ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΥΚΤΑ ΚAΥΣΙΜΑ

ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΥΚΤΑ ΚAΥΣΙΜΑ

ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΥΚΤΑ ΚAΥΣΙΜΑ ΣΑΒΒΙΔΗΣ ΗΛΙΑΣ Αναπληρωτής καθηγητής ΑΠΘ

ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΥΚΤΑ ΚAΥΣΙΜΑ Σαββίδης Ηλίας ISBN: 978-960-9551-09-0 ΕΚΔΟΣΗ: Απαγορεύεται η αναδημοσίευση και γενικά η αναπαραγωγή στο σύνολο ή μερικώς, του παρόντος βιβλίου, με οποιοδήποτε μέσο ή τρόπο σύμφωνα με τους Ν 2387/1920, 4301/1929, τα Ν.Δ 3565/56, 4254/62, 4264/62 και Ν 100/75 και λοιπούς εν γένει κανόνες διεθνούς δικαίου, χωρίς προηγούμενη γραπτή άδεια του συγγραφέα

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΡΟΛΟΓΟΣ......1 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Η ΚΡΙΣΗ ΣΤΗΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑ... 7 1.1. Εισαγωγή:... 7 1.2. Η ζήτηση ενέργειας και ο πληθυσμός της Γης... 9 1.3 Συνθήκες διαβίωσης και κατανάλωση ενέργειας... 12 1.4. Ένα υποθετικό σενάριο... 15 1.5. Πηγές ενέργειας... 15 1.6 Μονάδες ενέργειας... 17 1.7. Κατανάλωση ενέργειας στις ανεπτυγμένες χώρες... 18 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΤΑ ΟΡΥΚΤΑ ΚΑΥΣΙΜΑ... 19 2.1. Το πετρέλαιο... 19 Η ιστορία του πετρελαίου... 19 Η παγκόσμια παραγωγή πετρελαίου... 20 Η διάρκεια των αποθεμάτων πετρελαίου... 22 Το πετρέλαιο σε στερεά μορφή.... 24 Η βιομηχανία πετρελαίου... 24 2.2. Το φυσικό αέριο... 26 Τα αποθέματα φυσικού αερίου... 27 2.3. O άνθρακας... 29 Τύρφη ή φυτάνθρακας... 29 Λιγνίτες... 29 Πισσούχοι άνθρακες... 30 Λιθάνθρακες... 30 Ανθρακίτες... 30 Τα παγκόσμια αποθέματα άνθρακα... 30 Καύση του άνθρακα και παραγωγή ενέργειας... 31 v

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΚΑΙ ΘΕΡΜΙΚΗ ΜΟΛΥΝΣΗ... 33 3.1. Η θερμική χημική ενέργεια καύσης... 33 3.2. Ο θερμοδυναμικός κύκλος Carnot... 33 3.3. Σταθμός παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας... 36 3.4. Θερμικές μηχανές... 39 Ατμομηχανές... 39 Βενζινοκινητήρες... 40 Αεριοστρόβιλοι... 42 3.5. Η θερμική μόλυνση... 44 KΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΕΚΠΟΜΠΕΣ ΡΥΠΩΝ ΑΠΟ ΤΗΝ ΚΑΥΣΗ ΟΡΥΚΤΩΝ ΚΑΥΣΙΜΩΝ... 47 4.1. Εισαγωγή... 47 4.2. Η ατμόσφαιρα και η θερμοκρασιακή αναστροφή.... 48 Η θερμοκρασιακή αναστροφή... 50 4.3. Η μόλυνση της ατμόσφαιρας από την καύση των ορυκτών καυσίμων... 53 α) Το μονοξείδιο του άνθρακα (CO)... 54 β) Τα οξείδια του αζώτου (ΝΟx)... 56 γ) Οι εκπομπές υδρογονανθράκων... 58 δ) Το SO2 στην ατμόσφαιρα... 59 ε) Η όξινη βροχή... 64 Οι όξινες λίμνες... 65 στ) Το CO2 και το φαινόμενο του θερμοκηπίου... 65 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 TΟ ΝΕΤΡONIΟ... 71 5.1 Εισαγωγή... 71 5.2 Iδιότητες του νετρονίου.... 71 i) Το φορτίο... 71 ii ) Η μάζα του νετρονίου.... 72 iii) η σταθερότητα του νετρονίου... 73 iv) Spin και μαγνητική ροπή του νετρονίου.... 73 ν) Κυματικές ιδιότητες... 73 vi) Κατανομή Maxwell-Boltzmann... 74 vi

