Geoterminė ir plūduriuojanti vėjo turbina: inovacijos energetikoje

Šiuolaikiniame pasaulyje vis daugiau dėmesio skiriama atsinaujinančių išteklių energetikai. Plačiai diskutuojama apie vėjo, saulės ar kogeneracines jėgaines. Tačiau yra ir kitų, mažiau paplitusių, bet ne mažiau svarbių technologijų, tokių kaip geoterminės jėgainės ir plūduriuojančios vėjo turbinos, kurios siūlo perspektyvius sprendimus energijos gamybai.

Geoterminės jėgainės: energija iš Žemės gelmių

Geoterminės jėgainės gamina energiją ir šilumą iš požeminių vandenų arba jų garų. Šie požeminiai vandenys įkaista dėl magmos ir uolienose esančios pakankamai didelės koncentracijos radioaktyviųjų elementų, kurie generuoja šilumą dalelių skilimo metu. Požeminis vanduo atsiranda, kai lietaus vanduo prasiskverbia pro žemę į plyšius, atsiradusius dėl mantijos aktyvumo. Dėl lėto proceso, požeminis vandens rezervuaras yra formuojamas ilgai. Įkaitę garai pasiekia paviršių geizerių arba karštųjų versmių pavidalu.

Geoterminės energijos istorija ir panaudojimas

Jau senovėje karštąsias versmes žmogus naudojo valgių gamybai, medicinai, švarai ir namų šilumai palaikyti. Pirmasis šilumos tinklas, kuriame pasinaudojant karštosiomis versmėmis buvo tiekiama šiluma miesteliui, įrengtas Boise, Idaho valstijoje, JAV 1882 metais. Vėliau kilo idėja, kad iš žemės šilumos galima gaminti elektrą, tad 1904 metais buvo sukurta pirmoji eksperimentinė geoterminė elektrinė.

Geoterminių jėgainių tipai

Yra keletas geoterminių jėgainių tipų:

• Pirmasis tipas (tiesioginio garo) yra labiausiai paplitęs, nes pro vamzdžius tiesiai į generatoriaus turbinas yra pumpuojami įkaitę vandens garai.
• Antrojo tipo jėgainėse (dvigubo ciklo) karštieji vandenys yra pumpuojami į specialų rezervuarą, kur dėl mažesnės temperatūros ir slėgio vanduo staigiai garuoja, o susidarę garai patenka į turbinas.
• Mišraus tipo jėgainėje garai nekeliauja tiesiai į turbinas, o teka pro vandens rezervuarą. Dėl šilumos mainų jie įkaitina vandenį, kol šis garų pavidalu nukeliauja iki turbinos, o susikondensavę garai grįžta atgal į vandens rezervuarą.

Be to, vamzdžių sistemos, kuriose teka garai, gali būti uždaros arba atviros. Atviroje vamzdžių sistemoje, skystis yra įsiurbiamas ir išsiurbiamas atskirais vamzdžiais. Uždarose sistemose nėra atskirų vamzdžių, skystis nepatenka į aplinką ir keliauja ratu tarp generatoriaus ir šilimo vietos.

Geoterminės energijos privalumai ir trūkumai

Svarbiausias faktorius, padarantis geotermines jėgaines patrauklesnėmis už kitus atsinaujinančiuosius išteklius, yra energijos gamybos pastovumas, kitaip nei vėjo ar saulės elektrinės, kurių energijos gamyba priklauso nuo aplinkos sąlygų. Tai yra svarbus aspektas, nes vėjo ar saulės elektrinių energijos gamybos nepastovumas gali atbaidyti kai kuriuos regionus nuo šių elektrinių įrengimo. Geoterminės jėgainės vamzdynas yra įrengiamas po žeme, o pačios jėgainės pastatai nėra dideli, todėl negadina kraštovaizdžio.

Didžiausias geoterminės energijos trūkumas yra tas, kad nėra daug jai tinkamų vietų. Pavyzdžiui, Islandijoje tokių jėgainių tinklas yra išplėtotas geriau, nes šalis įsikūrusi tektoninio lūžio vietoje. Būtent šio tipo regionuose karšti vandens telkiniai slūgso šalia žemės paviršiaus. Taip pat, tokių jėgainių statyba ir išlaikymas yra brangus, nes reikia nuolat tikrinti, ar susikondensavę garai grįžta atgal į rezervuarą. Požeminiuose vandenyse yra gausu mineralų, kurie nusėda ant vamzdžių, todėl tenka nuosėdas šalinti.

