ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ

Transcript

1 ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ

2 Αειφορική Διαχείριση Η έννοια της Αειφορίας Ως αειφόρος χαρακτηρίζεται η ανάπτυξη (sustainable development) «που ικανοποιεί τις ανάγκες του παρόντος χωρίς να θέτει σε κίνδυνο τη δυνατότητα των μελλοντικών γενεών να ικανοποιούν τις δικές τους ανάγκες». Βασίζεται σε δυο παράγοντες: Ανθρώπινες Ανάγκες και Περιβάλλον. Αφορά στη διαχείριση των πόρων, όπως η ενέργεια, το νερό, η ύλη, η γη. Ανανεώσιμοι πόροι όπως ζωντανοί οργανισμοί για τροφή, ρουχισμό, οικοδόμηση, ιατρικές εφαρμογές κλπ. δεν απαιτείται να μειωθούν στη χρήση τους εφόσον ο ρυθμός χρήσης δεν ξεπερνά τη φυσική αναπαραγωγή τους. Αντίθετα οι μη ανανεώσιμοι πόροι (καύσιμα, μέταλλα κλπ.) απαιτούν περιορισμό στη χρήση και εύρεση υποκατάστατων αλλά και εναλλακτικών λύσεων. Ο δρόμος για την αειφορία περνά από την μείωση της υπερκατανάλωσης, συνεπώς και της παραγωγής. Η έμφαση δίνεται στην οικονομία στη χρήση, στην επαναχρησιμοποίηση και στην ανακύκλωση. Τα Συστήματα που υποστηρίζουν τη Ζωή στον πλανήτη μας (ατμόσφαιρα, θάλασσα, έδαφος) αποτελούν το μεγαλύτερο κεφάλαιο για την επιβίωσή μας. Είναι η φυσική παρακαταθήκη της Γαίας στον Άνθρωπο. Δυστυχώς αυτό το τεράστιο φυσικό κεφάλαιο θεωρείται από τους θιασώτες της άγριας ανάπτυξης ανεξάντλητο και απείρως ανανεώσιμο, προσφερόμενο για ελεύθερη εκμετάλλευση με μοναδικό στόχο την απεριόριστη οικονομική ανάπτυξη. Η φύση όμως έχει όρια! Οι επιπτώσεις στα φυσικά οικοσυστήματα πρέπει να ελαχιστοποιηθούν, ώστε οι λειτουργίες τους να διατηρηθούν στο ακέραιο και για τις επόμενες γενιές.

3 Πως συμβάλουν οι βιολογικές καλλιέργειες προς αυτήν την κατεύθυνση Η βιολογική γεωργία πρέπει να νοηθεί ως μέρος ενός αειφόρου γεωργικού συστήματος και ως μία βιώσιμη εναλλακτική λύση για τις περισσότερο παραδοσιακές προσεγγίσεις της γεωργίας. Από τη θέση σε ισχύ των κανόνων της ΕΕ για τη βιολογική γεωργία το 1992, δεκάδες χιλιάδες γεωργικών εκμεταλλεύσεων μετατράπηκαν προς αυτό το σύστημα, ως αποτέλεσμα της αυξανόμενης ευαισθητοποίησης των καταναλωτών καθώς και της ζήτησης για προϊόντα που καλλιεργούνται με βιολογικές μεθόδους. Η αειφορία τόσο της γεωργίας όσο και του περιβάλλοντος αποτελεί βασικό στόχο της σημερινής κοινής γεωργικής πολιτικής (ΚΓΠ): «Η αειφόρος ανάπτυξη πρέπει να συμβιβάζει την παραγωγή τροφίμων με τη διατήρηση των πεπερασμένων πόρων και την προστασία του φυσικού περιβάλλοντος, έτσι ώστε οι ανάγκες των ανθρώπων που ζουν σήμερα να μπορούν να ικανοποιούνται χωρίς να υπονομεύεται η δυνατότητα των μελλοντικών γενεών να εκπληρώνουν τις δικές τους ανάγκες.» Ο στόχος αυτός απαιτεί να λαμβάνουν υπόψη τους οι γεωργοί τις συνέπειες που θα έχουν οι δραστηριότητές τους στο μέλλον της γεωργίας και τον τρόπο με τον οποίο τα συστήματα που χρησιμοποιούν διαμορφώνουν το περιβάλλον. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα οι γεωργοί, οι καταναλωτές και όσοι συμβάλλουν στη χάραξη πολιτικών γραμμών να εκδηλώσουν ένα ανανεωμένο ενδιαφέρον για τη βιολογική γεωργία. Αυτά τα τοπικά συστήματα θεωρούν τη γονιμότητα του εδάφους ως τη βάση της παραγωγικής ικανότητας, σεβόμενα τα φυτά, τα έμφυτα χαρακτηριστικά των ζώων και το περιβάλλον, βελτιώνοντας έτσι την ποιότητα σε όλους αυτούς τους αλληλεξαρτώμενους παράγοντες. Η βιολογική γεωργία μειώνει σημαντικά τις εισροές στην καλλιέργεια, χρησιμοποιεί ήπια, προσαρμοσμένη τεχνολογία, αξιοποιεί τους τοπικούς παραγωγικούς πόρους και γενικά προσεγγίζει με ολιστικό τρόπο την αγροτική παραγωγή. Στις σημερινές διεθνείς εξελίξεις αποτελεί, πια, μια ρεαλιστική και εφικτή πρόταση στα πλαίσια ενός νέου μοντέλου αγροτικής παραγωγής, προσανατολισμένου προς την αειφόρο ανάπτυξη.»

4 ΤΕΝΟΛΟΓΙΕΣ ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΩΝ ΠΗΓΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΟΝ ΑΓΡΟΤΙΚΟ ΧΩΡΟ Αεριοποίηση Βιομάζας (Biomass Gasification) Αέριο Σύνθεσης (SynGas) Καλλιέργειες Ενεργειακών Φυτών για Βιοκαύσιμα (Energy Crop for Biofuels) Βιοντήζελ (Biodiesel) Βιοαιθανόλη (Bioethanol) Ηλιακή και Αιολική Ενέργεια (Solar and Wind Energy) ΤΕΧΝΟΟΙΚΟΝΟΜΙΚΕΣ ΜΕΛΕΤΕΣ

5 Αιολικά και Φωτοβολταϊκά Πάρκα. Δύο νέες μέθοδοι παραγωγής ενέργειας

6 Παρουσίαση του προβλήματος Αρχικά θα ενημερωθούν αυτοί που δεν γνωρίζουν σχετικά με αυτές τις δυο νέες μεθόδους εξοικονόμησης ενέργειας. Επίσης θα περιλαμβάνονται ο τρόπος κατασκευής και η απόδοση του κάθε τρόπου αντίστοιχα. Το συμπέρασμα δεν θα είναι ποιος από τις δύο είναι πιο αποδοτικός αλλά που μπορεί να χρησιμοποιηθεί ο καθένας και για πιο σκοπό. Τα όρια της έρευνας θα περιορίζονται κυρίως στον ελλαδικό χώρο.

7 Παρουσίαση του προβλήματος (συνέχεια) Μεταβλητές: Τρόπος κατασκευής, εγκατάστασης και λειτουργίας. Απόδοση. Ενδεδειγμένη χρήση. Στην εργασία θα παρατηρείται ο τρόπος κατασκευής και λειτουργίας των πάρκων καθώς και η απόδοσή τους σε ηλεκτρικό ρεύμα. Επιπλέον θα γίνουν γνωστοί οι τόποι που μπορούν να εγκατασταθούν και για πιο σκοπό κάθε φορά.

8 Κατασκευή τριών νέων φωτοβολταϊκών πάρκων στην Δυτική Ελλάδα (Σταφιδόκαμπος & Τραγανό) και ενός αιολικού (Πάτρα) Ποια από τις δύο είναι πιο παραγωγική και ποια πιο εύχρηστη

9 Στόχοι: Ενημέρωση αυτών που δεν γνωρίζουν σχετικά με το θέμα. Ενημέρωση για τον τρόπο κατασκευής. Ενημέρωση για την απόδοση καθεμιάς ξεχωριστά. Ενημέρωση του σκοπού κατασκευής τους. Γνωστοποίηση πλεονεκτημάτων και μειονεκτημάτων.

10 Παρ όλο που ο τρόπος της έρευνας είναι η σύγκριση, τελικά μέσα από αυτή δε θα διαπιστώσουμε ποια από τις δύο μεθόδους είναι καλύτερη. Αρχικά θα ασχοληθούμε με τον τρόπο λειτουργίας του καθενός. Έπειτα θα ελέγξουμε την απόδοσή τους αλλά και τυχόν επιπτώσεις τους. Τέλος θα δούμε που μπορούν να χρησιμοποιηθούν (δηλ. σε ποιο μέρος) και για ποιο σκοπό (δηλ. σε τι εξυπηρετούν), εξετάζοντας και τα πλεονεκτήματα/ μειονεκτήματα τους.

11 Κυρίως Θέμα Πρόλογος : Κάθε στιγμή στη ζωή του ο άνθρωπος για να καταφέρει να θέσει σε λειτουργία ό,τι ο ίδιος έχει εφεύρει, χρειάζεται ενέργεια. Υπάρχουν δύο μορφές ενέργειας: Οι Ανανεώσιμες όπως ο ήλιος και ο άνεμος και Οι μη ανανεώσιμες όπως το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο.

