Ήπιες και νέες μορφές ενέργειας

Transcript

1 Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Ήπιες και νέες μορφές ενέργειας Ενότητα : Κοινωνικές & Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις της Χρήσης των ΑΠΕ Σκόδρας Γεώργιος, Αν. Καθηγητής gskodras@uowm.gr Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2

3 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ψηφιακά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3

4 Περιεχόμενα Κοινωνικές και περιβαλλοντικές επιπτώσεις από την χρήση των ΑΠΕ Ηλιακής ενέργειας Φωτοβολταϊκών συστημάτων Αιολικής ενέργειας Βιομάζας Υδροηλεκτρικής ενέργειας Παλιρροιακής & Κυματικής ενέργειας Γεωθερμικής ενέργειας Ωκεάνιας θερμικής ενέργειας 4

5 Σκοποί Η κατανόηση της συμβολής της χρήσης των ΑΠΕ στην κοινωνική συνοχή και την σταθεροποίηση της οικονομικής κατάστασης των ασθενέστερων Η αποτίμηση της συμβολής τους στην προστασία του περιβάλλοντος και τον περιορισμό της κλιματικής αλλαγής 5

6 Ηλιακή ενέργεια (1/2): Η ηλιακή ενέργεια αποτελεί έναν αποτελεσματικό και οικονομικό τρόπο εξοικονόμησης των περιορισμένων αποθεμάτων πετρελαίου και φυσικού αερίου Το κατά κεφαλή κόστος για το ηλιακά θερμαινόμενο νερό είναι κατά μέσο όρο 25% χαμηλότερο συγκριτικά με το θερμαινόμενο με ηλεκτρική ενέργεια Η ηλιακή ενέργεια είναι ανεξάντλητη, βρίσκεται σε αφθονία και η ηλιακή τεχνολογία επιβαρύνει ελάχιστα το περιβάλλον Η χρήση των τεχνολογιών ηλιακής ενέργειας δεν συνεισφέρει στο φαινόμενο του θερμοκηπίου ή στην παραγωγή ρυπαντικών υπο-προϊόντων 6

7 Ηλιακή ενέργεια (2/2): Η κατασκευή του εξοπλισμού που χρησιμοποιείται στα συστήματα ηλιακής ενέργειας ενδεχομένως απαιτεί ενέργεια που προέρχεται από υδρογονάνθρακες ή πυρηνικά Συνεπώς, η τεχνολογία της ηλιακής ενέργειας απαιτεί την ανάλωση εξαντλήσιμων πηγών ενέργειας Τα συστήματα ηλιακής ενέργειας ενδεχομένως χρησιμοποιούν υγρά που είναι τοξικά και απαιτούν περιοδική αντικατάσταση (προκαλούν διάβρωση και ρύπανση) Η διαχείριση των ενώσεων αυτών πρέπει να γίνεται με κατάλληλο τρόπο ώστε να εξασφαλίζεται η προστασία του περιβάλλοντος 7

8 Φωτοβολταϊκά συστήματα: Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από φωτοβολταϊκά συστήματα δεν προκαλεί ρύπανση του περιβάλλοντος Η κατασκευή ηλιακών στοιχείων πυριτίου παράγει περιορισμένη ποσότητα αποβλήτων Εκτιμάται ότι το 97% της περιβαλλοντικής επιβάρυνσης προέρχεται από το στάδιο της κατασκευής τους, καθώς για τα νεότερης γενιάς στοιχεία χρησιμοποιούνται υλικά ιδιαιτέρως τοξικά Η παραγωγή υλικών, όπως αρσενιούχο γάλλιο και θειούχο κάδμιο παράγει τοξικά απόβλητα, η διαχείριση των οποίων επιβάλλεται να γίνεται προσεκτικά, και με ασφαλή τρόπο 8

9 Αιολική ενέργεια (1/2): Αν και η αιολική ενέργεια είναι μια από τις καθαρότερες ενεργειακές επιλογές, η χρήση της παρουσιάζει ορισμένες περιβαλλοντικές και κοινωνικές επιπτώσεις Η αισθητική αλλοίωση του τοπίου, ιδίως όταν εγκαθίστανται κοντά σε κατοικημένες περιοχές ή φυσικά τοπία αποτελεί συχνά σημείο τριβής 9

10 Ο προκαλούμενος θόρυβος (αεροδυναμικός θόρυβος) επίσης συχνά προκαλεί παράπονα και αντιδράσεις, παρά το γεγονός ότι τα επίπεδα θορύβου είναι σημαντικά χαμηλότερα από αυτά δρόμου ταχείας κυκλοφορίας Εν δυνάμει περιβαλλοντικό θέμα αποτελεί ο θάνατος πουλιών από τα πτερύγια των ανεμογεννητριών (20-30 πουλιά ετησίως για κάθε αιολικό πάρκο), εκτιμάται όμως ότι η έρευνα που διεξάγεται θα αντιμετωπίσει το θέμα 10

