 Prieš 36 metus (1973 m.) Vakarų Europoje bei JAV kilusi ekonominė
krizė, lėmusi nepaliaujamą iškastinių energijos išteklių, ypač naftos
ir gamtinių dujų, kainų augimą, paspartino alternatyvių energijos
išteklių paieškas bei jų panaudojimo galimybių tyrimus. Tuomet mokslo
ir verslo visuomenės dėmesį patraukė biomasė, kuriai priklausė visi
augalinės kilmės ištekliai (mediena, nendrės, jūros augalija, grūdinės
kultūros ir kt.).
Buvo įvertintas visų rūšių alternatyvių išteklių potencialas (medienos paruošimo bei apdirbimo gamybinės atliekos (šakos, atraižos, pjuvenos, skiedros), šiaudai ir kt.). Tuo metu alternatyviems energijos ištekliams buvo priskirtos ir visų rūšių degios komunalinės atliekos, popierius bei kitos pakavimo medžiagos. Alternatyviais energijos ištekliais tada nebuvo planuojama pakeisti anglių, naftos bei gamtinių dujų vartojimo. Jais galvota pakeisti 6–10% iškastinių energijos išteklių. Be to, buvo pažymėta, kad alternatyvūs ištekliai yra atsinaujinantys ir jų yra visuose regionuose. Be to, racionaliai organizuojant gamybą, galima žymiai padidinti jų energetinį potencialą.
Šiuolaikinė pasaulio, neišskiriant ir Lietuvos, ekonomikos padėtis patvirtina teiginį, kad „nauja tai yra gerai pamiršta sena“, nes ekonomikos scenarijus pakankamai tiksliai kartojasi. Tačiau Lietuvoje atsinaujinančių energijos išteklių panaudojimo galimybėmis aktyviau buvo susidomėta daug anksčiau, apie 1989 m. Pirmaisiais šalies nepriklausomybės atkūrimo metais išskirtinis dėmesys atsinaujinančių energijos išteklių (AEI) panaudojimo galimybių tyrimams buvo skirtas hidroenergetikos bei biomasės išteklių potencialo įvertinimui. Vėliau, koordinuojant LR Seimo Ekonomikos komiteto nariui S. Malkevičiui, buvo sudaryta iniciatyvinė AEI vartojimo plėtros darbo grupė, kuriai buvo pavesta įvertinti visų kitų AEI rūšių – biodujų, biodegalų, vėjo bei saulės – energetikos potencialą bei jų panaudojimo galimybes. Didžiausių teigiamų poslinkių AEI energetikos plėtros įstatyminėje bei praktinio diegimo veikloje buvo pasiekta įsijungus į šią veiklą tuometinio Seimo Aplinkos apsaugos komiteto nariui Jonui Šimėnui.
Biodujų energetikos atsiradimas Lietuvoje
Vieni pirmųjų anaerobinių organinių atliekų apdorojimo technologijų taikymo tyrimai, orientuojantis į biodujų gamybą, šalyje buvo pradėti Lietuvos žemės ūkio mechanizacijos institute. Tačiau po kelerių metų, nutrūkus finansavimui bei negavus teigiamų rezultatų, darbai buvo nutraukti. Šalyje susidarius atitinkamai politinei bei ekonominei situacijai, analogiški tyrimai buvo tęsiami Lietuvos energetikos institute, Atsinaujinančių energijos šaltinių laboratorijoje. Buvo numatyta įvertinti energijos gamybos iš atsinaujinančių energijos išteklius; tirti atšilimą skatinančių dujų emisijos mažinimo galimybes; įvertinti paviršinių ir gruntinių vandens išteklių teršimo kiaulininkystės kompleksų mėšlu bei skystomis pramonės įmonių gamybinėmis nuotekomis mažinimo galimybes; ieškoti socialinių bei ekonominių problemų sprendimų.
