Bιοκλιματικός Σχεδιασμός Κτιρίων

Transcript

1 Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ Bιοκλιματικός Σχεδιασμός Κτιρίων Σπουδαστές Κουνάδης Σπυρίδων Κάλτσας Κωνσταντίνος Επιβλέπων καθηγητής Μαυρίδης Κωνσταντίνος Καβάλα 2011

2 Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ Bιοκλιματικός Σχεδιασμός Κτιρίων Σπουδαστές Κουνάδης Σπυρίδων Κάλτσας Κωνσταντίνος Επιβλέπων καθηγητής Μαυρίδης Κωνσταντίνος

3

4 Ευχαριστίες Με την ευκαιρία της ολοκλήρωσης του παρόντος συγγράμματος θα θέλαμε να ευχαριστήσουμε το καθηγητή μας Μαυρίδη Κωνσταντίνο για τη καθοδήγηση και την εκπόνηση της πτυχιακής εργασίας μας. Ένα μεγάλο ευχαριστώ στους γονείς μου, την αδελφή μου καθώς και τους φίλους μου για τη συμπαράσταση και τη κατανόηση τους. Κουνάδης Σπυρίδων Το βιβλίο αυτό αφιερώνεται στην οικογένεια μου και τους φίλους μου για τη συμπαράσταση και τη κατανόηση τους. Κάλτσας Κωνσταντίνος

5

6 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΡΟΛΟΓΟΣ 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ 3 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ο ΚΛΙΜΑ ΚΑΙ ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ (Α.Π.Ε.) ΒΑΣΙΚΟΙ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΤΟΥ ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΟΥ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΛΙΜΑ Κλίμα και κλιματική μεταβολή Παράγοντες κλιματικής μεταβολής Επιπτώσεις κλιματικής αλλαγής ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ (Α.Π.Ε.) Ο ορισμός των Α.Π.Ε Μορφές ανανεώσιμων πηγών ενέργειας Πλεονεκτήματα των Α.Π.Ε Μειονεκτήματα των Α.Π.Ε Ενσωμάτωση Α.Π.Ε. σε βιοκλιματικά κτίρια 30 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΤΟΥ ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΟΥ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ ΟΡΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΝ ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΟ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟ ΚΤΙΡΙΟΥ Ορισμός Εισαγωγή στον βιοκλιματικό σχεδιασμό ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΟΥ ΚΛΙΜΑΤΟΣ ΣΤΗΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΑΠΟΔΟΣΗ ΤΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΑΠΟΔΟΣΗ ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΟΥ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΑΝΑΛΟΓΑ ΜΕ ΤΟ ΚΛΙΜΑ ΤΗΣ ΧΩΡΑ ΜΑΣ 45

7 2.4 ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ 48 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο ΗΛΙΟΣ ΑΝΕΜΟΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΚΑΙ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΤΟΥ ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΟΥ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΜΕΡΟΣ Α ΗΛΙΟΣ ΚΑΙ ΑΝΕΜΟΣ: ΗΛΙΑΣΜΟΣ ΚΤΙΡΙΟΥ Ηλιακή ακτινοβολία και ηλιακές γωνίες Ήλιος και κτίριο κατά την θερινή περίοδο Ηλιοπροστασία Ήλιος και κτίριο κατά τη χειμερινή περίοδο ΑΝΕΜΟΣ ΚΑΙ ΚΤΙΡΙΟ Αερισμός και ανεμοπροστασία Επίδραση των ανέμων στο κέλυφος και το εσωτερικό του κτιρίου ΜΕΡΟΣ Β ΜΕΘΟΔΟΙ ΚΑΙ ΤΕΧΝΙΚΕΣ: ΠΑΘΗΤΙΚΑ ΗΛΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Συστήματα άμεσου ηλιακού κέρδους Συστήματα έμμεσου ηλιακού κέρδους Συστήματα απομονωμένου ηλιακού κέρδους ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΑΘΗΤΙΚΟΥ ΔΡΟΣΙΣΜΟΥ Ηλιοπροστασία Σκιασμός Συστήματα φυσικού αερισμού Συστήματα δροσισμού ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΤΕΧΝΙΚΟΥ ΦΩΤΙΣΜΟΥ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΡΑΣΙΝΕΣ ΣΤΕΓΕΣ 104

8 3.9 ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟ ΤΖΑΚΙ 106 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΟΥ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ ΓΕΝΙΚΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΟΥ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΟΥ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ 116 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Ι 117 Ι.Ι ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 119 Ι.ΙΙ ΠΗΓΕΣ ΔΙΑΔΙΚΤΥΟΥ 120

9

10 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Πολλοί παράγοντες συνηγορούν στην εξεύρεση λύσεων για την ορθολογικότερη κατανάλωση ενέργειας στα κτίρια και στην αξιοποίηση των ήπιων μορφών ενέργειας. Η οικονομική και τεχνολογική ανάπτυξη έχει ως αποτέλεσμα τον πολλαπλασιασμό των ενεργειακών αναγκών. Ιδίως με τη διαρκή βελτίωση του βιοτικού επιπέδου η κατανάλωση ενέργειας για τη λειτουργία των κτιρίων συνεχώς αυξάνει. Η αύξηση είναι τόσο ποσοτική, καθώς καταναλώνουμε περισσότερη ενέργεια σε απόλυτο μέγεθος, όσο και ποιοτική, επειδή χρησιμοποιούμε όλο και περισσότερο τον ηλεκτρισμό για την ψύξη των κτιρίων μας. Η «βιωσιμότητα» και η «αειφορία» είναι ένα σημαντικό θέμα που απασχολεί την κοινωνία και ειδικά τον τομέα της κατασκευής και χρήσης των κτιρίων. Η αντιμετώπιση των τρεχουσών αναγκών σε ατομικό ή ομαδικό επίπεδο, με την εκμετάλλευση των πηγών του πλανήτη δεν πρέπει να υπονομεύει τη δυνατότητα να καλυφθούν οι ανάγκες που θα προκύψουν στις μελλοντικές γενεές. Η βιοκλιματική αντίληψη για το σχεδιασμό των κτιρίων εντάσσεται στο πλαίσιο της παραπάνω οικολογικής στρατηγικής, καθώς η θέρμανση των κτιρίων βασίζεται κυρίως στην χρήση του πετρελαίου και ο δροσισμός στην ηλεκτρική ενέργεια. Σημειώνεται ότι από το 1997 άρχισε η μεταφορά στην Ελλάδα του φυσικού αερίου, με την προσδοκία να καλυφθεί η απαιτούμενη ενέργεια για τη θέρμανση των κτιρίων σε πρώτη φάση κατά ένα ποσοστό της τάξεως του 7%. Οι μελετητές των κτιρίων και όσοι ασχολούνται άμεσα ή έμμεσα με τον τομέα των κατασκευών καλούνται να προτείνουν λύσεις προσαρμοσμένες στις τοπικές κλιματολογικές συνθήκες και συγχρόνως καινοτόμες τεχνολογικά, ώστε να είναι συμβατές με τη διατήρηση των φυσικών πόρων και την προστασία του περιβάλλοντος. Στο ξεκίνημα του 21ου αιώνα ο στόχος που τίθεται είναι αφενός η μείωση του θερμικού και ψυκτικού φορτίου των κτιρίων και αφετέρου η ελαχιστοποίηση της χρήσης των ορυκτών καυσίμων, τουλάχιστον όσον αφορά τη θέρμανση και την ψύξη, με την εκμετάλλευση των ανεξάντλητων πηγών ενέργειας- τον ήλιο και τον αέρα-. Επίσης, ο σχεδιασμός, η κατασκευή και ο τρόπος λειτουργίας των κτιρίων πρέπει να βασίζονται στις αρχές της ορθολογικής χρήσης και διαχείρισης των φυσικών πόρων για να βοηθήσουν στη διατήρηση του περιβάλλοντος. Συγχρόνως να συνεισφέρουν στην υγιεινή και ασφαλή διαβίωση των ενοίκων χωρίς να προκαλούνται επιπτώσεις στο περιβάλλον. Η παραπάνω αντίληψη δεν πρέπει βεβαίως να είναι εις βάρος της θερμικής και οπτικής άνεσης των χρηστών των κτιρίων, στοιχεία τα οποία εξασφαλίζονται από τον ενεργειακό σχεδιασμό των κτιρίων και των υπαίθριων χώρων. 1

