Energetika ir gamtos ištekliai

1. Gamtos ištekliai

Kaip skirstomi ištekliai pagal gamtos komponentus ir atsinaujinimą? Kas yra išteklių prakeiksmas, darnusis vystymasis bei gamtos išteklių išsekimo problema?

Kas yra gamtos ištekliai? Visi gamtos komponentai, gamtinės jėgos, kurias žmonės naudoja ūkinėje veikloje.

Skirstymas:

Gamtos ištekliai klasifikuojami pagal kelis principus:

• Pagal kilmę (gamtos komponentus): Mineraliniai (iškasenos), klimato (saulės energija, vėjas), vandens (upės, ežerai, požeminis vanduo), žemės ir dirvožemio, biologiniai (augalija, gyvūnija).
• Pagal panaudojimo būdą: Energetiniai, žaliavos pramonei, žemės ūkio ir kt.
• Pagal atsinaujinimą: Neišsenkantys, atsinaujinantys, neatsinaujinantys.

Išteklių prakeiksmas (Paradox of Plenty) — ekonominis reiškinys, kai gamtos išteklių gausa gali turėti neigiamą poveikį šalies ekonomikai ir politikai. Tai yra tendencija, o ne neišvengiamybė. Neigiama įtaka gali pasireikšti:

• Kitų ūkio šakų (pvz., apdirbamosios pramonės, paslaugų) plėtros stabdymu.
• Per didele priklausomybe nuo vienos ar kelių žaliavų kainų svyravimų pasaulio rinkoje.
• Politinio nestabilumo, korupcijos ar autoritarizmo didėjimu (dėl kovos kontroliuoti išteklius).
• Vidaus ar tarptautinių konfliktų rizika.

Išsekimo problema:

• Kai kurių iškasenų ekonomiškai naudingos atsargos (kiekis, kurį apsimoka išgauti dabartinėmis technologijomis ir kainomis), o ne visas jų kiekis Žemės gelmėse, sparčiai senka ir kelia susirūpinimą dėl ateities poreikių.
• Žaliavos pasaulyje pasiskirsčiusios labai nevienodai.
• Išsivysčiusios šalys dažnai yra priklausomos nuo žaliavų importo.

Darnusis vystymasis — tai toks vystymasis, kuris tenkina dabarties kartos poreikius, nesumažindamas ateities kartų galimybių tenkinti savuosius. Praktikoje tai reiškia tausų išteklių naudojimą: atliekų rūšiavimą ir perdirbimą, energijos taupymą, efektyvesnių technologijų diegimą, perėjimą prie atsinaujinančių energijos šaltinių.

Išteklių naudojimas pasaulyje kol kas auga.

Pagal atsinaujinimą skiriami

• Neišsekantieji ištekliai: Saulės spinduliuotė, vėjo energija, vandens srautų energija (upės, potvyniai/atoslūgiai), Žemės gelmių šiluma (geoterminė energija). Jų kiekis praktiškai nepriklauso nuo naudojimo intensyvumo.
• Atsinaujinantieji ištekliai: Biologiniai (augalija, gyvūnija), dirvožemis, gėlas vanduo. Jų kiekis gali atsinaujinti per žmogui suvokiamą laiką, tačiau tik tuo atveju, jei naudojami saikingai ir tvariai (pvz., miškai kertami ne greičiau nei atauga).
• Neatsinaujinantieji ištekliai: Mineraliniai ištekliai (nafta, dujos, anglys, metalų rūdos). Jų kiekis Žemėje yra ribotas ir naudojant nuolat mažėja. Atsinaujinimas vyksta geologiniais mastais (milijonai metų).
• Antrinės žaliavos: Perdirbti buityje ar pramonėje panaudoti produktai (popierius, stiklas, plastikas, metalas). Jų naudojimas mažina pirminių išteklių poreikį.

Priklausomybė nuo žaliavų eksporto (DĖMESIO: 2008 m. duomenys, situacija gali būti pasikeitusi)

Šie sąrašai pateikti pagal 2008 m. vadovėlio "Gaublys" duomenis. Pasaulio ekonomika ir šalių priklausomybė nuo žaliavų per tą laiką gerokai pasikeitė (pvz., dėl JAV skalūnų revoliucijos, Venesuelos krizės, Kinijos įtakos Afrikoje augimo).

Stipriai priklausė nuo žaliavų eksporto (2008 m.):

• Azija: Kazachstanas, Turkmėnistanas, Iranas
• Pietų Amerika: Bolivija, Peru, Gvinėja (Gajana?)
• Centrinė Amerika: Hondūras, Nikaragva
• Pastaba: Daug Afrikos (pvz., Nigerija, Angola), Artimųjų Rytų (pvz., Saudo Arabija, Kuveitas) šalių taip pat stipriai priklauso nuo žaliavų eksporto.

