Mokslo programa
„Saulės ir kiti atsinaujinantys
energijos šaltiniai žemės ūkiui“

Saulės energiją galima naudoti ir žiemą Gedimino Zemlicko nuotrauka

Lietuvos valstybinio mokslo ir studijų fondo valdyba (tuometinispirmininkas prof. L. Telksnys, sekretorius dr. V. Guoga), atsižvelgdama į šių darbų aktualumą ir perspektyvumą, 1996 06 24 nutarimu Nr. 25 mokslo programai numatė skirti paramą ir patvirtino šios mokslo programos tarybą. Siekiant neišplėsti šios mokslo programos apimties, buvo apsiribota tik tiesioginiais saulės, taip pat vėjo ir vandens atsinaujinančiais šaltiniais. Nuošaly liko toks saulės energijos šaltinis, kaip biomasė. Šios programos paskirtis - ištirti ir įvertinti Saulės, vėjo ir vandens atsinaujinančių energijos šaltinių potencialias galimybes Lietuvoje ir parengti mokslines rekomendacijas platesniam šių šaltinių naudojimui žemės ūkyje.

Tai pirmoji mokslinė programa, kurioje kompleksiškai tiriami tiek Saulės energijos ištekliai Lietuvoje, tiek šios energijos panaudojimo būdai ir priemonės.

Be analitinės apžvalgos, programa apima tokias temas, kaip atsinaujinančios energijos išteklių tyrimo ir įvertinimo metodikų, šių išteklių stebėjimo stočių tinklo sukūrimas, šių išteklių svarbos žemės ūkiui įvairiuose Lietuvos regionuose įvertinimas, demonstracinių saulės, vėjo ir vandens jėgainių ir įrengimų sukūrimas bei rekomendacijų šiems šaltiniams žemės ūkyje naudoti parengimas.

Įpusėjus programos vykdymo laikotarpiui galima tvirtinti, kad programa vykdoma sėkmingai.

Sudaryta Lietuvos regionų Saulės energijos išteklių įvertinimo metodika, pagrįsti fotosintetiškai aktyviosios spinduliuotės energijos vertinimo metodai, remiantis Veibulo pasiskirstymo dėsniu sudaryta metodika vėjo energijos potencialui įvairiuose šalies regionuose apskaičiuoti, naudojantis geografinės informacinės sistemos metodais parengta metodika upių debitų trukmių kreivėms sudaryti.

Sudarant Saulės energijos išteklių stebėjimo stočių tinklą, sukurtas kompiuterizuotas Saulės energijos ir apšvitos monitoringo posto fizinis modelis, padidintas Saulės spindėjimo trukmės stebėjimo postų skaičius, pagrįsta eksperimentinio biofotometrinio stebėjimo posto struktūra, įrengti du vėjo energijos parametrų tyrimo postai, patikslinta hidrologinių stočių tinklo energetiniams tikslams schema.

Vertinant Saulės energijos išteklius įvairiuose Lietuvos regionuose, sudarytos kompiuterinės programos vėjo jėgainių, saulės kolektorių ir pasyviųjų patalpų šildymo sistemų ilgalaikiam našumui įvertinti, atlikta šių įrenginių naudojimo techninė ekonominė analizė, įvertintas vėjo jėgainių bei saulės kolektorių potencialas žemės ūkyje.

Pradėtos kurti ar jau sukurtos fotoelektrinės bei vėjo jėgainės, vandens ir oro šildymo saulės kolektoriai, medienos džiovykla, atlikti tyrimo darbai siekiant sukurti pigią hidroturbiną bei mažųjų HE komponavimo schemas.

Problemos, iškilusios vykdant tyrimo darbus pagal programą, sprendžiamos tarybos posėdžiuose. Baigti darbai svarstomi institucijų tarybose, skiriant du oponentus iš skirtingų institucijų. 1998 m. gegužės 8 d. buvo surengtas mokslinis seminaras programos vykdomų darbų tematika. Seminaro pranešimų medžiaga išleista atskiru leidiniu. Programos vykdytų darbų mokslinės ataskaitos buvo apsvarstytos praėjusių metų kovo 10 d. Kauno technologijos universitete ir įvertintos teigiamai. 1999 m. Mokslininkų sąjungos institutas organizuos pirmąją nacionalinę konferenciją „Saulės energijos tyrimas ir taikymas“, o Lietuvos žemės ūkio inžinerijos institutas - tarptautinę konferenciją „Atsinaujinantys energijos šaltiniai žemės ūkyje“. Šiose konferencijose bus pristatyti tyrimų, atliktų vykdant minėtą programą, rezultatai.

Saulės energijos ir jos naudojimo technologijų tyrimų sritis yra labai plati, apimanti tiek technologinius, tiek fizinius bei biologinius mokslus. Todėl šios srities tyrimai gali būti pakankamai rezultatyvūs suvienijus daugelio skirtingo profilio mokslo institucijų pastangas.

Šį teiginį visiškai patvirtina ir mūsų mokslinės programos vykdymo patirtis. Vykdant programoje numatytus darbus dalyvauja įvairių šakų aštuonių institucijų 34 mokslo darbuotojai.

