-
Kārlis Siļķe, mag.sc.ing.
LLU Lauku inženieru fakultātes pasniedzējs
Latvijas mazās hidroenerģētikas ekspertsŪdensdzirnavas ir vieni no pirmajiem mehānismiem tehnikas attīstības vēsturē, kuru darbināšanai cilvēks izmantoja tikai un vienīgi dabas spēkus (ūdeni). Ūdensspēka izmantošana Latvijā attīstījās pakāpeniski, bet pēdējos divos – trijos gadsimtos straujāk – sākumā graudu malšanai, kokapstrādei, vilnas apstrādāšanai, papīra un kartona ražošanai u.c., vēlāk arī elektroenerģijas ražošanai.
Latvijā ūdensdzirnavas ir pazīstamas jau kopš 13. gadsimta sākuma. Par to liecina pirmās rakstītās ziņas par ūdensdzirnavām, kas atrodamas 1226. gada dokumentos par Zobenbrāļu ordeņa, Livonijas bīskapa un Rīgas pilsētas robežstrīdiem. Šajos dokumentos minētas Daugavgrīvas klostera dzirnavas. Klostera izbūve tika pabeigta 1211. gadā, jādomā, ka arī šīs dzirnavas uzceltas tajā pat laikā. Līdz mūsu dienām tās nav saglabājušās. Latvijas pirmās ūdensdzirnavas bija cietokšņa tipa celtnes, lai nodrošinātos pret ienaidnieku uzbrukumiem.
19. gadsimta beigās Latvijā bija vairāk nekā 700 ūdensdzirnavu. Nozīmīgas ir senās ūdensdzirnavas ar dzirnavu dīķiem, kuros uzkrāja malšanai nepieciešamo ūdeni. Dzirnavu dīķos bieži audzēja karpas un citas zivis, kā arī ūdensputnus. Lielajās dzirnavās, kurās bija arī gateri, dīķis kalpoja kā zāģējamo baļķu glabātuve, mērcētava (ozoliem) un arī kā transportēšanas ceļš. Sākotnēji ūdensdzirnavu mehānismus darbināja ar koka ūdensrata palīdzību, bet kopš 19. gadsimta beigām Latvijā sāka izplatīties Frensisa turbīnas. Ar uzlabojumiem Frensisa turbīnas lieto arī mūsdienās.
Elektrības ražošana, izmantojot ūdens enerģiju, Latvijas teritorijā sākās 19. un 20. gadsimtu mijā. 1876. gadā sākta elektroenerģijas ražošana Billes voiloka fabrikā pie Amatas, bet 1878. gadā – Šablovska papīrfabrikā (Augstpriedēs) pie Mazās Juglas. 1901. gadā firsts Pauls Līvens – Smiltenes muižas īpašnieks – uzcēla pirmo spēkstaciju uz Tepera ezera. Ūdeni turbīnai pievadīja pa 0,8 km garu pievadkanālu. Kritums bija 12 m, 60 kW jaudas turbīna darbināja 40 kW jaudas līdzstrāvas ģeneratoru. Elektrostacija nedeva gaidītos rezultātus. 1913. gada pavasarī, ar firsta Līvena līdzdalību, sāka un rudenī pabeidza Smiltenes jaunās hidroelektrostacijas būvi, kas bija viena no modernākajām HES tā laika Eiropā. Jaunuzceltajā spēkstacijā, kuras kritums bija 15 m, uzstādīja 80 kW jaudas Frensisa turbīnu un 60 kW jaudas ģeneratoru.
Mazajām hidroelektrostacijām bija īpaša loma Latvijas elektrifikācijas aizsākšanā un vietējo elektrotīklu izveidē. To būvniecība vērtās plašumā un 1926. gada beigās jau darbojās 26 HES ar uzstādīto turbīnu kopjaudu 1,5 MW un ģeneratoru kopjaudu 1,26 MW. Turbīnu rūpnīca Ferdinand Meyer un Co savu darbību Rīgā uzsāka 19. gadsimta beigās. 20. gadsimta 30. gados šī rūpnīca saucās Waldispuhl. Līdzās citiem izstrādājumiem viens no galvenajiem produkcijas veidiem bija Frensisa turbīnas. Ražoto turbīnu lietderības koeficients bija robežās no 0,70…0,79. Caurplūdumu caur turbīnām un līdz ar to turbīnas attīstīto jaudu regulēja, pieverot vadaparāta lāpstiņas ar īpašu iekārtu.
Latvijas hidroresursu analīze un potenciālās iespējas pirmoreiz tika izvērtētas 1931. gadā. To veica Nacionālā spēku komiteja. Iespējamā hidroresursu jauda vidējām upēm tika noteikta 52,4 MW, bet mazām upēm 19,4 MW. Pakāpeniski Latvijā tika apgūtas ar enerģētisko potenciālu bagātākās upes – Mazā Jugla, Vaidava, Amata, Brasla, Aiviekste. Tobrīd lielākās bija Dobelnieku HES (215 kW) un Grūbes HES (210 kW).