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΝΕΤΡΟΝΙΩΝ ΜΕ ΤΗΝ ΥΛΗ... 77 6.1 Εισαγωγή... 77 6.2 Ενεργός διατομή σ... 78 Παράδειγμα:... 80 6.3Διαφορική ενεργός διατομή... 81 6.4 Μέση ελεύθερη διαδρομή... 83 6.5. Πυρηνικές αντιδράσεις των νετρονίων.... 84 α) ακτινοβολούσα αρπαγή των νετρονίων.... 84 β) αντιδράσεις εκπομπής πρωτονίου (n,p)... 85 γ) αντιδράσεις (n,α)... 85 δ) αντιδράσεις σχάσης (n,f)... 86 ε) αντιδράσεις παραγωγής δύο ή περισσοτέρων νουκλεονίων.... 86 στ) ημιελαστική σκέδαση των νετρονίων.... 86 ζ) Ελαστική σκέδαση των νετρονίων.... 87 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 ΕΠΙΒΡΑΔΥΝΣΗ ΤΩΝ ΝΕΤΡΟΝΙΩΝ... 91 7.1 Υποβιβασμός της ενέργειας των νετρονίων.... 91 7.2 Μέση λογαριθμική μείωση της ενέργειας των νετρονίων... 96 7.3.Ισχύς επιβράδυνσης και λόγος επιβράδυνσης... 98 7.4.Ληθαργία... 100 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 ΔΙΑΧΥΣΗ ΤΩΝ ΝΕΤΡΟΝΙΩΝ... 103 8.1 Εισαγωγή... 103 8.2 Εξίσωση διάχυσης των νετρονίων... 104 8.3 Μήκος διάχυσης, μήκος υποβιβασμού... 107 και μήκος μετανάστευσης.... 107 vii

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9 ΠΥΡΗΝΙΚΟΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΑΣ ΚΑΙ ΚΡΙΣΙΜΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ... 111 9.1 Πυρηνικός σταθμός παραγωγής ηλεκτρικής... 111 ενέργειας και ο πυρηνικός αντιδραστήρας... 111 9.2 Ενέργεια από την σχάση του Ουρανίου... 116 9.3 Η αλυσιδωτή Πυρηνική αντίδραση της σχάσης... 119 9.4. Πολλαπλασιαστικοί παράγοντες.... 120 9.5. Η εξέλιξη της αλυσιδωτής Πυρηνικής αντίδρασης με το χρόνο... 123 9.7 Πυρηνικά καύσιμα... 126 Μετασχηματισμοί των πυρηνικών καυσίμων.... 128 9.6 Ο κύκλος του νετρονίου στον πυρηνικό αντιδραστήρα.. 130 9.7 Κρίσιμη εξίσωση μιας ομάδας... 133 9.8 Το κρίσιμο μέγεθος του αντιδραστήρα... 137 Παράδειγμα 9.1.... 139 9.9 Πυρηνικοί Αντιδραστήρες Ισχύος... 140 i) Αντιδραστήρες ελαφρού ύδατος (Light-Water Reactors) 141 α) Αντιδραστήρες πιεσμένου ύδατος.... 141 β) Αντιδραστήρες ζέοντος ύδατος... 142 ii) Aντιδραστήρες φυσικού ύδατος με επιβραδυντή γραφίτη 143 iii) Αερόψυκτοι αντιδραστήρες γραφίτη... 144 iv) Aντιδραστήρες βαρέως ύδατος (Heavy Water Reactors)... 145 v) Αναπαραγωγικοί αντιδραστήρες (Breeder Reactors)... 145 9.10. Η παραγωγή των πυρηνικών καυσίμων... 147 α) Ο κύκλος των πυρηνικών καυσίμων... 147 β) Εξόρυξη και κονιορτοποίηση του ουρανίου... 148 γ) Το εκπεμπόμενο ραδόνιο... 149 δ) Εμπλουτισμός του ουρανίου... 150 ii) Φυγοκεντρικός διαχωρισμός... 152 iii) Αεροδυναμικός διαχωρισμός... 152 iv) Ηλεκτρομαγνητικός διαχωρισμός... 152 v) Εμπλουτισμός με Laser... 153 ε) Η παραγωγή του πλουτωνιου-239... 154 στ) Παραγωγή ενέργειας από τα πυρηνικά καύσιμα... 155 viii