11 Αιολική ενέργεια (2/2): Οι παρατηρηθείσες παρεμβολές σε τηλεοράσεις, ραδιόφωνα, μικροκυματικά και ναυτιλιακά συστήματα έχουν περιοριστεί σημαντικά καθώς οι νεότερες σχεδιάσεις δεν χρησιμοποιούν μεταλλικά πτερύγια Ένα αιολικό πάρκο απαιτεί έκταση ~80 στρέμματα ανά MW ισχύος, χώρος που μπορεί να συνεχίσει να χρησιμοποιείται και για γεωργικές καλλιέργειες ταυτόχρονα Καταστροφικές βλάβες ή ατυχήματα (πτώση πτερυγίων στο έδαφος) αποτελούν σπάνιο φαινόμενο και πρακτικά αμελητέο 11

12 Ενέργεια βιομάζας (1/2): Η ενεργειακή αξιοποίηση της βιομάζας δίνει την δυνατότητα κάλυψης σημαντικού μέρους των παγκόσμιων ενεργειακών αναγκών Η βιομάζα δεν προκαλεί όξινη βροχή (οξείδια θείου) ούτε αυξάνει τα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα Η χρήση της σε ευρεία κλίμακα μπορεί να συμβάλει στην μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα 12

13 Η χρήση αλκοολών (πχ μεθανόλη) που προέρχονται από βιομάζα, μειώνει τις εκπομπές μονοξειδίου του άνθρακα Η χρήση ενεργειακών καλλιεργειών και οργανικών αποβλήτων συμβάλλουν στην αύξηση της απασχόλησης, ιδίως στις βιομηχανικές χώρες, αλλά και στην ασφαλή απόρριψη αστικών αποβλήτων 13

14 Ενέργεια βιομάζας (2/2): Σε περίπτωση εφαρμογών ευρείας κλίμακας υπάρχουν κοινωνικές και περιβαλλοντικές επιπτώσεις Σε περίπτωση ανορθολογικής χρήσης, η βιομάζα μετατρέπεται σε εξαντλήσιμη πηγή ενέργειας, με ενδεχόμενη συνέπεια την αποψίλωση των δασών (rotating forestry) 14

15 Η αύξηση παραγωγής βιομάζας από ενεργειακές καλλιέργειες δρα ανταγωνιστικά προς την παραγωγή τροφίμων, θέμα ιδιαίτερα σοβαρό τόσο για τις αναπτυγμένες, αλλά ιδίως για τις αναπτυσσόμενες χώρες Δοθέντων των σοβαρών επισιτιστικών προβλημάτων από άλλους λόγους (πολιτικούς, οικονομικούς, πληθυσμιακούς κλπ), η επέκταση των ενεργειακών καλλιεργειών θα μειώσει περεταίρω την παγκόσμια παραγωγή τροφίμων με ενδεχόμενο ευρεία διατροφική κρίση 15

16 Υδροηλεκτρική ενέργεια (1/4): Οι υδροηλεκτρικές μονάδες δεν προκαλούν κατά την λειτουργία τους περιβαλλοντικές επιπτώσεις, πλην όμως η κατασκευή ιδίως μεγάλων φραγμάτων αναδεικνύει περιβαλλοντικά ζητήματα που πρέπει να αντιμετωπιστούν 16

17 Η κατασκευή υδροηλεκτρικών φραγμάτων απαιτεί την δέσμευση μεγάλων εκτάσεων με συνέπεια την αλλοίωση του φυσικού τοπίου, την εγκατάλειψη ολόκληρων πόλεων ή χωριών (πχ. Κίνα, φράγμα τριών φαραγγιών) και μετανάστευση εκατομμυρίων κατοίκων Είναι δυνατόν να προκληθούν μακροπρόθεσμα αρνητικές επιπτώσεις εξαιτίας της διάλυσης της ζωής των ανθρώπων στις αγροτικές περιοχές και της εξαφάνισης ζώων και δασών 17

18 Υδροηλεκτρική ενέργεια (2/4): Η ποιότητα των νερών των φραγμάτων μπορεί να είναι ιδιαίτερα χαμηλή Η κατασκευή φραγμάτων μεταβάλλει την ποιότητα των νερών καθώς το νερό των φραγμάτων είναι στάσιμο και δεν λειτουργούν οι μηχανισμοί αερισμού και αυτοκαθαρισμού, όπως στα ρέοντα ύδατα 18

