ιαχείριση Ενέργειας και Περιβαλλοντική Πολιτική 16. Κλιματική Αλλαγή Καθηγητής Ιωάννης Ψαρράς Εργαστήριο Συστημάτων Αποφάσεων & ιοίκησης Γρ.. 027 0.2.7. Ισόγειο Σχολής Ηλεκτρολόγων Τηλέφωνο: 210-7723551, 210-7723583 E-mail: john@epu.ntua.gr
Περιεχόμενα 16.2 Περιβαλλοντική ρβ Πολιτική. Το Φαινόμενο του Θερμοκηπίου. Συνέπειες. Εξέλιξη Παγκόσμιας Τελικής Ζήτησης. Αέρια Θερμοκηπίου. Εκπομπές Θερμοκηπίου. Προτεινόμενες Λύσεις. Συμπεράσματα.
Περιβαλλοντική Πολιτική Τα περιβαλλοντικά προβλήματα που συνδέονται με την ενέργεια σήμερα είναι: 16.3 Η Κλιματική Αλλαγή εξαιτίας των συνολικών εκπομπών των αερίων του θερμοκηπίου. H Ατμοσφαιρική Ρύπανση: Συγκεντρώσεις Αέριων Ρυπαντών. Όξινη Βροχή. Φωτοχημικό Νέφος (οφείλεται στον τομέα των μεταφορών αλλά και της βιομηχανίας). Η Ρύπανση του Περιβάλλοντος λόγω ατυχημάτων που προκαλούνται κατά τη θαλάσσια μεταφορά υδρογονανθράκων.
Το φαινόμενο του θερμοκηπίου (1/5) 16.4 To φαινόμενο του θερμοκηπίου (Greenhouse Effect) είναι μια φυσική διαδικασία. Είναι απαραίτητο για να διατηρείται ηγη ζεστή, ώστε να υπάρχει ζωή και ανάπτυξη. Χάρη σε αυτό, ημέση θερμοκρασία της Γης διατηρείται στο επίπεδο των 15 o C. Δίχως αυτό, ηγη θα ήταν κρύα και ημέση θερμοκρασία θα έπεφτε σημαντικά και θα έφτανε περίπου -20 o C, όσο και στο φεγγάρι. Η έκφραση «φαινόμενο φ μ του θερμοκηπίου» απέκτησε αρνητική ρη σημασία όταν παρατηρήθηκε από επιστήμονες ότι το φαινόμενο εντείνεται πάνω από τα φυσιολογικά όρια, λόγω των ανθρώπινων δραστηριοτήτων.
Το φαινόμενο του θερμοκηπίου (2/5) 16.5 Η καύση ορυκτών καυσίμων έχει οδηγήσει στην αύξηση του ποσού του CO 2 αλλά και άλλων αερίων (π.χ. CH 4 και οξείδια του αζώτου), που εκλύονται στην ατμόσφαιρα. Οι υδρατμοί (CO 2, CH 4 ) σχηματίζουν ένα «φυσικό διαχωριστικό» γύρω από τη Γη.
Το φαινόμενο του θερμοκηπίου (3/5) 16.66 Η ηλιακή θερμότητα που ακτινοβολείται προς την Γη, υπό μορφή μρφή κυμάτων με μικρά μήκη κύματος στην ορατή περιοχή, θερμαίνει την επιφάνεια της Γης. Η επιφάνεια καθώς θερμαίνεται,, ανακλά πίσω προς την ατμόσφαιρα θερμότητα.
Το φαινόμενο του θερμοκηπίου (4/5) 16.7 Περίπου το 70% της ενέργειας του ήλιου, ακτινοβολείται προς τα πίσω,, στο διάστημα. Ωστόσο κάποιο ποσό της υπέρυθρης ακτινοβολίας παγιδεύεται από τα αέρια του θερμοκηπίου, που θερμαίνουν ακόμη περισσότερο ρ την ατμόσφαιρα.
Το φαινόμενο του θερμοκηπίου (5/5) 16.8 Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα, ηγη να διατηρείται θερμή. Αλλά οι αυξημένες ποσότητες των εκπομών των αερίων, αλλάζουν την ισορροπία του σύνθετου αυτού συστήματος, προξενώντας την παγκόσμια άνοδο της μέσης θερμοκρασίας.
