Pasaulio energetika: iškastinis kuras ir pigesnės alternatyvos

Atsikeliate ryte – įjungiate šviesą. Užsikaičiate arbatą – naudojate elektrinį virdulį. Važiuojate į mokyklą – sėdate į autobusą, varomą dyzelinu, arba į elektromobilį. Klausotės muzikos – kraunate ausines. Kiekvienas mūsų veiksmas, nuo maisto gaminimo iki naršymo internete, yra susijęs su energijos vartojimu. Energija yra modernios civilizacijos kraujas, nematoma jėga, kuri suka mūsų pasaulio variklius.

Tačiau ar kada susimąstėte, iš kur ši energija atsiranda? Kaip ji pagaminama ir kokią kainą – ne tik piniginę, bet ir ekologinę bei socialinę – už ją mokame? Žmonijos energijos poreikis nuolat auga. 2024 metais pasaulinis energijos suvartojimas išaugo 2%, greičiau nei vidutiniškai per pastarąjį dešimtmetį. [4] Šį augimą skatina didėjantis gyventojų skaičius, kylančios ekonomikos, ypač Azijoje (vien Kinija sunaudoja apie 35% visos G20 šalių energijos), ir mūsų visų noras gyventi patogiau. [2]

Šiandien didžiąją dalį šio milžiniško energijos poreikio vis dar tenkina iškastinis kuras: nafta, gamtinės dujos ir anglis. Tai – praeities augalų ir gyvūnų liekanos, per milijonus metų Žemės gelmėse virtusios koncentruota energija. Būtent šis kuras pakurstė Pramonės revoliuciją ir leido mums sukurti technologijomis grįstą pasaulį. Tačiau ši era turi savo tamsiąją pusę: klimato kaitą, oro taršą, geopolitinius konfliktus.

Šioje pamokoje leisimės į kelionę po sudėtingą pasaulio energetikos labirintą. Išsiaiškinsime, kaip veikia iškastinio kuro rinka, kodėl naftos kaina gali nulemti pasaulio ekonomiką ir kokią žalą daro anglies deginimas. Tuomet pasuksime ateities link – tyrinėsime alternatyvas. Ar Saulės ir vėjo energija gali pakeisti iškastinį kurą? Kokie branduolinės energetikos privalumai ir trūkumai? Ir galiausiai, kokį kelią renkasi Lietuva, siekdama tapti energetiškai nepriklausoma ir neutralia klimatui?

Tai ne tik geografijos pamoka. Tai pamoka apie mūsų visų ateitį ir sprendimus, kuriuos turėsime priimti kaip atsakingi planetos piliečiai.

Iškastinis kuras – tai organinės kilmės degiosios iškasenos, susidariusios per milijonus metų iš augalų ir gyvūnų liekanų. Šiandien jos sudaro apie 86% pasaulio energijos balanso. [5] Trys pagrindiniai „banginiai“, ant kurių laikosi moderni ekonomika, yra nafta, gamtinės dujos ir anglis.

Nafta: juodasis auksas, varantis pasaulį

Nafta, dar vadinama žaliavine nafta (angl. crude oil), yra klampus, tamsus skystis, randamas giliai po žeme ir vandenynų dugnu. Tai universaliausias ir kol kas nepakeičiamas iškastinis kuras, ypač transporto sektoriuje. Iš naftos gaminamas benzinas, dyzelinas, aviacinis kuras, taip pat plastikai, trąšos, vaistai ir tūkstančiai kitų produktų.

Geopolitinė galia

Naftos gavyba ir prekyba yra neatsiejama nuo pasaulio politikos. Didžiausiomis naftos atsargomis pasižymi Artimųjų Rytų šalys, Venesuela, Kanada. Siekdamos kontroliuoti naftos kainas ir gavybos apimtis, didžiausios naftą eksportuojančios šalys yra susibūrusios į OPEC (Naftą eksportuojančių šalių organizacija) kartelį, kuris kartu su partnerėmis (pvz., Rusija), sudaro OPEC+ grupę. Jų sprendimai sumažinti ar padidinti gavybą tiesiogiai veikia kuro kainas degalinėse visame pasaulyje. [3] Pavyzdžiui, 2023 m. pabaigoje OPEC+ susitarė mažinti gavybos apimtis, kad palaikytų krentančias kainas. [3] Dėl naftos išteklių ne kartą kilo kariniai konfliktai (pvz., Persijos įlankos karas).

