Edijs Vesperis: Saules enerģiju Latvijā varam izmantot daudz vairāk  (6)

Piekritīsiet, ka Latvijas enerģētiku vēsturiski neveidoja, izdarot emocionālus pirkumus veikalos. Arī šodien Eiropas zaļā kursa ietvaros joprojām vajag ļoti labus visu līmeņu speciālistus, kuri "zina drēbi", rezultātus, kas būtu jāsasniedz, pārzina mūsu stiprās puses, arī neveiksmes un trūkumus. Ir labi jāorientējas vadošajās tehnoloģijās un to ilgtspējīgas pielietošanas iespējās energosistēmā, kas sniedz labu energoapgādes drošumu, energoefektivitātes un atjaunīgo energoresursu (AER) risinājumu maksimālu izmantošanu. Ir skaidri jāzina, kas ir veidojis un kādam vajadzētu būt tehniski un ekonomiski pamatotam ēku un transporta enerģijas patēriņam mūsu mainīgajos klimatiskajos apstākļos, kādi katrā vietā ir pieejamie AER, to sezonalitāte un pieejamās tehnoloģijas, ko varam atļauties un kas mums var dot visvairāk. Par visu šo ir jābūt pieejamai labai informācijai gan kopumā, gan arī detalizēti, lai mēs labāk varētu vadīt kāda atsevišķa uzņēmuma, mājsaimniecības vai pat nacionālās enerģētikas attīstības gaitu.

Īsumā var raksturot, ka vidēji viens Latvijas mājoklis ir 70,6 m² platībā un tajā dzīvo 2,3 personas. 2019. gadā šāds "vidējais mājoklis" kopumā patērēja 16,7 MWh energoresursu, tai skaitā 2 MWh elektrības, kas lielākoties bijuši AER. Vairāk nekā ¾ galapatēriņa izmantots apkurei, karstajam ūdenim, sadzīves elektroierīcēm un apgaismei. Piemēram, ja šāda mājsaimniecība Latvijā uzstāda saules baterijas (3 kWp), tā saulainajā laikā var saģenerēt aptuveni 3 MWh zaļās elektroenerģijas gadā. Šāds apjoms varētu nosegt tās elektroenerģijas patēriņu, vai, piemēram, elektroautomobiļa baterijas uzlādes 15 000 km nobraukumam. Patiesībā energoapgādē viss nav tik vienkārši, un pētnieki tikai meklē labākos risinājumus, kā panākt, lai iedzīvotāji izvēlētos un vislabāk izmantotu pieejamās tehnoloģijas. 2020. gada vidū Latvijā no kopumā 825,4 tūkstošiem mājsaimniecību vairāk nekā vienam tūkstotim jau ir saules baterijas un kolektori. Komercsektorā ir vairāki arī lielas uzstādītās jaudas projekti, bet trūkst informācijas par visām efektīvām tehnoloģijām, piemēram, par siltumsūkņu pielietošanu Latvijas energoapgādē.

Ar energoapgādi enerģētiķi saprot visu enerģētisko vajadzību nodrošināšanu, ne tikai siltumu un elektrību, bet arī transportu. Būtu nepieciešamas vadlīnijas, kur katrs varētu ieskatīties un smelties ne tikai atsevišķas idejas, bet izvēlēties ilgtspējīgus, drošus un efektīvus risinājumus saules enerģijas izmantošanai Latvijā.

