Po mūsų kojomis – milijardai teravatvalandžių šilumos energijos. Įsivaizduojate, veltui. Tačiau situacija panaši kaip ir su tuo liaudyje neretai keiksnojamu jaučiu, už marių skatiką kainuojančiu – kol pavyksta šią šilumą parsivilioti į savo namus, tas „veltui“ gerokai pabrangsta. Nors šiandien geoterminis šildymas Lietuvoje dar tebėra egzotika, galbūt ateityje iš Žemės paviršiaus ir gilesnių sluoksnių išgauta energija taps svaria mūsų šalies energetikos sektoriaus dalimi.
Lietuvoje lengviausiai įsisavinami arti Žemės paviršiaus esantys geoterminiai ištekliai. Individualių namų šildymui dažniausiai naudojamas žemos temperatūros geoterminės energijos potencialas: paviršinio grunto ir negilių (iki 120 m) gręžinių šiluma. Tiek Lietuvoje, tiek pasaulyje labiausiai paplitusi technologija, naudojama temperatūrai pakelti iki tokios, kokia reikalinga šildymo sistemoms, yra šilumos siurbliai. Kalbant apie individualių namų šildymui rengiamas sistemas, tiksliau būtų vartoti „gruntotermijos“ sąvoką, o šilumos siurbliais šiluma gali būti paimama ne tik iš žemės, bet ir iš oro, tačiau visuomenėje visus šiuos šildymo metodus jau priprasta vadinti bendru geoterminio šildymo vardu.
Skirtingiems namams – skirtingos sistemos
Lietuvos šilumos siurblių asociacijos vadovas Alvydas Sakavičius tikina, kad, palyginti su įprastais šildymo metodais, geoterminio šildymo sąskaitoje – vien privalumai. Pats svariausias iš jų – patogumas. Įsirengus tokį šildymą nebereikia sukti galvos dėl kuro ruošimo ar jo sandėliavimo, taikstytis su nemaloniais iš katilinės sklindančiais kvapais ir garsais.
Priklausomai nuo vietovės sąlygų, gali būti pasirenkama skirtinga žemės šilumos surinkimo sistema: jei žemės sklypas didesnis, išnaudojamas jo plotas ir klojamas horizontalusis kolektorius, jei ne – kasamasi gilyn. Vertikalusis kolektorius efektyvesnis, nes gilesniuose paviršinio geoterminio podirvio sluoksniuose temperatūra yra beveik pastovi, čia sukauptos šilumos pakanka pastato šildymui beveik visais metų laikais. Tačiau šios sistemos patrauklumą gerokai mažina jos kaina – brangu išgręžti gręžinį, brangesnis ir pats vertikalusis kolektorius. Todėl turintieji kiek erdvesnį žemės sklypą dažniau renkasi horizontalųjį kolektorių, montuojamą maždaug 30 cm žemiau vietinės įšalo linijos (1,2-2 m gylyje).
Pastaruoju atveju grunto temperatūra labiau priklauso nuo išorės oro temperatūros, gruntas aplink kolektorių sparčiau vėsta, todėl tenka sunaudoti daugiau elektros energijos ar kombinuoti šildymo sistemą su kitais įrenginiais. Renkantis kolektorių patariama atsižvelgti ir į vietovės grunto drėgnumą. Kai drėgmės grunte pakankamai, galima rinktis horizontalųjį kolektorių, kai gruntas itin sausas, tenka gręžti gręžinį.
Didžiausias šilumos siurblio naudingumo koeficientas pasiekiamas, kai ruošiamas kuo mažesnės temperatūros (apie 35 oC) šilumos nešėjas. Šios temperatūros mažai, kad pakaktų apšildyti patalpas radiatoriais – nedideliu šilumą skleidžiančiu plotu. Todėl rengiant tokią šildymo sistemą efektyviausia pastate įrengti grindinį šildymą – kai šildomas didelio ploto paviršius, patalpoms įšildyti pakanka ir žemesnės šilumnešio temperatūros. Skirtingi ir šildomi būstai, ir jų šeimininkų poreikiai, tad svarbu prieš rengiant sistemą apgalvoti, kaip šiltai norėsite gyventi.
