ΈΚΘΕΣΗ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ «ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ» Ανανεώσιμες και Μη Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας ΤΑΞΗ Α

Transcript

1 ΈΚΘΕΣΗ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ «ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ» Ανανεώσιμες και Μη Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας ΤΑΞΗ Α ΕΣΠΕΡΙΝΟ ΓΕΝΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΣΠΑΡΤΗΣ ΣΧΟΛΙΚΟ ΕΤΟΣ

2 Εσπερινό Γενικό Λύκειο Σπάρτης Έκθεση Ερευνητικής Εργασίας ΘΕΜΑ : Ενέργεια και Περιβάλλον Ομάδα: Power Τίτλος θέματος της ομάδας Ενέργεια Επιμέλεια Εργασίας : Κορίνη Γιώτα Γκομόζια Ντέμη Μπρόσκας Ανδρέας Επιβλέπουσα Καθηγήτρια: Κα Κατσή Γεωργία Σχολικό Έτος

3 ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΠΡΟΛΟΓΟΣ ΣΚΟΠΟΣ ΚΥΡΙΑ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΑ ΕΡΩΤΗΜΑΤΑ Τι είναι η ενέργεια Τι είναι η ενέργεια Μορφές Ενέργειας Ευρήματα ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΤΡΟΠΟΙ ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ-ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 3

4 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Το κίνητρο για την εκπόνηση της εργασίας αυτής είναι να έρθουν οι μαθητές σε επαφή με τις διάφορες μορφές της ενέργειας και τους τρόπους αξιοποίησης τους από τον άνθρωπο, ήδη απο το παρελθόν. Μελετήθηκαν οι τρόποι μετατροπής των διαφόρων μορφών ενέργειας και ερευνήθηκαν οι προοπτικές επίλυσης του ενεργειακού προβλήματος στην χώρα μας αξιοποιώντας τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η ενέργεια με όλες τις μορφές της, αποτελεί αναμφίβολα αγαθό και υπηρεσία υψίστης σημασίας για την διαβίωση, την οικονομική, πολιτισμική και οικονομική εξέλιξη του ανθρώπου δια μέσου των αιώνων. Όμως στις μέρες μας, η αναζήτηση και εκμετάλλευση των πηγών που θα παρέχουν επαρκή ενέργεια σε μια συνεχώς αυξανόμενη σε πληθυσμό παγκόσμια κοινωνία, ο τρόπος διαχείρισης της σε συνδυασμό με την διεθνή ανησυχία για το κλίμα εξαιτίας των αέριων εκπομπών που εκλύονται απο την χρήση ορυκτών καυσίμων, καθώς και η ανάγκη κάθε χώρας για διασφάλιση συνεχούς και φθηνής ενέργειας, συνθέτουν ένα σύγχρονο μωσαϊκό ενεργειακών προκλήσεων ΛΕΞΕΙΣ-ΚΛΕΙΔΙΑ:κλίμα,ενέργεια,φύση,ανακύκλωση 4

5 ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός της εργασίας μας είναι να μάθουμε τι είναι ενέργεια, ποιες πήγες και μορφές ενέργειας υπάρχουν, που τις χρησιμοποιούμε και ποιοι τρόποι υπάρχουν για να εξοικονομήσουμε ενέργεια. ΚΥΡΙΑ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΑ ΕΡΩΤΗΜΑΤΑ 1. Τι είναι η ενέργεια; 2. Μορφές ενέργειας 3. Ενεργειακές πηγές 4. Τρόποι εξοικονόμησης ενέργειας Τι είναι η ενέργεια Η ενέργεια είναι το φυσικό μέγεθος που συνοδεύει άρρηκτα κάθε μεταβολή στο φυσικό μας κόσμο, από την πιο απλή και ανεπαίσθητη έως την πιο πολύπλοκη και έντονα αντιληπτή. Γίνεται κυρίως αισθητή εκ του αποτελέσματός της, που είναι γνωστό ως έργο και ευθύνεται για τις διάφορες μεταβολές που παρατηρούνται στον υλικό κόσμο. Η ύλη, όταν προσλάβει ενέργεια, μπορεί να αποκτήσει διαφορετική οργάνωση στη δομή της (π.χ. από στερεή να γίνει υγρή ή αέρια), ή ακόμη και να αλλάξει ριζικά τη δομή της (π.χ. με χημική αντίδραση). 5

6 Μορφές Ενέργειας Κινητική Ενέργεια: Η ενέργεια που αναγκάζει άμεσα ένα σώμα να εκτελέσει το φυσικό φαινόμενο της κίνησης. Δυναμική Ενέργεια: Η ενέργεια που κατέχει ένα σώμα λόγω της θέσης ή της κατάστασής του και προσδιορίζει τη δυνατότητά του να παράγει έργο, επειδή βρίσκεται μέσα σε πεδίο δυνάμεων. Ηλεκτρική Ενέργεια: Η ενέργεια των κινούμενων ηλεκτρονίων λόγω της ύπαρξης διαφοράς δυναμικού στα άκρα ενός αγωγού. Χημική Ενέργεια: Η ενέργεια που οφείλεται στις δυνάμεις μεταξύ των ατόμων που σχηματίζουν τα μόρια των χημικών ενώσεων. Πυρηνική Ενέργεια: Η ενέργεια που εκλύεται κατά τις αντιδράσεις σχάσης (διάσπασης) ή σύντηξης (συνένωσης) των πυρήνων. Θερμική Ενέργεια: Η συνολική ενέργεια των σωματιδίων που συγκροτούν τα υλικά σώματα, καθώς αυτά κινούνται στο εσωτερικό τους. Με τον όρο θερμότητα εννοούμε ειδικά την ενέργεια που μεταφέρεται από ένα σώμα υψηλής θερμοκρασίας σε ένα άλλο χαμηλότερης θερμοκρασίας, με αποτέλεσμα να αυξάνεται η κινητική ενέργεια των σωματιδίων του. Ευρήματα Το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο θα εξακολουθήσουν να αποτελούν τις κύριες πηγές ενέργειας, για τα επόμενα 25 χρόνια. Παρά το γεγονός ότι έχει σημειωθεί αξιόλογη πρόοδος στην ανάπτυξη ανανεώσιμων και άλλων εναλλακτικών πηγών ενέργειας και ότι το ατύχημα στον Κόλπο του Μεξικό προκάλεσε μη αναμενόμενη ζημία της τάξεως των 35 δισ. δολαρίων, η υποθαλάσσια άντληση συνεχίζεται. 6

7 Πάντως, οι παραγωγοί πετρελαίου και φυσικού αερίου, σε παγκόσμιο επίπεδο, επανεξετάζουν τις πολιτικές ασφάλειας. ΕΝΕΡΓΕΙΑ Η ενέργεια είναι µια έννοια υψηλού βαθµού αφαίρεσης γι' αυτό και δύσκολα μπορεί να γίνει κατανοητή. Η έννοια της ενέργειας εφαρμόζεται σε πολλά επιστημονικά πεδία, χρησιμοποιείται ευρύτητα στην καθημερινή ζωή και γι' αυτό της αποδίδονται πολλά νοήµατα. Η µελέτη της ενέργειας χαρακτηρίζεται από την πολυπλοκότητα της αλλά προσεγγίζεται και αισθητοποιείται από τις ιδιότητες που έχουν σχέση µε την αποθήκευση, τη µμετατροπή και τη διατήρηση. Η ενέργεια µας είναι γνωστή σε διάφορες µορφές όπως: η κινητική ενέργεια που έχει ένα σώµα λόγω της ταχύτητας του η φωτεινή ενέργεια που έχει το φως. η ηχητική ενέργεια που µεταφέρει ο ήχος. η πυρηνική ενέργεια που περικλείεται στον πυρήνα των ατόµων και ελευθερώνεται µε τη διάσπαση του. η θερµική ενέργεια που σχετίζεται µε τη θερµοκρασία του σώµατος. η χηµική ενέργεια που υπάρχει σε χηµικές ουσίες και ελευθερώνεται µε τις χηµικές αντιδράσεις. Τα καύσιµα, οι τροφές και οι µπαταρίες περικλείουν χηµική ενέργεια. η δυναµική ενέργεια που έχει ένα σώµα λόγω της παραµόρφωσης του ή λόγω της θέσης του (ύψος). Τα ελατήρια που παραµορφώνονται µε επιµήκυνση συµπίεση περικλείουν δυναµική ενέργεια που ελευθερώνεται όταν αυτά επανέλθουν στην αρχική τους κατάσταση. Το νερό του υδροηλεκτρικού φράγµατος έχει αποθηκευµένη δυναµική ενέργεια. 7

8 ΤΡΟΠΟΙ ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Αερίστε τους χώρου του σπιτιού τις μεσημεριανές ώρες το χειμώνα ή τις πρώτες πρωινές το καλοκαίρι. Θέστε εκτός λειτουργίας καλοριφέρ ή κλιματιστικά. Κάθε βράδυ κλείστε τα παντζούρια και τις κουρτίνες. Έτσι κρατάτε τη ζέστη μέσα στο σπίτι. Ανοίξτε τα παντζούρια και τις κουρτίνες στα νότια παράθυρα, κατά τη διάρκεια της ημέρας. Σε χώρους που ο αερισμός γίνεται με χρήση ανεμιστήρα, φροντίστε να μη λειτουργεί ο εξαερισμός όταν ο χώρος δεν χρησιμοποιείται Διαρροή θερμότητας από σημεία του σπιτιού που δεν είναι καλά σφραγισμένα Προβλήματα μόνωσης σε επιφάνειες που χρήζουν επιδιόρθωση από συγκέντρωσης μούχλας η υγρασίας. Περιορισμός απώλειας ενέργειας χρησιμοποιώντας ταινίες στο κάτω μέρος της εξώπορτας. αεροστεγανωτικές 8