Sukaupus gal dar ne visai pakankamą patirtį biodujų gamybos iš organinių atliekų anaerobinio apdorojimo technologijų srityje, buvo mėginta ją patikrinti praktikoje. Pirmą kartą ši idėja šalyje realiai iškilo 1981–1983 m. Nuspręsta įvertinti galimybes praktiškai įgyvendinti biodujų gamybos projektą prie vieno iš 31 tuo metu šalyje veikusių kiaulininkystės kompleksų, apdorojant jame susidarančio atskiesto mėšlo nuotekas. Latvijoje toks projektas jau sėkmingai veikė kiaulininkystės komplekse prie Ogrės. Praktiškai gaunami eksperimentiniai rezultatai rodė, kad technologiniu požiūriu įmanoma apdoroti anaerobinis organines atliekas, procesas vyko sklandžiai, pagamintos biodujos gerai degė komplekso katilinėje, o mėšlo mineralizacija vyko daug geriau nei laikant mėšlidėje ar kūdroje. Todėl Lietuvos žemės ūkio statybos projektavimo institutas 1983 m. analizavo galimybes pradėti diegti ir Lietuvoje anaerobinio organinių atliekų apdorojimo technologijas šalies kiaulininkystės kompleksuose. Tačiau atlikus priešprojektinį vertinimą, preliminariais skaičiavimais, dėl per didelių projektų realizavimui reikalingų investicijų, žemų energijos išteklių kainos bei per ilgo projekto išlaidų atsipirkimo laiko šios idėjos buvo atsisakyta.
Biodujų jėgainės Danijoje bendras vaizdas.
Be abejo, čia turėjo įtakos ir tai, kad iki šalies nepriklausomybės Lietuvos energetinė sistema buvo vieningos SSRS Šiaurės-Vakarų regioninės energetinės sistemos dalis. Tada Lietuvos energetikos sistema buvo vertinama kaip viena unikaliausių ir pažangiausių energetinių sistemų, kuriai priklausė Elektrėnų kondensacinė elektrinė, Kauno, Vilniaus, Mažeikių termofikacinės elektrinės, Ignalinos atominė bei Kruonio hidroakumuliacinė elektrinės. Buvo pakankamai gerai išvystyti 110–330 kV elektros perdavimo tinklai, išplėtoti centralizuoto šilumos tiekimo gyventojams tinklai. Tada tai buvo pakankamai pažangi energetinė sistema, kuri praktiškai trukdė bet kokios alternatyvios energetikos, pagrįstos atsinaujinančių energijos išteklių panaudojimu, atsiradimą ir vystymą. Be to, visi alternatyvūs ištekliai buvo ženkliai brangesni už iškastinius ir jų diegimui dar reikėjo papildomų investicijų. Lietuvoje instaliuota elektros energiją generuojančių objektų galia daugiau kaip dvigubai viršijo šalies poreikius, todėl buvo manoma, kad turimų rezervų pakaks net ir uždarius Ignalinos AE. Tačiau praktiškai paaiškėjo, kad ekonominės krizės akivaizdoje, uždarius Ignalinos AE, šaliai iškyla grėsmė atsiduri energetinėje krizėje, kurios alternatyvių energijos išteklių panaudojimas neišspręs. Todėl, galimų energetikos problemų pasekmių sušvelninimui, reikia įvertinti praėjusios krizės sprendimo patirtį. Siekiant toliau plėtoti alternatyvių energijos išteklių panaudojimo apimtis visų pirma reikia atlikti veikiančių energetinių objektų eksploatacijos ekonominį įvertinimą, kurį turi atlikti kvalifikuoti atskirų sričių ekspertai. Šiame straipsnyje pateikta informacija apie šalies biodujų energetikos objektų eksploatacijos patirtį.
