Ar Sacharos saulė tikrai aprūpins elektra visą Europą?

Kiekvieną dieną Sacharos dykumoje saulė išspinduliuoja tiek šilumos, kad pastačius 90 tūkst. kvadratinių kilometrų plotą dengiančią jėgainę būtų galima aprūpinti visą pasaulį švaria ir aplinkos neteršiančia energija. O šis plotas tebūtų mažas spindintis taškelis milžiniškose Sacharos platybėse, besidriekiančiose 9 mln. kvadratinių kilometrų.

Vis dėlto iki šiol tokie apskaičiavimai tebuvo smegenų mankšta. Ilgiau nei šimtmetį iškasamais energijos šaltiniais varoma pasaulio pramonė negali pernakt pereiti prie saulės energijos. Todėl kol kas „Desertec“ planai pakankamai kuklūs – iki 2050-ųjų dykumos energija patenkinti 15 proc. Europos elektros poreikių.

Tam nereikėtų pernelyg sudėtingų technologijų. Surenkami saulės spinduliai, vanduo paverčiamas garais, o šie suka elektros turbinas. Jokių sudėtingų atominių reakcijų, jokių silicio baterijų, jokių požeminių anglies dvideginio saugyklų – tik patikima inžinerija, Egipte naudojama jau šimtą metų.

Visa kebeknė – smulkmenose. Kaip patobulinti šią palyginti paprastą technologiją, kad saulės jėgainės galėtų konkuruoti su daug pigesne šiluminių ir atominių jėgainių gaminama elektra?

Šiuo metu tai – svarbiausia inžinierių užduotis. Saulės jėgainėse elektra paverčiama penktadalis šviesulio išspinduliuojamos energijos. Pasak ekspertų, iki 2020-ųjų iš Sacharos dykumos atkeliaujanti energija bus pigesnė nei tradicinėse šiluminėse jėgainėse gaminama elektra.

Saulės energiją surinkti galima keturiais būdais - paraboliniais cilindrais, Fresnelio reflektoriais, saulės bokštais ir saulės lėkštėmis.

Pasak „Schott Solar GSP GmbH“ vadovo Nikolauso Benzo, šiandien efektyviausia technologija yra paraboliniai cilindrai. „Čia turime daugiausia patirties, - sako jis. - Parabolinių cilindrų jėgainės Kalifornijos Mohavės dykumoje veikia jau 25 metus“. Ir jos palyginti ilgaamžės – ekspertų apskaičiavimais, jų eksploatacinis laikotarpis siekia 40 metų.

Paraboliniai cilindrai gaminami iš lenkto stiklo, kuris sutelkia saulės spindulius į specialų vamzdelį su alyva. Alyva įkaista iki 400 laipsnių pagal Celcijų ir šildo vandenį, kuris paverčiamas garais, o garai suka elektros turbinas. Slenkant dienai cilindrai sukami taip, kad visada būtų atsisukę į saulę.

Tokių jėgainių pajėgumą palyginti lengva padidinti – tereikia pastatyti daugiau kolektorių.

Fresnelio reflektoriai veikia panašiu principu, tik jie pagaminti ne iš vientiso stiklo gabalo, o iš daugybės mažesnių plokščių veidrodukų. Dėl to Fresnelio reflektoriai yra pigesni, tačiau kartu ir ne tokie efektyvūs. Be to, pasak N.Benzo, kol kas trūksta patirties naudojant Fresnelio veidrodžius. „Dar niekas nepastatė didesnės saulės jėgainės su tokiais veidrodžiais“, - aiškina N.Benzas.

Labiau eksperimentinėje stadijoje šiuo metu yra ir saulės bokštų technologija. Bokštą supantys veidrodžiai sutelkia saulės spindulius ties bokšto viduje esančiu surinktuvu. Šios technologijos privalumas - įmanoma pasiekti nepaprastai aukštas temperatūros ir kaitinti orą, kuris tiesiogiai suktų turbinas. Čia nereikia nei alyvos, nei vandens, todėl sumažėja energijos nuostoliai.

