Šiaurietiškas klimatas, nedaug saulės šviesos, „cepelininis“ dangus – taip dažnai apibūdiname Lietuvos orus, tad kalbant apie saulės energijos panaudojimą kyla abejonių, ar tikrai tai atsiperkanti investicija. Tačiau Vilniaus universiteto Chemijos ir geomokslų fakulteto studentas Neilas Žarskas, vadovaujamas dokt. Neringos Mačiulevičiūtės-Turlienės, įrodė, kad nemaža Lietuvos dalis iš tiesų gali apsirūpinti saulės energija, įsirengdama saulės jėgaines ant pastatų stogų, ir ja naudotis ištisus metus.
Didžiausią potencialą turintis energijos šaltinis
Ieškant alternatyvų iškastiniam kurui, vis labiau populiarėja atsinaujinančios energijos šaltiniai. Anot tyrėjų, saulės energija tarp jų turi didžiausią pritaikymo potencialą, tačiau vis dar yra mažiausiai panaudojama. Didėjanti vidutinė saulės spindėjimo trukmė per metus ir tūkstančius kartų už kitus atsinaujinančios energijos šaltinius didesnis metinis saulės energijos potencialas skatina šalis intensyviau naudoti saulės energiją šilumos ir elektros energijos gamybai įrengiant saulės elektrines ant pastatų stogų. Dėl to kilo mintis apskaičiuoti, kokį saulės energijos kiekį gali sugeneruoti visi tinkami mūsų šalyje esantys pastatų stogai ir ar tokiu būdu būtų realu patenkinti Lietuvos gyventojų elektros energijos poreikį. „Nusprendėme tirti 9 vidutinio dydžio miestus nuo Alytaus iki Ukmergės ir juos palyginti. Šie miestai pasiskirstę visoje Lietuvoje, tad galėjome pamatyti platų vaizdą ir sužinoti, ar jų išsidėstymas lemia saulės energijos potencialą“, – paaiškina N. Žarskas.
Anot jo, tokį tyrimą atlikti padėjo šiuolaikinės kartografijos ir geografijos informacinių sistemų (GIS) galimybės. „GIS padėjo atlikti statistinę ir erdvinę analizę ir sukurti saulės potencialo modelio įrankį. Saulės potencialo modelis (1 pav.) yra skaičiuojamas pagal NASA palydovų duomenis, galima išskirti duomenis pagal metus, dieną, valandą, rinktis labai saulėtą arba nesaulėtą dieną ir taip žaisti skaičiais“, – pasakoja jaunasis tyrėjas.
1 pav. Saulės energijos potencialo modelis. Sudarė tyrimo autorius
Iš pradžių modeliui parengti buvo naudojami lazerinio skenavimo taškų duomenys, kitaip vadinami LiDAR (angl. Light Detection and Ranging) duomenys. Pagal juos pasidarytas saulės spinduliuotės modelis (2 pav.). Jis leido išskirti keturis kriterijus, kuriais vadovaujantis ir buvo atrinkti saulės elektrinėms įrengti tinkami pastatų stogai:
Stogų nuolydis turi būti ne didesnis nei 45 laipsniai.
Stogai turi gauti ne mažiau kaip 800 kWh/m² saulės spinduliuotės.
Stogai neturi būti orientuoti šiaurės kryptimi.
Pastatas turi turėti daugiau nei 30 m² tinkamo stogo paviršiaus.
Įvertinus šiuos kriterijus, tokių pastatų iš visų tirtų miestų daugiausia – kone kas antras – buvo nustatyta Tauragėje.
2 pav. Saulės spinduliuotės modelis. Sudarė tyrimo autorius
Lyderis – Alytus
Tačiau pagal įvairius saulės energijos potencialo vertinimo kriterijus – tiek pastatų tinkamumą, tiek saulės spindėjimo trukmę – visus tirtus miestus gerokai lenkė Alytus (3 pav.). Daugiau nei pusė jame esančių pramoninės ir gamybinės paskirties pastatų galėtų naudotis saulės energija. Tuo tarpu visai kitoje Lietuvos pusėje esantys Mažeikiai atsidūrė paskutinėje vietoje. Tačiau, anot tyrėjų, reikėtų atskiros analizės norint sužinoti, kodėl būtent Mažeikiuose esantys pastatai netinkami – rodikliams įtaką daro ir pastato padėtis, aplink esantys ir saulę užstojantys objektai, ir stogų nuokrypis. Vis dėlto, lyginant Mažeikius su Alytumi, reikia turėti omenyje, kad vienas miestas yra Lietuvos šiaurėje, o kitas – pietuose, tad ir gamtinės sąlygos juose skirtingos.