Atsinaujinančių energijos šaltinių
vertinimo kriterijai

Objektyviai įvertinti atsinaujinančių energijos šaltinių reikšmę, perspektyvumą bei prioritetus galima tik kompleksinių mokslinių tyrimų pagrindu.

Atsinaujinantys energijos šaltiniai turėtų būti vertinami vadovaujantis tokiais kriterijais:

1) energetinio balanso požiūriu, t.y. energijos kiekio, sunaudoto šiam šaltiniui įsisavinti, ir iš jo gauto energijos kiekio santykiu;
2) ekonominiu požiūriu, konkrečiai lyginant su tradiciniais energijos šaltiniais;
3) ekologiniu požiūriu, t.y. vertinant įtaką žmonių sveikatai, gyvūnijai, žemės ūkiui ir kitiems ūkio objektams;
4) socialiniu požiūriu, t.y. vertinant papildomą darbo vietų kūrimą ir atskirų regionų vystymą;
5) energijos tiekimo bendrojo patikimumo ir saugumo požiūriu.

Tenka pažymėti, kad toli gražu ne visos atsinaujinančios energijos technologijos atitinka pirmus du kriterijus. Antrąjį kriterijų atsinaujinančios energijos technologijos dažnai tenkina, jei įvertinama žala žmonėms ir aplinkai, kurios išvengiama pereinant prie atsinaujinančios energijos. Tuo tarpu pirmasis kriterijus turi labai svarbią reikšmę ir, jei jis nepatenkinamas, tokia technologija neperspektyvi.

Planuojant tyrimus atsinaujinančios energijos šaltinių srityje, be minėtų kriterijų, tenka atsižvelgti į šaltinio perspektyvumą, tiksliau sakant, techninių ekonominių rodiklių gerinimo potencialą.

Pasaulyje atsinaujinantys energijos šaltiniai per paskutinuosius 10-15 metų buvo aktyviai tiriami bei tobulinami ir jų techniniai ekonominiai rodikliai labai pagerėjo. Pavyzdžiui, vėjo jėgainių Danijoje lyginamasis metinis našumas nuo 1980 iki 1990 m. padidėjo 1,8 karto. Nuo 1985 iki 1995 m. Japonijoje pramoninės gamybos silicio fotoelementų naudingumo koeficientas padidėjo beveik 1,4 karto.

Atskiri atsinaujinančios energijos šaltiniai bei jų naudojimas yra labai nevienodo lygio. Pavyzdžiui, Lietuvoje mažoji hidroenergetika yra komercinė, o fotoelektriniai įrenginiai - tik demonstracinio lygio. Tačiau fotoelektros naudojimas yra labai perspektyvus, fotoelektros gamybos kainos dėl mokslinių techninių pasiekimų sumažėjo nuo 1,5 USD/kWh 1980 m. iki 0,3 - 0,4 USD/kWh 1995 m. ir yra didelis potencialas šiam rodikliui gerinti.

Saulės energijos šaltinių
tolimesnių tyrimų kryptys

Didesnioje Lietuvos teritorijoje žemės paviršių pasiekia mažesnė Saulės spindulinė energija, trumpesnė saulės spindėjimo trukmė, žemesnė temperatūra. Suminė saulės spindulinė energija į horizontalų paviršių Šilutės ir Kauno meteorologinėse stotyse sudaro 3690 - 3484 MJ/m2, 81 proc. tenka laikotarpiui nuo balandžio iki rugsėjo mėnesio. Tokios aplinkybės skatina saulės energiją naudoti kartu su kitais šaltiniais ir daugiau dėmesio skirti augalinės biomasės naudojimui energetiniams reikalams.

Augalai, fotosintezės proceso metu veikiami Saulės spindulių, naudodami aplinkos angliarūgštę ir vandenį, juos transformuoja į angliavandenius.Dėl to gaunama organinė medžiaga, kurią deginant išsiskiria šiluma. Tačiau deginant biomasę išskiriamas angliarūgštės kiekis yra lygus jos kiekiui, kuris buvo absorbuotas fotosintezės procese. Taigi deginant biomasę angliarūgštės bendroji emisija į atmosferą yra lygi nuliui, jei nekreiptume dėmesio į sunaudotą energiją biomasei išauginti ir paruošti.

Fundamentali biomasė svarbi, nes ji yra natūralus Saulės energijos akumuliatorius. Todėl kaimo regionuose vertėtų plėtoti atsinaujinančių energetinių žaliavų (energetinės biomasės) gamyba įgaus ypatingą reikšmę. Pagal tai galima numatyti Saulės energijos šaltinių tyrimų kryptis:

1) kompleksinis Saulės energijos šaltinių naudojimas;
2) augalinės biomasės resursai ir jų panaudojimas energetinėms reikmėms;
3) Saulės energijos naudojimo technologijų tobulinimas ir jų efektyvumo didinimas.

Tam reikia plačių kompleksinių tam tikrų sričių tyrimų, kurie gali būti svarūs tik atlikti kelių institucijų jėgomis.