12 Κυρίως Θέμα Ωστόσο στις μέρες μας υπάρχει ένα σοβαρό πρόβλημα: Οι περισσότερες λειτουργίες γίνονται με τη χρήση μη ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Αυτές όμως πρόκειται σύντομα να εξαντληθούν. Έτσι η δημιουργία μηχανών που θα εκμεταλλεύονται ανανεώσιμες πηγές ενέργειας επιβάλλεται γι αυτό εδώ και μερικά χρόνια γίνονται μεγάλες προσπάθειες για τη δημιουργία τέτοιων μηχανών. Έτσι δημιουργήθηκαν τα φωτοβολταϊκά και τα αιολικά πάρκα.

13 Κυρίως θέμα Αιολικά πάρκα Τρόπος κατασκευής, εγκατάστασης και λειτουργίας: Η σημερινή τεχνολογία βασίζεται σε ανεμογεννήτριες άξονα 2 ή τριών πτερυγίων, με αποδιδόμενη ηλεκτρονική ισχύ kw. Όταν εντοπισθεί μία ανεμώδης περιοχή και εφόσον έχουν προηγηθεί βέβαια οι απαραίτητες μετρήσεις και μελέτες για την αξιοποίηση του αιολικού της δυναμικού, τοποθετούνται μερικές δεκάδες ανεμογεννήτριες, οι οποίες απαρτίζουν ένα «αιολικό πάρκο». Η εγκατάσταση κάθε ανεμογεννήτριας διαρκεί 1-3 μέρες. Αρχικά ανυψώνεται ο πύργος και τοποθετείται τμηματικά πάνω στα θεμέλια. Μετά ανυψώνεται η άτρακτος* στην κορυφή του πύργου.

14 Κυρίως θέμα (συνέχεια) Στη βάση του πύργου συναρμολογείται ο ρότορας ή δρομέας* (οριζοντίου άξονα, πάνω στον οποίο είναι προσαρτημένα τα πτερύγια), ο οποίος αποτελεί το κινητό μέρος της ανεμογεννήτριας. Η άτρακτος περιλαμβάνει το σύστημα μετατροπής της μηχανικής ενέργειας σε ηλεκτρική. Στη συνέχεια ο ρότορας ανυψώνεται και συνδέεται στην άτρακτο. Τέλος, γίνονται οι απαραίτητες ηλεκτρικές συνδέσεις.

15 Κυρίως θέμα Απόδοση: Κάθε ανεμογεννήτρια αποδίδει ηλεκτρονική ισχύ kW. Ένα τυπικό αιολικό πάρκο 10 MW μπορεί να καλύψει τις ανάγκες για κατοίκους Γενικότερα στη χώρα μας το εκμεταλλεύσιμο αιολικό δυναμικό εκτιμάται ότι αντιπροσωπεύει το 13,6% του συνόλου των ηλεκτρικών αναγκών της χώρας. Ποσοστό αρκετά σημαντικό αφού ακόμα γίνονται τα πρώτα βήματα στον συγκεκριμένο τομέα.

16 Ενδεδειγμένη χρήση αιολικών-κατάσταση στην Ελλάδα: Είναι λογικό πως για να λειτουργήσουν τα αιολικά πάρκα είναι απαραίτητο να τοποθετηθούν σε περιοχή που να είναι έντονο το φαινόμενο των ανέμων. Η Ελλάδα είναι μια χώρα με απόλυτα ευνοϊκές συνθήκες για την κατασκευή τους αφού διαθέτει πλούσια ακτογραμμή και μεγάλο πλήθος νησιών. Ως εκ τούτου, οι ισχυροί άνεμοι που πνέουν κυρίως στις νησιωτικές και παραλιακές περιοχές προσδίδουν ιδιαίτερη σημασία στην ανάπτυξη της αιολικής ενέργειας στη χώρα.

17 Πλεονεκτήματα /Μειονεκτήματα Αιολικών πάρκων: Πλεονεκτήματα: 1. Ένα από τα βασικότερα πλεονεκτήματα των αιολικών πάρκων είναι η απόδοσή τους. Μπορούν εύκολα να καλύψουν τις ανάγκες πολλών ΜW χωρίς να αφήνουν απόβλητα και κάθε είδους ουσία η οποία είναι βλαβερή προς το περιβάλλον. Εξοικονομώντας 2500 τόνους πετρέλαιο που αντιστοιχούν σε εκπομπές τόνων διοξειδίου του άνθρακα και 210 τόνων διοξειδίου του θείου.

18 Πλεονεκτήματα /Μειονεκτήματα Αιολικών πάρκων: Πλεονεκτήματα: 2. Επίσης η κατασκευή και τοποθέτησή τους δεν θεωρείται δύσκολη. Μπορούν να τοποθετηθούν σε διάφορα μέρη όπως νησιά ή λόφους καλύπτοντας τις ανάγκες ανθρώπων σε διάφορες περιοχές και εξασφαλίζοντας νέες θέσεις εργασίας. 3. Τέλος δεν εμποδίζουν τη διεξαγωγή άλλων δραστηριοτήτων.

19 Μειονεκτήματα: Οι ανεμογεννήτριες μπορεί να προκαλέσουν τραυματισμούς ή θανατώσεις πουλιών, κυρίως αποδημητικών γιατί τα ενδημικά συνηθίζουν την παρουσία των μηχανών και τις αποφεύγουν. Έτσι είναι καλύτερο να μην κατασκευάζονται αιολικά πάρκα σε δρόμους μετανάστευσης πουλιών. Πάντως η συχνότητα ατυχημάτων πουλιών σε αιολικά πάρκα είναι πολύ μικρότερη αυτής των ατυχημάτων με αυτοκίνητα. Ένα επίσης σημαντικό πρόβλημα είναι και ο θόρυβος από τη λειτουργία των μηχανών. Με την εξέλιξη όμως της τεχνολογίας και την αυστηρότερη επιλογή του τόπου εγκατάστασης, τα παραπάνω προβλήματα έχουν σχεδόν λυθεί.

20 Δομή φωτοβολταϊκού πάρκου: Το φωτοβολταϊκό σύστημα αποτελείται από ένα αριθμό μερών ή υποσυστημάτων: (α) Τη φωτοβολταϊκή γεννήτρια με τη μηχανική υποστήριξη και πιθανόν ένα σύστημα παρακολούθησης της ηλιακής τροχιάς. (β) Μπαταρίες (υποσύστημα αποθήκευσης). (γ) Καθορισμό ισχύος και συσκευή ελέγχου που περιλαμβάνει φροντίδα για μέτρηση και παρατήρηση. (δ) Εφεδρική γεννήτρια. Η επιλογή του πώς και ποια από αυτά τα στοιχεία ολοκληρώνονται μέσα στο σύστημα εξαρτάται από ποικίλες εκτιμήσεις.

21 Τρόπος κατασκευής, εγκατάστασης και λειτουργίας: Ένα φωτοβολταϊκό σύστημα αποτελείται από ένα ή περισσότερα πάνελ* φωτοβολταϊκών στοιχείων* μαζί με τις απαραίτητες συσκευές και διατάξεις για τη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται στην επιθυμητή μορφή. Το φωτοβολταϊκό στοιχείο είναι συνήθως τετράγωνο με πλευρά mm. Για τη δημιουργία του χρησιμοποιούνται κυρίως δύο τύποι πυριτίου: το άμορφο και το κρυσταλλικό πυρίτιο, ενώ το κρυσταλλικό διακρίνεται σε μονοκρυσταλλικό ή πολυκρυσταλλικό.

22 Τρόπος κατασκευής, εγκατάστασης και λειτουργίας: Εκτός από το πυρίτιο για την κατασκευή φωτοβολταϊκών στοιχείων χρησιμοποιούνται και άλλα υλικά, όπως το Κάδμιο-Τελλούριο (CdTe) και ο ινδοδισεληνιούχος χαλκός. Σε αυτές τις κατασκευές η μορφή του στοιχείου διαφέρει σημαντικά από αυτή του κρυσταλλικού πυριτίου, και έχει συνήθως τη μορφή λωρίδας πλάτους μερικών χιλιοστών και μήκους αρκετών εκατοστών.

23 Τα φωτοβολταϊκά στοιχεία ομαδοποιούνται κατάλληλα και συγκροτούν τα φωτοβολταϊκά πλαίσια (ή γεννήτριες τυπικής ισχύος), οι οποίες έχουν ως βασικό μέρος το ηλιακό στοιχείο που είναι ένας κατάλληλα επεξεργασμένος ημιαγωγός λεπτού πάχους σε επίπεδη επιφάνεια. Τα φωτοβολταϊκά πλαίσια συνδέονται ηλεκτρολογικά μεταξύ τους και δημιουργούνται οι φωτοβολταϊκές συστοιχίες, η οποίες μπορεί να περιλαμβάνουν από δύο έως και αρκετές εκατοντάδες φωτοβολταϊκά πλαίσια.

