University of Oldenburg Ένα πανεπιστήμιο συνδεδεμένο με την ιστορία των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας

Transcript

1 University of Oldenburg Ένα πανεπιστήμιο συνδεδεμένο με την ιστορία των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας Μετά την πετρελαϊκή κρίση του 70 άρχισε να κάνει δειλά-δειλά την εμφάνισή του το «περιβαλλοντικό κίνημα». Αρχικά το κίνημα αυτό αποτελούνταν από μερικές δεκάδες περιβαλλοντικά ευαισθητοποιημένους επιστήμονες οι οποίοι λόγω του γνωστικού τους αντικειμένου και του ερευνητικού τους πνεύματος μπόρεσαν να «διαισθανθούν» τις επερχόμενες περιβαλλοντικές συνέπειες από την σπάταλη χρήση ενέργειας για τις ανθρώπινες δραστηριότητες. Μια σημαντική μερίδα αυτών των ανθρώπων προερχόταν από τις «παραδοσιακά» ευαισθητοποιημένες χώρες της Ευρώπης (Σουηδία, Γερμανία, Δανία, Ολλανδία κ.λ.π) και δημιούργησε έναν από τους πρώτους πυρήνες, μέσα από τους οποίους αναδύθηκαν οι Ανανεώσιμες Μορφές Ενέργειας. Στους αρχικούς αυτούς πυρήνες εναλλακτικής σκέψης και περιβαλλοντικής ευαισθησίας ανήκει και το Πανεπιστήμιο του Oldenburg στη Βόρεια Γερμανία. Γεωγραφικά το Oldenburg βρίσκεται 70 περίπου χιλιόμετρα Δυτικά της Βρέμης και 80 περίπου χιλιόμετρα μακριά από τις ακτές της Βόρειας Θάλασσας, σε μια καταπράσινη πεδιάδα γεμάτη αγρούς και δάση. Την σχετικά λιγοστή ηλιοφάνεια των βόρειων αυτών περιοχών της Γερμανίας αντισταθμίζει η ύπαρξη δυνατού και σταθερού Βόρειου ανέμου δημιουργώντας έτσι ιδανικές συνθήκες για τη χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Στα τέλη ωστόσο της δεκαετίας του 70 σχεδόν κανείς δεν ήξερε τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και κανείς δεν φανταζόταν πως το Oldenburg θα γινόταν ένα από τα σημαντικότερα κέντρα έρευνας και ανάπτυξης αυτών των μορφών ενέργειας.

2 Όλα λοιπόν ξεκίνησαν στις αρχές του 80 από το Τμήμα Φυσικής και Μετεωρολογίας του πανεπιστημίου και ειδικότερα από τους ιδιαιτέρα ανήσυχους Διδάκτορες, και διδακτορικούς φοιτητές. Στα εργαστήρια λοιπόν του πανεπιστημίου άρχισαν οι έρευνες των επαναστατικών, εκείνη την εποχή τεχνολογιών, αρχικά με αυτοχρηματοδότηση και μετά με κάποια μικρή (αλλά σταδιακά αυξανόμενη) χρηματοδότηση από το Γερμανικό κράτος. Από το 1987 και έπειτα η τεχνογνωσία των ερευνητών του πανεπιστημίου είχε φτάσει σε πολύ υψηλά επίπεδα ενώ ταυτόχρονα αποτελούσε υπόδειγμα τόσο σε Ευρωπαϊκό όσο και σε παγκόσμιο επίπεδο. Έτσι λοιπόν ξεκίνησε το μεταπτυχιακό πρόγραμμα PPRE (Postgraduate Program Renewable Energy) το οποίο από τότε λειτουργεί συνεχώς και με μεγάλη επιτυχία έχοντας μέχρι στιγμής περισσότερους από 280 αποφοίτους από 65 χώρες ανά τον κόσμο. Το Energy Lab Στα πλαίσια της έρευνας των τεχνολογιών μείωσης της κατανάλωσης ενέργειας και της παραγωγής «πράσινης» ενέργειας, σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε και το εργαστήριο των ηπίων μορφών ενέργειας του πανεπιστημίου, το Energy Lab (E-Lab). Το Energy Lab πανεπιστημίου του Oldenburg είναι ένα από τα πρώτα πειραματικά βιοκληματικά κτήρια το οποίο χτίστηκε στις αρχές του 1980 (ολοκληρώθηκε στα μέσα του '80) και ενσωματώνει όλες τις βιοκληματικές τεχνικές και τις λοιπές πρωτοποριακές ιδέες εκείνης της εποχής. Σκοπός αυτού του σχεδιασμού ήταν η απόδειξη της λειτουργίας ενός βιοκληματικού και ενεργειακά αυτόνομου κτηρίου μη συνδεδεμένου με το δίκτυο ηλεκτροδότησης. Εικόνα 1: Το Energy Lab του πανεπιστημίου του Oldenburg. Διακρίνονται οι Νότιες επιφάνειες που είναι καλυμμένες με φωτοβολταϊκά πάνελ και ηλιακούς συλλέκτες

