskirstymo infrastruktūra kol kas yra už ekonominio naudingumo ribų.

Anglies dvideginio emisijos

Visi pastebime, kad klimatas šyla. Ar pagrindinė priežastis iš tiesų yra CO2 emisija? Nuomonės šiuo klausimu labai skirtingos. Jeigu remsimės 100–300 metų laikotarpio duomenimis, turėsime aiškiai tai patvirtinančius faktus. Bet išplėtus laiko trukmę šimtus ir daugiau kartų bei pasirėmus naujausiais klimato tyrėjų duomenimis apie klimato kaitą mūsų planetoje, galime gauti ir kitą vaizdą. Pasirodo, Žemėje būta ir didelių atšilimų, ir didelių atšalimų, ir klimato kaitos sukeltų katastrofų, o žmonijos veikla paskutinį šimtmetį tik padidino pasekmių mastą.

Šiltnamio efektą sukelia ne tik CO2, bet ir metanas, amoniakas, azoto oksidas. Šios dujos patenka į atmosferą dėl žmogaus veiklos iš natūralių šaltinių – pelkių, vulkanų, naftos ir dujų gavybos verslovių, anglies kasyklų. Kodėl gi pagrindiniu žaliųjų atakos tikslu tampa elektrinės ir transportas? Atsakymas paprastas – iš visų taršos šaltinių elektrinės ir didelės galios šiluminės bei kogeneracinės jėgainės, autotransportas yra lengviausiai kontroliuojami. Bet kartu švariausi ir efektyviausi energetiniai objektai, efektyviai naudojantys kurą.

Energetikai tenka didžiausia emisijų dalis (25,9 proc.). Miškininkystė, medienos perdirbimas mažai atsilieka nuo pramonės sukeltos taršos, o žemės ūkis net lenkia transporto sektorių. Komunalinis sektorius, net ir naudodamas ekologišką kurą (medieną, biomasę), yra labai didelis taršos šaltinis. Jam tenka apie 50 proc. anglies monoksido, 40 proc. kietųjų dalelių ir net 80 proc. aromatinių angliavandenilių emisijų bendrame balanse. Emisijų mažinimas energetikoje pagal efektyvumą ir sąnaudas labai atsilieka nuo žemės ūkio, atliekų tvarkymo, transporto, individualaus gyvenamojo sektoriaus, kur naudojamos mažiau pažangios technologijos. Tradicinės energetikos atstovai pagrįstai klausia, kodėl labai remiama vėjo elektrinių statyba, kai jų instaliuotos galios išnaudojimas tesudaro 15–23 proc. per metus, o jie parengties režime turi laikyti tradicinių elektrinių energoblokus energijos tiekimui užtikrinti ir taip didinti sąnaudas bei aplinkos taršą?

Ar alternatyvi energija iš tiesų ekologiškai švari?

Kuro ir technologijų ekologiškumas turi būti vertinamas ne pagal galutinį ,,vamzdį“, bet visą gamybos ciklą. Toks vertinimas atskleidžia ne tokį palankų alternatyviai energetikai vaizdą. Atsinaujinančių energijos šaltinių naudojimo įrangai gaminti naudojama daug energijos ir medžiagų, taikomos netgi nelabai švarios technologijos, o jos įsigijimas dotuojamas. Turime reikalą su vadinamąja išsklaidyta tarša – metalurgijos įmonės, cheminių medžiagų gamyklos, prietaisų ir valdymo įrangos gamintojai – tai irgi taršos šaltiniai.

Vėjo jėgainių gamintojus valstybė remia įvairia forma – mokesčių (ir eksporto) lengvatomis alternatyvios energetikos įrangai kurti, finansine parama naujoms darbo vietoms steigti ir už alternatyvių energijos šaltinių naudojimą. Žurnalistai savo tyrimuose apskaičiavo, kad Vokietijoje parama vėjo jėgainių gamintojams sudaro daugiau kaip 50 000 eurų vienai darbo vietai per metus. Jau kalbama ir apie socialinę energetiką. Tačiau, ar toks darbo vietų kūrimas neprasilenkia su ekonominiu tikslingumu?

Brangiai superkama vėjo jėgainių energija padidina energijos kainą galutiniam vartotojui. Gal geriau elektrinių kurui naudoti dujas, diegti pažangias technologijas, kuo daugiau taupyti ir papildomai investuoti į miškų, akumuliuojančių anglies dvideginį iš aplinkos oro, plėtrą? Politikai baugina priklausomybe nuo nestabilių ir nepatikimų tiekėjų, katastrofinėmis pasekmėmis užsukus garsųjį kraną. Pastarieji naftos kainų šuoliai aukštyn ir žemyn mažai susiję su krano sukiojimu. Energetinių resursų tiekėjai ne mažiau suinteresuoti stabiliomis kainomis ir nuolatine paklausa. Civilizuoti ir abipusiai naudingi susitarimai visada įmanomi, jei tuo suinteresuotos abi pusės.