24 Η πρόσπτωση ηλιακής ακτινοβολίας δημιουργεί ηλεκτρική τάση και με την κατάλληλη σύνδεση σε φορτίο παράγεται ηλεκτρικό ρεύμα. Ωστόσο, ένα σημαντικό πρόβλημα που αντιμετωπίζει ο σχεδιαστής μιας διάταξης είναι το που θα στερεωθούν οι βασικές μονάδες, αν θα στερεωθούν σε σταθερές θέσεις ή οι προσανατολισμοί τους θα ακολουθούν (ιχνηλατούν) την κίνηση του ηλίου. Στις περισσότερες διατάξεις οι βασικές μονάδες στερεώνονται σ ένα σταθερό κεκλιμένο επίπεδο με την πρόσοψη προς τον ισημερινό.

25 H άριστη γωνία κλίσης εξαρτάται κυρίως από το γεωγραφικό πλάτος, την αναλογία της διάχυτης ακτινοβολίας στην τοποθεσία και το είδος του φορτίου. Κατά τη μελέτη του φωτοβολταϊκού συστήματος γίνεται η αξιολόγηση των ειδικών συνθηκών της εφαρμογής (κατεύθυνση και διάρκεια της ηλιοφάνειας, τυχόν σκιάσεις κτλ.) ώστε να επιλεγεί η κατάλληλη τεχνολογία.

26 Απόδοση: Ένα πάνελ 36 κυψελών μπορεί να έχει ονομαστική ισχύ 70-85W, ενώ μεγαλύτερα πάνελ μπορεί να φτάσουν και τα 200W ή και παραπάνω. Η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από μια φωτοβολταϊκή συστοιχία είναι συνεχούς ρεύματος, και για το λόγο αυτό οι πρώτες χρήσεις των φωτοβολταϊκών αφορούσαν εφαρμογές όπως ο υπολογιστής τσέπης («κομπιουτεράκι») και οι δορυφόροι. Με την προοδευτική αύξηση όμως του βαθμού απόδοσης, δημιουργήθηκαν ειδικές συσκευές οι αναστροφείς, που σκοπό έχουν να μετατρέψουν την έξοδο συνεχούς τάσης της φωτοβολταϊκής συστοιχίας σε εναλλασσόμενη τάση. Με τον τρόπο αυτό, το φωτοβολταϊκό σύστημα είναι σε θέση να τροφοδοτήσει μια σύγχρονη εγκατάσταση (κατοικία, θερμοκήπιο, μονάδα παραγωγής κλπ.) που χρησιμοποιεί συσκευές εναλλασσόμενου ρεύματος.

27 Ενδεδειγμένη χρήση φωτοβολταϊκών: Ένα από τα σημαντικότερα πλεονεκτήματα των φωτοβολταϊκών είναι ότι μπορούν εύκολα να τοποθετηθούν σε όλα τα μέρη και με διάφορες χρήσεις αρκεί να υπάρχει ηλιακό φως. Για παράδειγμα μπορούν να χρησιμοποιηθούν: σε μικρές εκτάσεις γης (για την τροφοδότηση πολλών κτιρίων) [φωτοβολταϊκά πάρκα] σε ήδη υπάρχουσες κατασκευές (όπως π.χ. την σκεπή ενός σπιτιού ή θερμοκηπίου.) σε δορυφόρους ή σε διαστημόπλοια.

28 Κυρίως θέμα Πλεονεκτήματα/ Μειονεκτήματα Φωτοβολταϊκών συστημάτων: Πλεονεκτήματα: Τεχνολογία φιλική προς το περιβάλλον. Η ηλιακή ενέργεια είναι ανεξάντλητη ενεργειακή πηγή, διατίθεται παντού και δεν αξίζει απολύτως τίποτα. Με την κατάλληλη γεωγραφική κατανομή, τα φωτοβολταϊκά συστήματα μπορούν να εγκατασταθούν χωρίς ενίσχυση του δικτύου διανομής. Η λειτουργία του συστήματος είναι απόλυτα αθόρυβη. Οι απαιτήσεις συντήρησης είναι σχεδόν μηδενικές. Η διάρκεια ζωής είναι μεγάλη (20-30 χρόνια).

29 Κυρίως θέμα (συνέχεια) Υπάρχει πάντα η δυνατότητα μελλοντικής επέκτασης, ώστε να ανταποκρίνονται στις αυξανόμενες ανάγκες των χρηστών. Μπορούν να εγκατασταθούν πάνω σε ήδη υπάρχουσες κατασκευές όπως π.χ. η στέγη ενός σπιτιού. Μειονεκτήματα: Ως μειονέκτημα θα μπορούσε να καταλογίσει κανείς στα φωτοβολταϊκά συστήματα το κόστος τους, το οποίο, παρά τις τεχνολογικές εξελίξεις παραμένει ακόμα αρκετά υψηλό.

30 Ορισμοί (7ο στάδιο) Άτρακτος: το μέρος στο οποίο περιλαμβάνεται το σύστημα μετατροπής της μηχανικής ενέργειας σε ηλεκτρική. Ρότορας ή δρομέας: το εξάρτημα στο οποίο στηρίζονται τα πτερύγια Φωτοβολταϊκό στοιχείο: κυψέλη ή κύτταρο Πάνελ: φωτοβολταϊκό πλαίσιο, γεννήτρια τυπικής ισχύος ή κρύσταλλο όπως λέγεται στο εμπόριο {Η σημασία όλων των λέξεων με αστερίσκο (*) εξηγούνται σε αυτό το στάδιο.}

31 Συμπεράσματα (8ο στάδιο) Μελετώντας τις πληροφορίες που μας δίνει η εργασία, μπορούμε εύκολα να συμπεράνουμε ότι καμία από τις δύο μεθόδους δεν υπερτερεί ή υστερεί της άλλης. Αντίθετα βλέπουμε ότι είναι δύο πρωτοποριακές ανακαλύψεις που η κάθε μία με τα πλεονεκτήματά της συμπληρώνει την άλλη. Επίσης είναι δύο επενδύσεις με βλέψεις για το μέλλον.

32 Συμπεράσματα (8ο στάδιο) Τέλος, ο 21ος αιώνας θα είναι ο αιώνας των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας θα διαδραματίσουν έναν συνεχώς αυξανόμενο ρόλο τις επόμενες δεκαετίες. Αναγνωρίζονται τα πλεονεκτήματα που έχουν για την κοινωνία όσον αφορά τη μείωση των επιπτώσεων στο περιβάλλον και την υγεία, η συμβολή τους στη μείωση της εξάρτησης από το πετρέλαιο που παρουσιάζει υψηλές διακυμάνσεις τιμών και της διαμάχης για αυτό, χωρίς να δημιουργούν νέα προβλήματα, όπως πυρηνικά απόβλητα ή διάδοση των πυρηνικών, καθώς κα η δημιουργία θέσεων απασχόλησης και τοπικού οικονομικού δυναμικού προστιθέμενης αξίας. Ωστόσο, αυτό που συχνά λησμονείται είναι η ποικιλομορφία της χρήσης τους.

33 Βιβλιογραφία (8ο στάδιο) Τεχνολογία για μαθητές Ά Γενικού Λυκείου ΟΕΔΒ

34 Φωτογραφικό υλικό

35 Φωτογραφικό υλικό

36 υλικό Φωτογραφικό

37 ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΕΣ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΕΣ

38 Καλλιέργεια ενεργειακών φυτών για την παραγωγή βιοκαυσίμων Δεν είναι σημαντικό να προβλέπουμε το μέλλον, αλλά είναι σημαντικό να είμαστε προετοιμασμένοι για το μέλλον. Περικλής, 500 π.χ.

39 Νέα δεδομένα στη χώρα μας Προοπτική νέων καλλιεργειών

40 Ενεργειακές καλλιέργειες

41 Ενεργειακές Καλλιέργειες «Η χρήση φυτικών ελαίων σαν καύσιμα μηχανών φαίνεται ασήμαντη σήμερα. Όμως τέτοια έλαια μπορεί να γίνουν με την πάροδο του χρόνου τόσο σημαντικά όσο είναι το πετρέλαιο και η λιθανθρακόπισσα σήμερα.» Rudolf Diesel, 1912

42 Εξέλιξη πληθυσμού της γης Έτος Πληθυσμός της γης εκατομμύρια εκατομμύρια εκατομμύρια εκατομμύρια εκατομμύρια εκατομμύρια εκατομμύρια (πρόβλεψη Ο.Η.Ε.)

43 Εξέλιξη Πληθυσμού γης και κατανάλωση θερμίδων Αύξηση πληθυσμού Δισεκατομμύρια άνθρωποι Αύξηση της κατανάλωσης θερμίδων Θερμίδες/ άτομο/ ημέρα Βιομηχανικές χώρες Ανεπτυγμένες χώρες Αναπτυσσόμενες χώρες Η αύξηση του γήινου πληθυσμού και η οικονομική ανάπτυξη είναι οι βασικοί παράγοντες για την αυξανόμενη ζήτηση σε τρόφιμα, ζωοτροφές καθώς και κλωστικές ίνες.

