Hidroenergetika

  Lietuvos Mažosios hidroenergetikos istorinė raida

Hidroenergetika turi savo istoriją, kuri glaudžiai susijusi su technikos plėtra. Čia didžiulį vaidmenį atliko vandens ratas – paprasčiausias hidraulinis variklis, vandens tėkmės energiją verčiantis mechanine energija.

Vandens ratai jau buvo naudojami senovės Egipte, Kinijoje, Indijoje. Vandens malūnai statyti antikinėje Graikijoje ir Romoje.

Ypatjevo metraštyje minima, kad prie Būgo upės XIII šimtmetyje būta daug vandens malūnų. Kadangi tuo laikotarpiu lietuviai palaikė gerus ryšius su Rytų kaimynais, tikėtina, kad ir jie apie vandens malūnus žinojo ir galėjo juos statyti jau XII-XIII šimtmetyje. Žinoma, kad Prancūzijoje ir Anglijoje vandens malūnai grūdams malti veikė jau XI amžiuje.

Pirmosios rašytinės žinios apie Lietuvos upių energijos panaudojimą paskelbtos XIV šimtmečio pabaigoje. Kunigaikščiai ir stambieji feodalai, skatindami bajorus ir dvarininkus, dovanodavo jiems žemes su visais turtais. Dovanojimo raštuose būdavo minimi ir vandens malūnai.

Klaipėdos krašte vandens malūnų I,storinė raida prasideda nuo 1256 metų, kai prie Danės upės buvo pastatytas pirmasis vandens malūnas. Tad visiškai tikėtina, kad vandens malūnai Lietuvoje buvo statomi XII-XII šimtmetyje ar net anksčiau.

Tačiau vandens energija plačiau pradėta naudoti tik XVI šimtmetyje. Tuo metu malūnais vadinti visi statiniai, kurių ratus sukdavo tekantis arba krintantis vandens srautas.

Vėliau, XVI šimtmetyje, feodalų iniciatyva pradėta įrenginėti tobulesnes užtvankas ir vandens energiją išnaudoti ne tik grūdams malti, bet ir kitiems darbams, kaip grūdams malti, lentoms pjauti, milui velti, vilnoms karšti, taip pat geležies lydymo ir kalimo darbams. Beveik visi vandens malūnai Vilniuje buvo pastatyti prie Vilnelės upės, todėl ir jos krantu nutiesta gatvė jau XVI šimtmetyje pavadinta Malūnų gatve.

Kol nebuvo išrasta garo mašina, vanduo buvo svarbiausias ( neskaitant raumenų jėgos) energijos šaltinis. 1750 metais, vengras I. Zėgneris pagamino pirmąją aktyvinę hidraulinę turbiną. 1827 m. prancūzas B. Fiurnezonas išrado pirmąją reaktyvinę hidraulinę turbiną. Mokslininkas L. Oileris 1751 metais išdėstė hidraulinės turbinos teorijos pagrindus. XIX amžiaus pirmoje pusėje imta naudoti hidraulinė turbina, kurios naudingumo koeficientas didesnis už vandens rato.

Pirmosios hidroelektrinės buvo pastatytos 1876-1881 metais Vokietijoje (Laufene) ir Anglijoje (Greisaide), tačiau jos buvo mažos, vos po kelis šimtus vatų galios.

Pirmosios 1841 m statistikos žinios nurodo, kad Lietuvos gubernijose veikė  532 vandens energiją naudojančios įmonės (daugiausia malūnai) ir 161 vėjo malūnas. Vėlesniais (1857 – 1858 m.) surašymo duomenimis, Vilniaus gubernijoje buvo 715, o Kauno – 426 hidrojėgainės, t.y. nuo 1841 m. jų padaugėjo apie pusantro karto. Pavarčius Kauno gubernijos statistiką, paskelbta 1861 metais, matyti, kad čia buvo 234 vandens, 185 vėju ir 36 gyvulių jėga ir tik 1 (Kaune), garu varomos jėgainės. Kaune buvo 51 vandens malūnas ant Dubysos, Šušvės, Karklės, Varpės ir kt. upių.    Miestuose vandens malūnų buvo nedaug (Vilniuje – 4, Šiauliuose – 1, Panevėžyje – 1). Daugiausia jų buvo dvaruose – 370, valstiečių dvaruose – 92 ir dvasininkų dvaruose – 64. Teritoriniu požiūriu daugiausia vandens malūnų buvo Vilniaus apskrityje – 122, Telšių – 90, Raseinių – 86.