Poveikis aplinkai

Naftos gavyba, transportavimas ir perdirbimas kelia didžiulę riziką aplinkai. Tanklaivių avarijos ar naftos platformų gedimai sukelia katastrofiškus naftos išsiliejimus, kurie sunaikina ištisas ekosistemas. Tačiau didžiausia žala daroma deginant naftos produktus – į atmosferą išmetamas milžiniškas kiekis anglies dioksido (CO₂), pagrindinių šiltnamio efektą sukeliančių dujų.

Gamtinės dujos: švaresnis, bet apgaulingas kompanionas

Gamtinės dujos, kurių pagrindinė sudedamoji dalis yra metanas (CH₄), dažnai vadinamos „pereinamuoju“ kuru nuo anglies prie atsinaujinančių šaltinių. Deginamos jos išmeta apie 50% mažiau CO₂ nei anglis, todėl plačiai naudojamos elektros gamybai ir pastatų šildymui.

Hidraulinis ardymas (Fracking)

Pastaraisiais dešimtmečiais gamtinių dujų gavybą revoliucionizavo hidraulinio ardymo technologija. Jos metu į gilius skalūnų sluoksnius didžiuliu slėgiu pumpuojamas vandens, smėlio ir cheminių medžiagų mišinys, kuris suskaldo uolienas ir išlaisvina jose įkalintas dujas. Ši technologija leido JAV tapti viena didžiausių dujų gamintojų pasaulyje.

Tačiau hidraulinis ardymas yra itin kontroversiškas dėl savo poveikio aplinkai. [1, 5] Kyla pavojus užteršti gruntinius vandenis naudojamais chemikalais, procesas reikalauja milžiniškų vandens kiekių, o per nesandarią įrangą į atmosferą gali nutekėti metanas – dujos, kurios per trumpą laiką šiltnamio efektą skatina dešimtis kartų stipriau nei CO₂. [3] Taip pat ši veikla siejama su padidėjusiu seisminiu aktyvumu. [3]

Anglis: pramonės revoliucijos palikimas

Anglis buvo pramonės revoliucijos pamatas, leidęs garo varikliams pakeisti pasaulį. Nors Vakarų pasaulyje jos reikšmė mažėja, globaliu mastu anglies suvartojimas vis dar auga, ypač sparčiai augančiose ekonomikose, tokiose kaip Kinija ir Indija, kurios didžiąją dalį elektros vis dar pasigamina anglimi kūrenamose elektrinėse. [2]

Anglis yra pats „nešvariausias“ iškastinis kuras. Ją deginant, be CO₂, į aplinką išsiskiria sieros dioksidas (SO₂) ir azoto oksidai (NOx), sukeliantys rūgštųjį lietų, taip pat kietosios dalelės, sukeliančios smogą ir kvėpavimo takų ligas. Anglies kasyba niokoja kraštovaizdį ir kelia pavojų darbuotojų sveikatai.

Priklausomybė nuo iškastinio kuro kelia egzistencinę grėsmę mūsų planetai ir visuomenei. Laimei, technologinė pažanga atveria kelią į švaresnę ir tvaresnę energetikos ateitį, paremtą atsinaujinančiais energijos ištekliais (AEI). Dar visai neseniai laikyta brangia ir nišine, šiandien atsinaujinanti energetika daugeliu atveju yra pigiausias būdas gaminti elektrą. 2024 metais net 91% naujai instaliuotų atsinaujinančios energetikos pajėgumų gamino elektrą pigiau nei pigiausias iškastinio kuro alternatyvas. [1, 3]

Saulės energija: demokratiškiausias energijos šaltinis

Saulė yra galingiausias energijos šaltinis, pasiekiantis Žemę. Ją paversti elektra galima dviem pagrindiniais būdais:

• Fotovoltinės (PV) saulės elektrinės. Tai mums geriausiai pažįstami saulės moduliai (panelės), kurie tiesiogiai verčia saulės šviesą į elektros srovę. Jų kaina per pastarąjį dešimtmetį krito dramatiškai, todėl saulės elektrinės tapo prieinamos ne tik didelėms įmonėms, bet ir individualiems namų ūkiams. Tai – labiausiai decentralizuotas energijos gamybos būdas.
• Koncentruotos saulės šiluminės elektrinės (CSP). Šiose jėgainėse veidrodžių laukai koncentruoja saulės spindulius į vieną tašką, kuriame įkaitinamas skystis. Susidarę garai suka turbiną, gaminančią elektrą. Privalumas – sukauptą šilumą galima panaudoti elektros gamybai net ir saulei nusileidus.

2024 m. vidutinė saulės PV elektros kaina (LCOE) buvo vos 0.043 JAV dolerio už kilovatvalandę (kWh). [1] Didžiausias iššūkis – intermitentiškumas, t.y., energija gaminama tik šviečiant saulei. Šią problemą sprendžia energijos kaupimo technologijos, pavyzdžiui, baterijos.