44 Παγκόσμια εκμετάλλευση σιτηρών (Εκατομμύρια τόνους 2003/4) Η χρησιμοποίηση των σιτηρών σαν ζωοτροφή αυξάνει σημαντικά στις αναπτυσσόμενες χώρες. Άμεση ανθρώπινη κατανάλωση Κατανάλωση σαν ζωοτροφή Τάση

45 Παγκόσμια εξέλιξη της χρήσης σιτηρών Πρόγνωση Ζωοτροφή Τρόφιμα Ανανεώσιμη ενέργεια Τροφή για οικιακά ζώα Μελλοντική ζήτηση ξεπερνά την εγχώρια φυτική παραγωγή για βιοκαύσιμα Ο συναγωνισμός μεταξύ τροφίμων ζωοτροφών και καυσίμων θα αυξήσει τις τιμές και την ανάγκη για ενεργειακά φυτά

46 Ανάγκες γεωργικής γης για παραγωγή τροφίμων με και χωρίς αγροχημικά Κατάσταση / έτος 2000 Παγκόσμιος πληθυσμός 6 δισ. άτομα Έτος 2025 Παγκ. πληθυσμός 8 δισ. άτομα Θεωρητική δυναμική Γήινης επιφάνειας 13 δισ εκτάρια 3,5 Mrd.da με Φυτοφάρμακα + λιπάσματα 4,0 Mrd.da χωρίς Φυτοφάρμακα + λιπάσματα 5,9 Mrd.da χωρίς Φυτοφάρμακα + λιπάσματα 4,3 Mrd.ha Έρημος Παγετώνες 3,8Mrd.ha Δάση Στέπες 3,4 Mrd.ha Λιβάδια Prarie 1.5 Mrd.ha Γεωργική γη Διαρκείς

47 Παγκόσμια μείωση της γεωργικής γης ανά άτομο 2,8 δισ. 6,1 δισ. 9,1 δισ. Διαθέσιμη γεωργική γη ανά άτομο

48 Παγκόσμια κατανάλωση ενέργειας ανάλογα με το είδος ενέργειας ( ) Ιστορία Εξέλιξη Πετρέλαιο Άνθρακας Αέριο Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας Πυρηνική ενέργεια

49 Κατανομή των βεβαιωμένων αποθεμάτων πετρελαίου 66,4 Βόρεια Αμερική Κ.&Ν.Αμερική Α.Ευρώπη&ΠΣΕ Μέση Ανατολή Αφρική 5,4 8,8 1,8 7,4 4,3 Ασία&Ωκεανία

50 Γεωγραφική κατανομή των βεβαιωμένων αποθεμάτων φυσικού αερίου Σοβιετική Ενωση Μέση Ανατολή Ασία και Ωκεανία Αφρική Βόρειος Αμερική Κεν.& Ν.Αμερική Ευρώπη

51 Ενεργειακή κατάσταση μέχρι το 2030 Αλλαγή των πρωτογενών ενεργειακών αναγκών μέχρι το 2030 Πετρέλαιο, αέριο, άνθρακας: 83% των επιπρόσθετων ενεργειακών αναγκών C Λάδι Αέριο Ατόμ. Ενέργ. Υδάτινη ενέργ. Άλλα (Βιοκαύσιμα, ηλιακή κλπ

52 Ενεργειακή κατάσταση ΕU-25 μέχρι το 2030 Έτος Ενεργειακές ανάγκες για επιλεγμένα καύσιμα μεταφορών Βενζίνη Κυροζίνη Ντίζελ Ολικά

53 Αξιοποίηση Ανανεώσιμων Μορφών Ενέργειας Παγκοσμίως Ενέργεια από Βιομάζα Βιομάζα για παραγωγή θερμότητας 45,6% Βιοκαύσιμα 8,5% Βιομάζα για χρήση σε γεννήτριες 7,2% Σύνολο 61,3% Ενεργειακές Καλλιέργειες => Βιομάζα Πηγή: BMU, 2004

54 Ποσοστό Ε.Ε. στην κατανάλωση ενέργειας (%) Ενεργειακή κατάσταση Ποσοστό ανανεώσιμων πηγών ενέργειας EU 28 και μελλοντικά μέλη Αιολική ενέργεια Υδάτινη ενέργεια Γεωθερμική ενέργεια Βιομάζα & σκουπίδια Ηλιακή ενέργεια Χώρες

55 Μέγιστο 22% ΕΕ από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας Πολιτικοί στόχοι Ποσοστό των Ανανεώσιμων στις Ανάγκες ρεύματος Ανάγκες καυσίμων

56 Οι βασικές ενεργειακές ανάγκες ενός Γερμανού ανέρχονται σε 4 t λάδι/ετησίως από αυτό παράγεται τελικά ενέργεια 46% Θερμότητα 36% Καύσιμα 18% Ρεύμα

57 Πετρέλαιο 84 Μιο βαρέλια πετρελαίου χρειάζονται ημερησίως 83 Μιο βαρέλια πετρελαίου καταναλώνονται ημερησίως Ο τεχνικά εφικτός τρόπος εξώριξης έχει ξεπεράσει το 95% Το 2010 θα χρειάζονται 1000 Μιο βαρέλια πετρελαίου ημερησίως

58 ΚΙΝΑ 1955 ήταν η Κίνα η μεγαλύτερη χώρα εξαγωγής πετρελαίου 2005 είναι η Κίνα η μεγαλύτερη χώρα εισαγωγής πετρελαίου στην Ασία Και καταναλώνει το 36% της παγκόσμιας ζήτησης πετρελαίου

59 Δυναμικότητα για την Παραγωγή Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας στην Ευρώπη (μέχρι το 2030) Η ενέργεια η οποία μπορεί να εξοικονομηθεί από την καλλιέργεια των ενεργειακών φυτών μπορεί να υπολογιστεί σε Mtoe=Εκατομμύρια ton από λάδι

60 Παραγωγή Βιοκαυσίμων Βιοαιθανόλη & Βιοντίζελ Ενεργειακή έλλειψη και παγκόσμια αποθέματα πετρελαίου Διάρκεια των μέχρι σήμερα γνωστών ενεργειακών αποθεμάτων Πετρέλαιο 42 χρόνια Αέριο 65 Χρόνια Άνθρακας 169 χρόνια Παραγωγή πετρελαίου Παραγωγή πετρελαίου Βαρύ πετρέλαιο & πετρελαϊκή άμμος Συμβατικό Πετρέλαιο (HILLER 1977)

61 Οι σημαντικότερες 10 χώρες παραγωγής πετρελαίου

62 Ανάγκες σε πετρέλαιο Mrd.Τόννοι/έτος Μείωση αποθεμάτων πετρελαίου Ρωμαϊκή εποχή Μεσαίωνας Σήμερα Έτος Και μετά?

63 Παγκόσμια αποθέματα πετρελαίου σε διάφορες χώρες Παγκόσμια αποθέματα σε Γίγα τόνους

64 Πετρέλαιο: Παγκόσμια εμπορικά ρεύματα

65 Ενεργειακές καλλιέργειες Οι ενεργειακές καλλιέργειες είναι καλλιεργούμενα ή αυτοφυή είδη, παραδοσιακά ή νέα, τα οποία παράγουν Βιομάζα ως κύριο προϊόν, που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για Ενεργειακούς σκοπούς.

66 Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (Αιολική, Ηλιακή, Γεωθερμία, Βιοκαύσιμα κλπ) Ελάττωση παγκόσμιων αποθεμάτων πετρελαίου Αφύπνιση σχετικά με θέματα προστασίας περιβάλλοντος Βιοκαύσιμα Βιοντίζελ Βιαιθανόλη

67 Ενεργειακές Καλλιέργειες Τελικές χρήσεις

68 Παγκόσμια παραγωγή λαδιού (Μέσος όρος ) Φοινικέλαιο Λάδι από Ελαιοκράμβη & Σινάπι Σογιέλαιο Ηλιέλαιο

69 Παραγωγή Βιοκαυσίμων για τις Μεταφορές σε εκατομ. λίτρα (2005) Μεταξύ σχεδόν τετραπλασιασμός παγκόσμιας παραγωγής Μεταξύ αύξηση παραγωγής πετρελαίου κατά 7%

70 Παραγωγή Βιοαιθανόλης Παγκόσμια

71

72 Ενεργειακά φυτά στην νέα καταναλωτική αλυσίδα των Βιοκαυσίμων Ανά βαρέλι Σιτάρι Καλαμπόκι Σόγια Ελαιοκράμβη Σιτάρι Καλαμπόκι Ηλίανθος Τεύτλα Ζαχαροκάλαμο Σόργο Σόργο Ζαχαροκάλαμο Ζαχαροκάλαμο Καλαμπόκι Υπολογισθέν κόστος παραγωγής ανά βαρέλι βιοκαυσίμων Ζατρόφα, Σόγια Φοινικέλαιο Ελαιοκράμβη Άχυρο ρυζιού Σιτάρι καλαμπόκι Σόργο Ελαιοκράμβη Άχυρο ρυζιού Φοινικέλαιο Ζατρόφα, Σόγια

73 Βιοντίζελ: Παραγωγή Το πράσινο κύμα κυλάει Παραγωγή βιοντίζελ στη Γερμανία σε Τόνους

74 Παραγωγικότητα του Βιοντίζελ το διάστημα Παραγωγή βιοντίζελ στη Γερμανία (Τόνοι)

75 Παραγωγή βιοντίζελ στην Ευρώπη από το 1992

76 Παραγωγή βιοντίζελ στην Ευρώπη από το 1992

77 Εξεταζόμενες καλλιέργειες για την παραγωγή Biodiesel (B-D) Ελαιοκράμβη Ηλίανθος Αλυσίδα Σπόροι πλούσιοι σε έλαια Ζωοτροφή Γλυκερίνη Εξαγωγή ελαίου Εστεροποίηση Διαχωρισμός Βιοντίζελ Μεθανόλη

78 Εξεταζόμενες καλλιέργειες για την Παραγωγή Bioethanol (B-ETH) Αλυσίδα Ζαχαρότευτλα Σιτάρι Παραπροϊόντα Ζαχαρότευτλα Σιτάρι Υδρόλυση Ζύμωση Απόσταξη Βιοαιθανόλη Μαγιά

79 Στόχοι για την Χρήση Βιοκαυσίμων Παγκοσμίως Χρονικός Προσδιορισμός Στόχος Η.Π.Α % 20% Ε.Ε % 5,75% 8% Ινδία % Χώρες όπως η Ινδία (τζατρόφα, ~98 εκ. εκτάρια), Βραζιλία (αιθανόλη) και σε μικρότερη έκταση, η Μαλαισία και η Ινδονησία (φοινικέλαιο) θα προσπαθήσουν να εξαγάγουν τη χαμηλής τιμής παραγωγή τους στη νέα αγορά που διαμορφώνεται.