Līdz 30. gadu beigām Latvijas ūdensdzirnavās masveidā tika uzstādītas vertikālās vai horizontālās Frensisa (radiāli aksiālās) hidroturbīnas ar visai plaša darba rata diametru diapazonu (no 0,3 līdz 2,4 m). Tradicionāli turbīnas uzstādīja atklātā kamerā, kurā ūdens pa pievadtekni ieplūda no augšbjefa. Pāri teknei visbiežāk bija tilts. Nelieliem kritumiem uzstādīja vertikālās turbīnas ar izteikti īsu vertikālu sūccauruli. Ūdensdzirnavās un mazajās HES visbiežāk uzstādīja divas, retāk trīs hidroturbīnas. Jo mazāks bija kritums un lielāks upes sateces baseins, jo lielāka diametra turbīnas uzstādīja. Daudzās ūdensdzirnavās ražoja arī elektrību, galvenokārt apgaismošanai. Pēc Valsts Zemes bankas izdevuma Latvijas dzirnavu saraksts 1938. gada 1. jūlija datiem, Latvijā darbojās 666 ūdensdzirnavas. Faktiskais to skaits tomēr bija nedaudz lielāks.
Enerģiska mazo hidroelektrostaciju attīstība iezīmējās pagājušā gadsimta 50. gados – periodā pēc Otrā pasaules kara, kad jaundibināmās kolektīvās saimniecības vajadzēja steidzami nodrošināt ar pašu spēkiem ražotu elektroenerģiju. Pēc kantora Seļelektro ziņām, 1949. gadā Latvijā darbojās 60 mazās HES ar kopējo uzstādīto turbīnu jaudu 5,4 MW un ģeneratoru kopjaudu 4,0 MW.
Pēckara periodā līdz 1960. gadam tika uzbūvētas 20 mazās lauku hidroelektrostacijas ar kopējo uzstādīto jaudu 5,84 MW. Turbīnas tajā laikā ražoja Rīgā, Turbomehāniskajā rūpnīcā. (Vēlāk – Rīgas ķīmiskās mašīnbūves rūpnīca).
60. gadu vidū un 70. gadu sākumā attīstījās lielo elektrostaciju un elektropārvades līniju būvniecība. Mazo HES darbs kļuva nerentabls un laikā no 1963. līdz 1977. gadam visas mazās HES tika likvidētas. Arī tās mazās HES, kuras darbojās efektīvi. Iekārtas tika demontētas, nodotas lūžņos, ēkas un būves nodotas dažādu, reizēm neatbilstošu organizāciju aprūpē. Līdzīgs liktenis bija jāpārdzīvo daudzajām ūdensdzirnavām. Tā, līdz minimumam sarūkot galvenajam darbu veidam – graudu malšanai, savu darbību nācās pārtraukt arī daudzajām, Latvijas ainavu veidojošajām, skaistajām ūdensdzirnavām. Aizauga ceļi uz dzirnavām, sagruva tilti un slūžas, palu straumes dažviet pārrāva veco dzirnavu aizsprostus, no skaistajām un koptajām dzirnavu būvēm pāri palika grausti, ar krūmiem aizauga skaistie un koptie dzirnavu dīķi un ūdenskrātuves. Padomju laikos aizgāja postā daudzas zinošu meistaru vadībā celtās dzirnavu būves un aizsprosti, kas bija izturējuši un darbojušies vairākus gadsimtus.
Līdz ar Latvijas valstiskās neatkarības atgūšanu un privātīpašuma tiesību atjaunošanu 90. gadu sākumā, mazās HES pārsvarā sāka atjaunot agrāko ūdensdzirnavu vietās, no kurām daudzās to apmeklētājus priecē sakārtotā apkārtējā vide, atjaunotās un arī citiem mērķiem izmantotās dzirnavu ēkas un būves. Tādējādi daļa no agrākajām ūdensdzirnavām, kaut pagaidām skaitā neliela, atkal izmanto Latvijas upju ūdens spēku un palielina pašu zemē saražoto enerģijas daļu, stiprinot valsts neatkarību, nepiesārņojot vidi, izmantojot neizsīkstošus atjaunojamos enerģijas avotus.
Agrākajās ūdensdzirnavās ir ierīkotas 94 mazās HES, atjaunotas 27 bijušās mazās HES, pie agrāk uzbūvētiem aizsprostiem – 16, uzbūvētas jaunā vietā – 12. 1992. gada beigās darbību uzsāka Brutuļu HES uz Abulas Valkas rajonā, kas bija pirmā no atjaunotajām hidroelektrostacijām.