3 Το κεντρικό στοιχείο του σχεδιασμού είναι ο περιμετρικός διάδρομος του κτηρίου ο οποίος λειτουργεί ως πρώτη εσωτερική βαθμίδα μόνωσης του κτηρίου ενώ εσωτερικά του περιμετρικού διαδρόμου βρίσκονται οι αίθουσες διδασκαλίας και έρευνας. Στο κέντρο του κτηρίου υπάρχει ένα ''πράσινο'' αίθριο το οποίο συμβάλει στην θερμική ισορροπία του κτηρίου αλλά και στην δημιουργία ευνοϊκού μικροκλίματος στην περιοχή των αιθουσών. Το φως λοιπόν εισέρχεται στο κτήριο από το αίθριο και θερμαίνει τον αέρα που βρίσκεται στο εσωτερικό του κτηρίου, ενώ αλλεπάλληλα επίπεδα μόνωσης «κρατούν» τη θερμότητα στο εσωτερικό του κτηρίου. Επιπλέον ηλιακοί συλλέκτες σωλήνων κενού παράγουν ζεστό νερό το οποίο και αποθηκεύουν σε πολύ καλά θερμομονωμένες δεξαμενές ενώ στη συνέχεια το νερό αυτό συμβάλει στη θέρμανση των διάφορων χώρων του κτηρίου. Το καλοκαίρι ωστόσο που η παραγωγή ζεστού νερού είναι υπεραρκετή ενώ η απαιτούμενη θέρμανση είναι ελάχιστη, το ζεστό νερό διοχετεύεται με ειδικούς αγωγούς στο έδαφος σε βάθος περίπου 300μέτρων όπου και θερμαίνει τοπικά το έδαφος. Λόγων της σύστασης του εδάφους σε αυτό το βάθος, η θερμική αυτή ενέργεια αποθηκεύεται κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού και επαναχρησιμοποιείται με τη βοήθεια αντλιών θερμότητας το χειμώνα. Εικόνα 2: Η εσωτερική πόρτα οδηγεί από τον περιμετρικό διάδρομο στην αίθουσα διδασκαλίας. Το μεγάλο πάχος της πόρτας οφείλεται στα αλλεπάλληλα στρώματα θερμομόνωσης που διαθέτει στο εσωτερικό της. Με τον τρόπο αυτό μειώνεται η μεταφορά θερμότητας από την αίθουσα στον διάδρομο (κατά τους κρύους χειμερινούς μήνες) ενώ το αντίθετο συμβαίνει κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού.