19 Το νερό είναι θερμότερο, με χαμηλότερα επίπεδα οξυγόνου, ενδεχομένως ακατάλληλο για διάφορα είδη φυτών και ψαριών και μπορεί να υπάρχει αυξημένη συγκέντρωση μετάλλων Τα φράγματα, ενδεχομένως καταστρέφουν τις περιοχές απόθεσης γόνων ορισμένων ψαριών και εμποδίζουν την μετανάστευση ψαριών προς αναπαραγωγή (σολομός, πέστροφα κλπ) αντίθετα προς το ρεύμα των ποταμών 19

20 Υδροηλεκτρική ενέργεια (3/4): Η κατασκευή ειδικών διατάξεων για την διέλευση των ψαριών αυξάνει κατά ~50% το κόστος του έργου, χωρίς να αντιμετωπίζει πλήρως το πρόβλημα Η απελευθέρωση νερού, τα διαστήματα χαμηλής ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας, προκαλεί αύξηση της θερμοκρασίας με ενδεχόμενη συνέπεια τον θάνατο ορισμένων υδρόβιων ειδών 20

21 Σε περιόδους ανομβρίας η δέσμευση νερού στα φράγματα περιορίζει την τροφοδοσία εδαφών με νερό, με συνέπεια την μεταβολή των εκμεταλλεύσεων του εδάφους Τα φράγματα συσσωρεύουν λάσπη από τους ποταμούς και τους χειμάρρους που εκβάλλουν σ αυτά 21

22 Υδροηλεκτρική ενέργεια (4/4): Η συσσώρευση λάσπης γίνεται ακριβώς πίσω από το φράγμα, μεταβάλλοντας την λειτουργική του απόδοση και ενδεχομένως να απαιτηθεί πλήρης διακοπή της λειτουργίας του Η συσσώρευση λάσπης προκαλείται από την κακή διαχείριση των εδαφών πάνω από το φράγμα (φράγμα Sanmexia, Κίτρινος ποταμός, Κίνα) 22

23 Τα φράγματα σταματούν την φυσική διαδικασία εναπόθεσης θρεπτικών στα εδάφη μέσω των πλημμυρών Τα περιβαλλοντικά προβλήματα της υδροηλεκτρικής ενέργειας είναι σαφώς πολύ περιορισμένα σε σχέση με άλλες ενεργειακές πηγές (πχ. Πηρυνικά κλπ) πλην όμως χρήζουν αντιμετώπισης 23

24 Παλιρροιακή & Κυματική ενέργεια (1/2): Η παλιρροιακή & κυματική ενέργεια θεωρείται ως ανεξάντλητη πηγή ενέργειας καθώς προέρχεται από τις βαρυτικές δυνάμεις του ήλιου, της σελήνης και την περιστροφή της γης Με την χρήση της δεν προκαλείται ρύπανση του περιβάλλοντος και δεν χρησιμοποιούνται εξαντλήσιμα φυσικά αποθέματα καυσίμων 24

25 Οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις αφορούν τα θαλάσσια και ζωικά είδη που εξαρτώνται από το θαλάσσιο οικοσύστημα Η κατασκευή παλιρροιακών εργοστασίων αλλάζει την δυναμική συμπεριφορά των παλιρροιών της περιοχής, και οι πιθανές ζημίες εξαρτώνται από την γεωγραφία της περιοχής 25

26 Παλιρροιακή & Κυματική ενέργεια (2/2): Η επίδραση στο τοπικό οικοσύστημα εξαρτάται από τον τρόπο κατανομής των θρεπτικών στοιχείων στην περιοχή Η μεταβολή των χαρακτηριστικών της παλίρροιας προκαλεί επιπτώσεις στα ψάρια, τα μαλακο-όστρακα και τα πουλιά της περιοχής Πριν την ευρεία χρήση της παλιρροιακής ενέργειας πρέπει να μελετηθούν οι επιπτώσεις της στα ναυτιλιακά συστήματα Από ορισμένες πλευρές εγείρονται και θέματα καταστροφής του φυσικού τοπίου 26

27 Γεωθερμική ενέργεια (1/3): Και η εκμετάλλευση της γεωθερμικής ενέργειας εμφανίζει οικονομικά και περιβαλλοντικά προβλήματα Το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας αυτής δεν μπορεί να αξιοποιηθεί, λόγω του απαγορευτικού κόστους εκμετάλλευσης των βαθύτερων αποθεμάτων 27

28 Η εκμετάλλευση της γεωθερμικής ενέργειας ενδέχεται να προκαλέσει αέρια ρύπανση εξ αιτίας των αερίων διοξειδίου του άνθρακα και υδροθείου που μπορεί να απελευθερωθούν στην ατμόσφαιρα Το διοξείδιο του άνθρακα ενεργεί μόνο ως αέριο θερμοκηπίου, ενώ το υδρόθειο έχει δυσάρεστη οσμή, είναι διαβρωτικό, προκαλεί σοβαρά προβλήματα υγείας και σε συγκεντρώσεις πάνω από 667 ppm προκαλεί θάνατο από αναπνευστική παράλυση 28

29 Γεωθερμική ενέργεια (2/3): Σημαντικό περιβαλλοντικό πρόβλημα αποτελεί η ρύπανση των νερών, στην περιοχή εγκατάστασης της μονάδας Το νερό που εξάγεται από το γεωθερμικό ρευστό ενδέχεται να περιέχει αρσενικό, υδράργυρο και βόριο Για την αποφυγή της ρύπανσης εφαρμόζεται η επιστροφή του ρυπασμένου νερού στο απόθεμα, πλην όμως εξακολουθεί να ενυπάρχει ο κίνδυνος ρύπανσης των γειτονικών υδροφορέων Η εκτεταμένη εκμετάλλευση των γεωθερμικών ρευστών, ενδέχεται να προκαλέσει καθίζηση του εδάφους και, σύμφωνα με κάποιες απόψεις, αυξημένη σεισμική δραστηριότητα 29

30 Γεωθερμική ενέργεια (3/3) Καθιζήσεις προκαλούνται εξ αιτίας της απομάκρυνσης από το εσωτερικό της γης μεγάλων ποσοτήτων ρευστού, χωρίς να αντικαθίστανται Η έγχυση (επιστροφή) νερού, αν και καταπολεμά την καθίζηση, ενδέχεται να προκαλεί ολίσθηση των πετρωμάτων στις περιοχές των ρηγμάτων, με συνέπεια αυξημένη σεισμική δραστηριότητα 30

31 Η ανάπτυξη γεωθερμικών μονάδων ενδέχεται να προκαλέσει αλλοίωση του τοπίου και του φυσικού περιβάλλοντος Παρά τα περιβαλλοντικά και οικονομικά προβλήματα η γεωθερμική ενέργεια συνεχίζει να θεωρείται ένα σημαντικό απόθεμα για το μέλλον 31

32 Ωκεάνια θερμική ενέργεια (1/2): Η μεγάλης κλίμακας ανάπτυξη της ωκεάνιας θερμικής ενέργειας εκτιμάται ότι ενδέχεται να προκαλέσει ορισμένα περιβαλλοντικά προβλήματα Η εκτίμηση των προβλημάτων είναι δυσχερής, καθώς η τεχνολογία δεν είναι δοκιμασμένη και δεν έχουν κατασκευαστεί και λειτουργήσει μονάδες για επαρκή χρόνο 32

33 Η μεγάλης κλίμακας χρήση θερμού και ψυχρού νερού μπορεί να μεταβάλλει τα παγκόσμια καιρικά φαινόμενα Το διοξείδιο του άνθρακα που υπάρχει στα μεγάλα βάθη του ωκεανού μπορεί να απελευθερώνεται κατά την λειτουργία μονάδων ανοιχτού κύκλου και να συνεισφέρει στην παγκόσμια υπερθέρμανση 33

34 Ωκεάνια θερμική ενέργεια (2/2): Η απελευθέρωση διαφόρων χημικών και αποβλήτων επιβαρύνει τους ωκεανούς Στα κλειστού κύκλου ή υβριδικά συστήματα υπάρχει ο κίνδυνος διαφυγής του ψυκτικού ρευστού, και απαιτούνται πρόσθετα μέτρα προφύλαξης Περιβαλλοντικές και κοινωνικές ανησυχίες προκαλούν η επίδραση των μονάδων στην θαλάσσια ζωή και η χρήση χλωρίου για τον καθαρισμό των εναλλακτών θερμότητας 34

35 Η μεγάλης κλίμακας ανάκτηση θερμότητας από το νερό ενδέχεται να προκαλέσει μεταβολή της θερμοκρασίας του νερού σε συνδυασμό με την απελευθέρωση γλυκού νερού είναι δυνατόν να έχει πιθανώς σοβαρές επιπτώσεις στην θαλάσσια ζωή Πάντως, οι μέχρι σήμερα μελέτες εκτιμούν περιορισμένο περιβαλλοντικό κίνδυνο 35

36 Τέλος Ενότητας 36

37 Σημείωμα Αναφοράς Copyright, Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών, Σκόδρας Γεώργιος. «Ήπιες και νέες μορφές ενέργειας». Έκδοση: 1.0. Κοζάνη Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: eclass.uowm.gr/courses/mech244/ 37

38 Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά, Όχι Παράγωγα Έργα Μη Εμπορική Χρήση 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] h t t p ://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό 38

39 Διατήρηση Σημειωμάτων Οποιαδήποτε αναπαραγωγή ή διασκευή του υλικού θα πρέπει να συμπεριλαμβάνει: το Σημείωμα Αναφοράς το Σημείωμα Αδειοδότησης τη δήλωση Διατήρησης Σημειωμάτων το Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (εφόσον υπάρχει) μαζί με τους συνοδευόμενους υπερσυνδέσμους. 39