Mikrohidroelektrinėse gaminama atsinaujinanti ir palyginti nebrangi elektros energija gali būti išgaunama daugelyje ūkių, jei jų teritorijoje yra nedidelis upelis ar pratakus tvenkinys.

Statant mažo galingumo (iki 50 kW) hidroelektrines, investicijų reikia palyginti nedaug, ir tai gali būti papildomas stabilus ūkio pajamų šaltinis. Elektros gamyba hidroelektrinėse yra mažiau priklausoma nuo oro sąlygų negu naudojant vėjo, saulės ir kt. energiją. Be to, kaime didinamas žmonių užimtumas, atsiranda papildomų galimybių gerinti buitį, didėja patrauklumas turizmui.

Skaičiavimai rodo, kad vandens srauto sukama turbina, esant 50 l/sek. nuotėkiui ir 3 m vandens kritimo aukščiui, per 1 val. pagamina apie 1 kWh elektros energijos. Per metus susidarytų apie 7 200 kWh. Pardavus elektros tinklams po 0,26 Lt už kWh, būtų gauta 1 870 Lt bruto pajamų. Atmetus eksploatacijos išlaidas (15 proc. nuo pajamų), neto pajamos sudarytų  1 590 Lt per metus (1 870–280). Apskaičiuota, kad dažniausiai investicijos 1 kW galingumui elektrinių statybai sudaro apie 6 000 Lt. Išlaidos investicijoms pasidengtų mažiau kaip per 4 metus (6 000/1 590). Pagaminta ir sunaudota ūkio poreikiams elektros energija teikia dar didesnę naudą (sutaupytos lėšos), nes kaina, kuri mokama elektros tiekėjams paimant elektrą iš tinklų, yra beveik dvigubai didesnė.

Pastaruoju metu galima užsisakyti įvairių, tarp jų ir tinkamų individualiam naudojimui ūkyje, nedidelio galingumo hidroenergetinių sistemų – pavyzdžiui, ABS Alaskan Nautilius, Neptune, Power-Pal. Lieka tik pasirinkti konkrečiam atvejui tinkamiausią – mažiausiai darančią neigiamą įtaką aplinkai.

Poveikis aplinkai vertinamas prieštaringai

Hidroelektrinių poveikis aplinkai vertinamas gana prieštaringai. Kai kurie natūralios gamtos mylėtojai visas užtvankas laiko didžiausia blogybe, o elektros gamybą nedidelio banguotumo reljefo sąlygomis – neperspektyvia. Negalima teigti, kad neigiamo poveikio aplinkai, statant hidroelektrines, visai nėra. Pritariame aplinkosaugininkų reikalavimui, statant hidroelektrines mažinti užliejamus plotus, o ypač saugoti vertingiausią humusingą dirvožemio sluoksnį, įvairias organines medžiagas. Techniniu požiūriu tai nesunkiai įgyvendinama, be to, išsaugotą humusingą gruntą ir kitas organines medžiagas (velėną, medieną) galima panaudoti mažai humuso turintiems dirvožemiams gerinti bei eroduotiems dirvožemiams atkurti, t. y. turėti ir tiesioginę naudą.