Mažai priklausė nuo žaliavų eksporto (2008 m.):

• Europa: Dauguma ES narių (įskaitant Lietuvą, Prancūziją, Vokietiją, Lenkiją), Šveicarija. (Latvija buvo minima kaip išimtis).
• Šiaurės Amerika: Kanada, JAV, Meksika.
• Azija: Kinija, Pakistanas, Turkija, Japonija, Pietų Korėja.

2. Lietuvos gelmės, naudingos iškasenos

Perspektyviosios iškasenos pažymėtos pasvyruoju tekstu. Tai reiškia, kad jų telkiniai žinomi, bet šiuo metu nėra kasami pramoniniu mastu dėl ekonominių, technologinių ar aplinkosauginių priežasčių. Informacija apibendrinta remiantis Lietuvos geologijos tarnybos ir kitais šaltiniais.

3. Energetika — ekonomikos variklis

Gyvybiškai svarbus ekonomikos sektorius, užtikrinantis energijos tiekimą pramonei, transportui, paslaugoms ir gyventojams.

Aktualu:

• Energetinė nepriklausomybė (kuo mažesnė priklausomybė nuo importo).
• Energijos gamybos ir vartojimo mastai.
• Energijos šaltinių struktūra (balansas).
• Poveikis aplinkai ir klimato kaitai.
• Energijos vartojimo efektyvumas ir taupymas.

Pirminės energijos sunaudojimas pasaulyje pagal šaltinius (apytiksliai, 2021-2022 m., remiantis BP, IEA duomenimis):

Pastaba: Tikslūs procentai gali šiek tiek skirtis priklausomai nuo šaltinio ir skaičiavimo metodikos.

Energijos sunaudojimas išsivysčiusiose ir besivystančiose šalyse:

• Istoriškai dominavo išsivysčiusios šalys.
• Nuo XXI a. pradžios besivystančių šalių (ypač Kinijos, Indijos) dalis sparčiai auga dėl industrializacijos ir gerėjančio pragyvenimo lygio.
• Šiuo metu besivystančios šalys kartu sunaudoja daugiau pirminės energijos nei išsivysčiusios.
• Išsivysčiusiose šalyse energijos vartojimas stabilizavosi arba nežymiai auga dėl efektyvumo didinimo ir pramonės perkėlimo.

Pirminės energijos sunaudojimas pasaulyje (pagal šalis):

• Didžiausios vartotojos: Kinija, JAV, Indija, Rusija.
• Didelis vartojimas taip pat būdingas ES šalims (kartu paėmus), Kanadai, Brazilijai, Japonijai, Pietų Korėjai.

Pagrindiniai energijos vartotojai (pagal sektorius):

• Pramonė: Gamyba, žaliavų perdirbimas.
• Transportas: Automobiliai, sunkvežimiai, laivai, lėktuvai.
• Namų ūkiai: Šildymas, apšvietimas, buitinė technika.
• Paslaugų sektorius: Pastatų apšvietimas, šildymas, vėdinimas, įranga.
• Elektros energijos gamyba: Pačios elektrinės sunaudoja dalį energijos transformacijos procese.

Energijos suvartojimas ES pagal sektorius (apytiksliai, 2019 m. galutinės energijos suvartojimas, Eurostat):

1. Transportas (~31%)
2. Namų ūkiai (~26-27%)
3. Pramonė (~25-26%)
4. Paslaugos (~14%)
5. Žemės ūkis/Miškininkystė (~3%) Pastaba: Namų ūkių sektorius turi didelį energijos taupymo potencialą.

Pasaulio kuro ir energijos balansas:

• Rodo, kokie energijos šaltiniai naudojami ir kokia jų dalis bendroje struktūroje.
• Istoriškai vyko perėjimas: mediena → anglis → nafta ir gamtinės dujos. Dabar vyksta laipsniškas perėjimas prie atsinaujinančių šaltinių.
• Šiuo metu apie 80-85% pasaulio pirminės energijos gaunama iš neatsinaujinančių (iškastinių) šaltinių.
• Branduolinės energetikos plėtra sulėtėjusi pasauliniu mastu dėl saugumo problemų (avarijų), radioaktyviųjų atliekų tvarkymo iššūkių ir didelių statybos kaštų, tačiau kai kurios šalys (pvz., Kinija, Indija, Rusija) ją vis dar plėtoja.

