Enerģijas uzglabāšana un klimatneitralitāte Baltijas valstīs 13
Virzoties uz atjaunojamo energoresursu plašāku izmantošanu, Eiropā strauji pieaug vēja parku skaits un aizvien vairāk elektroenerģijas tiek iegūts arī no saules. Tas nozīmē, ka atsevišķos brīžos radīsies elektroenerģijas pārprodukcija un liekā elektroenerģija būs jānoglabā vai jāpārvērš uzglabājamā produktā, kuru varētu izmantot pēc nepieciešamības.
Eiropas Savienības (ES) valstīs arvien vairāk uzmanības tiek veltīts dažādiem enerģijas uzglabāšanas risinājumiem. Latvijā, Lietuvā un Igaunijā paredzēts attīstīt lielus bateriju parkus, kas palīdzētu stabilizēt vietējo energosistēmu un atslēgties no Krievijas elektrotīkla. Labs risinājums enerģijas uzglabāšanai būtu arī tās pārvēršana „zaļajā” ūdeņradī, kuru pēc tam var izmantot kā enerģijas avotu rūpniecībā un transportā. Vairākās ES valstīs jau tagad bateriju parku veidošanai un ūdeņraža tehnoloģiju ieviešanai saņem valsts atbalstu, jo šie risinājumi var nodrošināt energosistēmai tik ļoti vajadzīgo elastību un noteikti spēlēs nozīmīgu lomu nākotnē.
Enerģijas uzglabāšanas jautājums jārisina drīzumā
Elektroapgādes sistēmām neizbēgami nāksies pielāgoties jauniem apstākļiem. Rīgas Tehniskās universitātes (RTU) prorektors, profesors Gatis Bažbauers akcentē galvenos izaicinājumus, ar kuriem saskarsies esošās energosistēmas: „Vēja un saules saražotās elektroenerģijas daudzums nav vienmērīgs. Piemēram, ja ir attīstīta vēja elektrostaciju infrastruktūra, vējainos laikapstākļos var veidoties elektrības pārpalikums. Savukārt, bezvēja laikā enerģijas trūkst. Līdzīgas svārstības ir arī ar saules enerģijas ieguvi. Tādēļ, lai varētu maksimāli efektīvi izmantot atjaunojamos energoresursus, mums saules un vēja saražotā enerģija ir jāuzkrāj.
To var darīt dažādos veidos. Protams, elektrību nav tik vienkārši uzkrāt, bet eksistē dažādas baterijas, kā arī mehāniskas ierīces, kas palīdz veikt enerģijas akumulāciju. Teiksim, var izmantot hidroakumulējošās stacijas, kuras brīžos, kad elektrība ir lēta un tās ir daudz, mēs izmantojam ūdens sūknēšanai uz augšēju rezervuāru. Savukārt, situācijās, kad elektrības trūkst un tā ir dārga, mēs savākto ūdeni kā hidroelektrostacijā laižam lejup caur turbīnām un tādējādi atgūstam akumulēto enerģiju.
Uzkrāšanai var izmantot arī saspiesta gaisa sistēmas, kad mēs saspiežam gaisu un ievadām pazemē stundās, kad elektrība ir lēta. Savukārt, elektroenerģijas trūkuma vai dārdzības brīžos saspiesto gaisu caur gāzes turbīnām laižam ārā, un iegūto elektrību lietojam savām vajadzībām. Bet pastāv arī citi veidi, kā mēs varam izmantot lieko elektroenerģiju.
Viens to tiem paredz, ka mēs neuzkrājam tieši elektrību, bet pārpilnības brīžos tērējam to siltumenerģijas ražošanai, tādējādi ietaupot uz kurināmā rēķina. Tāpat populārs risinājums, ko izmanto daudzviet un pie kā strādā arī RTU, ir novirzīt lieko elektroenerģiju ūdeņraža ražošanai. Elektrolīzes iekārtās ūdens tiek sadalīts ūdeņradī un skābeklī, un saražoto ūdeņradi pēc tam var izlietot dažādiem nolūkiem paredzētās degvielas šūnās. Piemēram, tās darbina automašīnu dzinējus, arī dažādas iekārtas, kurās tās ražo siltumu un elektrību.
Tāpat ūdeņradi var pārvērst sintētiskā metānā un patērēt kā dabasgāzi, var ražot arī sintētiskās vai elektro degvielas, kuras transportā var aizvietot benzīnu un dīzeļdegvielu. Ūdeņraža ražošana un izmantošana ir viena no jaunākajām tendencēm, tāpēc RTU pētnieki pastiprināti ar to nodarbojas. Pētījumi norit divos galvenajos virzienos – kā uzlabot ūdeņraža ieguvē notiekošo elektrolīzes procesu un kā iegūto ūdeņradi visefektīvāk pielietot elektroapgādē, siltumapgādē un transporta sistēmās. Iespējas šajās jomās paveras visnotaļ plašas.”