Biodujų energetikos vystymas šalyje
Griežtėjant aplinkos apsaugos reikalavimams, anaerobinio organinių atliekų apdorojimo technologijų privalumai Lietuvoje buvo prisiminti 1992 m. pabaigoje. 1989–1992 m. svarstyta galimybė pirmąją Lietuvoje biodujų jėgainę pastatyti prie vieno iš kiaulininkystės kompleksų kaip labiausiai teršiančio aplinką objekto. Ši jėgainė turėjo akivaizdžiai pademonstruoti visuomenei anaerobinio skystųjų organinių atliekų apdorojimo ciklo efektyvumą. Tačiau dėl finansinių sunkumų, valdininkų biurokratinių barjerų bei reikalingų sprendimų vilkinimo šios jėgainės statybos pradžia buvo atidėliojama, kol šios idėjos visai atsisakyta. Tačiau po kurio laiko pirmoji biodujų jėgainė buvo pradėta eksploatuoti Panevėžio spirito ir mielių gamybos akcinėje bendrovėje SEMA. Ši biodujų jėgainė buvo įrengta ir plečiama pačios įmonės lėšomis, be finansinės paramos ar subsidijų. Jėgainėje įdiegta VGTU ir įmonės specialistų pasiūlyta tam metui pažangi gamybinių-technologinių nuotekų anaerobinio apdorojimo technologija. Pagamintos biodujos buvo deginamos fakele. Tik nuo 1994 m. kovo mėn., maišant su gamtinėmis dujomis, jos buvo pradėtos naudoti įmonės technologiniams poreikiams, deginti energetiniame dujų katile. Tuo metu įmonės bioreaktoriuose gaminamos biodujos suvartojamo kuro (gamtinių dujų) balanse sudarė apie 18%. Tai buvo pirmoji šalyje sėkmingai veikianti biodujų jėgainė. Perėjimas prie nuotekų anaerobinio valymo technologijų sustiprino įmonės ekonominį pajėgumą (žr. lent.).
| Rodiklis |
Išlaidų
sumažėjimas % |
| Įrenginių
statyba |
75 |
| Eksploatacija |
74 |
| Nuotekų
valymo savikaina |
74 |
| Išlaidos
elektros energijai |
73 |
| Perteklinio
dumblo sausinimo reagentai |
91 |
| Valymo įrenginių
plotas |
35 |
Išlaidų sumažėjimas nuotekoms valyti „Semos“ įmonėje.
Šį atvejį buvo galima laikyti Lietuvos sėkmės pavyzdžiu biodujų gamybos srityje ir paskatinti posovietinių Baltijos šalių maisto perdirbimo pramonės bendroves plačiau diegti anaerobinio organinių nuotekų valymo technologijas. LEI dalyvavo analizuojant bei apibendrinant biodujų jėgainės darbo rezultatus, skleidžiant jos darbo patirtį šalyje ir už jos ribų vykusiose renginiuose. Buvo tikėtasi, kad Vakarų Europos Sąjungos šalių bendrovės, turinčios didesnę patirtį anaerobinių technologijų taikymo srityje, susidomės jų plėtra Rytų Europos šalyse, kreipsis į vietines bendroves ir bandys kartu atlikti priešprojektinius tyrimus ir ruošti projektų verslo planus.
Tačiau, nepaisant pakankamai gerų Panevėžyje veikusios biodujų jėgainės aplinkosauginio efektyvumo bei techninių-ekonominių parametrų, čia gauta patirtis nebuvo plačiau analizuojama ir skleidžiama šalies pramonės įmonėse. Biodujų energetika besidomintys šalies specialistai sukaupta patirtimi pasinaudoti neskubėjo, o labiau tikėjo Vakarų Europos (Danijos) ekspertų patirtimi. 1994 m. pagal PHARE projektą firma „Laymeyer International“ su vietinių, tarp jų ir LEI mokslo darbuotojų pagalba, įvertino biodujų energetinį potencialą Lietuvoje. Buvo nustatyta, kad jis yra apie 600 mln. m3 biodujų per metus. Didžiausia jo dalis buvo priskiriama gyvulių mėšlui (95%), o likusioji – maisto perdirbimo pramonės organinėms atliekoms ir miestų nuotekų valymo įmonėse susidarančiam dumblui. Tačiau techninis-ekonominis potencialas sudarė apie pusę bendrojo potencialo pirmiausia dėl to, kad pavienių smulkių ūkininkų fermose susidarančios organinės atliekos yra labai išsklaidytos ir praktiškai neapsimoka bei ekonomiškai netikslinga jas rinkti ir apdoroti. Tada metinis techninis biodujų potencialas buvo įvertintas apie 1600 GWh per metus ir sudarė 6% gamtinio dujų suvartojimo, kuris artimiausiais metais turėjo priartėti prie 3 mlrd. m3.