11 2

12 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Βιοκλιματικός σχεδιασμός ή βιοκλιματική αρχιτεκτονική δεν είναι κάτι νέο, η ενεργειακή απόδοση ήταν ανέκαθεν ζήτημα αιχμής, με ποιο χαρακτηριστική ίσως αναφορά εκείνη του ηλιακού σπιτιού του Σωκράτη (470 π.χ) με οδηγίες βιοκλιματικού σχεδιασμού. Σε κάθε γωνία της γης οι στρατηγικές και οι μέθοδοι διαφέρουν. Όμως η προσαρμογή στο κλίμα και η εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας είναι τα κοινά χαρακτηριστικά. Στη σύγχρονη δόμηση το κόστος και η ποσότητα επικράτησαν έναντι της αξίας και της ποιότητας. Παράγοντες όπως ο προσανατολισμός, η μορφολογία του εδάφους, το κλίμα, οι σχέσεις δομημένου και φυσικού περιβάλλοντος παραμερίστηκαν και συχνά εξαιρέθηκαν. Στην Ελλάδα οι αμφισβητούμενες πρακτικές δόμησης και η ελλιπής εφαρμογή της νομοθεσίας οδήγησαν στην απουσία ουσιαστικών κατευθύνσεων για καλύτερη ποιότητα ζωής και ορθολογική χρήση ενέργειας. Ο στόχος του Βιοκλιματικού Σχεδιασμού (εξοικονόμηση ενέργειας από τα πρώτα κιόλας στάδια του σχεδιασμού) αφορά μόνο στην επιθυμία του πελάτη και τις γνώσεις του αρχιτέκτονα, με δεδομένη την περιβαλλοντική ευαισθησία και των δύο πλευρών. Αντίθετα σε Ευρώπη και Αμερική από την δεκαετία του 70 και με αφορμές τις αλλεπάλληλες πετρελαϊκές κρίσεις, κοινωνικές ζυμώσεις, αλλαγές εργασιακών σχέσεων αλλά και τις εξελίξεις της τεχνολογίας, διατυπώνεται έγκυρες επιστημονικές προσεγγίσεις. Συνδέεται πλέον ευθέως η ποιότητα ζωής με ζητήματα βιοκλιματικού σχεδιασμού και σταδιακά δημιουργούνται δυο κύριες κατευθύνσεις: η πρώτη ενσωματώνει και αξιοποιεί τις παραδοσιακές τεχνικές με χρήση φυσικών υλικών και δίνει ειδικό βάρος σε ζητήματα οικολογικού αποτυπώματος. Η δεύτερη εκμεταλλεύεται την τεχνολογία αιχμής, ενίοτε άκριτα, εστιάζοντας περισσότερο στο αποτέλεσμα. Στη δεύτερη περίπτωση η χρήση υλικών και τεχνολογιών που ενδεχομένως επιβαρύνουν το περιβάλλον δεν απορρίπτεται εξορισμού, όταν αυτό εξασφαλίζει το επιθυμητό αποτέλεσμα στην κατανάλωση ενεργειακός συνήθως, η αλήθεια βρίσκεται κάπου στη μέση, χωρίς υπερβολές προς την μια η την άλλη κατεύθυνση. Σήμερα, καθόλου άσχετα με το κόστος των καυσίμων, της ρύπανσης και της ενέργειας, γίνεται σε όλον το κόσμο προσπάθεια να δοθεί η πρέπουσα βαρύτητα τόσο στον βιοκλιματικό σχεδιασμό όσο και στην χρήση Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας. Στην Ελλάδα, αν και υπάρχουν πολλοί αρχιτέκτονες με σημαντικό έργου βιοκλιματικός σχεδιασμός για την πολιτεία αλλά και τον περισσότερο κόσμο αποτελεί μάλλον κάτι σαν εξωτικό είδος η ακόμα και ουτοπικό μόρφωμα μιας χούφτας οικολόγων (πάντα σε εισαγωγικά). Από την άλλη, πρόσφατα τέθηκε σε εφαρμογή ο κανονισμός ενεργειακής αποδοτικότητας κτηρίων, που επιβάλλεται στο σύνολο των νέων κατασκευών και αποσκοπεί στον εξορθολογησμό της χρήσης της ενέργειας σε κτήρια. Σε συνδυασμό, με την εφαρμογή αρχών βιοκλιματικής αρχιτεκτονικής, εκτός από την μείωση της κατανάλωσης θα βελτιωθεί και η ποιότητα ζωής. Ο βιοκλιματικός σχεδιασμός και οι φιλικές προς το περιβάλλον τεχνολογίες 3

13 δόμησης γίνονται συχνά θέματα συζήτησης, παρά τις παρανοήσεις και τις ομιχλώδεις απόψεις για το τι πραγματικά είναι και δεδομένης της κρίσης, το πόσο πραγματικά κοστίζει. Η παρούσα πτυχιακή εργασία με τον τίτλο <<Βιοκλιματικός Σχεδιασμός Κτιρίου>> αποτελεί μια προσπάθεια μελέτης, ανάλυσης και καταγραφής ενός σωστού τρόπου βιοκλιματικού σχεδιασμού των κτιρίων. Όταν ένας μηχανικός σχεδιάζει μια μηχανή, μια γέφυρα η έναν ρυθμιστή, κάθε γραμμή είναι το αποτέλεσμα μιας μεγάλης συσσώρευσης των νομών και των αρχών από δεκάδες διαφορετικές μηχανικές και τεχνολογικές επιστήμες. Ομοίως, όταν ένας αρχιτέκτονας σχεδιάζει ένα κτίριο η μια πόλη, κάθε γραμμή καθορίζεται από την εφαρμογή του ιδίου του σύνθετου συνόλου μηχανικών νομών με την προσθήκη ολόκληρης συλλογής άλλων επιστημονικών περιοχών λιγότερο καλά καθορισμένων από τις επιστήμες που αφορούν το άτομο στο περιβάλλον του και την κοινωνία. Μια μηχανή είναι ανεξάρτητη από το περιβάλλον της, επηρεάζεται ελάχιστα από το κλίμα και καθόλου από την κοινωνία. Ένα πρόσωπο εντούτοις, είναι μέλος ενός ζωντανού οργανισμού που αντιδρά συνεχώς στο περιβάλλον μεταβαλλόντας το και μεταβαλλόμενος από αυτό. Ένα καλό παράδειγμα αμοιβαίας αλληλεπίδρασης μεταξύ ενός ζωντανού οργανισμού και του περιβάλλοντος του είναι τα φυτά. Τα όποια κατέχουν την δική τους ποσότητα σε θερμοκρασία και νερό. Συνεπώς τα φυτά ασκούν μια αντίδραση στο μικρόκλιμα του περιβάλλοντος τους και ρυθμίζουν ως ένα ορισμένο βαθμό την θερμοκρασία τους σε ιδιαίτερες ανάγκες τους. Με τον ίδιο τρόπο ένα κτίριο επηρεάζεται από το περιβάλλον του. Το κλίμα του τόπου σε συνδυασμό με τα κτίρια γύρω του, διαμορφώνουν το κτίριο έτσι ώστε, ακόμα και αν οι κοινωνικές, πολιτιστικές και οικονομικές πτυχές είναι σημαντικές, οφείλει ένα μεγάλο μέρος της μορφής του σε αυτούς τους παράγοντες. 4

14 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο ΚΛΙΜΑ ΚΑΙ ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ (Α.Π.Ε.) ΒΑΣΙΚΟΙ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΤΟΥ ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΟΥ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ 5

15 6

16 1.1 ΚΛΙΜΑ Κλίμα και κλιματική μεταβολή Είναι γνωστό ότι το κλίμα διαμορφώνει την ιστορία. Επηρέασε καθοριστικά τις πιο βασικές δραστηριότητες του ανθρώπου την εύρεση τροφής και στέγης και επέβαλλε το πλαίσιο για την ανάπτυξη του πολιτισμού. Στις ακραίες εκφράσεις του, καταδίκασε ολόκληρες κοινωνίες σε παρακμή, ενώ στη γενναιόδωρη εκδοχή του επέτρεψε σε άλλες κοινωνίες και πολιτισμούς να ανθίσουν. Τελικά, η προσαρμογή της διαδικασίας εξέλιξης στο κλίμα βοήθησε τον άνθρωπο να επιβιώσει τις καταπονήσεις στα ακραία περιβάλλοντα στα οποία ζει. Φαίνεται ότι η ανάπτυξη πολλών διαφορετικών φυλών συνδέεται με τη διαδικασία επιλογής και προσαρμογής του ανθρώπου στο κλίμα και στο περιβάλλον που αυτό δημιουργεί. Η κλιματική αλλαγή και η καταστροφή του περιβάλλοντος θεωρούνται από τα σημαντικότερα προβλήματα του σύγχρονου πολιτισμού σε παγκόσμιο επίπεδο. Τα ακραία καιρικά φαινόμενα, οι έντονες βροχοπτώσεις, οι καύσωνες, οι ξηρασίες, οι τυφώνες παρουσιάζουν έξαρση τα τελευταία χρόνια. Όλα αυτά συμβαίνουν γιατί οι άνθρωποι επιζητούν συνεχώς, με ένα αλόγιστο τρόπο, την ανάπτυξη και την ευημερία. Η ανάπτυξη, όμως, και η πρόοδος είναι συμβατές μόνο όταν διασφαλίζονται και ανανεώνονται τα φυσικά θεμέλια της ζωής, όταν το παρόν δεν υποθηκεύει το μέλλον. 7

17 Τις αιτίες των περιβαλλοντικών προβλημάτων πρέπει να τις αναζητήσει κανείς στις σχέσεις του ανθρώπου με τη φύση και του ανθρώπου με τον άνθρωπο. Η λύση των προβλημάτων αυτών θα προκύψει μέσα από συλλογικές δράσεις των πολιτικών ηγετών, των κυβερνήσεων, των βιομηχανιών και των πολιτών σ ολόκληρο τον κόσμο. Γι αυτό, χρειάζεται εκστρατεία ενημέρωσης και ευαισθητοποίησης του κοινού σχετικά με το πρόβλημα της κλιματικής αλλαγής και των συνεπειών της καθώς και προβολή των τρόπων αντιμετώπισής τους, αλλάζοντας κάποιες συνήθειες στην καθημερινή ζωή. Ο έλεγχος της κλιματικής αλλαγής παραμένει, χωρίς αμφιβολία, μια από τις μεγαλύτερες προκλήσεις που καλείται να αντιμετωπίσει σήμερα η ανθρωπότητα. Το κλίμα είναι η μέση καιρική κατάσταση που επικρατεί σε μια ορισμένη περιοχή, για μεγάλη χρονική περίοδο και ποικίλλει λόγω φυσικών συνθηκών. Το παγκόσμιο κλίμα είναι αποτέλεσμα της πολύπλοκης αλληλεπίδρασης πολλών παραγόντων, που χαρακτηρίζουν από τη μια την κύρια πηγή ενέργειας (την ηλιακή ακτινοβολία) και από την άλλη ένα μεγάλο αριθμό γήινων χαρακτηριστικών και φαινομένων που το διαμορφώνουν, όπως η σύσταση της ατμόσφαιρας, οι άνεμοι, τα θαλάσσια ρεύματα, η βροχή, οι ηφαιστειακές εκρήξεις, κ.λπ. Το κλίμα στον πλανήτη μας δεν ήταν ποτέ σταθερό, ωστόσο όπως έχει αποδειχτεί πρόσφατα, υπάρχουν διαφοροποιήσεις πέραν του φυσιολογικού τις τελευταίες δεκαετίες λόγω ανθρώπινων, βιομηχανικών και γεωργικών δραστηριοτήτων και παρεμβάσεων. 8