9 Μόνωση εξωτερικών σωλήνων που μεταφέρουν ζεστό νερό στο σπίτι Εγκατάσταση θερμοστατικών διακοπτών για αυτόνομη ρύθμιση θερμοκρασίας σε διαφόρους χώρους και εξοικονόμησης ενέργειας Αντικατάσταση οικονομικών λαμπτήρων για κατανάλωση λιγότερης ενέργειας και εξοικονόμηση χρημάτων Προτιμήστε φυσικό φωτισμό έναντι του τεχνικού. Μην χρησιμοποιείτε περισσότερο φως από ότι χρειάζεστε. Χρήση ηλιακού θερμοσίφωνα και μπόιλερ στο λεβητοστάσιο για ζέσταμα νερού με πετρέλαιο η φυσικό αέριο. Μην ανοιγοκλείνετε την πόρτα του φούρνου όταν μαγειρεύετε γιατί προκαλείτε μεγάλη απώλεια θερμότητας Για εξοικονόμηση ηλεκτρικής ενέργειας ρυθμίστε το ψυγείο στις ανάλογες θερμοκρασίες και φροντίστε να αερίζεται καλά η πλάτη του. 9

10 Επιλέξτε κλιματιστικά και συστήματα θέρμανσης με υψηλή ενεργειακή απόδοση και ρυθμίστε τον θερμοστάτη όχι κάτω από 26-27οC. Πλύνετε τα ρούχα σε χαμηλές θερμοκρασίες αντί για υψηλές και προτιμήστε να βάζετε πλυντήριο κατά τις νυχτερινές ώρες για εξοικονόμηση ρεύματος έως και 40%. Μην αφήνετε τις συσκευές ανοιχτές γιατί καταναλώνουν ρεύμα Προτιμήστε να τις κλείνετε από το κεντρικό διακόπτη ΟΝ/ΟFF. Προτιμήστε φορητές συσκευές με επαναφορτιζόμενες μπαταρίες,θα εξοικονομήστε σημαντικό ποσό χρημάτων Συνδέστε στον πίνακα του σπιτιού τον έξυπνο μετρητή για να βλέπετε τον πραγματικό χρόνο της κατανάλωσης του ηλεκτρισμού. Έτσι μπορείτε να εξοικονομήστε ηλεκτρική ενέργεια άνω του 10%. Για μείωση κατανάλωσης καυσίμων χρησιμοποιήστε τα μέσα μαζικής μεταφοράς Η τακτική συντήρηση του αυτοκίνητου κρατάει την ενεργειακή του απόδοση σε καλά επίπεδα καλή συντήρηση προκαλεί καλύτερη απόδοση έως 30-40% σε σχέση με ένα άσχημο συντηρημένο ΙΧ. 10

11 ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ-ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

12 Εσπερινό Γενικό Λύκειο Σπάρτης Έκθεση Ερευνητικής Εργασίας ΘΕΜΑ: Ενέργεια και Περιβάλλον Ομάδα Μη Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας Τίτλος θέματος της Ομάδας Μη Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας Επιμέλεια Εργασίας: Τσινόλη Αμαλία Χριστάκος Κωνσταντίνος Μπέρδου Ανδριανή Επιβλέπουσα Καθηγήτρια: Κατσή Γεωργία Σχολικό Έτος

13 ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ 1. ΠΕΡΙΛΗΨΗ 2. ΣΚΟΠΟΣ 3. ΚΥΡΙΑ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΑ ΕΡΩΤΗΜΑΤΑ Τι είναι οι ΜΗ ΑΠΕ? Ποιές είναι οι ΜΗ ΑΠΕ? Σε τι μας χρησιμεύουν? Ποιά είναι τα μειονεκτήματα και τα πλεονεκτήματά τους? Πιστεύετε ότι η χρήση ΜΗ ΑΠΕ επιβαρύνει το περιβάλλον; 4. ΟΡΙΣΜΟΣ ΜΗ ΑΠΕ 5. Οι υψηλές εκπομπές CO2, SO2 6. ΕΞΟΡΥΞΗ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ 7. Η παγκόσµια ενεργειακή κατανάλωση 8. Προφίλ παραγωγής του πετρελαίου και του φυσικού αερίου 9. Οι τιµές του πετρελαίου και του φυσικού αερίου 10. ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ-ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 13

14 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Το υπόθεμα της ομάδας μου αναφέρεται στις ΜΗ ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ. Πιο συγκεκριμένα, αναφερόμαστε στο τι είναι οι ΜΗ ΑΠΕ, ποιες είναι και σε τι μας χρησιμεύουν. Εξετάζουμε επίσης εάν υπάρχουν κάποια μειονεκτήματα και κάποια πλεονεκτήματα των μη ανανεωσιμων πηγών ενέργειας. Επεξεργαζόμαστε την κάθε πηγή ενέργειας ξεχωριστά και λέμε λίγα λόγια για τη καθεμιά. Αναζητούμε τις προοπτικές της χρήσης των μη ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στην Ελλάδα για το εγγύς μέλλον. Τέλος, προβάλλουμε μερικές εικόνες και βίντεο για καλύτερη κατανόηση του θέματος. ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ φθηνές, παραγωγικές, καταναλώσιμες ΣΚΟΠΟΣ Ο σκοπός της εργασίας μας είναι να μάθουμε να ξεχωρίζουμε ποιες είναι οι ΜΗ ΑΠΕ, σε τι μας χρησιμεύουν και που μπορούμε να τις χρησιμοποιήσουμε. Απώτερος στόχος μας είναι να ανακαλύψουμε τις προοπτικές που αναπτύσσονται στη χώρα μας σχετικά με τη χρήση των μη ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. 14

15 ΚΥΡΙΑ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΑ ΕΡΩΤΗΜΑΤΑ Τι είναι οι ΜΗ ΑΠΕ? Ποιες είναι οι ΜΗ ΑΠΕ? Σε τι μας χρησιμεύουν? Ποια είναι τα μειονεκτήματα και τα πλεονεκτήματά τους? Πιστεύετε ότι η χρήση ΜΗ ΑΠΕ επιβαρύνει το περιβάλλον; Ποιες είναι οι προοπτικές που αναπτύσσονται στη χώρα μας σχετικά μη τις ΜΗ ΑΠΕ; Ορισμός των Μη Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας Μη ανανεώσιμες πηγές ενέργειας χαρακτηρίζονται οι πηγές οι οποίες δεν αναπληρώνονται ή αναπληρώνονται εξαιρετικά αργά για τα ανθρώπινα μέτρα από φυσικές διαδικασίες. Βρίσκονται σε ορισμένο αριθμό πάνω στη γη και με το πέρασμα των χρόνων, αντίθετα με τις ανανεώσιμες τελειώνουν. Εκτός αυτού επιβαρύνουν τo περιβάλλον σε μεγάλο βαθμό. Στις μη ανανεώσιμες πηγές ενέργειας περιλαμβάνονται κυρίως: Τα στερεά καύσιμα των γαιανθράκων όπως ο λιγνίτης,ο ανθρακίτης και η τύρφη. Τα υγρά καύσιμα που παίρνουμε μετά από κατεργασία όπως το πετρέλαιο και τα υγρά καύσιμα παράγωγά του όπως το μαζούτ, η βενζίνη. Τα αέρια καύσιμα όπως το φυσικό αέριο,το υγραέριο κλπ. και τέλος Η πυρηνική ενέργεια που παίρνουμε από την σχάση ραδιενεργών υλικών. Παρά τα πλεονεκτήματα των συμβατικών πηγών ενέργειας υπάρχουν πληθώρα μειονεκτημάτων που οδήγησαν σταδιακά στην εφεύρεση και τη προώθηση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Τα κυριότερα μειονεκτήματα τους είναι: Οι υψηλές εκπομπές CO2, SO2 H περιορισμένη διαθεσιμότητα Tα βλαβερά απόβλητα Kαι το γεγονός ότι δεν είναι δυνατόν να ανανεωθούν σε εύλογο χρονικό για τον άνθρωπο διάστημα καθώς η δημιουργία τους διαρκεί εκατομμύρια χρόνια. 15

16 Μη Ανανεώσιμες Πήγες Ενέργειας ΓΑΙΑΝΘΡΑΚΕΣ ΦΥΣΙΚΟ ΑΕΡΙΟ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΓΑΙΑΝΘΡΑΚΕΣ Οι γαιάνθρακες βρίσκονται στο υπέδαφος. Σχηματίστηκαν κατά στρώματα, κατά τη διάρκεια πολλών εκατομμυρίων ετών, από υπολείμματα φυτικής ύλης (δέντρα, φυτά,φύκια) που θάφτηκαν μετά από φυσικές καταστροφές ύστερα από τη συνδυασμένη δράση θερμότητας, πίεσης και βακτηριδίων σε απουσία αέρα. Αποθέματα γαιανθράκων, που είναι γνωστοί και ως ορυκτοί άνθρακες, βρίσκονται σε αρκετό βάθος κάτω από την επιφάνεια της γης αλλά και κοντά στην επιφάνειά της. Έχουν χρώμα μαύρο ή καφέ ανάλογα με την ηλικία τους που διαθέτουν ως καύσιμη ύλη. Η Χρησιμότητα των γαιανθράκων Η θερμότητα από την καύση γαιανθράκων χρησιμοποιείται στις μέρες μας κυρίως για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σήμερα οι γαιάνθρακες χρησιμοποιούνται ευρέως στην ηλεκτροπαραγωγή σε παγκόσμια κλίμακα εφόσον πρόκειται για μια φθηνή πηγή ενέργειας. 16

17 Δημιουργία γαιανθράκων Ο όρος "γαιάνθρακες" χαρακτηρίζει τα οργανικά ιζήματα που προήλθαν από φυτικά υπολείμματα μέσω μιας σειράς διεργασιών ενανθράκωσης. Οι διεργασίες αυτές είχαν ως αποτέλεσμα τον εμπλουτισμό των φυτικών υπολειμμάτων σε άνθρακα. Η μετατροπή των φυτών σε τύρφη και η μετάβαση από την τύρφη (αρχικό στάδιο αναθράκωσης) στον ανθρακίτη (τελικό στάδιο ανανθράκωσης) είναι συνάρτηση της επίδρασης του χρόνου, της θερμοκρασίας και της πίεσης. Η μετατροπή της φυτικής ύλης σε άνθρακα ξεκίνησε πριν 400 περίπου εκατομμύρια χρόνια και βεβαίως συνεχίζεται μέχρι σήμερα. Οι ειδικοί επιστήμονες εκτιμούν ότι απαιτείται στρώμα 2,5 μέτρων φυτικής ύλης για τη δημιουργία άνθρακα στρώματος 30 εκατοστών. Κατηγορίες γαιανθράκων Η κατάταξη των γαιανθράκων καθορίζεται από την θερμογόνη δύναμή τους σε συνδυασμό με τη χημική ανάλυση της οργανικής ύλης. Γαιάνθρακες με υψηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα και χαμηλή περιεκτικότητα σε υδρογόνο και οξυγόνο χαρακτηρίζονται ως υψηλής ποιότητας ενώ με τη μείωση της περιεκτικότητας σε άνθρακα μειώνεται και η ποιότητα των γαιανθράκων. Ανάλογα με τον βαθμό ενανθράκωσης οι γαιάνθρακες διακρίνονται σε τύρφη, λιγνίτες, υποπισσούχοι γαιάνθρακες, πισσούχοι γαιάνθρακες και ανθρακίτης. Με την μετάβαση από την τύρφη στον ανθρακίτη αυξάνεται η θερμογόνος ικανότητα των ανθράκων και βεβαίως η ποιότητά τους ως πηγή ενέργειας. 17