Tuometinių hidrojėgainių vandens ratai buvo mediniai su horizontaliais mediniais velenais, geležimi apkaustytais galais. Ratus vandens srautas sukdavo dvejopai; tekėdamas iš apačios arba krisdamas iš viršaus stumdavo vandens rato perimetru įtaisytas briaunos plokšteles.

Nuo XVI šimtmečio Lietuvoje plačiau buvo paplitę krintančio vandens tėkmės sukami ratai.   Tokiais atvejais gaunama didesnė varomoji jėga. Tačiau, kad vandens tėkmė kristų iš viršaus, reikėjo vandens lygį pakelti aukščiau užtvankomis. Užtvankos dambos dažniausiai būdavo žemo slėgio (2-3 m aukščio), įrengiamos iš akmenų, žabų, rąstų ir kitų vietinių medžiagų. Jos paprastai buvo daromos per visą upės ar upelio vagos plotį be jokių papildomų vandens pralaidų. Vandens lygių pakėlimo aukščius reguliuodavo valstybės teisių kodeksas – Lietuvos Statutas. Hidrojėgainių pastatai būdavę mediniai su mūriniais aukštais pamatais, rečiau mūriniai.

Lietuvoje dar iki šiol yra išlikę gerokai apgriuvusių hidrojėgainių. Jas reikėtų atstatyti kaip senųjų jėgainių reliktus, turinčius istorinę vertę.

Dėl įvairių priežasčių vėlesniu laikotarpiu vandens energija Lietuvoje buvo naudojama retai. Tik XIX šimtmečio pabaigoje ir XX šimtmečio pradžioje pradėtos įrenginėti pirmosios hidroturbinos.Manoma, kad 1900 m. Sukončiuose pirmą kartą Lietuvoje generatorių (dinamą) suko vandens ratas. 1910 m. pastatyta pirmoji hidroelektrinė Anykščiuose, po 1922 m. pastatytos Tauragės, Stinaičių, Kalvarijos HE ir kt.1926 metų statistikos duomenimis, Lietuvoje tuo metu veikė 616 hidrojėgainių; malūnų, lentpjūvių, vilnų karšyklų, milo vėlyklų ir hidroelektrinių, visų bendra galia nesiekė 8000 AG. Iš Lietuvos 1935 metų elektros ūkio aprašymo sužinome, kad tais metais iš 309 elektrą gaminančių elektrinių 96 buvo hidroelektrinės ir mišrios hidrojėgainės, kuriose buvo įrengti 1432,2 kW bendros galios 102 hidrogeneratoriai, kurie pagamino apie 25% šalyje pagaminamos elektros kiekio – 33,3 mln. kWh; 22% to kiekio pagaminta panaudojus vietinius energijos išteklius, o likusi didesnė dalis – panaudojus anglis ir gazolį. 1939 metais Lietuvoje veikė 640 hidrojėgainių, jų bendra galia – 11860 AG. 1958 iš prieškarinių hidroelektrinių veikė 66. Svarbesnės iš jų buvo Grigiškių (450kW), Kudirkos Naumiesčio (324 kW), Ukmergės (310 kW), Tauragės (140 kW), Puskelnių (120 kW) hidroelektrinės. Geriau įrengtos buvo Marijampolės, Puskelnių ir Pabradės hidroelektrinės, kurios turėjo betoninius įtvarus, bei Grigiškių direvacinė (22m slėgio) hidroelektrinė. Be to, buvo rekonstruota iš malūnų arba pastatyta 35 naujos mažos hidroelektrinės, kurių bendra instaliuota galia >4500 kW. Šios hidroelektrinės buvo statomos prie didesniųjų gyvenviečių, kolūkių ir ūkių. Šių hidroelektrinių įtvarai buvo daugiausia betoniniai arba gelžbetoniniai, jose buvo įrengtos betoninės greitvietės (Pastrėvio HE), sifonai (Antalieptės HE). 1945-1959 metais pastatytos šios didesniosios hidroelektrinės: Baltosios Ančios (480 kW), Atanavo (400kW), Bublių pusiau derivacinė HE (360 kW), Pastrėvio (345 kW), Renavo (280 kW) hidroelektrinės. Svarbiausia to meto hidroelektrinė buvo direvacinė Antalieptės HE (2460 kw), kuri pradėjo veikti 1959.1958 metais Lietuvoje dirbo 104 mažosios HE, kurios gamino 19 mln. kWh elektros per metus. Tuo laiku buvo apie 320 hidrojėgainių. 1960 m. balandžio mėn. 18d. pradėjo veikti Kauno hidroelektrinė. 1975 m. po rekonstrukcijos jos galia siekė 100,8 tūkst. kW.