18 1.1.2 Παράγοντες κλιματικής μεταβολής Υπάρχουν πολλοί παράγοντες, τόσο φυσικοί όσο και ανθρωπογενείς, οι οποίοι προσδιορίζουν το κλίμα της γης. Κατά βάση, το κλίμα είναι το αποτέλεσμα της απορρόφησης και της αναδιανομής της ηλιακής ακτινοβολίας από το σύστημα ατμόσφαιρας-υδρόσφαιρας-γης. Η ηλιακή ακτινοβολία παρέχει την ενέργεια η οποία κινεί τα καιρικά φαινόμενα και διαμορφώνει το κλίμα. Περίπου το ένα τρίτο της ηλιακής ακτινοβολίας ανακλάται πίσω στο διάστημα ενώ το υπόλοιπο απορροφάται από τις διαφορετικές συνιστώσες του κλιματικού συστήματος: την ατμόσφαιρα, τους ωκεανούς, την ξηρά και τις διάφορες μορφές ζωής. Εκτός από την ανακλώμενη, μικρού μήκους κύματος, ηλιακή ακτινοβολία, η γη εκπέμπει υπέρυθρη ακτινοβολία προς το διάστημα. Η λεπτή ισορροπία ανάμεσα στην εξερχόμενη ακτινοβολία και την εισερχόμενη ηλιακή ακτινοβολία προσδιορίζει το παγκόσμιο κλίμα. Οποιαδήποτε αλλαγή στους παράγοντες που επιδρούν τόσο στην εισερχόμενη όσο και την εξερχόμενη ακτινοβολία ή στον μηχανισμό αναδιανομής της ενέργειας οδηγούν σε αλλαγή του κλίματος. Οι παράγοντες αυτοί συνοψίζονται παρακάτω: 1. Το φαινόμενο του θερμοκηπίου 2. Η τρύπα του όζοντος 3. Η μόλυνση της ατμόσφαιρας 4. Η μόλυνση του νερού 5. Η μόλυνση του εδάφους 6. Η όξινη βροχή 7. Η ρύπανση του περιβάλλοντος 8. Η ραδιενεργός ρύπανση 1. Το φαινόμενο του θερμοκηπίου Οι ακτίνες του ήλιου θερμαίνουν την επιφάνεια της Γης. Καθώς η θερμοκρασία στη Γη αυξάνεται, η θερμότητα επιστρέφει στην ατμόσφαιρα και ένα μέρος της απορροφάται ή αντανακλάται πίσω στη Γη από τα αέρια του θερμοκηπίου, που υπάρχουν στην ατμόσφαιρα, όπως το διοξείδιο του άνθρακα (CO2), οι υδρατμοί, το οξείδιο του αζώτου, το μεθάνιο και το όζον. Αυτή η φυσική διαδικασία ονομάζεται φαινόμενο του θερμοκηπίου και είναι αυτή που ευθύνεται για τη ζωή στον πλανήτη μας. Χωρίς αυτή, ο μέσος όρος θερμοκρασίας του πλανήτη μας θα ήταν -18 ο C. Με απλά λόγια μπορούμε να πούμε ότι η Γη είναι περικυκλωμένη από ένα στρώμα αόρατων αερίων, (όπως το διοξείδιο του άνθρακα), που λειτουργούν ακριβώς σαν ένα θερμοκήπιο, κρατάνε τη ζεστασιά του ήλιου κοντά στον πλανήτη και δεν την αφήνουν να φύγει. Λόγω των επιπτώσεων της ανθρώπινης δραστηριότητας στο περιβάλλον κατά τον τελευταίο αιώνα, η συγκέντρωση αερίων του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα, το 80% των οποίων αποτελεί το CO2, είναι σήμερα υψηλότερη απ ότι τα τελευταία χρόνια. Αυτό ως αποτέλεσμα να αυξηθεί ο μέσος όρος της θερμοκρασίας κατά 0,74 ο C σε όλο τον κόσμο και κατά 1 ο C ειδικά στην Ευρώπη. Με τη χρήση καυσίμων, όπως για παράδειγμα της βενζίνης και του πετρελαίου, για την παραγωγή ενέργειας, η ανθρωπότητα έχει προκαλέσει την έκλυση τεραστίων ποσοτήτων CO2 στην ατμόσφαιρα. Επιπλέον, υπάρχουν και άλλα αέρια του θερμοκηπίου 9

19 προερχόμενα από ορισμένες βιομηχανικές δραστηριότητες, τη γεωργία και τις χωματερές. 2. Η τρύπα του όζοντος Το φυσικό στρώμα όζοντος (Ο3), που βρίσκεται στη στρατόσφαιρα (25 χλμ. περίπου πάνω από τη γη) και το οποίο δρα σαν «ασπίδα» απέναντι στην υπεριώδη ακτινοβολία, σήμερα κινδυνεύει άμεσα. Η παρουσία του όζοντος προστατεύει την ύπαρξη ζωής στη Γη και απορροφά το μεγαλύτερο μέρος της υπεριώδους ακτινοβολίας του ήλιου, που ως γνωστό είναι βλαβερή για τους ζωντανούς οργανισμούς. Παράλληλα, η στρατόσφαιρα επιτρέπει τη διέλευση ενός μικρού μέρους της υπεριώδους ακτινοβολίας, που είναι απαραίτητη για τη διαβίωση των ζωντανών οργανισμών. 10

20 3. Η μόλυνση της ατμόσφαιρας Η μόλυνση της ατμόσφαιρας είναι ένα άλλο μεγάλο πρόβλημα των σύγχρονων κοινωνιών, καθώς παρατηρήθηκε εντονότερα τις τελευταίες δεκαετίες παράλληλα με την πρόοδο που σημείωσε ο άνθρωπος. Τα εργοστάσια, οι μονάδες παραγωγής ενέργειας, οι μονάδες επεξεργασίας μεταλλευμάτων (π.χ. χυτήρια χαλκού), τα σύγχρονα μέσα μεταφοράς (αυτοκίνητα, αεροπλάνα) είναι υπεύθυνα για την εκπομπή βλαβερών αερίων και σωματιδίων στην ατμόσφαιρα. Πηγές ατμοσφαιρικής ρύπανσης, επίσης, συνιστούν φυσικά φαινόμενα, όπως οι πυρκαγιές και η έκρηξη ηφαιστείων. 4. Η μόλυνση του νερού Η αξία του νερού είναι αδιαμφισβήτητη, καθώς απ αυτό εξαρτάται κάθε ζωντανός οργανισμός πάνω στη Γη προκειμένου να επιβιώσει, από τους ανθρώπους έως το πιο μικρό ζώο, έντομο και φυτό. Είναι, λοιπόν, πολύτιμο και πρέπει να το προστατεύουμε. Δυστυχώς, όμως, σε όλο τον πλανήτη παρατηρείται ρύπανση των ποταμών, των λιμνών, των θαλασσών αλλά και των υπόγειων υδάτων, επειδή τα εργοστάσια εναποθέτουν εκεί τα σκουπίδια και τα απόβλητά τους. Επίσης, εκεί συχνά καταλήγουν τα λύματα και από τα νοικοκυριά. Τα υπόγεια ύδατα μολύνονται, όταν χύνονται στο έδαφος διάφορα βλαβερά και 11

21 επικίνδυνα για την υγεία υγρά, που απορροφούνται από το έδαφος και καταλήγουν στον υδροφόρο ορίζοντα. Τέτοια επικίνδυνα υγρά είναι η βενζίνη, τα λάδια από αυτοκίνητα, μηχανές κ.λπ., τα απορρυπαντικά, τα διαλυτικά, ορισμένα λιπάσματα, φυτοφάρμακα και εντομοκτόνα που χρησιμοποιούνται για την καλλιέργεια της γης και την περιποίηση των κήπων. Επίσης, ρύπανση προκαλούν όλων των ειδών τα πλαστικά (σακούλες, ποτήρια, παιχνίδια κ.λπ.), τα ελαστικά (αυτοκινήτων, ποδηλάτων, εξαρτημάτων μηχανημάτων κ.λπ.), τα είδη αλουμινίου (τενεκεδάκια αναψυκτικών, οικιακές συσκευές, πόρτες, παράθυρα κ.λπ.). Τα πλαστικά σκουπίδια που καταλήγουν στη θάλασσα είναι υπεύθυνα για το θάνατο χιλιάδων θαλάσσιων θηλαστικών και πουλιών που ζουν κοντά στη θάλασσα καθώς και εκατομμυρίων ψαριών. 5. Η μόλυνση του εδάφους Το έδαφος αποτελεί, γενικά, τον ενδιάμεσο αποδέκτη ανάμεσα στην ατμόσφαιρα και την υδρόσφαιρα και είναι το επιφανειακό στρώμα του φλοιού της Γης, το οποίο συνίσταται από ανόργανη και οργανική ύλη, νερό, αέρα και ζωντανούς οργανισμούς. Ο σχηματισμός του εδάφους είναι μια εξαιρετικά αργή διεργασία, γι αυτό το έδαφος, ουσιαστικά, θεωρείται ως ένας μη ανανεώσιμος πόρος. Το έδαφος, μάς χαρίζει τροφή, βιομάζα και πρώτες ύλες. Επίσης, αποθηκεύει, διηθεί και μετασχηματίζει πολλές ουσίες, μεταξύ των οποίων νερό, θρεπτικά συστατικά και άνθρακα. Ωστόσο, το έδαφος απειλείται από πολλές διεργασίες, όπως η διάβρωση, η μείωση της οργανικής ύλης, η μείωση της βιοποικιλότητας, οι πλημμύρες και οι κατολισθήσεις και η ρύπανση. Ιδιαίτερα, όσον αφορά στη ρύπανση, τα τελευταία χρόνια το έδαφος και το υπέδαφος υφίστανται αλλοίωση σε βάθος μερικών μέτρων από τα λιπάσματα, τα φυτοφάρμακα και τα ζιζανιοκτόνα. Επίσης, το έδαφος μολύνεται από τοξικές ουσίες, ρύπους, πλαστικά αντικείμενα, σκουπίδια κ.λπ. Άλλες αιτίες μόλυνσης του εδάφους είναι οι ρύποι της ατμόσφαιρας και η όξινη βροχή, η οποία επηρεάζει άμεσα την ποιότητά του και έμμεσα επιδρά στη βλάστηση, τα δάση και τη γεωργική παραγωγή. Σημαντική, εξάλλου, αιτία ρύπανσης του εδάφους είναι η υπερεκμετάλλευση της Γης για σκοπούς παραγωγής γεωργικών προϊόντων. Σε πολλές περιοχές του πλανήτη, τα εδάφη είναι εξαντλημένα με αποτέλεσμα να μην αποδίδουν εξίσου καλά, όπως τα προηγούμενα χρόνια. Η διείσδυση μολυσματικών ουσιών στο έδαφος, μέσω καλλιεργειών παραγωγής τροφίμων και ζωοτροφών καθώς και μέσω της εκτροφής ορισμένων ζώων, επηρεάζει την ασφάλεια των τροφίμων και των ζωοτροφών και έμμεσα την υγεία και ασφάλεια των ανθρώπων. Η βιολογική ή οικολογική γεωργία, ίσως, 12