80 Παραγωγή βιοντίζελ Σπόροι ελαιοκράμβης Ψυχρό πιεστήριο & Φιλτράρισμα Εστεροποίηση λαδιού ελαιοκράμβης Βιοντίζελ Κραμβέλαιο & Μεθανόλη Βιοντίζελ

81 Ενεργειακά Φυτά που μπορούν να καλλιεργηθούν στη χώρα μας Φυτό Απόδοση σε Σπόρο (Kgr/Στρ) Παραγόμενο Βιοκαύσιμο Απόδοση σε Βιοκαύσιμο (lit/στρ) ή / και Γεωργική Βιομάζα (Kgr /Στρ) Ελαιοκράμβη βιοντήζελ Ηλίανθος βιοντήζελ Γλυκό Σόργο 1200 Βιοαιθανόλη 675 Σιτάρι / Κριθάρι Βιοαιθανόλη Ζαχαρότευτλα 6500 Βιοαιθανόλη 600 Καλαμπόκι Βιοαιθανόλη 270 Αγριοαγκινάρα βιοντήζελ, Γεωργική Βιομάζα 43, Κυτταρινούχο Σόργο, Κέναφ, Μίσχανθος - Γεωργική Βιομάζα -

82 Έναρξη νέας ΚΑΠ Καλλιεργούμενες εκτάσεις 33,164 χιλ.στρ. (87,8 συνολικής γεωργικής γης). Από αποτελέσματα της γεωργικής στατιστικής έρευνας (ΕΣΥΕ) προκύπτει: Εγκατάλειψη του μεγαλύτερου μέρους της καπνοκαλλιέργειας, με μείωση των καλλιεργηθέντων εκτάσεων κατά 55,2%, σε σχέση με το 2005 και κάμψη της παραγωγής κατά 67,7%. Σταδιακή υποχώρηση της τευτλοκαλλιέργειας, με μείωση κατά 21,75 των καλλιεργηθέντων εκτάσεων με ζαχαρότευτλα και πτώση της παραγωγής κατά 30,1%. Μείωση κατά 16.1% και 6,6% στο σκληρό σιτάρι και καλαμπόκι. Κάμψη της βαμβακοκαλλιέργειας κατά 16.3%.

83 Γεωργικός τομέας στην Ελλάδα 6% του ΑΕΠ και το 20% της απασχόλησης 9.2 εκ. εκτάρια συμπεριλαμβανομένων των βοσκοτόπων (69% της συνολικής έκτασης της χώρας) 85% της κατανάλωσης νερού στη χώρα Αυξημένες επιδοτήσεις Πολυτεμαχισμός των αγροτεμαχίων Μικρό μέγεθος κλήρου (περίπου 4.3 εκτάρια έναντι 18.2 του αντίστοιχου Κοινοτικού μέσου όρου) Χαμηλή κατάρτιση των αγροτών Δυσκολία στην εισαγωγή νέων τεχνολογιών λόγω της ηλικιακής σύνθεσης του αγροτικού πληθυσμού (60% είναι άνω των 45 ετών)

84 Γεωργικός τομέας στην Ελλάδα Γεωργική γη Χ 1000 εκτάρια Πηγή ΕΣΥΕ, 2000

85 Απαιτούμενες εκτάσεις ενεργειακών καλλιεργειών το 2010 και 2020 Ενεργειακές Έκταση σε στρέμματα καλλιέργειες Σακχαρούχο σόργο Αραβόσιτος Σακχαρότευτλα Σιτάρι Ελαιοκράμβη

86 Προσαρμογή στους κινητήρες Ελαιοκράμβη σαν καύσιμο και ζωοτροφή: ένας ιδανικός κύκλος Ενέργεια Ενέργεια Παραγωγή λαδιού Σπορά ελαιοκράμβης Κραμβόπιτα Αλκοόλη Ενέργεια Γλυκερίνη Εστεροποίηση Λιπάσματα Καλλιέργεια ελαιοκράμβης Θρεπτικά στοιχεία CO 2 Καυσαέρια

87 Βιοκαύσιμα Εκπέμπει τόσο CO2 όσο έχουν αφομοιώσει τα φυτά κατά την αύξησή τους. Το CO2 και το ενεργειακό ισοζύγιο είναι θετικό. Δεν περιέχει Θείο, δεν συμβάλει στην όξινη βροχή Περιέχει 11% οξυγόνο με άμεση συνέπεια την καλή καύση. Είναι προϊόν βιοαποικοδομήσιμο και μειώνεται έτσι ο κίνδυνος για εδάφη και υπόγεια νερά από τη χρήση του. Έχει αξιολογηθεί ως μη τοξικό, φιλικό προς το περιβάλλον (Κατηγορία κινδύνου 1).

88

89 Κατάσταση Αυτουποχρέωση της Ευρωπαϊκής βιομηχανίας αυτοκινήτων να μειώσει την κατανάλωση του εμπορικού στόλου σε 140 gco2/km μέχρι το 2008 δεν είναι εφικτό να πραγματοποιηθεί.

90 Βιοκαύσιμα Μπορεί να αναμιχθεί με το κλασικό ντίζελ στα πρατήρια βενζίνης χωρίς να δημιουργεί προβλήματα (Λεωφορεία Heinsberg). Έχει υψηλή λιπαντική ικανότητα και μειώνει την καταπόνηση της μηχανής. Τα οχήματα που χρησιμοποιούν σήμερα ντίζελ με μικρές μηχανικές μετατροπές θα μπορούν να καταναλώνουν βιοντίζελ. Είναι μία συνεχής και σίγουρη μελλοντικά ανανεώσιμη πηγή ενέργειας. Δείχνει υπευθυνότητα για τις επερχόμενες γενιές. Καιόμενο αποδίδει 80% λιγότερους πολύκυκλικούς αρωματικούς υδρογονάνθρακες, 48% λιγότερο CO, 47% λιγότερα σωματίδια από το κοινό ντίζελ.

91 Περιβαλλοντικά οφέλη από την ανάπτυξη των ενεργειακών φυτών Προστασία έναντι της διάβρωσης των εδαφών Διαχείριση υδάτων Χαμηλές εισροές λιπασμάτων Μείωση χρήσης φυτοφαρμάκων Εκμετάλλευση εδαφών χαμηλής γονιμότητας Θετική συνεισφορά σχετικά με το φαινόμενο του θερμοκηπίου

92 Κοινωνικο-οικονομικά οφέλη

93 Βιοκαύσιμα: Ποσοστό στην αγορά καυσίμων Ντίζελ 48% Εταιρία καυσίμων 50% Κραμβέλαιο t Βιοντίζελ 2% 1Mio t Ολική κατανάλωση 55 Mio t

94 Κατανάλωση ενέργειας ενός κατοίκου Γερμανίας Θέρμανση 53% Ζεστό νερό 8% Ρεύμα 8% Αυτοκίνητο 31%

95 Κόστος παραγωγής Κόστος παραγωγής Κόστος πρώτης ύλης Παραγωγή από Βιοαιθανόλη στην Ε.Ε χρειάζεται εξωτερικούς δασμούς που ανέρχονται σε 0,192 ε /l Βραζιλία ζαχαροκάλαμο USA Καλαμπόκι EU Σιτάρι

96 10 12 kj Παγκόσμια κατανάλωση ανά είδος καυσίμου κατά τα έτη Πετρέλαιο Φυσικό αέριο Στερέα καύσιμα Πυρηνική ενέργεια Λοιπές πηγές 'Ετος [Δάβαρης Κ., 2005]

97 Κατανομή των βεβαιωμένων αποθεμάτων πετρελαίου 66,4 Βόρεια Αμερική Κ.&Ν.Αμερική Α.Ευρώπη&ΠΣΕ Μέση Ανατολή 5,4 8,8 1,8 7,4 4,3 Αφρική Ασία&Ωκεανία

98 Γεωγραφική κατανομή των βεβαιωμένων αποθεμάτων φυσικού αερίου Σοβιετική Ενωση Μέση Ανατολή Ασία και Ωκεανία Αφρική Βόρειος Αμερική Κεν.& Ν.Αμερική Ευρώπη [Στούρνας Σ. κ.ά., 2002]