Vėjo energija: modernūs vėjo malūnai

Žmonės vėjo jėgą naudojo šimtmečius, tačiau modernios vėjo turbinos – tai aukštųjų technologijų įrenginiai, paverčiantys oro masių judėjimą elektra. Vėjo jėgainės statomos tiek sausumoje (onshore), tiek jūroje (offshore), kur vėjai yra stipresni ir pastovesni.

Sausumos vėjo jėgainės šiuo metu yra pigiausias naujos elektros energijos gamybos būdas pasaulyje – vidutinė kaina 2024 m. siekė 0.034 JAV dolerio už kWh, kas yra 53% pigiau už pigiausią iškastinio kuro alternatyvą. [1, 2] Pagrindiniai iššūkiai yra panašūs kaip ir saulės energetikoje – energijos gamyba priklauso nuo oro sąlygų. Taip pat kyla diskusijų dėl vizualinės taršos kraštovaizdyje ir poveikio paukščiams.

Hidroenergija: patikima, bet kontraversiška vandens galia

Hidroelektrinės (HE) stato užtvankas ant upių, o krintantis vanduo suka turbinas. Tai – seniausia ir labiausiai išvystyta atsinaujinančios energetikos technologija, pasižyminti dideliu patikimumu ir ilgu tarnavimo laiku. HE gali greitai reaguoti į elektros poreikio svyravimus ir padėti balansuoti tinklą, kuriame daug saulės ir vėjo jėgainių.

Tačiau didelių hidroelektrinių statyba turi milžinišką neigiamą poveikį aplinkai. Užtvankos užlieja didžiules teritorijas, sunaikindamos ekosistemas ir priverstinai iškeldindamos žmones. Jos sutrikdo natūralią upės tėkmę, kenkdamos žuvų migracijai. Be to, pūvanti organika užtvankų dugne išskiria didelius kiekius metano – galingų šiltnamio efektą sukeliančių dujų.

Branduolinė energetika dažnai atsiduria diskusijų centre. Tai nėra atsinaujinantis energijos šaltinis, nes naudoja ribotą išteklių – uraną. Tačiau branduolinės jėgainės, skirtingai nei iškastinio kuro elektrinės, veikimo metu neišmeta į atmosferą šiltnamio efektą sukeliančių dujų, todėl daugelio ekspertų laikomos svarbia priemone kovojant su klimato kaita. [2]

Kaip veikia branduolinė jėgainė?

Branduoliniame reaktoriuje vyksta branduolinio skilimo (dalijimosi) reakcija. Sunkūs urano atomų branduoliai yra „bombarduojami“ neutronais ir skyla į lengvesnius elementus. Šio proceso metu išsiskiria milžiniškas kiekis energijos, kuri paverčiama šiluma. Šiluma užvirina vandenį, o susidarę garai suka turbiną, gaminančią elektrą – panašiai kaip anglies ar dujų elektrinėje, tik šilumos šaltinis yra ne degimas, o atomų skilimas.

Argumentai „už“

• Didžiulė galia ir patikimumas. Viena branduolinė jėgainė gali pagaminti milžinišką kiekį elektros (paprastai apie 1000 megavatų (MW) ar daugiau) ir, skirtingai nei saulės ar vėjo elektrinės, gali veikti beveik be perstojo (90-95% laiko), užtikrindama stabilų bazinės galios tiekimą. [4]
• Mažos CO₂ emisijos. Nors jėgainės statyba ir urano gavyba sukuria tam tikrą anglies pėdsaką, pats elektros gamybos procesas yra beveik be CO₂ emisijų. [3, 4] Dėl to branduolinė energetika yra viena švariausių, vertinant pagal visą gyvavimo ciklą.
• Mažas žemės plotas. Palyginti su saulės ar vėjo parkais, reikalingais tam pačiam kiekiui energijos pagaminti, branduolinė jėgainė užima labai mažai vietos.

