4 °C
Vai okeāni un jūras spēs kļūt par uzticamu enerģijas avotu cilvēcei – tas pagaidām ir neatbildēts jautājums.
Vai par tādu avotu mums spēs kļūt Baltijas jūra – par to mēs zinām daudz vairāk. Pētījumi un testi enerģijas iegūšanai no jūras viļņiem notiek arī Latvijā, lai arī pagaidām tie nav sevišķi apjomīgi.
Kad pirms ceturtdaļgadsimta – ap gadu tūkstošu miju – kļuva skaidrs, ka fosilā kurināmā ēra cilvēces vēsturē neatvairāmi tuvojas savām beigām, zinātnieki sāka meklēt alternatīvas, kā apmierināt civilizācijas neremdināmo kāri pēc enerģijas. Pirmā izvēle bija jau tobrīd pietiekami labi iepazītās saules paneļu un vēja ģeneratoru tehnoloģijas, taču abām ir viena problēma – tās konkurē ar pašu cilvēci par dzīvojamo telpu uz zemes. Kārdinoša gan likās iecere noklāt mazapdzīvoto Sahāras tuksnesi ar saules paneļiem, jo tas, pateicoties ekvatora tuvumam, saņem milzīgu daudzumu saules enerģijas. Tomēr dažādu iemeslu dēļ no tādas idejas tomēr atteicās. Laimīgā kārtā gan izrādās, ka visas cilvēces enerģētiskās vajadzības teorētiski varētu nodrošināt tikai 335 km2 šī tuksneša platības noklāšana ar paneļiem, kas ir vien 1,2% no Sahāras teritorijas. Tādēļ saules paneļu staciju veidošana Sahāras tuksnesī tomēr turpinās – tik ātri, cik pieļauj reģiona valstu finanses un politiskā situācija.
Viļņi – teorētiski labs enerģijas avots
Enerģijas avotu meklējumos zinātnieku acis neizbēgami pievērsās pasaules okeānu un jūru iespējām, sākot ar tehnoloģiju izstrādi vēja ģeneratoru uzstādīšanai jūrā, kur vējam pietiek telpas ieskrieties. Taču neizbēgami kādam ienāca prātā jautājums: vai nevaram iegūt enerģiju no viļņiem – dabas parādības, kas atkarīga no vēja berzes gar ūdens virsmu, Saules un Mēness gravitācijas, kas atbild par paisumu un bēgumu, kā arī lielākas un mazākas zemes garozas drebēšanas okeāna dibenā, kas rada cunami un mazāku viļņošanos?
Galu galā jau uzreiz zem okeāna ūdens virsmas viļņu nestā ūdens enerģijas blīvums ir piecas reizes lielāks nekā vēja enerģijas blīvums 20 metrus virs ūdens un 10–30 reizes lielāks nekā Saules enerģijas blīvums.
Tāpat jāsaka, ka pētījumi, kā produktīvi izmantot šo enerģiju, sākušies jau 1890. gadā. Sacīts, darīts, un jau pagājušās desmitgades sākumā top jauni pētījumi, kas rāda, ka kopējais teorētiskais viļņu enerģijas resursu apjoms pasaulē sasniedz 30 000 TWh gadā. Šis apjoms šobrīd pārsniedz kopējo cilvēces elektroenerģijas patēriņu – 2022. gadā tas bija 25 500 TWh. Ja šo enerģiju varētu izmantot, tas palielinātu atjaunojamās enerģijas izmantošanas apjomu un samazinātu atkarību no fosilā kurināmā. Taču jāsaprot arī tas, ka izmantot visu pasaules okeānu viļņu enerģiju ir utopiska fantāzija, tiek uzskatīts, ka reāli iegūstams ir krietni mazāks enerģijas apjoms – ap diviem teravatiem –, kas vienalga ir daudz. Potenciāli labvēlīgākās vietas ir tās, kuras apskalo okeāni un kur pūš spēcīgs vējš – Eiropas rietumu piekraste, Ziemeļamerikas un Dienvidamerikas Klusā okeāna piekraste, Austrālija, Jaunzēlande, Dienvidāfrika, Aļaskas piekraste.
Bangu plusi un mīnusi
Atšķirībā no dažiem citiem atjaunojamajiem enerģijas avotiem viļņu rašanās okeānā ir ļoti paredzama, ļaujot elektrotīklu operatoriem tos prognozēt vairākas dienas iepriekš ar ievērojamu precizitāti – tas ir neapšaubāms pluss.
Šī paredzamība kombinācijā ar viļņu enerģijas pārveidotāju plašu izmantošanu teorētiski varētu nodrošināt līdz pat 10% ES enerģijas līdz 2050. gadam, samazinot nepieciešamību pēc fosilā kurināmā rezervēm.