Lietuvos energetikos institutas kartu su Lietuvos žemės ūkio akademija ir Lietuvos žemės ūkio inžinerijos institutu iš naujo iškėlė idėją pradėti biodujų gamybą anaerobiškai apdorojant skystą mėšlą. Siekiant sudominti visuomenę ir valdžios institucijas biodujų gamybos perspektyvumu, pirmiausia buvo akcentuojama šių technologijų aplinkosauginė nauda – mažiau teršiama ariama žemė ir ganyklos, paviršiniai ir gruntiniai vandenys; metano dujų (CH4), skatinančių klimato kaitą, išmetimo kontrolė ir sumažinimas, lyginant su jų išsiskyrimu iš skysto mėšlo, laikomo tvenkiniuose. Be to, buvo pabrėžiama energetinė šių technologijų įdiegimo nauda – galimybė gaminti šilumą ir elektros energiją panaudojant biodujas. Labai svarbiu šių technologijų savikainą mažinančiu veiksniu buvo laikoma galimybė gaminti ekologiškas organines trąšas. Beje, ši idėja, išskyrus kalbas, dėl nežinomų priežasčių net ir plėtojant ekologinę žemdirbystę nebuvo bandyta realizuoti.
Kita vertus, buvo akcentuojami ir biodujų jėgainių diegimo sunkumai. Bendra visoms, o ypač ekonomiškai silpnesnėms šalims problema buvo ir yra pakankamai didelės pradinės tokių projektų realizavimo investicijos. Gana ryškų skepticizmą energijos gamybai iš mėšlo ir kitų organinių atliekų tuo metu reiškė ir ūkininkai, ir kai kurios valdžios institucijos. Nes, kaip jau minėta, tuo metu centralizuotos Lietuvos energetikos ypatumas buvo bazinių galių perteklius elektros energetikos sistemoje. Pagamintą elektros energiją AE parduodavo nacionalinei energetikos bendrovei daug pigiau nei kitos elektrinės. Tai smarkiai mažino naujų elektros generatorių patrauklumą. Latvijos vyriausybė buvo priėmusi Verslo energetikoje įstatymą (Law of Entrepreneurship in Energy), tokiu būdu pabrėždama savo suinteresuotumą naujais energijos gamintojais.
Šalies atsinaujinančių energijos išteklių plėtros koordinacinės darbo grupės už biodujų sektorių atsakingo sektoriaus planuose buvo numatyta skatinti įvairias organines atliekas apdorojančių biodujų jėgainių statybą, prioritetą skiriant skystoms organinėms atliekoms: kiaulininkystės kompleksų srutoms, miestų nuotekų dumblui ir maisto perdirbimo pramonės įmonių gamybinėms nuotekoms. Dėl to 1998 m. lapkričio mėn. buvo žengtas praktinis žingsnis diegiant anaerobines organinių atliekų apdorojimo technologijas šalyje pradėjus eksploatuoti pavyzdinę biodujų jėgainę Kauno rajono žemės ūkio bendrovės „Vyčia“ kiaulininkystės komplekse (1 pav.). Ji buvo skirta apdoroti labai atskiestas komplekse susidarančias nuotekas ir turėjo pademonstruoti Lietuvoje pažangiausią daniškų biodujų gamybos ir panaudojimo technologijų efektyvumą. Tačiau praktiškai ji veikė vos 5 metus, nes 2003 m. kilusio gaisro metu sudegė kogeneracinė jėgainės dalis. Ugnies padaryti nuostoliai preliminariais vertinimais sudarė apie 2 mln. litų. Biodujų jėgainę atstatyti buvo netikslinga ne tik dėl gaisro padarinių, bet ir dėl projekte prastai išspręstų techninių klausimų, kuriuos tikslinga panagrinėti atskirai.