99 Το φαινόμενο του θερμοκηπίου

100 Μορφές ενέργειας που προέρχονται από τον ήλιο

101 Ροές ήπιων μορφών ενέργειας Μορφή Ενέργειας x10 6 MW ΜΡΕΓ Ηλιακή ακτινοβολία Βιομάζα 40 4 Αιολική Υδατοπτώσεων Κυμάτων Διαθέσιμη ροή ενέργειας ήπιων μορφών [Μαρτζόπουλος Γ.,1993] Γεωθερμία 10 1 Παλίρροια 0,03

102 Αιολικό πάρκο

103 Υδροηλεκτρικό φράγμα & εργοστάσιο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας

104 Σπίτια που χρησιμοποιούν την ηλιακή ενέργεια

105 Χρήση γεωθερμικής ενέργειας για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος

106 Διεργασίες μετατροπής της βιομάζας

107 Μέσο ενεργειακό περιεχόμενο βιοκαυσίμων Είδος καυσίμου Ενεργειακό περιεχόμενο [MJ/kg] Πετρέλαιο & Παράγωγα Ανθρακίτης 35 Φυσικό αέριο (μεθάνιο) 56 Ανθρακαέριο 9 Ξύλο (ξηρό) 16 Ξυλοκάρβουνο 28 Ξυλαέριο Άχυρα Στελέχη Ηλίανθου 20 Ζωική κόπρος (βουστασίων) 14 Μεθανόλη 20 Αιθανόλη 28 Βιοαέριο 2 3 Bio-Diesel Υδρογόνο 118 [Μαρτζόπουλος Γ.]

108 Ενεργειακές καλλιέργειες μεγάλης κλίμακας Χώρα Καλλιέργεια Τελικό προϊόν Βραζιλία ζαχαροκάλαμο αλκοόλη Η.Π.Α. καλαμπόκι αλκοόλη Γαλλία Άλλες χώρες της Ε.Ε. Σουηδία ιτιά ζαχαρότευτλα, σιτάρι, κ.λπ. ελαιοκράμβη και ηλίανθος αλκοόλη βιοντήζελ ψιλοτεμαχισμένο ξύλο Χρήσεις καύσιμο μεταφοράς καύσιμο μεταφοράς καύσιμο μεταφοράς καύσιμο μεταφοράς καύση Τόνοι ή στρέμ-ματα / έτος 9 εκατομμύρια τόνοι / έτος 4 εκατομμύρια τόνοι / έτος τόνοι /έτος τόνοι / έτος στρέμ. / έτος [Μαρτζόπουλος Γ.]

109 Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα πηγών ενέργειας Πηγή ενέργειας Θετικές πλευρές Αρνητικές πλευρές Ήλιος Άνεμος Βιοκαύσιμα Υδατοπτώσεις Άνθρακας Πετρέλαιο Φυσικό αέριο Πυρηνική ενέργεια Μηδέν εκπομπές Ανανεωσιμότητα Επάρκεια Μηδέν εκπομπές Ανανεωσιμότητα Επάρκεια Ελάχιστες εκπομπές Ανανεωσιμότητα Μηδέν εκπομπές Δωρεάν πρώτη ύλη Χαμηλό λειτουργικό κόστος Σταθερότητα Επάρκεια στην αγορά Αναπτυγμένη τεχνολογία Εξαιρετικά ευέλικτο καύσιμο "Σχετικά" φιλικό προς το περιβάλλον Καύσιμο υψηλής ενεργειακής αξίας με εύκολο χειρισμό Αφθονία πρώτης ύλης Μεταφορά πρώτων υλών Αστάθεια Ακριβή τεχνολογία (εκτός από τη θέρμανση) Δεσμεύει εκτεταμένες περιοχές Προβλήματα συντήρησης Μεταφορά βιομάζας Χρήση νερού στην παραγωγή βιομάζας Πιθανές επιπτώσεις στα οικοσυστήματα Υψηλό κόστος κατασκευής Επιπτώσεις στο τοπίο Επιπτώσεις στα οικοσυστήματα Υψηλές εκπομπές CO 2, SO 2 Μη ανανεώσιμη πηγή Συσσώρευση υπολειμμάτων Περιορισμένη διαθεσιμότητα Κόστος μεταφοράς, ιδιαίτερα σε μεγάλες αποστάσεις Μη ανανεώσιμη πηγή Εύφλεκτο Υψηλές εκπομπές CO 2,NOx Περιορισμένη διαθεσιμότητα Σχετική ρύπανση Μη ανανεώσιμη πηγή Εκτεταμένο δίκτυο διανομής Εκπομπές CO 2 Απόβλητα Κίνδυνος εξάπλωσης πυρηνικών όπλων Ραδιενέργεια από λειτουργία και ατυχήματα

110 ΑΕΡΙΟΠΟΙΗΣΗ--GASIFICATION Αεριοποίηση ανθρακούχων στερεών: Συσχετισμός ποιότητας Αερίου Σύνθεσης με τα χαρακτηριστικά του κατεργαζόμενου στερεού, το είδος του οξειδωτικού και των συνθηκών λειτουργίας του αεριογόνου. (Χημεία, Θερμοδυναμική, Κινητική). Εφαρμογές της αεριοποίησης: Περιληπτική παρουσίαση με έμφαση στην παραγωγή ενέργειας. Βασικοί Τύποι Αντιδραστήρων Αεριοποίησης: Συνοπτική αναφορά σε στοιχεία λειτουργίας των αεριογόνων Παραγωγή Ενέργειας με Προηγμένα Συστήματα Αεριοποίησης Βιομάζας: Ολοκληρωμένο Σύστημα Αεριοποίησης Συνδυασμένου Κύκλου Αεριοστροβίλου-Ατμοστροβίλου (IGCC: Integrated Gasification Combined Cycle). Εφαρμογές.

111 Περιεχόμενο Παρουσίασης (συνέχεια) Ηλεκτροχημική παραγωγή αερίου σύνθεσης από βιομάζα: Χρήση Κυψελών Καυσίμου (Fuel Cells). Περιγραφή δομής/ λειτουργίας κυψελών SOFC (Solid Oxide Fuel Cells) και συστημάτων παραγωγής ενέργειας. Εφαρμογές. Παραγωγή αερίου από βιομάζα σε Περιστροφικό Κλίβανο: Παραγωγή αερίου σύνθεσης μέσης θερμογόνου δύναμης (~12 MJ/Nm3) εμπλουτισμένου σε υδρογόνο (αλλοθερμική λειτουργία και αξιοποίηση αντίδρασης WGS (water gas shift) με την προσθήκη ασβέστου ως μέσου ρόφησης CO2). Αναβάθμιση αερίου σύνθεσης με τον εκλεκτικό διαχωρισμό υδρογόνου με τη χρήση πορωδών μεμβρανών. Συμπερασματικά Σχόλια

112 Θερμοδυναμική ανάλυση διεργασίας αεριοποίησης στερεών καυσίμων Η θερμοδυναμική ανάλυση του συστήματος των αντιδράσεων, επιτρέπει την πρόρρηση της σύστασης του αερίου σύνθεσης στην ισορροπία. Ενιαία Αντίδραση Αεριοποίησης Μίγματος Βιομάζας-Ασβέστου Από το ισοζύγιο moles των τεσσάρων ανεξάρτητων αντιδράσεων αεριοποίησης με υδρατμό σε συνθήκες θερμοδυναμικής ισορροπίας, 1. C(s) + H 2 O(g) CO(g) + H 2( g) 2. C(s) + 2H 2 (g) CH 4 (g) 3. C(s) + CO 2 (g) 2CO(g) 4. CaO(s) + CO 2 (g) CaCO 3( s) διαμορφώνεται η Ενιαία Αντίδραση Αεριοποίησης ως εξής: 1C + nsh2o + nsocao = n 1 CO + n 2 H2 + n 3 H2O + n 4 CH4 + n 5 CaO + n 6 CO2 + n 7 CaCO3 + n 8 C.

113 Θερμοδυναμική ανάλυση διεργασίας αεριοποίησης στερεών καυσίμων (συνέχεια) Για γνωστή σύσταση τροφοδοσίας: ίση με 1 mole C, ns mole υγρασίας και nso mole ασβέστη, προσδιορίζονται οι άγνωστοι στοιχειομετρικοί συντελεστές n1,n2,n3, n4, n5, n6,, n7, και n8 των συστατικών με επίλυση συστήματος ισάριθμων εξισώσεων (δηλ. των τεσσάρων σχέσεων ισορροπίας και των τεσσάρων στοιχειακών ισοζυγίων για άνθρακα, υδρογόνο, οξυγόνο και ασβέστιο). Η χρήση του μέσου ρόφησης CO 2 (αντίδραση (4)) μετατοπίζει την ισορροπία της αντίδρασης WGS, (water gas shift: μεταλλαγής ύδατος σε αέριο), CO + H 2 O H 2 + CO 2 (παράγωγος αντίδραση από αντιδράσεις (1)-(3)) CaO(s) + CO 2 (g) CaCO 3 αυξάνοντας την μετατροπή του CO και επακόλουθα την παραγωγή του Η2.