Argumentai „prieš“

• Radioaktyviosios atliekos. Didžiausias branduolinės energetikos iššūkis – panaudotas branduolinis kuras ir kitos radioaktyviosios atliekos. Jos išlieka pavojingos tūkstančius metų, o ilgalaikio saugojimo sprendimai vis dar yra kuriami ir kelia daug diskusijų. [1, 3] Nė viena šalis dar neturi veikiančios ilgalaikio saugojimo saugyklos.
• Avarijų rizika. Nors ir labai reta, branduolinės avarijos gali turėti katastrofiškų pasekmių. Černobylio (1986 m.) ir Fukušimos (2011 m.) avarijos smarkiai pakenkė visuomenės pasitikėjimui šia technologija ir sustabdė jos plėtrą daugelyje šalių. [4]
• Didžiulės išlaidos ir ilga statyba. Branduolinių jėgainių statyba yra neįtikėtinai brangi (dešimtys milijardų eurų) ir trunkanti labai ilgai (dažnai daugiau nei dešimtmetį). [4] Taip pat labai brangus ir sudėtingas yra jėgainės eksploatacijos nutraukimas (uždarymas).
• Branduolinio ginklo platinimo rizika. Egzistuoja baimė, kad branduolinės technologijos ir medžiagos gali būti panaudotos ne taikiems tikslams, o branduoliniams ginklams kurti. [4]

Diskusija dėl branduolinės energetikos ateities tęsiasi. Vieni ją mato kaip būtiną įrankį energetikos dekarbonizacijai, kiti – kaip per daug rizikingą ir brangią technologiją, kurios galima išvengti sparčiau plėtojant atsinaujinančius išteklius ir energijos kaupimo sprendimus.

Lietuvos energetikos istorija ir dabartis yra neatsiejama nuo geopolitikos ir nepriklausomybės siekio. Dešimtmečius buvusi priklausoma nuo vienintelio tiekėjo iš Rytų, šiandien šalis sparčiai transformuoja savo energetikos sektorių, siekdama tapti regiono žaliosios energetikos lydere.

Istorinis kontekstas: Postsovietinis palikimas

Atkūrusi nepriklausomybę, Lietuva paveldėjo energetikos sistemą, visiškai integruotą į posovietinę erdvę. Didžiausią vaidmenį joje atliko Ignalinos atominė elektrinė (IAE) – galinga, Černobylio tipo reaktorius turinti jėgainė, kuri ne tik aprūpino Lietuvą elektra, bet ir leido ją eksportuoti. Stojant į Europos Sąjungą, vienas iš reikalavimų buvo IAE uždarymas dėl saugumo sumetimų. Paskutinis reaktorius buvo sustabdytas 2009 m. pabaigoje. [3]

IAE uždarymas pavertė Lietuvą iš elektros eksportuotojos į vieną didžiausių importuotojų ES. Kartu šalis liko itin priklausoma nuo rusiškų gamtinių dujų, už kurias „Gazprom“ diktavo vienas didžiausių kainų Europoje. [5] Ši priklausomybė buvo ne tik ekonominė, bet ir politinio spaudimo įrankis.

Lūžio taškai: kelias į nepriklausomybę

Suvokdama energetinės priklausomybės keliamą grėsmę nacionaliniam saugumui, Lietuva ėmėsi strateginių projektų:

1. Suskystintųjų gamtinių dujų (SGD) terminalas „Independence“. 2014 m. Klaipėdoje pradėjęs veikti plaukiojantis SGD terminalas tapo esminiu lūžiu. Jis leido Lietuvai importuoti gamtines dujas laivais iš viso pasaulio (pvz., Norvegijos, JAV), taip panaikinant „Gazprom“ monopolį ir atveriant kelią deryboms dėl teisingesnės kainos. [5] Po 2022 m. Rusijos invazijos į Ukrainą Lietuva visiškai atsisakė rusiškų dujų importo. [6]
2. Elektros jungtys su Švedija („NordBalt“) ir Lenkija („LitPol Link“). Šios jungtys, pradėjusios veikti 2015-2016 m., leido Lietuvai integruotis į Vakarų Europos elektros rinkas, prekiauti elektra ir padidinti tiekimo saugumą.
3. Sinchronizacija su kontinentinės Europos tinklais. Šiuo metu baigiamas įgyvendinti istorinis projektas – Baltijos šalių elektros tinklų atjungimas nuo posovietinės IPS/UPS sistemos (BRELL žiedo) ir prisijungimas sinchroniniam darbui su kontinentinės Europos tinklais. Tai galutinai įtvirtins Lietuvos energetinę nepriklausomybę ir saugumą. [2, 4]

Ateities vizija: 100% atsinaujinanti energetika

Lietuva yra išsikėlusi vieną ambicingiausių tikslų Europoje – iki 2050 m. (o pagal kai kuriuos scenarijus – dar anksčiau) pereiti prie energetikos sistemos, paremtos tik vietiniais atsinaujinančiais ištekliais. [3, 4] Pagal atnaujintą Nacionalinę energetinės nepriklausomybės strategiją, iki 2050 m. Lietuva planuoja pagaminti 74 TWh elektros per metus, nors poreikis išaugs iki maždaug tokio paties lygio. [5]

