1

ΓΕΝΙΚΗ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ

1. Η ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΟΜΑΔΑ

Συντονιστής Α: Αρνάκης Μωϋσής, καθηγητής χημείας

Συντονιστής Β: Δεληανδρέου Μαρία, καθηγήτρια οικονομικών

Μαθητές Α’ Γενικού Λυκείου:

Α ομάδα Β ομάδα Γ ομάδα

Αβτζόγλου Ανέστης Γιαγτζή Σμαραγδή Κιζυρίδης Νικόλαος

Ακονίδης Πρόδρομος Γρηγοριάδης Ιωάννης Σιακαβάρας Δημήτριος

Αλμπανάκης Νικόλαος Θωμαϊδου Σοφία Σιδηρόπουλος Τάσος

Αμπράζη Ζωή Καμτσίκης Ελευθέριος Στογιαννίδου Ελένη

Αναστασίου Νικόλαος Κάμτσης Χρήστος Τσορμπατζόγλου Τάσος

Βεζυρίδης Ζαχαρίας Καρανθίμου Γεώργιος Χαλκιάς Παναγιώτης

2. ΣΥΝΤΟΜΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ

Η εργασία αναφέρεται γενικά στην ενέργεια, τους τρόπους παραγωγής και

τις μορφές της, όπως χρησιμοποιούνται μέχρι σήμερα, τα πλεονεκτήματα

αυτών των μορφών και τις επιπτώσεις τους στο περιβάλλον, στην οικονομία

και την κοινωνία. Προτείνει ως λύση τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και την

εξοικονόμηση της. Οδηγεί σε συμπεράσματα μέσα από επιστημονική και

πειραματική προσέγγιση των πραγμάτων.

3. ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΛOΓΙΑ ΚΑΙ ΣΤΟΧΟΙ

Η διάρκεια της εργασίας είναι περίπου σαράντα διδακτικές ώρες.

Η εργασία στηρίζεται στις αρχές της διερευνητικής μάθησης και της

ομαδοσυνεργατικής προσέγγισης. Οι μαθητές θα δουλέψουν σε τρεις ομάδες

των έξι ατόμων, οι οποίες δεν θα είναι ομοιογενείς και θα αποτελούνται από

παιδιά διαφορετικών δυνατοτήτων και κλίσεων.

Οι ομάδες θα χωρίζονται σε υποομάδες οπού κρίνεται σκόπιμο. Η κάθε

υποομάδα θα αντλεί πληροφορίες και υλικό από οποιαδήποτε πηγή για το

δικό της θέμα, ενώ θα αναλύουν και θα συζητούν το κοινό υλικό αμφότεροι.

ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ (PROJECT) ΜΕ ΘΕΜΑ:

«Η ΕΝΕΡΓΕΙΑ, ΤΟ ΠΑΡΟΝ ΚΑΙ ΤΟ ΜΕΛΛΟΝ»

2

Η κάθε ομάδα θα πραγματοποιήσει το δικό της πείραμα που θα

παρακολουθούν και οι άλλες ομάδες. Όλες οι ομάδες θα παρακολουθούν, θα

αναλύουν και θα συζητούν video, φωτογραφίες, διαγράμματα, στην Ελληνική

ή σε ξένες γλώσσες, που οι ίδιοι θα συγκεντρώνουν. Τέλος θα επισκεφτούν

χώρους,(ενεργειακά πάρκα, μονάδες παραγωγής ενέργειας κ.α.) που θα τους

προσφέρουν γνώσεις και εμπειρίες.

Στόχοι όλων των παραπάνω είναι:

• Να ασκηθούν οι μαθητές στην ομαδοσυνεργατική μέθοδο.

• Να αναπτύξουν δεξιότητες χρήσης σύγχρονης τεχνολογίας.

• Να αναπτύξουν την αυτενέργεια τους.

• Να αποκτήσουν μια υποτυπώδη τεχνογνωσία σχετικά με τις σύγχρονες

μορφές ενέργειας και την πράσινη ανάπτυξη στην οποία οδηγούν.

• Να αναπτύξουν ικανότητα αμφισβήτησης και αξιολόγησης των

δεδομένων πριν τα αποδεχθούν.

• Οι αναγνώστες να ενημερωθούν για τις σύγχρονες μορφές ενέργειας και

τις δυνατότητες τους.

4. ΣΥΝΔΕΣΗ ΜΕ ΤΗ ΣΧΟΛΙΚΗ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑ

Το περιεχόμενο της εργασίας έχει άμεση σχέση με τα παρακάτω μαθήματα

του λυκείου:

Α΄ Λυκείου:

Φυσική: 1) Διατήρηση της μηχανικής, της ολικής ενέργειας και η υποβάθμιση

της, 2) Ηλεκτρισμός.

Χημεία: 1)Χημικές αντιδράσεις, 2) Θερμοχημεία.

Β΄ Λυκείου:

Αρχές περιβαλλοντικών επιστημών.

Εφαρμογές πληροφορικής υπολογιστών.

Χημεία γενικής παιδείας: 1) Πετρέλαιο-Υδρογονάνθρακες, 2) Βιομόρια και

άλλα μόρια.

Χημεία κατεύθυνσης: 1) Χημική κινητική, 2) Οξειδοαναγωγή και ηλεκτρόλυση.

Διαχείριση φυσικών πόρων.

Τεχνολογία Επικοινωνιών.

Φυσική γενικής παιδείας: Ταλαντώσεις και κύματα.

Φυσική κατεύθυνσης: 1) Ηλεκτρομαγνητική επαγωγή, 2) Θερμοδυναμική.

3

Γ΄ Λυκείου:

Αρχές οικονομικής θεωρίας.

Πολυμέσα και δίκτυα.

Τεχνολογία και ανάπτυξη.

Τεχνολογία υπολογιστικών συστημάτων και λειτουργικά συστήματα.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Α) Τι είναι η ενέργεια;

Στην καθημερινή ζωή με τη λέξη ενέργεια εννοούμε μια πράξη ή μια

δραστηριότητα. Για παράδειγμα ενεργητικός άνθρωπος είναι αυτός που

καταπιάνεται με ποικίλες δραστηριότητες. Στη φυσική η λέξη ενέργεια έχει

εντελώς διαφορετικό νόημα από το συνηθισμένο.

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.

Με πιο απλά λόγια, ενέργεια, είναι η ικανότητα ενός σώματος ή

συστήματος να παράγει έργο. Η ρίζα της λέξης είναι αρχαιοελληνική από το εν

(μέσα) και έργο, δηλαδή σημαίνει την εσωτερική ικανότητα κάποιου να

παράγει έργο.

Ενέργεια = Έργο που απαιτείται για να μεταβεί ένα σύστημα από μια αρχική

κατάσταση σε μια τελική.

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). Αυτό συμβαίνει στην

ιδιότητα της ενέργειας να αλλάζει μορφές όπως: κινητική, αιολική, ηλιακή κ.α.

Β) Η χρήση της ενέργειας με το πέρασμα των χρόνων.

Η εξέλιξη της ανθρωπότητας είναι στενά συνδεδεμένη με τη χρήση

ενέργειας. Δεν είναι τυχαίο ότι οι ονομασίες των ιστορικών περιόδων της

ανθρωπότητας, λίθινη εποχή, εποχή του σιδήρου ή του χαλκού, προέκυψαν

από τη δυνατότητα των ανθρώπων να διαχειρίζονται

διαφορετικές μορφές ενέργειας.

Από τους προϊστορικούς χρόνους, ο άνθρωπος στηριζόταν αποκλειστικά

στη μυϊκή του ενέργεια (δύναμη) για να βρίσκει την τροφή.

4

Στη λίθινη εποχή οι κάτοικοι των σπηλαίων χρησιμοποίησαν την ενέργεια της φωτιάς αρχικά για το φωτισμό, τη θέρμανση και τη μαγειρική και με το

πέρασμα των χιλιετιών για τη μεταλλουργία και την υαλουργία. Τα πρώτα

καύσιμα ήταν τα ξερά χόρτα, το ξύλο, η κοπριά και στη συνέχεια το φυτικό

και ζωικό λίπος.

Ας μην ξεχνάμε όμως και τον μύθο για την προσφορά της φωτιάς στους

ανθρώπους από τον Προμηθέα. Σύμφωνα με τη μυθολογία, ο Προμηθέας

θέλοντας να καλυτερέψει τις ζωές των

ανθρώπων, έκλεψε τη φωτιά από το

εργαστήρι του Ήφαιστου, ένα αγαθό που θα

έκανε πιο εύκολη και όμορφη τη ζωή τους,

καθώς χωρίς τη φωτιά οι άνθρωποι δεν θα

προόδευαν και θα έμοιαζαν με τα ζώα. Όταν

το έμαθε ο Δίας έγινε έξω φρένων από το

θυμό του. Τώρα πια δεν θα μπορούσε να

πάρει τη φωτιά από τους ανθρώπους αλλά

αποφάσισε να τιμωρήσει σκληρά τον

προμηθέα για αυτό που είχε κάνει. Τον άρπαξε λοιπόν τον πήγε σε ένα μεγάλο

βουνό που ονομαζόταν Καύκασος και τον έδεσε με χοντρές αλυσίδες πάνω σε

ένα βράχο για να μην μπορεί να κινείται. Κάθε πρωί ένας αετός ερχόταν κοντά

του και του έτρωγε το συκώτι αυτό γινόταν όλη την μερα. Το βράδυ, επειδή ο

προμηθέας ήταν αθάνατος το συκώτι ξαναγεννιόταν. Με αυτή του την πράξη ο

προμηθέας θυσιάστηκε για χάρη των ανθρώπων προσφέροντας τους το

μεγαλύτερο δώρο.

Ωστόσο, ο άνθρωπος δεν αρκέστηκε μόνο

στη χρήση και την εκμετάλλευση της φωτιάς.

Αργότερα ανακάλυψε τη δύναμη του ανέμου

αιολική ενέργεια - την οποία χρησιμοποίησε

σαν "μηχανική ενέργεια" για την ύδρευση και

άρδευση, άλεση δημητριακών, θαλάσσιες

μεταφορές. Ήδη από το 3500 π.Χ. ο άνθρωπος

χρησιμοποίησε την ενέργεια του ανέμου στα

ιστιοφόρα πλοία, ενώ οι πρώτοι ανεμόμυλοι

εμφανίστηκαν στην Περσία περίπου το 3000 π.Χ. και στην

Ευρώπη, στη Γαλλία συγκεκριμένα, το 1180 π.Χ.

Με την ανακάλυψη του τροχού του νερού περίπου το

200 π.Χ., αξιοποιείται η ενέργεια του νερού που έρρεε ή

έπεφτε, για την άλεση των σπόρων - υδραυλική ενέργεια -

και σήμερα έχει εξελιχθεί στον σύγχρονο υδροστρόβιλο

για την παραγωγή του ηλεκτρικού ρεύματος.

ΑΡΧΑΙΟΣ ΠΕΡΣΙΚΟΣ ΑΝΕΜΟΜΥΛΟΣ

5

Βλέπουμε λοιπόν ότι ο πρωτόγονος άνθρωπος αξιοποίησε τις ανανεώσιμες

πηγές ενέργειας.

«Πυρ το αείζωον» Φωτιά η αιώνια: Αιτία διαρκούς αλλαγής. Από τους πρώτους που ασχολήθηκαν ήταν οι αρχαίοι

Έλληνες φιλόσοφοι, οι οποίοι αναζήτησαν τα στοιχεία

από τα οποία αποτελείται ο κόσμος και προσπάθησαν

να ερμηνεύσουν τις μεταβολές που συμβαίνουν στη

φύση. Ο Αριστοτέλης πίστευε ότι ο κόσμος συγκροτείται

από τέσσερα στοιχεία, τη φωτιά, το νερό, τη γη και τον

αέρα. Από αυτά το «πυρ», δηλαδή η φωτιά, συμβόλιζε

τις συνεχείς αλλαγές που βλέπουμε γύρω μας.

Ο Ηράκλειτος θεωρούσε ότι μόνο το πυρ είναι το πρωταρχικό στοιχείο από

το οποίο γεννιούνται όλα τα όντα και σε αυτό επανέρχονται. Το πυρ δε

χάνεται, αλλά παίρνει κάθε τόσο διαφορετικές μορφές και περνάει από

διάφορες καταστάσεις. Όλα τα υπόλοιπα αλλάζουν: «τα πάντα ρει». Έτσι, για

πρώτη φορά στην ιστορία εμφανίζεται η αντίληψη της διατήρησης ενός

μεγέθους(πυρ) το οποίο μπορεί να αλλάζει μορφές, αλλά τελικά διατηρείται.

Η παραπάνω άποψη του Ηράκλειτου επανήλθε στο προσκήνιο τον 17ο

αιώνα με την εισαγωγή μιας καινούργιας για την εποχή αυτή έννοιας: της

ενέργειας. Ο όρος χρησιμοποιήθηκε αρχικά από τον Γαλιλαίο, χωρίς όμως

επιστημονικό ορισμό.

Οι πρώτες προσπάθειες κατασκευής και χρήσης πιο πολύπλοκων μηχανών

που απαλλάσσουν τον άνθρωπο από επίπονες εργασίες και αξιοποιούν τις πιο

πάνω πηγές ενέργειας, εμφανίζονται περί το 300 π.Χ.. Ο Αρχιμήδης

αναφέρεται ανάμεσα στους πρώτους εφευρέτες, καθώς το 212 π.Χ. με τα

κοίλα κάτοπτρα που κατασκευάζει, εκμεταλλεύεται την ηλιακή ενέργεια και

κατακαίει τα ρωμαϊκά πλοία κατά την πολιορκία των Συρακουσών.

Ο Ήρων ο Αλεξανδρεύς το 130 π.Χ. κατασκευάζει

την πρώτη θερμική μηχανή που αποτελείται από

μια περιστρεφόμενη σφαίρα με δύο ακροφύσια και

εκμεταλλεύεται τη δύναμη του ατμού.

Κατά τη διάρκεια του Μεσαίωνα (467-1453 μ.Χ.) και της Αναγέννησης

(1454-1700 μ.Χ.) εμφανίζονται μερικές από τις σπουδαιότερες εφευρέσεις,

όπως το υγρό ή ελληνικό πυρ (7ος αιώνας-Καλλίνικος), η πυξίδα (1180), το

τηλεσκόπιο (Γαλιλαίος), το ρολόι εκκρεμές (1673-Κρίστιαν Χόιχενς), ενώ

διατυπώνονται οι βασικοί νόμοι της Φυσικής (νόμος βαρύτητας, παγκόσμιας

έλξης, νόμοι διατήρησης της ενέργειας κ.λπ.). Οι πρώτες χρήσιμες

ΗΡΑΚΛΕΙΤΟΣ

6

ατμομηχανές εμφανίζονται με τη χρήση των καύσιμων απολιθωμάτων, οπότε

ξεκινά η βιομηχανική επανάσταση (1780-1850 μ.Χ.).

Η πρώτη μηχανή εσωτερικής καύσης

κατασκευάζεται το 1860 από το Γάλλο

εφευρέτη Ζαν-Ζοζέφ-Ετιέν Λενουάρ

Μηχανή εσωτερικής καύσης Lenoir

και τελειοποιείται το 1876 από το

Γερμανό μηχανικό Νικολάους Όττο.

ο οποίος κατασκευάζει την τετράχρονη

μηχανή Όττο.

Το πρώτο εύχρηστο αυτοκίνητο, με τρεις τροχούς και ανώτατη ταχύτητα 15

χιλιόμετρα την ώρα, κατασκευάζεται το 1885 από το Γερμανό μηχανικό Καρλ

Μπέντς.

Το 1901 γενικεύεται η πετρελαιοκινούμενη μεταφορά, ενώ στα τέλη του

19ου αιώνα ανακαλύπτεται ο ηλεκτρισμός που μεταμορφώνει τη ζωή και την

εργασία του ανθρώπου και δημιουργεί μια παγκόσμια βιομηχανία με

τεράστια οικονομικά μεγέθη.

Κατόπιν ξεσπά η βιομηχανική επανάσταση κατασκευάζονται σε πολλές

χώρες βιομηχανίες που στηρίζονται στην εντατική χρήση των γαιανθράκων

του πετρελαίου και της πυρηνικής ενέργειας και δίνουν τεράστια ώθηση στην

οικονομική ανάπτυξη.

ΜΗ ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙAΣ

Α) ΟΡΥΚΤΑ ΚΑΥΣΙΜΑ

α) ΓΑΙΑΝΘΡΑΚΕΣ 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 ενανθράκωσης) στον ανθρακίτη

(τελικό στάδιο ενανθράκωσης) είναι

συνάρτηση της επίδρασης του χρόνου,

7

της θερμοκρασίας και της πίεσης. Η μετατροπή της φυτικής ύλης σε άνθρακα

ξεκίνησε πριν 400 περίπου εκατομμύρια χρόνια και βεβαίως συνεχίζεται μέχρι

σήμερα.