Vairākās atjaunotajās mazajās hidroelektrostacijās sekmīgi darbojas agrāk uzstādītās restaurētās Frensisa hidroturbīnas. To lietderības koeficients ir zemāks nekā jaunām hidroturbīnām – orientējoši 0,6…0,7. Latvijas upēm raksturīgo mazo kritumu apstākļos (2…5 m) turbīnu rotācijas frekvence ir daudz par mazu tiešam jaudas pārvadam uz ģeneratoru, tādēļ atjaunotajās un no jauna uzstādītajās iekārtās ir pārvadi – multiplikatori, gan plašu pielietojumu ieguvušie ķīļsiksnu un plakansiksnu pārvadi.
Hidroelektrostacijās un atjaunotajās ūdensdzirnavās uzstādītas arī jaunas hidroturbīnas, kuras Latvijā galvenokārt izgatavoja SIA VEF-REC un SIA Hidrovats. Vairākās hidroelektrostacijās ir uzstādītas ārzemēs ražotās hidroturbīnas. Vairums mazo hidroelektrostaciju īpašnieku ir apjautuši, cik liela nozīme ir turboģeneratoriem ar iespējami augstu lietderības koeficientu un automatizētu vadības iekārtu (galvenokārt pēc līmeņa augšbjefā). Vairākās mazajās hidroelektrostacijās tiek veikta novecojušo hidroenerģētisko iekārtu nomaiņa ar modernākām.
Latvijas valsts atbalstīja elektroenerģijas ražošanu agrākajās ūdensdzirnavās un mazajās HES: 1995. gada 14. martā stājās spēkā LR MK noteikumi Nr. 54 Par Latvijas Republikā ražotās elektroenerģijas iepirkuma cenām. Pamatojoties uz šiem noteikumiem, Latvenergo garantēja visa elektroenerģijas pārpalikuma iepirkšanu no mazajām HES, kuru jauda nepārsniedz 2 MW. To garantēja arī Enerģētikas likums (1998). Ar šo likumu tika atkārtoti noteikts, ka elektroenerģiju no mazām HES iepirks par divkāršo tarifu.
1998. gada beigās Latvijā darbojās 35 mazās hidroelektrostacijas. Ūdeņiem bagātajā 1998. gadā mazās HES saražoja 14 miljonus kWh elektroenerģijas, kas sastādīja 0,23% no valstī patērētās. 1999. gada beigās darbojās jau 55 mazās HES, bet 2002. gada beigās to skaits sasniedza 149 stacijas. 2004. gadā mazās HES saražoja 68 milj. kWh elektroenerģijas, kas sastāda nedaudz vairāk par 1% no Latvijā kopā patērētās elektroenerģijas. Aprēķināts, ka praktiski apgūstamie vidējo un mazo Latvijas upju hidroenerģētiskie resursi varētu būt robežās Eprakt=0,25-0,30 mljrd. kWh. Bruto nacionālais elektroenerģijas patēriņš pēdējos gados Latvijā palielinās un 2006.g. bija 7,4 mljrd. kWh. Trīs lielās hidroelektrostacijas vidēji gadā saražo 3,1 mljrd. kWh. Mazās HES maksimāli būtu spējīgas saražot 3-4 % no minētā elektroenerģijas patēriņa. 1999. gadā tika nodibināta Mazās hidroenerģētikas asociācija, kuras mērķis ir sekmēt mazo un vidējo upju ūdens enerģijas izmantošanu Latvijā, lietderīgi izmantojot asociācijas biedru un pieaicināto speciālistu zināšanas, pieredzi un informāciju.
1994.-1998. gados norisēm mazajā hidroenerģētikā bija cēls mērķis – palielināt vietējo, atjaunojamo resursu izmantošanu elektroenerģijas ieguvei, līdz ar to mazinot atkarību no importētās elektroenerģijas. Tajā pašā laikā netika sakārtoti pārējie, uz mazo hidroenerģētiku attiecināmie un piemērojamie likumi, noteikumi un būvnormatīvi. Tas tika izdarīts vēlāk, kad mazās HES jau lielā skaitā bija atjaunotas un vairākas – uzbūvētas jaunās vietās. Tādējādi mazās hidroenerģētikas attīstība tolaik ievērojami apsteidza likumdošanas attīstību. Visstraujāk mazo HES celtniecība un atjaunošana ritēja 2001. un 2002. gadā. Jāuzsver nepieredzēti straujie celtniecības tempi – objekti tika atjaunoti vai uzbūvēti 3…6 mēnešu laikā. Pēc dabas aizstāvju viedokļa, vairākas mazās HES uzbūvētas nepiemērotās vietās, pilnīgi vai daļēji iznīcinot daudzus vērtīgus biotopus un nodarot kaitējumus zivju resursiem.