22 αποτελέσει στο μέλλον την ιδανική λύση για γεωργική ανάπτυξη, με μοναδικό γνώμονα την προστασία του περιβάλλοντος και της ανθρώπινης υγείας. 6. Η όξινη βροχή Το φαινόμενο της όξινης βροχής παρατηρείται τις τελευταίες δεκαετίες στις βιομηχανικές κυρίως περιοχές της Γης. Τα καυσαέρια των αυτοκινήτων, τα αέρια (κυρίως θείο και άζωτο), που εκπέμπουν τα εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος και άλλες βιομηχανίες, αναμειγνύονται με το νερό και το καθιστούν όξινο. Έτσι, λοιπόν, η βροχή (ή το χιόνι) που πέφτει στη Γη και περιέχει τα βλαβερά και μολυσμένα αέρια, ονομάζεται όξινη βροχή. 7. Η ρύπανση του περιβάλλοντος Κατά τις τελευταίες δεκαετίες, η μεγάλη τεχνολογική πρόοδος και η ραγδαία βιομηχανική ανάπτυξη έχουν προκαλέσει ανεπανόρθωτη ρύπανση στο περιβάλλον. Πέραν από τη μόλυνση της ατμόσφαιρας, των νερών και του εδάφους, το φυσικό περιβάλλον ρυπαίνεται από τις τεράστιες ποσότητες απορριμμάτων που δημιουργούν οι άνθρωποι καθημερινά στο σπίτι, στο σχολείο, στην εργασία, στην εκδρομή, στο ταξίδι κ.λπ. 8. Η ραδιενεργός ρύπανση Στη διάρκεια της βιολογικής του εξέλιξης, ο άνθρωπος έχει καταφέρει να προσαρμοστεί στην ύπαρξη «ιονίζουσας ακτινοβολίας» διαφόρων προελεύσεων που αποτελεί τη φυσική ραδιενέργεια. Η ανάπτυξη, ωστόσο, των ποικίλων εφαρμογών της πυρηνικής ενέργειας καθώς και η εκτεταμένη χρήση των ακτινογραφιών από την ιατρική, δημιούργησαν μια νέα κατάσταση. Τώρα πια οι ζωντανοί οργανισμοί έχουν μεγαλύτερη πιθανότητα να υποβληθούν σε ακτινοβολία πολύ πιο έντονη από τη φυσική. Τα πυρηνικά ατυχήματα σε όλα τα στάδια των πυρηνικών εφαρμογών έχουν ήδη δημιουργήσει σοβαρές καταστάσεις ρύπανσης, ενώ η αποθήκευση των ραδιενεργών αποβλήτων απειλεί μελλοντικά με εκτεταμένη ραδιενεργό 13

23 ρύπανση τη Βιόσφαιρα. Τα ραδιενεργά στοιχεία μεταφέρονται με τον άνεμο, τη βροχή, τα ποτάμια, τα θαλάσσια ρεύματα, κ.λπ. και εισχωρούν στους βιογεωχημικούς κύκλους και στο εσωτερικό των ζωντανών οργανισμών. Η μεταπήδησή τους στις τροφικές αλυσίδες και η συγκέντρωσή τους (και μάλιστα επιλεκτική) με τη διαδικασία της βιολογικής συσσώρευσης αποτελούν μεγάλη απειλή για κάθε είδους ζωή και, κυρίως, για τα ανώτερα ζώα και τον άνθρωπο. Οι συνέπειες της έκθεσης στη ραδιενέργεια, ακόμα και σε χαμηλές δόσεις, είναι πολύ επικίνδυνες, (καρκίνοι, γενετικές μεταλλάξεις κ.λπ.). 14

24 1.1.3 Επιπτώσεις κλιματικής αλλαγής Επιστήμονες από ολόκληρο τον κόσμο προσπαθούν να εντοπίσουν και να κοστολογήσουν" τις συνέπειες που θα φέρουν στη Γη, οι κλιματικές αλλαγές. Με κλιματικά μοντέλα, προσπαθούν να προβλέψουν το μέλλον του καιρού και του περιβάλλοντος. Σε πρώτη φάση, το ενδιαφέρον όλων συγκεντρώνεται στο νερό. Τα ερωτηματικά που τίθενται είναι πολλά και ποικίλα. Θα ανέβει η στάθμη της θάλασσας; Και αν ναι, υπάρχουν περιοχές που θα πλημμυρίσουν; Απειλείται η υγεία μας; Και αν ναι, με ποιους τρόπους και τι μπορούμε να κάνουμε... Υπάρχει κίνδυνος για τη βιοποικιλότητα ; Και αν ναι, ποια φυτικά και ζωικά είδη απειλούνται με εξαφάνιση; Θα υπάρξει άμεσος αντίκτυπος στη Γεωργία; Και αν ναι, αλλάζει ο χάρτης των καλλιεργειών για κάθε χώρα; Δυστυχώς, σε όλα τα παραπάνω ερωτήματα, οι απαντήσεις είναι καταφατικές. Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι η αύξηση της μέσης επιφανειακής θερμοκρασίας του πλανήτη, θα οδηγήσει σε περαιτέρω αποσταθεροποίηση της ατμόσφαιρας. Αυτή με τη σειρά της θα έχει ως αποτέλεσμα, την αύξηση της στάθμης της θάλασσας, την εμφάνιση έντονων καιρικών φαινομένων, όπως ξηρασία, πλημμύρες, τυφώνες, ανεμοστρόβιλους αλλά και επανεμφάνιση ασθενειών, καταστροφές καλλιεργειών και οικοσυστημάτων. Οι επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής: 1. Η άνοδος της θερμοκρασίας 2. Το λιώσιμο των πάγων 3. Η άνοδος της στάθμης της θάλασσας 4. Τα ακραία καιρικά φαινόμενα 5. Η απώλεια της βιοποικιλότητας 6. Τα προβλήματα στην ανθρώπινη υγεία 1. Η άνοδος της θερμοκρασίας Το φαινόμενο του θερμοκηπίου προκαλεί την αύξηση της θερμοκρασίας της Γης, λόγω της τρομακτικής αύξησης του διοξειδίου του άνθρακα. Είναι γεγονός ότι, οι πιο ψηλές θερμοκρασίες παρατηρήθηκαν από το 1991 έως σήμερα. Σύμφωνα, μάλιστα, με επιστημονικά δεδομένα, προβλέπεται ότι η θερμοκρασία σε όλο τον πλανήτη ενδέχεται να αυξηθεί κατά 1,1 μέχρι 6,4 C κατά τη διάρκεια του αιώνα που διανύουμε, εάν οι αρμόδιοι φορείς δεν προβούν στην άμεση λήψη των κατάλληλων μέτρων για τη μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου. 2. Το λιώσιμο των πάγων Η άνοδος της θερμοκρασίας στη Γη θα επιφέρει το λιώσιμο των πάγων στους δύο πόλους της Γης καθώς και όπου υπάρχουν παγετώνες. Η θαλάσσια περιοχή που καλύπτεται από τον Αρκτικό πάγο στο Βόρειο Πόλο έχει συρρικνωθεί κατά 10% κατά τις τελευταίες δεκαετίες. Επίσης, το πάχος του πάγου πάνω από το νερό έχει σημειώσει μείωση κατά 40%. 15