Κατηγορίες καύσιμων γαιανθράκων Οι γαιάνθρακες έχουν σχηματιστεί από δάση, τα οποία καταπλακώθηκαν

από πετρώματα και υπέστησαν ενανθράκωση από το αναερόβιο βακτήριο του άνθρακα. Ανάλογα με το χρόνο που το καταπλακωμένο ξύλο έμεινε στο

φλοιό της Γης σχηματίσθηκαν οι διάφοροι τύποι γαιανθράκων, των οποίων η

περιεκτικότητα σε άνθρακα ποικίλλει. Οι κυριότερες μορφές γαιανθράκων,

κατατασσόμενοι από τους παλαιότερους προς τους νεότερους, ως προς το

σχηματισμό, είναι:

• Ανθρακίτης: Περιέχει 92-96% καθαρό άνθρακα. Είναι σκληρός και λείος

και έχει μαύρο χρώμα. Αφήνει ελάχιστο υπόλειμμα κατά την καύση του

και χρησιμοποιείται κυρίως σε μεταλλουργικές εργασίες αλλά και ως

καύσιμο σε ατμομηχανές, ατμοτουρμπίνες κτλ

• Λιθάνθρακας: Περιέχει 80-92% καθαρό άνθρακα. Είναι μαύρος ή

σκούρος καφέ, σκληρός και γυαλιστερός και χρησιμοποιείται κυρίως

αρχικά για την παραγωγή φωταερίου με ξηρή απόσταξη και το

υπόλειμμά του, που ονομάζεται κωκ, χρησιμοποιείται στη

μεταλλουργία του σιδήρου και ως καύσιμο.

• Λιγνίτης: Περιέχει 50-65% καθαρό άνθρακα. Έχει σκούρο καφέ χρώμα,

δεν είναι γυαλιστερός και αφήνει σημαντικό υπόλειμμα κατά την καύση

του. Χρησιμοποιείται ως καύσιμο σε εργοστάσια παραγωγής ενέργειας.

Τα εργοστάσια της ΔΕΗ στην Πτολεμαΐδα, τη Μεγαλόπολη και το

Αλιβέρι στηρίζονται στον λιγνίτη για την παραγωγή ηλεκτρικής

ενέργειας.

• Τύρφη: Περιέχει κάτω από 50% καθαρό άνθρακα. Έχει καφετί χρώμα

και η υφή του ξύλου είναι έντονα αποτυπωμένη επάνω της. Δεν

χρησιμοποιείται ως καύσιμο, αλλά ως συστατικό εμπλουτισμού

καλλιεργήσιμων εδαφών. Μεγάλα κοιτάσματα τύρφης στον Ελλαδικό

χώρο υπάρχουν στην Καβάλα.

Εξόρυξη

Υπάρχουν δύο τρόποι εξόρυξης γαιανθράκων, ανάλογα με το βάθος στο

οποίο απαντάται το κοίτασμα:

8

• Επιφανειακή εξόρυξη: Γίνεται με τη βοήθεια κλασικών εκσκαπτικών

μηχανημάτων είτε για να απομακρυνθεί απλά το επιφανειακό λεπτό

στρώμα ασύνδετων υλικών που καλύπτουν το κοίτασμα, είτε για την

απευθείας εκσκαφή του κοιτάσματος. Είναι οικονομικός τρόπος

εξόρυξης, αλλά μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο για επιφανειακά

κοιτάσματα.

• Ανθρακωρυχεία: Στις περιπτώσεις που το κοίτασμα βρίσκεται σε βάθος,

απαιτείται η διάνοιξη στοών για την εξόρυξη των γαιανθράκων, που

σχηματίζουν το ανθρακωρυχείο. Αρχικά διανοίγεται ένα κατακόρυφο

φρέαρ, από το οποίο ξεκινούν παράλληλες, οριζόντιες στοές, από τις

οποίες εξορύσσονται οι γαιάνθρακες.

Οι γαιάνθρακες αποτελούνται από μίγματα

πολυσυμπυκνωμένων ενώσεων άνθρακα,

υδρογόνου, οξυγόνου και αζώτου. Από

πετρολογικής άποψης, το διαμάντι είναι

ορυκτό που ανευρίσκεται σε Πυριγενή

πετρώματα, ο γραφίτης είναι ορυκτό

μεταμορφωσιγενούς προέλευσης, ενώ οι

υπόλοιποι ορυκτοί άνθρακες είναι

ιζηματογενή πετρώματα.

β) ΦΥΣΙΚΟ ΑΕΡΙΟ

Το Φυσικό Αέριο είναι ένα αέριο μίγμα υδρογονανθράκων κυρίως

μεθανίου CH4 . Εξάγεται από υπόγειες κοιλότητες και εξαιτίας των ιδιοτήτων

του θεωρείται οικολογικό καύσιμο.

Χημική σύσταση Βασικό συστατικό του φυσικού αερίου είναι το μεθάνιο, συνυπάρχουν

όμως σε αυτό και σημαντικές ποσότητες αιθανίου, προπανίου και βουτανίου, καθώς και διοξείδιο του άνθρακα, άζωτο, ήλιο και υδρόθειο.

Συστατικά % κατά όγκο σύσταση

Μεθάνιο (CH4) 70-90

Αιθάνιο (C2H6) 5-15

Προπάνιο (C3H8) και Βουτάνιο (C4H10) < 5

CO2, N2, H2S, κτλ. μικρότερες ποσότητες

9

Το φυσικό αέριο που είναι απαλλαγμένο από τους υδρογονάνθρακες πέραν

του μεθανίου, δηλαδή το καθαρό μεθάνιο, συχνά αποκαλείται και ξηρό φυσικό αέριο. Αντίστοιχα, το φυσικό αέριο που συμπεριλαμβάνει και άλλους

υδρογονάνθρακες εκτός από το μεθάνιο, αποκαλείται και υγρό φυσικό αέριο.

Ιδιότητες Το φυσικό αέριο είναι άχρωμο και άοσμο. Η χαρακτηριστική του οσμή

δίνεται τεχνικά ώστε να γίνεται αντιληπτό σε τυχόν διαρροές. Ανήκει στη

δεύτερη οικογένεια των αέριων καυσίμων. Είναι ελαφρύτερο από τον αέρα:

έχει ειδικό βάρος ίσο με 0,59.

Η καύση του φυσικού αερίου, σε σχέση με αυτή άλλων καυσίμων όπως ο

γαιάνθρακας ή το λάδι, έχει λιγότερο επιβλαβείς συνέπειες για το

περιβάλλον. Παράγει, για παράδειγμα, μικρότερες ποσότητες διοξειδίου του

άνθρακα για κάθε μονάδα παραγόμενης ενέργειας.

Χρήσεις

Το φυσικό αέριο χρησιμοποιείται με

αρκετούς τρόπους:

- Ως καύσιμο οχημάτων (οικολογικά

οχήματα). Γίνονται, επίσης, προσπάθειες

για χρήση του και στην αεροπορία.

- Αποτελεί βασική πηγή παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.

- Χρησιμοποιείται στην παραγωγή υδρογόνου. - Οικιακή χρήση (μαγειρική, θέρμανση κ.α.)

- Άλλες χρήσεις (παραγωγή γυαλιού, υφασμάτων, ατσαλιού, πλαστικών,

ειδών χρωματισμού και άλλων προϊόντων)

Τα χαρακτηριστικά του φυσικού αερίου που ευνοούν τη χρήση του στον βιομηχανικό τομέα είναι κυρίως τα εξής:

1. Είναι εφικτή η συνεχής παροχή καυσίμου. Κάτι τέτοιο εξασφαλίζει

απρόσκοπτη λειτουργία και αποδεσμεύει κεφάλαια που σε άλλες

περιπτώσεις απαιτούνται για τη διατήρηση αποθεμάτων και

αποθηκευτικών χώρων

Οικολογικό λεωφορείο

10

2. Έχει μειωμένες, σε σχέση με άλλα καύσιμα, εκπομπές ρύπων. Έτσι η

χρήση του συμβάλλει στο καθαρότερο περιβάλλον και στην

καταπολέμηση του φαινομένου του θερμοκηπίου

3. Έχει μειωμένο λειτουργικό κόστος διαχείρισης καυσίμου και

συντήρησης

4. Αυξημένη ενεργειακή απόδοση και οικονομία

5. Βελτίωση της ποιότητας των προϊόντων

6. Ευχέρεια χειρισμού και ελέγχου

7. Αποκέντρωση θερμικών χρήσεων

γ) ΠΕΤΡΕΛΑΙΟ

� Ετοιμολογία ΠΕΤΡΕΛΑΙΟ : από το ελληνικό πέτρα και έλαιο, "λάδι της

πέτρας" /( λατινικά : petroleum), στην καθημερινή γλώσσα αποκαλείται και

μαύρος χρυσός ή τσάι του Τέξας. Προέλευση Υπάρχουν πολλές και αλληλοσυγκρουόμενες ερμηνείες για την δημιουργία

του πετρελαίου. Δύο από τις ισχυρότερες διαβάζουμε παρακάτω:

• Παλαιότερα παραδέχονταν οι χημικοί και γεωλόγοι ερευνητές του

αντικειμένου ότι το πετρέλαιο σχηματίσθηκε από ανθρακομεταλλικές

ενώσεις, τα λεγόμενα καρβίδια, όπως ακριβώς από το ανθρακαργίλιο

που σχηματίζεται το μεθάνιο, από το ανθρακασβέστιο και το

ακετυλένιο. Ωστόσο αυτή η άποψη έχει τελείως εγκαταλειφθεί.

• Ο γεωλόγος Ποτονιέ ξεκίνησε να δέχεται πως το πετρέλαιο είναι προϊόν

αποσύνθεσης ζωικών και φυτικών οργανισμών που εγκλείστηκαν μέσα

στα πετρώματα σε μεγάλο βάθος στη Γη. Οπαδοί αυτού δέχονται επίσης

πως οι εν λόγω οργανισμοί ήταν κυρίως θαλάσσιοι, ανάλογοι με

εκείνους που αποτελούν το πλαγκτόν. Τα λείψανα αυτών των

οργανισμών παρασύρθηκαν από θαλάσσια ρεύματα και ανέμους και

συγκεντρώθηκαν κατά μεγάλες ποσότητες στους πυθμένες θαλασσίων

λεκανών. Οι λεκάνες αυτές στη συνέχεια από διάφορες αναστατώσεις

της επιφάνειας της Γης αποκλείσθηκαν και καταχώθηκαν. Έτσι, εκ του

αποκλεισμένου αυτού οργανικού υλικού προέκυψε με αποσύνθεση,

υπό την επίδραση αναερόβιων βακτηρίων, το πετρέλαιο.

Χημική σύσταση Το αργό (ακατέργαστο) πετρέλαιο είναι υγρό

πέτρωμα χρώματος μαύρου ή σκούρου πράσινου,

μίγμα υδρογονανθράκων, δηλαδή ουσιών που

περιέχουν άνθρακα και υδρογόνο, κατά ένα μεγάλο

μέρος της σειράς των αλκανίων που όμως περιέχει και

αρκετούς αρωματικούς υδρογονάνθρακες, καθώς και

11

άλλες οργανικές ενώσεις και το οποίο βρίσκεται μέσα σε κοιλότητες διαφόρων

πετρωμάτων στα ανώτερα στρώματα μερικών περιοχών τού φλοιού της Γης.

Στην υγρή του μορφή είναι ελαιώδες και εύφλεκτο, έχει χαρακτηριστική οσμή,

είναι αδιάλυτο στο νερό και ελαφρύτερο από αυτό.

Άντληση

Η άντληση του πετρελαίου γίνεται από ειδικές πυργωτές εγκαταστάσεις,

που εγκαθίστανται πάνω στις πετρελαιοπηγές. Το πετρέλαιο λαμβάνεται μετά

από διάτρηση του εδάφους, τη λεγόμενη γεώτρηση και συγκεκριμένα

περιστροφική γεώτρηση με τη μορφή αρτεσιανού φρέατος όπου το πετρέλαιο,

σε ορισμένες περιπτώσεις, λόγω των υφιστάμενων πιέσεων, αναβλύζει υπό

μορφή πίδακα ύψους πολλών μέτρων.

Συνηθέστερα όμως εξάγεται μετά από πίεση νερού. Συνεπώς, υπάρχουν

πολλές μέθοδοι αύξησης της παραγωγής πετρελαίου από τις πηγές όπως με

εξακόντιση νιτρογλυκερίνης ή με εισαγωγή, υπό πίεση, υδροχλωρικού οξέος ή

ακόμα μετά από διαβίβαση αερίων υπό πίεση.

Εγκαταστάσεις άντλησης του πετρελαίου από θάλασσα και στεριά

Το ακατέργαστο πετρέλαιο συλλέγεται σε δοχεία ορισμένης χωρητικότητας

από τα οποία και οδηγείται σε μεγάλες δεξαμενές από τις οποίες θα

ακολουθήσει η περαιτέρω κατεργασία του, δηλαδή η διύλιση του (κλασματική

απόσταξη)

Κλασματική απόσταξη ονομάζεται η ίδια μέθοδος με τη διαφορά ότι σ΄

αυτή επιχειρείται απόσταξη υγρών (με διαφορετικά σημεία βρασμού), που

βρίσκονται στο ίδιο μίγμα. Έτσι στην κλασματική απόσταξη κάθε υγρό βράζει

σε διαφορετική θερμοκρασία, γεγονός που επιτρέπει τη συγκέντρωση - και

αντίστοιχα συμπύκνωση - των ατμών τους ξεχωριστά. Είναι ευνόητο ότι η

απομόνωση υγρών με κλασματική απόσταξη ξεκινά από το υγρό που έχει

χαμηλότερο σημείο βρασμού.

12

Χρήση Σημαντικό μέρος του πετρελαίου, όπως βγαίνει από τις πετρελαιοπηγές,

χρησιμοποιείται ως καύσιμη ύλη πλοίων, αυτοκινήτων και μηχανών ντίζελ ή

εσωτερικής καύσης και για τις ανάγκες θέρμανσης σε λέβητες και σόμπες.

Είναι επίσης, η πρώτη ύλη για πολλά χημικά προϊόντα(πετροχημικά),

συμπεριλαμβανομένων των διαλυτών, των λιπασμάτων, των φυτοφαρμάκων,

καθώς και στα συνθετικά προϊόντα όπως των πλαστικών και των

απορρυπαντικών ακόμη και ορισμένων εκρηκτικών υλών.

Το πετρέλαιο είναι ένα προϊόν με τεράστια σημασία για την ανάπτυξη μιας

χώρας, συνυφασμένο με την οικονομική πρόοδο της, αφού χρησιμοποιείται

ευρύτατα σε κάθε δραστηριότητα και βρίσκεται ΄΄έτοιμο΄΄ στο υπέδαφος.

Παρά τα μεγάλα πλεονεκτήματα του η εκμετάλλευση του παρουσιάζει και

πολλά μειονεκτήματα όπως:

Ατυχήματα κατά αντληση και τη μεταφορά του. Το πετρέλαιο επιπλέει στην επιφάνεια του νερού και έτσι αποκλείει τον

αέρα και αρκετό φως που χρειάζεται η θάλασσα για να συντηρήσει τους

οργανισμούς. Διάφορα βακτήρια αρχίζουν τη διάσπασή του που είναι αργή.

Μέχρι όμως να γίνει η διάσπαση, μπορεί πολλοί οργανισμοί να έχουν

εξαφανισθεί. Το πλαγκτόν που επιβιώνει, μεταφέρει, μικρά ποσά πετρελαίου

που καταλήγει στα ψάρια. Στα πετρελαιοειδή υπάρχουν καρκινογόνες ουσίες

όπως οι βενζοπυρίνες. Αυτές μαζί με τα ψάρια, τελικά, πηγαίνουν στον

άνθρωπο. Ένα άλλο μέρος του πετρελαίου πηγαίνει στο βυθό, όπου

καταστρέφει τα φύκια που δίνουν τροφή και κάλυψη σε πολλούς

οργανισμούς. Ένα παράδειγμα τέτοιας καταστροφής συνέβη στην Πύλο στις

23 Φεβρουαρίου του 1980. Το πετρελαιοφόρο Irene’ s Serenade πήρε φωτιά

στο λιμάνι και βυθίστηκε. Από τους 102. 600

τόνους πετρελαίου, 32000 ως 50.000 τόνοι

δεν κάηκαν και χύθηκαν στη θάλασσα.

Πετρελαιοειδή πάχους 10 εκατοστών στο

βυθό σκότωσαν τα φύκια. Η άλλοτε

μοναδική για το υδρόβιο περιβάλλον της

περιοχή, γνώρισε μια εποχή χωρίς ψάρια.

Οι τεχνικές και γραφειοκρατικές δυσκολίες

βράδυναν τον καθαρισμό, με αποτέλεσμα οι

επιπτώσεις να είναι περισσότερες από τις

αναμενόμενες, αλλά και κανένας

καθαρισμός δεν μπορεί να είναι πλήρης. Οι

βιολόγοι σήμερα ξέρουν ότι το πετρέλαιο

έχει μια ακόμη επίδραση στους θαλάσσιους

13

οργανισμούς. Πολλά ψάρια έχουν εξαιρετικά ευαίσθητη όσφρηση που τα

οδηγεί στην τροφή ή τα βοηθάει ν’ αποφεύγουν εχθρούς. Η μυρωδιά του

πετρελαίου παρεμβαίνει στην όσφρηση των ψαριών. Οι συνέπειες αυτής της

παρέμβασης μπορεί να είναι καταστροφικές γι’ αυτούς τους οργανισμούς.

Φυσικά τα θαλασσινά πουλιά έχουν το μερίδιο τους σε αυτή τη δυστυχία.