4. Iškastinis kuras

5. Pasaulio elektros energetinis tinklas

Elektros gamybos ir suvartojimo lyderės (1 gyv./metus):

• Didžiausia gamyba/suvartojimas 1 gyventojui: Šalys su daug pigios hidroenergijos ar geoterminės energijos ir mažu gyventojų skaičiumi (Islandija, Norvegija), taip pat labai išsivysčiusios šalys su dideliu energijos poreikiu (Kanada, JAV, Švedija, Suomija, kai kurios Persijos įlankos šalys).
• Didžiausia bendra gamyba/suvartojimas (ne 1 gyv.): Kinija, JAV, Indija, Rusija, Japonija. (Pastaba: Būtina nurodyti duomenų metus ir šaltinį konkretiems sąrašams sudaryti).

Pasaulinės elektros gamybos struktūra pagal šaltinius (apytiksliai, 2021-2022 m., remiantis IEA, Ember):

Pastaba: Anksčiau minėti 98%/96% ir 2/3 (66%) iš ŠE, HE, AE yra pasenę duomenys. Šiluminių elektrinių dalis dabar yra apie 60%, o AEI (įskaitant HE) – apie 30%.

Atsinaujinančių energijos išteklių (AEI) pasiskirstymas elektros gamyboje:

• Istoriškai (iki ~2010 m.): Absoliučiai dominavo hidroenergija. Kiti AEI (biomasė, vėjas, geotermija, saulė) sudarė nedidelę dalį.
• Dabartinė tendencija (po 2010 m.): Nors hidroenergija vis dar gamina daugiausiai elektros iš AEI absoliučiais skaičiais, jos procentinė dalis tarp AEI mažėja. Sparčiausiai auga vėjo ir ypač saulės energetika, kurių dalis bendroje AEI struktūroje ir pasaulinėje elektros gamyboje kasmet didėja.

Atominė energetika:

• Reaktorių skaičius (veikiantys, apytiksliai 2023 m., IAEA PRIS): JAV (~93), Prancūzija (~56), Kinija (~55), Rusija (~37), Pietų Korėja (~25), Kanada (~19), Indija (~22), Japonija (~33 licencijuoti, bet tik apie 10 veikia).
• Pastaba: Senesni duomenys (JAV 103, Pranc. 59, Jap. 53) yra pasenę. Japonija uždarė daug reaktorių po Fukušimos avarijos 2011 m. Kinija aktyviausiai stato naujus reaktorius.
• Plėtra daugelyje Vakarų šalių sustojusi ar lėta, bet kai kurios šalys mato AE kaip būdą mažinti CO₂ emisijas.

Elektrinių tipai: Privalumai ir Trūkumai

6. Atsinaujinantys energijos šaltiniai (AEI)

Auganti AEI reikšmė:

1. Didėjantis pasaulinis energijos poreikis.
2. Iškastinio kuro išteklių ribotumas ir neigiamas poveikis aplinkai (klimato kaita, oro tarša).
3. Saugumo problemos, susijusios su tradicinėmis elektrinėmis (AE avarijos, ŠE tarša).
4. Technologijų pažanga ir mažėjantys AEI kaštai (ypač saulės ir vėjo).
5. Siekiama didesnės energetinės nepriklausomybės.

Vėjo energija:

• Statistika: Vėjo energija yra vienas sparčiausiai augančių AEI šaltinių. 2022 m. ji pagamino apie 7-8% pasaulio elektros energijos. (Ankstesniame tekste minėti ~4% 2018 m. buvo netikslūs – jau tada buvo virš 5%. Taip pat teiginys, kad AEI sudarė tik 4% 2018 m., buvo klaidingas – visi AEI kartu sudarė virš 25%.)
• Argumentai prieš/iššūkiai:
  • Poveikis kraštovaizdžiui ("vizualinė tarša").
  • Nepastovumas (gamyba priklauso nuo vėjo stiprumo).
  • Triukšmas.
  • Poveikis paukščiams ir šikšnosparniams.
  • Reikalingi dideli žemės plotai (sausumoje) arba sudėtinga statyba (jūroje).
  • Integracija į elektros tinklą (reikia balansavimo).

Geoterminė energija:

• Naudoja Žemės gelmių šilumą.
• Didžiausias potencialas vulkaniškai aktyviose zonose (Islandija, Filipinai, Indonezija, Naujoji Zelandija, Italija, JAV vakarai, Kenija).
• Gali būti naudojama elektros gamybai (aukštos temperatūros šaltiniai) arba tiesiogiai šildymui (žemesnės temperatūros šaltiniai).
• Privalumas – stabili gamyba (nepriklauso nuo oro sąlygų).