9.11 Τα αποθέματα του ουρανίου... 156 9.12 Η παραγωγή πυρηνικής ενέργειας στον κόσμο... 157 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 10 ΤΑ ΠΥΡΗΝΙΚΑ ΚΑΤΑΛΟΙΠΑ... 161 10.1 Η προέλευση των πυρηνικών καταλοίπων... 161 10.2 Η επεξεργασία των καταναλωθέντων καυσίμων... 163 10.3 Η ραδιενέργεια των πυρηνικών καταλοίπων... 165 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 11... 169 ΘΕΡΜΟΠΥΡΗΝΙΚΗ ΣΥΝΤΗΞΗ... 169 11.1 Εισαγωγή... 169 11.2 Τα Χαρακτηριστικά της σύντηξης... 170 α) Η παραγόμενη ενέργεια.... 170 β) Το φράγμα Coulomb και η θερμική κίνηση.... 174 11.3 Η θερμοπυρηνική σύντηξη στον ήλιο... 178 11.4 H ελεγχόμενη θερμοπυρηνική σύντηξη... 180 α) Η ακτινοβολία πέδησης και το κριτήριο του Lawson... 180 β) Ο περιορισμός του πλάσματος... 184 11.5 Η εξέλιξη και οι προοπτικές της ελεγχόμενης... 191 θερμοπυρηνικής σύντηξης.... 191 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 12 Η ΕΠΙΛΟΓΗ ΤΗΣ ΚΑΛΥΤΕΡΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ... 193 12.1 Εισαγωγή... 193 12.2 Η επάρκεια... 195 12.3 Το κόστος της ηλεκτρικής ενέργειας.... 199 12.4 Η ασφάλεια... 203 12.5 Η αξιοπιστία... 205 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Μονάδες μήκους... 208 Μονάδες ενέργειας... 208 Ιδιαίτερες μονάδες... 209 Παγκόσμια αποθέματα πετρελαίου... 210 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ... 211 ix

ΠΡΟΛΟΓΟΣ Το βιβλίο «Πυρηνική Ενέργεια και Ορυκτά Καύσιμα» απευθύνεται κυρίως σε προπτυχιακούς φοιτητές Φυσικής, αλλά και γενικότερα σε προπτυχιακούς φοιτητές, με ενδιαφέρον στην μελέτη σχετικά με την παραγωγή ενέργειας από τα πυρηνικά και τα συμβατικά καύσιμα, καθώς και με τα προβλήματα που σχετίζονται με την παραγωγή και την χρήση της ενέργειας. Η μαζική και χαμηλού κόστους παραγωγή ενέργειας είναι απαραίτητη για την κάλυψη των βασικών αναγκών των ανθρώπων και για την διασφάλιση υψηλού επιπέδου διαβίωσης. Ομως, η αλόγιστη και πολλές φορές ανεξέλεγκτη εκπομπή ρύπων από την παραγωγή και την χρήση της ενέργειας δημιουργεί σοβαρά περιβαλλοντικά προβλήματα τα οποία υποβαθμίζουν την καθημερινή μας διαβίωση. Στον πλανήτη μας υπάρχει δυνατότητα παραγωγής ενέργειας, ικανής να καλύψει τις ανάγκες του σημερινού πληθυσμού σε ικανοποιητικά επίπεδα διαβίωσης, καθώς επίσης και για τις ανάγκες που θα προκύψουν από μια λογική αύξηση του πληθυσμού της Γης. Το ζητούμενο είναι να γίνεται ορθολογιστική παραγωγή και χρήση της ενέργειας ώστε αφενός μεν να βελτιώσουμε το επίπεδο διαβίωσης αφετέρου δε να μη προκαλέσουμε ανεπανόρθωτες και μη αναστρέψιμες καταστροφές στο περιβάλλον. Τα ορυκτά καύσιμα (άνθρακας, πετρέλαιο και τελευταία το φυσικό αέριο) απετέλεσαν την πρώτη πηγή μαζικής παραγωγής ενέργειας και συνέβαλαν καθοριστικά στην βιομηχανική επανάσταση. Το μεγάλο πλεονέκτημα των ορυκτών καυσίμων είναι η σχετικά εύκολη χρήση τους (απλή καύση), χωρίς να απαιτείται ιδιαίτερα υψηλή τεχνολογία και η δυνατότητα μετατροπής της θερμικής ενέργειας σε μηχανική (αυτοκίνητα) και σε ηλεκτρική (σταθμοί παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας). Όμως το πρόβλημα αυτών των καυσίμων είναι η εκπομπή αέριων κατά κανόνα ρύπων, που έχουν δημιουργήσει σοβα- 1

ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΥΚΤΑ ΚAΥΣΙΜΑ ρά προβλήματα μόλυνσης του περιβάλλοντος. Η μείωση της εκπομπής ρύπων από την καύση ορυκτών καυσίμων αποτελεί και σήμερα ένα δυσεπίλυτο πρόβλημα για τις βιομηχανικά ανεπτυγμένες χώρες. Η πυρηνική ενέργεια εμφανίστηκε κατά την δεκαετία του 1940 ως πολλά υποσχόμενη πηγή ενέργειας. Ένα μεγάλο πλεονέκτημα της πυρηνικής ενέργειας είναι η μη εκπομπή αερίων ρύπων όπως CO2, ΝΟx και SO2. Όμως η παραγωγή ραδιενεργών κατάλοιπων κατά την λειτουργία των πυρηνικών εργοστασίων καθώς και ο κίνδυνος πυρηνικών ατυχημάτων, που έχουν σαν αποτέλεσμα την εκπομπή ραδιενεργών ουσιών στην ατμόσφαιρα, έχουν δημιουργήσει στον κόσμο μια δυσπιστία και έντονη επιφυλακτικότητα απέναντι στην εξάπλωση των πυρηνικών εργοστασίων. Για την εκμετάλλευση της πυρηνικής ενέργειας απαιτείται υψηλή τεχνολογία με υψηλό κόστος κατασκευής, το οποίο αντισταθμίζεται από την μεγάλη διάρκεια λειτουργίας της πυρηνικής μονάδας, που φτάνει και τα σαράντα έτη. Οι άλλες πηγές ενέργειες οι αποκαλούμενες και ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, είναι σήμερα πολύ σημαντικές για την κάλυψη των ενεργειακών μας αναγκών και θα αποτελέσουν στο μέλλον, όταν θα έχουν εξαντληθεί τα σημερινά ενεργειακά αποθέματα, την μοναδική πηγή ενέργειας. Η ανάπτυξη τους σήμερα μπορεί να καλύψει ένα σημαντικό ποσοστό της ζήτησης σε ενέργεια, αλλά δεν είναι αρκετές ώστε να υποκαταστήσουν τα ορυκτά καύσιμα και την πυρηνική ε- νέργεια. Η χρήση κάθε μορφής ενέργειας παρουσιάζει κατά κανόνα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα και επομένως είναι πολύ σημαντική για μια κοινωνία η επιλογή του καταλληλότερου τρόπου για την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών της. Η επιλογή λοιπόν της ενέργειας που θα καλύψει τις ανάγκες ενός πληθυσμού είναι ζήτημα που αφορά όλους ανεξαρτήτως τους χρήστες ενέργειας και όλοι αυτοί θα πρέπει να αποφασίσουν τι είναι καταλληλότερο για την ευημερία τους, λαμβάνοντας υπόψη τα θετικά και αρνητικά στοιχεία της επιλογής τους. Επομένως η σωστή και α- ντικειμενική ενημέρωση είναι προϋπόθεση ώστε να ληφθεί η καλύτερη απόφαση για την επιλογή του τρόπου παραγωγής ενέργειας. 2

ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η παραγωγή ενέργειας θα πρέπει να εξετασθεί σαν ζήτημα που αφορά όλο τον πλανήτη διότι οι εκπομπές αερίων ρύπων από τα εργοστάσια μιας χώρας επηρεάζουν και τις γειτονικές χώρες. Επίσης ένα αξιόπιστο ενεργειακό δίκτυο, για παράδειγμα βασισμένο στην ηλιακή ενέργεια, απαιτεί την συνεργασία πολλών χωρών ίσως και όλου του πλανήτη, ώστε να τροφοδοτούνται με ενέργεια οι περιοχές που έχουν σκοτάδι από τις περιοχές που έχουν φώς. Δηλαδή ένα η- λιακό ενεργειακό δίκτυο στη Σαχάρα για παράδειγμα, θα πρέπει να είναι σε αλληλοϋποστήριξη με άλλα δίκτυα της Σαουδικής Αραβίας, της Ινδίας και της Κίνας. Ίσως είναι καιρός να αρχίσουμε να βλέπουμε με διαφορετικό τρόπο την παραγωγή ενέργειας και από εμπορικό προϊόν που είναι σήμερα, με όλες τις αρνητικές συνέπειες του ανταγωνισμού, να γίνει κοινωνικό αγαθό που θα διασφαλίζει την ευημερία των κατοίκων ό- λου του πλανήτη. 3

ΕΝΟΤΗΤΑ Ι ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΑΠΟ ΟΡΥΚΤΑ ΚΑΥΣΙΜΑ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Η ΚΡΙΣΗ ΣΤΗΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑ 1.1. Εισαγωγή: Είναι σαφές πλέον σε κάθε κάτοικο του πλανήτη μας ότι η συνεχής αύξηση του πληθυσμού καθώς και βιομηχανική ανάπτυξη δημιουργούν νέα δεδομένα για το επίπεδο διαβίωσης και την ισορροπία του περιβάλλοντος. Περισσότεροι άνθρωποι σημαίνει αυξημένες α- νάγκες σε ενέργεια, περισσότερα εργοστάσια, περισσότεροι σταθμοί παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και τελικά περισσότερη μόλυνση. Η αλόγιστη και χωρίς αυστηρούς κανόνες ανάπτυξη των ανθρώπων δημιουργεί σταδιακά καταστροφή στο περιβάλλον με απρόβλεπτες συνέπειες στην ίδια την επιβίωση μας. Εάν επιθυμούμε να επιβιώσουμε και να παραδώσουμε στις επόμενες γενιές τον πλανήτη μας ικανό να συντηρήσει τα δισεκατομμύρια των ανθρώπων, θα πρέπει επειγόντως να θέσουμε όρια τόσο όσο αφορά το επίπεδο διαβίωσης μας όσο και στην ανεξέλεγκτη αύξηση του πληθυσμού. Όλοι μας εξαρτόμαστε από την ενέργεια για το μαγείρεμα του καθημερινού φαγητού μας, για την κατασκευή όλων των αναγκαίων συσκευών και μηχανημάτων που χρησιμοποιούμε, για την θέρμανση, τις μετακινήσεις μας και γενικά την κάθε βιομηχανική δραστηριότητα. Όμως πως θα μπορέσουμε να πάρουμε την απαιτούμενη για τις ανάγκες μας ενέργεια προκαλώντας τις λιγότερες βλάβες στο περιβάλλον; Το ζήτημα της ενέργειας είναι πολυσύνθετο. Είναι ζήτημα επιστημονικό, τεχνολογικό, κοινωνικό, καθώς και πολιτικό. Για παράδειγμα τα αποθέματα των καυσίμων στη γη είναι περιορισμένα. Είναι δίκαιο να τα εξαντλήσουμε εμείς όλα και να τα στερήσουμε από τις ερχόμενες γενιές; Είναι σωστό να παράγουμε ανεξέλεγκτα ενέργεια μολύνοντας την ατμόσφαιρα επικίνδυνα; Θα επιτρέπουμε τις βιομηχανικές μονάδες να λειτουργούν εκπέμποντας επικίνδυνους ρύπους δηλητηριάζοντας το περιβάλλον; 7

ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΥΚΤΑ ΚAΥΣΙΜΑ Η προσέγγιση της αλήθειας στο ζήτημα της ενέργειας δεν είναι εύκολη υπόθεση. Υπάρχουν οι υποστηρικτές της μιας ή της άλλης μορφής ενέργειας, για την κάλυψη των αναγκών μας. Πολλές φορές γινόμαστε δέκτες προπαγανδιστικών απόψεων υπέρ συγκεκριμένων λύσεων. Σήμερα έχουμε αρκετή εμπειρία και γνώσεις από τη χρήση όλων σχεδόν των μορφών ενέργειας. Συνεπώς μπορούμε να υπολογίσουμε την μελλοντική κατάσταση βασιζόμενη σε καθαρά επιστημονικά δεδομένα. Μια επιστημονική ανάλυση του ενεργειακού ζητήματος μπορεί να βασίζεται σε αριθμητικά δεδομένα τα οποία μπορούν να αξιολογηθούν με τον βοήθεια της στατιστικής ανάλυσης. Φυσικά μια τέτοια ανάλυση ενέχει πάντοτε την πιθανότητα του στατιστικού σφάλματος. Η επιστημονική προσέγγιση της πιθανής ζήτησης και παραγωγής ενέργειας κατά τις επόμενες δεκαετίες βασίζεται σε υποθέσεις οι οποίες μπορεί και να αλλάξουν από απρόβλεπτους παράγοντες. Πάρα ταύτα μια τέτοια μελέτη επιβάλλεται να γίνει από σήμερα διότι υπάρχει κίνδυνος όταν ξεπεράσουμε κάποια όρια να είναι πολύ αργά. Πρέπει να τονισθεί ότι η απάντηση σε όλα τα προβλήματα που σχετίζονται με την ενέργεια δεν είναι μοναδική. Η ενέργεια μπορεί να διατεθεί με πολλούς τρόπους. Σε κάθε περίπτωση υπάρχει και το ανάλογο κόστος. Το κόστος φυσικά, δεν είναι μόνο οικονομικό αλλά έχει να κάνει επίσης με το κόστος όσο αφορά τις επιπτώσεις στην υγεία μας καθώς και το περιβάλλον. Μετά την ανακάλυψη της πυρηνικής ενέργειας, δεν υπάρχει μέχρι σήμερα κανένας νέος τρόπος μαζικής παραγωγής ενέργειας και δεν φαίνεται στο άμεσο μέλλον να υπάρχει ελπίδα για κάτι καλύτερο. Συνεπώς θα πρέπει να αποφασίσουμε ανάμεσα από τις υπάρχουσες λύσεις για την κάλυψη των ενεργειακών μας αναγκών. Μερικά από τα ενεργειακά προβλήματα, όπως είναι η μόλυνση είναι διεθνή. Οι εκπομπές για παράδειγμα CO2 που γίνονται σε μεγάλο ποσοστό από τις βιομηχανικά ανεπτυγμένες χώρες, είναι υπεύθυνες για το λεγόμενο φαινόμενο του θερμοκηπίου και αφορούν ολόκληρο τον πλα- 8

ΕΝΟΤΗΤΑ Ι: ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΑΠΟ ΟΡΥΚΤΑ ΚΑΥΣΙΜΑ νήτη. Για το λόγο αυτό επιβάλλεται η συνεργασία και η συνεννόηση μεταξύ όλων των χωρών της Γης. Το πρώτο θέμα στο πρόβλημα της ενέργειας είναι να υπολογίσουμε την ποσότητα της ενέργειας που χρειαζόμαστε και η οποία σχετίζεται τόσο με την αύξηση του πληθυσμού, όσο και με την ατομική αύξηση της κατανάλωσης ενέργειας. Το δεύτερο θέμα είναι οι τρόποι κάλυψης αυτών των ενεργειακών αναγκών καθώς και οι συνέπειες που θα έχουμε από την παραγωγή και την χρήση της ενέργειας. 1.2. Η ζήτηση ενέργειας και ο πληθυσμός της Γης Η ενέργεια είναι ένα αγαθό απαραίτητο για κάθε ανθρώπινη δραστηριότητα και ανάγκη. Χρειαζόμαστε ενέργεια για τις μετακινήσεις μας, για την παραγωγή της διατροφής, για την παραγωγή όλων των βιομηχανικών προϊόντων, καθώς και η ηλεκτρική ενέργεια για τις άμεσες οικιακές μας ανάγκες. Η έλλειψη της ενέργειας θα σήμαινε την καταστροφή της σημερινής δομής της κοινωνίας. Ο σημερινός πληθυσμός της Γης είναι περίπου 7 δις κάτοικοι (2013). Ο ρυθμός αύξησης του πληθυσμού είναι 1.14% ανά έτος και αναμένεται να μειωθεί στο 1% το 2020 και στο 0.5% το 2050. Η ε- τήσια αύξηση του πληθυσμού της γης είναι περίπου 80 εκατομμύρια ανά έτος, ενώ στο τέλος της δεκαετίας του 1980 είχαμε αύξηση του πληθυσμού κατά 86 εκατομμύρια /έτος και το 1995 είχαμε αύξηση κατά 81 εκατομμύρια. Με τα δεδομένα αυτά υπολογίζεται πως το 2024 η γη θα έχει 8 δις κατοίκους. Όπως είναι φυσικό οι άνθρωποι επιζητούν καλύτερες συνθήκες διαβίωσης πράγμα που εξαρτάται σε σημαντικό βαθμό από την παρεχόμενη ενέργεια. Έτσι, για την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών απαιτείται διαρκής αύξηση των μονάδων παραγωγής ενέργειας. Κατά προσέγγιση μπορούμε να πούμε ότι η αύξηση της ζήτησης ενέργειας οφείλεται: α) κατά 50% στην αύξηση του πληθυσμού της Γης και β) κατά 50% στην αύξηση της ατομικής κατανάλωσης ενέργειας 9

ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΥΚΤΑ ΚAΥΣΙΜΑ Εάν ο σημερινός ρυθμός αύξησης του πληθυσμού της Γης δεν μειωθεί τότε στον 22ο αιώνα ο πληθυσμός θα φτάσει στο 700 δις κατοίκους. Είναι φανερό ότι η Γη δεν είναι δυνατόν να αντέξει την κάλυψη των βιοτικών αναγκών ενός τέτοιου μεγάλου πληθυσμού. Επομένως είναι αναγκαίο η σταθεροποίηση του πληθυσμού της Γης γίνει με ήπια μέσα, όπως ο έλεγχος των γεννήσεων, χωρίς να υποστούμε κάποια καταστροφή όπως πόλεμο ή επιδημίες. Υπολογισμοί που γίνονται κάτω από ορισμένες προϋποθέσεις καταλήγουν σε σταθεροποίηση του πληθυσμού της Γης γύρω στα 10-12 δις στις επόμενες δεκαετίες. Φυσικά οι αβεβαιότητες και τα σφάλματα σε τέτοιους υπολογισμούς είναι μεγάλα γι αυτό και τα νούμερα αυτά τα δεχόμαστε με επιφύλαξη. Βλέποντας στο σχήμα 1.1. την εξέλιξη του πληθυσμού στις ανεπτυγμένες βιομηχανικά χώρες, παρατηρούμε μια σταθεροποίηση η οποία συνοδεύεται από ανάπτυξη του βιοτικού επιπέδου και έλεγχο των γεννήσεων. Στις αναπτυσσόμενες χώρες η αύξηση του πληθυσμού εξακολουθεί να είναι μεγάλη. Πιστεύεται ότι για να ακολουθήσουν το παράδειγμα της Ευρώπης θα πρέπει να αναπτυχθούν βιομηχανικά και να αποκτήσουν την ποιότητα διαβίωσης που υπάρχει στις λεγόμενες δυτικές χώρες. Μπορεί όμως η Γη να αντέξει μια τέτοιου είδους ανάπτυξη, η οποία με τον τρόπο που σήμερα εξελίσσεται δημιουργεί σοβαρά προβλήματα στο περιβάλλον; Πολλοί αναλυτές υποστηρίζουν ότι η αντοχή της Γης είναι περιορισμένη και πως είναι δυνατό να προκληθούν μη αναστρέψιμες καταστροφές στο πλανήτη από την αλόγιστη παραγωγή ενέργειας. Η υπερεκμετάλλευση της Γης, η μεγάλη καταστροφή των δασών, η οριακή αντοχή του πληθυσμού των ψαριών, η μόλυνση του περιβάλλοντος είναι αιτίες που μπορούν να μειώσουν δραματικά την δυνατότητα της Γης να συντηρήσει τον πληθυσμό της. Όπως θα δούμε στα επόμενα κεφάλαια υπάρχουν διαθέσιμες πηγές ενέργειας για να υποστηρίξουν μια τέτοια βιομηχανική ανάπτυξη. Κάθε πηγή ενέργειας έχει τα δικά της πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Ένα πολύ αρνητικό στοιχείο είναι το γεγονός ότι το ζήτημα της ενέργειας αντιμετωπίζεται ξεχωριστά από κάθε κράτος, ενώ μια παγκόσμια συλλογική προσπάθεια θα έκανε καλύτερη διαχείριση των 10