Πολλοί από μας έχουμε δει τις εικόνες

πουλιών που βουτούν σαν μεθυσμένα

σε μολυσμένα με πετρέλαιο νερά, και

πεθαίνουν προσπαθώντας να

ξεκολλήσουν από τις μαύρες μάζες που

κάνουν τα σώματά τους να μοιάζουν

αλλόκοτα απολιθώματα. Από τη στιγμή

που ένα πουλί βουτήξει σε νερά με

πετρέλαιο η πιθανότητα να επιβιώσει

είναι μηδέν τοις εκατό. Το δυστύχημα του Τόρρευ Κάνυον στοίχισε τη ζωή σε

100.000 πουλιά.

Πολεμικές συρράξεις Ο ανταγωνισμός της διεκδίκησης του

πετρελαίου μεταξύ χωρών, πολλές

φορές φθάνει στα άκρα με επακόλουθο

τις πολεμικές επεμβάσεις των

ισχυρότερων κρατών εις βάρος των

αδυνάτων. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα

εκτός των άμεσων θυμάτων του πολέμου και περιβαλλοντικές επιπτώσεις

εξαιτίας των κρουσμάτων στις εγκαταστάσεις πετρελαίου.

Στις 27 Ιανουαρίου του 1983 οι Ιρακινοί βομβάρδισαν πετρελαιοπηγές του

Ιράν στο Περσικό κόλπο. Οι βομβαρδισμοί

επαναλήφθηκαν στις 11Φεβρουαρίου και

στις 2 Μαρτίου. Οι βόμβες δημιούργησαν μια

τεράστια διαρροή πετρελαίου προς στον

κόλπο. Κάθε ημέρα 4000 βαρέλια πετρελαίου

άδειαζαν στη θάλασσα ανεξέλεγκτα.

Εκατοντάδες τετραγωνικά καλύφθηκαν από

πετρέλαιο. Η οικολογική καταστροφή που

ακολούθησε ήταν τεραστίων διαστάσεων.

Όμως τα ίδια και σε μεγαλύτερη ένταση

συνέβησαν κατά την επίθεση του Ιράκ στο

Κουβέιτ.

ΑΡΘΡΟ ΕΦΗΜΕΡΙΔΑΣ «ΤΑΧΥΔΡΟΜΟΣ»

14

Η ρύπανση των θαλασσών από το πετρέλαιο γενικός μειώνεται με το

πέρασμα των δεκαετιών, εξαιτίας της αυστηροποίησης των διεθνών κανόνων

μεταφοράς και αποθήκευσης του πετρελαίου και της ανώτερης τεχνολογίας

των μηχανημάτων επεξεργασίας του πετρελαίου καθώς και της κατασκευής

πλοίων. Ο φαίνεται από το παρακάτω διάγραμμα:

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΠΕΤΡΕΛΑΙΚΗΣ ΡΥΠΑΝΣΗΣ ΑΠΟ ΤΟ 1970-2010

Παρόλα ταύτα η συνολική ποσότητα πετρελαίου που διέρρευσε στη

θάλασσα από ατυχήματα σε δεξαμενόπλοια το 2010 ανέρχεται σε περίπου

10.000 τόνους, συμπεριλαμβανομένου και μικρών διαρροών.

Το πετρέλαιο, οι γαιάνθρακες και το φυσικό αέριο αποτελούν τα λεγόμενα

ορυκτά καύσιμα, τα οποία τα τελευταία χρόνια είναι υπεύθυνα για τη

δημιουργία μιας νέας περιβαλλοντολογικής απειλής, του φαινομένου του θερμοκηπίου.

Β) ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΤΟΥ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ Τo φαινόμενο του θερμοκηπίου

είναι μια φυσική διεργασία που

εξασφαλίζει στη Γη μια σταθερή θερμοκρασία επιφάνειας εδάφους γύρω στους 15οC. Δίχως αυτήν, η μέση θερμοκρασία της επιφανείας θα ήταν περίπου -20 oC, και δεν θα

μπορούσε να υπάρχει η μορφή ζωής

όπως την γνωρίζουμε σήμερα.

Υπεύθυνα για την ΄΄προστασία΄΄

του πλανήτη από το ψύχος είναι

15

κάποια αέρια όπως το διοξείδιο του άνθρακα CO2 το μεθάνιο CH4, οι

χλωροφθοράνθρακες CFCs, τα οξείδια του αζώτου ΝΟx και το όζον Ο3, που

σχηματίζουν ένα 'στρώμα' πάνω από το έδαφος της Γης σε ένα ορισμένο ύψος,

εμποδίζοντας την υπέρυθρη ακτινοβολία να εξέλθει εξολοκλήρου από την

ατμόσφαιρα της γης. Όταν το στρώμα των ευεργετικών αυτών αερίων αυξηθεί

πολύ τότε η ανακλώμενη από την επιφάνεια της ακτινοβολία εγκλωβίζεται σε

μεγάλο βαθμό με αποτέλεσμα την υπερθέρμανση του πλανήτη. Μια

διαδικασία που μοιάζει με τη λειτουργία ενός θερμοκηπίου, που ο Γάλλος

μαθηματικός Fourier την ονόμασε το 1822 φαινόμενο του θερμοκηπίου.

Πιο αναλυτικά, από τη συνολική εισερχόμενη ηλιακή ακτινοβολία που

δέχεται η γη το 30% ανακλάται και διαφεύγει στο διάστημα. Με τον

παρακάτω επιμερισμό:

1. 6% από την ατμόσφαιρα,

2. 20% από τα νέφη

3. 4% από την επιφάνεια της Γης.

Το υπόλοιπο 70% απορροφάται Με τον παρακάτω επιμερισμό:

1. 16% από την ατμόσφαιρα

2. 3% από τα νέφη

3. 51% από την επιφάνεια και τους ωκεανούς.

Όπως περιγράφει και το παρακάτω σχήμα:

Ένα μέρος της ηλιακής ακτινοβολίας που φτάνει στην επιφάνεια του

εδάφους ακτινοβολείται προς τα πάνω με μεγαλύτερο μήκος κύματος

απορροφάται από την ατμόσφαιρα, τη θερμαίνει και επανεκπέμπεται στην

επιφάνεια του εδάφους.

16

Σχηματική αναπαράσταση του φαινομένου

Οι υδρατμοί, το διοξείδιο του άνθρακα

και μεθάνιο σχηματίζουν ένα φυσικό

διαχωριστικό γύρω από τη Γη.

Η επιφάνεια της Γης θερμαίνεται από τον

ήλιο. Καθώς εισέρχεται η υπέρυθρη

ακτινοβολία του ήλιου στην τροπόσφαιρα.

Περίπου το 70% της ενέργειας του ήλιου,

ακτινοβολείται προς τα πίσω, στο διάστημα.

Αλλά κάποιο ποσό της υπέρυθρης

ακτινοβολίας παγιδεύεται από τα αέρια του

θερμοκηπίου, που θερμαίνουν ακόμη

περισσότερο την ατμόσφαιρα.

Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα, η Γη να

διατηρείται θερμή και να εμφανίζεται το

φαινόμενο της ζωής. Αλλά οι αυξημένες

ποσότητες των εκπομπών των αερίων,

αλλάζουν την ισορροπία του σύνθετου αυτού

συστήματος, προξενώντας την παγκόσμια

άνοδο της θερμοκρασίας.

17

Αιτίες δημιουργίας του φαινομένου Το σημαντικότερο ρόλο στην ανάπτυξη του φαινομένου τον παίζει το όλο

και αυξανόμενο αέριο διοξείδιο του άνθρακα CO2 που προέρχεται από τις

συνεχιζόμενες καύσεις των υδρογονανθράκων που χρησιμοποιούμε για τις

ενεργειακές μας ανάγκες.

Οι τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας που ευθύνονται για την

παραγωγή των αερίων του θερμοκηπίου και τα ποσοστά της συμμετοχής τους

παρουσιάζονται παρακάτω:

CO2 ανά ανθρώπινη δραστηριότητα.

Όπως φαίνεται στο σχήμα ο βασικότερος παράγοντας παραγωγής αερίων

του θερμοκηπίου είναι η παραγωγή ενέργειας.

Παγκόσμια παραγωγή CO2 ανά χώρα

Με κόκκινες αποχρώσεις: αυξημένη παραγωγή

Με κίτρινες αποχρώσεις: μέτρια παραγωγή

Με πράσινες αποχρώσεις: χαμηλή παραγωγή.

18

Είναι προφανές ότι η συσσώρευση των αερίων του θερμοκηπίου στην

ατμόσφαιρα ενδέχεται να εντείνει το φαινόμενο του θερμοκηπίου και να

προκαλέσει περαιτέρω αύξηση της θερμοκρασίας της Γης.

Υπολογίζεται ότι η μέση θερμοκρασία της Γης έχει αυξηθεί κατά 0,5 με

0,6οC από το 1880, λόγω της έξαρσης του φαινομένου και μέχρι το έτος 2100,

εάν δεν ληφθούν μέτρα, η αύξηση της θερμοκρασίας θα είναι από 1,5 έως

4,5οC. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την τεράστια κλιματολογική αλλαγή.

Οι συνέπειες του φαινομένου

• Αλλαγή του κλίματος της Γης: Μετακίνηση των ζωνών βροχοπτώσεως,

από τον ισημερινό προς τον βορρά και ερημοποίηση του κάτω τμήματος

της εύκρατης ζώνης. Όσον αφορά την χώρα μας σε περιοχές όπως η

Καβάλα, Θάσος, Ηράκλειο, Πύργος, Ζάκυνθος, Κεφαλονιά κ.λπ., από το

1982 και μετά, το ετήσιο ύψος βροχόπτωσης βρίσκεται συνεχώς κάτω από

τον μέσο όρο.

• Άνοδος της στάθμης των θαλασσών: η αύξηση της θερμοκρασίας θα

επιφέρει την τήξη των πάγων. Μία άνοδος της στάθμης κατά 50 έως 150

εκατοστά θα έχει βαρύτατες συνέπειες, καθώς θα πλημμυρίσουν πολλές

περιοχές που βρίσκονται κοντά στο επίπεδο της θάλασσας.

• Μείωση των υδάτινων πόρων: Αρνητικές συνέπειες θα δημιουργηθούν

από τη μεταβολή του ρυθμού του υδρολογικού κύκλου, ενώ παράλληλα οι

ανάγκες άρδευσης και ύδρευσης θα είναι μεγαλύτερες.

• Συμβολή στην εμφάνιση του φαινομένου Ελ Νίνιο: Το φαινόμενο Ελ

Νίνιο, δηλαδή η περιοδική αύξηση της θερμοκρασίας των επιφανειακών

υδάτων στον κεντρικό και ανατολικό Ειρηνικό ωκεανό. Επιπτώσεις του

φαινομένου είναι ασυνήθιστοι άνεμοι, πλημμύρες, ξηρασίες, ενώ

αναφέρεται ότι επηρεάζει και τις καιρικές συνθήκες της Μεσογείου.

19

• Άμεση επίδραση της θερμοκρασίας: Η θερμοκρασία κατά τη διάρκεια

του Καλοκαιριού σε πολλές περιοχές του πλανήτη, αλλά και στην χώρα μας,

θα φτάσει σε τέτοια επίπεδα που θα είναι ανυπόφορη για τους ανθρώπους

και τους άλλους ζωικούς και φυτικούς οργανισμούς

Προτεινόμενα μέτρα

• Μεγαλύτερη εξοικονόμηση ενέργειας( παράμετρος την όποια οι άνθρωποι

είναι εκείνοι όπου μπορούν μέσο της συλλογικής προσπάθειας να

αποφέρουν αποτέλεσμα, και όχι μόνο…)

• Αξιοποίηση των καθαρών πηγών ενέργειας (βιομάζα, φυσικό

αέριο,pellet,γεωθερμία).

• Περιορισμός των εκπομπών των αερίων που προκαλούν το φαινόμενο του

θερμοκηπίου ( με την προσθήκη ειδικών φίλτρων στα εργοστάσια)

• Δενδροφυτεύσεις που βοηθούν στην απορρόφηση του CO2 , συγκρατούν

τα εδάφη και ρυθμίζουν τον κύκλο του νερού.

Γ) 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 (όπως

συμβαίνει στην καρδιά ενός πυρηνικού αντιδραστήρα) μπορεί να

χρησιμοποιηθεί για να καλύψει ενεργειακές ανάγκες.

Πυρηνική σχάση ονομάζεται η διαδικασία κατά την οποία ένας ασταθής

ατομικός πυρήνας χωρίζεται (σχάται) σε δυο ή περισσότερους (μικρότερους)

πυρήνες και σε μερικά παραπροϊόντα σωμάτια (όπως νετρόνια). Η σχάση

αποτελεί μια περίπτωση μεταστοιχείωσης κατά την οποία παράγονται δύο

θραύσματα με συγκρίσιμες μάζες. Στα βαρύτερα στοιχεία η σχάση είναι

εξώθερμη αντίδραση αποδίδοντας στο περιβάλλον ενέργεια ως ακτινοβολία γ και ως κινητική ενέργεια των θραυσμάτων.

20

πυρηνική σύντηξη (συν + τήξη) ονομάζεται η συνένωση ελαφρών πυρήνων

σε βαρύτερους με ταυτόχρονη απελευθέρωση ενέργειας. Η ενέργεια που

απελευθερώνεται, οφείλεται στο γεγονός ότι η ενέργεια σύνδεσης ανά

νουκλεόνιο στα προϊόντα της σύντηξης, είναι μικρότερη από το άθροισμα των

ενεργειών σύνδεσης που χαρακτηρίζει κάθε αντιδρών συστατικό της σύντηξης

(μέχρι του σχηματισμό του σιδήρου. Κατά την παραγωγή βαρύτερων πυρήνων

υπάρχει ενεργειακό έλλειμμα). Οπότε με τη δημιουργία των προϊόντων στη

διαδικασία της σύντηξης, υπάρχει ένα "περίσσευμα" ενέργειας, που οφείλεται

στη διαφορά των ενεργειών σύνδεσης και αυτή απελευθερώνεται στο

περιβάλλον με μορφή κινητικής ενέργειας στα παραπροϊόντα (πχ σωματίδια β ή νετρίνα ηλεκτρονίου) και με τη μορφή ακτινοβολίας γ .

21

Η πυρηνική ενέργεια παράγει ήδη περίπου το 20% της παγκόσμιας

ηλεκτρικής ενέργειας, συμπεριλαμβανομένου 50% στην δυτική Ευρώπη και

80% στη Γαλλία. Είναι όχι μόνο πιο αξιόπιστη, ασφαλέστερη και λιγότερο

καταστρεπτική για το περιβάλλον από τις εναλλακτικές λύσεις, αλλά και

ουσιαστικά φθηνότερη. Η πυρηνική ενέργεια από την άποψη των εκπομπών

διοξειδίου του άνθρακα είναι “καθαρή” ενέργεια, δηλ. δεν εκπέμπει τα αέρια

του θερμοκηπίου, με την προϋπόθεση ότι θα γίνεται σωστή διαχείριση των

αποβλήτων.

ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ

− Πιο καθαρή ενέργεια: - Αμελητέα ρύπανση: Κατά τη λειτουργία μιας

μονάδας πυρηνικής ενέργειας δεν εκλύονται αέριοι τύποι στην ατμόσφαιρα,

όπως συμβαίνει κατά την παραγωγή συμβατικών μορφών ενέργειας και

γενικότερα, η ρύπανση του περιβάλλοντος σε περίπτωση ομαλής λειτουργίας

είναι αμελητέα έως μη μετρήσιμη.

− Ενεργειακή ανεξαρτησία: Το κόστος παραγωγής, ανεξάρτητα εάν είναι

υψηλότερο ή χαμηλότερο από άλλες μορφές ενέργειας, είναι προβλέψιμο για

μεγάλο χρονικό ορίζοντα, κάτι το οποίο θεωρείται πολύ σημαντικό για κάθε

χώρα που επιλέγει να κάνει μια τέτοιου είδους επένδυση. Σε βάθος χρόνου, η

χώρα που θα επιλέξει την πυρηνική ενέργεια θα καταστεί ανεξάρτητη από τις

ενεργειακές κρίσεις που κατά καιρούς παρουσιάζονται διεθνώς.

− Επάρκεια: Η κατασκευή πυρηνικών μονάδων αφ’ ενός μειώνει την

εξάρτηση από συμβατικές μορφές ενέργειας αφ’ ετέρου αποδεσμεύει από

προβλήματα σχετικά με τα φυσικά αποθέματα, όπως συμβαίνει με το

πετρέλαιο και το φυσικό αέριο.

ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ

− Παλιά τεχνολογία: Οι

σημερινοί αντιδραστήρες

θεωρούνται γερασμένοι και σε

περίπου δέκα χρόνια ένας

μεγάλος αριθμός εξ αυτών θα

πρέπει να διαλυθεί και να

αποθηκευτεί μαζί με τα ήδη

συγκεντρωμένα απόβλητα.

22

− Πυρηνικά απόβλητα: Θεωρείται απ’ όλους το μείζον πρόβλημα καθώς

σειρά κινδύνων απειλούν κάθε στιγμή κοινωνίες και περιβάλλον. Μπορούν να

προκληθούν διαρροές έως πυρηνικές εκρήξεις μεγάλης ισχύος με

ανυπολόγιστες καταστροφές, υπό ορισμένες

συνθήκες καθώς τα κατάλοιπα από τα πυρηνικά εργοστάσια είναι τοξικά και

δεν υπάρχει ασφαλής τρόπος για τη μόνιμη αποθήκευσή τους.