Pagal 1958-1960 m. sudarytą sąrašą respublikoje veikė 329 hidrojėgainės (mažos hidroelektrinės,malūnai, lentpjūvės, vilnų karšyklos ir kt.).

Rusijoje 1913 metais buvo apie 50 000 vandens jėgainių, iš jų 17 000 įrengtos hidraulinės turbinos. Bendras jų per metų pagaminamos energijos kiekis siekė 35 mln. kWh, bendra instaliuotoji gali apie 16 MW. Tais pačiais metais pasaulyje jau buvo pastatyta daug gana didelių hidroelektrinių. Pavyzdžiui, 37 MW Adamso hidroelektrinė ant Niagaros krioklio, JAV. Ir jų bendra gali siekė 12 000 MW.

Didžiausios Lietuvos hidroelektrinės (1984) yra Kauno HE (100,8 MW; pradėjo veikti 1959) ir   Kaišiadorių hidroakumuliacinė elektrinė (1600 MW; 1986).

1.1    Mažosios hidroelektrinės

Elektrinė – įmonė, gaminanti elektros energiją. Ją gamina sinchroniniai generatoriai, besisukantys pastoviu dažniu, kad būtų išlaikytas pastovus generuojamos įtampos dažnis (50 Hz). Generatorius suka turbinos (turbininiai varikliai).

Hidroelektrinėse vandens srauto potencinę ir kinetinę energiją vandens turbinos verčia sukamojo judesio mechanine energija, o ši perduodama generatoriui.

1.1.1    Svarbiausi hidroelektrinių tipai

Pagal slėgio kritimo aukščio sudarymo būdą hidroelektrinės skirstomos į:

1. Vagines
2. Derivacines
3. Mišrias
4. Hidroakumuliacines
5. Potvynių-atoslūgių

Vaginės HE vandens slėgis sudaromas užtvanka, patvenkiančia upės, upelio srauto tėkmę ir pakeliančia vandens lygį iki viršutiniame bjefe numatytos amplitudės. Jos labai  populiarios. Statomos prie pagrindinių upių žemumų, kur vandens nutekėjimas yra žemesnis.

Derivacinės skirstomos į: atviras, pusiau atviras ir uždaras. Paprastai statomos didesnių vingiuotų upių vagų ruožuose. Populiariausios pusiau atviros ir atviros derivacinės HE.

Mišrios HE tai tokios, kai dalis slėgio aukščio sudaroma užtvanka, o kita – derivaciniais įrenginiais.

Hidroakumuliacinės HE. Jų įrengimo principas toks: skirtinguose aukščiuose įrengiami du vandens baseinai: žemutinis ir aukštutinis. Mažo elektros energijos sunaudojimo valandomis vanduo siurbliais pumpuojamas į aukštutinį baseiną, o kai energijos reikia daug, vandens tėkmė iš aukštutinio baseino slėgimo vamzdžiais teka į žemutinį baseiną per dvigubo veikimo hidroagregatus ir gamina elektros energiją. Praktiškai nakties metu hidroakumuliacinės HE veikia kaip siurblinės, o didelio elektros energijos pareikalavimo valandomis – kaip hidroelektrinės.

Potvynių-atoslūgių HE. Jūrose ir vandenynuose, mėnulio traukos veikiami, vandens lygiai svyruoja; pakyla arba nuslūgsta. Tokie pakilimai ir nuslūgimai ypač būna žymūs pakrančių įlankose. Taigi jie ir išnaudojami potvynių-atoslūgių HE įrengti.