25 Στην Ανταρκτική, ο πάγος έχει καταστεί ασταθής. Επίσης, οι παγετώνες στη Βόρεια Ευρώπη, τη Βόρεια Αμερική και όπου αλλού υπάρχουν θα συρρικνωθούν. Επιπρόσθετα, όσον αφορά τους παγετώνες των Ελβετικών Άλπεων, είναι πιθανόν να εξαφανιστεί το 75% τους, μέχρι το Η άνοδος της στάθμης της θάλασσας Εάν πραγματοποιηθούν οι προβλέψεις για το λιώσιμο των πάγων και των παγετώνων, είναι φυσικό επόμενο να ανέβει και η στάθμη της θάλασσας. Κατά τον εικοστό αιώνα η στάθμη ανήλθε κατά 12 έως 22 εκατοστά και σύμφωνα με τις προβλέψεις, κατά τον εικοστό πρώτο αιώνα θα ανέλθει μέχρι και τα 59 εκατοστά. Οι προβλέψεις αυτές, όμως, δεν περιλαμβάνουν τις μελλοντικές γρήγορες μεταβολές στην κίνηση των πάγων από τη Γροιλανδία και την Ανταρκτική. Κάτι τέτοιο δεν αποκλείει τη μεγαλύτερη άνοδο της στάθμης της θάλασσας, μέχρι σήμερα. Σε μια τέτοια περίπτωση, συστάδες νησιών στους ωκεανούς καθώς και παραθαλάσσιες πόλεις και χωριά ενδέχεται να βυθιστούν. Επίσης, θα επηρεαστεί η γεωργία στις παραθαλάσσιες περιοχές αφού τα υπόγεια νερά θα καταστούν υφάλμυρα. Θα τεθεί σε άμεσο κίνδυνο η ανθρώπινη υγεία αφού η υφαλμύρηση του υδροφόρου ορίζοντα θα επηρεάσει και το πόσιμο νερό. Οι κάτοικοι των περιοχών που θα επηρεαστούν θα αναζητήσουν νέο τόπο διαβίωσης με επιπτώσεις και στην οικονομία των χωρών. 4. Τα ακραία καιρικά φαινόμενα Καιρικά φαινόμενα, όπως η ξηρασία, οι καταιγίδες, οι πλημμύρες, ο καύσωνας αναμένεται ότι θα είναι συχνότερα αλλά και εντονότερα. Κατά την τελευταία δεκαετία σε ολόκληρο τον κόσμο σημειώθηκαν τρεις φορές περισσότερες φυσικές καταστροφές εξαιτίας του καιρού, σε σχέση με τη δεκαετία του Προβλέπεται ότι από το 2070 και μετά, κύματα καύσωνα θα σημειώνονται κάθε δύο χρόνια. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι το κύμα καύσωνα που σημειώθηκε στην Ευρώπη το 2003, προκαλώντας το θάνατο 16

26 αρκετών Ευρωπαίων πολιτών και προξενώντας πυρκαγιές μεγάλης έκτασης καθώς και γεωργικές καταστροφές ύψους πάνω από 10 δισεκατομμύρια ευρώ. Παράλληλα, η κλιματική αλλαγή θα αυξήσει τον κίνδυνο ερημοποίησης, που ήδη έχει αρχίσει στη Νότια Ευρώπη. Οι καταιγίδες και οι πλημμύρες θα προκαλέσουν καταστροφή των καλλιεργειών και διάβρωση του εδάφους, με αντίκτυπο στη γεωργία. Ενδέχεται, επίσης, να δημιουργηθούν προβλήματα στην ποιότητα του νερού, λόγω μόλυνσης των πηγών, γεγονός το οποίο θα έχει άμεσες επιπτώσεις και στην ανθρώπινη υγεία, αφού αυξάνεται ο κίνδυνος μολύνσεων, αναπνευστικών προβλημάτων και θανάτων. Παρεμφερής επίπτωση αποτελεί και η διεύρυνση των περιοχών που επηρεάζονται από την αύξηση της ξηρασίας, τη μείωση των βροχοπτώσεων και τη μείωση της ποσότητας πόσιμου νερού. Το γεγονός αυτό θα δημιουργήσει προβλήματα στη γεωργία (μείωση παραγωγής, καταστροφή σοδειών, θάνατος ζώων, αυξημένος κίνδυνος για πυρκαγιές). Η αναζήτηση νερού και τροφής καθώς και οι ασθένειες θα οδηγήσουν στη μετακίνηση πληθυσμών με σκοπό την εξεύρεση καλύτερων συνθηκών διαβίωσης. 5. Η απώλεια της βιοποικιλότητας Η βιοποικιλότητα είναι το σύνολο των ζωντανών οργανισμών, ειδών και οικοσυστημάτων που αποτελούν τη ζωή στη Γη, δηλαδή τα ζώα, τα πουλιά, τα ψάρια και τα φυτά (πανίδα και χλωρίδα). Πολλά είδη αναμένεται να εξαφανιστούν από τις περιοχές οι οποίες θα επηρεαστούν άμεσα από τις αλλαγές του κλίματος σ ολόκληρο τον πλανήτη. Ζώα των οποίων το φυσικό περιβάλλον διαβίωσης βρίσκεται στους πόλους της Γης ή γενικά σε ψυχρά κλίματα, όπως για παράδειγμα οι πολικές αρκούδες, οι φώκιες και οι πιγκουίνοι θα επηρεαστούν ανεπανόρθωτα από την άνοδο της θερμοκρασίας και το λιώσιμο των πάγων. Επίσης, πτηνά θα αναγκαστούν να αποδημήσουν σε διαφορετικές περιοχές από αυτές στις οποίες ζούσαν μέχρι σήμερα. Τα τροπικά και άλλα δάση στις νότιες περιοχές θα οδηγηθούν σε αφανισμό και ένα ποσοστό της τάξης του 60% των ειδών που υπάρχουν σε ορεινές περιοχές, θα εξαφανιστούν. Στον αντίκτυπο αυτόν της κλιματικής αλλαγής στη βιοποικιλότητα, σημαντικό ρόλο διαδραματίζει άμεσα ο ίδιος ο άνθρωπος, καθώς η πρόοδος και ο υπερπληθυσμός επιβάλλουν την επέκταση των ανθρώπινων δραστηριοτήτων σε ολοένα και μεγαλύτερες εκτάσεις Γης. Με τον τρόπο αυτό, δάση εξαφανίζονται και παρθένες εκτάσεις γεμίζουν κτίρια. Τα ζώα που διέμεναν στα δάση αυτά είναι εξαναγκασμένα να αναζητήσουν φωλιά σε άλλο χώρο, που θα πρέπει να πληροί ορισμένες προϋποθέσεις, ανάλογα με τις ανάγκες τους. Ως εκ τούτου, μεγάλος αριθμός ζώων, φυτών, δέντρων κ.λπ. απειλούνται με αφανισμό. Παράλληλα, αναμένεται να επεκταθεί η περίοδος ξηρασίας και να αυξηθεί ο κίνδυνος πυρκαγιών. Στη Μεσόγειο θάλασσα, όπου η θερμοκρασία του νερού προβλέπεται να αυξηθεί, θα εισβάλουν νέα είδη ψαριών, τα οποία θα επηρεάσουν τη δραστηριότητα των επαγγελματιών στον τομέα της αλιείας. 6. Τα προβλήματα στην ανθρώπινη υγεία Η κλιματική αλλαγή καθιστά το κλίμα της Ευρώπης περισσότερο ζεστό και υγρό, γεγονός το οποίο θα επιφέρει επιδημίες και ασθένειες, που θα προκαλούνται από κουνούπια, άλλα έντομα και τρωκτικά. Η διάδοση 17

27 ασθενειών όπως ο δάγκειος πυρετός, η εγκεφαλίτιδα, η ελονοσία ή ο κίτρινος πυρετός θα είναι, κατά συνέπεια, πιο εύκολη. Επιπλέον, η υπερθέρμανση του πλανήτη μπορεί να προκαλέσει την αύξηση μικροβίων και βακτηριδίων που δυνατόν να οδηγήσουν σε αύξηση των λοιμώξεων. Μέτρα που πρέπει να πάρουμε Είναι πολύ σημαντικό να συνειδητοποιήσουμε όλοι τη σημασία που έχει το περιβάλλον για μας, καθώς και τους λόγους για τους οποίους όλοι είμαστε υποχρεωμένοι να καταβάλλουμε το μέγιστο των δυνατοτήτων μας για την προστασία του. Υπάρχουν πολλά, απλά και βασικά πράγματα που μπορούμε να κάνουμε καθημερινά όλοι μας για να εξοικονομήσουμε ενέργεια. Με την εξοικονόμηση ενέργειας, δεν εξαντλούνται οι φυσικές πρώτες ύλες, όπως για παράδειγμα το πετρέλαιο, τα δέντρα κ.λπ. Ας δούμε σύντομα κάποιες συνήθειες που μπορούμε να υιοθετήσουμε και να εντάξουμε στην καθημερινή μας ζωή στο σπίτι, στο χώρο εργασίας, στο σχολείο κ.λπ. ώστε από τη μια να εξοικονομούμε ενέργεια και από την άλλη να συμβάλλουμε στην προστασία του περιβάλλοντος. Ηλιακή ενέργεια Γεωθερμική ενέργεια Υδραυλική ενέργεια Αιολική ενέργεια 18