Antras svarbus su hidroelektrinių statyba susijęs aplinkosauginis klausimas – išsaugoti nusistovėjusius kelius žuvų migracijai. Norėtųsi pabrėžti, kad šis klausimas taip pat nėra neišsprendžiamas, nors reikia pripažinti, kad planinės ekonomikos sąlygomis, kuriai buvo būdinga gigantomanija, buvo įrengta nemažai tvenkinių, neatsižvelgiant į aplinkosaugos reikalavimus. Jie rengti ne hidroenergijai. Mažo galingumo hidroelektrinės buvo uždaromos, kaip ekonomiškai nepasiteisinančios. Tokioje aplinkoje susiformavusios aplinkosaugininkų ir elektros gamyba suinteresuotų subjektų priešpriešos tęsimas, neieškant racionalių sprendimų, tikrai nepadeda tam, kad būtų saugiai naudojami šalyje esantys energetiniai resursai. Kitose šalyse ši problema sprendžiama keičiant turbinų konstrukcijas. Upėms, kur ypač aktualu saugoti sąlygas žuvų migracijai ir negelbsti žuvitakių įrengimas, yra sukurtos ir rekomenduojamos visiškai sukomplektuotos (,,nuo vandens iki laidų“) specialiai sukonstruotos lėtaeigės turbinos. Tokioms turbinoms nereikia vandens kritimo, todėl sutaupoma lėšų užtvankai įrengti, taip pat netrukdoma žuvų migracijai. Tačiau šios turbinos yra negalingos  ir negali pagaminti didesnių elektros kiekių. Manoma, kad po poros dešimtmečių šios technologijos, naudojančios vandens greičio (o ne slėgio aukščio) energiją, galėtų ištobulėti ir įgyti komercinę vertę.

Preliminarūs skaičiavimai rodo, kad, statant ir eksploatuojant mikro- ir mažas hidroelektrines, jų poveikis aplinkai leng­viau valdomas, mažėja užliejamų žemių plotai. Tinkamai suprojektuotos hidro­elektrinės mažina erozijos procesus, išsaugomos nepaliestos arba ten, kur reikia, atstatomos upių vagos bei natūralūs žuvų migracijos keliai.

Nuo ko priklauso hidroenergetinis pajėgumas

Vandens telkinio (tvenkinio, upės, upelio) hidroenergetinis pajėgumas priklauso nuo per turbinas pratekančio vandens kiekio ir patvankos – prieš turbiną ir už jos esančių aukščių skirtumo. Pratekančio vandens kiekis labiausiai priklauso nuo upyno ploto, iš kurio į vandens telkinį susirenka vanduo (baseino ploto), ir tik maža dalimi nuo to, kiek susikaupia prieš užtvanką vandens. Patvankos aukščių skirtumas atskirai paimtoje hidroelektrinėje priklauso nuo pastatytos užtvankos aukščio. Tačiau aukščių skirtumą upės vagos dugno aukštupyje ir prie žiočių trumpoje distancijoje galime laikyti nekintančiu, todėl bendra energetinė galia yra pastovus dydis ir didinant patvanką (statant didesnius pylimus) nesikeičia. Poveikis aplinkai blogėja (didėja užliejamas plotas ir prastėja sąlygos žuvų migracijai) proporcingai patvankos aukščiui. Kaip kinta vandens srauto, ištekančio per 20 cm vamzdį, energetinis pajėgumas, keičiantis patvankos aukščiui nuo 1 iki 5 m, matyti lentelėje.

Patvankos aukščiui didėjant 5 kartus, daugiau negu 2 kartus padidėja pratekančio vandens kiekis (per tą patį skersplotį ir laiko vienetą), o srauto galingumas ir atitinkamai elektrinės savininko pajamos padidėja apie 9 kartus. Todėl, esant siauriems slėniams, jei nepažeidžiami aplinkosaugos reikalavimai, verta investuoti daugiau ir statyti aukštesnes užtvankas. Tenkinant aplinkosaugos reikalavimus galima alternatyva – statyti visai neaukštas užtvankas, dėl to sumažės elektrinės galingumas bei gaunamos pajamos, tačiau bus sutaupyta lėšų investicijoms ir ūkinis subjektas finansinių nuostolių nepatirs. Nepriklausomai nuo patvankos aukščio, investicijų atsipirkimo trukmė lieka nepakitusi ir nesitęsia ilgiau kaip ketverius metus.