Jūrų ir vandenynų potvynių-atoslūgių energetinis potencialas yra neišsemiamas: jis nuolat atsinaujina, jo vidutinė galia siekia apie 1 milijardą kilovatų.

Be anksčiau išvardintų, dar statomos kaskadinės HE. Jos išnaudoja dviejų tvenkinių, įrengtų vienos upės ruože, potencinę energiją vienos HE galiai didinti.

Mūsų respublikoje, taikantis pire jau įrengtų tvenkinių, priimtiniausias yra tarpinis tarp mišraus ir derivacijos HE tipas. Tačiau kiekvienu konkrečiu atveju reikia gerai apgalvoti, atidžiai, įvertinant vietines sąlygas, parinkti, suprojektuoti ir įrengti tinkamiausią HE.

1.1.2    Hidroelektrinių klasifikacija

Mažąsias hidroelektrines galima klasifikuoti remiantis įvairias požymiais, pavyzdžiui, slėgio aukščio sudarymo būdu, hidrotechninių statinių išdėstymo schemomis, hidroelektrinės pastatų konstrukcijomis, galia, slėgio aukščiu, turbinų darbo rato skersmeniu ir kt. hidroelektrinės į dideles, vidutines ir mažas dažniausia skirstomos pagal įrengtą galią. Minimali mažosios HE galia gali būti keletas kilovatų, o maksimali – skirtingose šalyse nevienoda ir kinta nuo 1500 iki 30000 kW.     Lotynų Amerikos šalys naudojasi klasifikacija, pagal kurią mažosios HE (tai priklauso nuo įrengtos galios) skirstomos į tris kategorijas:

• Mikrohidroelektrines – iki 100 kW;
• Minihidroelektrines – 100-1000 kW;
• Mažąsias hidroelektrines – 1000-10000 kW.

Mažosios HE pagal slėgio aukšti skirstomos I žemo, vidutinio ir aukšto slėgio. Lentelėje pateikta HE klasifikacija Lotynų Amerikos šalyse.

7.Lentelė: HE klasifikacija Lotynų Amerikos šalyse.

Prof. J. Burneikis Lietuvos Sąlygomis hidroelektrines pagal įrengtą galią siūlo klasifikuoti taip:

• Mikro – iki 100 kW;
• Maža – 100-10000 kW;
• Didelė – daugiau kaip 10000 kW.

Pagal šią klasifikaciją tik didžiųjų Lietuvos upių (Nemuno ir Neries) hidroelektrinės galėtų būti priskirtos didelėms, o visos kitos yra mažosios ir mikrohidroelektrinės.

1.1.3     Statusas, privalumai ir trūkumai

Maža HE – sena, gerai išbandyta elektros energijos gamybos technologija. Šiuo metu jos statomos aukštesnio techninio lygio, pasitelkus laimėjimus energetinių, reguliavimo ir valdymo įtaisų gamybos, statybos industrializavimo srityje. Dėl šių ir kitų privalumų mažos HE tampa daugeliu atveju ekonomiškesnės ir rentabilios. Lyginant mažas HE su kitais decentralizuotais energijos šaltiniais, reikia atsižvelgti į tokius privalumus:

• organinio kuro ekonomija,
• švari ir atsinaujinanti energija,
• arti vartotojo,
• ilgas tarnavimo laikas,
• nesudėtinga technologija,
• automatizuotas valdymas,
• praktiškai jokios neigiamos įtakos aplinkai,
• kompleksiškumas su kitomis vandens ūkio šakomis.

HE gerai įsilieja į aplinką, užtvankos, tvenkiniai – nedideli, tad HE poveikis aplinkai – visiškai nežymus. Tai pripažinta ne tik daugelyje Europos šalių, bet ir Lietuvoje. Šalyje mažų HE pagaminta energija superkama palankiu tarifu, jos atleistos nuo mokesčio už vandens naudojimą. Nors hidroelektrinių statyba reikalauja didelio kapitalo, tačiau dėl savo pigios elektros gamybos savikainos investicijos atsiperka per 8-10 metų.