Επιπτώσεις (1/4) 16.9 1. Αύξηση θερμοκρασίας: Τα τελευταία χρόνια παρατηρείται αυξητική τάση της επιφανειακής θερμοκρασίας ρ της γης
Επιπτώσεις (2/4) 16.10 10 2. Λιώσιμο των πολικών πάγων: Οι πάγοι στην νοτιοανατολική Γροιλανδία «λεπταίνουν» περισσότερο από 3 πόδια το χρόνο Αύξηση πιθανότητας πλημμύρας σε ορισμένες περιοχές.
Επιπτώσεις (3/4) 16.11 11 3. Αύξηση στάθμης θάλασσας: Η θαλάσσια στάθμη αυξάνεται λόγω των προστιθέμενων ποσοτήτων νερού από το λιώσιμο των πάγων και τη διαστολή που οφείλεται στην αύξηση της θερμοκρασίας
Επιπτώσεις (4/4) 16.12 12 Κλιματική αλλαγή 1. Αύξηση θερμοκρασίας 2. Λιώσιμο πολικών πάγων 3. Αύξηση θαλάσσιας στάθμης Υγεία Γεωργία Μετεωρολογική πρόβλεψη Οικοσύστημα Παράκτιες Περιοχές Υδάτινοι πόροι
Εξέλιξη Παγκόσμιας Τελικής Ζήτησης 16.13 13 400 Ζή ήτηση (10 18 Joules) 300 200 100 Μεταφορές Σύνολο Κτίρια Βιομηχανία 0 Γεωργικός 1971 1974 1977 1980 1983 1986 1989 1992 1995 1998 2001
Αέρια του θερμοκηπίου (1/3) 16.14 14 Υπόβαθ θρο Έξι (6) αέρια του θερμοκηπίου Διοξείδιο του άνθρακα CO 2, Μεθάνιο CH 4,, Υποξείδιο του αζώτου Ν 2 Ο, Υδρογονοφθοράνθρακες HFCs, Υπερφθοράνθρακες PFCs, Εξαφθοριούχο θείο SF 6. CO2 από μη εερεαές ενεργειακές διεργασίες 3% CH4 10% Συνεισφορά Αερίων Θερμοκηπίου N2O 6% HFCs, PFCs & SF6 2% CO2 από ενεργειακές διεργασίες 79%
Αέρια του θερμοκηπίου (2/3) 16.15 15 Εκπομπές CO2 Το Διοξείδιο του Άνθρακα CO 2 αυξάνεται δραματικά στην ατμόσφαιρα
Αέρια του θερμοκηπίου (3/3) Το Μεθάνιο CH 4 αυξάνεται δραματικά στην ατμόσφαιρα 16.16 Υπόβαθ θρο
Εκπομπές θερμοκηπίου (1/7) Εξέλιξη Παγκοσμίων Εκπομπών Αερίων του Θερμοκηπίου ανά τομέα 6.000 Σύνολο 16.17 17 5.000 άνθρακα Εκατ. Τον. 4.000 3.000 2.000 Βιομηχανία Κί Κτίρια 1.000 Μεταφορές 0 19 971 19 974 19 977 19 980 19 983 19 986 Γεωργικός 19 989 19 992 19 995 19 998 20 001
Εκπομπές θερμοκηπίου (2/7) Συνολικές Εκπομπές Αερίων Θερμοκηπίου - 2003 16.18 18 Εκπο ομπές άνθρακα α 15-EΕ 14,1% Νέα κράτη μέλη και υποψήφιες χώρες της ΕΕ 39% 3,9% Άλλοι 0,3% Αμερική 31,8% Ασία και Ωκεανία 31,5% Αφρική 38% 3,8% Μέση Ανατολή 4,8% Πρώην Σοβιετική Ένωση 9,9%
Εκπομπές θερμοκηπίου (3/7) 16.19 19 Οι κυριότεροι φορείς δημιουργίας του φαινομένου Οι Η.Π.Α, Ε.Ε, Ε Ιαπωνία, Κίνα και Ινδία είναι υπεύθυνες για το ~75% των παγκόσμιων εκπομπών CO 2 (του σημαντικότερου δηλαδή, αερίου του θερμοκηπίου) Μικρότερη συμβολή της Αφρικής (4 %) και της Μέσης Ανατολής (5 %)
Εκπομπές θερμοκηπίου (4/7) 16.20 Αναπτυγμένες Χώρες Αναπτυσσόμενες Χώρες 3500 400 Εκα ατ. Τον. άνθρακα 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 19 971 19 974 Σύνολο Κτίρια Βιομηχανία Μεταφορές Γεωργικός 19 977 19 980 19 983 19 986 19 989 19 992 19 995 19 998 20 001 άνθρακα α Εκ κατ. Τον. 300 200 100 0 1971 Σύνολο Βιομηχανία 1974 1977 1980 1983 1986 1989 Κτίρια Μεταφορές Γεωργικός 1992 1995 1998 2001