Galiausiai saulės lėkštėse arba reflektoriuose – kurie išvaizda primena palydovinės televizijos antenas – derinama parabolinių cilindrų ir saulės bokštų technologija.

Nors dykumose saulė šviečia kiekvieną dieną, oro sąlygos ne visada būna geros. Taigi saulės jėgainių dykumoje statyba kelia ne vieną abejonę. Ar jautrūs veidrodžiai yra atsparūs smėlio audroms? Kaip pastatyti ilgaamžę jėgainę ant netvirto smėlingo paviršiaus? Iš kur viduryje dykumos gauti jėgainėms reikalingo vandens, kuris bus verčiamas garais? Galų gale, kaip jėgainė gamins elektrą naktį?

Saulės terminė energija turi vieną didelį pranašumą. Ji gamina šilumą, kurią pakankamai lengva kaupti – tiesą sakant, net lengviau nei elektrą. Prie jėgainės galima pastatyti milžiniškas kalio ir natrio nitrato – ištirpusios druskos – talpyklas. Šie chemikalai nėra nuodingi – jie naudojami ir įprastose trąšose. Dalis dienos metu pagaminamos šilumos sukaupiama talpyklose, todėl naktį ši energija gali pusaštuntos valandos toliau sukti turbinas.

Kalbant apie smėlio audras, Kalifornijos Mohavės dykumoje veikia devynios jėgainės ir per daugiau nei du dešimtmečius nekilo jokių nesklandumų.

Kaip aiškina „Solar Millennium AG“ bendrovės, šiuo metu statančios jau trečiąją jėgainę Ispanijoje, atstovas Larsas Schnatbaumas - Laumannas, iškilus smėlio audros pavojui, kilnojamos lėkštės pasukamos į gynybinę padėtį ir pridengia didesnius kolektorius. Po audros įmanoma pakankamai efektyviai juos nuvalyti. „Mes turime valytojų robotų, kurie automatiškai nuvalo mėlį ir dulkes nuo kolektorių, sunaudodami labai mažai vandens“.

Ir dykumos paviršius – ne problema. „Kai tik žmonės pagalvoja apie dykumą, jiems prieš akis iškyla smėlio kopos, - sako L.Schnatbaumas Laumannas. - Tačiau iš tikrųjų 80 proc. Sacharos paviršiaus yra uolos arba akmenys“.

O dėl vandens, tai esant reikalui saulės jėgainės gali išsiversti ir be jo. „Vėsinimui geriausia naudoti vandenį, - sako L.Schnatbaumas - Laumannas. - Bet jei reikia, įmanoma vėsinti ir oru. Tai suryja maždaug 4 proc. jėgainės efektyvumo. Tačiau tai tik optimizavimo klausimas – ar geriau statyti jėgainę saulėtoje bet sausoje vietoje, ar ten, kuri gausu vandens, bet mažiau saulės“.

Pagaminti vieną saulės terminės energijos kilovatvalandę dabar kainuoja maždaug 70 eurocentų, taigi ji vis dar yra pusketvirto karto brangesnė už įprastą elektrą, kurios kilovatvalandė kainuoja šiek tiek daugiau nei 20 eurocentų. Tačiau kai kurių ekspertų manymu, pastačius saulės jėgainę saulėtoje vietoje, energijos kaina gali nukristi iki 60 ar 50 eurocentų.

Dauguma žinovų įsitikinę, kad kainos laikui bėgant mažės. „Iki 2020-ųjų saulės energijos kilovatvalandė kainuos mažiau nei 10 eurocentų (35 Lietuvos centus)“, - prognozuoja N.Benzas. Jei dar pridėsime augančią naftos kainą ir anglies dioksido išmetimo mokesčius, saulės jėgainės atrodo pakankamai konkurencingos.