Energosistēmas vērtības

Galvenā mūsu vērtība bija, ir un būs izveidotās energosistēmas, elektrotīkli un siltumtīkli ar tiem pieslēgtajiem avotiem un lietotājiem un viņu regulētām attiecībām, transporta sistēmas, kas konkurē tirgū. Saules baterijas un kolektori tajās ir laba pievienotā vērtība, kas palielina AER izmantošanu. Eiropas zaļais kurss paredz būtiski plašāku elektroenerģijas izmantošanu enerģētikā (apkurē un transportā) nekā tas ir tagad, jo citādi mērķus sasniegt nebūtu reāli. Nav Latvijā tādu vietu, kur sadales elektrotīklu nevar izbūvēt. Nav arī zināmi gadījumi Latvijā, ka, uzstādot pietiekami daudz saules bateriju, tās cauru gadu nodrošinātu autonomu energoapgādi un varētu atteikties no publiskā elektrotīkla kā nevajadzīga. Objektu energoapgādi Latvijā visu gadu vienīgi ar saules ģenerēto elektrību šodienas vidējai mājsaimniecībai nodrošināt nevar, jo ziemas periodā saules radiācija un parasto saules bateriju (turpmāk tekstā — PV) elektrības izstrāde ļoti būtiski samazinās ne tikai zem visu patērēto energoresursu (100 %) apjoma, bet pat zem elektroenerģijas patēriņa (2020. gadā Latvijā vidēji 14 % no visa galapatēriņa). Ar saules baterijās ģenerēto elektrību var uzreiz darbināt gan sadzīves elektroierīces, gan atlikumu uzkrāt elektroautomobiļu akumulatoros vēlākai lietderīgai izmantošanai. Mājsaimniecībai ar PV pašpatēriņam bez akumulatoru baterijas būtu jāmaina ieradumi, jāpielāgojas un elektrība jātērē vairāk dienas laikā — tieši tad, kad PV elektrību izstrādā.

Šobrīd energoapgādei pētām kompleksas enerģētiskās hibrīdsistēmas¹, mikrotīklus. Tā arī ir laba iespēja vienā sistēmā apvienot un iemācīties optimāli vadīt, piemēram, saules fotoelementu (PV), koģenerācijas un akumulatoru (PV+koģenerācija+baterija) risinājumus, kā arī elektrības patēriņa iekārtas. Vairāk izprotot energoresursu, enerģētiskās sistēmas elementu nozīmi un iespējas, var labāk sabalansēt enerģētiskās trilemmas mērķus, veikt darbības optimizēšanu arī valsts energosistēmā kopumā.

Par saules energoresursa datu pieejamību

Saules enerģijas energoresursu Zeme saņem plaša spektra elektromagnētisko viļņu veidā. Aptuveni 53 % no tiem ir infrasarkanais starojums, ko sajūtam kā siltumu un varam izmantot enerģētikā. Mazākā apjomā (43 %) ir redzamā gaisma, un aptuveni 4 % ir ultravioletais starojums (UV). Saules paneļi elektroenerģijā pārveido redzamo gaismu, gandrīz pusi no saņemtās infrasarkanā starojuma enerģijas. Parastās saules baterijas nespēj absorbēt ultravioleto gaismu vai to izmanto pavisam nedaudz.

Zemes slīpās rotācijas ass dēļ tās virsma saņem dažādu siltuma un gaismas daudzumu. Dienvidu puslode saņem par aptuveni 7 % vairāk saules enerģijas nekā Ziemeļu puslode. Arī atrodoties vairāk uz Ziemeļiem, saņemtā saules starojuma intensitāte ir mazāka, un sezonalitāte ir izteiktāka. Aiz 66° paralēles jeb Polārā loka gaismas daudzums jau ir pavisam mazs un nepastāvīgs.

Lietuvā, Latvijā un Igaunijā (starp 54° un 59° paralēlēm) saule spīd salīdzinoši līdzīgu stundu skaitu gadā (apmēram ap 1750), vējainākās piejūras teritorijās pat sasniedzot 1850 stundas gadā. Saulaino stundu skaits gadā neparāda saules radiācijas intensitāti, ko saņem zemes virsma, saules elektrostacijas vai saules baterijas. Saules radiācija konkrētā vietā ir jāizmēra vai tās aptuvenos apjomus uz horizontālas virsmas var apskatīt arī Latvijas kartē (1. att.). Ir zināms, ka projektos PV Latvijā ģenerē ap 950 kWh/kWp gadā. Saules radiācijas vērtības ir atrodamas spēkā esošā Latvijas būvnormatīvā LBN 003–19 "Būvklimatoloģija"². Kopējo saules starojuma vērtību katrā no 22 vietām Latvijā var iegūt, saskaitot kalendāro mēnešu diennakšu tiešā un izkliedētā saules starojuma vērtības.

Uzstādītās saules baterijas ir vairāk jādarbina, lai tās elektroenerģiju racionālam patēriņam saražotu vairāk, investīcijas šajos projektos atmaksātos ātrāk un risinājumi kļūtu rentablāki. Tās novieto stacionāri optimālā leņķī vai pat iespējams ļaut tām sekot līdzi saulei (2. att.)