4 Εικόνα 3: Στο εσωτερικό της αίθουσας παρατηρούμε ότι ακόμα και κατά τη διάρκεια μιας συννεφιασμένης χειμωνιάτικης μέρας, το διάχυτο φως που μπαίνει από το αίθριο (στο κέντρο του κτηρίου) είναι αρκετό για να φωτίσει ικανοποιητικά την αίθουσα. Με τον τρόπο αυτό μειώνεται δραματικά η απαίτηση για ''τεχνητό'' φωτισμό. Εικόνα 4: Σημαντική λεπτομέρεια των παραθύρων που χωρίζουν το αίθριο με τον διάδρομο - ''δακτυλίδι'' των εργαστηριακών αιθουσών και των αιθουσών διδασκαλίας. Το 1ο τζάμι είναι διπλό ενώ το δεύτερο τζάμι είναι μονό και σε απόσταση περίπου 10εκ. από το πρώτο. Με τον τρόπο αυτό δημιουργείται τεχνητά μια φυσική κυκλοφορία αέρα μεταξύ αίθριου και αίθουσας βοηθώντας στην καλή κατανομή του θερμού και ψυχρού αέρα των αιθουσών. Το αποτέλεσμα αυτής της λύσης είναι η μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης για τον κλιματισμό των λειτουργικών χώρων.

5 Εικόνα 6: Οι εξωτερικές πόρτες που οδηγούν από τον περιμετρικό διάδρομο προς τα έξω έχουν μεγαλύτερο πάχος από τις εσωτερικές. Φυσικά έχουν πολύ περισσότερη μόνωση και μειώνουν σημαντικά την μεταφορά θερμότητας από το ''θερμό'' εσωτερικό του κτηρίου προς το παγωμένο (συνήθως) περιβάλλον του Oldenburg. Εικόνα 5: Το σύστημα αποθήκευσης ζεστού νερού. Το ζεστό νερό παράγεται στους ηλιακούς συλλέκτες στο εξωτερικό του κτηρίου και αποθηκεύεται εσωτερικά σε πολύ καλά μονωμένες δεξαμενές. Στη συνέχεια χρησιμοποιείται τόσο για κατανάλωση ζεστού νερού όσο και για την θέρμανση των αιθουσών. Το καλοκαίρι το περίσσευμα ζεστού νερού αποθηκεύεται σε μεγάλο βάθος στο έδαφος έτσι ώστε να χρησιμοποιηθεί ξανά τον χειμώνα.

6 Εικόνα 7: Ένα από τα εργαστήρια των Μεταπτυχιακών Σπουδών του πανεπιστημίου του Oldenburg είναι και η εγκατάσταση και δοκιμή συστημάτων Φωτοβολταϊκών συλλεκτών - Μπαταριών Inverters σε κακές καιρικές συνθήκες. Η συγκεκριμένη εγκατάσταση πραγματοποιήθηκε τον Δεκέμβρη του 2005 και αποτελείται από ένα μόνο φωτοβολταϊκό πάνελ, ένα inverter (της εταιρείας Conergy), μια μπαταρία 40Αh και 2 λάμπες χαμηλής κατανάλωσης των 25W. Με την μικρή αυτή εγκατάσταση δοκιμάζεται η λειτουργία και η αξιοπιστία των μικρών φωτοβολταϊκών συστημάτων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για ηλεκτροδότηση αραιοκατοικημένων εκτάσεων της Αφρική και Ασίας όπου το ηλ. δίκτυο δεν μπορεί να φτάσει και η συντήρηση είναι μηδενική. Εικόνα 8: Σε πρώτο πλάνο μερικά από τα δοκιμαστικά φωτοβολταϊκά πάνελ τα οποία συμμετέχουν στο πρόγραμμα δοκιμής μακράς διάρκειας. Εδώ μετρούνται καθημερινά οι επιδόσεις των πάνελ σε σχέση με την ηλιοφάνεια και τα αποτελέσματα επεξεργάζονται αυτόματα από έναν υπολογιστή. Το πείραμα αυτό διαρκεί πολλά χρόνια (περισσότερο από 10) και ως σκοπό του έχει να εξετάσει την μείωση της απόδοσης των φωτοβολταϊκών κατά την πάροδο του χρόνου και την γήρανση των υλικών. Σε δεύτερο πλάνο φαίνονται 2 δοκιμαστικοί ηλιακοί συλλέκτες επίπεδος (αριστερά) και συλλέκτης σωλήνων κενού (δεξιά) Εικόνα 9: Η Νότια πλευρά του κτηρίου είναι σχεδόν καλυμμένη με φωτοβολταϊκά πάνελ για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος για τις ανάγκες του κτηρίου.