18 Αποθέματα και παραγωγή γαιανθράκων Σχεδόν κάθε χώρα στον πλανήτη διαθέτει αποθέματα ανθράκων αλλά μόνο σε 70 χώρες η εξόρυξη άνθρακα αποτελεί εμπορική δραστηριότητα. Λαμβάνοντας υπόψη τα σημερινά (2006) επίπεδα παραγωγής και κατανάλωσης, τα παγκόσμια αποθέματα άνθρακα επαρκούν για τα επόμενα 164 χρόνια. Σε αντιδιαστολή, τα αποθέματα πετρελαίου και φυσικού αερίου επαρκούν για τα επόμενα 41 και 67 χρόνια αντίστοιχα. Μεσοπρόθεσμα αναμένεται σημαντική αύξηση της κατανάλωσης άνθρακα στις αναπτυσσόμενες χώρες και ιδιαίτερα στην Κίνα και την Ινδία. Μέχρι το 2030, οι δύο αυτές χώρες θα καταναλώνουν τα 2/3 της παγκόσμιας αύξησης κατανάλωσης του άνθρακα. Πλεονεκτήματα της χρήσης των γαιανθράκων Αρκετά φθηνή πηγή ενέργειας Μας παρέχουν με διάφορους τρόπους ένα πλήθος προϊόντων τους που χρησιμοποιούνται ευρύτατα πχ. αμμωνία, βενζίνη,διαλυτικά. Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας με κυριότερες καταναλώτριες χώρες παγκοσμίως που βασίζουν την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας στους 18

19 γαιάνθρακες τις παρακάτω: Νότιος Αφρική με 94%, Πολωνία με 93% και Κίνα με 81%. Η Ελλάδα βρίσκεται στην 10η θέση της κλίμακας αυτής με 55%. Μειονεκτήματα της χρήσης των γαιανθράκων Μη ανανεώσιμη πηγή ενέργειας. Σοβαρό πρόβλημα αποτελεί η ανάγκη χρήσης μεγάλων ποσοτήτων νερού για τον καθαρισμό του γαιάνθρακα, οδηγώντας έτσι στην δημιουργία μεγάλων ποσοτήτων υγρών αποβλήτων. Κατά την καύση παράγεται τέφρα, αιθάλη (η εισπνοή της οποίας μπορεί να προκαλέσει την νόσο ανθράκωση) και διοξείδιο του άνθρακα που συμβάλει στο φαινόμενο του θερμοκηπίου, και συνεπώς στην αύξηση της θερμοκρασίας του πλανήτη. Επίσης κατά την καύση έχουμε την παραγωγή και δηλητηριωδών οξειδίων του αζώτου και θείου που εμπεριέχονται στην γνωστή αιθαλομίχλη και δημιουργούν με τους υδρατμούς της ατμόσφαιρας όξινη βροχή. ΦΥΣΙΚΟ ΑΕΡΙΟ Το φυσικό αέριο είναι ένα ορυκτό καύσιμο όπως το πετρέλαιο και ο άνθρακας. Το ονομάζουμε και ορυκτό καύσιμο επειδή διαμορφώθηκε εκατομμύρια χρόνια πριν από τα υπολείμματα των μικροσκοπικών ζώων και των φυτών θάλασσας. Πριν εκατομμύρια χρόνια έγιναν μεγάλες αναστατώσεις στο στερεό φλοιό της γης. Οι θάλασσες και οι λίμνες ήταν γεμάτες όχι μόνο από ψάρια αλλά και από δισεκατομμύρια μικροσκοπικούς ζωικούς και φυτικούς οργανισμούς (πλαγκτόν). Με το πέρασμα των αιώνων οι οργανισμοί αυτοί καταπλακώθηκαν από λάσπες και όγκους χωμάτων. Η Χρησιμότητα του φυσικού αερίου Το φυσικό αέριο είναι διαδεδομένο τόσο στα σπίτια (για θέρμανση χώρων, παραγωγή ζεστού νερού, μαγείρεμα κ.α.) όσο και στη βιομηχανία. Χρησιμοποιείται επίσης ως συστατικό στα λιπάσματα, τις κόλλες, τα χρώματα, τα απορρυπαντικά πλυντηρίων, και σε πολλά άλλα αγαθά. Οι άνθρωποι το χρησιμοποιούν συνήθως για θέρμανση. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Το 19

20 φυσικό αέριο διατίθεται ακόμη και ως καύσιμο για τα αυτοκίνητα διότι η καύση του φυσικού αερίου εκπέμπει λιγότερους ρύπους στην ατμόσφαιρα απ ότι η βενζίνη και είναι φθηνότερο από αυτή. Βέβαια τα οχήματα πρέπει να διαθέτουν ειδικό εξοπλισμό για να το χρησιμοποιήσουν ως καύσιμο. Το φυσικό αέριο είναι μίγμα υδρογονανθράκων και αποτελείται κυρίως από μεθάνιο και σε πολύ μικρότερη αναλογία από αιθάνιο, προπάνιο, βουτάνιο και πεντάνιο. Καθοριστικός παράγοντας για τη σύστασή του, αποτελεί η προέλευσή του και ιδιαίτερα εάν πρόκειται για αμιγώς κοίτασμα φυσικού αερίου ή προκύπτει από κοιτάσματα πετρελαίου. Η εμπορική αξιοποίησή του ξεκίνησε περίπου το 1810 ως καύσιμο σε λάμπες φωτισμού ενώ μετά το τέλος του Β' Παγκοσμίου Πολέμου κατασκευάστηκαν τα πρώτα δίκτυα μεταφοράς και διανομής φυσικού αερίου. Στα προτερήματά του ως πηγή ενέργειας περιλαμβάνονται η δυνατότητα μεταφοράς του σε μεγάλες αποστάσεις μέσω αγωγών και βεβαίως η συγκριτικά φιλική προς το περιβάλλον καύση του. Σημαντικότερες χώρες παραγωγής φυσικού αερίου (2006) Producers Mm: World Χώρα Mm3 % παραγωγής Ρωσία ,0 ΗΠΑ ,6 Καναδάς ,4 Ιράν ,3 Νορβηγία ,1 Αλγερία ,0 Μ.Βρετανία ,8 20

21 Ολλανδία ,6 Ινδονησία ,4 Τουρκμενιστάν ,3 Πηγή: ΙΕΑ Τα Πλεονεκτήματα της χρήσης του φυσικού αερίου Σχετικά Φιλικό προς το περιβάλλον μιας και θεωρείται από τα καθαρότερα ορυκτά. Παρ' όλα αυτά δεν παύει να εκπέμπει ρύπους. Καύσιμο υψηλής ενεργειακής αξίας και καθαρό ποιοτικά καύσιμο χωρίς θείο. Η αέρια κατάστασή του επιτρέπει πλήρη ανάμιξη με τον αέρα καύσης, πράγμα που υποβοηθά την τέλεια καύση, με αποτέλεσμα να μην υπάρχει αιθάλη στα καυσαέρια. Μεγάλη απόδοση και ευκολία στην χρήση του. Τα Μειονεκτήματα της χρήσης του φυσικού αερίου Περιορισμένη διαθεσιμότητα Μη ανανεώσιμη πηγή Η καύση του φυσικού αερίου όπως και η καύση των ορυκτών καυσίμων πριν την εγκατάσταση. απελευθερώνει ρύπους στην ατμόσφαιρα όπως και CO2 Συμβάλλει αρκετά στην καταστροφή του όζοντος της στρατόσφαιρας και λιγότερο για την όξινη βροχή. Μεγάλη επικινδυνότητα όταν πρόκειται για εγκατάσταση σε πυκνοκατοικημένη περιοχή και χρειάζεται ενδελεχής έλεγχος πριν την εγκατάσταση. ΠΕΤΡΕΛΑΙΟ Το πετρέλαιο είναι ορυκτό και αποτελεί την σπουδαιότερη φυσική πηγή ενέργειας. Αποτελεί κυρίως μείγμα υδρογονανθράκων και άλλων οργανικών ενώσεων φυσικής προέλευσης. Στην υγρή του μορφή είναι ελαιώδες, εύφλεκτο, έχει χαρακτηριστική οσμή και το χρώμα του είναι άλλοτε μαύρο, άλλοτε βαθύ 21