Pirmosios buvo pastatytos devintajame dešimtmetyje Mohavės dykumoje – ir jos vis dar veikia. „Mes tikimės, kad jų eksploatacinis laikotarpis bus apie 40 metų, - sako N.Benzas. - Neįtikėtina, kad įmanomas toks ilgaamžiškumas su pirmąja šios technologijos karta“. Anglimi varomos elektrinės atsirado prieš 150 metų ir iš pradžių jų efektyvumas tesiekė 5 procentus. Taigi labai tikėtina, kad ir saulės jėgainės efektyvumu prilygs ar netgi pranoks pirmtakus.

O kiek kainuoja pastatyti saulės terminę elektrinę? „250 megavatų parabolinių cilindrų jėgainę su druskos kaupykla galima pastatyti už milijardą eurų (3,45 mlrd. litų)“, - teigia N.Benzas. Taigi šiluminės ir atominės jėgainės yra pigesnės. Už 4 mlrd. litų (t.y., apie 1,2 mlrd. eurų) įmanoma pastatyti keturis kartus našesnę šiluminę jėgainę. Tačiau jai reikės nuolat tiekti kurą, kuris taip pat kainuoja. O saulė šviečia nemokamai.

Be to, į tuos 20 centų, kuriuos kainuoja įprastu būdu pagaminti kilovatvalandę elektros energijos, neįtraukiami įvairūs veiksniai. Anglies ir urano kurą reikia pagaminti, o tai ne tik kainuoja, bet ir teršia aplinką. Panaudotu uranu reikia kaip nors atsikratyti, kaip ir šiluminių jėgainių išmetamomis anglies dioksido dujomis.

Nuo 2013-ųjų anglimi varomos elektrinės turės mokėti mokestį už kiekvieną išmetamo anglies dioksido toną. Šiuo metu kuriamos požeminės CO2 talpyklos, bet ir jos pakels šiluminių jėgainių elektros savikainą apie 10 proc.. Saulės terminės jėgainės neišskiria jokių atliekų, o per kelis mėnesius pagamina tiek energijos, kiek sunaudojama joms pastatyti. Saulės jėgainė visiškai atsiperka per 20 darbo metų, džiaugiasi L.Schnatbaumas - Laumannas.

Fraunhoferio saulės energijos sistemų instituto – didžiausio Europoje saulės energijos tyrimų centro – mokslininkas Werneris Platzeris pažymi, kad saulės energijos kainą lems ir kiti veiksniai. Visų pirma, dar neprasidėjo parabolinių cilindrų masinė gamyba, kuri neabejotinai sumažins jų kainą. Be to, kol kas buvo statomos tik nedidelės saulės jėgainės – o juk kuo didesnė elektrinė, tuo pigesnė jos gaminama elektra. Pasak W.Platzerio, statydami saulės jėgaines kaupsime patirtį, taigi ateityje jų projektavimas bus greitesnis ir pigesnis. Be to, saulės energijos technologijos ateityje tik tobulės.

Kadangi saulės jėgainėms reikalingo kuro neįmanoma transportuoti kaip anglies ar urano, akivaizdu, kad jas reikia statyti ten, kur saulėta. Šiuo metu jėgainės paprastai statomos šalia elektros vartotojų. O ateityje, mano ekspertai, švari energija bus transportuojama dideliais atstumais. Tam tinka tik aukštos įtampos nuolatinės srovės laidai – kintamosios srovės kabeliai iššvaistytų per daug energijos ją transportuojant tokius atstumus.

Elektros energijos transportavimo technologija jau išbandyta. Vokietijos bendrovė ABB ne vienerius metus tiesia aukštos įtampos tiesioginės srovės laidus virš žemės ir po vandeniu. „NorNed“ projektui nutiesėme 580 kilometrų kabelį tarp Norvegijos ir Olandijos“, - prisimena ABB elektros tinklų padalinio vadovas Guntheris Starkas. Darbai truko dvi savaites ir kainavo 600 mln. eurų (apie 2 mlrd. litų). 11 centimetrų skersmens kabelis sujungė dviejų šalių elektros tinklus.