Saulės energija:

• Statistika: Sparčiausiai augantis AEI šaltinis pasaulyje dėl smarkiai kritusių kainų ir didėjančio efektyvumo. 2022 m. pagamino apie 4-5% pasaulio elektros energijos. (Ankstesniame tekste minėti <1% 2018 m. buvo netikslūs – jau tada buvo virš 2%).
• Naudingumo koeficientas: Anksčiau minėti ~15% (2011 m.) yra pasenusi informacija. Dabar įprastų komercinių saulės modulių efektyvumas siekia 20-23%, o laboratorijose – dar daugiau.
• Iššūkiai:
  • Gamyba priklauso nuo saulės šviesos (neveikia naktį, mažiau efektyvi apsiniaukusiu oru).
  • Reikalingi dideli plotai didelėms jėgainėms.
  • Reikalingos energijos kaupimo sistemos (baterijos) arba balansavimas tinkle.

Jūrų ir vandenynų energija:

• Apima potvynių ir atoslūgių, bangų, srovių, temperatūrų skirtumo energiją.
• Potvynių ir atoslūgių energetika: Technologiškai labiausiai išvystyta. Anksčiau minėtas teiginys, kad La Rance (Prancūzija) yra vienintelė efektyvi, nebeaktualus. Didžiausia pasaulyje veikianti potvynių elektrinė yra Sihwa Lake Pietų Korėjoje. Yra ir kitų mažesnių projektų.
• Kita jūrų energija (bangų, srovių): Plėtra vis dar lėta ir daugiausia bandomojoje stadijoje dėl techninių iššūkių ir didelių kaštų.

7. Lietuvos energetika

Elektros tiekimas ir gamyba:

• Po Ignalinos AE uždarymo (2009 m.) ir didžiųjų Vilniaus TEC blokų sustabdymo (nuo 2016 m.), Lietuva tapo labai priklausoma nuo elektros importo.
• Importo dalis pastaraisiais metais sudaro apie 70% viso suvartojimo (duomenys kinta, remiantis Litgrid).
• Importo šaltiniai: Po 2022 m. vasario importas iš Rusijos ir Baltarusijos praktiškai nutrauktas. Pagrindiniai importo šaltiniai yra Švedija (per NordBalt jungtį), Lenkija (per LitPol Link jungtį) ir Latvija.
• Vietinė gamyba: Pagrindinės gaminančios elektrinės:
  • Lietuvos elektrinė Elektrėnuose (dabar daugiausia veikia kombinuoto ciklo blokas, naudojantis dujas).
  • Kruonio hidroakumuliacinė elektrinė (HAE) (svarbi tinklo balansavimui).
  • Kauno Algirdo Brazausko hidroelektrinė (HE).
  • Augantis skaičius vėjo jėgainių parkų.
  • Biomasę naudojančios kogeneracinės elektrinės (gamina elektrą ir šilumą).
  • Saulės elektrinės (jų galia sparčiai auga, ypač ant pastatų stogų).
  • Mažosios hidroelektrinės.

Atsinaujinanti energetika Lietuvoje:

• AEI vaidmuo Lietuvos energetikoje sparčiai auga, ypač elektros sektoriuje.
• Teiginys ">60% Lietuvoje gaminamos elektros energijos iš AEI" yra per didelis. Pagal Litgrid duomenis, 2021-2022 m. iš AEI buvo pagaminama apie 45-50% visos Lietuvoje pagamintos elektros energijos (ne viso suvartojimo!). Didžiausią dalį sudaro vėjo ir hidroenergija, taip pat auga biomasės ir saulės energijos indėlis.
• Vėjo energetika sparčiai plečiasi, ypač Vakarų Lietuvoje. 2016 m. duomenys (509 MW galia) jau pasenę, dabar galia yra gerokai didesnė (virš 1000 MW).

Apibendrinant Lietuvos energetikos situaciją:

• Didelė priklausomybė nuo elektros importo (~70%).
• Svarbiausi importo partneriai – Šiaurės šalys ir Lenkija.
• Vietinėje gamyboje didėja AEI (ypač vėjo) dalis (~45-50% vietinės gamybos).
• Pagrindiniai tradiciniai gamintojai – Lietuvos elektrinė (dujos), Kruonio HAE, Kauno HE.
• Vyksta sinchronizacija su kontinentinės Europos tinklais, siekiant atsijungti nuo BRELL žiedo.

Duomenys: Lietuvos energijos balansas 1950–2017 m. (tūkst. tonų naftos ekvivalentu)

(DĖMESIO: Duomenys baigiasi 2017 m., situacija toliau keitėsi, ypač po 2017 m. sumažėjo gamtinių dujų vartojimas, išaugo AEI dalis vietiniuose ištekliuose)

Duomenys: Elektros energijos gamyba Lietuvoje 1950–2016 m. (gigavatvalandžių)

(DĖMESIO: Duomenys baigiasi 2016 m. Po to toliau augo vėjo, saulės, biomasės elektrinių gamyba, o Vilniaus TEC gamyba nutraukta. Bendras gamybos lygis išliko panašus arba šiek tiek augo, bet importas smarkiai padidėjo)