22 καφετί ή και ακόμη πρασινωπό. Το πετρέλαιο σχηματίστηκε εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια πριν από τους γαιάνθρακες, στον πυθμένα των θαλασσών. Μετά την άντληση του, το πετρέλαιο υποβάλλεται σε καθαρισμό. Στη συνέχεια υποβάλλεται σε κλασματική απόσταξη. Από την τελευταία προκύπτουν: ελαφρά βενζίνη, βαριά βενζίνη, κηροζίνη (καύσιμο, παραγωγή φαρμάκων), πετρέλαιο, ντίζελ, βαζελίνη, παραφίνη, αέρια καύσιμα, μεγάλο πλήθος οργανικών ουσιών. Δημιουργία πετρελαίου αναλυτικά Το πετρέλαιο βρίσκεται στο υπέδαφος σε υγρή μορφή, μέσα σε κοιλότητες, σχηματίστηκε εκεί από ζωικούς και φυτικούς μικροοργανισμούς, κυρίως θαλάσσιους, οι οποίοι συγκεντρώθηκαν από τα θαλάσσια ρεύματα στο βάθος λεκανών, όπου και καταπλακώθηκαν λόγω επιχωματώσεων ή άλλων διαδικασιών. Εκεί, χωρίς την παρουσία αέρα, μετατράπηκαν σε πετρέλαιο κατά την διάρκεια χιλιάδων ετών. Η ενέργεια του πετρελαίου προέρχεται από την ενέργεια που είχαν συγκεντρώσει από τον ήλιο και την τροφή τους οι μικροοργανισμοί που το δημιούργησαν. Σήμερα αντλούμε το πετρέλαιο από τα υπόγεια κοιτάσματά του, ακόμα και αν αυτά βρίσκονται κάτω από τον πυθμένα της θάλασσας. Τα κύρια συστατικά του είναι αλκάνια (παραφίνες), κυκλοεξάνια (ναφθένια) και αρωματικοί υδρογονάνθρακες και σε μικρότερες ποσότητες οξυγονούχες, αζωτούχες και θειούχες ενώσεις. Το πετρέλαιο αποτελεί το σημαντικότερο ορυκτό για την παγκόσμια οικονομία, καθώς αποτελεί την κύρια πρωτογενή πηγή ενέργειας και την πρώτη ύλη από την οποία παράγεται ένας τεράστιος αριθμός προϊόντων (πλαστικά, φάρμακα, καλλυντικά, απορρυπαντικά, φιλμ. μαγνητοταινίες, εκρηκτικά κλπ.) Σημαντικότερες πετρελαιοπαραγωγικές χώρες (2006) Χώρα Mt % παρ αγω γής 22

23 Σαουδική Αραβία ,9 Ρωσία ,1 ΗΠΑ 310 7,9 Ιράν 216 5,5 Κίνα 184 4,7 Μεξικό 183 4,6 Καναδάς 151 3,8 Βενεζουέλα 151 3,8 Κουβέιτ 139 3,5 Η.Αραβικά Εμιράτα 134 3,4 Για να χρησιμοποιηθεί πρέπει να υποστεί επεξεργασία σε ειδικές εγκαταστάσεις όποτε προκύπτουν τα διάφορα προϊόντα του. Τα προϊόντα του πετρελαίου χρησιμοποιούνται κυρίως στις μεταφορές, στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς και για σκοπούς θέρμανσης. Οι μεταφορές, ιδιαίτερα, εξαρτώνται σχεδόν αποκλειστικά από το πετρέλαιο και αποτελούν το κυριότερο καταναλωτή του. Είναι, επίσης, η πρώτη ύλη για πολλά χημικά προϊόντα συμπεριλαμβανόμενων των διαλυτών, των λιπασμάτων, των φυτοφαρμάκων, καθώς και τον συνθετικών προϊόντων, όπως των πλαστικών και των απορρυπαντικών, ακόμη και ορισμένων εκρηκτικών υλών. Τα προϊόντα που προέρχονται από το πετρέλαιο λέγονται πετροχημικά. Τα Πλεονεκτήματα της χρήσης του πετρελαίου Τα πετροχημικά προϊόντα τα οποία είναι χρήσιμα για την καθημερινότητα πχ (πλαστικά, φάρμακα, καλλυντικά, φιλμ,απορρυπαντικά, εκρηκτικά κ.λ.π.) Τα οποία συμβάλλουν καθοριστικά στην διαμόρφωση της καθημερινής μας ζωής, και μας έχουν γίνει πλέον απαραίτητα και αναντικατάστατα 23

24 Μεγάλη ενεργειακή πυκνότητα. Γι' αυτόν τον λόγο έχει αναδειχθεί η κυριότερη πηγή ενέργειας. Ποικιλία χρήσεων αφού το πετρέλαιο χρησιμοποιείται στην μεταφορά, την θέρμανση,την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Σχετικά εύκολη μεταφορά Τα Μειονεκτήματα της χρήσης του πετρελαίου Περιορισμένη διαθεσιμότητα Μεγάλο κόστος μεταφοράς όταν μεταφέρεται σε μακρινές αποστάσεις Μη ανανεώσιμη πηγή καθώς δεν είναι δυνατόν να ανανεωθεί σε εύλογο για τον άνθρωπο χρονικό διάστημα. Εξαιρετικά εύφλεκτο. Η μεταφορά μεγάλων ποσοτήτων πετρελαίου με δεξαμενόπλοια έχει αποδειχθεί πολλές φορές καταστροφική για το περιβάλλον, όταν ναυάγια τέτοιων πλοίων νέκρωσαν τη ζωή σε μεγάλες θαλάσσιες εκτάσεις. Η υψηλή τιμή του πετρελαίου και το γεγονός ότι μόνο σε λίγα μέρη του πλανήτη υπάρχουν εκμεταλλεύσιμα αποθέματα του, αναγκάζει τις περισσότερες χώρες να διαθέτουν ένα μεγάλο μέρος των οικονομικών τους πόρων για την αγορά του,και, βέβαια να εξαρτώνται οικονομικά από τις αποφάσεις των λίγων χωρών που το διαθέτουν. ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Πυρηνική ενέργεια ή Ατομική ενέργεια ονομάζεται η ενέργεια που απελευθερώνεται όταν μετασχηματίζονται ατομικοί πυρήνες. Είναι δηλαδή η δυναμική ενέργεια που είναι εγκλεισμένη στους πυρήνες των ατόμων λόγω της αλληλεπίδρασης των σωματιδίων που τα συνιστούν. Η πυρηνική ενέργεια απελευθερώνεται κατά τη σχάση ή σύντηξη των πυρήνων και εφόσον οι πυρηνικές αντιδράσεις είναι ελεγχόμενες μπορεί να χρησιμοποιηθεί για κάλυψη ενεργειακών αναγκών. Τα Πλεονεκτήματα της πυρηνικής ενέργειας 24

25 Αφθονία πρώτης ύλης Μεταφορά πρώτων υλών Τα Μειονεκτήματα της πυρηνικής ενέργειας Απόβλητα Κίνδυνος εξάπλωσης πυρηνικών όπλων Ραδιενέργεια από λειτουργία και ατυχήματα Πιστεύετε ότι η χρήση ΜΗ ΑΠΕ επιβαρύνει το περιβάλλον; ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΧΡΗΣΗΣ ΜΗ ΑΠΕ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΗ ΚΡΙΣΗ - ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΠΙΒΑΡΥΝΣΗ Η χρήση των ορυκτών καυσίμων και της πυρηνικής ενέργειας επηρέασε τις κλιματικές συνθήκες του πλανήτη, συσσώρευσε αέριους ρύπους στην ατμόσφαιρα, ρύπανε σε σημαντική έκταση τα επιφανειακά ύδατα του πλανήτη, μείωσε τη βιοποικιλότητα και ακόμη μόλυνε περιοχές λόγω των πυρηνικών αποβλήτων. Ενδεικτικά : 25

26 Το 1952 στο Λονδίνο αναφέρονται χιλιάδες θάνατοι, όταν η άπνοια παγίδεψε τους αέριους ρύπους των εργοστασίων πάνω από την πόλη και δημιούργησε το τραγικό αυτό συμβάν. Το 1973 εκδηλώνεται η πρώτη ενεργειακή κρίση όταν η τιμή του πετρελαίου πενταπλασιάστηκε μέσα σε μικρό χρονικό διάστημα. Διαπιστώνεται η άμεση σχέση της ενεργειακής πολιτικής και της εθνικής ανεξαρτησίας μιας χώρας, αλλά και συνειδητοποιείται το γενικότερο πρόβλημα του εξαντλήσιμου των ενεργειακών αποθεμάτων. Εξαγγέλλονται προγράμματα εξοικονόμησης ενέργειας και αναζητούνται άλλες ενεργειακές πηγές. Το πετρελαιοφόρο Exxon Valdez Το 1989, το ναυάγιο του πετρελαιοφόρου Exxon Valdez στον κόλπο Prince William Sound της Αλάσκας, μας υπενθύμισε το κόστος της χρήσης 60 εκ. βαρελιών πετρελαίου την ημέρα. Θαλάσσια ρύπανση από την διαρροή αργού πετρελαίου από το Exxon Valdez 26

27 Το 1986 στην Ουκρανία γίνεται έκρηξη στην πυρηνική μονάδα του Τσέρνομπιλ. Το ραδιενεργό νέφος, εκτός από την γύρω περιοχή, έπληξε το μεγαλύτερο μέρος της Κεντρικής και Δυτικής Ευρώπης αλλά και μέρος της χώρας μας. Τα δυσμενή αποτελέσματα καταμετρούνται ακόμη και σήμερα. Πηγή: National Geographic (May 1987) Εικ.2 Η πυρηνική μονάδα του Τσερνομπίλ μετά την τραγική έκρηξη του 1986 Στο διάστημα παρατηρήθηκε ιδιαίτερα μεγάλος αριθμός φυσικών καταστροφών, όπως οι θυελλώδεις άνεμοι που έπληξαν το 1990 τη Βόρεια Ευρώπη, οι μεγάλοι κυκλώνες που έπληξαν την Ασία το 1991, η καταιγίδα " Andrew" στις ΗΠΑ το 1992, αλλά και οι τρομακτικές πλημμύρες στην περιοχή του Μισισιπή το Οι βομβαρδισμοί των αμερικανικών και νατοϊκών δυνάμεων το 1991 στον Περσικό Κόλπο με βόμβες απεμπλουτισμένου ουρανίου, μόλυναν τις περιοχές με ραδιενεργά στοιχεία και αποτέλεσαν την αιτία για την εμφάνιση πολλών κρουσμάτων λευχαιμίας και τερατογενέσεων. Ανάλογο φαινόμενο έζησε πρόσφατα (άνοιξη του 1999) και η γειτονική μας Γιουγκοσλαβία, με συνέπειες που δεν γνωρίζουμε ακόμη πόσο θα στοιχίσουν στο φυσικό περιβάλλον και στον άνθρωπο. 27