Neigiamos savybės būtų šios:

• maža galia,
• elektros gamybos priklausomybė nuo hidrologinių sąlygų,
• palyginti aukšta 1 kWh kaina,
• brangus projektavimas

Nauji atsinaujinantys energijos šaltinai – saulės, vėjo, geoterminiai – kol kas dar negali konkuruoti su maža HE, kuri pasižymi gerokai mažesnėmis suminėmis išlaidomis, gerai įsisavinta technologija, patikimumu, automatizuotu valdymu. Hidroenergija yra koncentruotesnė energijos forma negu, tarkime, vėjo, saulės energija. Hidroenergijos ištekliai ir jų panaudojimas

1.1.4    Vanduo – energijos nešėjas

Vanduo – labiausiai gamtoje paplitęs skystis. Jis yra paprastos cheminės sudėties (H2O), tačiau universalus, labai reikalingas, net būtinas, nes beveik visi procesai vyksta betarpiškai jam dalyvaujant. Veikiamas šilumos jis keičia savo pavidalą. Šilumą jis gali kaupti ir atiduoti aplinkai. Jis ir skystis, ir dujos – garai, ir kieto pavidalo – ledas. Vanduo gali generuoti energiją ir atlikti darbą dėl savo masės sunkio, tėkmės srauto greičio ir inercijos jėgų. Tokios vandens savybės plačiai panaudojamos technikoje mechaninei hidroenergijai ir elektros energijai gauti.

Vanduo upėje teka dėl savo sunkio ir upės nuolydžio atlikdamas darbą trinčiai tarp tekančio vandens molekulių (klampumui), hidrauliniam pasipriešinimui upės vagoje įveikti, nešant ir ridenant upės dugnu nešmenis, plaunant upės vagą ir kt. Šiam darbui reikalinga energija priklauso nuo tekančio upe vandens kiekio ir upės kritimo.

Visą vandens tėkmės mechaninę energiją sudaro potencinė ir kinetinė (tėkmės greičio slėgis) energijos. Mūsų gamtinėmis sąlygomis esant palyginti mažam vandens tėkmės greičiui upių kinetinė energija yra maža palyginti su potencine, be to, sunku ją panaudoti (vandens ratai, vandenyje panardinti įvairios konstrukcijos rotoriai ir kt.). O užtvenkus upę galima sukaupti daug vandens ir sudaryti tam tikrą vandens kritimą upės skerspjūvyje, kitaip tariant, sudaryti technines sąlygas upės potencinei energijai naudoti.

1.1.5    Vandens galios tyrinėjimai

Išnagrinėti šalies upių ir upelių, ilgesnių kaip 20 km arba kurių baseinų plotas didesnis kaip 50 km², pagrindiniai hidrografiniai ir hidrologiniai rodikliai bei hidroenergijos ištekliai. Minėto didžio upių šalyje – 472. Šių upių techniniai hidroenergijos ištekliai įvertinti 2647 mln. kWh/metus. (žr. lentelę)

7.diagrama: Didelių ir mažų upių techniniai  hidroenergijos ištekliai Lietuvoje

Tenka pripažinti – Lietuvos upės nėra energetiškai pajėgios, o hidroenergetika nebus šalies elektros sektoriaus panacėja. Tačiau vis dėlto, šiuo metu Lietuvoje veikia apie 40 mažų hidroelektrinių, kurios 2000 metais pagamino 27 mln. kWh elektros energijos, hidroenergijos gamyba sudarė 366 mln. kWh per metus.

Palyginę pagamintą elektros energiją iš hidroenergijos išteklių šalyje gautume, kad šiuo metu yra panaudojama apie 15% visų techninių hidroenergijos išteklių. Taigi hidroenergetikos plėtrai šalyje yra tikrai nemažos galimybės.

Techniškai galima panaudoti hidroenergija yra nepalyginti mažesnė kaip potencinė. Laikoma, kad mažesniųjų upių potencinės hidroenergijos galima techniškai panaudoti tik kokius 25%. Visiškai panaudojus techninius hidroenergijos išteklius būtų galima tenkinti apie 19% šalies energijos poreikių, iš jų 3,7% mažosiomis HE.

