Atjaunojamās enerģētikas problēmas, kas neļauj aizstāt fosilos energoresursus 22
Olafs Zvejnieks, “Latvijas Avīze”, AS “Latvijas Mediji”
Viens no risinājumiem atkarības pārvarēšanai no Krievijas gāzes un naftas un enerģētiskās neatkarības iegūšanai ir saules enerģija. Un tās iegūšana Latvijā šogad attīstās milzu soļiem – līdz šī gada sākumam elektroenerģijas sadales tīklam bija pieslēgti aptuveni divi tūkstoši mājsaimniecību saules enerģijas mikroģeneratori, bet šobrīd to jau ir teju piecas reizes vairāk.
Tomēr saules enerģētikai līdzi nāk savas blaknes un problēmas, kas neļauj to uzskatīt par pilnīgu risinājumu. Tādēļ šī atjaunojamo energoresursu enerģētikas sastāvdaļa ne fiziski, nedz finansiāli nespēs aizstāt fosilos energoresursus pat tad, ja saules baterijas uzstādīs uz visu Latvijas dzīvojamo namu jumtiem.
Jābūt pareizā leņķī
Problēma saules enerģētikas attīstībā slēpjas tajā, ka, lai efektīvi ražotu elektroenerģiju, saules baterijai jāatrodas pareizā leņķī pret sauli – proti, perpendikulāri tai. Tas ir vienkārši uz Zemes ekvatora, jo tur Saule vienmēr atrodas zenītā. Taču 90% iedzīvotāju uz zemeslodes nedzīvo ekvatoriālajos platuma grādos un saule tur apspīd zemi citā leņķī.
Piemēram, Latvijas platuma grādos uz vienu kvadrātmetru pilnīgi plakanas saules baterijas gadā krīt apmēram 1021 kilovatstunda saules enerģijas. Ņemot vērā saules bateriju lietderības koeficientu, ideālos apstākļos no šāda daudzuma saules enerģijas varētu saražot 250 kilovatstundas elektroenerģijas gadā. Tātad, ja uz privātmājas jumta uzliktu apmēram 40 kvadrātmetrus lielas saules baterijas, gadā varētu iegūt 10 tūkstošus kilovatstundu – tas ir apmēram tik, cik patērē katrs attīstīto valstu patērētājs. Vai varam uzskatīt, ka enerģētiskās neatkarības problēma ar to ir atrisināta?
Diez vai, jo, lai iegūtu šādu elektroenerģijas daudzumu, saules baterijām būtu jāatrodas optimālā leņķī. Mūsu platuma grādos tas nozīmētu, ka baterijām jābūt vērstām uz dienvidiem, apmēram 40 grādu leņķī – šādā gadījumā uz bateriju varētu krist pat apmēram 1135 kilovatstundas saules enerģijas. Taču diemžēl tik precīzu novietojumu var nodrošināt tikai ārpus pilsētām esošajos saules parkos. Uz ēku jumtiem tas neizdosies – tikai retos gadījumos ēkas jumts būs vērsts precīzi uz dienvidiem un spēs nodrošināt 40 grādu leņķi. Ja šādi tiks novietotas baterijas uz plakana jumta, tās noēnos cita citu vai arī nāksies tās likt ar intervālu, kas krasi samazinās jumta maksimāli iespējamo atdevi. Vēl būtu iespējams izvietot saules baterijas uz tāda kā staba, uz kura var vienlaikus izvietot pat 170 kvadrātmetrus saules bateriju, tad baterijas varētu saņemt vēl vairāk saules enerģijas. Taču jau atkal – šāds risinājums vairumā gadījumu būs iespējams tikai ārpus pilsētas, jo tam traucēs apkārtējie koki un vadi, par to varētu domāt tikai daudzstāvu namu iemītnieki. Turklāt ir skaidrs, ka saules bateriju uzstādīšana ārpus pilsētas vienmēr izmaksās lētāk kaut vai tikai tāpēc, ka montieris, kas tādas uzstāda uz ēku jumtiem, vienmēr prasīs lielāku samaksu par papildu risku nekā tas, kas baterijas uzstāda zemes līmenī. Uz jumta vienmēr pastāv nokrišanas un attiecīgi – savainošanās vai nāves risks. ASV statistika liecina, ka uz katru miljardu kilovatstundu uzstādīto saules bateriju ir 0,44 nāves gadījumi, galvenokārt nokrītot no jumta, savukārt ārpilsētā uzstādītajos saules parkos nāves gadījumu nav nemaz. Bez tam ārpilsētā esošās saules baterijas var būt lielākas, tām nepieciešams mazāks tīkla pieslēgumu skaits, tātad arī mazākas izmaksas un lielāks mēroga efekts. No tā izriet vienkāršs secinājums – jo vairāk valsts veicina saules bateriju uzstādīšanu uz ēku jumtiem pilsētā, jo dārgāka kļūst no saules iegūtā elektroenerģija.