28 Σχ.4 Φαινόμενο θερμοκηπίου Εκτός από τα συγκεκριμένα γεγονότα που ενδεικτικά αναφέρθηκαν παραπάνω, η χρήση των μη ανανεώσιμων πηγών ενέργειας προκάλεσε και συνεχίζει να προκαλεί έντονη περιβαλλοντική επιβάρυνση. Έτσι κατά την καύση των γαιανθράκων (μείγμα πολύπλοκων χημικών ενώσεων άνθρακα και υδρογόνου - των λεγόμενων υδρογονανθράκων), όπου μετατρέπεται η χημική ενέργειά τους σε θερμική ενέργεια, παράγεται αιθάλη και διοξείδιο του άνθρακα, ενώ η καύση του πετρελαίου παράγει επιπλέον οξείδια του αζώτου, του θείου και ελευθερώνεται μόλυβδος. Η αιθάλη και τα αέρια αυτά σχηματίζουν την αιθαλομίχλη, που συχνά λόγω των θερμοκρασιακών αναστροφών εγκλωβίζεται στα κατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας, με δυσάρεστα αποτελέσματα Ιδιαίτερα η αιθάλη εισπνέεται αλλά και επικάθεται παντού. Όσον αφορά το διοξείδιο του άνθρακα, με την αύξηση της ποσότητάς του στην ατμόσφαιρα, αυξάνεται και η διαφορά μεταξύ της εισερχόμενης στην ατμόσφαιρα ηλιακής ακτινοβολίας και της εξερχόμενης από αυτή μετά την ανάκλασή της στη Γη. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα την αύξηση της θερμοκρασίας του πλανήτη, το γνωστό φαινόμενο του θερμοκηπίου, όπου το ρόλο του γυάλινου σκέπαστρου του θερμοκηπίου, παίζει η βεβαρημένη ατμόσφαιρα κυρίως με διοξείδιο του άνθρακα, μεθάνιο και οξείδια του αζώτου (αέρια θερμοκηπίου). ΕΞΟΡΥΞΗ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ Εκτός από την αέρια ρύπανση ακόμη και η έρευνα για ανακάλυψη κοιτασμάτων φυσικού αερίου και η εκμετάλλευσή τους συνοδεύεται από σοβαρά περιβαλλοντικά προβλήματα. Κάθε φορά που γίνεται π.χ. μια γεώτρηση στη θάλασσα για φυσικό αέριο, παράγονται κατά μέσο όρο τόνοι τοξικής λάσπης που περιέχει πτητικές οργανικές ενώσεις, πολυκυκλικούς αρωματικούς υδρογονάνθρακες, αρσενικό, μόλυβδο και ραδιενεργά υλικά, όπως το ράδιο. Η απόρριψη της λάσπης αυτής στη θάλασσα ή η διάθεσή της στην ξηρά 28

29 εγκυμονεί σημαντικούς κινδύνους. Είναι χαρακτηριστική η περίπτωση του Κόλπου του Μεξικού όπου η εντατική άντληση αερίου έχει καταστήσει μια περιοχή τετραγωνικών μιλίων νεκρή ζώνη. Οι υψηλές εκπομπές CO2, SO2 Όσον αφορά την έκλυση των οξειδίων του θείου και του αζώτου, που αναφέρθηκαν πιο πάνω, σχηματίζουν με τους υδρατμούς της ατμόσφαιρας οξέα που με το νερό της βροχής επιστρέφουν στη γη ως όξινη βροχή, προκαλώντας μεγάλες ζημιές στα δάση του πλανήτη μας, διάβρωση και ερημοποίηση των γόνιμων εδαφών καθώς και αλλοιώσεις στη σύσταση των υπόγειων και πόσιμων νερών. Επίσης εμφανείς είναι οι καταστροφές στα μαρμάρινα αριστουργήματα (γυψοποίηση) που διασώθηκαν ως τις μέρες μας. Σοβαρό πρόβλημα σήμερα αποδείχθηκε η χρήση των χλωροφθορανθράκων (CFC) ως ψυκτικά σε κλιματιστικά και ψυγεία, ως προωθητικά σε σπρέι, ως καθαριστικά ηλεκτρονικών συσκευών, αποστειρωτικά για νοσοκομειακά όργανα και ως μονωτικά υλικά και υλικά συσκευασίας. Αν και δεν προέρχονται άμεσα από την καύση των μη ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ένα μέρος τους παράγεται από την καύση της βιομάζας), αποτελούν ωστόσο προϊόντα που η παρασκευή τους απαιτεί σημαντική κατανάλωση ενέργειας. Η απελευθέρωση επίσης των αερίων CFC στην ατμόσφαιρα από τα κουτιά των σπρέι που πετιούνται ή από διαρροές των ψυκτικών και κλιματιστικών συσκευών ή από την παραγωγή και καύση προϊόντων με πλαστικό αφρό έχει ως αποτέλεσμα την ανύψωσή τους στη στρατόσφαιρα. Εκεί με την επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας διασπώνται και απελευθερώνονται άτομα χλωρίου, που επιταχύνουν τη διάσπαση του όζοντος (Ο3) σε οξυγόνο (Ο2) και ατομικό οξυγόνο (Ο). Με τον τρόπο αυτό καταστρέφεται ταχύτερα από ότι σχηματίζεται το στρώμα του όζοντος της στρατόσφαιρας, που μας προστατεύει από την επικίνδυνη υπεριώδη ακτινοβολία, δημιουργώντας την τρύπα του όζοντος. Δεν θα πρέπει να παραβλέψουμε επίσης και τα ατυχήματα κατά τη μεταφορά πετρελαίου με πλοία, που έχουν προκαλέσει και προκαλούν ανυπολόγιστες οικολογικές καταστροφές στις θάλασσες και στις ακτές. Σήμερα, ως γνωστό, οι ενεργειακές μας ανάγκες καλύπτονται σε μεγάλο βαθμό τόσο από τη θερμική ενέργεια της καύσης γαιανθράκων και πετρελαίου, όσο και από την πυρηνική (θερμική) ενέργεια της σχάσης των πυρήνων. Οι πηγές ενέργειες αυτές αποδεικνύονται καταστροφικές για το περιβάλλον, ή τουλάχιστον "μη καθαρές", αφού το επιβαρύνουν. Θα πρέπει να αναφέρουμε επίσης την ηχητική αλλά και την αισθητική επιβάρυνση του περιβάλλοντος που προκαλείται από τις μονάδες παραγωγής ενέργειας, τους μηχανισμούς και τα συστήματα μεταφοράς της, όπως π.χ. τα εργοστάσια, ορυχεία, συστήματα άντλησης, διυλιστήρια και τους ηλεκτρικούς πυλώνες. 29

30 Η μέχρι τώρα ενεργειακή πολιτική της Ελλάδας αποτελεί παράδειγμα μη φιλικής πολιτικής προς το περιβάλλον. Έχει την 4η υψηλότερη αύξηση στην Ευρώπη των 15, όσον αφορά συνολικά τις εκπομπές καυσαερίων που προκαλούν το φαινόμενο του θερμοκηπίου κατά την περίοδο (αύξηση+15%),σύμφωνα με στοιχεία που έδωσε στη δημοσιότητα η Ευρωπαϊκή Επιτροπή. Όσον αφορά το περιβάλλον, η λογική του σημερινού ανθρώπου δεν απέχει και πολύ από του πιο πάνω ξυλοκόπου. Σήμερα το 93% της ενέργειας που παράγει η ΔΕΗ προέρχεται από ορυκτά καύσιμα, ενώ αν εφαρμοστεί το 10ετές πρόγραμμα της, η εξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα θα φθάσει το 96% (συμπεριλαμβανομένου και του φυσικού αερίου). Παράλληλα η συμμετοχή των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στη συνολική κατανάλωση ενέργειας περιορίζεται στο 6%. Η ανάπτυξη του παγκόσµιου ενεργειακού συστήµατος Η παγκόσµια ενεργειακή κατανάλωση Η παγκόσµια ενεργειακή κατανάλωση αναµένεται να αυξηθεί σε 22 Gtoe ετησίως το 2050, από 10 Gtoe ετησίως σήµερα. Τα ορυκτά καύσιµα καλύπτουν συνολικά το 70% (ο άνθρακας και το πετρέλαιο από 26%, το φυσικό αέριο 18%) και οι µη ορυκτές 30

31 πηγές 30%. Το µερίδιο των µη ορυκτών πηγών χωρίζεται περίπου σε δύο ίσα τµήµατα µεταξύ των ανανεώσιµων πηγών ενέργειας και της πυρηνικής ενέργειας. Προφίλ παραγωγής του πετρελαίου και του φυσικού αερίου Τα παραδοσιακά επίπεδα παραγωγής πετρελαίου µετά το 2025 αναµένεται ότι θα σταθεροποιηθούν στα 100 Mbl/d περίπου. Το προφίλ θα σχηµατίζει µία οριζόντια επιφάνεια και όχι µία κορυφή όπως θεωρείται συνήθως σήµερα. Το πετρέλαιο από µη παραδοσιακές πηγές εξασφαλίζει την αύξηση των συνολικών υγρών σε 125 Mbl/d περίπου το Αντίστοιχες τάσεις σηµειώνονται στον τοµέα του φυσικού αερίου, µε καθυστέρηση περίπου 10 ετών. Οι τιµές του πετρελαίου και του φυσικού αερίου Οι τιµές του πετρελαίου και του φυσικού αερίου στις διεθνείς αγορές κλιµακώνονται σταθερά και φθάνουν τα 110 $/bl για το πετρέλαιο και τα 100 $/boe για το αέριο το Οι υψηλές τιµές ως επί το πλείστον αντανακλούν τη συνεχώς αυξανόµενη σπανιότητα των πόρων. Ηλεκτρική ενέργεια : η επιστροφή του άνθρακα, η απογείωση των ανανεώσιµων πηγών ενέργειας και η αναγέννηση της πυρηνικής ενέργειας. Η κλιµάκωση της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας παρακολουθεί τους ρυθµούς της οικονοµικής ανάπτυξης και το 2050, συνολικά η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας είναι τέσσερις φορές µεγαλύτερη της σηµερινής. Επιστρέφει ο άνθρακας ως σηµαντική πηγή 31