8.Lentelė: Lietuvos įvairios hidroenergetinės vertės upių vidutinė metų teorinė ir reali potencinė galia P ir energija E. [14]

Vidutinės ir mažos hidroenergetinės vertės upių reali potencinė galia apie 60 tūkst. kW. Laikant, kad vienos mažos HE galia yra apie 200 kW, šalyje jų būtų galima įrengti apie 300. Tad joms reikia paieškoti tinkamų vietų.

Paprastai hidrojėgainės įrengiamos efektyviuose upių ruožuose, žemupiuose.

1.1     Lietuvos mažosios hidroenergetikos ateitis

Sovietmečiu įsigalėjo žinybinis gigantomaniškas požiūris, esą mažoji hidroenergetika esanti neperspektyvi, mažas hidroelektrines eksploatuoti neekonomiška ir neracionalu. Tačiau tik trumparegis svajotojas gali teigti, kad kitos kuro ir energijos rūšys galės sėkmingai konkuruoti su pigia hidroenergija.

Lietuvoje yra 155 upės, kurių vidutinis metų vandens debitas būna didesnis už 1,0 m³/s. Tuo tarpu 100 kW galios mažos HE įrengimui pakanka 1,0 m³/s debito ir apie 10 m aukščio vandens patvankos. Tai akivaizdu, kad techniškai galima įrengti kelis šimtus mažų HE ir atstatyti istorinę bei praktinę reikšmę turinčias hidrojėgaines; malūnus, lentpjūves, karšyklas.

Techniškai galimi panaudoti Lietuvos hidroenergetiniai ištekliai siekia 407 tūkst. kW, t.y. 3,6 milijardų kWh elektros energijos per metus. Iš jų mažųjų upelių hidroenergija – 60 tūkst. kWh, t.y. 520 mln. kWh elektros energijos per metus.

Mažos hidroelektrinės iš esmės skiriasi nuo didžiųjų. Pastarosios statomos pagal individualius projektus, jose montuojami unikalūs hidroagregatai, joms statyti kuriamos specialios statybos bazės. Mažoms HE viso to nereikia. Jos paprastai statomos pagal tipinius projektus, kurie pritaikomi prie vietos sąlygų. Naudojami standartiniai hidroagregatai, paprastos konstrukcijos ir vietinės statybinės medžiagos. Visa tai turėtų būti taikoma įrengiant mažas HE prie jau esamų tvenkinių.

Mažos HE sėkmingai buvo statomos Lietuvoje po Antrojo pasaulinio karo, maždaug iki 1960 metų: 42 rekonstruotos ir naujai pastatytos. Bendra jų galia siekė 14 tūkst. kWh. Tai turėjo didelę reikšmę respublikos energetikos ūkiui. Elektros energija buvo aprūpinami rajonų centrai, gyvenvietės ir žemės ūkis. Mažosios HE gaminusios nemažai elektros energijos per metus, buvo autonomiški ir ekologiški elektros energijos šaltiniai.

Tačiau sovietmečiu, prijungus respublikos teritoriją prie Šiaurė-vakarų energetinės sistemos, mažųjų HE ėmė mažėti. Dėl hidroagregatų stokos ir elektros tinklų įmonių neūkiškumo dauguma jų buvo uždarytos, net tokios rentabilios kaip Bublių, Pastrėvio, Kruostos, Jundeliškių, Rentavo ir kt.[9] Dabartinio mažųjų HE atgimimo pradžioje (1993 m.) Lietuvoje buvo 12 mažųjų HE, kurių instaliuota galia – 5,3 tūkst. kW, elektros gamyba – 13,2 mln. kWh. 2000 m. pradžioje jau veikė 28 mažosios HE, jų galia išaugo iki 8,8 tūkst. kW, o elektros gamyba 1998 m. siekė 26,3 mln. kWh, t.y. dvigubai daugiau nei 1993 metais. Tai rodo, kad mažųjų HE statyba plečiama, kas metai pastatoma 2-3 naujos HE. Statomos Skleipių HE prie Virvyčios, Angarių HE prie Šušvės, Jundeliškių prie Verknės ir kitos, suderinti projektai 9-nioms HE statyti, o 30-čiai išduotos spec. sąlygos projektavimui. 2001 spalio 1d. šalyje veikė 40 mažų HE (dabar 43), kurių bendra įrengta galia siekia 12,6 MW. Jos pagamina apie 30 mln. kWh per metus.  Kartu kasmet sutaupoma apie 5000 t sąlyginio kuro. Jų gaminamos elektros energijos savikaina beveik per pus mažesnė už Lietuvos VRE (Elektrėnų šiluminės) gaminamos energijos savikainą. Veikiančios mažosios HE Lietuvos ūkiui naudingos. Jų ekonomiškumu ir ekologiškumu abejoti netenka. Kodėl Lietuvai naudinga ir reikalinga mažoji hidroenergetika?