Lietuvoje atsinaujinančių išteklių mažoka

Lietuva atsinaujinančių energijos šaltinių atžvilgiu nėra turtingas kraštas. Resursų efektyviausiai šiuo atžvilgiu hidroenergetikai plėtoti be žalos aplinkai neturime. Nėra didelių upių, plokščias reljefas. Nėra palankių meteorologinių sąlygų fotoelektrinėms diegti kaip Afrikoje arba Kalifornijoje. Vėjo energetikos plėtra mūsų jūros šelfo zonoje ribojama dėl laivybos saugumo, jau nekalbant apie investicijų dydį, įrengiant energetines jungtis su žemynu. Palankiausios vietos vėjo jėgainių parkams Baltijos pajūryje. Tik ar vietiniai gyventojai ir poilsiautojai bus sužavėti šalia besisukančiais ir triukšmą keliančiais vėjo malūnais? Lietuva – ne Islandija. Aukštos temperatūros geo­terminių šaltinių taip pat neturime.

Neseniai spaudoje pasirodę tvirtinimai, kad gamindami biodujas galime sumažinti apie 30 proc. gamtinių dujų naudojimą – neįgyvendinama svajonė. Tereikia pažvelgti į energetinį šalies balansą. Gamtinės dujos jame sudaro labai didelę dalį. Uždarius Ignalinos AE, gamtinių dujų dalis dar padidės. Tokius kiekius biodujų pagaminti šalyje ekonomiškai netikslinga ir praktiškai neįmanoma. Juk tai ne tik žaliavų, bet ir gamybos atliekų utilizavimo klausimas. Pati technologija gana brangi ir nukreipta į žemės ūkio bei komunalinių atliekų utilizavimą. Toks biodujų panaudojimas išliks ir ateityje. Kukurūzų auginimas dujoms gaminti bioreaktoriuose nepadės padidinti gamybos apimčių – mažas konversijos koeficientas visam gamybos ciklui, poreikiui tenkinti nėra tiek pasėlių plotų.

Biomasės auginimo ir deginimo poveikis aplinkai

Taigi telieka biomasė ir saulės energija. Pirmajai bioenergijos kategorijai pastaruoju metu skiriamas didelis dėmesys. Nemažai vietinių katilinių dirba, naudodamos medieną ir jos atliekas. Vilniuje eksploatuojama nauja galinga katilinė, deginanti biomasę ir durpes. Kokie rezervai yra biomasės panaudojimui plėsti?

Lietuvoje iš medienos gaunamos energijos kiekis didesnis negu iš daug aplinką teršiančių akmens anglies ir mazuto kartu, bet jos dalis bendrajame balanse tesudaro tik apie 10,03 proc. (29 537 TJ). Miškininkų duomenimis, medienos resursai jau išnaudoti daugiau kaip 85 proc. Taigi ekonomiškai apsimokančių išteklių išnaudojimas leistų padidinti medienos naudojimą kurui 7–8 procentais.

Labai intensyvus miškų kirtimas ne tik mažina žaliuosius Žemės plaučius, bet ir lemia miškų būklę. Sunki miško technika sutankina dirvą, sutrinka hidrologinis režimas, mažiau sukaupiama drėgmės dirvoje, deguonis sunkiau patenka į gruntą. Todėl medžiai lėčiau auga, dėl silpnos šaknų struktūros padidėja vėjavartų. Nepriimtinas miškininkams ir visų kirtimo atliekų smulkinimas bei panaudojimas kurui. Medžio šakose ir viršūnėse sukaupiama pusė visų mineralų. Jų trūkumas išvežant visas atliekas pasireikš jau kitos kartos augalams.

Norint užtikrinti dirvos savybes, mineralines medžiagas miškui reikia grąžinti. Skirtingai nuo iškasamo kuro, miškai atsistato ne taip greitai. Iki brandos reikalingi dešimtmečiai. Staigiai padidinus medienos gamybą, po kelerių metų galime ilgam prarasti jos išteklius ir energetikai, ir medienos pramonei. Norint gauti 300 tonų pjuvenų granulių, lentoms reikia supjauti apie 6 000 tonų medienos, kas tolygu apie 10 ha miško. Kita vertus, dėl padidėjusios paklausos regione išaugs ir taip nemažos kainos ir komunaliniams vartotojams, ir medienos pramonei.