Επίσης, μεγάλοι κίνδυνοι προκύπτουν και κατά τη μεταφορά προς τους

σταθμούς αποθήκευσης, ενώ δεν θα πρέπει να παραβλέπουμε ότι για κάποια

μυστηριώδη ναυάγια πλοίων, στη Μεσόγειο και αλλού, εκφράζονται σοβαρές

υπόνοιες ότι μετέφεραν πυρηνικά απόβλητα.

− Στρατιωτική χρήση: Δεν πρέπει να

διαφεύγει από κανέναν ότι η πυρηνική

ενέργεια συνδέεται άμεσα με την

ανάπτυξη όπλων, που σημαίνει ότι οι

χώρες που διαθέτουν αντιδραστήρες

μπορούν κάλλιστα να αποκτήσουν

πυρηνικό οπλοστάσιο με ότι αυτό

συνεπάγεται για τη διεθνή ειρήνη.

− Ατύχημα: Το βασικό μειονέκτημα της χρήσης σχετίζεται με την ασφάλεια

καθώς τεχνικά δεν υπάρχει ακόμη η δυνατότητα να αποκλειστεί πλήρως το

ενδεχόμενο ενός μεγάλου ατυχήματος, που μπορεί να οφείλεται στη

λειτουργία μιας μονάδας. Δεν πρέπει να συγκρίνουμε τα συμβατικά

ατυχήματα με τα πυρηνικά. Οι συνέπειες ενός συμβατικού ατυχήματος

μπορούν εύκολα να εκτιμηθούν, ενός πυρηνικού όμως…Οι πυρηνικές

εγκαταστάσεις έχουν να επιδείξουν ένα σημαντικό ιστορικό ατυχημάτων.

ΘΡΙ ΜΑΪΛ ΑΪΛΑΝΤ

Το πρώτο και χειρότερο ατύχημα στις ΗΠΑ 28 Μαρτίου του 1979. Η µέρα

που σημειώθηκε το πρώτο μεγάλο πυρηνικό ατύχημα στην ανθρώπινη

23

ιστορία, και το χειρότερο στην ιστορία της αμερικανικής πυρηνικής

βιομηχανίας. Ο σταθµός πυρηνικής ενέργειας του Θρι Μάιλ Αϊλαντ, του

Νησιού των Τριών Μιλίων στην Πενσιλβάνια των ΗΠΑ, περιελάμβανε δύο

αντιδραστήρες πεπιεσμένου ύδατος (PWR) των 900 μεγαβάτ. Μια αλληλουχία

τεχνικών προβλημάτων και ανθρώπινων λαθών προκάλεσε βλάβη στο

σύστηµα ψύξης µε νερό της Μονάδας 2 – η οποία βρισκόταν τότε σε

λειτουργία λιγότερο από τρεις μήνες.

ΤΣΕΡΝΟΜΠΙΛ

Επηρέασε την υγεία εκατομμυρίων Ευρωπαίων

Ο αντιδραστήρας Νο 4 του πυρηνικού σταθµού παραγωγής ενέργειας του

Τσερνόµπιλ, στην τότε ΕΣΣ∆ και σημερινή Ουκρανία, εκρήγνυται στη 1.23 π.µ.

της 26ης Απριλίου του 1986. Πρόκειται για έναν αντιδραστήρα ζέοντος ύδατος

µε επιβραδυντή γραφίτη, τύπου RBMK-1000, σοβιετικής κατασκευής, χωρίς

προστατευτικό κέλυφος. Κατασκευαστικά προβλήματα και παραβιάσεις των

κανονισµών ασφαλείας προκαλούν δύο εκρήξεις, στη διάρκεια προγράμματος

ελέγχου.

Στην οροφή του κτιρίου ανοίγει τρύπα,

ο πυρήνας του αντιδραστήρα έρχεται σε

επαφή µε το εξωτερικό περιβάλλον,

μεγάλο μέρος του ουρανίου που

χρησιμοποιούνταν ως καύσιμο φεύγει

στον αέρα μαζί µε υπερουράνια στοιχεία

και προϊόντα της σχάσης από τον πυρήνα

του αντιδραστήρα. Η στήλη του καπνού

φτάνει σε ύψος το ένα χιλιόμετρο, το

ραδιενεργό σύννεφο εξαπλώνεται, θα

επηρεάσει ολόκληρη την Ευρώπη – αλλά

οι αρχές θα παραδεχθούν την αλήθεια µόνο τρεις ημέρες μετά το τραγικό

συμβάν.

Για να περιοριστούν οι εκπομπές, ο κατεστραμμένος πυρήνας θα «πνιγεί»

κάτω από 5.000 τόνους υλικά. Κάπου 600.000 «ρευστοποιητές» (στρατιώτες

και εργάτες) από ολόκληρη την ΕΣΣ∆ θα συμμετάσχουν στον καθαρισμό και

την κατασκευή μιας σαρκοφάγου. Πέραν των περίπου 30 ανθρώπων που

πέθαναν εξαιτίας της έκθεσης σε ραδιενέργεια αμέσως μετά το δυστύχημα,

24

εκτιμάται πως λόγω της επιβάρυνσης του περιβάλλοντος επηρεάστηκε η υγεία

εκατομμυρίων ανθρώπων.

Μέχρι και σήμερα, το Τσερνόµπιλ παραμένει το χειρότερο πυρηνικό

ατύχημα, το μέγιστο προβλεπόμενο στην επταβάθμια διεθνή Κλίμακα

Πυρηνικών Συμβάντων.

ΦΟΥΚΟΥΣΙΜΑ

Τη στιγμή που σημειώθηκε ο σεισμός των 9 ρίχτερ στην Ιαπωνία, οι

αντιδραστήρες 1, 2 και 3 του πυρηνικού σταθµού της Φουκουσίμα τέθηκαν

αυτόματα, όπως ακριβώς προβλεπόταν, εκτός λειτουργίας.

Πώς έφτασε λοιπόν η Ιαπωνία και ο πλανήτης ολόκληρος να φοβάται µια

πυρηνική καταστροφή; Ο λόγος είναι πως ο σεισμός και το τσουνάμι που

ακολούθησε διέκοψαν την ηλεκτρική τροφοδοσία του σταθµού.

Οι ηλεκτρογεννήτριες έκτακτης ανάγκης δεν λειτούργησαν.

Κατά συνέπεια, τα συστήματα ψύξης, που διοχετεύουν νερό ώστε να µην

υπερθερμαίνονται οι ράβδοι καυσίμου στον πυρήνα των αντιδραστήρων,

διαδικασία απαραίτητη ακόμα και όταν ο αντιδραστήρας είναι εκτός, έπαψαν

να λειτουργούν.

Η πρώτη έκρηξη, στον αντιδραστήρα

Νο1, σημειώθηκε µία ημέρα μετά τον

σεισμό, το Σάββατο. Οι ράβδοι καυσίμου

είχαν υπερθερμανθεί, η μεταλλική τους

θήκη είχε εν μέρει λειώσει.

Κατασκευασμένη καθώς είναι από

κράμα ζιρκονίου, αλληλεπίδρασε µε τον

ατμό και δημιούργησε ιδιαίτερα ασταθή

αέρια υδρογόνου. Όταν οι τεχνικοί απελευθέρωσαν τα αέρια, το υδρογόνο

εξερράγη. Το κτίριο του αντιδραστήρα Νο 1 κατέρρευσε. Ο πυρήνας του

υπέστη μερική τήξη. Παρά τις προσπάθειες των υπευθύνων να ψύξουν τους

αντιδραστήρες ρίχνοντας θαλασσινό νερό, έκρηξη σημειώθηκε τη δευτέρα και

στον αντιδραστήρα Νο 3, την Τρίτη ακολούθησε ο αντιδραστήρας Νο 2,

πυρκαγιά ξέσπασε την ίδια ημέρα στον αντιδραστήρα Νο 4, νέα πυρκαγιά

σημειώθηκε στον ίδιο αντιδραστήρα την Τετάρτη.

Το επίπεδο σοβαρότητας του συμβάντος αναβαθμίστηκε από το 4 στο 5

(από τους Γάλλους στο 6) της επταβάθμιας κλίμακας, χαμηλά επίπεδα

25

ραδιενέργειας έφτασαν μέχρι το Τόκιο, 220 χιλιόμετρα μακριά, και η

κατάσταση χειροτερεύει.

Παρόλα τα πλεονεκτήματα που παρουσιάζει η χρήση της ενέργειας των

υδρογονανθράκων και των ατομικών πυρήνων, έχει και πολλά μειονεκτήματα

κυρίως σε σχέση με την προστασία του περιβάλλοντος. Τι προτείνουμε εμείς;

ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙAΣ

Α) ΗΛΙΑΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ

Ο ήλιος μας χαρίζει ζεστασιά, ζωή και ενέργεια. Λάμπει εδώ και

δισεκατομμύρια χρόνια καθημερινά και φωτίζει τη γη μας.

Εντυπωσιακό είναι ότι κάθε ώρα φτάνει στην επιφάνεια της γης τόση

ενέργεια, όση καταναλώνει η ανθρωπότητα σε ένα χρόνο.

Επιπλέον, η ποσότητα της ηλιακής ενέργειας, που φτάνει στη γη, υπερβαίνει

παγκόσμια κατά 10.000 μέχρι 15.000 φορές την ενέργεια που είναι αναγκαία.

Η ανάγκη του ανθρώπου για ενέργεια, ανεβαίνει συνεχώς. Οι πηγές που

χρησιμοποιούνται μέχρι σήμερα για παραγωγή ενέργειας, βρίσκονται κυρίως

στο εσωτερικό της γης και είναι πεπερασμένες. Μέχρι στιγμής, ο Ήλιος έχει

κάψει το μισό από το καύσιμο υδρογόνου που διαθέτει. Καίει εδώ και 5

δισεκατομμύρια χρόνια και θα καίει για άλλο τόσο.

Τι συμβαίνει στον ήλιο και παράγεται τόση ενέργεια; Ο σερ Arthur Eddington, ένας Βρετανός αστρονόμος, ήταν ο πρώτος ο

οποίος ζυγίζοντας όλα τα στοιχεία κατέληξε ότι θα μπορούσε να είναι η

πυρηνική σύντηξη, η διαδικασία που δημιουργεί τα βαρύτερα στοιχεία από τη

σύντηξη των ελαφρύτερων, υπεύθυνη για την άφθονη παραγωγή ενέργειας

του Ήλιου. Εν τω μεταξύ, γνωρίζουμε ότι ο Ήλιος καίει υδρογόνο, το

ελαφρύτερο στοιχείο του Σύμπαντος και το μετατρέπει σε ήλιο. Γνωρίζουμε

ακόμη και το πώς γίνεται αυτό – δείτε το κάτω σχήμα.

Παραγωγή ενέργειας στον Ήλιο: 2 πυρήνες υδρογόνου συντήκονται για να

σχηματίσουν ένα πυρήνα δευτερίου, ένα ποζιτρόνιο και ένα νετρίνο. Το

ποζιτρόνιο γρήγορα συναντά ένα ηλεκτρόνιο, εξαϋλώνονται και παραμένει

μόνο ενέργεια. Ο πυρήνας του δευτερίου συντήκεται με ένα άλλο πυρήνα

υδρογόνου για να σχηματίσει ήλιο-3. Στο τελικό βήμα, δύο πυρήνες ηλίου-3

συντήκονται για να σχηματίσουν ένα πυρήνα ηλίου-4 και δύο πυρήνες Η.

26

Δύο είναι τα βασικά είδη των θερμοπυρηνικών αντιδράσεων που

συμβαίνουν στις μάζες των άστρων. Η μία ονομάζεται αλυσίδα πρωτονίου - πρωτονίου και η άλλη κύκλος του άνθρακα. Και στα δύο αυτά είδη

αντιδράσεων 4 πυρήνες υδρογόνου (Η-1) συγχωνεύονται σε ένα πυρήνα ηλίου

(He-4) εκπέμποντας συγχρόνως συνολική ενέργεια 26,2 εκατομμυρίων

ηλεκτρονιοβόλτ (MeV). Στη διάρκεια της διαδικασίας αυτής όταν 1000

γραμμάρια υδρογόνου συγχωνεύονται δημιουργούν 993 γραμμάρια ηλίου

(He), γεγονός που σημαίνει ότι χάνονται συνολικά μόλις 7 γραμμάρια ύλης.

Και είναι αυτή που μετατράπηκε σε τόση μεγάλη ενέργεια.

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Η Ελλάδα βρίσκεται σε ιδανική θέση - όπως αποδεικνύει αυτό το πρόσφατο

γράφημα έκθεσης των χωρών του πλανήτη μας στην ηλιακή ακτινοβολία- για

να αξιοποιήσει την υψηλή ηλιοφάνεια που διαθέτει.

α) Παραγωγή καύσιμου υδρογόνου Μια ελληνική ερευνητική ομάδα

με επικεφαλής τον Δρ. Αθανάσιο

Κωνσταντόπουλο ανέπτυξε έναν

καινοτομικό ηλιακό αντιδραστήρα,

για την παραγωγή υδρογόνου από

υδρατμούς, ο οποίος μοιάζει με τον

γνωστό μονολιθικό καταλυτικό

μετατροπέα των αυτοκινήτων.

Η μοναδικότητα της μεθόδου τους

οφείλεται στο συνδυασμό ιδιαίτερα

27

ενεργών νανο-δομημένων υλικών και την εναπόθεσή τους σε ειδικούς

πυρίμαχους κεραμικούς μονολιθικούς αντιδραστήρες, με υψηλή ικανότητα

απορρόφησης ηλιακής ενέργειας.

Η τεχνολογία Hydrosol (η αρχή λειτουργίας της εμφανίζεται στο σχημα)

βασίζεται στη διέλευση υδρατμών (που ξεκινούν ως νερό, αλλά εξατμίζονται

λόγω της υψηλής θερμοκρασίας που αναπτύσσεται από τις συγκεντρωμένες

ακτίνες του ήλιου, που πάντως είναι χαμηλότερη από την απαιτούμενη σε

άλλες διεργασίες) μέσα από τους καλυμμένους με λεπτή επίστρωση

οξειδοαναγωγικού υλικού αυλούς του αντιδραστήρα. Αυτό δεσμεύει το

οξυγόνο, παράγοντας υδρογόνο και μάλιστα με υψηλότατο βαθμό απόδοσης,

χωρίς τη χρεία ειδικών ακριβών μεμβρανών όπως σε άλλες μεθόδους. Σε

επόμενο στάδιο, η νανοδομημένη επικάλυψη των αυλών αναγεννάτε, πάλι με

τη βοήθεια της ηλιακής ενέργειας, απελευθερώνοντας το οξυγόνο που έχει

δεσμεύσει.

Το πολύτιμο αέριο μπορεί να αποθηκευτεί και να χρησιμοποιηθεί για

ενεργειακές ή άλλες χρήσεις, στη χημική βιομηχανία, στις κυψελίδες καυσίμου

που αναμένεται να φέρουν πραγματική επανάσταση στο χώρο των

μεταφορών, αλλά και σε κατάλληλα τροποποιημένους κινητήρες εσωτερικής

καύσης.

β) Ηλιακοι θερμοσίφονες Η θέρμανση του νερού αποτελεί την πιο αποδοτική και οικονομικά

συμφέρουσα εφαρμογή της ηλιακής ενέργειας, τόσο για τον οικογενειακό

προϋπολογισμό όσο και για το περιβάλλον

Η Ελλάδα κατέχει την τρίτη θέση στον κόσμο στην αξιοποίηση ηλιακών

θερμοσιφώνων, αφού 350 m2 των συγκεκριμένων εφαρμογών αντιστοιχούν

σε 1.000 κατοίκους. Με αυτό

τον τρόπο η χώρα γλιτώνει τη

ρύπανση που θα είχε από έναν

συμβατικό σταθμό

ηλεκτροπαραγωγής ισχύος 200

μεγαβάτ, ο οποίος ξοδεύει 1,1

δισεκατομμύριο κιλοβατώρες

τον χρόνο, σύμφωνα με

στοιχεία της Greenpeace.

Η ηλιακή ακτινοβολία δεν

ελέγχεται από κανέναν και

αποτελεί έναν ανεξάντλητο

εγχώριο ενεργειακό πόρο, ο οποίος φαίνεται να «ευνοεί» την Ελλάδα αφού

περισσότερες από 300 ημέρες τον χρόνο οι ακτίνες του ζεσταίνουν την

28

ελληνική επικράτεια, ενώ υπάρχουν περιοχές οι οποίες φωτίζονται παραπάνω

από 3.000 ώρες ετησίως.

Η πλήρης αξιοποίηση των ηλιακών ακτινών θα μπορούσε να αποδώσει

4.500 κιλοβατώρες ανά τετραγωνικό μέτρο, δηλαδή περίπου όσο ρεύμα

καταναλώνει ο μέσος Έλληνας ετησίως (4.000 KW ανά κάτοικο το 1999).

Η εγκατάσταση ενός συλλέκτη 1m2 μπορεί να εξοικονομήσει σχεδόν 500 Kwh

τον χρόνο. Το περιβαλλοντικό όφελος είναι σημαντικό. Για περίπου 2 τ.μ.

ηλιακού συλλέκτη μειώνεται η εκπομπή διοξειδίου του άνθρακα (CO2 ) και

άλλων ρύπων σχεδόν κατά έναν τόνο αερίων του θερμοκηπίου ετησίως.