28 1.2 ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ (Α.Π.Ε.) Ο ορισμός των Α.Π.Ε. Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας ή ήπιες μορφές ενέργειας είναι μορφές εκμετάλλευσης ενέργειας που προέρχονται από διάφορες φυσικές διαδικασίες που γίνονται στο περιβάλλον. Ο ορισμός ήπιες μορφές ενέργειας δόθηκε συγκεκριμένα για κάποια βασικά τους χαρακτηριστικά. Πρώτον γιατί για την εκμετάλλευση τους δεν χρειάζεται κάποια ενεργητική προσπάθεια όπως εξόρυξη, άντληση όπως εκμεταλλευόμασταν μέχρι τώρα τις χρησιμοποιούμενες πηγές ενέργειας. Όπως είναι το πετρέλαιο το οποίο χρειάζεται μια επίπονη διαδικασία για την απόκτησή του. Δεύτερο βασικό χαρακτηριστικό του είναι ότι πρόκειται για «καθαρές» μορφές ενέργειας, δηλαδή πολύ φιλικές στο περιβάλλον που δεν αποδεσμεύουν ρυπογόνες ουσίες στο περιβάλλον όπως οι υδρογονάνθρακες, διοξείδιο του άνθρακα κ.α. Όσον αφορά τον όρο ανανεώσιμες πηγές ενέργειας αναφέρεται στην ιδιότητα τους να ανανεώνονται κατά το πέρασμα του χρόνου και να μην υπάρχει κίνδυνος να εκλείψουν με τη χρήση τους όπως γίνεται με τις παραδοσιακές χρησιμοποιούμενες μορφές ενέργειας που είναι το πετρέλαιο ή ο άνθρακας. Γενικά οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας βασίζονται στην ηλιακή ακτινοβολία με εξαίρεση την ενέργεια από τις παλίρροιες που εκμεταλλεύεται η βαρύτητα. Στην ουσία η ηλιακή ενέργεια είναι «συσκευασμένη». Για παράδειγμα, η βιομάζα είναι ηλιακή ενέργεια δεσμευμένη στους ιστούς των φυτών μέσω της φωτοσύνθεσης. Η αιολική εκμεταλλεύεται τους άνεμους που προκαλούνται από τη θέρμανση του αέρα, ενώ οι πηγές ενέργειας που βασίζονται στο νερό εκμεταλλεύονται τον κύκλο εξάτμισης-συμπύκνωσης του νερού και την κυκλοφορία του. 19

29 1.2.2 Μορφές ανανεώσιμων πηγών ενέργειας Οι ήπιες μορφές ενέργειας βασίζονται κατ' ουσίαν στην ηλιακή ακτινοβολία, με εξαίρεση τη γεωθερμική ενέργεια, η οποία είναι ροή ενέργειας από το εσωτερικό του φλοιού της γης, και την ενέργεια απ' τις παλίρροιες που εκμεταλλεύεται τη βαρύτητα. Οι βασιζόμενες στην ηλιακή ακτινοβολία ήπιες πηγές ενέργειας είναι ανανεώσιμες, μιας και δεν πρόκειται να εξαντληθούν όσο υπάρχει ο ήλιος, δηλαδή για μερικά ακόμα δισεκατομμύρια χρόνια. H βιομάζα είναι ουσιαστικά ηλιακή ενέργεια "συσκευασμένη" στους ιστούς των φυτών μέσω της φωτοσύνθεσης, η αιολική εκμεταλλεύεται τους ανέμους που προκαλούνται απ' τη θέρμανση του αέρα ενώ αυτές που βασίζονται στο νερό εκμεταλλεύονται τον κύκλο εξάτμισης-συμπύκνωσης του νερού και την κυκλοφορία του. Η γεωθερμική ενέργεια δεν είναι ανανεώσιμη, καθώς τα γεωθερμικά πεδία κάποια στιγμή εξαντλούνται. Χρησιμοποιείται είτε άμεσα (κυρίως για θέρμανση) είτε μετατρέποντας την σε άλλες μορφές ενέργειας (κυρίως ηλεκτρισμό ή μηχανική ενέργεια). Υπολογίζεται ότι το τεχνικά εκμεταλλεύσιμο ενεργειακό δυναμικό απ' τις ήπιες μορφές ενέργειας είναι πολλαπλάσιο της παγκόσμιας συνολικής κατανάλωσης ενέργειας. Η υψηλή όμως μέχρι πρόσφατα τιμή των νέων ενεργειακών εφαρμογών, τα τεχνικά προβλήματα εφαρμογής καθώς και πολιτικές και οικονομικές σκοπιμότητες που έχουν να κάνουν με τη διατήρηση του παρόντος στάτους κβο στον ενεργειακό τομέα εμπόδισαν την εκμετάλλευση έστω και μέρους αυτού του δυναμικού. Το ενδιαφέρον για τις ήπιες μορφές ενέργειας ανακινήθηκε τη δεκαετία του 1970, ως αποτέλεσμα κυρίως των απανωτών πετρελαϊκών κρίσεων της εποχής, αλλά και της αλλοίωσης του περιβάλλοντος και της ποιότητας ζωής από τη χρήση κλασικών πηγών ενέργειας. Ιδιαίτερα ακριβές στην αρχή, ξεκίνησαν σαν πειραματικές εφαρμογές. Σήμερα όμως λαμβάνονται υπόψη στους επίσημους σχεδιασμούς των ανεπτυγμένων κρατών για την ενέργεια και, αν και αποτελούν πολύ μικρό ποσοστό της ενεργειακής παραγωγής, ετοιμάζονται βήματα για παραπέρα αξιοποίησή τους. Το κόστος δε των εφαρμογών ήπιων μορφών ενέργειας πέφτει συνέχεια τα τελευταία είκοσι χρόνια και ειδικά η αιολική και υδροηλεκτρική ενέργεια, αλλά και η βιομάζα, μπορούν πλέον να ανταγωνίζονται στα ίσα παραδοσιακές πηγές ενέργειας όπως ο άνθρακας και η πυρηνική ενέργεια. Ενδεικτικά, στις Η.Π.Α. ένα 6% της ενέργειας προέρχεται από ανανεώσιμες πηγές, ενώ στην Ευρωπαϊκή Ένωση το 2010 το 25% της ενέργειας προέρχεται από ανανεώσιμες πηγές (κυρίως υδροηλεκτρικά και βιομάζα). Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας συνοψίζονται παρακάτω: 1. Ηλιακή ενέργεια 2. Αιολική ενέργεια 3. Υδραυλική ενέργεια 4. Βιομάζα 5. Γεωθερμική ενέργεια 6. Ενέργεια από παλίρροιες 20

30 7. Ενέργεια από κύματα 1. Ηλιακή ενέργεια Ηλιακή ενέργεια χαρακτηρίζεται το σύνολο των διαφόρων μορφών ενέργειας που προέρχονται από τον ήλιο. Τέτοιες είναι το φως, η φωτεινή ενέργεια, η θερμότητα, η θερμική ενέργεια και οι διάφορες ακτινοβολίες (ενέργεια ακτινοβολίας). Χρησιμοποιείται περισσότερο για θερμικές εφαρμογές ενώ η χρήση της τα τελευταία χρόνια έχει αρχίσει να κερδίζει έδαφος. Η εκμετάλλευση της χωρίζεται στις εξής τρεις κατηγορίες: i. Τα παθητικά ηλιακά συστήματα, ii. Τα ενεργητικά ηλιακά συστήματα iii. Τα φωτοβολταϊκά συστήματα Τα παθητικά και τα ενεργητικά ηλιακά συστήματα εκμεταλλεύονται τη θερμότητα που εκπέμπεται μέσω της ηλιακής ακτινοβολίας, ενώ τα φωτοβολταϊκά συστήματα στηρίζονται στη μετατροπή της ηλιακής ακτινοβολίας σε ηλεκτρισμό. 21

31 Κάποια από τα πλεονεκτήματα που μας προσφέρει η ηλιακή ενέργεια είναι τα εξής: Είναι διαθέσιμη για πάντα και προσφέρεται δωρεάν, είναι απόλυτα φιλική προς το περιβάλλον δηλαδή η εκμετάλλευση της δεν είναι ρυπογόνα, η μετατροπή της σε ηλεκτρική ενέργεια γίνεται με μηδενική ρύπανση, αθόρυβα και αξιόπιστα. Επίσης υπάρχουν πολλοί τρόποι αξιοποίησης της ηλιακής ενέργειας είτε παθητικά για παράδειγμα ο σχεδιασμός κτιρίων, είτε ενεργητικά μέσω των ηλιακών θερμοσιφώνων και τέλος μέσω των φωτοβολταϊκών. 2. Αιολική ενέργεια Η αιολική ενέργεια στηρίζεται στον άνεμο, ο άνεμος με την σειρά του δημιουργείται λόγω της διαφοράς της θερμοκρασίας του αέρος που δημιουργεί, διαφορές βαρομετρικής πίεσης μεταξύ παρακείμενων τύπων. Αν δυο συνεχόμενες περιοχές παρατηρηθεί να μην έχουν αυτήν την θερμοκρασία τότε η ατμοσφαιρική πίεση της περισσότερης ψυχρής θα είναι μεγαλύτερη της άλλης (της θερμότερης) με αποτέλεσμα να κινηθεί αέρια μάζα από την ψυχρότερη στη θερμότερη περιοχή. Η αιολική ενέργεια έχει αρχίσει να χρησιμοποιείται πλατιά για ηλεκτροπαραγωγή. Γενικά οι χρήσεις της αιολικής ενέργειας περιλαμβάνουν εκτός από την ηλεκτροπαραγωγή και άντληση νερού. Τα μηχανήματα που χρησιμοποιούνται είναι οι ανεμογεννήτριες οι οποίες χρησιμοποιούνται κυρίως για τα γνωστά αιολικά πάρκα. 22