1999 m. buvo pradėta eksploatuoti biodujų jėgainė Utenoje, skirta miesto nuotekų valymo įmonėje susikaupiančio dumblo nukenksminimui. 2000 m. analogiška technologija pakankamai sėkmingai buvo įdiegta ir Kauno m. nuotekų valymo įmonėje. Pažymėtina tai, kad sėkmingiausiai veikia miestų nuotekų valymo dumblą apdorojančios biojėgainės.
2003 m. pradėtos eksploatuoti dvi biodujų jėgainės: viena Šakių raj. prie „Lekėčių“ kiaulininkystės komplekso, kita – UAB „Rokiškio sūris“, o 2007 m. nuotekų dumblo nukenksminimo įmonėje „Aukštaitijos vandenys“.
Lietuvoje buvo įrengtos 7 biodujų jėgainės, o šiuo metu veikia 5. Visose įdiegtos analogiškos organinių atliekų apdorojimo technologijos, o susidarančios biodujos sunaudojamos kogeneraciniuose elektros bei šiluminės energijos gamybos įrenginiuose. Tačiau nesant apibendrinančių jų veiklos darbo rezultatų analizės, sunku vienareikšmiškai įvertinti ir palyginti jų darbo patirtį bei efektyvumą, pagal kuriuos būtų galima parengti apibendrintas išvadas bei rekomendacijas kitoms panašioms įmonėms. Remiantis "Vyčios" bei "Semos" jėgainių darbo patirties vertinimo pavyzdžiais, galima daryti labai prieštaringas išvadas.
Nors šalyje nemažai kalbama ir pakankamai plačiai rašoma apie biodujų jėgainių eksploatavimą Lietuvoje, tačiau rimtą susirūpinimą kelia tai, kad bendras jų eksploatavimo efektyvumas yra sumažėjęs, anaerobinio organinių atliekų apdorojimo technologijų diegimas ir plėtra šalyje dėl objektyvių bei subjektyvių priežasčių vis dar stringa.
Biodujų jėgainių darbo ekonominis vertinimas
Lietuvos, beveik neturinčios savų iškastinių energijos išteklų, energetika, o kartu ir ekonominis, socialinis ir politinis vystymasis priklauso nuo išteklių importo, todėl ypač svarbu plėtoti alternatyvios energetikos kryptis bei jų panaudojimo technologijas. Lietuvos energetikos institute atliekama biodujų ir biodegalų gamybos ir naudojimo galimybių studija, įvertintos plėtros galimybės priklausomai nuo vietos sąlygų ir techninių-ekonominių galimybių.
Nors „Vyčios“ biodujų jėgainė buvo numatyta kaip parodomoji, projekte nebuvo numatyti ir nebuvo įrengti šiluminės energijos gamybos ir suvartojimo apskaitos prietaisai. Todėl nebuvo galimybės praktiškai įvertinti šiluminės energijos kiekį, suvartojama technologiniams poreikiams bioreaktorių šildymui, į bioreaktorius tiekiamo substrato pašildymui, patalpų šildymui bei nuostolių į aplinką įvertinimui. Norint padidinti šilumos ir elektros energijos gamybos iš AEI apimtis ir vartojimo efektyvumą, šie parametrai buvo nustatomi remiantis biodujų jėgainės projektiniais duomenimis.