Ο ηλιακός θερμοσίφωνας είναι μια απ τις «καθαρότερες» και πιο

αποδοτικές συσκευές που χρησιμοποιούν ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Στη

διάρκεια ζωής του ο ηλιακός θερμοσίφωνας εξοικονομεί περίπου δύο χιλιάδες

ευρώ απ τους λογαριασμούς ρεύματος σε τιμές 2005, ενώ αποφεύγεται η

έκλυση περίπου τριάντα τόνων διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα.

Κάθε ντους με νερό από ηλιακό θερμοσίφωνα ισοδυναμεί με τρία κιλά

διοξειδίου του άνθρακα λιγότερα στην ατμόσφαιρα. Εκτός των τεχνολογικών

βελτιώσεων των συστημάτων για ζέσταμα του νερού, είναι οι λοιπές χρήσεις

των ηλιοθερμικών τεχνολογιών όπως η θέρμανση χώρων, η τηλεθέρμανση

οικισμών, ο ηλιακός κλιματισμός και η ηλιοθερμική παραγωγή ηλεκτρισμού.

γ) Ηλιακά οχήματα Το ηλιακό αυτοκίνητο χρησιμοποιεί ως κινητήρια δύναμη την ηλιακή

ενέργεια και στις περισσότερες των

περιπτώσεων έχει αεροδυναμικό

αμάξωμα που αποτελείται από

κυψελοειδές αλουμίνιο και υλικό από

ίνες άνθρακα. Διαθέτει περίπου 900

κιλά ηλιακά στοιχεία, σε συστοιχίες που

βρίσκονται στην οροφή και στο πίσω

μέρος του αυτοκινήτου. Τα ηλιακά

στοιχεία συγκεντρώνουν την φωτεινή ακτινοβολία σε ηλεκτρική ενέργεια, που

τροφοδοτεί έναν ειδικού τύπου κινητήρα.

Το ηλεκτρικό ποδήλατο είναι το ίδιο με το συμβατικό, μόνο που έχει έναν

ηλεκτρικό κινητήρια για να δίνει ώθηση στις ανηφόρες και τις δύσκολες

διαδρομές. Με την τεχνολογία που

υπάρχει σήμερα, μπορεί κανείς να

διανύσει με το ηλεκτρικό ποδήλατο

μέχρι 100 χιλιόμετρα μόνο με 25 λεπτά του ευρώ, δηλαδή με την τιμή

που πληρώνουμε μία κιλοβατώρα

ρεύματος στο σπίτι μας.

29

Σύμφωνα με τον ίδιο, το ηλεκτρικό αυτό ποδήλατο θα διαθέτει ένα

σκέπαστρο, το οποίο αφενός θα προφυλάσσει τον ποδηλάτη από τον αέρα, τη

βροχή και τον ήλιο, αφετέρου θα διαθέτει φωτοβολταϊκό πάνελ, ώστε με την

ηλιακή ενέργεια που συγκεντρώνει να τροφοδοτεί τη μπαταρία.

δ) Φωτοβολταϊκα πάνελ Με τον γενικό όρο φωτοβολταϊκά χαρακτηρίζονται οι βιομηχανικές

διατάξεις μετατροπής της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική. Στην ουσία

πρόκειται για ηλεκτρογεννήτριες που συγκροτούνται από πολλά

φωτοβολταϊκά στοιχεία σε επίπεδη διάταξη που έχουν ως βάση λειτουργίας το

φωτοβολταϊκό φαινόμενο.

Το φωτοβολταϊκό (Φ/Β) φαινόμενο αφορά τη μετατροπή της ηλιακής

ενέργειας σε ηλεκτρική. Το Φ/Β φαινόμενο ανακαλύφθηκε το 1839 από τον

Ανρί Μπεκερέλ (Becquerel). Περιληπτικά πρόκειται για την απορρόφηση της

ενέργειας του φωτός από τα ηλεκτρόνια των ατόμων του Φ/Β στοιχείου και

την απόδραση των ηλεκτρονίων αυτών από τις κανονικές τους θέσεις με

αποτέλεσμα την δημιουργία ρεύματος. Το ηλεκτρικό πεδίο που προϋπάρχει

στο Φ/Β στοιχείο οδηγεί το ρεύμα στο φορτίο.

Φωτοβολταϊκή Διάταξη

Τα Φ/Β πλαίσια έχουν ως βασικό μέρος το ηλιακό στοιχείο (solar cell) που

είναι ένας κατάλληλα επεξεργασμένος ημιαγωγός μικρού πάχους σε επίπεδη

επιφάνεια. Η πρόσπτωση ηλιακής ακτινοβολία ς δημιουργεί ηλεκτρική τάση

και με την κατάλληλη σύνδεση σε

φορτίο παράγεται ηλεκτρικό ρεύμα.

Τα Φ/Β στοιχεία ομαδοποιούνται

κατάλληλα και συγκροτούν τα

φωτοβολταϊκά πλαίσια ή γεννήτριες

(module), τυπικής ισχύος από 20W έως

300W. Οι Φ/Β γεννήτριες συνδέονται

ηλεκτρολογικά μεταξύ τους και

δημιουργούνται οι φωτοβολταϊκές

συστοιχίες (arrays).

Τα φωτοβολταϊκά στοιχεία χωρίζονται σε δυο βασικές κατηγορίες 1. Κρυσταλλικού Πυριτίου

• Μονοκρυσταλλικού πυριτίου, με ονομαστικές αποδόσεις πλαισίων

14,5% έως 21%,

• Πολυκρυσταλλικού πυριτίου, με ονομαστικές αποδόσεις πλαισίων 13%

έως 14,5%.2.

30

2. Λεπτών Μεμβρανών

• Άμορφου Πυριτίου, ονομαστικής απόδοσης ~7%.

• Χαλκοπυριτών CIS / CIGS, ονομαστικής απόδοσης από 7% έως 11%.

Χρήσεις

Τα φωτοβολταϊκά είναι διατάξεις που παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα από την

ηλιακή ακτινοβολία. Το ηλεκτρικό αυτό ρεύμα χρησιμοποιείται για να δώσει

ενέργεια σε μια συσκευή ή για τη φόρτιση μπαταρίας. Η τεχνολογία αυτή

χρησιμοποιείται ευρέως σε μικροϋπολογιστές τσέπης που λειτουργούν χωρίς

μπαταρία, απλώς με την έκθεσή τους στο φως.

Τα φωτοβολταϊκά χρησιμοποιούνται συχνά σε συστοιχίες για την παραγωγή

ενέργειας σε μεγάλη κλίμακα. Σε

τέτοια μορφή χρησιμοποιούνται

για να δίνουν ενέργεια σε

δορυφόρους, διαστημόπλοια,

αλλά και σε απλούστερες

εφαρμογές, όπως για την

ενεργειοδότηση

απομακρυσμένων τηλεφώνων

εκτάκτου ανάγκης σε εθνικές

οδούς, σε σπίτια κλπ.

Σε πολλές χώρες έχουν ξεκινήσει προγράμματα επιδότησης των επενδύσεων

σε φωτοβολταϊκά (πάρκα), τα οποία παράγουν ηλεκτρική ενέργεια που

μεταπωλείται και εισάγεται στα δημόσια δίκτυα μεταφοράς. Τα προγράμματα

αυτά έχουν στόχο τη διαφοροποίηση της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και

τη σταδιακή απεξάρτησή της από το πετρέλαιο.

Β) ΒΙΟΜΑΖΑ

1. Εισαγωγή Γενικά, ως βιομάζα ορίζεται η ύλη που έχει βιολογική (οργανική) προέλευση.

Πρακτικά, στον όρο βιομάζα εμπεριέχεται

οποιοδήποτε υλικό προέρχεται άμεσα ή

έμμεσα από το φυτικό κόσμο. Πιο

συγκεκριμένα, σ’ αυτήν περιλαμβάνονται:

• Οι φυτικές ύλες που προέρχονται είτε από

φυσικά οικοσυστήματα, όπως π.χ.

τααυτοφυή φυτά και δάση.

• Tα υποπροϊόντα και κατάλοιπα της φυτικής, ζωικής, δασικής και αλιευτικής ΒΙΟΜΑΖΑ ΣΕ ΜΟΡΦΗ PELLET

παραγωγής, όπως τα άχυρα, στελέχη αραβόσιτου, βαμβακιάς, κλαδοδέματα.

31

• Tα υποπροϊόντα που προέρχονται από τη μεταποίηση ή επεξεργασία των

υλικών αυτών, όπως π.χ. τα ελαιοπυρηνόξυλα, υπολείμματα εκκοκκισμού

βαμβακιού και το πριονίδι κ.ά.

• Tο βιολογικής προέλευσης μέρος των αστικών λυμάτων και σκουπιδιών.

Η χλωροφύλλη των φυτών μετασχηματίζει την ηλιακή ενέργεια με μια

σειρά διεργασιών, χρησιμοποιώντας ως βασικές πρώτες ύλες διοξείδιο του

άνθρακα από την ατμόσφαιρα καθώς και νερό και ανόργανα συστατικά από το

έδαφος. Η διεργασία αυτή μπορεί να παρασταθεί σχηματικά ως εξής:

Από τη στιγμή που σχηματίζεται η βιομάζα, μπορεί πλέον κάλλιστα να

χρησιμοποιηθεί ως πηγή ενέργειας.

Η βιομάζα αποτελεί μια σημαντική, ανεξάντλητη και φιλική προς το

περιβάλλον πηγή ενέργειας, η οποία είναι δυνατό να συμβάλλει σημαντικά

στην ενεργειακή επάρκεια, αντικαθιστώντας τα συνεχώς εξαντλούμενα

αποθέματα ορυκτών καυσίμων (πετρέλαιο, άνθρακας, φυσικό αέριο κ.ά.).

2. Παγκόσμιο και Ελληνικό Δυναμικό Η βιομάζα που παράγεται κάθε χρόνο στον πλανήτη μας υπολογίζεται ότι

ανέρχεται σε 172 δισεκ. τόνους ξηρού υλικού, μόνο το 1/7 της παγκόσμιας

κατανάλωσης ενέργειας καλύπτεται από τη βιομάζα και αφορά κυρίως τις

παραδοσιακές χρήσεις της (καυσόξυλα κλπ.).

Εντούτοις, με τα σημερινά δεδομένα, καλύπτεται μόλις το 3% περίπου των

ενεργειακών αναγκών της με τη χρήση της διαθέσιμης βιομάζας.

Η βιομάζα στη χώρα μας χρησιμοποιείται κυρίως για την παραγωγή, κατά τον

παραδοσιακό τρόπο, θερμότητας στον οικιακό τομέα (μαγειρική, θέρμανση),

για τη θέρμανση θερμοκηπίων, σε ελαιουργεία, καθώς και, με τη χρήση πιο

εξελιγμένων τεχνολογιών, στη βιομηχανία (εκκοκκιστήρια βαμβακιού,

παραγωγή προϊόντων ξυλείας, ασβεστοκάμινοι κ.ά.), σε περιορισμένη, όμως,

κλίμακα. Παρ’ όλα αυτά, οι προοπτικές αξιοποίησης της βιομάζας στη χώρα

μας είναι εξαιρετικά ευοίωνες, καθώς υπάρχει σημαντικό δυναμικό, μεγάλο

μέρος του οποίου είναι άμεσα διαθέσιμο. Παράλληλα, η ενέργεια που μπορεί

να παραχθεί είναι, σε πολλές περιπτώσεις, οικονομικά ανταγωνιστική αυτής

που παράγεται από τις συμβατικές πηγές ενέργειας.

3. Πλεονεκτήματα από την Ενεργειακή Αξιοποίηση της Βιομάζαs

Η2Ο + CO2 + Ηλιακή ενέργεια (hv) + Ανόργανα στοιχεία ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ Βιομάζα + Οξυγόνο

32

• Η αποτροπή του φαινομένου του θερμοκηπίου, το οποίο οφείλεται σε

μεγάλο βαθμό στο διοξείδιο του άνθρακα (CO2) που παράγεται από την

καύση ορυκτών καυσίμων.

• Η αποφυγή της επιβάρυνσης της ατμόσφαιρας με το διοξείδιο του θείου

(SO2) που παράγεται κατά την καύση των ορυκτών καυσίμων και

συντελεί στο φαινόμενο της “όξινης βροχής”.

• Η μείωση της ενεργειακής εξάρτησης, που είναι αποτέλεσμα της

εισαγωγής καυσίμων από τρίτες χώρες, με αντίστοιχη εξοικονόμηση

συναλλάγματος.

• Η εξασφάλιση εργασίας και η περιφερειακή ανάπτυξη της χώρας.

4. Μειονεκτήματα από την Ενεργειακή Αξιοποίηση της Βιομάζας

• Ο μεγάλος όγκος της και η μεγάλη περιεκτικότητά της σε υγρασία, ανά

μονάδα παραγόμενης ενέργειας.

• Η δυσκολία στη συλλογή, μεταποίηση, μεταφορά και αποθήκευσή της,

έναντι των ορυκτών καυσίμων.

• Οι δαπανηρότερες εγκαταστάσεις και εξοπλισμός.

• Η μεγάλη διασπορά και η εποχιακή παραγωγή της.

5. Ενεργειακή Αξιοποίηση της Βιομάζας-Εφαρμογές Η βιομάζα μπορεί να αξιοποιηθεί για την κάλυψη ενεργειακών αναγκών

(παραγωγή θερμότητας, ψύξης, ηλεκτρισμού κ.λπ.) είτε με απ’ ευθείας

καύση, είτε με μετατροπή της σε αέρια, υγρά ή/και στερεά καύσιμα μέσω

θερμοχημικών ή βιοχημικών διεργασιών.

� Κάλυψη των αναγκών θέρμανσης-ψύξης ή/και ηλεκτρισμού σε

γεωργικές και άλλες βιομηχανίες

Με τους συμβατικούς τρόπους παραγωγής της ηλεκτρικής ενέργειας, μεγάλες

ποσότητες θερμότητας απορρίπτονται στο περιβάλλον, είτε μέσω των

ψυκτικών κυκλωμάτων, είτε μέσω των καυσαερίων. Με τη συμπαραγωγή,

όπως ονομάζεται η συνδυασμένη παραγωγή θερμικής και ηλεκτρικής

ενέργειας από την ίδια ενεργειακή πηγή, το μεγαλύτερο μέρος της θερμότητας

αυτής ανακτάται και χρησιμοποιείται επωφελώς.

Έτσι, αφ’ ενός επιτυγχάνεται σημαντική εξοικονόμηση ενέργειας, καθώς

αυξάνεται ο βαθμός ενεργειακής μετατροπής του καυσίμου σε ωφέλιμη

ενέργεια, αφ’ ετέρου μειώνονται αντίστοιχα και οι εκπομπές ρύπων.

� Τηλεθέρμανση κατοικημένων περιοχών

Τηλεθέρμανση ονομάζεται η εξασφάλιση ζεστού νερού τόσο για τη

θέρμανση των χώρων, όσο και για την απευθείας χρήση του σε ένα σύνολο

33

κτιρίων, έναν οικισμό, ένα χωριό ή μία πόλη, από έναν κεντρικό σταθμό

παραγωγής θερμότητας.

� Θέρμανση θερμοκηπίων

Η αξιοποίηση της βιομάζας σε μονάδες παραγωγής θερμότητας για τη

θέρμανση θερμοκηπίων αποτελεί μία ενδιαφέρουσα και οικονομικά

συμφέρουσα προοπτική για τους ιδιοκτήτες τους. H ετήσια εξοικονόμηση

συμβατικών καυσίμων που επιτυγχάνεται φθάνει τους 40 τόνους πετρελαίου.

� Παραγωγή υγρών καυσίμων με βιοχημική μετατροπή βιομάζας

Η παραγωγή υγρών καυσίμων με βιοχημική διεργασία επικεντρώνεται,

κυρίως, στην παραγωγή βιοαιθανόλης (οινοπνεύματος) με ζύμωση σακχάρων,

αμύλου, κυτταρινών και ημικυτταρινών που προέρχονται από διάφορα είδη

βιομάζας (αραβόσιτος, σόργο το σακχαρούχο κ.ά.).

Η βιοαιθανόλη μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο κίνησης.

ΒΙΟΧΗΜΙΚΗ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΒΙΟΜΑΖΑΣ

Αυτό συμβαίνει διότι αφ’ ενός η βιοαιθανόλη είναι καθαρότερο καύσιμο

από περιβαλλοντικής πλευράς και αφ’ ετέρου δίνει διέξοδο στα γεωργικά

προβλήματα.

� Παραγωγή υγρών καυσίμων με θερμοχημική μετατροπή βιομάζας

Η θερμοχημική μετατροπή της βιομάζας οδηγεί είτε στην απ’ ευθείας

παραγωγή ενέργειας (καύση), είτε στην παραγωγή καυσίμου, το οποίο στη

συνέχεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί αυτόνομα. Η τεχνολογία της αστραπιαίας πυρόλυσης με τη βοήθεια ειδικού αντιδραστήρα, να μετατραπεί σε σε υγρό,

το βιοέλαιο.

34

ΘΕΡΜΟΧΗΜΙΚΗ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΗΣ ΒΙΟΜΑΖΑΣ

Με την αεριοποίηση παράγεται αέριο καύσιμο, το οποίο μπορεί να

χρησιμοποιηθεί σε καυστήρες αερίου για την παραγωγή ενέργειας.

� Ενεργειακές καλλιέργειες

Οι ενεργειακές καλλιέργειες, στις οποίες περιλαμβάνονται τόσο ορισμένα

καλλιεργούμενα είδη όσο και άγρια φυτά, έχουν σαν σκοπό την παραγωγή

βιομάζας, η οποία μπορεί, στη συνέχεια, να χρησιμοποιηθεί για διαφόρους

ενεργειακούς σκοπούς, σύμφωνα με όσα αναφέρθηκαν στα προηγούμενα

σχετικά με τις εφαρμογές της βιομάζας.