32 Κάποια από τα πλεονεκτήματα της χρήσης της αιολικής ενέργειας είναι: η αιολική ενέργεια είναι «άφθονη», απόσυγκεντρωμένη και δωρεάν. Με τη χρήση της δεν ελκύονται αέρια θερμοκηπίου και άλλοι ρύποι και οι επιπτώσεις στο περιβάλλον είναι μικρές σε σύγκριση με τα εργοστάσια ηλεκτροπαραγωγής, η αιολική ενέργεια είναι σήμερα η πιο φθηνή από όλες τις υπάρχουσες ήπιες μορφές. Με τη χρήση της παρέχεται η ενεργειακή αυτάρκεια μικρών και αναπτυσσόμενων χωρών καθώς μπορεί να αποτελέσει εναλλακτική λύση για την εξοικονόμηση πετρελαίου, ο εξοπλισμός είναι απλός στην κατασκευή και τη συντήρηση και έχει μεγάλο χρόνο ζωής, ενισχύει την ενεργειακή ανεξαρτησία και ασφάλεια. 3. Υδραυλική ενέργεια Είναι η πιο διαδεδομένη μορφή ενέργειας σε παγκόσμιο επίπεδο. Η υδραυλική ενέργεια που αποτελεί κλάδο των υδατοπτώσεων συμβάλλει στην αντιμετώπιση της παγκόσμιας ζήτησης ενέργειας στο 6% και στο 19% στην παγκόσμια ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας. Η μετατροπή ενέργειας των υδατοπτώσεων με τη χρήση υδραυλικών τουρμπίνων παράγει την υδροηλεκτρική ενέργεια η οποία και ταξινομείται σε μεγάλης και μικρής κλίμακας. Η μικρής κλίμακας υδροηλεκτρική ενέργεια δεν επιφέρει τόσο μεγάλες επιπτώσεις στο περιβάλλον όσο η μεγάλης κλίμακας. Οι μεγάλης κλίμακας υδροηλεκτρικές μονάδες απαιτούν τη δημιουργία φραγμάτων και τεράστιων δεξαμενών με αρνητικές επιπτώσεις στο περιβάλλον. Τα μικρής κλίμακας συστήματα τοποθετούνται δίπλα σε ποτάμια και κανάλια και έχουν λιγότερες επιπτώσεις στο περιβάλλον. 23

33 Οι υδατοπτώσεις (υδραυλική ενέργεια) μπορεί να χρησιμοποιηθούν σε νερόμυλους, υδροτριβεία, πριονιστήρια, κλωστοϋφαντουργεία και το σημαντικότερο για παραγωγή ρεύματος για κάλυψη προσωπικών αναγκών ή για πώληση σε άλλους καταναλωτές. Πλεονεκτήματα της είναι η μεγάλη απόδοση 80-85% σε σχέση με τις παραδοσιακές πηγές που έχουν 30-35% απόδοση. Οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί είναι δυνατό να τεθούν σε λειτουργία αμέσως μόλις ζητηθεί επιπλέον ηλεκτρική ενέργεια, σε αντίθεση με τους θερμικούς σταθμούς (γαιανθράκων, πετρελαίου), που απαιτούν χρόνο προετοιμασίας. Είναι μία "καθαρή" και ανανεώσιμη πηγή ενέργειας, Μέσω των υδροταμιευτήρων δίνεται η δυνατότητα να ικανοποιηθούν και άλλες ανάγκες, όπως ύδρευση, άρδευση, ανάσχεση χειμάρρων, δημιουργία υγροτόπων αναψυχής, αθλητισμός. 4. Βιομάζα Η βιομάζα χρησιμοποιεί τους υδατάνθρακες των φυτών (κυρίως αποβλήτων της βιομηχανίας, ξύλου, αστικά απόβλητα, τροφίμων και ζωοτροφών της βιομηχανίας) με σκοπό να αποδεσμεύσει την ενέργεια που δεσμεύτηκε από το φυτό κατά την φωτοσύνθεση. Η βιομάζα είναι μια ανανεώσιμη πηγή ενέργειας που ανανεώνεται συνεχώς λόγω της φωτοσύνθεσης. Κατά την καύση της βιομάζας η δεσμευμένη ηλιακή ενέργεια μετατρέπεται σε θερμική. Τα ανόργανα στοιχεία που περιέχονται στην τέφρα εμπλουτίζουν το έδαφος με θρεπτικά στοιχεία. 24

34 Η βιομάζα μπορεί να διαχωριστεί σε δυο μέρη: το πρώτο μέρος είναι η παραδοσιακή που περιορίζεται σε μικρή κλίμακα και περιλαμβάνει τα καυσόξυλα, το κάρβουνο για οικιακή χρήση, την ήρα του ρυζιού άλλα φυτικά υπολείμματα επίσης και την κοπριά των ζώων. Το δεύτερο μέρος είναι η σύγχρονη βιομάζα που «απευθύνεται» σε μεγάλης κλίμακας χρήσεις και η χρησιμοποίηση της έχει ως σκοπό την υποκατάσταση των συμβατικών πηγών ενέργειας. Περιλαμβάνει ξερά κλαδιά από το δάσος, γεωργικά υπολείμματα, αστικά απόβλητα, το βιοαέριο και βιοκαύσιμα από ενεργειακές καλλιέργειες όπως είναι τα έλαια από τα φυτά ή και φυτά που περιέχουν άμυλο και σάκχαρο. Μέθοδοι επεξεργασίας της βιομάζας είναι η καύση που ως προϊόν της έχει την παραγωγή θερμότητας, η πυρόλυση η οποία είναι μια θερμική διαδικασία ( βαθμούς Κελσίου) όπου γίνεται η αποικοδόμηση της βιομάζας με απουσία του οξυγόνου. Στην πυρόλυση παράγονται το βιοέλαιο 70% το βιοαέριο 15% και ο ξυλάνθρακας 15%. Υπάρχει επίσης και η διαδικασία της αεριοποίησης της βιομάζας όπου γίνεται η θερμική της αποικοδόμηση στους βαθμούς Κελσίου κατά την απουσία οξυγόνου. Τα παραγόμενα προϊόντα είναι το βιοαέριο, η πίσσα και ο ξυλάνθρακας. Όσον αφορά τα υγρά βιοκαύσιμα που προέρχονται από την επεξεργασία της βιομάζας είναι το βιοντίζελ και η βιοαιθανόλη. Το βιοντίζελ παράγεται από φυτικά έλαια κυρίως με μετεστερεοποίηση. Η βιοαιθανόλη παράγεταικυρίως από την ζύμωση των αμυλούχων και σακχαρούχων συστατικών. Τα πλεονεκτήματα τα οποία χαρακτηρίζουν την βιομάζα ως ανανεώσιμη πηγή ενέργειας είναι η θετική συνεισφορά σχετικά με το φαινόμενο του θερμοκηπίου και την όξινη βροχή εφόσον με την εκμετάλλευση της δεν παράγονται ρυπογόνα αέρια, η προστασία έναντι της διάβρωσης του εδάφους, οι χαμηλές εισροές σε λιπάσματα, η μείωση της χρήσης των φυτοφαρμάκων και η εκμετάλλευση εδαφών χαμηλής γονιμότητας. Τα τρία τελευταία συνδυάζονται εφόσον εάν για παράδειγμα θέλουμε την παραγωγή κάποιων φυτών τα οποία προορίζονται για βιομάζα και τηρούν τα τρία παραπάνω. 5. Γεωθερμική ενέργεια Η γεωθερμική ενέργεια είναι η θερμότητα που περιέχεται στο εσωτερικό της γης η οποία προκαλεί διάφορα γεωλογικά φαινόμενα σε παγκόσμια κλίμακα. Η θερμότητα αυτή παράγεται από την ραδιενεργό αποσύνθεση των πετρωμάτων της γης. Η εκμετάλλευση της γεωθερμικής ενέργειας μπορεί να γίνει άμεσα χρησιμοποιώντας το ζεστό νερό για την θέρμανση κτιρίων. Συγκεκριμένα το ζεστό νερό που βρίσκεται κοντά στην επιφάνεια της γης οδηγείται μέσω σωλήνων στα κτίρια και τις επιχειρήσεις για παροχή θερμότητας. Επίσης η γεωθερμική ενέργεια χρησιμοποιείται για παραγωγή ηλεκτρισμού. Πλεονεκτήματα που προσφέρει η χρήση γεωθερμικής ενέργειας είναι η χαμηλή παραγωγή διοξειδίου του άνθρακα που έχει ως αποτέλεσμα την «αποφυγή» στην συνεισφορά της στην δημιουργία όξινης βροχής καθώς και στην αλλαγή του κλίματος. Τα σημερινά γεωθερμικά πεδία παράγουν μόνο το 25

35 1/6 CO2 σε σύγκριση με τις γεννήτριες ηλεκτρισμού και δεν παράγονται καθόλου νιτρικά (NOx) και θειικά (Sox) αέρια. Επίσης η εκμετάλλευση της απαιτεί τη χρήση μιας μικρής έκτασης γης χωρίς να επιβαρύνει το περιβάλλον με την εκμετάλλευση περιοχών που θα υποβάθμιζαν την ποιότητα του περιβάλλοντος. 6. Ενέργεια από παλίρροιες Ακόμα ένα είδος ανανεώσιμης πηγής ενέργειας είναι η ενέργεια από τις παλίρροιες των ωκεανών. Σε αυτήν την περίπτωση εκμεταλλευόμαστε την βαρύτητα της σελήνης και του ήλιου που προκαλεί ανύψωση της στάθμης του νερού. Χρησιμοποιώντας ειδικές κατασκευές γίνεται παραγωγή ηλεκτρισμού. Τα πλεονεκτήματα είναι ότι για την παραγωγή ενέργειας δεν χρησιμοποιούνται συμβατικές μορφές ενέργειας αρά δεν επιβαρύνεται το περιβάλλον με εκπομπή αερίων που συνεισφέρουν στο φαινόμενο του θερμοκηπίου και επίσης θεωρείται μια πολύ αξιόπιστη πηγή ενέργειας λόγω της προβλεψιμότητας της σε σύγκριση για παράδειγμα με την ηλιακή και αιολική που εξαρτώνται από την εποχή και τις καιρικές συνθήκες. 7. Ενέργεια από κύματα Η ενέργεια από κύματα αναφέρεται στην ενέργεια των κυμάτων στην επιφάνεια του ωκεανού. Είναι αποδεδειγμένο ότι υπάρχουν μεγάλα ενεργειακά ρεύματα στην ανοικτή θάλασσα. Με την εκμετάλλευση τους έχουμε παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, desalination. Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι για εκμετάλλευση των κυμάτων. Η ενέργεια των κυμάτων ανοικτής θάλασσας διατίθεται με την μορφή εναλλασσόμενων ανοδικών και καθοδικών κινήσεων του νερού. Από τα κύματα κοντά στην ακτή εκμεταλλευόμαστε την προωστική δύναμη του μετώπου του κύματος για την κίνηση στροβιλοκινητήρων νερού ή αέρα. Κύματα που σπάζουν στην ακτή χρησιμοποιούνται για την πλήρωση φραγμάτων για να παραχθεί στη συνέχεια υδροηλεκτρική ενέργεια. Όλες οι μέθοδοι είναι φιλικές προς το περιβάλλον δεν συντείνουν στην παραγωγή ενέργειας για την εκπλήρωση των αναγκών μας αλλά ταυτόχρονα δεν επιβαρύνουν το περιβάλλον. Επίσης οι ωκεανοί μπορούν να εκμεταλλευθούν για παραγωγή ενέργειας όχι μόνο για τις παλίρροιες και την ενέργεια των κυμάτων αλλά και λόγω των θερμοκρασιακών διαφορών μεταξύ του 26