Kitas svarbus faktorius – būsto šilumos nuostoliai. Jie priklauso nuo pastato ploto bei konstrukcijos: medžiagų, iš kurių statytos sienos, dengtas stogas, apšiltinimui naudotų medžiagų, langų skaičiaus ir varžos. Visi šie veiksniai lemtingi skaičiuojant reikalingus įrenginių galingumus, sisteminius komponentus bei grunto kolektoriaus plotą. Skaičiuojama, kad individualaus gyvenamojo namo 1 m2 plotui apšildyti reikia apie 2,3-2,7 m horizontalaus ir apie 1,2 m vertikalaus kolektoriaus.
Neapdairumo kaina – didelės sąnaudos
Geoterminis šildymas, kaip ir daugelis naujovių, neišvengia prieštaringų vertinimų. A. Sakavičius pastebi, kad dažniausiai žmonės nukenčia, kai nepakankamai gilinasi, ar perkamas įrenginys tikrai tinkamas jų namams, o renkasi tiesiog pagal finansinį kriterijų. Jis įvardija porą didžiausių klaidų, dėl kurių dažniausiai nesulaukiama tokio šildymo efekto, kokio tikėtasi. Nepakankamai efektyviai šildymo sistema funkcionuoja tuomet, kai pasirenkamas per mažos galios šilumos siurblys. Kita problema – kai įrengiamas per mažo ilgio kolektorius. Klaidų pasekmės smogia namo šeimininko piniginei didelėmis išlaidomis už elektros energiją. A. Sakavičius apgailestauja, kad už pasitaikančias klaidas linčiuojamas ne konkretus technikos montuotojas, bet „nurašomas“ visas geoterminis šildymas apskritai.
Vilniaus Gedimino technikos universiteto Aplinkos inžinerijos fakulteto Pastatų energetikos katedros profesorius habil. dr. Vytautas Martinaitis perspėja aklai nepasitikėti verslininkų pažadais bei kritiškai įvertinti jų siūlomos produkcijos efektyvumą mūsų sąlygomis. Jis ragina atkreipti dėmesį į tai, kad švediškos technikos atstovai efektyvumą ir atsipirkimą skaičiuoja pagal skandinaviškąjį modelį, vokiškos produkcijos atstovai tempia ant savo „kurpaliaus“. Vis tik, profesoriaus tikinimu, mūsų sąlygos smarkiai skiriasi, ir į tai būtina atsižvelgti renkantis. Jis pastebi, kad didesnis susidomėjimas šiuo šildymo metodu kilo palyginti neseniai, todėl eiliniams vartotojams dažnai trūksta informacijos ir kompetencijos renkantis.
Būtent dėl tos priežasties, planuojant įsirengti geoterminį šildymą, prof. V. Martinaitis primygtinai siūlo konsultuotis su šios srities specialistais, jo žodžiais tariant, nesėdinčiais suinteresuotų verslininkų kišenėse. Bandymus skaičiuoti geoterminio šildymo sistemos atsipirkimą prof. V. Martinaitis vertina kritiškai: „Juk pirkdami prabangų automobilį mes neskaičiuojame, kada jis mums atsipirks. Panašiai yra ir su šia šildymo sistema: tai investicija į patogų gyvenimą, sutaupytą laiką, o ne į mažesnes šildymo išlaidas.“ Profesorius pripažįsta, kad pagaminti 1 kWh šilumos,
naudojant geoterminio šildymo sistemą, neretai kainuoja tiek pat, kiek ir šildantis kietuoju kuru ar dujomis, tačiau dėl to, kad, rengiant geoterminio šildymo sistemą, pradinių investicijų reikia kur kas didesnių, kalbėti apie atsipirkimą, anot jo, neverta.