Kaip viena iš priemonių biokuro gamybai didinti laikoma greitai augantys energetiniai miškai, nors ūkininkai į energetinių augalų plantacijų plėtrą žiūri labai atsargiai. Ne paslaptis, kad nėra visiškai aišku, ar verta biomasę iš šių plantacijų panaudoti. Jai deginti įrangos rinkoje netrūksta. Tačiau dėl aplinkos taršos vaizdas nėra toks gražus. Jeigu imtume atskirą medį, tai nulinį emisijų balansą su tam tik­romis išlygomis pasieksime. Su biomase, o iš dalies ir su mediena, taip nėra.

Ekologai tai vadina antrine arba išsklaidyta tarša, susijusia su gamyba. Apie 4 proc. biomasėje sukauptos energijos sunaudojama kirtimui, o transportavimui iki 50 km atstumu tenka dar apie 3 proc. Auginant augalus plantacijose apie 10 proc. pirminės energijos sunaudojama kurui, trąšoms, augalų priežiūros priemonėms. Smėlėtose, nederlingose dirvose gaunamos masės kiekis gali nesiekti ir 10 t/ha. Biomasės smulkinimas prieš deginimą – tai dar 3 proc. pirminės sukauptos energijos. Taigi iki 20 proc. pirminės energijos sunaudojama iškastinio kuro, kuris teršia aplinką, forma. Jei gaminamos granulės, patiriami keli procentai papildomų nuostolių. Priklausomai nuo technologijos, biomasei briketuoti ir granuliuoti sunaudojama 0,048–0,065 kWh/kg produkcijos. Palyginimui: akmens anglies gavybai sunaudojama tik 2,5 proc. pirminės energijos. Todėl nereikia stebėtis, kad šilumos kainos, deginant medieną ir biomasę, nėra mažesnės negu naudojant gamtines dujas. Biomasei auginti reikalingi gana dideli plotai, nes derlius nuimamas tik trečiaisiais metais. Apie 1 MW galios komunalinei katilinei reikalinga ne mažesnė kaip 60 ha plantacija. Ne mažiau svarbi ir mažai tirta problema – energetinių plantacijų rekultivacija.

Biomasės deginimas taip pat nėra toks nekaltas aplinkos atžvilgiu. Automatizuotuose katiluose galima užtikrinti daugmaž optimalų degimo režimą, bet išlaikyti nustatytų emisijų ribas nėra lengva. Didžiausia problema – azoto oksidai ir kietosios dalelės. Biomasėje bei kirtimo atliekose azoto sukaupiama labai daug, degimo metu azoto oksidai patenka į aplinką. Tręšimas dar padidina sukaupto azoto kiekį biomasėje. Mažos ir vidutinės galios katiluose daugiausiai deginama mažo kaloringumo (apie 9 MJ/kg), didelės drėgmės užteršta biomasė ir medienos atliekos. Kaip parodė atlikti matavimai, be degimo dujų filtrų neįmanoma išlaikyti leistinų kietųjų dalelių emisijų normų. Tai padidina investicijų kainą. Sunku palaikyti ir optimalų darbo režimą dėl biokuro savybių nestabilumo. Eksploatuotojams tenka rinktis – ar siekti mažiausių emisijų, ar užtikrinti normalų degimą ir patenkinamą katilo darbą bei naudingumą.

Ekonomiškai pagrįstas alternatyvios energijos naudojimas

Politikų norai, kad atsinaujinantys energijos ištekliai bendrame balanse sudarytų 20–30 proc., mažai susieti su esamais medienos ir biomasės ištekliais. Net pasiekti privalomą 12 proc. dalį bendrajame energijos balanse vargu ar taip lengvai pavyks. Esant tokiai ekonominei situacijai, sunku rasti lėšų projektams remti ir subsidijuoti, o vartotojai neišgalės mokėti padidėjusių energijos kainų.