Ειδικότερα στην Ελλάδα, εξαιτίας των ευνοϊκών κλιματικών συνθηκών, πολλές

καλλιέργειες προσφέρονται για ενεργειακή αξιοποίηση και δίνουν υψηλές

στρεμματικές αποδόσεις. Οι πιο σημαντικές από αυτές είναι του καλαμιού, της

αγριοαγκινάρας, του σόργου του σακχαρούχο , του μίσχανθου, του

ευκάλυπτου και της ψευδοακακίας, για τις οποίες, τα τελευταία χρόνια,

γίνεται εντατική μελέτη εφαρμογής στις ελληνικές συνθήκες.

� Βιοαέριο

Σημαντικές ενεργειακές ανάγκες μπορούν επίσης να καλυφθούν με τη χρήση

του βιοαερίου ως καυσίμου σε μηχανές εσωτερικής καύσης, για την παραγωγή

35

θερμότητας και ηλεκτρισμού.

Αυτό αποτελείται κυρίως από

μεθάνιο και διοξείδιο του

άνθρακα και παράγεται από

την αναερόβια χώνευση

κτηνοτροφικών κυρίως

αποβλήτων, όπως είναι τα

λύματα των χοιροστασίων,

πτηνοτροφείων, βουστασίων,

καθώς και βιομηχανικών και

αστικών οργανικών απορριμμάτων Στην περίπτωση των αστικών

απορριμμάτων, το βιοαέριο παράγεται στους Χώρους Υγειονομικής Ταφής

Απορριμμάτων (ΧΥΤΑ), όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Σύμφωνα με τα διάφορα σενάρια, τα αποθέματα των συμβατικών πηγών

ενέργειας (πετρελαίου, άνθρακα κ.α.) πλησιάζουν στην εξάντλησή τους, ενώ

και οι διαθέσιμες ποσότητες των πυρηνικών καυσίμων είναι οπωσδήποτε

περιορισμένες, πέραν του ότι η χρήση τους εγκυμονεί τεράστιους κινδύνους.

Στο ενδιάμεσο διάστημα, μέχρι δηλαδή να εξαντληθούν τα γνωστά αποθέματα

καυσίμων υλών, προβλέπεται ο διπλασιασμός των κατοίκων του πλανήτη και

ο πολλαπλασιασμός των ενεργειακών τους αναγκών.

Θα παρακολουθήσουμε πώς παράγεται ρεύμα από βιομάζα, video 1

Παρακολουθώντας το βίντεο 1 καταλήξαμε σε ένα συμπέρασμα: Σύμφωνα με τα διάφορα σενάρια, τα αποθέματα των συμβατικών πηγών

ενέργειας (πετρελαίου, άνθρακα κ.α.) πλησιάζουν στην εξάντλησή τους, ενώ

και οι διαθέσιμες ποσότητες των πυρηνικών καυσίμων είναι οπωσδήποτε

περιορισμένες, πέραν του ότι η χρήση τους εγκυμονεί τεράστιους κινδύνους.

Στο ενδιάμεσο διάστημα, μέχρι δηλαδή να εξαντληθούν τα γνωστά

αποθέματα καυσίμων υλών, προβλέπεται ο διπλασιασμός των κατοίκων του

36

πλανήτη και ο πολλαπλασιασμός των ενεργειακών τους αναγκών έτσι με την

χρήση βιομάζας θα μπορέσουμε να λύσουμε το πρόβλημα.

Γ) ΓΕΩΘΕΡΜΙΑ Γεωθερμία ή Γεωθερμική ενέργεια

ονομάζουμε τη φυσική θερμική ενέργεια της

Γης που διαρρέει από το θερμό εσωτερικό του

πλανήτη προς την επιφάνεια και είναι μια

ανανεώσιμη πηγή ενέργειας. Η μετάδοση

θερμότητας πραγματοποιείται με δύο τρόπους:

α) Με αγωγή από το εσωτερικό προς την

επιφάνεια με ρυθμό 0,04 - 0,06 W/m2

β) Με ρεύματα μεταφοράς, που περιορίζονται όμως στις ζώνες κοντά στα όρια

των λιθοσφαιρικών πλακών, λόγω ηφαιστειακών και υδροθερμικών

φαινομένων.

ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΠΟΥ ΕΥΝΟΟΥΝ ΤΗΝ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΩΝ ΠΕΔΙΩΝ

Η συγκεντρωμένη στο εσωτερικό της γης θερμότητα μεταφέρεται κοντά

στην επιφάνειά της μέσω γεωλογικών φαινομένων, που οφείλεται στη διαρκή

κίνηση των λιθοσφαιρικών πλακών που πραγματοποιείται με πολύ μικρή

ταχύτητα. Ανάλογα με τη σχετική κίνηση των πλακών , στα όριά τους

παρατηρούνται τρία διαφορετικά φαινόμενα:

1. Οι δύο πλάκες αποκλίνουν , δηλαδή κινούνται έτσι που να

απομακρύνονται η μια από την άλλη. Στο κενό που αφήνουν, αναβλύζει μάγμα

που στερεοποιείται, γεμίζει το κενό και δημιουργεί καινούργια λιθόσφαιρα,

Με αυτόν τον τρόπο δημιουργούνται οι λεγόμενες "ράχες".

2. Οι δύο πλάκες συγκλίνουν έτσι που η μια να βυθίζεται κάτω από την

άλλη και τελικά να απορροφάται από το μανδύα ή να καταστρέφεται.

Φαινόμενα τριβής στα όρια των πλακών έχουν σαν αποτέλεσμα, μέρος της

μηχανικής ενέργειας να μετατρέπεται σε θερμότητα. Αυτή η θερμότητα

εκτονώνεται με τη μορφή ηφαιστειακής δράσης. Με αυτόν τον τρόπο

δημιουργούνται οι "τάφροι". Στις τάφρους η λιθόσφαιρα καταστρέφεται με το

ρυθμό που δημιουργείται στις ράχες.

3. Οι δύο πλάκες "γλιστρούν" η μια παράλληλα στην άλλη με τρόπο που

ούτε δημιουργείται ούτε καταστρέφεται λιθόσφαιρα.

37

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΤΡΟΠΟΥ ΚΙΝΗΣΗΣ ΤΩΝ ΛΙΣΦΑΙΡΙΚΩΝ ΠΛΑΚΩΝ

Κατηγορίες γεωθερμίας ανάλογα με το ενεργειακό περιεχόμενο

� H Υψηλής Ενθαλπίας (>150 °C) χρησιμοποιείται συνήθως για παραγωγή

ηλεκτρικής ενέργειας. Η ισχύς τέτοιων εγκαταστάσεων το 1979 ήταν

1.916 ΜW με παραγόμενη ενέργεια 12×106 kWh/yr.

� Η Μέσης Ενθαλπίας (80 έως 150 °C) που χρησιμοποιείται για θέρμανση

ή και ξήρανση ξυλείας και αγροτικών προϊόντων καθώς και μερικές

φορές και για την παραγωγή ηλεκτρισμού.

� Η Χαμηλής Ενθαλπίας (25 έως 80 °C) που χρησιμοποιείται για θέρμανση

χώρων, για θέρμανση θερμοκηπίων, για ιχθυοκαλλιέργειες, για

παραγωγή γλυκού νερού.

ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΧΡΗΣΗΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΑΣ

Γενικά, η αξιοποίηση της γεωθερμικής ενέργειας συναντά ορισμένα βασικά

προβλήματα, τα οποία θα πρέπει να λυθούν ικανοποιητικά για την οικονομική

εκμετάλλευση της εναλλακτικής αυτής μορφής ενέργειας.

1. Σχηματισμός επικαθίσεων (ιζημάτων)

2. Διάβρωση των μεταλλικών επιφανειών.

3. Ορισμένες περιβαλλοντικές επιβαρύνσεις.

ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΧΡΗΣΗΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΑΣ

1. Ενέργεια σε ελάχιστο κόστος.

Λόγω της χαμηλής κατανάλωσης και της σχεδόν ανύπαρκτης συντήρησης

του εξοπλισμού, τα γεωθερμικά συστήματα κλιματισμού μπορούν να

εξοικονομήσουν από 55% μέχρι και 70% από την ετήσια δαπάνη σε σύγκριση

με ένα συμβατικό σύστημα θέρμανσης και δροσισμού. Το μόνο λειτουργικό

κόστος της εγκατάστασης είναι η κατανάλωση ηλεκτρικού ρεύματος από τον

38

συμπιεστή και τις αντλίες, το οποίο είναι οικονομικότερο σε σχέση με τη

χρήση λέβητα πετρελαίου κατά 20-25%

2. Ανεξάντλητη πηγή ενέργειας. 3. Απόδοση.

Ένα γεωθερμικό σύστημα είναι τρεις έως πέντε φορές αποδοτικότερο από

ένα συμβατικό σύστημα. Επειδή δεν καίει ορυκτά καύσιμα για να παράγει

θερμότητα, παρέχει τρεις έως πέντε μονάδες ενέργειας για κάθε μονάδα

ηλεκτρικής ενέργειας που τροφοδοτεί το σύστημα.

4. Ανεξαρτησία από το πετρέλαιο θέρμανσης

5. Ευελιξία, Άνεση και Αυτονομία. 6. Ασφάλεια. 7. Φιλικό προς το περιβάλλον. 8. Αθόρυβη λειτουργία. 9. Ζεστό νερό χειμώνα και καλοκαίρι. 10. Δροσιά χωρίς κόστος το καλοκαίρι

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΑΣ

Οι εφαρμογές της γεωθερμικής ενέργειας ποικίλουν ανάλογα με τη

θερμοκρασία και περιλαμβάνουν

• ηλεκτροπαραγωγή (θ>90 °C), (παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας με

δυαδικό κύκλο)

Για την παραγωγή ηλεκτρικού

ρεύματος, ζεστό νερό σε

θερμοκρασίες πού κυμαίνονται από

150οC μέχρι περισσότερο από 370ο C

μεταφέρεται με γεωτρήσεις από

υπόγειες δεξαμενές σε ειδικές

δεξαμενές και με την απελευθέρωση

της πίεσης μετατρέπεται σε ατμό. Ο

ατμός διαχωρίζεται από τα ρευστά και

τροφοδοτεί τουρμπίνες που κινούν γεννήτριες.Τα γεωθερμικά ρευστά

διοχετεύονται σε περιφερειακά τμήματα της δεξαμενής για να βοηθήσουν να

διατηρηθεί η πίεση.Αν η δεξαμενή χρησιμοποιηθεί για άμεση χρήση της

θερμότητας τα γεωθερμικά ρευστά τροφοδοτούν έναν εναλλακτήρα

θερμότητας πριν επιστρέψουν στη γη. Το ζεστό νερό από την έξοδο του

εναλλακτήρα χρησιμοποιείται για τη θέρμανση κτηρίων, θερμοκηπίων κ.α

• θέρμανση χώρων (με καλοριφέρ για θ>60 °C, με αερόθερμα για θ>40 °C,

με ενδοδαπέδιο σύστημα (θ>25 °C),

• ψύξη και κλιματισμό (με αντλίες θερμότητας απορρόφησης για θ>60 °C,

ή με υδρόψυκτες αντλίες θερμότητας για θ<30 °C)

Ο ΚΥΚΛΟΣ ΤΗΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΑΣ

39

• θέρμανση θερμοκηπίων και εδαφών επειδή τα φυτά αναπτύσσονται

γρηγορότερα και γίνονται μεγαλύτερα με τη θερμότητα (θ>25 °C), ή και

για αντιπαγετική προστασία

• ιχθυοκαλλιέργειες (θ>15 °C) επειδή τα ψάρια χρειάζονται ορισμένη

θερμοκρασία για την ανάπτυξή τους

• βιομηχανικές εφαρμογές όπως αφαλάτωση θαλασσινού νερού (θ>60

°C), ξήρανση αγροτικών προϊόντων, κλπ

• θερμά λουτρά για θ = 25

Παραδείγματα εφαρμογών Το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Όρεγκον

θερμαίνεται από το 1964 χρησιμοποιώντας

άμεσα τη γεωθερμική ενέργεια . Τρεις

γεωτρήσεις παρέχουν όλη τη θερμότητα που

χρειάζονται 11 κτήρια εμβαδού 60.400 m2.

Επίσης ένα μέρος του πανεπιστημίου χρησιμοποιεί ψύξη από γεωθερμικές

πηγές. Ο μηχανισμός λειτουργεί όπως και στα ψυγεία και έχει δυνατότητα

ψύξης 540 MW. Το ετήσιο κόστος λειτουργίας του συστήματος είναι $35.000

συμπεριλαμβανομένων της συντήρησης (μισθοί και ανταλλακτικά) και το

κόστος άντλησης. Αν χρησιμοποιούνταν φυσικό αέριο το κόστος θα ήταν

$250.000 - $300.000. ΙΣΛΑΝΔΙΑ - Η γεωθερμική

ενέργεια χρησιμοποιείται για τη

θέρμανση των περισσοτέρων

σπιτιών στην Ισλανδία.

Υπάρχουν περίπου 30 δημοτικά

συστήματα θέρμανσης και 200

ιδιωτικά σε αγροτικές περιοχές

που καλύπτουν το 86% της

θέρμανσης στη χώρα.

Η πρώτη βιομηχανική εκμετάλλευση της γεωθερμικής ενέργειας έγινε στο

Λαρνταρέλλο της Ιταλίας, όπου από τα

μέσα του περασμένου αιώνα

χρησιμοποιήθηκε ο φυσικός ατμός για να

εξατμίσει τα νερά που περιείχαν βορικό

οξύ αλλά και να θερμάνει διάφορα

κτήρια. Το 1904 έγινε στο ίδιο μέρος η

πρώτη παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος

από τη γεωθερμία (παράγονται εκεί 2,5

δισ. kWh/έτος)

40

Η ΓΕΩΘΕΡΜΙΑ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ

Λόγω κατάλληλων γεωλογικών συνθηκών, ο Ελλαδικός χώρος διαθέτει

σημαντικές γεωθερμικές πηγές και των τριών κατηγοριών (υψηλής, μέσης και

χαμηλής ενθαλπίας) σε οικονομικά βάθη (100-1500 μ). Σε μερικές περιπτώσεις

τα βάθη των γεωθερμικών ταμιευτήρων είναι πολύ μικρά, κάνοντας ιδιαίτερα

ελκυστική, από οικονομική άποψη, τη γεωθερμική εκμετάλλευση. Κάποιες

από αυτές τις πηγές βρίσκονται:

1. Στην Μήλο και Νίσυρο έχουν ανακαλυφθεί σπουδαία γεωθερμικά

πεδία και έχουν γίνει γεωτρήσεις παραγωγής , ενώ το πιθανό συνολικό

δυναμικό υπολογίζεται να είναι την τάξης των 200 και 50 MW

αντίστοιχα.

2. Στην Βόρεια Ελλάδα η γεωθερμία προσφέρεται για θέρμανση,

θερμοκήπια, ιχθυοκαλλιέργειες κ.λπ. Στην λεκάνη του Στρυμόνα έχουν

εντοπισθεί τα πολύ σημαντικά πεδία Θερμών-Νιγρίτας, Λιθότροπου-

Ηράκλειας, Θερμοπηγής-Σιδηρόκαστρου και Αγγίστρου.

3. Στην πεδινή περιοχή του Δέλτα

του Νέστου έχουν εντοπισθεί δύο

πολύ σημαντικά γεωθερμικά

πεδία, στο Ερατεινό

Χρυσούπολης και στο Ν. Εράσμιο

Μαγγάνων Ξάνθης, παράγονται

νερά θερμοκρασίας μέχρι 82 °C.

4. Στην λεκάνη των λιμνών Βόλβης και Λαγκαδά έχουν εντοπισθεί τρία

πολύ ρηχά πεδία με θερμοκρασίες μέχρι 56 °C.

Δ) Η ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ Η ενέργεια του νερού διακρίνεται σε δύο βασικά είδη:

� Υδραυλικη-Υδροηλεκτρική ενέργεια � Ενέργεια των θαλασσων

α) ΥΔΡΑΥΛΙΚΗ – ΥΔΡΟΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Όπως όλα τα σώματα που κινούνται,

έτσι και τα νερά που προέρχονται από

την τήξη των πάγων και του χιονιού ή

τη βροχή που έπεσε σε μεγάλο

υψόμετρο, έχουν ενέργεια καθώς

κατεβαίνουν προς χαμηλότερες

41

περιοχές. ‘Όμως όταν η κάθοδός τους γίνεται από πολλά σημεία και συνεχώς,

δεν είναι εύκολο ή δυνατό να χρησιμοποιήσουμε αυτή την

ενέργεια. Αντίθετα, συγκεντρώνοντας τα νερά σε τεχνητές λίμνες

(ταμιευτήρες) σε μεγάλο υψόμετρο, στην ουσία αποθηκεύουμε την ενέργειά

τους. Αφήνοντάς τα, στη συνέχεια, να ρέουν μέσα σε αγωγούς με ταχύτητα

(λόγω της διαφοράς του υψομέτρου) προς χαμηλότερες περιοχές, μπορούμε

να εκμεταλλευτούμε αυτή την αποθηκευμένη ενέργεια, μετατρέποντάς τη σε

άλλη μορφή ενέργειας.