Veltui dingsta mūsų gamtos turtas – atsinaujinanti upių ir upelių hidroenergija, o atsivežamas kuras (mazutas ir dujos) brangus. Be to, deginant jį užteršiamas oras, kurio kvėpuojame. Tuo tarpu, šiuo metu Lietuvoje yra įrengta per 360 tvenkinių, kurių paviršiaus plotai didesni kaip 0,5 ha, o užtvankų aukščiai svyruoja nuo 3,0 iki 18 m, norminiai metų vandens debitai – nuo 1,0m³/m iki 34m³/s. daugelis minėtų tvenkinių yra visiškai techniškai tinkami mažoms hidroelektrinėms. Mikrohidroelektrinėms įrengti galima dar panaudoti apie 200 tvenkinių. Jų bendra įrengta galia siektų apie 10 tūkst. kilovatų.

Šiuo metu yra 42 gana dideli tvenkiniai, prie kurių buvo galima suprojektuoti ir mažas HE. Jų bendra galia siektų 19,2 tūkst. kilovatų, o elektros energijos gamyba – 96,02 mln. kilovatvalandžių per metus. Taigi šis aplaidumas ir neūkiškumas turėtų būti ištaisytas.

Respublikoje rekomenduojamos statyti mažosios HE ekologiškos, neturi neigiamos įtakos gamtinei aplinkai ir kraštovaizdžiui.

Mažos ir mikrohidroelektrinės labai tinka žemės ūkį aprūpinti elektros energija tais atvejais, kai sutrinka jos tiekimas iš didžiųjų sistemų.

Mažųjų HE statybą plėsti respublikoje reiktų tokiais etapais: pirmiausia išsaugoti ir rekonstruoti veikiančias bei atstatyti uždarytas HE. Toliau prie esamų 42 ir 11 suprojektuotų didesnių tvenkinių nedelsiant pastatyti 53 ekonomiškai efektyvias mažąsias HE, kurių bendra įrengta galia siektų per 23 tūkst. kilovatų, o per metus jos pagamintų apie 17 mln. kilovatvalandžių. Ateityje reikėtų išnaudoti visus techniškai galimus mažų ir vidutinių Lietuvos upių hidroenergetinius išteklius( jų galia turėtų būti apie 100MW, per metus pagamintų apie 500 mln. kilovatvalandžių). Tad techniškai galima pastatyti per 200 mažų ir kelis šimtus mikrohidroelektrinių.

1.1.1     Mažosios hidroenergetikos plėtra

Šalyje nėra oficialiai patvirtintos hidroenergetikos strategijos ir plėtros programos. Esant daugiau nei dvigubai didesniam elektros galių pertekliui, tai nebuvo svarbiausias uždavinys. Tačiau dabar, nusprendus uždaryti IAE iškils ir elektros galių, ypač pikinių, įrengimo ir elektros gamybos klausimai. Kadangi būtent Ignalinos AE yra didžiausia instaliuota elektros generavimo įrenginių galia, bei pagaminama daugiausia elektros energijos.

Matyt, geriausias perspektyvas turi kombinuoto ciklo ir dujų turbinų elektrinės bei ekonomiškos HE.