Pagrindiniai plėtros prioritetai:

• Vėjo energetika. Lietuva turi didelį potencialą tiek sausumoje, tiek Baltijos jūroje. Planuojama statyti pirmuosius jūrinio vėjo parkus, kurie taps Lietuvos energetikos pagrindu.
• Saulės energetika. Sparčiai populiarėja tiek dideli saulės parkai, tiek ant stogų įrengiamos gaminančių vartotojų elektrinės. Saulės energetikos plėtra yra viena sparčiausių šalyje. [6]
• Energijos kaupimas ir lankstumas. Siekiant suvaldyti saulės ir vėjo energijos gamybos netolygumus, Lietuva investuoja į didelės talpos baterijų kaupiklius ir kitus tinklo lankstumo sprendimus. [2]

Ši transformacija ne tik stiprina šalies saugumą, bet ir kuria naujas darbo vietas, pritraukia investicijas į aukštąsias technologijas ir prisideda prie globalios kovos su klimato kaita.

Pasaulio energetika stovi kryžkelėje. Kelias, kuriuo ėjome pastaruosius 150 metų, paremtas pigiu, bet aplinką niokojančiu iškastiniu kuru, artėja prie pabaigos. Ateities kelias – tai perėjimas prie švarių, tvarių, tačiau irgi savų iššūkių turinčių technologijų. Valstybės, spręsdamos, kuria kryptimi eiti, susiduria su vadinamąja energetikos trilema.

Įsivaizduokite trikampį, kurio viršūnėse yra trys pagrindiniai energetikos politikos tikslai:

1. Saugumas. Ar šalis turi patikimą ir nenutrūkstamą energijos tiekimą? Ar ji nėra pernelyg priklausoma nuo vieno tiekėjo ar vieno energijos šaltinio, kuris gali tapti politinio šantažo įrankiu?
2. Įperkamumas (Teisingumas). Ar energija yra prieinama visiems visuomenės nariams už protingą kainą? Ar energetikos sistema nesukuria neproporcingos naštos pažeidžiamiausioms grupėms?
3. Tvarumas. Kiek energetikos sistema kenkia aplinkai? Koks jos poveikis klimato kaitai, oro ir vandens kokybei, biologinei įvairovei?

Iššūkis slypi tame, kad labai sunku vienu metu pasiekti visus tris tikslus. Pavyzdžiui, pigiausia anglimi kūrenama elektrinė gali užtikrinti įperkamumą ir saugumą, bet bus katastrofiška tvarumo požiūriu. Didelės investicijos į atsinaujinančią energetiką ir tinklų modernizavimą didina tvarumą ir saugumą, bet trumpuoju laikotarpiu gali padidinti kainas. Priklausomybė nuo importuojamų dujų gali būti pigi, bet pražūtinga saugumui.

Kokie yra ateities sprendimai?

Nėra vieno stebuklingo sprendimo. Ateities energetika bus paremta kompleksiniu požiūriu ir įvairių priemonių deriniu:

• Energijos efektyvumas. Pats švariausias ir pigiausias energijos šaltinis yra... sutaupyta energija. Pastatų šiltinimas, modernūs prietaisai, efektyvesni pramonės procesai – visa tai leidžia padaryti tą patį darbą sunaudojant mažiau energijos.
• Elektrifikacija. Daugelį sričių, kuriose dabar dominuoja iškastinis kuras (pvz., transportas, šildymas), palaipsniui keis elektra, pagaminta iš švarių šaltinių. Tam reikalingi elektromobiliai, šilumos siurbliai ir kita.
• Technologijų derinys. Ateities energetikos sistema greičiausiai remsis įvairių atsinaujinančių šaltinių (saulės, vėjo, biomasės, geotermijos) deriniu, kurį papildys patikimi bazinės galios šaltiniai, tokie kaip hidroenergija ar (daugelyje šalių) branduolinė energetika.
• Inovacijos. Būtinos tolesnės investicijos į energijos kaupimo (baterijų, vandenilio), išmaniųjų tinklų ir galbūt ateities technologijų, tokių kaip branduolinė sintezė, tyrimus.

Energetikos transformacija yra vienas didžiausių XXI amžiaus iššūkių. Tai ne tik technologinis, bet ir socialinis bei politinis procesas, reikalaujantis visų mūsų įsitraukimo. Nuo to, kokius sprendimus priimsime šiandien – kaip valstybės, bendruomenės ir individai – priklausys ne tik mūsų, bet ir ateities kartų gerovė.