Εκπομπές θερμοκηπίου (5/7) 16.21 Εκπομπές Αερίων Θερμοκηπίου ΕΕ-15 N2O 8% CH4 9% F-gases 2% HFCs 1% SF6 0% Εκπομπές Αερίων Θερμοκηπίου ΗΠΑ CO2 80% PFCs 0% N2O 5,0% CH4 8,3% F-gases 2,0% HFCs 1,7% PFCs 0,1% SF6 0,2% CO2 82,8% 8%
Εκπομπές θερμοκηπίου (6/7) 90 Συνολικές Εκπομπές Αερίων Θερμοκηπίου ΕΕ-15 16.22 συ. υ Εκπο ομπές άνθρακα α Εκπομπές CO2 (Mtn) Τυ ςυ μυ Μυ Φυ ευ υ Φυυυ Φυευ ΦυΦυ Παραγωγή ηλεκτρισμού και ατμού Οικιακός τομέας Μεταφορές Βιομηχανία Τριτογενής τομέας Ενεργειακός κλάδος
Εκπομπές θερμοκηπίου (7/7) ΕΕ-25: Συνολικές Εκπομπές Αερίων Θερμοκηπίου ανά μονάδα ΑΕΠ [CO2/GDP, 2003] 16.23 United Kingdom Sweden Spain Slovenia Slovak Republic Εκπο ομπές άνθρακα α Portugal Poland Netherlands Malta Luxembourg Lithouania Latvia Italy Ireland Hungary Greece Germany France Finland Estonia Denmark Czech Republic Cyprus Belgium Austria CO2/GDP (kg CO2/95 US$ PPP) Εθνικό 0 Μετσόβιο Πολυτεχνείο 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4
Προτεινόμενες Λύσεις (1/3) 16.24 Ενεργειακά αποδοτικές τεχνολογίες. Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργει νέργειας (ΑΠΕ). Διείσδυση φυσικού αερίου στην ηλεκτροπαραγωγή. Βελτίωση της Διαχείρισης καλλιεργήσιμων και δασικών εκτάσεων. Προώθηση έργων εξοικονόμησης ενέργειας συμπαραγωγής θερμότητας και ηλεκτρισμού. και
Προτεινόμενες Λύσεις (2/3) Τεχνολογίες Άνθρακα 16.25 Εκπομπ πές CO 2 Έως 22 2% Έω ως 25% Έως 99% Προχωρημένες τεχνολογίες Μηδενικές εκπομπές Δέσμευση και αποθήκευση άνθρακα. Σημαντικές διεθνείς προσπάθειες R&D. Πολύ υψηλές αποδόσεις και χαμηλά επίπεδα εκπομπών από τεχνολογίες όπως ο συνδυασμένος κύκλος αεριοποίησης ηςκαι η ρευστοποιημένη κλίνη υπό πίεση. Βελτιώσεις αποδοτικότητας υπαρχουσών εγκαταστάσεων Ο βαθμός απόδοσης συμβατικών μονάδων υποκρίσιμης παραγωγής έχει βελτιωθεί σημαντικά, το ίδιο και οι παραγόμενες εκπομπές. Τα εργοστάσια υπερκρίσιμης παραγωγής προσφέρουν ακόμα υψηλότερους βαθμούς απόδοσης. Έως 5% Αναβάθμιση άνθρακα Περιλαμβάνει πλύση & ξήρανση άνθρακα, καθώς και μπρικετοποίηση. Τεχνολογική πρόοδος Source: WCI 2004
ρισμού Προτεινόμενες Λύσεις (3/3) 16.26 6 Ιδέες Έρευνα Εφαρμογές Φωτοβολταϊκά Κυψελίδες καυσίμου Υβριδικά ς Ηλεκτρ Κόστος Συνδυασμένος Κύκλος αερίου, Άνθρακας, Πυρηνικά Αιολικά 1980 1990 2000 2010
Συμπεράσματα 16.27 Το «κλειδί» για μία πετυχημένη κλιματική πολιτική είναι να βρεθεί ένα ισορροπημένο μονοπάτι μεταξύ: Οικονομικής Ανάπτυξης. Τεχνολογικής Ανάπτυξης. Προστασίας ρ ς Περιβάλλοντος. ρβ Αειφόρου Ανάπτυξης.