7 Εικόνα 10: Μια επιπλέον συστοιχία φωτοβολταϊκών στοιχείων τύπου (λεπτού φιλμ) συμμετέχει επίσης στην ηλεκτροδότηση του κτηρίου. Εικόνα 11: Η δίφυλλη ανεμογεννήτρια των 5000W του εργαστηρίου συμβάλλει επίσης στην τροφοδότηση του εργαστηρίου ειδικά κατά τους ''σκοτεινούς'' χειμερινούς μήνες. Εικόνα 12: Η επικάλυψη της βόρειας πλευράς του κτηρίου με χώμα λειτουργεί ως θερμομονωτικό, μειώνοντας τις απώλειες θερμότητας από το εσωτερικό του κτηρίου. Επιπλέον οι αγωγοί (ακριβώς μπροστά από τον τοίχο) εισάγουν τον «φρέσκο» αέρα στο εσωτερικό του κτηρίου μέσω υπόγειων αγωγών και εναλλακτικών θερμότητας. Με τον τρόπο αυτό ο κρύος αέρας προθερμαίνεται χωρίς σπατάλη ενέργειας.

8 Το Μέλλον Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και η αειφόρος ανάπτυξη έχουν πλέον αποδείξει την αξία τους και έχουν αποκτήσει πάρα πολλούς υποστηρικτές ανά τον κόσμο. Οι επόμενες λοιπόν προκλήσεις των πανεπιστημίων και ερευνητικών ιδρυμάτων που ασχολούνται με την «πράσινη έρευνα» είναι η μείωση του κόστους των διαφόρων προτεινόμενων λύσεων έτσι ώστε αυτές να μπορέσουν να εκτοπίσουν τις παλαιές, ρυπογόνες τεχνολογίες χωρίς οικονομικές επιβαρύνσεις. Για την επίτευξη αυτών των στόχων απαιτείται εντατική και συνεχής έρευνα καθώς και νέες πρωτοποριακές ιδέες. Τα πρώτα λοιπόν βήματα για τη δημιουργία «πράσινων κοινωνιών» έχουν ήδη γίνει. Τώρα πρέπει όλοι οι πολίτες να αναγνωρίσουν τη σημασία της περιβαλλοντικής ευαισθητοποίησης και να συμβάλλουν ατομικά και σαν σύνολο στον αγώνα της διάσωσης του περιβάλλοντος. Σημειώσεις Επαφές Το παρόν κείμενο συντάχθηκε από τον Γιώργο Πεχλιβάνογλου ως ενημερωτικό υλικό για την Περιβαλλοντική Ομάδα του Πανεπιστημίου Μακεδονίας. Για περισσότερες πληροφορίες και επαφές με τον συντάκτη ή το Πανεπιστήμιο του Oldenburg επικοινωνήστε στις παρακάτω διευθύνσεις: Γιώργος Πεχλιβάνογλου Μηχανολόγος Μηχανικός Τ.Ε MSc Renewable Energy Johan Justus Weg 136, D Oldenburg, GERMANY / URL: georgepehli.googlepages.com Πανεπιστήμιο Oldenburg URL: University of Oldenburg PPRE (Postgraduate Program Renewable Energy) URL: Faculty 5 / Institute of Physics Carl-von-Ossietzky-Str Room: W Oldenburg, GERMANY