Efektyviausia naudoti ten, kur pigi elektra
Tauragiškis Romas jau spėjo pamiršti tuos laikus, kai tekdavo nešioti malkas ir savo namuose dirbti „pečkuriu“. Prieš keletą metų statydamas namą jis nusprendė verčiau taupyti savo brangų laiką ir investuoti į geoterminio šildymo sistemą. Ryžtis išbandyti šią alternatyvią šildymo sistemą namo savininką paskatino noras gyventi patogiai ir nesukti galvos dėl kuro ruošimo ir sandėliavimo. Erdvius, per 350 m2 ploto, Romo namus šiluma ir karštu vandeniu aprūpina 20 kW galios suomiškas šilumos siurblys. Pasirinkta horizontalaus kolektoriaus šildymo sistema, greta namų molingame dirvožemyje įmontuotas per 1 km ilgio 40 mm skersmens kolektorius. Šis šildymo sezonas – jau trečias, kai tikrinamas įrengtos šildymo sistemos efektyvumas. Nors iš pradžių planuota, kad metinės šildymo išlaidos neviršys 5 000 litų, pabrangus elektrai jos šoktelėjo iki 6 000 litų. Praėjusią žiemą smarkaujant šalčiams daugiausia už elektros energiją teko sumokėti 1 000 litų per mėnesį. Namo šeimininkas prisipažįsta nesitikintis, kad pradinė investicija (beveik 70 000 litų) atsipirks, tačiau džiaugiasi investavęs į savo šiltą ir ramų miegą. Tiesa, ramybę kiek temdo prognozuojamas elektros energijos kainų augimas, todėl jis jau svarsto galimybę įsirengti nedidelės galios nuosavą elektros šaltinį, veikiausiai tai bus maža vėjo jėgainė.
Lietuvos energetikos instituto Energetikos kompleksinių tyrimų laboratorijos vyriausiasis mokslo darbuotojas Arvydas Galinis moksliniuose darbuose lygino geoterminę energetiką su kitais atsinaujinančios energijos šaltiniais įvairiais aspektais, daugiausia – ekonominiu. Mokslininko žiniomis, šilumos siurbliai aktyviausiai naudojami ekonomiškai stipriose šalyse: JAV, Šveicarijoje, Skandinavijos šalyse. Jis įsitikinęs, kad tai susiję su žmonių pragyvenimo lygiu, elektros energijos kaina, valstybės skatinimu. Pavyzdžiui, Skandinavijos šalyse šilumos siurblių populiarumą lemia nedidelė elektros energijos kaina, nusistovėjusi dėl didelio hidroelektrinių lyginamojo svorio elektros energijos gamyboje.
Skandinavijos šalyse taip pat yra išvystyta šilumos siurblių gamybos pramonė. Remiant šilumos siurblių diegimą, auga jų paklausa, o tai daro teigiamą įtaką pramonės vystymuisi, skatina mokslinę techninę pažangą, kartu suteikia galimybę šaliai uždirbti iš technologijų (šilumos siurblių) eksporto. A. Galinio įsitikinimu, nors Lietuvoje jau yra šilumos siurblių gamybos užuomazgų, tačiau artimiausiu metu negalime tikėtis nukonkuruoti Vakarų valstybių pramonės gaminamų siurblių (dėl pasiekto techninio lygio, tyrimų finansavimo apimčių) ir svajoti apie mūsų pramonės uždarbį iš šilumos siurblių eksporto. Lietuvoje gaminti šilumos siurbliai gali būti patrauklūs vietinei šalies rinkai dėl mažesnės kainos, lemiamos sutaupytų transportavimo kaštų.
Horizontaliųjų kolektorių populiarumą lemia kaina
Atseikėti kelias dešimtis tūkstančių litų geoterminio šildymo sistemos įrengimui ryžtasi retas. A. Sakavičius pripažįsta, kad ekonominis sunkmetis neaplenkė ir šilumos siurblių pardavėjų bei montuotojų. Sumažėjus pajamoms, žmonės pradėjo mažiau skaičiuoti eksploatacijos sąnaudas, o daugiau dėmesio skirti pradinei investicijai – įrengimo kainai. Tad natūralu, kad susidomėjimas už tradicines šildymo sistemas brangesniais šilumos siurbliais buvo prislopęs.