Saules enerģiju absorbē, akumulē grunts virskārta, ūdeņi un dzīvā daba. Cilvēki mazāk zina, ka ar saules radiāciju ir saistīta arī citu AER izcelsme (vējš, hidro, termo un biodegvielas).

Dienvidu zemēs ar augstu saules radiācijas apjomu un zemu apkures vajadzību lielu daļu energoapgādes objektu ar nelielu elektroenerģijas patēriņu var nodrošināt ar PV moduļiem un to enerģijas uzkrājējiem. PV saražoto elektroenerģiju var uzkrāt un izlietot, lai darbinātu ūdenssūkņus, ledusskapjus, ūdens atsāļošanas iekārtas, arī elektrotransportā vai pat izmantot bezizmešu elektroenerģijas ražošanā. Piemēram, Dubaijas saules parks Apvienotajos Arābu Emirātos nodrošina vietējo alumīnija ražotāju ar AER elektroenerģiju (560 GWh/gadā) zaļā jeb bezizmešu alumīnija ražošanai (apt. 40 tūkst. tonnas gadā). Vācijā BMW autoražotājs iegādājās šo zaļo alumīniju un padara auto izgatavošanu zaļāku³. Šāda mērķtiecīga pārrobežu sadarbība pasaulē rada AER pieprasījumu un labi risina klimata mērķus.

Saules bateriju statistika

Pasaulē PV paneļu rūpnīcu jaudas ir pieaugušas, 2019. gadā⁴ tās sasniedza 140 gigavatus (GWp) gadā, operatīvie dati par 2020. gadu — 165 GWp. Tās kopumā ir lielākas par pasaulē uzstādītiem PV apjomiem (2020. gadā 142 GWp)⁵, arī to cenas tirgū samazinās. 2020. gadā vairāk nekā puse no pasaulē uzstādītā PV apjoma (>600 GWp) ir Āzijā un Klusā okeāna salās (oranžais sektors 3. attēlā).

Eiropā 2019. gadā kopumā uzstādītās PV jaudas bija 132 MWp (zaļais sektors 2. attēlā), un tās visvairāk ir Spānijā, Vācijā, Itālijā, Beļģijā, Čehijā, Bulgārijā un Grieķijā jeb Eiropas saulainajās zemēs. Ziemeļeiropas valstīs elektroenerģijas PV ģenerācija ir mazāka par 2 % no saražotās elektroenerģijas⁶ (4.att.). Saules enerģija nav tikai saules baterijas, kolektori vai biomasa. Piemēram, valsts mūsu kaimiņos Zviedrijā, kas līdz 2040. gadam vēlas 100 % AER-E ražošanu. Viņu PV uzstādītās jaudas 2020. gada augustā veidoja 1,7 % no uzstādītās elektriskās jaudas, un VES — 20,6 %. Valsts izmanto arī dažādu tehnoloģiju elektriskos siltumsūkņus, kas 60-80 % no patēriņa enerģijas iegūst no saules sasildītās vides, no ražošanas procesiem, telpu ventilācijas gaisa apmaiņas. Zviedrijā 2019. gadā siltumsūkņus izmantoja 1,4 miljoni jeb 60 % vienģimeņu māju⁷. Zemes siltumsūkņi vien 2019. gadā no grunts virskārtas paņēma un lietderīgai apsildei nodeva aptuveni 17 TWh bezizmešu saules siltumenerģijas.*

*Saīsināts raksts no žurnāla Enerģija un Pasaule 2021.Nr.3/129 jūnijs/jūlijs

¹https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0196890415009735

²https://likumi.lv/ta/id/309453-noteikumi-par-latvijas-buvnormativu-lbn-003-19-buvklimatologija

³https://www.caradvice.com.au/933918/worlds-largest-solar-park-to-produce-aluminium-for-bmw/

⁴https://www.statista.com/statistics/668764/annual-solar-module-manufacturing-globally/

⁵https://www.pv-magazine.com/2021/02/16/global-pv-installations-to-surpass-150-gw-in 2021/#:~:text=Despite%20pandemic%2Dinduced%20impacts%2C%20the,in%202020%20

reached%20140%20GW.

⁶https://iea-pvps.org/wp-content/uploads/2020/11/IEA_PVPS_Trends_Report_2020-1.pdf

⁷https://www.energimyndigheten.se/nyhetsarkiv/2020/ny-statistik-over-energianvandningen-i-smahus-flerbostadshus-och-lokaler/