Skaičiavimai remiasi apibendrintais šalyje esančių mažų hidroelektrinių duomenimis (iš 18 elektrinių mažesnės kaip 50 kW galios yra dvi), todėl juos reikėtų laikyti orientaciniais. Kiekvienu konkrečiu atveju reikia ištirti esamą energetinį vandens telkinio pajėgumą, kokią jo dalį, nedarant žalos aplinkai, galima panaudoti turbinoms sukti. Investicijų apimtys labai priklauso nuo konkrečių sąlygų ir svyruoja nuo 4 000 iki 12 000 Lt vienam kW (mūsų skaičiavimuose – 6 000 Lt), todėl prieš ryžtantis statyti elektrinę ir dar nepadarius išlaidų statyboms, preliminariai reikia susiskaičiuoti sąnaudas, ištirti, koks maksimalus energetinis pajėgumas įmanomas nepažeidžiant aplinkosaugos reikalavimų.

***

KOMENTARAS

Prof. Petras PUNYS, LŽŪU Vandentvarkos katedros vedėjas

Tarkime, ūkininkas norėtų statyti mikrohidroelektrinę (HE). Nuo ko jam reikėtų pradėti? Pirmiausia reikia išsiaiškinti, ar upė, jos ruožas, ar malūno užtvankos liekanos nėra draudžiamų tvenkti upių sąraše. Toks sąrašas buvo paskelbtas 2004 m., o šiuo metu papildytas. Jį galima rasti Aplinkos apsaugos agentūros svetainėje. Be to, reikėtų konsultuotis su vietos savivaldybės atstovais, kurie galėtų turėti savų interesų. Jei didelių prieštaravimų nėra, tuomet reikėtų preliminariai įvertinti būsimą elektros gamybą ir galimą projekto atsipirkimo laiką. Čia turėtų padėti konsultantai ar asmenys, turintys patyrimą bei jau valdantys HE. Jei projekto preliminarus ekonominis vertinimas yra teigiamas, turimos būsimos HE vietovės nuosavybės ar nuomos teisės, tolimesnis žingsnis – poveikio aplinkai vertinimas. Jam atlikti būtinas profesionalus projektuotojas. Jei vertinimas teigiamas, tuomet padaromas darbo projektas ir, laikantis statybos reikalavimų, projektas įgyvendinamas.

HE projektus atlieka Kauno, Šiaulių, Vilniaus hidroprojektų specialistai, taip pat individualia veikla besiverčiantys projektuotojai. Informacija apie konsultantus gali suteikti Lietuvos hidroenergetikų asociacija.

Pasaulyje ir Europoje mažųjų hidroelektrinių (HE) klasifikacijos yra skirtingos. Mikrohidroelektrinėmis įprasta vadinti tas, kurių įrengtoji (instaliuota) galia <500 kW. Tos HE, kurių galia <10 kW, vadinamos piko HE. Nuo 500 iki 1 000 kW yra mini HE. HE, kurių galia <10 MW (10 tūkts. kW), Europos Sąjungoje laikomos mažomis. Tačiau Kinijoje, Kanadoje, JAV mažomis laikomos <30–50 MW (50 tūkst. kW). Iš bendro dabartinio Lietuvoje esančių mažųjų HE skaičiaus (iš viso jų yra 84) 75 laikomos mikrohidroelektrinėmis (galia <500 kW).

Nepaisant to, kad Lietuvoje yra gausybė užtvankų (iš viso jų, kurių sudarytų tvenkinių plotas >0,5 ha, priskaičiuojama daugiau kaip 1 100), prie jų pastatyti efektyvią HE yra beveik neįmanoma. Visi geresni tvenkiniai yra jau panaudoti ar šiuo metu kažkas statoma, liko tik „trupiniai“, prie kurių įmanoma įrengti tik mažos galios (<50 kW) hidroelektrines. Be šių tvenkinių, šalies upėse yra gausu buvusių vandens malūnų užtvankų liekanų (apie 250). Buvę vandens malūnai energetiniu požiūriu yra gerokai (bent 4 kartus) efektyvesni negu iki šiol nepanaudoti tvenkiniai. Tačiau HE statybos išlaidos senų vandens malūnų vietose būtų gerokai didesnės. Be to, jų atstatymas labai varžomas. Apie 80 šių užtvankų liekanų, įskaitant įvairius slenksčius, yra ichtiologiniu (žuvų) požiūriu svarbiose upėse. Manoma, kad šios liekanos trukdo žuvų migracijai. Yra parengtas daugiau kaip 30 tokių užtvankų griuvenų pašalinimo ar žuvitakių statybos oficialus sąrašas. Be to, dar yra ekologinių ir kultūriniu požiūriu vertingų upių. Jas tvenkti griežtai draudžiama. Šiame sąraše įtraukta apie 200 upių ir, deja, energijos gamybos atžvilgiu jos yra pačios geriausios. Įprastuose draustiniuose (pvz., upėse, tekančiose per nacionalinius ar regioninius parkus, kraštovaizdžio draustinius ir kt.) užtvankų statyba (ir kartu HE) taip pat labai suvaržyta. Be abejo, dar yra likusių upių, kuriose galima įrengti HE, tačiau prieš tai būtina atlikti poveikio aplinkai vertinimą.