Otrs viļņu pluss ir daudz mazāka ekoloģiskā pēda nekā vēja un saules enerģijas projektiem. Starp mīnusiem pats lielākais ir milzīgās izmaksas, kas nepieciešamas šādu projektu palaišanai. Lai pievadītu, piemēram, Portugāles piekrastē no viļņiem iegūtu elektroenerģiju Grieķijai, būtu jāzina, ka tai ir vairāk nekā 6000 salu un uz katru no tām būs jāaizvelk kabelis. Horvātijai ir 1200 salu, bet, piemēram, Malaizijai vispār vairāk par 170 tūkstošiem. Šobrīd ekonomiski efektīvāk ir uzbūvēt lokālas spēkstacijas, nevis ieguldīt jūrā simtiem tūkstošu kilometru garus kabeļus. Tāpat starp mīnusiem minama nepieciešamība viļņu enerģijas stacijām turēties pretī okeāna dusmām – vējam un viļņiem, kā arī sālsūdens radītajai korozijai, tāpat regulējošās likumdošanas trūkums, kas traucē piesaistīt investīcijas šajā jomā.
Eksperimenti un neveiksmes
Taču visas grūtības ir pārvaramas, un cilvēce jau ceturtdaļgadsimtu veic eksperimentus ar mērķi piekļūt okeānos apslēptajām kārdinošajām teravatstundām. Te palīgā nāk iekārtas, ko sauc par viļņu enerģijas pārveidotājiem. Šo pārveidotāju tehnoloģijas ir vairākas, tās ir visai sarežģītas un, jāsaka atklāti, pagaidām neviena no tām nav sasniegusi tehnoloģisko briedumu komerciālai izmantošanai. Tā, piemēram, 2000. gadā Skotijas Ailejas salā, tajā pašā, kurā tiek ražots arī izslavētais viskijs ar dūmakaino garšu, tiek uzsākts projekts "Islay LIMPET" – uzstādīts 500 kW jaudas eksperimentāls viļņu enerģijas pārveidotājs, kas bija savienots ar Apvienotās Karalistes elektropārvades tīklu. Tas bija pētnieciskais projekts, kurš turpinājās līdz 2018. gadam, šobrīd iekārta izjaukta. Taču 2011. gadā Biskajas līcī pie Spānijas krastiem pēc šīs pašas tehnoloģijas tika izveidots 16 mazāku viļņu enerģijas pārveidotāju parks "Mutriku" ar kopējo jaudu 296 kW. Šis eksperimentālais parks turpina darboties arī šobrīd, līdz 2023. gada beigām tas bija saražojis trīs gigavatstundas (GWh) elektroenerģijas. Ne tik labi klājās citam projektam – 2008. gadā okeānā pie Portugāles krasta tika izveidota "Aguçadoura Wave Farm", kurā tika izmantoti trīs viļņu enerģijas pārveidotāji ar kopējo elektroenerģijas ražošanas jaudu 2,25 MW (ar šādu daudzumu teorētiski varētu ar elektroenerģiju apgādāt 1800 ģimenes māju).
Diemžēl šo deviņus miljonus eiro vērto projektu nākas pārtraukt jau pēc diviem mēnešiem iekārtu mehānisko problēmu dēļ, šobrīd parku izmanto dažādu iekārtu testēšanai.
Pastāv vēl vairāki citi pētnieciskie projekti – "Ocean Energy Buoy" pie Īrijas krastiem, vēl viens ar Portugāli saistīts projekts "Pico Plant" un ar Skotiju saistīts projekts "GreenWave". Aktīvi pēta viļņu iespējas Kiprā un Lielbritānijā strādājošais uzņēmums "Sea Wave Energy Ltd.", kas apņēmies izgatavot jaunas konstrukcijas viļņu enerģijas pārveidotāju. Saskaņā ar asociācijas "Ocean Energy Europe" datiem kopumā pētniecības ietvaros Eiropā bijušas uzstādītas ar viļņu elektroenerģiju ražojošas iekārtas ar 12 MW kopējo jaudu, no tām šobrīd vēl darbojas iekārtas ar 1,1 MW jaudu, pārējās, pabeidzot pētījumu programmas, izjauktas.
Sākotnējie dati šobrīd likuši daudz piesardzīgāk skatīties uz viļņu enerģijas iespējām. Arī Eiropas Savienības noteiktais pašreizējais mērķis – sasniegt ar okeāna enerģijas palīdzību elektroenerģijas ražošanas mērķi 100 MW apmērā līdz 2025. gadam un 1 GW (tūkstošdaļa teravata) apmērā līdz 2030. gadam šķiet piezemētāks. Tomēr ES ambīcijas gadsimta vidum ir krietni lielākas – 40 GW elektroenerģijas ražošanas jauda no viļņiem – tas apmēram atbilst elektroenerģijas daudzumam, kas būtu nepieciešams 40 miljoniem mājsaimniecību jeb katrai piektajai ES mājsaimniecībai.