36 θερμότερου επιφανειακού νερού και του ψυχρότερου νερού του πυθμένα μέθοδος η οποία και πάλι είναι φιλική προς το περιβάλλον. 27

37 1.2.3 Πλεονεκτήματα των Α.Π.Ε. Είναι πολύ φιλικές προς το περιβάλλον, έχοντας ουσιαστικά μηδενικά κατάλοιπα και απόβλητα. Δεν πρόκειται να εξαντληθούν ποτέ, σε αντίθεση με τα ορυκτά καύσιμα. Μπορούν να βοηθήσουν την ενεργειακή αυτάρκεια μικρών και αναπτυσσόμενων χωρών, καθώς και να αποτελέσουν την εναλλακτική πρόταση σε σχέση με την οικονομία του πετρελαίου. Είναι ευέλικτες εφαρμογές που μπορούν να παράγουν ενέργεια ανάλογη με τις ανάγκες του επί τόπου πληθυσμού, καταργώντας την ανάγκη για τεράστιες μονάδες παραγωγής ενέργειας (καταρχήν για την ύπαιθρο) αλλά και για μεταφορά της ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις. Ο εξοπλισμός είναι απλός στην κατασκευή και τη συντήρηση και έχει μεγάλο χρόνο ζωής. Τέλος επιδοτούνται από τις περισσότερες κυβερνήσεις. 28

38 1.2.4 Μειονεκτήματα των Α.Π.Ε. Έχουν αρκετά μικρό συντελεστή απόδοσης, της τάξης του 30% ή και χαμηλότερο. Συνεπώς απαιτείται αρκετά μεγάλο αρχικό κόστος εφαρμογής σε μεγάλη επιφάνεια γης. Γι' αυτό το λόγο μέχρι τώρα χρησιμοποιούνται σαν συμπληρωματικές πηγές ενέργειας. Για τον παραπάνω λόγο προς το παρόν δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κάλυψη των αναγκών μεγάλων αστικών κέντρων. Η παροχή και απόδοση της αιολικής, υδροηλεκτρικής και ηλιακής ενέργειας εξαρτάται από την εποχή του έτους αλλά και από το γεωγραφικό πλάτος και το κλίμα της περιοχής στην οποία εγκαθίστανται. Για τις αιολικές μηχανές υπάρχει η άποψη ότι δεν είναι κομψές από αισθητική άποψη κι ότι προκαλούν θόρυβο και θανάτους πουλιών. Με την εξέλιξη όμως της τεχνολογίας τους και την προσεκτικότερη επιλογή χώρων εγκατάστασης (π.χ. σε πλατφόρμες στην ανοιχτή θάλασσα) αυτά τα προβλήματα έχουν σχεδόν λυθεί. Για τα υδροηλεκτρικά έργα λέγεται ότι προκαλούν έκλυση μεθανίου από την αποσύνθεση των φυτών που βρίσκονται κάτω απ' το νερό κι έτσι συντελούν στο φαινόμενο του θερμοκηπίου. 29

39 1.2.5 Ενσωμάτωση Α.Π.Ε. σε βιοκλιματικά κτίρια Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας ενσωματώνονται άριστα στις κατασκευές βιοκλιματικού σχεδιασμού, με πολλά οφέλη, τόσο οικονομικά αλλά και περιβαλλοντολογικά. Ο βιοκλιματικός σχεδιασμός κτιρίου έχει στόχο την εξοικονόμηση ενέργειας, την εξασφάλιση συνθηκών άνεσης και την αξιοποίηση των τοπικών διαθέσιμων Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας για κάλυψη των ενεργειακών αναγκών σε επίπεδο κτιρίου, οικοδομικού τετραγώνου και οικιστικού συνόλου. Η ενσωμάτωση των Α.Π.Ε. και άλλων αποδοτικών τεχνικών σε βιοκλιματικά κτίρια είναι: Φωτοβολταϊκό σύστημα για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Ηλιακοί συλλέκτες για θερμό νερό χρήσης. Αντλίες θερμότητας με αβαθή γεωθερμία για θέρμανση ή ψύξη. Σύστημα αερισμού μέσω ανάκτησης θερμότητας. Συλλογή και χρήση των όμβριων υδάτων. Τοποθέτηση μικρής ανεμογεννήτριας για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας Δροσισμός το καλοκαίρι με ανεμιστήρες οροφής 30

40 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΤΟΥ ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΟΥ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ 31

41 32

42 2.1 ΟΡΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΝ ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΟ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟ ΚΤΙΡΙΟΥ Ορισμός Ο βιοκλιματικός σχεδιασμός κτιρίων ή βιοκλιματική αρχιτεκτονική αφορά το σχεδιασμό κτιρίων και χώρων (εσωτερικών και εξωτερικών υπαίθριων) με βάση το τοπικό κλίμα, με σκοπό την εξασφάλιση συνθηκών θερμικής και οπτικής άνεσης, αξιοποιώντας την ηλιακή ενέργεια και άλλες περιβαλλοντικές πηγές, αλλά και τα φυσικά φαινόμενα του κλίματος. Η βιοκλιματική αρχιτεκτονική αποτελεί έναν από τους σημαντικότερους παράγοντες της οικολογικής δόμησης, η οποία ασχολείται με την ενσωμάτωση των περιβαλλοντικών παραμέτρων στο επίπεδο των κτιριακών μονάδων μελετώντας τις ακόλουθες κατευθύνσεις: Τη μελέτη του δομημένου περιβάλλοντος και των προβλημάτων που αυτό δημιουργεί (αύξηση θερμοκρασίας, συγκέντρωση αέριων ρύπων, δυσκολία στην κυκλοφορία αέρα) Το σχεδιασμό των κτιρίων Την επιλογή των δομικών υλικών, λαμβάνοντας υπόψη τόσο τις θερμικές και οπτικές τους ιδιότητες, όσο και την τοξικολογική τους δράση. Βασικά στοιχεία του βιοκλιματικού σχεδιασμού κτιρίων αποτελούν τα παθητικά συστήματα, τα οποία αποτελούν δομικά στοιχεία ενός κτιρίου. Τα παθητικά συστήματα λειτουργούν χωρίς μηχανολογικά εξαρτήματα ή πρόσθετη παροχή ενέργειας και με φυσικό τρόπο θερμαίνουν, αλλά και δροσίζουν τα κτίρια. Μπορούν να χωριστούν στις εξής τρεις κατηγορίες: i. Παθητικά ηλιακά συστήματα θέρμανσης ii. Παθητικά συστήματα και τεχνικές φυσικού δροσισμού iii. Συστήματα και τεχνικές φυσικού φωτισμού Ο βιοκλιματικός σχεδιασμός ενός κτιρίου συνεπάγεται τη συνύπαρξη και συνδυασμένη λειτουργία όλων των παραπάνω συστημάτων, ώστε να συνδυάζουν θερμικά και οπτικά οφέλη καθ' όλη τη διάρκεια του έτους. Η βιοκλιματική αρχιτεκτονική με τις παρεμβάσεις της στο σχεδιασμό, στον τρόπο και στα υλικά κατασκευής, ικανοποιεί τις ανάγκες των κτιρίων για θέρμανση, φωτισμό και δροσισμό, τα εναρμονίζει με το φυσικό περιβάλλον, χρησιμοποιώντας στοιχεία από αυτό και εξασφαλίζει την εξοικονόμηση ενέργειας. Σ ένα καλά σχεδιασμένο βιοκλιματικό κτίριο, η αξιοποίηση του φυσικού φωτισμού μπορεί να μειώσει μέχρι και 80% την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας. Η βιοκλιματική αρχιτεκτονική έχει τις ρίζες της στην 33

43 παραδοσιακή αρχιτεκτονική πολλών λαών και μπορεί να προσφέρει στη σύγχρονη κατοικία λύσεις και ιδέες φιλικές προς το περιβάλλον. Η βιοκλιματική αρχιτεκτονική επανατοποθετεί, σε θέση αφετηριακής αρχής, τον παράγοντα της δυναμικής, αρμονικής αλληλεπίδρασης ανάμεσα στα στοιχεία της φύσης, τον τοπικό φυσικό χώρο και το κτίριο, μ αυτόν τον τρόπο επαναφέρει σε ισχύ ένα πρώτο βασικό κριτήριο εξειδίκευσης και ιδιαιτερότητας και στη συνέχεια ανακαλύπτει ότι για να είναι αποτελεσματική, πρέπει να διερευνήσει τα ειδικά χαρακτηριστικά και να σεβαστεί τις ιδιομορφίες των χρηστών της, ώστε να τους κάνει συμμέτοχους. Πρέπει να γνωρίσει τα χαρακτηριστικά της κοινωνίας στην οποία απευθύνεται. Οδηγείται στην ανάγκη να επανασυνδέσει ένα νήμα που κόπηκε εδώ και πολύ καιρό και κινδυνεύει να χαθεί οριστικά, το νήμα της ιστορικής εμπειρίας και γνώσης, για 34