Biedrības “Latvijas Klimata neitralitātes klasteris 2050” valdes priekšsēdētājs Armands Gūtmanis uzskata, ka enerģijas uzglabāšanas tematam ir jāvelta tūlītēja uzmanība. Šogad vasarā Eiropas Komisija nāca klajā ar rekomendācijām dalībvalstīm par enerģijas uzglabāšanu, kurās uzsvērts, ka ES dalībvalstīm aktualizējot savus Nacionālos Enerģētikas un Klimata plānus 2030.gadam ir jāstiprina mērķi un saistītās rīcībpolitikas, kuru nolūks ir veicināt enerģijas uzkrāšanas plašāku apguvi. Tāpat dalībvalstis tiek aicinātas izstrādāt īpašas Ūdeņraža stratēģijas drošākai biznesa plānošanai un atbalstīt pētniecību un inovācijas enerģijas uzkrāšanas jomā, jo īpaši enerģijas ilgtermiņa uzkrāšanā un uzkrāšanas risinājumos, kuros elektroenerģija tiek sajūgta ar citiem energonesējiem.
Baltijā ūdeņradi pagaidām ražo un patērē maz
Kaspars Avots, uzņēmuma „Baltic Hydrogen Group” operacionālais direktors, iezīmē esošo ainu ūdeņraža tehnoloģiju attīstībā un to izmantošanā Baltijas valstīs. Lietuvā patlaban ir divi lieli industriāli ūdeņraža ražotāji „Orlen” un „Achema”, kas to izmanto savos tehnoloģiskajos procesos. Kaspars Avots gan uzsver vienu būtisku niansi: „Jāņem gan vērā, ka šie uzņēmumi ir „pelēkie”, proti, viņi ražo ūdeņradi no dabasgāzes, un šajā procesā izdalās oglekļa dioksīds (CO2), kuru viņi neķer. Turpretī visa ūdeņraža izmantošanas nākotne un industrija balstās uz „zaļo” ūdeņradi, respektīvi, tam jābūt ražotam no atjaunojamajiem resursiem – saules, ūdens vai vēja spēkstacijās. Tādēļ šīs Lietuvas industrijas būs spiestas zaļināties. Pagaidām gan nav dzirdēts, ka viņi plāno uzsākt ūdeņraža ieguvi ar elektrolīzes palīdzību. Vēl var pieminēt, ka Lietuvā nosacīti aktīva ir vietējā ūdeņraža asociācija, taču tās dalībnieki vairāk orientēti uz tehnoloģijām, to izveidi un attīstību, bet ar pašiem ūdeņraža ražotājiem un potenciālajiem patērētājiem īsti nesadarbojas.”
Raugoties uz mūsu ziemeļu kaimiņvalsti, Kaspars Avots atklāj pavisam citu skatu: „Igaunija ūdeņraža jomā ir publiski ļoti redzama un aktīva. Viņiem eksistē daudzi tehnoloģiju attīstības produkti, ir nodibināta kompānija „Stargate Hydrogen”, kas būvē elektrolīzes iekārtu ūdeņraža iegūšanai. Vēl nesen Briselē runāju ar šīs kompānijas vadītāju, un viņš teica, ka iecerētie darbi ritot pēc plāna. Viņiem ir doma arī izmantot ūdeņradi kā degvielu 20 atbilstoši aprīkotiem taksometriem pilsētā.
Igauņi vispār ļoti attīsta tehnoloģijas, piemēram, būvē ar ūdeņradi darbināmus dronus, tāpat tuvāko gadu laikā būs pabeiguši dažus prāmjus, kurus izmantos satiksmei starp cietzemi un salām. Tā kā veicamā distance nav liela, to degvielai tiks izmantots tīrs ūdeņradis. Prāmju prototipi ir izstrādes stadijā, un arī valsts atbalsta šīs iniciatīvas. Tie ir konkrēti projekti, kas tiks īstenoti, un var apgalvot, ka Baltijas valstīs igauņi ūdeņraža tehnoloģiju jomā ir līderi.”