Tačiau Šilumos siurblių asociacijos vadovo tikinimu, šiuo metu rinka jau pamažu atsigauna, vartotojai vėl pradeda vertinti savo išlaidas ilgesniu laikotarpiu. Pasak A. Sakavičiaus, toks „toliaregiškas“ skaičiavimo modelis skatina rinktis tiek šilumos siurblių, tiek ir kitų atsinaujinančių energijos išteklių sistemas. „Taupymas nėra prabanga – prabanga yra išlaidavimas ten, kur gali sutaupyti“, – nukerta A. Sakavičius.
Dažniausiai lietuviai renkasi horizontaliuosius kolektorius. A. Sakavičius įsitikinęs, kad tai lemia kaina: vertikalusis kolektorius apie 45-55 proc. brangesnis už horizontalųjį. Kai rengiama geoterminio šildymo sistema su gręžiniu ir vertikaliuoju kolektoriumi, 30-35 proc. bendros sumos sudaro vertikalių zondų kaina, 45-55 proc. – paties šilumos siurblio kaina, dar 10- 15 proc. tenka katilinės vidaus montavimo darbams ir medžiagoms. Apie pusė sumos sumokama už šilumos siurblį, tačiau jo kaina, pasak A. Sakavičiaus, priklausomai nuo gamintojo, gali smarkiai skirtis. Lietuvoje, pasak jo, galima rinktis iš maždaug 25 prekinių ženklų siurblių, tarp kurių kaina gali skirtis net iki 40 procentų.
Geoterminio šildymo šalininkai neretai užsimena apie tai, kad mūsų valstybė, turėdama rimtų įsipareigojimų atsinaujinančios energetikos srityje, galėtų finansiškai skatinti ir spartesnį šilumos siurblių diegimą. A. Galinis sutinka, kad nuo valstybės paramos labai priklauso šilumos siurblių populiarumas, tačiau yra įsitikinęs, kad visų pirma reikėtų skatinti ir remti tuos atsinaujinančios energijos išteklius, kurių panaudojimas pigesnis.
Emisijos priklauso nuo elektros gamybos šaltinio
„Atsinaujinančios energijos įrenginiu šilumos siurblį galima laikyti tik ta dalimi, kuri lieka iš vartotojams pateiktos šilumos atėmus kuro sąnaudas elektrinėse, reikalingas siurblio sunaudojamai elektros energijai“, – aiškina A. Galinis.
Ši sąlyga galioja ir kalbant apie šio šildymo metodo sukeliamas „šiltnamio“ dujų emisijas. Jei vertinsime tik tą šilumos dalį, kuri paimama iš žemės, geoterminio šildymo entuziastai teisūs – emisijos nulinės, šildymas absoliučiai nekenkia aplinkai. Tačiau jei nenorime būti apkaltinti trumparegiškumu, į šį procesą turėtume pažvelgti giliau. Kad nebūtume panašūs į abejotiną „žalumą“ deklaruojančius piliečius, besidžiaugiančius ekologiška morka, išauginta nekenkiant aplinkai, tačiau pamirštančius, kiek žalos aplinkai padaryta transportuojant ją iš kito žemyno.
Jei šilumos siurblio naudojama elektra išgaunama iš atsinaujinančios energijos šaltinių, šiltnamio dujų emisijos, palyginti su įprastais šildymo metodais, mažesnės. Tačiau jeigu elektros energija išgaunama, tarkime, deginant akmens anglį, pasak A. Galinio, emisijos 1 kWh šilumos siurbliu pagaminti bus didesnės nei šildantis dujomis. „Pavyzdžiui, dujiniam katilui dirbant su 90 proc. naudingo veikimo koeficientu 1 kWh šilumos gamyba sąlygos 223 g CO2 emisijas. Norėdami vieną kilovatvalandę šilumos pagaminti šilumos siurbliu, turėsime suvartoti apie 0,25-0,3 kWh elektros energijos. Jei ši elektros energija bus gaminama elektrinėse, kūrenančiose akmens anglį ir dirbančiose su 35 proc. naudingo veikimo koeficientu, į atmosferą bus išmesta apie 238-286 g CO2. Taigi šilumos siurblių atveju turėsime 15-43 g didesnes CO2 emisijas. Jei dar įvertinsime elektros energijos nuostolius elektros perdavimo-paskirstymo tinkluose, CO2 išmetimų skirtumas išaugs iki 47-100 g“, – aiškina A. Galinis. Tačiau mokslininkas pripažįsta, kad Lietuvoje šis pavyzdys netaikomas, nes mūsų šalyje didžioji dalis elektros energijos šiuo metu gaminama iš dujų. Lietuvos sąlygomis šilumos siurblių pagaminta 1 kWh šilumos CO2 emisijas leistų sumažinti 37-60 g, palyginti su dujiniu šildymu.