32 ηλεκτρικής ενέργειας και η αξιοποίηση του επιτυγχάνεται µε την χρήση νέων προηγµένων τεχνολογιών. Η τιµή του άνθρακα αναµένεται να φθάσει περίπου τα 110 $/τόνο το Η ταχεία αύξηση των ανανεώσιµων πηγών ενέργειας και της πυρηνικής ενέργειας αρχίζει µετά το 2020 και αποκτά µεγάλες διαστάσεις µετά το Προϋποθέτει ταχεία εξάπλωση των νέων ενεργειακών τεχνολογιών από µεγάλης κλίµακας υπεράκτιες αιολικές µονάδες έως πυρηνικούς σταθµούς της 4ης γενεάς ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ-ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ lyk-aliart.voi.sch.gr 5. National Geographic 32

33 Εσπερινό Γενικό Λύκειο Σπάρτης Έκθεση Ερευνητικής Εργασίας ΘΕΜΑ: Ενέργεια και Περιβάλλον Ομάδα Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας Τίτλος θέματος της ομάδας Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας Επιμέλεια Εργασίας: Κορίνη Γιάννα Χριστώφ Παύλος Κούτσαρη Θωμαή Επιβλέπουσα Καθηγήτρια Κα Κατσή Γεωργία Σχολικό Έτος

34 ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ Περίληψη ΣΚΟΠΟΣ Κύρια Ερευνητικά ερωτήματα Ορισμός των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας Οι μορφές Ανανεώσιμων πηγών ενέργειας ΜΟΡΦΕΣ ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΝΑΛΥΤΙΚΟΤΕΡΑ Γεωθερμική Ενέργεια Ηλιακή Ενέργεια Αιολική Ενέργεια ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΤΗΡΙΩΝ Οικολογική δόμηση Σκοπός του Βιοκλιματικού Σχεδιασμού Ειδικότεροι στόχοι του Βιοκλιματικού Σχεδιασμού ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΩΝ ΠΗΓΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑ Φωτοβολταϊκό φαινόµενο ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΟΙ ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΙΣ ΦΩΤΟΚΥΤΤΑΡΑ 34

35 Περίληψη Η παρούσα εργασία έχει σκοπό να παρουσιάσει τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (ΑΠΕ) και τις χρήσεις τους. Η προστασία του περιβάλλοντος και οι ανάγκες για εξοικονόμηση ενέργειας βρίσκουν λύση μέσα από τις ΑΠΕ. Για αυτό το λόγο η ανάπτυξη και η προώθηση τέτοιων τεχνολογιών, αποτελούν σημαντικούς στόχους επενδύσεων. Η Ελλάδα λόγω της γεωγραφικής της θέσης μπορεί να συνεισφέρει αρκετά στην προώθηση τους και προς αυτή την κατεύθυνση αναπτύσσονται νέες προοπτικές στη χώρα μας. Οι ερευνητικοί στόχοι της εργασίας αυτής που αναπτύσσονται και αναλύονται λεπτομερώς είναι η ανάπτυξη, μελέτη και ανάλυση της ευρέως χρησιμοποιούμενης κατηγορίας ΑΠΕ στη χώρα μας που είναι η παραγωγή ζεστού νερού χρήσης από ηλιακά θερμικά συστήματα και η παραγωγή ηλεκτρισμού από φωτοβολταϊκά συστήματα. Λέξεις κλειδιά: αιολικό δυναμικό, άνεμος, βιομάζα, ηλιακή ενέργεια, γεωθερμική ενέργεια γεγονός που βρίσκει εφαρμογή π. χ. στα μεγάλα αιολικά πάρκα της ΔΕΗ. 35

36 Στόχος Στόχος μας είναι να ανακαλύψουμε τις προοπτικές που αναπτύσσονται στη χώρα μας σχετικά με την χρήση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Κύρια Ερευνητικά ερωτήματα Ποιες είναι οι μορφές ΑΠΕ ; Οι ΑΠΕ ρυπαίνουν το περιβάλλον του πλανήτη ; Πιστεύετε οτι η υπερθέρμανση θα σταματήσει με τη χρήση ΑΠΕ ; Οι ΑΠΕ έχουν πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα ; Τι είναι οι ΑΠΕ ; Ορισμός των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας Ως Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ) έχουν οριστεί οι ενεργειακές πηγές, οι οποίες υπάρχουν εν αφθονία στο φυσικό περιβάλλον. Είναι η πρώτη μορφή ενέργειας που χρησιμοποίησε ο άνθρωπος πριν στραφεί έντονα στη χρήση των ορυκτών καυσίμων. Οι ΑΠΕ πρακτικά είναι ανεξάντλητες, η χρήση τους δεν ρυπαίνει το περιβάλλον ενώ η αξιοποίησή τους περιορίζεται μόνον από την ανάπτυξη αξιόπιστων και οικονομικά αποδεκτών τεχνολογιών που θα έχουν σαν σκοπό την δέσμευση του δυναμικού τους 36

37 Οι μορφές Ανανεώσιμων πηγών ενέργειας ο ήλιος -ηλιακή ενέργεια, με υποτομείς τα ενεργητικά ηλιακά συστήματα, τα παθητικά ηλιακά συστήματα και τη φωτοβολταϊκή μετατροπή, ο άνεμος - αιολική ενέργεια οι υδατοπτώσεις - υδραυλική ενέργεια, με περιορισμό στα μικρά υδροηλεκτρικά ισχύος κάτω των 10 MW η γεωθερμία - γεωθερμική ενέργεια: υψηλής και χαμηλής ενθαλπίας η βιομάζα: θερμική ή χημική ενέργεια με την παραγωγή βιοκαυσίμων, την χρήση υπολειμμάτων δασικών εκμεταλλεύσεων και την αξιοποίηση βιομηχανικών αγροτικών (φυτικών και ζωικών) και αστικών απόβλητων οι θάλασσες: ενέργεια κυμάτων, παλιρροϊκή ενέργεια και ενέργεια των ωκεανών από την διαφορά θερμοκρασίας των νερών στην επιφάνεια και σε μεγάλο βάθος. ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΝΑΛΥΤΙΚΟΤΕΡΑ Σήμερα που οι ενεργειακές ανάγκες των ανθρώπων είναι ιδιαίτερα αυξημένες, ο άνθρωπος φτιάχνει ενεργειακές πηγές για να καλύψει τις ανάγκες του. Τα ορυκτά καύσιμα τελειώνουν και η χρήση τους έχει δημιουργήσει περιβαλλοντικά προβλήματα. Για αυτό σήμερα η έρευνα στρέφεται στις ανανεώσιμες πήγες ενέργειας οι οποίες είναι ανεξάντλητες και φιλικές προς το περιβάλλον. Γεωθερμική Ενέργεια 37

38 Η γεωθερμική ενέργεια είναι μια ήπια και σχετικά ανανεώσιμη πηγή ενέργειας, που χρησιμοποιείται για την θέρμανση θερμοκηπίων, σε μονάδες ιχθυοκαλλιέργειας, για την ξήρανση αγροτικών προϊόντων και την αφαλάτωση νερού. Η υδραυλική ενέργεια αξιοποιεί τις υδατοπτώσεις από τις οποίες παράγεται ηλεκτρική ή μηχανική ενέργεια. Η βιομάζα είναι αποτέλεσμα της φωτοσυνθετικής δραστηριότητας που μετασχηματίζει την ηλιακή ενέργεια με μια σειρά διεργασιών των φυτικών οργανισμών χερσαίας ή υδρόβιας προέλευσης. Ηλιακή Ενέργεια Η ηλιακή ενέργεια αξιοποιείται με τεχνολογίες που εκμεταλλεύονται και τη θερμότητα και τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα του ήλιου, όπως ενεργειακά ηλιακά συστήματα, παθητικά ηλιακά και υβριδικά συστήματα και φωτοβολταϊκά ηλιακά συστήματα. Αιολική Ενέργεια Η αιολική ενέργεια είναι η κινητική ενέργεια που παράγεται από τη δύναμη του ανέμου και μετατρέπεται σε μηχανική ή ηλεκτρική. Η χώρα μας βρίσκεται στην εύκρατη ζώνη, όπου επικρατεί άριστη ανεμολογική κατάσταση, ενώ η διαμόρφωση του εδάφους είναι ευνοϊκή για την αξιοποίηση της αιολικής ενέργειας. Το αιολικό δυναμικό της Ελλάδας είναι από τα καλύτερα της Ευρώπης. Το συνολικό εκμεταλλεύσιμο αιολικό δυναμικό της χώρας μπορεί να καλύψει ένα μεγάλο μέρος ηλεκτρικών αναγκών της και ιδιαίτερα αυτές των νησιών. 38

39 ΡΥΠΑΝΣΗ ΣΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΤΟΥ ΠΛΑΝΗΤΗ Ως Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ) έχουν οριστεί οι ενεργειακές πηγές, οι οποίες υπάρχουν εν αφθονία στο φυσικό περιβάλλον. Είναι η πρώτη μορφή ενέργειας που χρησιμοποίησε ο άνθρωπος πριν στραφεί έντονα στη χρήση των ορυκτών καυσίμων. Οι ΑΠΕ πρακτικά είναι ανεξάντλητες, η χρήση τους δεν ρυπαίνει το περιβάλλον ενώ η αξιοποίησή τους περιορίζεται μόνον από την ανάπτυξη αξιόπιστων και οικονομικά αποδεκτών τεχνολογιών που θα έχουν σαν σκοπό την δέσμευση του δυναμικού τους. Το ενδιαφέρον για την ανάπτυξη των τεχνολογιών αυτών εμφανίσθηκε αρχικά μετά την πρώτη πετρελαϊκή κρίση του 1974 και παγιώθηκε μετά τη συνειδητοποίηση των παγκόσμιων σοβαρών περιβαλλοντικών προβλημάτων την τελευταία δεκαετία. Για πολλές χώρες, οι ΑΠΕ αποτελούν μια εγχώρια πηγή ενέργειας με ευνοϊκές προοπτικές συνεισφοράς στο ενεργειακό τους ισοζύγιο, συμβάλλοντας στη μείωση της εξάρτησης από το ακριβό εισαγόμενο πετρέλαιο και στην ενίσχυση της ασφάλειας του ενεργειακού τους εφοδιασμού. Παράλληλα, συμβάλλουν στη βελτίωση της ποιότητας του περιβάλλοντος, καθώς έχει πλέον διαπιστωθεί ότι ο ενεργειακός τομέας είναι ο κλάδος που ευθύνεται κατά κύριο λόγο για τη ρύπανση του περιβάλλοντος. Είναι χαρακτηριστικό ότι ο μόνος δυνατός τρόπος που διαφαίνεται για να μπορέσει η Ευρωπαϊκή Ένωση να ανταποκριθεί στο φιλόδοξο στόχο που έθεσε το 1992 στη συνδιάσκεψη του Ρίο για το Περιβάλλον και την Ανάπτυξη, να περιορίσει δηλαδή, μέχρι το έτος 2000 τους ρύπους του διοξειδίου του άνθρακα στα επίπεδα του 1993, είναι να επιταχύνει την ανάπτυξη των ΑΠΕ. 39