Reikia vieną kartą pasakyti atvirai – atsinaujinanti energija nėra brangi, bet brangus jos panaudojimas. Tai nereiškia, jog šis energetikos sektorius neturi būti vystomas. Atsinaujinančių energijos išteklių naudojimas turi būti pagrįstas ekonomiškai, o priimami sprendimai nepolitizuoti. Ekonomiškai tikslingiau medieną maksimaliai sunaudoti pramonėje, o medienos atliekas, biomasę deginti tik mažos ir vidutinės galios (1–5 MW) katilinėse, esančiose netoli kuro šaltinių. Saulės energiją ekonomiškai tikslingiausia naudoti vandeniui šildyti sezoninės veiklos rekreaciniuose ir poilsiniuose objektuose bei individualiame sektoriuje. Naudojamos sistemos turi būti pirmiausia optimizuojamos ekonominiu atžvilgiu, kad pagaminta šiluma nebūtų brangesnė už šildymui naudojamą elektros energiją. Prie spartaus tokių sistemų diegimo prisidėtų valstybės parama ne tik juridiniams, bet ir fiziniams asmenims, kaip tai daroma daugumoje Europos šalių. Investicijos kolektorinėms sistemoms įrengti gana didelės ir be paramos jų diegimas kaimo gyventojams nėra patrauklus.

Vandens šildymo sistema su plokščiais kolektoriais kainuoja nuo 10 tūkst. litų, o su vakuuminiais – nuo 14 tūkst. litų. Jei valstybė finansuotų, nemaža dalis ūkininkų įrengtų tokias sistemas savo sodybose. Dar didesnė sistemos kaina, naudojant saulės energiją pastatams šildyti. Įvertinant tai, kad saulės energija mūsų klimato sąlygomis įmanoma patenkinti tik 15–20 proc. šildymui reikalingos energijos per metus, ekonominis efektas bus labai mažas, o tikslingumas abejotinas. Juolab kad ir namui šildyti naudojamos kolektorinės baterijos plotas turi būti apie 20 m2, o akumuliacinė talpa – 1 200 litrų. Vakuuminių kolektorių panaudojimas padėties nepakeis. Jie turi daugiau pranašumų tik pietiniuose rajonuose, kur didesnė ir stabilesnė energinė apšvita, daugiau saulėtų dienų, žiemos saulėtos.

Aplinkosaugos vertinimas

Kaip Lietuva vertinama aplinkosaugos požiūriu? Pagal klimato apsaugos indeksą (GERMANWATCH) nė viena iš pasaulio šalių nenusipelno užimti pirmųjų trijų vietų. Nustatant indekso dydį buvo vertinama CO2 emisijų dinamika (50 proc. vertinimo), esamas taršos emisijų lygis (30 proc.) ir šalies aplinkosaugos politika (20 proc.). Geriausiai įvertinta Švedija (4 vieta, 66,7 balo), Vokietija (5 vieta, 64,5 balo), Prancūzija (6 vieta, 62,2 balo). Daug geoterminės energijos naudojanti Islandija tik 12 (59,9 balo). Lietuva, aplenkusi daug Europos valstybių, liko 17 vietoje (56,2 balo).

Sąrašo pabaigoje – JAV (39,8 balo), Kanada (38,9 balo), Saudo Arabija (32,8 balo). Numatytas Kioto protokolą pasirašiusių šalių tikslas 2008–2012 metais sumažinti CO2 emisijas 5,2 proc. tikriausiai bus įvykdytas. Tačiau daug šalių ne tik nesumažino CO2 emisijų, bet jas net padidino. Austrija vietoje 13 proc. sumažinimo, CO2 emisiją padidino 15 proc., Danija vietoj numatyto 21 proc. mažėjimo padidino 1,7 proc, Italija atitinkamai – 7 ir 10 procentų.

Kai kurių šalių ekonominė stagnacija ir finansinė krizė buvo vienu iš motyvų mažiau rūpintis aplinkosauga. Baltijos šalys savo įsipareigojimą sumažinti CO2 emisijas 8 procentais išpildė su kaupu. Skaičiuojamas sumažėjimas sudarė 53–56 proc. Tam turėjo įtakos pramonės struktūros per­orientavimas, daugumos energoimlias technologijas taikančių gamyklų likvidavimas.

Kaip matyti, padėtis nėra tokia tragiška, kaip neretai bandoma vaizduoti. Taip, problemų yra daug – nutekamųjų vandenų tarša, komunalinio sektoriaus emisijos, transporto keliama tarša didmiesčiuose, sąvartynų tvarkymas. Tai reikia spręsti nepaliekant problemos ateities kartoms, bet neprisiimti neapgalvotų ir skubotų sprendimų, neparemtų materialiniais resursais ir finansinėmis šalies galimybėmis, kaip atsitiko su Ignalinos AE. Atominė energija, gamtinės dujos, kaip bežiūrėtume, ilgam laikui liks kaip švariausi ir mažiausiai aplinką veikiantys bei nuo gamtos siurprizų nepriklausantys energijos šaltiniai.

Straipsnis parengtas pagal tarptautinį ES remiamą ERA-ARD projektą