Elektrība bez kaitīgām emisijām. Jelgavā domā par ūdeņraža ražošanu un uzkrāšanu 0
Raivis Šveicars, “Latvijas Avīze”, AS “Latvijas Mediji”
Turpinot samazināties izmaksām atjaunojamo resursu tehnoloģiju jomā un paralēli palielinoties pieprasījumam pēc tīrās enerģijas, esam nonākuši brīdī, kad vēja un saules enerģijas ražošana visā pasaulē strauji pieaug katru gadu. Turklāt tendencei nav nekāda pamata mainīties.
Tirgus pētniecības uzņēmums “Allied Market Research” lēš, ka atjaunojamās enerģijas tirgus vērtība 2025. gadā sasniegs 1,5 triljonus ASV dolāru, kas būs par apmēram 500 miljardiem dolāru vairāk nekā 2017. gadā. Tomēr atjaunojamās enerģijas avotiem ir dažādi ierobežojumi, kas paver lielas izaugsmes iespējas sekundārajai nozarei – enerģijas uzkrāšanai.
Kad vējš nepūš vai saule nespīd, elektrotīklu operatoriem joprojām jāspēj nodrošināt nepārtraukta elektrības plūsma. Lai šādos brīžos nebūtu jāizmanto fosilie resursi pieprasījuma nodrošināšanai, ir vērtīgi vēja un saules saražoto enerģiju uzkrāt.
Turklāt akumulācija noder ne tikai vēja un saules enerģijas uzkrāšanai. Dati rāda, ka enerģijas uzkrāšanas tirgus strauji aug un līdz 2025. gadam nozares kopējā vērtība sasniegs gandrīz 100 miljardus dolāru. Kādi ir populārākie un efektīvākie enerģijas uzkrāšanas veidi?
Akumulācija palīdz optimizēt ražošanu
Latvijā nenoliedzami populārākais risinājums ir akumulācijas tvertnes, kurās saražotā siltumenerģija tiek uzkrāta ūdens veidā. Ja enerģija tiek ražota koģenerācijas stacijā (KOS), uzkrāto enerģiju visefektīvāk izmantot pieprasījuma maksimumstundās – pārsvarā apkures sezonas nakts periodos, kad pieprasījums pēc siltumenerģijas ir augsts, bet pēc elektroenerģijas – zems.
Tādējādi tiek samazināta siltumenerģijas ražošana koģenerācijas režīmā nakts stundās un daļa no nepieciešamās siltumenerģijas tiek nodrošināta no akumulācijas tvertnes. Savukārt dienas laikā, kad pieprasījums pēc siltumenerģijas samazinās, bet pēc elektroenerģijas palielinās, KOS spēj ražot siltumenerģiju, nododot to gan siltumtīklos, gan akumulācijas tvertnē.
Līdz ar to KOS strādā vienmērīgi ar stabilu jaudu, nodrošinot labākus lietderības rādītājus, tādējādi ekonomējot primāros energoresursus.
Savukārt, ja enerģiju ražo saule, tad akumulācijas tvertne ir vitāla nepieciešamība, jo saule spīd pa dienu, bet lielākais pieprasījums ir vakarpusē. Šādos brīžos nāk palīgā akumulācijas tvertne, kurā iespējams dienā saražoto uzkrāt vairākas diennaktis.
“Akumulācijas tvertni esam izmantojuši arī apkures sezonas laikā, kad bija nepieciešams uz dažām dienām apturēt šķeldas katlu. Katlu iepriekš darbinājām ar lielāku jaudu, kā rezultātā tika nosegts pieprasījums, bet atlikušo siltumenerģiju akumulējām. Tādējādi izvairījāmies no situācijas, ka mums būtu jāiedarbina dabasgāzes katli. Līdz ar to mēs neradījām liekas CO2 emisijas un netērējām mums piešķirtās CO2 emisiju kvotas,” stāsta “Salaspils siltuma” pārstāve Renāte Bražinska.
Tieši Salaspilī tapa Latvijā pirmā akumulācijas tvertne ar 8000 m3 ietilpību un 418 MWh uzkrājamo siltumenerģiju.