Sąsajos su žemės drebėjimais

Galima įžvelgti sąsajų tarp žemės drebėjimų ir geoterminių jėgainių. Buvo pastebėta, kad vietose, kur veikdavo šios jėgainės, žemės drebėjimai buvo dažnesni, nei kai jėgainės buvo perkeltos. Manoma, kad tai gali įvykti ne dėl gręžimo, o dėl vandens ar garų pumpavimo iš požeminių telkinių, nes tai padidina Žemės paviršiaus nestabilumą. Aišku, žemės drebėjimai dažniausiai būna nepastebimi, tai yra fiksuojami tik seismografu, arba mažo intensyvumo (iki 3 balų pagal Richterio skalę). Yra užfiksuota ir tokių atvejų, kur žemės drebėjimai yra gana galingi, pavyzdžiui, 5.4 balų stiprumo drebėjimas supurtė Pohong miestą Pietų Korėjoje 2017 metais. Šiame mieste veikė eksperimentinė geoterminė jėgainė. Šios katastrofos žala yra 290 milijonų JAV dolerių ir buvo sužaloti 135 žmonės.

Geoterminė energija Lietuvoje ir pasaulyje

Įdomu tai, kad kai kurios šalys, kuriose geoterminių jėgainių pagaminama energija sudaro gana nemažą dalį, padeda mažiau išsivysčiusioms šalims įsirengti tokio tipo jėgaines. Pavyzdžiui, jau minėtoje Islandijoje 66% namų ūkių yra šildoma būtent geoterminių jėgainių ir 26% namų ūkių tiekia elektrą. Islandija yra viena iš šalių, kuri padeda Rytų Afrikos šalims, tokioms kaip Etiopija, Kenija ar Tanzanija, įsižiebti energetikos revoliuciją apmokydami inžinierius šioje srityje ir finansuodami projektus. Pasitelkdamos geotermines elektrines šios šalys bandys sumažinti skurdą sukurdamos darbo vietas, skatindamos plėtoti verslą ir gerindamos švietimo kokybę. Pagaminta elektra pasieks atokiausias bendruomenes, nes dažniausiai elektra yra tiekiama svarbiausiems miestams.

Lietuvoje vienintelė vieta, kuri būtų tinkama tokiai jėgainei, yra Klaipėdos kraštas. Būtent Vakarų Lietuvoje uolienos dėl padidinto radioaktyvių elementų kiekio susidaro gerokai daugiau šilumos, nei Rytų Lietuvoje. Klaipėdoje veikė parodomoji geoterminė jėgainė, tačiau nuostolingai, ir UAB „Geoterma“, valdžiusi šią jėgainę, bankrutavo. Mokslininkai ginčijasi dėl geoterminės energetikos potencialo Lietuvoje. Vieni sako, kad temperatūra ir gylis yra kaip tik tinkama sėkmingos geoterminės elektrinės veikimui, tačiau kiti kontrargumentuoja, jog Vakarų Lietuvos uolienose trūksta vandens, kad galėtų išnaudoti šią sritį geoterminės jėgainės veiklai ir dėl technologijos apribojimų negali dirbtinai sukurti plyšių, gręžiniais pumpuojant vandenį dideliu slėgiu į uolieną.

Plūduriuojančios vėjo turbinos: nauja era jūrinėje vėjo energetikoje

Tarptautinė technologijų ir inovacijų kompanija „Siemens“ kartu su Norvegijos energijos kompanija „StatoilHydro“ paleido pirmąją pasaulyje plūduriuojančią vėjo turbiną, vadinamą „Hywind“. Ši 2,3 MW galingumo 82 metrų skersmens rotoriaus „Siemens“ vėjo turbina plūduriuoja maždaug 12 kilometrų į pietryčius nuo Norvegijos krantų.

„Hywind“ technologijos ypatumai

„Hywind“ vėjo jėgainę galima tvirtinti 120-700 metrų gylyje. Tai atveria daugiau galimybių vėjo jėgainių naudojimui atviroje jūroje, kadangi dabar jėgaines stabilizuojantys pilonai įrengiami ne daugiau nei 100 metrų gylyje, o bet kuris tvirtinimas daugiau nei 50 metrų gylyje yra labai brangus. Naujoji turbina ženkliai sumažina vėjo jėgainių eksploatacijos kaštus atviroje jūroje. Tai - itin patrauklus sprendimas valstybėms, kurios turi neilgą seklios jūros pakrantę, nes turbinas galima sumontuoti didesniame gylyje, o kartu ir didesniuose plotuose, - sako Mindaugas Žilinskas, UAB „Siemens“ energijos gamybos padalinio direktorius.