Πραγματικά, το νερό, πέφτοντας με ταχύτητα, είναι δυνατό να περιστρέψει

μεγάλους τροχούς που έχουν πτερύγια στην περιφέρειά τους, τους

υδροστρόβιλους.

Αυτή την περιστροφή είχε

εκμεταλλευτεί από παλιά ο άνθρωπος

για τη λειτουργία υδρόμυλων, κυρίως,

που άλεθαν τα σιτηρά. Ακόμα και

σήμερα υπάρχουν παραδοσιακές

εγκαταστάσεις που λειτουργούν με το

νερό μικρών ταμιευτήρων ή/και το

νερό υδατορευμάτων, που βρίσκονται σε κάποιο υψόμετρο.

Η ύπαρξη ύψους πτώσης σπάνια εμφανίζεται στη φύση. Αυτό συμβαίνει

μόνο εκεί όπου υπάρχουν καταρράκτες. Συνήθως οι πτώσεις δημιουργούνται

τεχνητά με την εκτροπή των νερών ή με

τη συσσώρευσή τους πίσω από ένα

φράγμα, δημιουργώντας έτσι ένα

τεχνητό καταρράκτη. Στην πρώτη

περίπτωση το νερό εκτρέπεται από τη

φυσική θέση της ροής και προσάγεται

μέσω τεχνικών έργων ροής σε θέση

όπου συναντάει πάλι τη φυσική κοίτη του ρεύματος, αλλά βρίσκεται σε πολύ

ψηλότερο σημείο απ' αυτή. Στη δεύτερη περίπτωση κόβουμε τη ροή του

υδατικού ρεύματος ως εξής: κατασκευάζουμε ένα φράγμα (λίθινο ή από

σκυροκονίαμα ή χωμάτινο) σε κατάλληλες θέσεις από άποψη τοπογραφίας. Οι

θέσεις αυτές επιτρέπουν τη δημιουργία τεχνητής λίμνης που η ελεύθερη

επιφάνειά της να βρίσκεται σε ψηλότερο σημείο. Έτσι δημιουργείται μια

τεχνητή πτώση.

42

Σήμερα το νερό των ταμιευτήρων, που συνήθως δημιουργούνται με

τεχνητά φράγματα, χρησιμοποιείται σχεδόν αποκλειστικά για την παραγωγή

ηλεκτρικής ενέργειας (υδροηλεκτρικοί σταθμοί). Oι υδραυλικές μηχανές

χρησιμοποιούν την

κινητική ενέργεια του

νερού και τη

μεταβάλλουν σε μηχανική

δύναμη με ειδικά

μηχανήματα που λέγονται

υδροστρόβιλοι. Ένα είδος

υδροστρόβιλου είναι οι

υδροστρόβιλοι δράσης.

Αποτελούνται από ένα ή δύο τροχούς που φέρουν στις περιφέρειές τους

πτερύγια. Το νερό διοχετεύεται μέσα από ακροφύσια, τα οποία σχηματίζουν

φλέβα νερού και δίνουν μεγάλη ταχύτητα ροής στη φλέβα αυτή. Η φλέβα του

νερού προσβάλλει τα πτερύγια και μετατρέπεται σε δύναμη που τα

κινητοποιεί.

Τα πλεονεκτήματα από τη χρήση της υδραυλικής ενέργειας είναι :

1. Οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί είναι δυνατό να τεθούν σε λειτουργία

αμέσως μόλις ζητηθεί επιπλέον ηλεκτρική ενέργεια, σε αντίθεση με τους

θερμικούς σταθμούς (γαιανθράκων, πετρελαίου), που απαιτούν χρόνο

προετοιμασίας

2. Είναι μία "καθαρή" και ανανεώσιμη πηγή ενέργειας, με τα γνωστά

πλεονεκτήματα (εξοικονόμηση συναλλάγματος, φυσικών πόρων,

προστασία περιβάλλοντος)

3. Μέσω των υδροταμιευτήρων δίνεται η δυνατότητα να ικανοποιηθούν

και άλλες ανάγκες, όπως ύδρευση, άρδευση, ανάσχεση χειμάρρων,

δημιουργία υγροτόπων, αναψυχή, αθλητισμός.

Τα μειονεκτήματα που συνήθως εμφανίζονται είναι: 1. Το μεγάλο κόστος κατασκευής φραγμάτων και εξοπλισμού των

σταθμών ηλεκτροπαραγωγής καθώς και η μεγάλη χρονική διάρκεια

απαιτείται μέχρι την αποπεράτωση του έργου

2. Η έντονη περιβαλλοντική αλλοίωση στην περιοχή του ταμιευτήρα

(ενδεχόμενη μετακίνηση πληθυσμών, υποβάθμιση περιοχών, αλλαγή

στη χρήση γης, στη χλωρίδα και πανίδα περιοχών αλλά και του τοπικού

κλίματος, αύξηση σεισμικής επικινδυνότητας, κ.ά.). Η διεθνής πρακτική

σήμερα προσανατολίζεται στην κατασκευή μικρών φραγμάτων.

43

β) ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΤΩΝ ΘΑΛΑΣΣΩΝ Ιστορική αναδρομή

Για περισσότερους από δύο αιώνες οι εφευρέτες αναζητούσαν τρόπους για

να εκμεταλλευτούν τη δύναμη από τα κύματα και όμως ακόμα δεν έχουμε μια

ευρεία εφαρμογή της δυνατότητας παραγωγής ενέργειας από τα κύματα ως

γεννήτριες. Η θάλασσα έχει θεωρηθεί από καιρό ως πηγή ενέργειας. Κατά τον

Μεσαίωνα (1200-1500) οι αγρότες παγίδευαν το θαλάσσιο νερό στις λίμνες

μύλων, για να το χρησιμοποιήσουν στους υδρόμυλους δύναμης.

Κατά τη διάρκεια των τελευταίων πενήντα ετών, οι μηχανικοί έχουν αρχίσει

να εξετάζουν την παλιρροιακή δύναμη και τη δύναμη των κυμάτων σε μια

μεγαλύτερη, βιομηχανική κλίμακα. Αν και γνωρίζουμε ότι η ενέργεια

μπορούσε να παραχθεί, ακόμα κι αν το κόστος για την παράγωγη της είναι

χαμηλό, υπάρχει αμφιβολίες για την ικανότητα του εξοπλισμού να αντέξει το

εξαιρετικά σκληρό θαλάσσιο περιβάλλον. Προς το τέλος της δεκαετίας του '90,

έχει γίνει σαφές ότι η τεχνολογία έχει προωθηθεί σε σημείο όπου η αξιόπιστη

και φτηνή ηλεκτρική ενέργεια από τους ωκεανούς γίνεται μια

πραγματικότητα.

Το Ηνωμένο Βασίλειο παρήγαγε την πρώτη ηλεκτρική ενέργεια από

θαλάσσια και παλιρροϊκά κύματα με την οποία εφοδίασε τον εθνικό του

δίκτυο το έτος 2000, αναγκάζοντας και άλλες χώρες να σκεφτούν σοβαρά να

πράξουν κάτι ανάλογο.

Την ενέργεια των θαλασσών μπορούμε να εκμεταλλευτούμε μέσω:

1. Των Κυμάτων

Πρώτος τρόπος

Η κινητική ενέργεια των

κυμάτων μπορεί να περιστρέψει

την τουρμπίνα, όπως φαίνεται

στο σχήμα . Η ανυψωτική κίνηση

του κύματος πιέζει τον αέρα

προς τα πάνω, μέσα στο θάλαμο

και θέτει σε περιστροφική

κίνηση την τουρμπίνα έτσι ώστε

η γεννήτρια να παράγει ρεύμα.

44

Δεύτερος τρόπος

Οι επιστήμονες ενέργειας τοποθετούν

ειδικά μηχανήματα στην επιφάνεια του

νερού, έτσι ώστε η παλινδρομική κίνηση

των κυμάτων παράγει μια μηχανική

κίνηση , η οποία παράγει με τη σειρά της

μέσω μετατροπέων ηλεκτρική ενέργεια.

Η ενέργεια μπορεί να μεταφερθεί μέσω

καλωδίων στη στεριά ώστε να

επωφελούμαστε από αυτήν.

2. Της παλίρροιας

• Η αξιοποίηση της παλιρροϊκής ενέργειας χρονολογείται από εκατοντάδες

χρόνια πριν, αφού με τα νερά που δεσμεύονταν στις εκβολές ποταμών από

την παλίρροια, κινούνταν νερόμυλοι. Ο τρόπος είναι απλός: Τα εισερχόμενα

νερά της παλίρροιας στην ακτή κατά την πλημμυρίδα μπορούν να

παγιδευτούν σε φράγματα, οπότε κατά την άμπωτη τα αποθηκευμένα νερά

ελευθερώνονται και κινούν υδροστρόβιλο, όπως στα υδροηλεκτρικά

εργοστάσια.

Τα πλέον κατάλληλα μέρη για την κατασκευή σταθμών ηλεκτροπαραγωγής

είναι οι στενές εκβολές ποταμών. Η ηλεκτρική ενέργεια που μπορεί να

παραχθεί είναι ικανή να καλύψει τις ανάγκες μιας πόλης μέχρι και 240

χιλιάδων κατοίκων. Ο πρώτος παλιρροϊκός σταθμός κατασκευάσθηκε στον

ποταμό La Rance στις ακτές της Βορειοδυτικής Γαλλίας το 1962.

• Εσωτερικά ρεύματα : Στη

Βρετανία, παίρνουν τα οφέλη κάτω

από τα θαλάσσια ρεύματα τα οποία

προκύπτουν από τα κύματα της

παλίρροιας. Η τεχνική που

χρησιμοποιείται είναι να βάζουν

έλικες ή τουρμπίνες κάτω από τη

θάλασσα, και τότε η κίνηση των

κυμάτων της παλίρροιας μετατρέπεται

45

σε μηχανική ενέργεια.

3. Των θερμοκρασιακών διαφορών του νερού.

Η θερμική ενέργεια των ωκεανών μπορεί επίσης να αξιοποιηθεί με την

εκμετάλλευση της διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ του θερμότερου

επιφανειακού νερού και του ψυχρότερου νερού του πυθμένα. Η διαφορά

αυτή πρέπει να είναι τουλάχιστον 3,5 °C.

Πλεονεκτήματα:

• φιλικές προς το περιβάλλον μέθοδοι, καθώς κατά τη λειτουργία των

μονάδων δεν παράγει απόβλητα.

• Η ενέργεια των κυμάτων είναι μεγαλύτερη από την ενέργεια των ανέμων.

• Είναι δωρεάν καθώς δεν χρησιμοποιείται κανένα είδος καύσιμης ύλης.

• Τα αποθέματα της πρώτης ύλης (νερό) υπάρχουν σε αφθονία σε παγκόσμια

κλίμακα μιας και υδάτινο είναι το 75% της επιφάνειας του πλανήτη μας.

• Γρήγορη και ακίνδυνη εγκατάσταση και λειτουργία των μονάδων

παραγωγής ενέργειας μέσω των θαλάσσιων κυμάτων και φθηνή

συντήρηση τους.

• Η κατασκευή τέτοιων εγκαταστάσεων έχει σαν αποτέλεσμα τη δημιουργία

προστατευμένων υδάτινων περιοχών οι οποίες είναι ελκυστικές για

διάφορα είδη ψαριών και υδρόβιων πουλιών.

Μειονεκτήματα:

• Η παραγωγή ενέργειας εξαρτάται από τη δύναμη των κυμάτων, όπου άλλες

φορές παίρνουμε μεγάλα πόσα ενέργειας και άλλες φορές μηδενικά.

Αντίστοιχα στη παλίρροια εξαρτάται από την κίνηση των υδάτων.

• Απαιτείται προσεκτική επιλογή της τοποθεσίας εγκατάστασης της μονάδας

καθώς θα πρέπει στη πρώτη περίπτωση να έχουμε δυνατά κύματα ενώ στη

δεύτερη θα πρέπει να εμφανίζονται τα φαινόμενα της παλίρροιας και της

άμπωτης

• Πολλές από τις εγκαταστάσεις είναι θορυβώδης

• Οι εγκαταστάσεις πρέπει να κατασκευάζονται με ειδικό τρόπο ώστε να

αντέχουν στις δύσκολες καιρικές συνθήκες που θα αντιμετωπίσουν

• Το κόστος μεταφοράς της παραγόμενης ενέργειας στη στεριά είναι πολύ

υψηλό.

46

Ε) ΑΙΟΛΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Γενικά αιολική ενέργεια ονομάζεται η ενέργεια που παράγεται από την

εκμετάλλευση του πνέοντος ανέμου. Η ενέργεια αυτή χαρακτηρίζεται "ήπια

μορφή ενέργειας" και περιλαμβάνεται στις "καθαρές" πηγές, όπως

συνηθίζονται να λέγονται οι πηγές

ενέργειας που δεν εκπέμπουν ή δεν

προκαλούν ρύπους. Η αρχαιότερη μορφή

εκμετάλλευσης της αιολικής ενέργειας

ήταν τα ιστία (πανιά) των πρώτων

ιστιοφόρων πλοίων και πολύ αργότερα

οι ανεμόμυλοι στην ξηρά. Ονομάζεται

αιολική γιατί στην ελληνική μυθολογία ο

Αίολος ήταν ο θεός του ανέμου.

Η αιολική ενέργεια αποτελεί σήμερα μια ελκυστική λύση στο πρόβλημα της

ηλεκτροπαραγωγής. Το «καύσιμο» είναι άφθονο, αποκεντρωμένο και δωρεάν.

Δεν εκλύονται αέρια θερμοκηπίου και άλλοι ρύποι, και οι επιπτώσεις στο

περιβάλλον είναι μικρές σε σύγκριση με τα εργοστάσια ηλεκτροπαραγωγής

από συμβατικά καύσιμα. Επίσης, τα οικονομικά οφέλη μιας περιοχής από την

ανάπτυξη της αιολικής βιομηχανίας είναι αξιοσημείωτα.

Τεχνικά χαρακτηριστικά

Η σημερινή τεχνολογία βασίζεται σε ανεμογεννήτριες οριζοντίου άξονα 2 ή

3 πτερυγίων, με αποδιδόμενη ηλεκτρική ισχύ 200 – 400kW. Όταν εντοπιστεί

μια ανεμώδης περιοχή – και εφόσον βέβαια έχουν προηγηθεί οι απαραίτητες

μετρήσεις και μελέτες – για την αξιοποίηση του αιολικού της δυναμικού

τοποθετούνται μερικές δεκάδες ανεμογεννήτριες, οι οποίες απαρτίζουν ένα

«αιολικό πάρκο»

47

Η εγκατάσταση κάθε ανεμογεννήτριας διαρκεί 1-3 μέρες. Αρχικά

ανυψώνεται ο πύργος και τοποθετείται τμηματικά πάνω στα θεμέλια. Μετά

ανυψώνεται η άτρακτος στην κορυφή του πύργου. Στη βάση του πύργου

συναρμολογείται ο ρότορας ή δρομέας (οριζοντίου άξονα, πάνω στον οποίο

είναι προσαρτημένα τα πτερύγια), ο οποίος αποτελεί το κινητό μέρος της

ανεμογεννήτριας. Η άτρακτος περιλαμβάνει το σύστημα μετατροπής της

μηχανικής ενέργειας σε ηλεκτρική. Στη συνέχεια ο ρότορας ανυψώνεται και

συνδέεται στην άτρακτο. Τέλος, γίνονται οι απαραίτητες ηλεκτρικές συνδέσεις.

Εφαρμογή σε Ελλάδα και Ευρώπη Η Ελλάδα είναι μια χώρα με μεγάλη ακτογραμμή και τεράστιο πλήθος

νησιών. Ως εκ τούτου, οι ισχυροί άνεμοι που πνέουν κυρίως στις νησιωτικές

και παράλιες περιοχές προσδίδουν ιδιαίτερη σημασία στην ανάπτυξη της

αιολικής ενέργειας στη χώρα. Το εκμεταλλεύσιμο αιολικό δυναμικό εκτιμάται

ότι αντιπροσωπεύει το 13,6% του συνόλου των ηλεκτρικών αναγκών της

χώρας. Μερικά από τα αιολικά πάρκα που βρίσκονται στην Ελλάδα είναι το Αιολικό

Πάρκο ΄΄Μανολάτη – Ξερολίμπα΄΄ ,το Αιολικό Πάρκο ΄΄Ημεροβίγλι΄΄ και το

Αιολικό Πάρκο ΄΄Αγία Δυνατή΄΄ τα οποία βρίσκονται στην Κεφαλονιά και

τροφοδοτούν την χώρα με 75,6 MW ηλεκτρικής ισχύος συνολικό

εκμεταλλεύσιμο αιολικό δυναμικό της Ελλάδας μπορεί να καλύψει ένα μεγάλο

μέρος των ηλεκτρικών αναγκών της που φτάνει ε ως και το 15%.