Otrs enerģētikas uzņēmums Latvijā, kas izbūvējis akumulācijas tvertni, ir “Fortum Latvia”, kas to izdarījis pie Jelgavā esošās biomasas koģenerācijas stacijas. Nu jau gadu 5000 kubikmetru akumulācijas tvertne ar 170 MWh enerģētisko ietilpību pildījusi savas funkcijas.
“Pie pašreizējās pilsētas siltumslodzes varam ar akumulācijas tvertnē uzkrāto siltumu nodrošināt visu pilsētu četras piecas stundas. Būtiski ir atrast tādu tilpumu, lai ražošanas jauda un siltumslodze būtu optimāla, tādējādi nodrošinot gan siltumenerģijas uzkrāšanu tvertnē, gan nodošanu patērētājiem, kam siltums nepieciešams,” norāda uzņēmuma valdes loceklis un KOS vadītājs Ingus Kaprāns.
Savukārt jau pavisam drīz lielāko siltumenerģijas akumulācijas sistēmu Baltijas valstīs atklās “Latvenergo”. 18 000 m3 milzu tvertnē, kas atradīsies TEC-2 teritorijā, varēs uzglabāt 550 MWh siltumenerģijas (gadā varēs akumulēt vismaz 65 GWh siltumenerģijas).
“Izpēte apliecināja, ka siltuma akumulācija nodrošinātu TEC darbības elastīguma palielināšanu, būtu iespējas efektīvāk slogot uzstādītās jaudas atbilstoši elektroenerģijas cenu svārstībām tirgū un kondensācijas režīmu varētu daļēji aizvietot ar koģenerāciju. Turklāt palielinātos drošība Rīgas centralizētās siltumapgādes sistēmas labajā krastā,” sacīja “Latvenergo” pārstāve Ivita Bidere.
Būtībā akumulācijas sistēma ļaus gan nodrošināt efektīvāku kurināmā izmantošanu valstī, gan samazinās energoresursu patēriņu (izdotos ietaupīt ne mazāk kā 2,4 GWh/gadā) un izdalīto CO2 (ne mazāk kā par 9000 tonnām gadā), gan kopumā palielinās TEC konkurētspēju. Tas viss radīs papildu nosacījumus elektrības un siltuma zemākai tirgus cenai Rīgā un visā valstī.
Akumulācijas baterijās uzkrāj arvien vairāk
Akumulācijas tvertnes ir viens no optimālākajiem un vienkāršākajiem enerģijas uzkrāšanas veidiem, ko īpašās tvertnēs var realizēt arī pazemē. Īpaši populāras akumulācijas tvertnes ir Zviedrijā, Vācijā, Dānijā, arī Somijā.
Renāte Bražinska norāda, ka pazemes tvertnes parasti pat samazina siltuma zudumus, taču daudzviet Latvijā šis risinājums nav īstenojams, jo ir pārāk augsts gruntsūdeņu līmenis. Tas radītu pat lielākus siltuma zudumus, nekā tas ir virszemes akumulācijas tvertnēm.
Tomēr akumulācijas tvertnes nav vienīgais enerģijas uzkrāšanas risinājums. Arvien populārākas kļūst lielizmēra baterijas. 2018. gada beigās visas pasaulē esošās baterijas, kas domātas enerģijas uzkrāšanai, spēja uzkrāt 4,9 GW elektrības, bet jau 2023. gadā uzkrātās enerģijas apjoms varētu sasniegt 22,2 GW.
Visplašāk izmanto litija jonu baterijas, kuras sākotnēji izmantoja tikai elektrotehnikas darbināšanai, bet laika gaitā izstrādātas krietni lielāka izmēra akumulatoru šūnas, ko var izmantot gan automašīnu darbināšanai, gan arī enerģijas uzglabāšanai.
Piemēram, 2017. gadā “Tesla” Austrālijā blakus Hornsdeilas vēja ģeneratoru parkam par 90 miljoniem Austrālijas dolāru uzbūvēja 100 MW bateriju (tolaik lielāko pasaulē), kas varēja nodrošināt ar elektrību 30 000 mājsaimniecību. Šogad enerģijas uzkrāšanas jauda palielināta līdz 150 MW, taču lielākā baterija pasaulē nu jau atrodas ASV Kalifornijas štatā (230 MW).