Hidroenergetikos plėtros problema galėtų būti suskirstyta santykinai į dvi dalis: dideles ir mažas HE. Jų plėtra šalyje vyksta dviem etapais:

Pirmasis mažųjų hidroenergijos išteklių etapas, kai atstatomos apleistos HE, išlikę vandens malūnai, įvairios paskirties tvenkiniai artėja prie pabaigos. Jau pastatyta ar atnaujinta daugiau kaip 40 tokių mažų HE. Išanalizavus esamų tvenkinių duomenis, galima teigti, kad hidroenergetikai efektyviai panaudoti galima dar keliasdešimt įvairių tvenkinių, iš viso  būtų apie 70 HE. Be abejonės, tvenkinių lieka labai daug, tačiau energijos gamybos tikslams jie dažniausiai yra beverčiai. Visos šio etapo galimybės sudarytų apie 50-60 mln. kWh per metus. Šis etapas reikalauja mažiausių sąnaudų (užtvanka su tvenkiniu sudaro apie 1/3-1/2 HE vertės).

Antrajame mažųjų hidroenergijos išteklių panaudojimo etape, kuris jau prasidėjo, bus statomi nauji tvenkiniai. Žinoma, pirmiausiai turėtų būti statomos mažos HE buvusiose vandens malūnų vietose. Tačiau reikia panaudoti ir kitus efektyvius upių ruožus, tenkinančius aplinkosaugos reikalavimus. Šio etapo galimybės yra gerokai didesnės – apie 300-400 mln. kWh ir panaudojimas tęstųsi ilgesnį laiką, nes išauga HE kaina ir padidėja gamtosaugos ribojimai.

1.1.1     Lengvatos mažoms HE ir nauda

Terminas maža HE (MHE) – sąlyginis, kad būtų išskirtas nepriklausomas gamintojas. MHE priskiriamos išimtinai privačiam sektoriui.

Teisinės lengvatos paprastai taikomos tik mini HE. Joms statyti nereikia gauti valstybės koncesijos, o tik paprastą leidimą naudoti vandens išteklius hidroenergetikos reikalams.

Aplinkosaugos lengvatos paprastai taikomos tik dar mažesnės galios HE – mikro HE. Joms statyti nereikia detalaus aplinkos tyrimo, o pakanka trumpos įtakos aplinkai pažymos.

Mažas HE, kaip ekologišką energijos šaltinį, visais galimais atvejais rekomenduoja ir Lietuvos nacionalinė energetikos strategija bei Nacionalinė energijos vartojimo efektyvumo didinimo programa.

Mažos HE skiriasi pagal reikšmę nuo didelių HE: jas statant taikomi tipiniai projektai, unifikuotos komponavimo schemos, standartiniai energetiniai ir reguliavimo įrenginiai. Jų pagaminama energija teikiama į vietinį elektros tinklą, be aptarnaujančio personalo. Remonto darbus atlieka firmos, pateikusios energetinius įrenginius.

HE statyba, kaip ir daugelis infrastruktūros projektų, reikalauja didelio pradinio kapitalo (1000-3000 dol/kW), tačiau dėl savo pigios elektros gamybos savikainos atsiperka investicijas maždaug per 10 metų.

Kiekvienam iškyla klausimas, ar verta plėtoti hidroenergetiką? Ji šalies energetikoje beveik neatlieka jokio vaidmens. Štai šalyje 1998 m. pagaminta 17,63 mlrd. kWh elektros energijos. Tais metais mažosios HE pagamino 26,3 mln. kWh, Kauno HE – 391 mln. kWh, visos HE – 417,3 mln. kWh, o tai sudaro 2,37 proc., tarp jų mažosios HE – 0,15 proc., su Kruonio HAE (E=478 mln. kWh) – 5,08 procento.

Mažosios HE – tai tik lašelis šalies energetikoje, tačiau kažkam teikia ir darbo, ir pajamų. Iki 2000 m. už 1 kWh mokėta po 16,1 ct (nuo 2000 m. 17,8 ct/kWh), padauginus iš 26,3 mln.kWh, gausime 4,2 mln. Lt. Jei tokia pat kaina (16,1 ct/kWh) būtų realizuota Kauno HE 1998 m. elektros energija (391 mln. kWh), už ją gautume 63,0 mln. Lt. Jos savikaina tais metais buvo 1 ct/kWh. Tai krūvelė pinigų, kuriuos atplukdo mūsų upės!

Žinoma, mažosios HE neišgelbės mūsų energetikos, tačiau yra šioks toks verslas, todėl nereikėtų jo plėtrai trukdyti.