Apskaičiuota, kad saulės jėgainės ant pastatų stogų įvairiuose miestuose galėtų sugeneruoti tokį kiekį elektros energijos, kurio pakaktų visiškai patenkinti šeimos poreikius kiekvienam gyventojui. Pavyzdžiui, Marijampolėje vienam gyventojui iš saulės būtų galima gauti 209 kWh elektros energijos. „Kalbant apie metinį energijos poreikį, mūsų vidurkis labai panašus į Vokietijos, Lenkijos, Austrijos ar Danijos. Tad galime sakyti, kad neatsiliekame nuo Vidurio Europos. Aišku, turime žiemos laikotarpį, kai saulės energijos sugeneruojama mažai. Pavyzdžiui, kaip šiemet, kai sausio mėnesį buvo labai mažai saulėtų valandų. Tačiau vasarą tas skaičius gerokai padidėja, todėl metinis vidurkis išeina gana neblogas“, – aiškina N. Žarskas.
Tyrimas parodė, kad įvairiuose miestuose skirtingo tipo pastatai turi skirtingą saulės energijos potencialą. Pavyzdžiui, Marijampolėje tinkamiausi yra sporto pastatai, tuo tarpu Telšiuose jie yra patys netinkamiausi. Todėl pastato tinkamumą reikėtų vertinti individualiai. Anot N. Žarsko, galima naudoti specialius laikiklius saulės jėgainių plokštėms, skirtus nuokrypiui padidinti arba sumažinti. Tačiau svarbu, kad aplink nebūtų kliūčių – aukštesnių pastatų ar medžių, užstojančių saulę: „Skaičiuojant saulės spinduliuotę, modelis automatiškai sureaguodavo: jei šalia būdavo aukštas pastatas, tai modelis jo neįtraukdavo arba suskaičiuodavo labai mažus celių rodiklius.“
Įrankis padės gyventojams nuspręsti, ar įsirengti saulės elektrinę
Nors apie atsinaujinančius energijos šaltinius kalbama jau seniai, dažnai vis dar baiminamasi, kad tai nėra atsiperkanti investicija. Tačiau, pasak N. Žarsko, saulės jėgainių įrengimas paprastai atsiperka per 3–5 metus. Tiesa, sudėtingesnė daugiabučių situacija: nors jų stogai iš esmės yra tinkami, įsirengimo sąnaudos būtų gerokai didesnės nei vieno ar dviejų butų pastatui, o sprendimas priklausytų nuo visų gyventojų.
Tačiau keičiantis klimatui ir šylant orams Lietuvoje didėja ir vidutinė saulės spindėjimo trukmė. Lietuvos hidrometeorologijos tarnybos duomenimis, metinė saulės spindėjimo trukmė nuo praėjusio amžiaus 7-ojo dešimtmečio padidėjo 7 proc., daugiausia – Klaipėdoje ir Nidoje.
Siekdami paskatinti gyventojus atkreipti dėmesį į šį energijos šaltinį, Vilniaus universiteto kartografai kuria ir įrankį, kuris leis žmonėms pasitikrinti, ar verta savo namuose įsirengti saulės elektrinę. „Kol kas esame įkėlę 9 tirtų miestų duomenis. Planuojame užbaigti programėlę ir padaryti ją pasiekiamą, tik tam dar reikia laiko“, – sako N. Žarskas.
Į tyrimą buvo įtraukti 9 vidutinio dydžio Lietuvos miestai, tačiau Vilniaus, Kauno, Klaipėdos, Šiaulių ir Panevėžio gyventojams duomenų apie juose esančius pastatus, tinkamus saulės elektrinėms, dar teks palaukti. Visos Lietuvos duomenys jau yra renkami ir ateityje tokį tyrimą bus galima tęsti.