Pēdējo gadu laikā ievērojami attīstās arī reducēšanās plūsmas baterijas, jo tās ir viegli pielāgojamas jebkura veida elektroenerģijas ražošanas jaudai. Kaut gan šādu bateriju uzstādīšana ir dārgāka par litija jonu baterijām, to kalpošanas laiks ir ievērojami lielāks.
Tomēr enerģijas blīvums tajās ir mazāks par litija jonu baterijām. Zinātnieki norāda, ka tā ir ievērojama problēma, ja runājam par elektroauto darbināšanu, taču šādas baterijas var būt efektīvas kā vēja un saules enerģijas uzkrājējas.
Kritienā ražos elektrību
Vēl viens iespējamais attīstības virziens ir mehāniskās enerģijas uzglabāšanas sistēmas, kurās izmanto kinētiskos vai gravitācijas spēkus. Lielākoties – hidroelektrostacijās, veidojot hidroakumulāciju.
Runa ir par sistēmu, kurā zemāka enerģijas pieprasījuma stundās ūdens tiek sūknēts uz augstāku vietu, lai pēc tam augsta enerģijas pieprasījuma stundās to atkal izmantotu turbīnās elektroenerģijas ražošanai.
“Latvenergo” norāda, ka 99% no pasaulē uzstādītās elektroenerģijas akumulācijas jaudas realizēta tieši hidroakumulācijas elektrostacijās ar lietderību no 70 līdz 85%. Paredzams, ka 27 GW no hidroakumulācijas iekārtām tiks uzstādītas nākamo desmit gadu laikā. Galvenokārt – Ķīnā, ASV un Eiropā.
Interesantu mehāniskās enerģijas uzglabāšanas risinājumu veido Šveices kompānija “Energy Vault”, kas nesen saņēma 110 miljonu eiro finansējumu betona bloku torņa koncepcijas attīstīšanai.
Uzņēmums plāno betona blokus izmantot vēja parkos – no vēja turbīnu pāri palikušās jaudas varētu darbināt īpašus celtņus, kuri liela pieprasījuma laikā blokus nolaistu zemāk, ar šī “kritiena” kinētisko enerģiju ražojot elektrību. Pēc projektētāju domām, bloku energoefektivitāte būtu ap 90%.
Ūdeņradi varētu ražot un uzkrāt arī Latvijā
Ļoti perspektīvs virziens ir arī enerģijas uzkrāšana ūdeņraža formā, ko vēlāk var izmantot, lai ražotu elektrību. Šajā procesā nav kaitīgu emisiju. Galvenā ūdeņraža tehnoloģijas priekšrocība ir augstais enerģijas blīvums un iespēja to ātri ieslēgt un izslēgt.
Tehnoloģija palielina izredzes nākotnē paļauties uz atjaunojamiem energoresursiem un tikai brīžos, kad dabas apstākļu dēļ tie nespēj saražot pietiekamu daudzumu enerģijas, darbināt dabasgāzes stacijas.
Ūdeņraža enerģijas uzglabāšanas tirgus pašlaik sasniedzis apmēram 14 miljardu dolāru vērtību. Par ūdeņraža ražošanu un uzglabāšanu domā arī Jelgavā.
Šī gada maijā Jelgavas dome un “Fortum” parakstīja nodomu protokolu, sākot kopīgu izpētes darbu, lai izvērtētu tehniskos aspektus un ekonomisko pamatojumu ūdeņraža ieguvei un pielietošanai.
Mērķis ir nākotnē Jelgavas pašvaldības uzņēmumu autotransportu papildināt ar nulles emisiju zaļā ūdeņraža elektriskajiem autobusiem un ūdeņraža elektriskajiem atkritumu izvešanas transportlīdzekļiem.
Kāds būtu visefektīvākais enerģijas uzkrāšanas risinājums Latvijā?