No 2002. gada 15. janvāra tika radīti vairāki šķēršļi HES atjaunotājiem. Mēģinājumā rast kompromisu starp divām nesamierināmām sabiedrības daļām – mazo HES īpašniekiem un dabas draugiem, tika pieņemti MK noteikumi Nr. 27 Noteikumi par upēm (upju posmiem), uz kurām zivju resursu aizsardzības nolūkā aizliegts būvēt un atjaunot hidroelektrostaciju aizsprostus un veidot jebkādus mehāniskus šķēršļus. Tika aizliegta objektu būvniecība uz 214 mazām un vidējām upēm un upju posmiem. Turklāt no 2003. gada 1. janvāra, ar iepriekš pieņemtajiem labojumiem Enerģētikas likumā, tika atcelts divkāršais elektroenerģijas iepirkuma tarifs no mazajām HES. Ar 2003. gadu valdība pieņēma tā saucamo kvotu sistēmu, kas sākotnēji ļāva būvēt HES ar niecīgu atļautās jaudas apjomu – 0,5 MW, bet vēlākos gados vispār nepiešķīra jaudu apjomus mazo HES attīstībai valstī. Tas apturēja mazās hidroenerģētikas attīstību, un pēc 2003. gada 1. janvāra Latvijā ir atjaunota tikai viena mazā HES Vecpiebalgā.
Latvijā diemžēl nebija vienotas valsts politikas un centra ar pieredzējušiem speciālistiem mazo hidroelektrostaciju jautājumos, kas koordinētu notiekošos procesus un konsultētu HES atjaunotājus par daudziem jautājumiem. Šeit būtu jāmin fakts par attiecīgo valsts institūciju neizpratni mazās hidroenerģētikas jautājumos, kā arī savstarpēji saistītu dažādu institūciju nespēja vienoties konkrētu jautājumu un prasību risināšanā, radot daudzus strīdus, konfliktsituācijas un pat tiesu procesus.
Jautājumi, kas saistīti ar mazajām HES, nonāca sabiedrības uzmanības degpunktā ne tikai tāpēc, ka skar enerģijas tirgu un elektrības iepirkšanu par divkāršo tarifu, bet arī tāpēc, ka atsevišķu personu darbība un izteikumi sabiedrībā tika uztverti kā negrozāma patiesība tā vietā, lai pamatotus slēdzienus par HES ietekmi uz vidi, ūdenskrātuvju ietekmi uz zivju krājumiem un citiem jautājumiem sniegtu kompetentu speciālistu un zinātnieku kolektīvi.
Mazās spēkstacijas tomēr atdzimst un darbojas visā Eiropā. To skaits vienā no ekonomiski visattīstītākajām valstīm – Vācijā – sniedzas pāri 5000. Daudzas no tām atrodas uz sīkām upītēm vecos kādreizējos dzirnavu hidromezglos. Vācijā tiek savākta katra ekoloģiski tīrās enerģijas kripata. Analoģisks stāvoklis ir Austrijā, Čehijā, Slovākijā, Polijā un citās valstīs. It visur mazo hidroenerģētiku kā tautsaimniecībai svarīgu ražotni atbalsta valsts. Tieši tāpat turpmāk jābūt arī Latvijā.
Jaunu impulsu alternatīvās enerģijas ražošanā Latvijā ir devuši 2007.g. jūlijā pieņemtie Ministru kabineta noteikumi Nr 503 Noteikumi par elektroenerģijas ražošanu, izmantojot atjaunojamos energoresursus, kas izdoti saskaņā ar Elektroenerģijas tirgus likuma 29.panta otro, ceturto un piekto daļu. Šie noteikumi nosaka: nosacījumus elektroenerģijas ražošanai, izmantojot atjaunojamos energoresursus; kritērijus, ar kuriem saskaņā ražotājs, kas elektroenerģiju ražo, izmantojot atjaunojamos energoresursus, var iegūt tiesības pārdot saražoto elektroenerģiju obligāti iepērkamā elektroenerģijas apjoma veidā; saražotās elektroenerģijas cenas noteikšanas kārtību atkarībā no energoresursu veida. Cena (bez PVN), par kādu publiskais tirgotājs iepērk no elektrostacijas elektroenerģiju (Ls/MWh), kas saražota no atjaunojamiem energoresursiem, tiek aprēķināta ar formulu, kurā ietilpst regulatora apstiprinātais dabasgāzes tirdzniecības gala tarifs un vairāki koeficienti. Tādējādi elektroenerģijas iepirkuma cena piesaistīta dabasgāzes tirdzniecības gala tarifam, kas ir mainīgs lielums.
Šie MK Noteikumi ļauj cerīgi raudzīties nākotnē arī vēl daudzo ūdensdzirnavu un mazo hidroelektrostaciju atjaunotājiem.
« Laiks mainīt nostāju pret hidroenerģiju Hidroenerģētikas termini »