65 metrų aukščio „Siemens“ vėjo turbina yra pritvirtinta ant 100 metrų ilgio plūduro, kurį vietoje laiko trys inkarai. Vėjo jėgainės plūduras iš plieno ir betono konstrukcijų bei balasto talpų suprojektuotas taip, kad giliai po vandeniu galėtų keisti svorio centrą - tai amortizuos bangų keliamus svyravimus. Siekiant išlaikyti vėjo malūną vietoje, jis bus pritvirtintas prie jūros dugno trimis lanksčiais plieno kabeliais, o turbinos generuojama galia į krantą keliaus povandeniniu kabeliu. Mokslininkai tikisi, kad vėjo jėgaines atviroje jūroje bus galima tvirtinti net 700 metrų gylyje.

Plūduriuojančių vėjo turbinų perspektyvos

„Siemens“ ir „StatoilHydro“ plūduriuojanti vėjo turbina kuriama kaip alternatyva pakrančių vėjo jėgainėms. Galimybė plėstis į jūrą leis ne tik apsaugoti pajūrio fauną, bet ir efektyviau eksploatuoti vėjo jėgą: tolstant nuo jūros kranto pučia stipresni vėjai, todėl galima išgeneruoti daugiau energijos. Pagal Jungtinių Amerikos Valstijų Nacionalinės atsinaujinančios energijos laboratorijos skaičiavimus, vėjo galios potencialas 50 jūrmylių atstumu nuo JAV krantų sudaro per 900 gigavatų, o tai yra daugiau negu šiuo metu pagamina visos JAV jėgainės kartu sudėjus. Kuriamai jėgainei „Siemens“ parūpins vėjo malūno stiebą ir turbiną, o „StatoilHydro“ bus atsakinga už povandeninę konstrukcijos dalį. 120 metrų ilgio vėjo malūno plūduras iš plieno ir betono konstrukcijų bei balasto talpų bus suprojektuotas taip, kad giliai po vandeniu galėtų keisti svorio centrą - tai amortizuos vėjo turbinos svyravimus audros metu.

Jūroje statomų vėjo jėgainių rinkos lyderė „Siemens“ jau įdiegė daugiau kaip 600 MW galios generuojančių vėjo turbinų, taip prisidėdama prie septynių vėjo jėgainių projektų atviroje jūroje įgyvendinimo. Kompanija yra pasirašiusi sutartis dar 3 300 MW galios generuojančių jūrinių vėjo turbinų gamybai. Vėjo jėgainės yra svarbi „Siemens“ aplinkosaugos sprendimų portfelio dalis, per 2008-uosius finansinius metus sugeneravusi apie ketvirtadalį, beveik 19 mlrd. eurų pajamų.

Apie „Siemens“ ir jos indėlį į energetikos sektorių

Tarptautinė technologijų ir inovacijų kompanija „Siemens“ AG kuria ir diegia sprendimus energijos, pramonės, sveikatos priežiūros bei IT srityse. Finansiniais 2008 m. „Siemens“ pajamos iš tęstinės veiklos sudarė 77,327 mlrd. eurų, o grynasis pelnas - 5,866 mlrd. eurų. „Siemens“ įkurta 1847 m., jos pagrindiniai biurai yra Berlyne ir Miunchene (Vokietija). Kompanijos sprendimai žinomi daugiau nei 190 šalių. Kompanijoje dirba apie 430 tūkst. darbuotojų. Lietuvoje įsteigtoje UAB „Siemens“ dirba daugiau nei 100 darbuotojų.

Energijos sektorius yra vienas pagrindinių produktų, paslaugų ir sprendimų, susijusių su energijos gamyba, perdavimu ir paskirstymu bei naftos ir dujų išgavimu, keitimu ir transportavimu, tiekėjų pasaulyje. Finansiniais 2008 metais, Energijos padalinys sugeneravo 22,6 mlrd. pajamų, sulaukė 33,4 mlrd. eurų vertės naujų užsakymų ir pasiekė 1,4 mlrd. pelną. Energijos padalinyje dirba 83,5 tūkst. darbuotojų.

tags: #pirmoji #geotermie #turbina