Žemės „kranelio“ niekas neužsuks
Lietuvos Geologijos tarnybos direktoriaus pavaduotojas Jonas Satkūnas sekliosios geoterminės energijos panaudojimą individualių namų šildymui vertina kaip perspektyvų, tačiau yra įsitikinęs, kad tai – viso labo pavienės iniciatyvos ir reikšmingų pokyčių bendrame šalies šilumos energijos balanse jos neatneš. Kur kas didesnę reikšmę, pasak J. Satkūno, mūsų šilumos pramonei galėtų turėti vadinamoji gilioji geotermija.
Nors nesame Islandija ir Žemės sukaupta šiluminė energija pas mus geizeriais netrykšta, tačiau, „pasikasę“ giliau, rasime ir pas mus nemažų šiluminės energijos sankaupų. Vakarų Lietuvos geoterminė anomalija – šitaip mokslininkai vadina mūsų šansą giliosios geotermijos srityje. Prieš porą dešimtmečių, žvalgantis naftos, aptikta, kad šalies vakarinėje dalyje 2 km gylyje esančio vandens temperatūra siekia 80-90 °C, 1 km gylyje – 30-45 °C. Iki šiol šias galimybes išnaudoja tik vienas ūkio subjektas – UAB „Geoterma“. 35 MW galios jėgainė, naudojanti geoterminę energiją, veikia uždaro cirkuliavimo principu 1 135 m gylio gręžiniuose. Šiame gylyje esantis 38 °C vanduo giluminiais siurbliais pakeliamas į žemės paviršių. Absorbciniuose šilumos siurbliuose šiluma transformuojama į aukštesnio potencialo šilumą – 70 °C. Visa ši šiluma perduodama Klaipėdos miesto šilumos tinklų termofikaciniam vandeniui, nuo kurio šyla uostamiesčio gyventojų namai. Skaičiuojama, kad per šiuos metus jėgainė pagamino apie 100 tūkst. MWh šilumos, maždaug ketvirtadalis jos – iš geoterminės energijos. Bendrovės duomenimis, šiemet, naudojant jėgainėje geoterminę energiją, sutaupyta apie 2,7 mln. m3 dujų, o į aplinką neišmesta apie 5 tūkst. tonų CO2.
J. Satkūnas tikina, kad šitaip geoterminė energija centriniam šildymui galėtų būti panaudota ir atokiau nuo pajūrio esančiuose rajonuose: Jurbarke, Tauragėje, Kelmėje, Telšiuose, nes iki pat čia tęsiasi Vakarų Lietuvos geoterminė anomalija. Problema ta pati, kaip ir kalbant apie individualiuose namuose naudojamas seklaus geoterminio šildymo sistemas – reikalingos didžiulės investicijos. „Geoterminė anomalija apima didelę teritoriją, tad ir ištekliai ten didžiuliai – juos reikia tik tinkamai panaudoti. Pas mus ši sritis dar nauja, tad jos plėtrą stabdo tam tikri neapibrėžtumai, aiškaus reglamentavimo nebuvimas. Nerimą galbūt kelia ir tai, kad šio, pirmojo Lietuvoje, giluminės geotermijos projekto startas taip pat nebuvo labai sėkmingas“, – svarsto Lietuvos geologijos tarnybos direktoriaus pavaduotojas J. Satkūnas.
Jis pripažįsta, kad tarp energetikų UAB „Geoterma“ projektas vertinamas prieštaringai – dėl finansinio efektyvumo, tačiau yra įsitikinęs, kad finansinių sunkumų bendrovė turėjo ne dėl to, kad projektas neefektyvus technologiškai, o dėl to, kad nebuvo sureguliuoti finansiniai svertai, ilgai derintos kainos.
Šaltiniai:
