Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας

Transcript

1 Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας Ενότητα 1: Εισαγωγή Γενικά Στοιχεία Γεώργιος Λευθεριώτης, Επίκουρος Καθηγητής Σχολή θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

2 Σκοποί ενότητας Εισαγωγικές πληροφορίες σχετικά με την έννοια της ενέργειας ως φυσικό μέγεθος και ως κοινωνικό αγαθό. Ανάδειξη της ανάγκης για στροφή προς τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας 2

3 Περιεχόμενα ενότητας Μορφές ενέργειας Μονάδες ενέργειας Μετατροπές ενέργειας Πηγές ενέργειας Στατιστικά στοιχεία παγκόσμιας κατανάλωσης ενέργειας Αειφορία Βιώσιμη ανάπτυξη 3

4 Μορφές Ενέργειας Μηχανική Θερμική Κινητική Λανθάνουσα Δυναμική ΔΤ Μηχανική Θερμική Έργο Ροή θερμότητας Αποθηκευμένη Ενέργεια Ηλεκτρική Ηλ/μαγνητική Χημική Πυρηνική Συσσωρευτής - Χημικοί Πυρηνικές Πυκνωτής δεσμοί δυνάμεις Μεταβατική Ενέργεια Ηλεκτρική Ηλ/μαγνητική Χημική Πυρηνική Ηλεκτρικό Ηλ/μαγνητική Χημικές Σχάση ρεύμα ακτινοβολία αντ/σεις Σύντηξη Μετατροπές ενέργειας- Ποιότητα μορφών ενέργειας 4

5 Μονάδες Ενέργειας 2 2 SI: Joule = 1kg m s W = F l 2 [ Nm] = [ kg m s m] kwh = J ev 19 = J ( Joule = Coulomb Volt) P = V I = ηλ V Q/ t E = P t = V I t = V Q ηλ ηλ cal = J Btu = 1055 J toe = J 5

6 Ενεργειακές Μετατροπές Απόδοση μετατροπής Παράδειγμα: Μετατροπή θερμότητας σε έργο (και αντίστροφα) Τ 1 Τ 1 Q 1 W Q 1 W Q 2 Q 2 W T η = 2 1, T1 T2 Q = 1 T > 1 T 2 dq S = = S S T T 1 Τ Τ 2 Q2 T2 η r = =, T > T W T1 T2 Q T η p = =, T1 > T2 W T1 T2

7 Πηγές Ενέργειας Συμβατικές (Μη Ανανεώσιμες) Ορυκτά καύσιμα Πυρηνική Μεγάλα Υδροηλεκτρικά* Γαιάνθρακες Σχάση (λιγνίτης) Σύντηξη Πετρέλαιο και παράγωγα Φυσικό αέριο Ανανεώσιμες Γεωθερμία** Ηλιακή, Αιολική, Μικρά Υδροηλεκτρικά*, Βιομάζα, Κύματα-ρεύματα, Γεωθερμία** 7

8 Ορυκτα Καύσιμα (1) Εξάντληση των αποθεμάτων: Νόμος του Hubert- PEAK OIL 0,07 α = 0,06 yr -1 0,06 P/Q (1/yr) 0,05 0,04 0,03 Κλίση της ευθείας: α / Q 0 0,02 0,01 Q 0 =165 Gtons Q (Gtons) [1] [1] P = aq cosh{ at ( t )} m Q Q = + e 0 at ( t ) 1 m 8

9 Ορυκτα Καύσιμα (2) Εξάντληση των αποθεμάτων: Νόμος του Hubert- PEAK OIL 3 P=dQ/dt P max = αq 0 / ,5 Q P= dq/dt (Gtons/yr) 2 1, Q (Gtons) 0,5 Q max = Q 0 / Έτος [1] P = aq cosh{ at ( t )} m Q Q = + e 0 at ( t ) 1 m 9

10 Ορυκτα Καύσιμα (3) Εξάντληση των αποθεμάτων: Νόμος του Hubert- PEAK OIL 10

11 Ορυκτα Καύσιμα (4) Εξάντληση των αποθεμάτων: Νόμος του Hubert- PEAK OIL 11

12 Ορυκτα Καύσιμα (5) Εξάντληση των αποθεμάτων: Νόμος του Hubbert- PEAK OIL world_2004.svg 12

13 Ορυκτα Καύσιμα (6) vertible-is-it-rodney/ Φαινόμενο του θερμοκηπίου Ρύπανση των νερών και του εδάφους Αρνητικές επιπτώσεις στην υγεία 13

14 Πυρηνική Ενέργεια Εφημερίδα «Το Βήμα» 11 Μαρτίου 2012 Υψηλό κόστος διαχείρισης των αποβλήτων Ατυχήματα με ανυπολόγιστες συνέπειες Η σύντηξη «αργεί».. 14

15 Παγκόσμια Κατανάλωση Ενέργειας(1) Πηγή [3] ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΕΣ ΑΝΑΓΚΕΣ 492 E (10 18 ) J/year (2008) Τροφή Οικονομικές δραστηριότητες Μετακινήσεις Ψυχαγωγία Όλες οι ανθρώπινες δραστηριότητες απαιτούν ενέργεια! 15

16 Παγκόσμια Κατανάλωση Ενέργειας(2) Παγκόσμια παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας: TWh/year, δηλ. 72 EJ/year (~15%) Να κάνετε τη μετατροπή TWh σε EJ [2] p.2, fig

17 Παγκόσμια Κατανάλωση Ενέργειας(3) Παγκόσμια παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας: TWh/year, δηλ. 72 EJ/year (~15%) Να κάνετε τη μετατροπή TWh σε EJ [2] p.2, fig

18 Αειφορία Βιώσιμη Ανάπτυξη (1) «Βιώσιμη ανάπτυξη είναι η βελτίωση της ποιότητας της ζωής μέσα στα πλαίσια της φέρουσας ικανότητας των υποστηρικτικών οικοσυστημάτων» ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗ ΚΑΙ ΟΡΘΟΛΟΓΙΚΗ ΧΡΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΝΑΝΑΩΣΙΜΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ 18

19 Αειφορία Βιώσιμη Ανάπτυξη (2) Copyright 2014: PennWell Corporation 19

20 Τέλος Ενότητας

21 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στo πλαίσιo του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Πατρών» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την 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.

22 Σημείωμα Ιστορικού Εκδόσεων Έργου Το παρόν έργο αποτελεί την έκδοση 1.0.

23 Σημείωμα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιο Πατρών, Λευθεριώτης Γεώργιος, «Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας, Ενότητα: Εισαγωγή Γενικά Στοιχεία» Έκδοση: 1.0. Πάτρα Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση:

24 Σημείωμα Αδειοδότησης 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.

25 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.

26 Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων Οι πηγές των εικόνων είναι: [1] C. Julian Chen, Physics of Solar Energy, Department of Applied Physics and Applied Mathematics, Columbia University, 2011, Jon Wiley & Sons [2] Antonio Luque & Steven Hegedus, Handbook of Phοtovoltaic Science and Engineering, John Wiley & sons Ltd, 2003 [3] REN21 Renewable Policy Network for the 21st Century: Renewables 2012 Global Status Report, [4] [5] *Όλοι οι διαδικτυακοί ιστότοποι που αναφέρονται ως πηγές εικόνων είναι ενεργοί στις 28/2/2015