Arī pasaule joprojām uz viļņu enerģiju skatās ar optimismu – tiek uzskatīts, ka elektroenerģijas ražošanas apjoms no viļņiem pasaulē tuvāko 30 gadu laikā var pieaugt līdz pat 100 miljardiem dolāru.
Ir pētnieki, kas prognozē, ka 2050. gadā 10% no visas pasaules enerģijas iegūs no viļņiem. Vieni no lielākajiem entuziastiem šajā jomā ir briti – Lielbritānija jau investējusi 578 miljonus mārciņu šajā jomā, paredzot 60 miljardus mārciņu lielu ikgadējo šādi saražotās elektroenerģijas tirgu ap gadsimta vidu.
Eksperimentē arī Baltijas jūrā
Lai gan sauszemes ieslēgto jūru viļņu potenciāls elektroenerģijas ražošanā ir daudz mazāks, atjaunojamās enerģētikas zelta drudzis ir licis izvērtēt arī to. Tā, piemēram, Somijas uzņēmums "AW-Energy" ir izstrādājis t. s. "WaveRoller" tehnoloģiju, kas pārveido viļņu enerģiju par elektrību. Ierīce darbojas tuvējos ūdeņos (aptuveni 0,3 līdz 2 km no krasta) ar dziļumu no astoņiem līdz 20 metriem. Atkarībā no plūdmaiņu apstākļiem ierīce lielākoties vai pilnībā ir iegremdēta un noenkurota jūras gultnē. Minētais uzņēmums ar ES finansējumu atbalstītā projektā šobrīd cenšas palielināt iekārtas ražošanas jaudu līdz industriālam līmenim. Uzņēmums uzskata, ka, īstenojot pašu izstrādāto viļņu enerģijas fermas projektu nākamajā desmitgadē, Eiropas ekonomika papildināsies ar 275 miljonu eiro lielu pievienoto vērtību un tiks izveidotas 500 darba vietas.
Tāpat esot paredzams, ka "WaveRoller" tehnoloģijas ieviešana līdz 2030. gadam samazinās CO2 emisijas par 250 000 tonnām.
Nesnauž arī Eiropas Savienības atjaunojamās enerģētikas čempioni dāņi. Jau 2010. gadā Hanstholmas ostā tika izveidots Dānijas viļņu enerģijas centrs "DanWEC", kurš darbojas roku rokā ar Ālborgas Universitāti. Centram izvirzītais mērķis ir ne vēlāk kā līdz 2030. gadam radīt ekonomiski efektīvu un ilgtspējīgu iekārtu, kas spētu darboties ar viļņu palīdzību.
Līdzīgus pētnieciskos darbus veic arī Latvijas Universitātes Cietvielu fizikas institūta pētnieku komanda, kura vēlas radīt mazizmēra ģeneratoru, kas ūdens viļņu enerģiju pārvērstu elektroenerģijā. LU projekts saucas "WILEG" – atšķirībā no daudziem citiem pētnieciskajiem projektiem, tas ir viļņu enerģijas pārveidotājs, kas spēj savākt un izmantot mazus ūdens vilnīšus (ne augstākus par vienu metru) un pārvērst tos elektroenerģijā.
Šīs iekārtas priekšrocība ir tieši mazie izmēri, iespēja izmantot mazus viļņus, tātad arī iespēja izmantot lokāli, atšķirībā no vairuma projektu, kas koncentrējas uz milzīgo okeāna viļņu izmantošanu. Šobrīd LU pētnieki ir izveidojuši ierīces prototipu, kas testēts Liepājas Universitātes 17 centimetru viļņu baseinā – tas nozīmē, ka ierīci spēj darbināt arī ļoti mazi vilnīši.
"Ņemot vērā šādus mazus viļņus, varam rēķināties ar vienu kilovatu saražotās elektroenerģijas dienā, bet, ņemot vērā pusmetru vai augstākus viļņus, iespējams iegūt līdz pat 20 kilovatiem elektroenerģijas.
Ar tādu enerģijas daudzumu var segt vienas lielas mājas elektrības patēriņu," šajā sakarā publiski skaidrojis LU pētnieks Pēteris Lesničenoks. Cietvielu fizikas institūta zinātnieku komanda ieguvusi 30 tūkstošus eiro lielu finansējumu šī projekta biznesa stratēģijas izstrādei un eksperimentālajai prototipēšanai. Jāpiebilst, ka valsts līmenī Latvija pagaidām nav īpaši entuziasma pilna attīstīt viļņu enerģētiku – 2023. gada februārī veidota tolaik vēl Vides aizsardzības un reģionālās attīstības ministrijas prezentācija "Perspektīvie enerģijas ieguves veidi jūrā" teikts: "Speciālistu aplēses neliecina, ka tuvākajos 30 gados šeit (proti, Baltijas jūras Latvijas piekrastē) varētu parādīties konkurētspējīgas (viļņu enerģijas) spēkstacijas."