114 ΒΑΣΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙ ΑΕΡΙΟΓΟΝΩΝ Σταθερής Κλίνης (π.χ. Lurgi) Ρευστοστερεάς Κλίνης (π.χ. Winkler) Εμφυσσόμενου Νέφους Κονιοποιημένου Καυσίμου (π.χ. Koppers-Totzek) Αεριογόνο μπάνιου τηγμένου σιδήρου

115 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΑΕΡΙΟΠΟΙΗΣΗΣ

116 ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΑΕΡΙΟΥ ΣΤΗΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Στοιχεία Ολοκληρωμένου Συστήματος Αεριοποίησης- Συνδυασμένου Θερμοδυναμικού Κύκλου Ηλεκτροπαραγωγής. (IGCC: Integrated Gasification Combined Cycle). Gasification Technologies Council [

117 Κυψέλη Καυσίμου για Ηλεκτροχημική Παραγωγή Ηλεκτρικής Ισχύος

118 Αρχή Λειτουργίας Κυψέλης Καυσίμου Στερεού Oξειδίου (SOFC) Fuel Cell Handbook, 5th Edition By EG&G Servicies Parson, Inc. October 2000

119 Υβριδικό Σύστημα για Ηλεκτροχημική Παραγωγή Ηλεκτρικής Ισχύος (Εσωτερικός αναμορφωτής υδρογονανθράκων (IR) ή αεριογόνο. Πρόσθετη παραγωγή ηλεκτρικής ισχύος με IGCC. Συμπαραγωγή Θερμότητας) Αντιρυπογόνος Χρήση Γαιανθράκων, Δ. Βάμβουκα. Εκδόσεις ΙΩΝ, 2002.

120 Υβριδικό Σύστημα για Ηλεκτροχημική Παραγωγή Ηλεκτρικής Ισχύος Fuel Cell Handbook, 5th Edition By EG&G Servicies Parson, Inc. October 2000

121 Σύγχρονες Τεχνολογικές Εφαρμογές Αεριοποίησης Βιομάζας για Ηλεκτροπαραγωγή με Αυξημένο Βαθμό Απόδοσης. (Βιομάζα, Βιοενέργεια και Περιβάλλον, Δ. Βαμβουκα, Εκδόσεις Τζιόλα, 2009). Πίνακας Στοιχείων: (a) Enviropower Inc./Carbona Inc. Ολοκληρωμένη αεριοποίηση σε πίεση μέχρι 30 bar, θερμοκρασία 1100 C και συνδυασμένος κύκλος Αεριοστροβίλου (IGCC) Αεριοποίηση βιομάζας, γαιάνθρακα ή μίγμα αυτών. Σε ρευστοστερεά κλίνη με αέρα. Μέγιστη θερμική εισαγωγή 15 MW. Μετατροπή άνθρακα 97-99%. ΚΘΔ αερίου MJ/Nm 3 Tampere Φινλανδία Μονάδα 52.5 MW (μέση ισχύς 30MW). 40 t/h ατμού. Ινδία (b) Vattenfall AB Τεχνολογία Tampella Power U-Gas (Institute of Gas Technology, IGT). Αεριοποίηση με συνδυασμένο κύκλο σε πίεση bar και. 950 C. Βιομάζα: δασικά υπολείμματα και υπολείμματα πριονιστηρίων Εισαγώμενη ενέργεια 140 MJ/s, 60 MW ισχύος, 65MJ/s θερμότητας για τηλεθέρμανση. ΚΘΔ αερίου 4-6 MJ/Nm 3., Eskilstuna Σουηδία (1996)

122 Σύγχρονες Τεχνολογικές Εφαρμογές Αεριοποίησης Βιομάζας Πίνακας Στοιχείων, (συνέχεια). Καύσιμη ύλη: Ξύλο που προξηραίνεται σε ανεξάρτητη μονάδα, Σύστημα IGCC, (c) Foster Wheeler Αεριογόνο Energy Värnamo, Σουηδία Internat. & (2000) Sydkraft AB ρευστοστερεάς κλίνης με ανακυκλοφορία C, 18 bar Σύσταση αερίου % v/v: CO H CH CO N Θερμογόνος δύναμη αερίου 5 MJ/Nm 3. Παραγόμενη ισχύς 6 MW e ισχύς,9 ΜW th θερμότητας για τηλεθέρμανση Värnamo, Εισαγόμενη ενέργεια 18 MW th Värnamo Σουηδία (d) First Renewables Ltd & TPS Termiska Processer AB BIGCC (μονάδα ARBRE) Αεριογόνο Ρευστοστερεά κλίνη με IGCC με ανακυκλοφορία, Ατμοσφαιρική πίεση και 850 C Καύσιμο: Ξύλο Θερμογόνος δύναμη αερίου: MJ/Nm 3. Καθαρή ισχύς: 8 MW e Eggborough Ηνωμένου Βασιλείου (2000).

123 Τυπικά Παραδείγματα Εγκαταστάσεων IGCC προορισμένα για εμπορική εφαρμογή Buggenum, (The Netherlands): Η μονάδα διαθέτει εγκατεστημένη ισχύ 253 MWel. Η μονάδα αεριοποίησης έχει ικανότητα 23 kg/s στερεού καυσίμου σε μέσες τιμές λειτουργίας του αεριοποιητή: πίεση 28 bar και θερμοκρασία 1500 ο C. Η παραγωγή οξυγόνου ανέρχεται σε 20 kg/s και είναι καθαρότητας 95%. Στην μονάδα λειτουργεί εγκατάσταση Αεριοστροβίλου ισχύς 156 ΜW και εγκατάσταση Ατμοστροβίλου ισχύος 128 ΜW. Ο καθαρός βαθμός απόδοσης της εγκατάστασης είναι 43%. Λειτουργία και με μίγμα (30%) Βιομάζας (wood chips) γαιάνθρακα. Puertollano (Spain): Αποτελεί το μεγαλύτερο σε λειτουργία σταθμό IGCC με εγκαταστημένη ισχύ 335 MWel. Η μονάδα αεριοποίησης είναι Prenflo με μέσες τιμές λειτουργίας του αεριοποιητή: πίεση 23 bar και θερμοκρασία 1500 ο C. Η καθαρότητα του οξυγόνου είναι 85%. Περιλαμβάνει εγκατάσταση Αεριοστροβίλου ισχύος 195 ΜW και εγκατάσταση Ατμοστροβίλου ισχύος 145 ΜW. Ο καθαρός βαθμός απόδοσης της εγκατάστασης είναι 45%.

124 Αεριοποίηση Βιομάζας Παραγωγή Αερίου Σύνθεσης Μέσης Θερμογόνου Δύναμης (~12 MJ/Nm 3 ) (~12 MJ/Nm 3 ξηρού αερίου). Εγκατάσταση Αεριογόνου τύπου Περιστροφικού Κλιβάνου Αλλοθερμικής Λειτουργίας Σχολή Χημικών Μηχανικών Ε. Μ. Π. K.S. Hatzilyberis, G.P. Androutsopulos, Lignite Chemical Conversion in an Indirect Heat Rotary Kiln Gasifier, Thermal Science, 2006, 10, (3) G. Androutsopoulos, et al., Production of Hydrogen Enriched Synthesis Gas via the Gasification of Solid Fuels/Lime Mixtures. 15th European Biomass Conference and Exhibition, Germany Berlin May7/11, 2007.

125 Συνθήκες Αεριοποίησης μιγμάτων Πυρηνόξυλου / (CaO ή Αδρανών), Μετατροπή Καυσίμου και Σύσταση Αερίου, (Ν=3,85 rpm, t s(rz) =14,8 min) Κωδικός Πειράματος T rz ( C) H 2 CO CO 2 CH 4 Χ DMMF % Β/CaO ,7 50,7 17,9 30,3 13,1 8,8 10,4 10,2 42,0 90,0 Β/Αδρ ,2 41,7 23,7 33,4 27,1 17,1 8,0 7,5 42,4 71,5 7 ο Πανελλήνιο Επιστημονικό Συνέδριο Χημικής Μηχανικής, Πανεπιστήμιο Πάτρας, 2009.

126 Ερευνητικό Πρόγραμμα Αεριοποίησης Ελληνικών Λιγνιτών (ΕΠΑΕΛ) Δημόσια Επιχείρηση Ηλεκτρισμού, Αλλοθερμικό Αεριογόνο Τύπου Περιστροφικού Κλιβάνου. Πιλοτική Εγκατάσταση ΔΕΗ Μετατροπή Άνθρακα Ελεύθερου Υγρασίας και Τέφρας λιγνίτη στο υπόψη Αεριογόνο. Androutsopoulos, G.,. et al. Gasification of Greek Lignite in an Indirect Heat (Allothermal) Rotary Kiln Gasifier, Chem. Eng. Commun., 2003, 190, 1-33.

127 Δ.Ε.Η. Ερευνητικό Πρόγραμμα ΕΠΑΕΛ Σύγκριση αερίου σύνθεσης παραγόμενο από διάφορους αντιδραστήρες Androutsopoulos G., et al. Gasification of Greek Lignite in an Indirect Heat (Allothermal) Rotary Kiln Gasifier, Chem. Eng. Commun., 2003, 190, 1-33.