Analogiška padėtis buvo ir su pajamų už pagamintą šiluminę ir elektros energiją skaičiavimais. Kadangi nebuvo matavimo duomenų apie bioreaktorių šildymui sunaudotą šiluminės energijos kiekį, skaičiavimuose buvo priimta, kad bioreaktorių šildymui sunaudojama vidutiniškai per metus 30% pagaminamų dujų, kai jos gaminamos nenaudojant priedų. „Vyčios“ jėgainės atveju tai sudarė apie 135 m3 per parą biodujų vienam reaktoriui. Be to, pažymėtina labai klaidinga nuomonė, jog pačių iš mėšlo ar kitų atliekų pasigamintos biodujos nieko nekainuoja. Jų savikaina yra pakankamai aukšta, o katilinės bei kogeneracinių įrenginių eksploatacijos išlaidos ją dar labiau padidina. Tokiu būdu, nepaisant to, kad atliekant biodujų jėgainės veiklos analizę, daromos prielaidos nebuvo tikslios ir turėjo neigiamos įtakos rezultatų vertinimui, to meto skaičiavimais lėšų investavimas į biodujų jėgainės statybą tokiomis sąlygomis ekonominiu požiūriu buvo nepriimtinas.
Daug problemų vertinamoje biodujų jėgainėje sudarė biodujų kokybė, ypač pakankamai didelė sieros vandenilio koncentracija. Praktikoje biodujų sudėtis dažnai skiriasi nuo literatūroje pateikiamų duomenų. Tai iš esmės lemia apdorojamų organinių medžiagų sudėtis. Todėl beveik visais atvejais, prieš naudojant biodujas, kaip degalus, stacionariuose vidaus degimo varikliuose ar deginant katilinėje, iš jų reikia išvalyti H2S priemaišas. Deginant H2S katilinėje, susidaro silpnos koncentracijos sieros rūgšties junginiai, kurie labai paspartina technologinės įrangos paviršių koroziją, o naudojant jas vidaus degimo varikliuose žymiai intensyviau dyla jų detalės ir oksiduojasi variklių alyva. Todėl ją tenka dažniau keisti, padidėja eksploatacinės išlaidos ir mažėja biodujų energetikos efektyvumas. H2S biodujų valymui teoriškai žinoma daug priemonių ir metodų, tačiau praktiškai tirtose šalies biodujų jėgainėse patikimo bei ekonomiškai priimtino teigiamo efekto užtikrinti nepavyko. „Vyčios“ biodujų jėgainėje buvo įrengta praktiškai nefunkcionuojanti H2S šalinimo iš biodujų įranga, kuri panašaus pobūdžio jėgainėse tik apsunkindavo bioreaktorių darbą.
Čia pateikta informacija norėta paanalizuoti priežastis, dėl kurių iki šiol šalyje nepakankamai efektyviai diegiamos anaerobinio organinių atliekų apdorojimo technologijos. Todėl, esant tokiai situacijai šalyje, būtina atlikti veikiančių biodujų jėgainių kompleksinę veiklos analizę, įvertinti visų jėgainių darbo rezultatus, nustatyti pagrindines jų nepakankamos plėtros šalyje priežastis ir tuo remiantis parengti tolimesnės biodujų jėgainių plėtros planą. Vyriausybei, ieškant priemonių efektyviau plėtoti atsinaujinančių energijos išteklių panaudojimą, reikėtų finansuoti taikomuosius tiriamuosius darbus, nes esamomis sąlygomis tokie tyrimai biodujų gamybos srityje šiuo metu yra riboti ir kvalifikuotų išvadų, apibendrinimų ir rekomendacijų pateikimui bei praktiniam įgyvendinimui jų nepakanka.
Dr. Juozas Savickas
Lietuvos energetikos instituto
Atsinaujinančių energijos šaltinių laboratorija
|