Izmanto siltumenerģijas ražošanai
Atšķirībā no visiem pētnieciskajiem projektiem, kas koncentrējas uz elektroenerģijas ražošanu ar jūru un okeānu palīdzību, Latvija gan var lepoties ar vienu komerciālu ar jūru saistītu enerģētikas projektu, kura mērķis bija citāds – ar jūras palīdzību ražot siltumenerģiju.
Kā stāsta Limbažu novada domes priekšsēdētājs Dagnis Straubergs, kas tolaik bija Salacgrīvas domes priekšsēdētājs, Salacgrīvai jau gadus iepriekš bijusi uz ilgtspēju orientēta politika – šī pilsēta viena no pirmajām Latvijā uzstādījusi ilgtspējīgu hibrīdapgaismojumu ielās un arī saules kolektorus. Kad nācis piedāvājums izmēģināt gaiss–jūra siltumsūkni, dome tam atsaukusies. Tādējādi no 2010. līdz 2017. gadam Salacgrīvā ar gaiss–ūdens tipa siltumsūkni, kura ūdens daļa bija ieguldīta Baltijas jūrā, apsildīja vidusskolu, mūzikas un mākslas skolu un sporta un atpūtas kompleksu. Projekta izmaksas nedaudz pārsniedza vienu miljonu eiro, 85% no tā finansēja Eiropas Ekonomiskās zonas Norvēģijas finanšu instruments, bet 15% pašvaldība. Par šo naudu tika uzstādīti trīs jaudīgi siltumsūkņi un transformators, bet Baltijas jūrā 300 m attālumā no krasta tika ieguldīts siltumsūkņa ārējais kontūrs 10 km garumā, pielietojot beztranšeju tehnoloģiju. Siltumsūknis spējis efektīvi apsildīt telpas, ja ārējā gaisa temperatūra nav pārsniegusi mīnus 15–20 grādus, ja tā kritusi zemāk, tad tikusi papildus darbināta arī blakus esošā dīzeļdegvielas katlumāja.
Diemžēl elektroenerģijas obligātā iepirkuma komponente (OIK) šo projektu 2017. gadā iznīcināja.
Siltumsūkņa darbības princips ir tāds, ka tas elektroenerģiju pārvērš siltumenerģijā, Salacgrīvas gadījumā iekārtas efektivitātes koeficients jeb COP atkarībā no gaisa un ūdens temperatūras bija 1,3–1,5, tātad no viena megavata elektroenerģijas tika saražoti 1,3–1,5 megavati siltumenerģijas. Taču OIK radītais elektroenerģijas cenas pieaugums 2017. gadā šādi ražotas siltumenerģijas cenu palielināja līdz 98,4 eiro par MWh, kamēr turpat blakus esošā ar dīzeļdegvielu darbināmā katlumāja varēja to pašu megavatu siltuma piedāvāt pusotru reizi lētāk – par 62,2 eiro. Valsts uz lūgumiem atbrīvot šo ilgtspējīgo projektu no OIK maksājumiem nereaģēja un tāpēc to nācās apturēt, atgriežoties pie vecās katlumājas izmantošanas. Tiek rēķināts, ka septiņu darbības gadu laikā siltumsūknis saražoja 1736 MWh siltumenerģijas, divas reizes samazinot ogļskābās gāzes izmešus – no 508,72 t/gadā līdz 265 t/gadā. Papildu ieguvums no siltumsūkņa bija tā piedāvātās iespējas vēsināt telpas vasarā, iegūstot komfortablāku temperatūru. Jau pēc siltumsūkņa darbības pārtraukšanas 2018. gada vētra pabojājusi arī jūrā ieguldīto ārējo kontūru, laimīgā kārtā siltumu pārnesošais šķidrums no iekārtas bijis jau izsūknēts.
Jautāts, vai šobrīd pēc OIK atcelšanas būtu iespējams atjaunot apsildi ar jūras siltumsūkni Salacgrīvā, D. Straubergs teica, ka tam nepieciešamas investīcijas ārējā kontūra salabošanai. "Šādas investīcijas būtu racionālas tad, ja iestātos ilgtermiņa elektroenerģijas cenu stabilitāte, kas ļautu siltumu ražot par izdevīgu cenu, šobrīd par tādu runāt nevaram. Ja un kad tāda būs, tad arī lemsim. Nekādi kritiski bojājumi iekārtai nodarīti nav, jāsalabo kontūrs un jāiepilda tajā atpakaļ šķidrums."
Mediju atbalsta fonda ieguldījums no Latvijas valsts budžeta līdzekļiem. Par publikācijas saturu atbild "Latvijas Avīze".