40 ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΤΙΡΙΩΝ Ο βιοκλιματικός σχεδιασμός κτιρίων ή βιοκλιματική αρχιτεκτονική αφορά τον σχεδιασμό κτιρίων και χώρων (εσωτερικών και εξωτερικών υπαίθριων) με βάση το τοπικό κλίμα, συνήθως αναφερόμενο ως μικροκλίμα, με σκοπό την εξασφάλιση συνθηκών θερμικής και οπτικής άνεσης, αξιοποιώντας την ηλιακή ενέργεια και άλλες ανανεώσιμες πηγές, αλλά και τα φυσικά φαινόμενα του κλίματος. Η βιοκλιματική είναι κλάδος της αρχιτεκτονικής που λαμβάνει υπ' όψη τις επιταγές της οικολογίας και της βιωσιμότητας. Με τον όρο "βιοκλιματικός σχεδιασμός" εννοείται ο σχεδιασμός ο οποίος αποσκοπεί στην προστασία του περιβάλλοντος και των φυσικών πόρων. Οικολογική δόμηση Η βιοκλιματική αρχιτεκτονική αποτελεί έναν από τους σημαντικότερους παράγοντες της οικολογικής δόμησης, η οποία ασχολείται με τον έλεγχο 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) Τον σχεδιασμό των κτιρίων Την επιλογή των δομικών υλικών, λαμβάνοντας υπόψη τόσο τις θερμικές και οπτικές τους ιδιότητες, όσο και την τοξικολογική τους δράση. Σκοπός του Βιοκλιματικού Σχεδιασμού Το ζητούμενο στον βιοκλιματικό σχεδιασμό είναι η ανέγερση κτιρίων, π.χ. βιομηχανικών μονάδων, κτιρίων γραφείων, κτιρίων κατοικίας, σχεδιασμένων έτσι ώστε αφενός να καλύπτονται πλήρως οι ενεργειακές τους ανάγκες και αφετέρου στο ετήσιο ισοζύγιο να είναι μηδενική η επιβάρυνση του περιβάλλοντος με εκπομπές 40

41 βλαβερών για το περιβάλλον αερίων. Επίσης, η ανέγερση κτιρίων των οποίων οι ενεργειακές ανάγκες στον τομέα της θέρμανσης και της ψύξης να καλύπτονται πλήρως μέσω συστημάτων εκμετάλλευσης των γεωθερμικών ενεργειακών πόρων, όπου η αναγκαία για τις αντλίες θερμότητας ηλεκτρική ενέργεια να παράγεται μέσω φωτοβολταϊκών στοιχείων. Τέλος, η ανέγερση κτιρίων στο πλαίσιο του συνήθους κόστους των κατασκευών, αλλά με σεβασμό στους περιορισμένους πόρους του φυσικού περιβάλλοντος. Ειδικότεροι στόχοι του Βιοκλιματικού Σχεδιασμού Συνοπτικά, οι στόχοι του βιοκλιματικού σχεδιασμού είναι: Η εξασφάλιση ηλιασμού το χειμώνα Η προστασία από τους δυνατούς ανέμους του χειμώνα Η ελαχιστοποίηση των απωλειών θερμότητας το χειμώνα Η προστασία από τον ήλιο του καλοκαιριού Η εκμετάλλευση των δροσερών ανέμων το καλοκαίρι Η απομάκρυνση της πλεονάζουσας θερμότητας το καλοκαίρι ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ 41

42 ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΤΩΝ ΑΠΕ ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ Είναι πολύ φιλικές προς το περιβάλλον, έχοντας ουσιαστικά μηδενικά κατάλοιπα και απόβλητα. Δεν πρόκειται να εξαντληθούν ποτέ, σε αντίθεση με τα ορυκτά καύσιμα. 42

43 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 πολύ μεγάλο χρόνο ζωής. Επιδοτούνται από τις περισσότερες κυβερνήσεις. ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ Έχουν αρκετά μικρό συντελεστή απόδοσης, της τάξης του 30% ή και χαμηλότερο. Συνεπώς απαιτείται αρκετά μεγάλο αρχικό κόστος εφαρμογής σε μεγάλη επιφάνεια της γής. Γι αυτό το λόγο μέχρι τώρα χρησιμοποιούνται ως 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 φυτών που βρίσκονται κάτω από το νερό κι έτσι συντελούν στο φαινόμενο του θερμοκηπίου. 43

44 Κοιτώντας μπροστά Η διάδοση της χρήσης ανανεώσιμων πηγών ενέργειας θα μπορούσε να συμβάλει ουσιαστικά στον περιορισμό της ρύπανσης του περιβάλλοντος. Είναι επιτακτική ανά γκη να αναπτυχθεί η απαραίτητη τεχνολογία που θα αξιοποιήσει αποδοτικότερα αυτές τις πηγές ενέργειας. Ίσως έτσι μπορέσουμε κάποτε να έχουμε στη διάθεσή μας το ιδανικό καύσιμο... 44

45 Ο Δεκάλογος του Ιδανικού Καυσίμου ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΩΝ ΠΗΓΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑ Η ανεμογεννήτρια είναι αιολική μηχανή που παράγει ρεύμα από την αιολική ενέργεια και μπορεί να τροφοδοτήσει με ρεύμα κατοικημένες περιοχές όπως πόλεις, 45

46 κωμοπόλεις ή χωριά. Πολλές ανεμογεννήτριες μαζί αποτελούν ένα αιολικό πάρκο. Όμως υπάρχει μεγάλο κόστος για να κατασκευαστεί και να τοποθετηθεί μία ανεμογεννήτρια και ακόμη μεγαλύτερο κόστος για να κατασκευαστεί ένα αιολικό πάρκο. Η ανεμογεννήτρια είναι αιολική μηχανή που παράγει ρεύμα από την αιολικη ενέργεια και μπορεί να τροφοδοτήσει με ρεύμα κατοικημένες περιοχές όπως πόλεις, κωμοπόλεις ή χωριά. Πολλές ανεμογεννήτριες μαζί αποτελούν ένα αιολικό πάρκο. Όμως υπάρχει μεγάλο κόστος για να κατασκευαστεί και να τοποθετηθεί μία ανεμογεννήτρια και ακόμη μεγαλύτερο κόστος για να κατασκευαστεί ένα αιολικό πάρκο. Πώς λειτουργεί η ανεμογεννήτρια Ο άνεμος περιστρέφει τα πτερύγια μιας ανεμογεννήτριας, τα οποία είναι συνδεδεμένα με ένα περιστρεφόμενο άξονα. Ο άξονας περνάει μέσα σε ένα κιβώτιο μετάδοσης της κίνησης όπου αυξάνεται η ταχύτητα περιστροφής. Το κιβώτιο συνδέεται με έναν άξονα μεγάλης ταχύτητας περιστροφής ο οποίος κινεί μια γεννήτρια παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος. Aν η ένταση του ανέμου ενισχυθεί πάρα πολύ, η τουρμπίνα έχει ένα φρένο που περιορίζει την υπερβολική αύξηση περιστροφής των πτερυγίων για να περιοριστεί η φθορά της και να αποφευχθεί η καταστροφή της. Καθώς η γεννήτρια περιστρέφεται παράγει ηλεκτρισμό με τάση volt. Το ηλεκτρικό ρεύμα περνάει πρώτα από ένα μετασχηματιστή στην ηλεκτροπαραγωγική μονάδα ο οποίος ανεβάζει την τάση του στα volt. Όταν το ηλεκτρικό ρεύμα διανύει μεγάλες αποστάσεις είναι καλύτερα να έχουμε υψηλή τάση. Καθώς η γεννήτρια περιστρέφεται παράγει ηλεκτρισμό με τάση volt. Το ηλεκτρικό ρεύμα περνάει πρώτα από ένα μετασχηματιστή στην ηλεκτροπαραγωγική μονάδα ο οποίος ανεβάζει την τάση του στα volt. Όταν το ηλεκτρικό ρεύμα διανύει μεγάλες αποστάσεις είναι καλύτερα να έχουμε Η ταχύτητα του ανέμου πρέπει να είναι περισσότερο από 15 kph για να μπορέσει η μια κοινή τουρμπίνα να παράγει ηλεκτρισμό. Συνήθως παράγουν Kw η κάθε μία. Ένα Kw 46

47 ηλεκτρικού ρεύματος μπορεί να ανάψει 100 λάμπες των 100W. Καθώς η γεννήτρια περιστρέφεται παράγει ηλεκτρισμό με τάση volt. Το ηλεκτρικό ρεύμα περνάει πρώτα από ένα μετασχηματιστή στην ηλεκτροπαραγωγική μονάδα ο οποίος ανεβάζει την τάση του στα volt. Όταν το ηλεκτρικό ρεύμα διανύει μεγάλες αποστάσεις είναι καλύτερα να έχουμε υψηλή τάση. Τα μεγάλα, χοντρά σύρματα της μεταφοράς του ηλεκτρικού ρεύματος είναι κατασκευασμένα από χαλκό ή αλουμίνιο για να υπάρχει μικρότερη αντίσταση στη μεταφορά του ρεύματος. Όσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση του σύρματος τόσο πιο πολύ θερμαίνεται. Έτσι κάποιο ποσό ηλεκτρικής ενέργειας χάνεται επειδή μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια. Τα σύρματα μεταφοράς ρεύματος καταλήγουν σε ένα υποσταθμό όπου οι μετασχηματιστές του μετατρέπουν την υψηλή τάση σε χαμηλή γιά να μπορέσουν να λειτουργήσουν ηλεκτρικές συσκευές. Η ανεμογεννήτρια αποτελείται από τα εξής : 1. φτερά 2. στροφείο 3. κλίση 4. φρένο 5. άξονας χαμηλής ταχύτητας 6. κιβώτιο ταχυτήτων 7. γεννήτρια 8. ελεγκτής 9. ανεμόμετρο 10. ανεμοδείκτης 11. θάλαμος 12. άξονας υψηλής ταχύτητας 13. κινητήρας εκτροπής 14. πύργος 47