Ar realu mažose hidroelektrinėse pagamintą elektros energiją parduoti elektros tinklams ar geriau planuoti ją sunaudoti savo ūkio reikmėms – atsakymas į šį klausimą priklauso nuo daugelio sąlygų. Pirmiausia, nuo pagamintos elektros supirkimo kainos (dabar 26 centai/kWh) ir nuo to, ar yra galimybė visą ją sunaudoti savo tikslams. Mikrohidroelektrinės nepasižymi pastovia elektros gamyba, tad labiausiai tikėtinas variantas – pagamintą energiją parduoti elektros tinklams.

Galima neigiama mikrohidroelekrinių įtaka aplinkai priklauso nuo vietos sąlygų, nuo HE suprojektavimo, pastatymo ir naudojimo kokybės. Jei HE yra numatytos reikiamos aplinkosaugos priemonės (pvz., žuvų apsaugos), užtvankos neaukštos (potvynių metu užliejamos), tokiu atveju jų neigiamas poveikis tikrai nėra aiškiai išreiktas. Tai įrodo pasaulinė praktika. Kita vertus, nėra nė vieno aplinkai „švaraus“ elektros gamybos būdo. Tačiau šiuos būdus surikiavus eilės tvarka pagal jų poveikio aplinkai mastą, HE būtų viena palankiausių fizinei, gamtinei, ekonominei ir socialinei aplinkai. Tai įrodo atlikta įvairias kuro  rūšis naudojančių elektros jėgainių gyvavimo ciklo analizė.

Be to, hidroenergetika, priešingai negu vėjo malūnai ar biomasės (šiaudų, žabų ar skiedrų) deginimas, nėra skirta vien tik elektrai gaminti. HE tvenkinys sudaro puikias sąlygas vystytis aplinkiniams verslams – žuvininkystei, rekreacijai, iškelia žemės vertę, saugo nuo potvynių.

***

Įsteigus bendrovę „Rudikių malūnas“ (2000 m.), nutarta atstatyti senąjį Papartynės malūną, kuris pradėjo veikti XIX amžiaus septintajame dešimtmetyje – 1868 metais. Prieš 35 metus nustojęs veikti malūnas-hidroelektrinė dėl nepriežiūros ir nuolatinės šeimininkų kaitos jau atrodė apgailėtinai. Patvankos aukštis – 2,3 m, vidutinis upės debitas (pratekančio vandens kiekis) – 4 m3/sek. Per dvejus metus, 2002 metų rugsėjo mėnesį, baigtas pirmasis Papartynės malūno hidrojėgainės atstatymo etapas. Dabar šiame malūne yra įrengta hidroelektrinė, restauruotos dvi Frensis tipo vandens turbinos, kurių bendras pajėgumas siekia 70 kW. Vidutiniškai per metus pagaminama 0,33 GWh elektros energijos. Šiandien įmonėje sukurtos septynios darbo vietos. Malūną numatoma restauruoti ir pritaikyti turizmui. Jau dabar čia galima pailsėti pastatytose pavėsinėse, nueiti pasižiūrėti netoli esančios juros periodo atodangos, buvusios žemės paviršiuje prieš 155–130 milijonų metų.