Didžiausi antžeminiai kabeliai šiuo metu tiesiami Indijoje ir Kinijoje. Iš Siangdžiaboje pastatytos hidroelektrinės elektra tekės iki vartotojų Šanchajuje – už 2 tūkst. kilometrų. Transportuojant prarandama vos 7 proc. energijos. Kitas šių kabelių privalumas, pasak G.Starko, yra tas, jog dalį jų tinklo Europoje galima nutiesti po žeme.

Viduržemio jūros sąjunga, kuriai priklauso visos ES narės ir prie Viduržemio jūros esančios šalys pranešė ketinanti iki 2020-ųjų elektros iš atsinaujinančių energijos šaltinių pajėgumus padidinti iki 20 gigavatų. Iš jų 10-12 gigavatų tikimasi gauti iš saulės terminių jėgainių. Manoma, kad šis planas kainuos 82 mlrd. eurų (283 mlrd. litų).

„Ispanijos vyriausybė užsibrėžė tikslą iki 2013-ųjų prisidėti trimis gigavatais elektros iš saulės terminės energijos“, - tvirtina L.Schnatbaumas - Laumannas. Saulės jėgaines statosi Alžyras, Marokas, Jungtiniai Arabų Emyratai ir Egiptas. Technologija domisi Pietų Afrikos Respublika, Kinija ir Indija.

„Desertec“ tikslas – iki 2050-ųjų Sacharos dykumos saulės energija patenkinti 15 proc. Europos elektros poreikio. Elektra galima aprūpinti ir Šiaurės Afrikos bei Artimųjų Rytų šalis. Vien Europos poreikiams reikėtų 100 gigavatų galios jėgainių. Jų statyba per 40 metų kainuotų 400 mlrd. eurų (1,4 trilijono litų) – 350 mlrd. pačios jėgainės ir dar 50 mlrd. elektros tinklas.

Vis dėlto yra ir šio projektų kritikų, kurie teigia, kad jis sukurtų milžinišką energetikos monopoliją. Europoje jie norėtų matyti mažiau centralizuotą elektros tinklą.

Vienas įnirtingiausių „Desertec“ projekto kritikų – Europos atsinaujinančios energijos asociacijos „EuroSolar“ pirmininkas Hermannas Scheeras: „Desertec yra miražas, kuris nebuvo kruopščiai išnagrinėtas nei politiškai, nei ekonomiškai, ir vargu, ar įmanoma apskaičiuoti visą šio projekto kainą. Paprasčiausiai jame per daug nežinomųjų“.

Jis taip pat bijo, kad „Desertec“ gali uždelsti kitus atsinaujinančios energijos projektus. Žurnalui „Solarmagazin“ H.Sheeras kalbėjo, kad „verslas stengiasi nustumti iš jo reikalaujamas permainas dar 30-40 metų. Jie bando finansinę naštą perkelti ant visuomenės pečių, kas jiems būtų naudinga. „Desertec“ projektą gali įvykdyti tik kelios stambios korporacijos, kurios taip gautų galimybę kontroliuoti elektros kainas“.

Vokietijos plėtros instituto ryšių su visuomene vadovas ir energetikos ekspertas Matthias Ruchseris perspėja ir apie didelius saulės energijos iš Sacharos dykumos kaštus: „Kadangi saulės energija šiuo metu yra brangesnė už įprastą, šalys, kuriose veikia projektą vykdančios bendrovės, turi sukurti sistemą ir tarifais arba kvotomis užkimšti ekonominį atotrūkį“. Tik tokiu būdu milijardinės investicijos apsimokės privatiems investuotojams.

Stambios Vidurio Europos energetikos įmonės „Vattenfall“ generalinis direktorius Larsas Josefssonas taip pat mano, kad „Desertec“ planas yra nerealistinis: “Jam reikia nežmoniškai daug pinigų ir transportavimo išlaidos labai didelės. Nemanau, kad tai realu. Europa turi savo energiją gaminti Europoje“.

Be to, Šiaurės Afrikos šalys, kurių teritorijoje būtų statomos saulės jėgainės, yra politiškai nestabilios. Europa taptų priklausoma nuo jų, teigia L.Josefssonas. Reikėtų atkreipti dėmesį ir į teroristinių išpuolių pavojų.