Runājot par situāciju ūdeņraža tehnoloģiju attīstībā mūsu valstī, Kaspars Avots uzskata, ka Latvijā valda centieni kaut ko jaunatklāt tieši zinātnes jomā: „Tomēr vienīgais, kas tieši saistīts ar ūdeņradi, ir Ventspils augstskolas izstrādātie un nesen patentētie unikālas tehnoloģijas kompresori. Ūdeņraža ražošanas procesā kompresors ir ļoti svarīgs, sarežģīts un jutīgs elements, jo iegūtais ūdeņradis jāsaspiež līdz pat 750 atmosfēru lielam spiedienam. Saspiešana notiek vairākās kaskādēs, un visā ūdeņraža ražošanas procesā tas ir ļoti nozīmīgs posms.
Vienā ziņā Latvija gan ir priekšā abām kaimiņvalstīm – pie mums ir Baltijā vienīgā ūdeņraža uzpildes stacija. Piemēram, igauņi savas vieglās ūdeņraža mašīnas liek uz dīzeļa treilera un ved tās uz Latviju uzpildīt, bet pēc tam nogādā atpakaļ. Tiesa, šis pagaidām ir „pelēkais” ūdeņradis, taču nākotnē ir visas iespējas to zaļināt.
Mūsu kompānijas plānos ietilpst „zaļā” ūdeņraža ražošana no atjaunojamajiem enerģijas avotiem – saules, ūdens un vēja. Cik zināms, arī „Latvenergo” plāno ūdeņraža ražošanu. Fakts ir tāds – jo vairāk ūdeņraža mēs ražosim, jo lielāks kļūs tā patēriņš, līdz ar to ūdeņraža izmantošana kļūs lētāka. Tā kā ūdeņraža transportēšana lielos attālumos ir ļoti dārga, tā ražotnes būtu veidojamas tieši pie atjaunojamās enerģijas parkiem. Nākotnē, veidojot tā dēvēto ūdeņraža mugurkaulu, ir plāns pārveidot gāzes infrastruktūru, kas ļautu iegūto ūdeņradi eksportēt uz Rietumiem. Vācijā jau tagad ir liels pieprasījums, bet pēc 2030. gada ūdeņradis noteikti būs eksportējams produkts. Ja rūpniecība plašāk attīstīsies arī pie mums, tas būs vajadzīgs arī uz vietas.”
Bateriju pārstrādes nepieciešamība
Saistībā ar enerģijas uzkrāšanas risinājumiem, akumulatoru ražošanai vajadzīgajām izejvielām un bateriju utilizāciju uz elektromobilitātes potenciālu un izaicinājumiem norāda Kaspars Kalvišķis, uzņēmuma „Bosch” vadītājs Baltijas valstīs: „Elektroauto īpatsvars dažādās valstīs pieaug nevienmērīgi, taču skaidrs, ka šis process ir sācies un turpināsies arvien straujāk. Prognozes rāda, ka jau tuvāko 10 – 15 gadu laikā elektroauto varētu sastādīt būtisku daļu no visām automašīnām, kas brauc pa ceļiem.
Elektroauto priekšrocība ir tāda, ka tie nerada izmešus, un, ja vien tie izmanto „zaļo” elektrību, kas saražota no atjaunojamajiem resursiem, tad viss ir kārtībā. Taču šo transportlīdzekļu darbināšanai ir nepieciešamas baterijas (akumulatori), kurās enerģiju uzglabāt, un vajadzīgo energobloku skaits pieaug līdz ar elektroauto. Turklāt bateriju kalpošanas ilgums ir ierobežots – pasaules lielākie elektrisko automašīnu ražotāji to vērtē apmēram astoņu gadu ilgumā vai 160 tūkstošu nobrauktu kilometru garumā. Protams, to ietekmē arī braukšanas un klimatiskie apstākļi, auto īpašnieka lietošanas paradumi, uzlādes veidi un cikli. Taču rezultātā, strauji pieaugot elektroauto skaitam, ar aptuveni astoņu gadu nobīdi tikpat strauji aktualizēsies būtiski jautājumi saistībā ar šo transportlīdzekļu baterijām.
Pirmkārt, ar nolietotajām baterijām kaut kas būs jādara. Otrkārt, šo bateriju ražošanā tiek izmantota virkne reti sastopamu metālu, tādu kā litijs, niķelis, kobalts u.c., kuru resursi ir ierobežoti. Vērtējot prognozes par elektroauto skaita pieaugumu, aprēķini rāda, ka to nodrošināšanai ar baterijām līdz 2040. gadam litija un kobalta ieguve pasaulē būtu jāpalielina astoņas reizes, kas patlaban izskatās visai nereāli. Ja arī izdotos to īstenot, to saražošana radītu lielu kaitējumu apkārtējai videi iegūstošās rūpniecības darbības dēļ. Trešā problēma slēpjas apstāklī, ka bateriju ražošanai vajadzīgie metāli ir sastopami tikai atsevišķās vietās uz planētas, lielākoties – ārpus Eiropas. Tā kā lielākie izejvielu avoti atrodas Āzijā un pašlaik lielākais bateriju komponentu ražotājs ir Ķīna, ES rodas liels izaicinājums stabilu piegādes ķēžu nodrošināšanā.