48 Φωτοβολταϊκό φαινόµενο Το Φωτοβολταϊκό φαινόμενο περιγράφεται ως η πόλωση των ηλεκτρικών φορτίων που συμβαίνει σε συγκεκριμένα υλικά όταν αυτά εκτεθούν σε φωτεινή ακτινοβολία. Κάτι τέτοιο παρατηρείται στα φυσικά στοιχεία που ανήκουν στην οµάδα των ηµιαγωγών καθώς και στις τεχνητές ηµιαγωγικές διατάξεις. Η πόλωση των ηλεκτρικών φορτίων µεταφράζεται ως δηµιουργία διαφοράς δυναµικού µεταξύ των δηµιουργούµενων πόλων, δηλαδή έχουµε µια υποτυπώδη ηλεκτρική γεννήτρια. ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Φωτοβολταϊκά από µονοκρυσταλλικό πυρίτιο Ένα φωτοβολταϊκό σύστηµα αποτελείται από ένα ή περισσότερα πάνελ (ή πλαίσια, ή όπως λέγονται συχνά στο εµπόριο, «κρύσταλλα») φωτοβολταϊκών στοιχείων (ή «κυψελών», ή «κυττάρων»), µαζί µε τις απαραίτητες συσκευές και διατάξεις για τη µμετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται στην επιθυμητή µορφή. Το φωτοβολταϊκό στοιχείο είναι συνήθως τετράγωνο, µε πλευρά mm. υο τύποι πυριτίου χρησιµοποιούνται για την δημιουργία φωτοβολταϊκών στοιχείων: το άµορφο και το κρυσταλλικό πυρίτιο, ενώ το κρυσταλλικό πυρίτιο διακρίνεται σε µονοκρυσταλλικό ή πολυκρυσταλλικό. Το άµορφο και το κρυσταλλικό πυρίτιο παρουσιάζουν τόσο πλεονεκτήματα, όσο και µειονεκτήµατα, και κατά τη µελέτη του φωτοβολταϊκού συστήµατος γίνεται η αξιολόγηση των ειδικών συνθηκών της εφαρµογής (κατεύθυνση και διάρκεια της ηλιοφάνειας, τυχόν σκιάσεις κλπ.) ώστε να επιλεγεί η κατάλληλη τεχνολογία. Στο εµπόριο διατίθενται φωτοβολταϊκά πάνελ τα οποία δεν είναι παρά πολλά φωτοβολταϊκά στοιχεία συνδεδεµένα µεταξύ τους, επικαλυµµένα µε ειδικές 48

49 µεµβράνες και εγκιβωτισµένα σε γυαλί µε πλαίσιο από αλουµίνιο σε διάφορες τιµές ονοµαστικής ισχύος, ανάλογα µε την τεχνολογία και τον αριθµό των φωτοβολταϊκών κυψελών που τα αποτελούν. Έτσι, ένα πάνελ 36 κυψελών µπορεί να έχει ονοµαστική ισχύ W, ενώ µεγαλύτερα πάνελ µπορεί να φτάσουν και τα 200 W ή και παραπάνω. Η κατασκευή µιας γεννήτριας κρυσταλλικού πυριτίου µπορεί να γίνει και από ερασιτέχνες, µετά από την προµήθεια των στοιχείων. Το κόστος είναι άπίθανο να είναι χαµηλότερο από την αγορά έτοιµης γεννήτριας, καθώς η προµήθεια ποιοτικών στοιχείων είναι πολύ δύσκολη. Εκτός από το πυρίτιο χρησιµοποιούνται και άλλα υλικά για την κατασκευή των φωτοβολταϊκών στοιχείων, 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. Τα πάνελ συνδέονται µεταξύ τους και δηµιουργούν τη φωτοβολταϊκή συστοιχία, η οποία µπορεί να περιλαµβάνει από 2 έως και αρκετές εκατοντάδες φωτοβολταϊκές γεννήτριες. Η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από µια Φ/Β συστοιχία είναι συνεχούς ρεύµατος (DC), και για το λόγο αυτό οι πρώτες χρήσεις των φωτοβολταϊκών αφορούσαν εφαρµογές DC τάσης: κλασικά παραδείγµατα είναι ο υπολογιστής τσέπης («κοµπιουτεράκι») και οι δορυφόροι. Με την προοδευτική αύξηση όµως του βαθµού απόδοσης, δηµιουργήθηκαν ειδικές συσκευές οι αναστροφείς (inverters) - που σκοπό έχουν να µετατρέψουν την έξοδο συνεχούς τάσης της Φ/Β συστοιχίας σε εναλλασσόµενη τάση. Με τον τρόπο αυτό, το Φ/Β σύστηµα είναι σε θέση να τροφοδοτήσει µια σύγχρονη εγκατάσταση (κατοικία, θερµοκήπιο, µονάδα παραγωγής κλπ.) που χρησιµοποιεί κατά κανόνα συσκευές εναλλασσόµενου ρεύµατος(ac). Πλεονεκτήµατα / Μειονεκτήµατα Τα φωτοβολταϊκά συστήµατα έχουν τα εξής πλεονεκτήµατα: 49

50 Τεχνολογία φιλική στο περιβάλλον: δεν προκαλούνται ρύποι από την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Η ηλιακή ενέργεια είναι ανεξάντλητη ενεργειακή πηγή, διατίθεται παντού και δεν στοιχίζει απολύτως τίποτα. Με την κατάλληλη γεωγραφική κατανοµή, κοντά στους αντίστοιχους καταναλωτές ενέργειας, τα Φ/Β συστήµατα µπορούν να εγκατασταθούν χωρίς να απαιτείται ενίσχυση του δικτύου διανοµής. Η λειτουργία του συστήµατος είναι ολοσχερώς αθόρυβη. Έχουν σχεδόν µηδενικές απαιτήσεις συντήρησης. Έχουν µεγάλη διάρκεια ζωής: οι κατασκευαστές εγγυώνται τα «κρύσταλλα» για χρόνια λειτουργίας. Υπάρχει πάντα η δυνατότητα µελλοντικής επέκτασης, ώστε να ανταποκρίνονται στις αυξανόµενες ανάγκες των χρηστών Μπορούν να εγκατασταθούν πάνω σε ήδη υπάρχουσες κατασκευές, όπως είναι π.χ. η στέγη ενός σπιτιού ή η πρόσοψη ενός κτιρίου, ιαθέτουν ευελιξία στις εφαρµογές: τα Φ/Β συστήµατα λειτουργούν άριστα τόσο ως αυτόνοµα συστήµατα, όσο και ως αυτόνοµα υβριδικά συστήµατα όταν συνδυάζονται µε άλλες πηγές ενέργειας (συµβατικές ή ανανεώσιµες) και συσσωρευτές για την αποθήκευση της παραγόµενης ενέργειας. Επιπλέον, ένα µεγάλο πλεονέκτηµα του Φ/Β συστήµατος είναι ότι µπορεί να διασυνδεθεί µε το δίκτυο ηλεκτροδότησης (διασυνδεδεµένο σύστηµα), καταργώντας µε τον τρόπο αυτό την ανάγκη για εφεδρεία και δίνοντας επιπλέον τη δυνατότητα στον χρήστη να πωλήσει τυχόν πλεονάζουσα ενέργεια στον διαχειριστή του ηλεκτρικού δικτύου, όπως ήδη γίνεται στο Φράιµπουργκ της Γερµανίας. Ως µειονέκτηµα θα µπορούσε να καταλογίσει κανείς στα φωτοβολταϊκά συστήµατα το κόστος τους, το οποίο, παρά τις τεχνολογικές εξελίξεις παραµένει ακόµη αρκετά υψηλό. Μια γενική ενδεικτική τιµή είναι 2700 ευρώ ανά εγκατεστηµένο κιλοβάτ (kw) ηλεκτρικής ισχύος. Λαµβάνοντας υπόψη ότι µια τυπική οικιακή κατανάλωση απαιτεί από 1,5 έως 3,5 κιλοβάτ, το κόστος της εγκατάστασης δεν είναι αµελητέο. Το ποσό αυτό, ωστόσο, µπορεί να αποσβεστεί σε περίπου 5-6 χρόνια και το Φ/Β σύστηµα θα συνεχίσει να 50

51 παράγει δωρεάν ενέργεια για τουλάχιστον άλλα 25 χρόνια. Ωστόσο, τα πλεονεκτήµατα είναι πολλά, και το ευρύ κοινό έχει αρχίσει να στρέφεται όλο και πιο πολύ στις ανανεώσιµες πηγές ενέργειας και στα φωτοβολταϊκά ειδικότερα, για την κάλυψη ή την συµπλήρωση των ενεργειακών του αναγκών. ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΟΙ ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΙΣ Φωτοβολταϊκοί μετατροπείς χρησιμοποιούνται σε ορεινές περιοχές, σε μετεωρολογικούς σταθμούς, σε φωτεινούς σηματοδότες, στις αριθμημένες μηχανές τσέπης και στα ηλιακά - πράσινα οχήματα. ΦΩΤΟΚΥΤΤΑΡΑ Τα φωτοκύτταρα μπορούν να μας δώσουν ηλεκτρισμό χρησιμοποιώντας μόνο την ενέργεια του ήλιου. Τα ηλιακά φώτα του κήπου είναι μια άλλη περίπτωση εφαρμογής της ηλιακής ενέργειας. 51

52 ΟΙ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΑΠΟ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΤΩΝ ΔΙΑΦΟΡΩΝ ΠΗΓΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ 52