128 Yi Yi Αεριοποίηση Βιομάζας. Κατανομή μοριακού κλάσματος συστατικών του αερίου με το χρόνο λειτουργίας του αντιδραστήρα. Βιομάζα/αδρανή. Βιομάζα/CaO GAS COMPOSITION o STEADY STATE (WITHOUT N2) 0.65 GAS COMPOSITION LEG o STEADY STATE (WITHOUT N2) H2 CO CH4 CO H2 CO CH CO :42 12:40 13:55 14:17 14:38 15:01 15:17 15:34 TIME 0 11:25 12:00 13:34 14:02 14:33 14:54 15:11 15:27 15:43 TIME 7 ο Πανελλήνιο Επιστημονικό Συνέδριο Χημκής Μηχανικής, Πανεπιστήμιο Πάτρας 009.

129 Θερμοδυναμική Ανάλυση Συστήματος Αεριοποίησης Στερεών Καυσίμων παρουσία CaO για τη Δέσμευση CO 2. C + H 2 O CO+ H 2 C+ 2H 2 CH 4 C+ CO 2 2CO CaO + CO 2 CaCO 3 CH 4 Η χαμηλή πίεση ευνοεί την αύξηση της παραγωγής του Η2 και του CO

130 Θερμοδυναμική Ανάλυση Συστήματος Αεριοποίησης Στερεών Καυσίμων Παρουσία CaO για τη Δέσμευση CO 2. Σύγκριση μοριακού κλάσματος Υδρογόνου σε αέριο σύνθεσης σε θερμοδυναμική ισορροπία για τα συστήματα (α) C:H 2 O:CaO=1:1:1 και β) C:H 2 O=1:1, συναρτήσει της θερμοκρασίας. Διπλωματική Εργασία, Θεοδωρή Καραστέργιου, Εργαστήριο Τεχνικής Χημικών Διεργασιών, Σχολή Χημικών Μηχανικών ΕΜΠ., 2009.

131 dv/dd *10 3 [cm 3 /(g*nm)] Μεμβράνη Ανοδικής Αλούμινας για Εκλεκτικό Διαχωρισμό Υδρογόνου από Αέριο Σύνθεσης Nitrogen Volume (cm 3 STP/g) D (nm) SCPSM=10.64 m 2 /g VP=2.31*E-2 cm 3 /g Dm=12.17 nm 0 Μ relative pressure P/P 0 Robust spotted pattern anodic Mesopore size anodic Independent regular pores alumina membranes alumina membranes of~5.6e+14 pores/m 2. a S. Th. Vaitsi, C. E. Salmas, O.G. Tsapekis, A.P. Katsoulidis, G.P. Androutsopoulos, Evaluation of hydrogen permselective separation from synthesis gas components based on single gas permeability measurements on anodic alumina membranes, Fuel Processing Technology 92 (2011)

132 Διάταξη Wicke Kallenbach για μετρήσεις διπερατότητας απλών αερίων Χ, όπου Χ: H 2, CH 4, CO, CO 2. S. Th. Vaitsi, et al. Fuel Processing Technology 92 (2011)

133 Μετρήσεις διαπερατότητα μεμβράνης σε απλά αέρια Καλλίτερη προσέγγιση της διαπερατότητας κατά Knudsen y H2P =0.76 (H 2 /CH 4 ), y H2P =0.79 (H 2 /CO), y H2P =0.82 (H 2 /CO 2 ). Σύσταση τροφοδοσίας y H2F = α ij / α K α α H H 2 /CO 2 /CO α k =4.69 k =3.74 k =2.83 H 2 /CH Membrane number M K S. Th. Vaitsi, et al. Fuel Processing Technology 92 (2011)

134 Συμπερασματικά Σχόλια Η αεριοποίηση της βιομάζας μπορεί να υποστηρίξει την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας με υψηλό βαθμό απόδοσης σε συνδυασμό με τις τεχνολογίες μετατροπής του αερίου σε ηλεκτρική ισχύ: (i) θερμοχημική (IGCC) και (ii) ηλεκτροχημική (Fuel Cells) μετατροπή τοu αερίου σε ηλεκτρισμό. Οι μέχρι σήμερα εμπορικές εγκαταστάσεις αναφέρονται σε μονάδες BIGCC μικρής σχετικά ηλεκτρικής ισχύος 2-50 Mw e. Επισημαίνεται όμως ότι μίγμα βιομάζας με γαιάνθρακα χρησιμοποιήθηκε σε θερμοηλεκτρικούς σταθμούς IGCC μεγάλης ισχύος π.χ. Εργοστάσιο Αεριοποίησης Buggenhum 253 MWe. Η τεχνολογία των Κυψελών Καυσίμου εφαρμόζεται κυρίως στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από αναμορφωμένο φυσικό αέριο. Γι την αποτελεσματικότερη ηλεκτροχημική εκμετάλλευση του αερίου σύνθεσης από βιομάζα απαιτείται η αναβάθμισή του π.χ. η αύξηση του ποσοστού του υδρογόνου και η αποφυγή της αραίωσής του από το άζωτο του αέρα.

135 Συμπερασματικά Σχόλια (συνέχεια) Η αλλοθερμική αεριοποίηση της βιομάζας με τη χρήση αέρα ως οξειδωτικού επιτυγχάνει την παραγωγή αερίου μέσης θερμαντικής αξίας (~12-16 MJ/Nm3). Η αύξηση του ποσοστού του υδρογόνου στο αέριο σύνθεσης επιτυγχάνεται μέσω της αντίδρασης μετάπτωσης Η2Ο/αέριο (WGS) είτε άμεσα στο χώρο της αεριοποίησης είτε σε ανεξάρτητη μονάδα καταλυτικού αντιδραστήρα μεμβράνης που υποστηρίζει τον εκλεκτικό διαχωρισμό του υδρογόνου. Ο έμμεσα θερμαινόμενος περιστροφικός κλίβανος μπορεί υπό προϋποθέσεις να αποτελέσει εναλλακτικό τύπο αεριογόνο που μεταξύ άλλων πλεονεκτημάτων δεν υπόκειται σε περιορισμό κοκκομετρίας, εξασφαλίζει σταθερότητα λειτουργίας και ευελιξία στη ρύθμιση του χρόνου παραμονής των στερεών στον αντιδραστήρα.

136

137 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΕΤΗΣΙΑΣ ΔΟΣΗΣ ΔΑΝΕΙΟΥ Έστω ΠΑ η παρούσα αξία κεφαλαίου που απαιτείται για την πραγματοποίηση μιας επένδυσης. Τότε η ετήσια δόση αποπληρωμής Α για το δανεισμό του κεφαλαίου ΠΑ με επιτόκιο i για n έτη υπολογίζεται ως εξής: Α = ΠΑ PV(i, n) όπου PV(i,n) καλείται συντελεστής παρούσας αξίας εξαρτώμενος από τα i και n.

138 PRESENT VALUE TABLE n Present value of $1, that is 1 r where r = interest rate; n = number of periods until payment or receipt. Periods Interest rates (r) (n) 1% 2% 3% 4% 5% 6% 7% 8% 9% 10% Periods Interest rates (r) (n) 11% 12% 13% 14% 15% 16% 17% 18% 19% 20% The Chartered Institute of Management Accountants 2010

139 Αριθμητική πρόοδος Αριθμητική πρόοδος είναι η ακολουθία, στην οποία για δύο διαδοχικούς όρους της α ν, α ν-1 ισχύει ότι α ν =α ν-1 +ω, όπου ω μία σταθερή ποσότητα. Η ποσότητα ω ονομάζεται διαφορά της αριθμητικής προόδου. Αντίστροφα, αποδεικνύεται ότι, αν η διαφορά δύο οποιωνδήποτε διαδοχικών όρων μιας ακολουθίας είναι σταθερός αριθμός, δηλαδή ανεξάρτητος από το ν, τότε αυτή η ακολουθία είναι αριθμητική πρόοδος. Έτσι η αριθμητική πρόοδος, όπως πολλές ακολουθίες, έχει δύο ισοδύναμους τύπους: Γενικός τύπος: α ν =α 1 +(ν-1)ω, όπου ορίζεται ο νιοστός όρος συναρτήσει του πρώτου όρου και της διαφοράς. Αναδρομικός τύπος: α ν =α ν-1 +ω, όπου ορίζεται ο νιοστός όρος συναρτήσει του προηγούμενου όρου και της διαφοράς. Το άθροισμα των ν πρώτων όρων της αριθμητικής προόδου α ν (με πρώτο όρο τον α 1 ) ισούται με = ν 2 [2α 1 + ν 1 ω]

140 Γεωμετρική πρόοδος Γεωμετρική πρόοδος είναι η ακολουθία, στην οποία κανένας όρος δεν ισούται με το μηδέν και για δύο διαδοχικούς όρους της α ν, α ν+1 ισχύει ότι, όπου λ μία μη μηδενική σταθερή ποσότητα. Η ποσότητα λ ονομάζεται λόγος της γεωμετρικής προόδου. Αντίστροφα, αποδεικνύεται ότι, αν το οποιοδήποτε πηλίκο δύο διαδοχικών όρων μιας ακολουθίας είναι συγκεκριμένο, τότε αυτή η ακολουθία είναι γεωμετρική πρόοδος. Έτσι, όπως πολλές ακολουθίες, έχει δύο τύπους: Γενικός τύπος: α ν =α 1 λ ν-1 Αναδρομικός τύπος: α ν =α ν-1 λ Το άθροισμα των ν πρώτων όρων της γεωμετρικής προόδου (α ν ) ( με πρώτον όρο τον α 1 ) ισούται με = α 1 λ ν 1 λ 1