Fundamentālā problēma – ciklu nesakritība
Taču uz visu iepriekš minēto vēl varētu pievērt acis – daudzu attīstīto valstu iedzīvotāji ir pietiekami bagāti un ir spējīgi maksāt drusku vairāk par elektrību. Tomēr saules baterijām piemīt trūkumi, kas ir daudz nozīmīgāki par minētajiem, un viens no tiem saistīts ar ziemu. Proti, ziemas dienas ir daudz īsākas un saule atrodas pavisam citā leņķī pret zemes virsmu. Tas veido milzu starpību. Piemēram, jūlijā mūsu platuma grādos horizontāli izvietots vienu kvadrātmetru liels saules panelis varētu saņemt apmēram 160 kilovatstundas saules enerģijas – apmēram divreiz vairāk nekā vidēji gadā. Taču decembrī šis daudzums jau būs tikai nepilnas 12 kilovatstundas, tātad apmēram 13 reizes mazāk. Taču maksimālais elektroenerģijas patēriņš Latvijā būs tieši ziemas mēnešos – gan telpu apsildes, gan arī apgaismošanas dēļ. Un te arī problēma – jūlijā Rīga, uzstādot uz visu ēku jumtiem saules paneļus, teorētiski varētu saražot pat vairākas reizes vairāk elektrības, nekā tai būtu nepieciešams, bet ziemā būs pilnīgi pretēja aina – izdosies saražot tikai daļiņu nepieciešamā. Tātad jūlijā būs milzīga elektroenerģijas pārprodukcija un sadursimies ar problēmu, kur to likt. Ja paveiksies – varēs pārdot kādai blakusvalstij, taču, ja visas valstis konsekventi veicinās saules enerģētikas attīstību, tad līdzīga situācija jūlijā būs visur. Nāksies piespiedu kārtā daļu saules paneļu atslēgt no tīkla – tā jau šobrīd mēdz darīt Eiropas saulainākajos reģionos, pretējā gadījumā elektrības frekvence un spriegums tīklā var kļūt pārāk liels un nosvilināt lietotāju ierīces.
Savukārt ziemā no kaut kurienes būs jāsaņem papildu enerģija, jo pat vislabākajos apstākļos diez vai varam cerēt, ka saules baterijas spēs saražot vairāk nekā 10–12% no nepieciešamā elektrības daudzuma. Zinātniskie mērījumi liecina, ka pat saulainajā Ēģiptē ziemas mēnešos saules bateriju saražotās elektrības apjoms krītas trīs reizes, salīdzinot ar vasaru. Ja paveiksies – tad no vēja, bet, piemēram, pēdējos divos gados vējš Eiropā ir pūtis vājāk nekā parasti. Lielbritānijā izvietotajām vēja elektrostacijām pēdējos divos gados izdevies saražot vien divas trešdaļas no plānotā elektroenerģijas daudzuma, un šī valsts atrodas pie Ziemeļjūras, kur vējam ir kur ieskrieties. Savukārt, ja vēja nav, tad vienīgās alternatīvas ir vai nu ar gāzi darbināmas termoelektrostacijas, vai atomelektrostacijas un hidroelektrostacijas.
Visiem akumulatoru nepietiks
Vajadzētu pateikt uzreiz, ka visas zemeslodes mērogā uzbūvēt akumulatorus, kas spētu glabāt vasarā no saules saražoto elektrību līdz ziemai, ir pilnīgi nereāls uzdevums – tam nepietiks visa uz zemes atrodamā litija, niķeļa un kadmija, kas nepieciešams baterijām, un izmaksas būs astronomiskas. Pat vienai 15 miljonu pilsētai šādu bateriju sistēma izmaksātu apmēram trīs vai četrus triljonus ASV dolāru, kas ir vairāk par daudzu valstu gada iekšzemes kopproduktu. Šādas sistēmas izmaksas arī pilnībā sagrautu vienu no iemesliem, kādēļ pasaule pāriet uz atjaunojamiem energoresursiem – proti, to, ka šādi ir lētāk. Lai cik maksātu gāze un nafta pasaules tirgū, tā būs desmitiem tūkstošu reižu lētāka nekā mēģinājumi radīt šādu akumulatoru sistēmu. Labākajā gadījumā var mēģināt uzbūvēt akumulatoru sistēmas, kas ļaus izlīdzināt enerģijas ražošanas un patēriņa ciklus dienas laikā, jo nesakrīt arī tie. Proti, visvairāk saules un attiecīgi saules enerģijas ir dienas pirmajā pusē, bet viens no elektroenerģijas patēriņa maksimumiem ir vakara stundās, kad cilvēki mazgā veļu, gatavo ēst un darbina dažādas elektroierīces.
Viss teiktais lielā mērā attiecas uz citu populāru atjaunojamo resursu enerģētikas nozari – vēja enerģētiku. Arī tai būs nepieciešamas jaudas, kas spēs darboties tad, kad nepūtīs vējš. Latvijai vēl ir pamatīgi paveicies, ka tai ir HES kaskāde, kas daļēji risinās minēto problēmu, taču vasaras mēnešos ūdens ir maz un ziemas mēnešos ūdenskrātuves klāj ledus, kas pamatīgi samazina HES efektivitāti. Iespējams, nākotnes risinājums spēs būt ūdeņraža enerģētika, kas aizstās dabasgāzi, bet tai vēl nepieciešami vismaz 20–30 gadi attīstībai. Līdz tam laikam dedzināsim gāzi vai šķelsim atomus, gribam to vai negribam.