Šīs problēmas risinājums, kas palīdzētu gan saudzēt planētu, gan turpināt ražot baterijas, ir nolietoto elektroauto akumulatoru efektīva pārstrāde. ES jau strādā likumdošanas jomā, un tuvāko gadu laikā pakāpeniski stāsies spēkā aizvien stingrākas prasības, kādām jābūt elektroauto baterijām. Respektīvi, tām jābūt digitāli atpazīstamām, tāpat tiks norādīts, cik lielai daļai baterijas jābūt pārstrādājamai, cik daudz metālu no katra akumulatora jāatgūst utt. Lai to varēt īstenot praksē, ir jārada efektīvs process un atbilstošas tehnoloģijas. Tas nav vienkārši veicams darbs, bet šādas pārstrādes rūpnīcas tiek plānotas, būvētas un jau realizētas dažādās Eiropas valstīs, tostarp Vācijā, Somijā, Skandināvijā. Taču patlaban nav neviena plāna attiecībā uz Baltijas valstīm. Līdz ar to rodas jautājums mūsu valsts likumdevēju un politikas veidotāju virzienā – vai Latvija redz savu vietu šajā vērtību ķēdē saistībā ar bateriju industriju, kas ļautu nodarboties ar akumulatoru pārstrādi, bet nākotnē varbūt arī ražošanu.”
Ministrija gaida industrijas iniciatīvas
Klimata un Enerģētikas ministrijas Enerģijas tirgus departamenta direktors Gunārs Valdmanis uzskata, ka par apjomīgāku ūdeņraža ražošanu un izmantošanu būs iespēja runāt turpmāko gadu laikā. Par galveno priekšnosacījumu šādai notikumu attīstībai ministrija ir izvirzījusi tieši atjaunojamās enerģijas ražošanas jaudu attīstību. Tas ļautu Latvijā veidoties elektroenerģijas pārpalikumam, kurš varētu kalpot kā izejviela arī „zaļā” ūdeņraža ražošanai.
„Šobrīd mēs ar ļoti lielu interesi un gatavību reaģēt raugāmies uz industrijas iniciatīvām,” teic Gunārs Valdmanis. „Sākot ar atsevišķiem attīstītājiem, kuri jau paziņojuši par nodomiem veidot šādu ražošanu savos pirmajos projektos. Taču paralēli gaidām no viņiem skaidru vīziju par optimālo uzņēmējdarbības modeli, jo patlaban esam identificējuši vairākus iespējamos attīstības virzienus. Pirmkārt, jau pašlaik ir liela interese no transporta nozares par ūdeņraža ražošanas un uzpildes infrastruktūras izvietošanu konkrētās vietās – galvenokārt ražotņu tuvumā, kā arī ielas uzpildes stacijām. Otrkārt, arī rūpniecības uzņēmumu vidū aizvien vairāk pieaug interese par iespējamo ūdeņraža infrastruktūras attīstību, kas ar esošo vai jaunveidojamu tīklu palīdzību nodrošinātu šīs izejvielas piegādi tieši pie patērētāja.
Tiesa, pagaidām šāds pieprasījums no nozares vēl nav pietiekami precīzi noformulējies. Mēs gaidām skaidru, pārliecinošu uzņēmējdarbības ilgtspējas novērtējumu, atzinumu no industrijām. Tādēļ mēs kā ministrija šobrīd vēl atturamies pateikt, kur tieši būs jāizmanto ūdeņradis un kādi ir iespējamie ūdeņraža nākotnes pielietojumi, jo ir skaidrs, ka dažādās nozarēs vēlmes atšķirsies, un viens no svarīgākajiem uzdevumiem būs panākt visām iesaistītajām pusēm pieņemamu kompromisu. Tas paredzētu risinājumu, kādā virzienā ūdeņraža tehnoloģiju pielietošanai būtu jāattīstās. Esam dzirdējuši, ka tieši transporta nozare, īpaši smagais transports, pretendē kļūt par pirmo industriju, kas varētu sekmīgi apgūt ūdeņraža pielietošanu.”
Baltijas valstis ir nostājušās uz ūdeņraža, enerģijas uzglabāšanas tehnoloģiju ieviešanas ceļa un var ar cerību raudzīties uz jauna ekonomikas sektora izveidi.