48

ΟΙ ΑΝΕΜΟΙ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ

Οι δημοσκοπήσεις σε ευρωπαϊκές χώρες, όπως Δανία, Γερμανία, Ολλανδία,

Μ. Βρετανία έδειξαν ότι το 70% του πληθυσμού προτιμά την παραγωγή και

χρήση αιολικής ενέργειας. Η Δανία κατέχει την πρώτη θέση στην παγκόσμια

παραγωγή. Το παραγόμενο αιολικό δυναμικό στη Δανία το 1998 ήταν 1200

MW και το ίδιο έτος οι Δανοί κατασκευαστές κατείχαν το 50% της παγκόσμιας

αγοράς σε ανεμογεννήτριες. Πλεονεκτήματα

• Απορρέοντας από τον άνεμο, η αιολική ενέργεια είναι μια καθαρή

πηγή ενέργειας. Η αιολική ενέργεια δεν μολύνει την ατμόσφαιρα όπως

τα εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρισμού τα οποία στηρίζονται στην

καύση ορυκτών καυσίμων, όπως άνθρακα ή φυσικό αέριο. Οι

ανεμογεννήτριες δεν εκλύουν χημικές ουσίες στο περιβάλλον οι οποίες

προκαλούν όξινη βροχή ή αέρια του θερμοκηπίου.

• Στις Ηνωμένες Πολιτείες η αιολική ενέργεια είναι οικιακή πηγή

ενέργειας, καθώς αφθονεί η διαθέσιμη πηγή, ο άνεμος. Η τεχνολογία

που αναπτύσσεται περί την αιολική ενέργεια είναι μια από τις πιο

49

οικονομικές που υπάρχουν σήμερα στον χώρο των ανανεώσιμων πηγών

ενέργειας. Κοστίζει ανάμεσα σε 4 και 6 cents ανά κιλοβατώρα· η τιμή

εξαρτάται από την ύπαρξη/παροχή ανέμου και από τη χρηματοδότηση ή

μη του εκάστοτε προγράμματος παραγωγής αιολικής ενέργειας.

• Οι ανεμογεννήτριες μπορούν να στηθούν σε αγροκτήματα ή ράντσα,

έτσι ωφελώντας την οικονομία των αγροτικών περιοχών, όπου

βρίσκονται οι περισσότερες από τις καλύτερες τοποθεσίες από την

άποψη του ανέμου. Οι αγρότες μπορούν να συνεχίσουν να εργάζονται

στη γη, καθώς οι ανεμογεννήτριες χρησιμοποιούν μόνον ένα μικρό

μέρος της γης. Οι ιδιοκτήτες των εγκαταστάσεων για την παραγωγή

αιολικής ενέργειας πληρώνουν ενοίκιο στους αγρότες για τη χρήση της

γης.

Μειονεκτήματα

• Η αιολική ενέργεια πρέπει να συναγωνιστεί τις συμβατικές πηγές

ενέργειας σε επίπεδο κόστους. Ανάλογα με το πόσο ενεργητική, ως προς

τον άνεμο, είναι μια τοποθεσία, το αιολικό πάρκο μπορεί ή δεν μπορεί

να είναι ανταγωνιστικό ως προς το κόστος. Παρότι το κόστος της

αιολικής ενέργειας έχει μειωθεί δραματικά τα τελευταία 10 χρόνια, η

τεχνολογία απαιτεί μια αρχική επένδυση υψηλότερη από εκείνη των

γεννητριών που λειτουργούν με καύση ορυκτών.

• Η ισχυρότερη πρόκληση στη χρησιμοποίηση του ανέμου ως πηγή

ενέργειας είναι ότι ο άνεμος είναι περιοδικά διακοπτόμενος και δεν

φυσά πάντα όταν ο ηλεκτρισμός απαιτείται. Η αιολική ενέργεια δεν

μπορεί να αποθηκευτεί (εκτός αν χρησιμοποιηθούν μπαταρίες).

Επιπλέον, δεν μπορούν όλοι οι άνεμοι να τιθασευτούν ώστε να

καλυφθούν, τη στιγμή που προκύπτουν, οι ανάγκες σε ηλεκτρισμό.

• Τα κατάλληλα σημεία για αιολικά πάρκα συχνά βρίσκονται σε

απομακρυσμένες περιοχές, μακριά από πόλεις όπου χρειάζεται ο

ηλεκτρισμός.

• Η ανάπτυξη της εκμετάλλευσης του ανέμου ως φυσικού πόρου μπορεί

ίσως να συναγωνιστεί άλλες χρήσεις της γης και αυτές οι εναλλακτικές

χρήσεις ίσως χαίρουν μεγαλύτερης εκτιμήσεως από ότι η παραγωγή

ηλεκτρισμού.

• Αν και τα αιολικά πάρκα έχουν σχετικά μικρή επίπτωση στο

περιβάλλον σε σύγκριση με άλλες συμβατικές εγκαταστάσεις

παραγωγής ενέργειας, υπάρχει ένας προβληματισμός για τον θόρυβο

που παράγεται από τις λεπίδες του ηλεκτρικού κινητήρα (ρότορα), για

την αισθητική (οπτική) επίπτωση και για τα πουλιά που μερικές φορές

έχουν σκοτωθεί καθώς πετούσαν προς τους ηλεκτρικούς κινητήρες.

50

Το ερώτημα που τίθεται εδώ είναι, πώς αυτή η περιστροφική κίνηση που προκαλεί η πτώση του νερού ή η δύνη του ανέμου μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια; ΣΤ) ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΕΠΑΓΩΓΗ Ηλεκτρομαγνητική επαγωγή (ή απλώς ηλεκτρική επαγωγή) (Electric

Induction) ονομάζεται η εμφάνιση ηλεκτρισμού εξαιτίας μαγνητικού πεδίου.

Συγκεκριμένα είναι το φαινόμενο της ανάπτυξης διαφοράς δυναμικού στα

άκρα ενός αγωγού, η οποία λαμβάνει χώρα όταν μεταβάλλεται η μαγνητική

ροή που διέρχεται από την επιφάνεια που ο συγκεκριμένος αγωγός ορίζει.

Έτσι, η διαταραχή του μαγνητικού πεδίου προκαλεί διαταραχή του ηλεκτρικού

πεδίου.

Η ανακάλυψη του φαινομένου αποδίδεται στον Άγγλο φυσικό Μάικλ

Φαραντέυ (Michael Faraday), με πιθανότερη ημερομηνία πρώτης

παρατήρησης την 29η Αυγούστου 1831.

Περιγραφή

Σύμφωνα με τον ορισμό της, η μαγνητική ροή που διέρχεται από μία

επιφάνεια μπορεί να μεταβληθεί με δύο τρόπους. Πρώτον, αυτό μπορεί να

γίνει αν μεταβληθεί η ένταση του μαγνητικού πεδίου εντός του οποίου

βρίσκεται η επιφάνεια. Δεύτερον, σε ένα μη μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο

η μαγνητική ροή που διέρχεται από την επιφάνεια μπορεί να μεταβληθεί αν

αλλάξει ο προσανατολισμός της επιφάνειας σε σχέση με τις δυναμικές

γραμμές του μαγνητικού πεδίου.

Αντίστοιχα, εντοπίζονται δύο δυνατότητες προκειμένου να παρατηρηθεί το

φαινόμενο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής: Είτε μεταβάλλοντας την ένταση

του μαγνητικού πεδίου στα σημεία της επιφάνειας που ορίζει ο αγωγός, είτε

μετακινώντας τον αγωγό εντός του μαγνητικού πεδίου. Σε κάθε περίπτωση,

στα άκρα του αγωγού αναπτύσσεται διαφορά δυναμικού στην οποία έχει,

λόγω της προέλευσής της, αποδοθεί η ονομασία επαγωγική τάση ή τάση από

επαγωγή. Στην περίπτωση που τα άκρα του αγωγού είναι συνδεδεμένα με

αγώγιμο υλικό, οπότε δημιουργείται κλειστό ηλεκτρικό κύκλωμα, το

φαινόμενο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής εκφράζεται με την ανάπτυξη

ηλεκτρεγερτικής δύναμης (ΗΕΔ) στο κύκλωμα. Σύμφωνα με το νόμο της

επαγωγής (ή νόμο του Φαραντέυ), η ηλεκτρεγερτική δύναμη είναι ανάλογη

του ρυθμού μεταβολής της μαγνητικής ροής:

51

όπου:

είναι η ηλεκτρεγερτική δύναμη, εκφρασμένη σε volt, και

Φ είναι η μαγνητική ροή, εκφρασμένη σε Weber

ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΑΠΟ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΗ ΠΛΑΙΣΙΟΥ ΣΕ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ

Στην ειδική, αλλά όχι τόσο σπάνια, περίπτωση που το φαινόμενο εξελίσσεται

σε πηνίο, ο νόμος της επαγωγής έχει τη μορφή

όπου:

είναι η ηλεκτρεγερτική δύναμη, εκφρασμένη σε volt,

Φ είναι η μαγνητική ροή που διέρχεται από μία σπείρα του πηνίου,

εκφρασμένη σε Weber και

N είναι ο αριθμός των σπειρών του πηνίου

Και στις δύο περιπτώσεις, το αρνητικό πρόσημο (-) στη μαθηματική

έκφραση του νόμου της επαγωγής δικαιολογείται από τον κανόνα του Λεντς

Για την καλύτερη κατανόηση του φαινομένου της ηλεκτρομαγνητικής

επαγωγής παρακολουθούμε το παρακάτω video 2 :

52

Ζ) ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΑΠΟ ΤΟ ΥΔΡΟΓΟΝΟ To υδρογόνο είναι το χημικό στοιχείο με ατομικό αριθμό 1. Αντιπροσωπεύεται

από το σύμβολο H. Έχοντας ατομική μάζα 1,00794(7) amu, είναι το

ελαφρύτερο και το πιο άφθονο χημικό στοιχείο στο σύμπαν, του οποίου

θεωρείται ότι αποτελεί το 75% της συνολικής στοιχειακής του μάζας[1]

. Τα

άστρα της κύριας ακολουθίας αποτελούνται κυρίως από υδρογόνο σε

κατάσταση πλάσματος. Φυσικά, το στοιχειακό υδρογόνο («διυδρογόνο») είναι

σχετικά σπάνιο στη Γη. Τεχνολογία υδρογόνου

Το υδρογόνο δεν υπάρχει στη φύση με τη μορφή καθαρού αερίου. Οι μέθοδοι

παρασκευής χωρίζονται σε 3 κύριες κατηγορίες, τις θερμοχημικές, τις

ηλεκτρολυτικές και τις φωτολυτικές. Οι περισσότερες μέθοδοι που

χρησιμοποιούνται για την παρασκευή του περιλαμβάνουν τη διαδικασία της

υδρόλυσης:

Ηλεκτρόλυση του νερού

Κατά την ηλεκτρόλυση του νερού, το νερό διασπάται στα βασικά στοιχεία

όπου το αποτελούν, υδρογόνο και οξυγόνο με την παροχή ηλεκτρικού

ρεύματος. Τα πλεονεκτήματα αυτής της διεργασίας είναι η υψηλής

καθαρότητας υδρογόνο που παράγεται. Ωστόσο, αποτελεί ακριβή μέθοδο

εξαιτίας του κόστους του ηλεκτρικού ρεύματος το οποίο απαιτείται.

Κατά την ηλεκτρόλυση, στην κάθοδο ιόντα υδρογόνου (πρωτόνια) ανάγονται

σε υδρογόνο ενώ στην άνοδο το νερό οξειδώνεται σε οξυγόνο και πρωτόνια.

Οι διεργασίες αυτές περιγράφονται αντίστοιχα από τις παρακάτω αντιδράσεις:

2H+(aq) + 2e- → H2(g) (κάθοδος)

53

και

2H2O(liq) → O2 + 4H+(aq) + 4e- (άνοδος)

οι οποίες μας δίνουν το συνολικό μηχανισμό της ηλεκτρόλυσης

2H2O(liq) → O2(g) + 2H2(g)

Πλεονέκτημα της μεθόδου είναι το ότι το παραγόμενο οξυγόνο μπορεί επίσης

να εκμεταλλευτεί για βιομηχανική ή άλλη χρήση.

Θεωρητικά 1,23 V εφαρμοζόμενης τάσης αρκούν για τη διεξαγωγή της

ηλεκτρόλυσης. Πρακτικά, χρειάζεται περισσότερη τάση (1,55 V με 1,65 V ). Η

απόδοση της ηλεκτρόλυσης ορίζεται ως το λόγο του 1,23 V προς την τάση

όπου χρησιμοποιείται. Με τάση 1,60 V έχουμε απόδοση

Η αντίδραση της καθόδου, εμπλέκει 4 ηλεκτρόνια και η οξείδωση

πραγματοποιείται μέσω μιας σειράς ενδιάμεσων προϊόντων. Σε αυτό

οφείλεται η ανάγκη επιπλέον τάσης καθώς η όλη διαδικασία χαρακτηρίζεται

από αργό κινητικό μηχανισμό. Η χρήση καταλύτη βοηθάει στη μείωση αυτής

της τάσης και επιταχύνει τη διαδικασία. Ένας ιδανικός καταλύτης για την

οξείδωση του νερού θα πρέπει να εξισορροπεί την απαιτούμενη ενέργεια του

κάθε ενδιάμεσου βήματος και επίσης να εξισορροπεί τους ρυθμούς

μεταφοράς κάθε ηλεκτρονίου.

Θα παρακολουθήσουμε την ηλεκτρόλυση του νερού στο παρακάτω video 3

Η απευθείας ηλεκτρόλυση νερού μέχρι και τη δεκαετία του '50 είχε ευρεία

χρήση στην παραγωγή υδρογόνου. Σήμερα, ένα μικρό μόνο ποσοστό

υδρογόνου παράγεται κατά αυτόν τον τρόπο σε εφαρμογές κυρίως όπου

χρειάζεται μικρός όγκος καθαρού υδρογόνου. Ωστόσο παράλληλα

παρατηρείται μια αναγέννηση του ενδιαφέροντος με την κατασκευή

54

ολοκληρωμένων συστημάτων ηλεκτρολυτών σε συνδυασμό με εκμετάλλευση

ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ηλιακής ή αιολική)

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ Πέρα από τις πολλές του χρήσεις στη χημική βιομηχανία, το υδρογόνο

μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως φορέας ενέργειας. Σε παγκόσμιο επίπεδο, η

τάση κατανάλωσης καυσίμων όλο και λιγότερης περιεκτικότητας σε άνθρακα

είναι εμφανής. Το υδρογόνο απαλλαγμένο από κάθε ποσό άνθρακα μπορεί να

προσφέρει αρκετή ενέργεια για καθημερινές χρήσεις όπως η ηλεκτροδότηση

κτιρίων ή η κίνηση των μεταφορικών μας μέσων. Μάλιστα αυτή τη στιγμή

γίνονται σημαντικές προσπάθειες, κυρίως στα ιδιαίτερα ανεπτυγμένα κράτη,

για τη μετατροπή της προσαρμοσμένης στα καύσιμα άνθρακα υποδομής σε

υποδομή με βάση το υδρογόνο. Ενδεικτικά, η Ισλανδία, προβλέπει σε μία

υποδομή πλήρως βασισμένη στο υδρογόνο μέχρι το 2030-2040, ενώ μέχρι το

2030 στόχος του υπουργείου ενέργειας των Η.Π.Α. είναι η αντικατάσταση του

10% της ενεργειακής κατανάλωσης από ενέργεια υδρογόνου.

Χαρακτηριστικό παράδειγμα για το πως το υδρογόνο μπορεί να

χρησιμοποιηθεί για να παραχθεί ενέργεια είναι οι λεγόμενες κυψέλες

καυσίμου (fuel cells) στοιχεία τα οποία χρησιμοποιούνται για την παραγωγή

ηλεκτρικής ενέργειας με βάση αυτό.

Κυψέλες Καυσίμων

Οι κυψέλες καυσίμων αποτελούν μια σημαντική τεχνολογία για την

οικονομία του υδρογόνου και έχουν τη δυναμική να φέρουν την επανάσταση

στον τρόπο με τον οποίο τροφοδοτούμε με ενέργεια τα έθνη μας

προσφέροντας πιο καθαρές και αποδοτικές εναλλακτικές λύσεις από την

καύση βενζίνης και άλλων ορυκτών πόρων.

Οι κυψέλες καυσίμων μπορούν να αντικαταστήσουν τις μηχανές

εσωτερικής καύσης στα οχήματα και να παρέχουν ενέργεια σε σταθερές και

κινητές εφαρμογές τα κινητά τηλέφωνα και οι φορητοί υπολογιστές όσο και σε

μεγάλες φορητές συσκευές όπως τα αυτοκίνητα, τα φορτηγά, ή τα πλοία.

Ακόμα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για θέρμανση και παροχή ενέργειας σε

γεννήτριες για οικιακή ή βιομηχανική χρήση.

55

ΚΥΨΕΛΕΣ ΚΑΥΣΙΜΩΝ, ΠΙΘΑΝΑ ΚΑΥΣΙΜΑ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ.

Το Η2 σε κυψέλες • Τα γεγονότα συγκλίνουν πως οι κυψέλες είναι ο επικρατέστερος τρόπος

για να χρησιμοποιηθεί το υδρογόνο ως καύσιμο. Η αρχή λειτουργίας τους

βασίζεται σε μία διαδικασία που είναι αντίστροφη της ηλεκτρόλυσης αφού ο

συνδυασμός υδρογόνου και οξυγόνου υπό την παρουσία ενός καταλυτικού

στοιχείου αποδίδει ηλεκτρική ενέργεια. Το μόνο που παράγεται είναι

υδρατμοί.

• Οι κυψέλες έχουν σημαντικά μεγαλύτερο βαθμό απόδοσης που φτάνει το

70% ενώ το βασικό πρόβλημα αφορά στο

κόστος τους αφού μέχρι τώρα δεν υπάρχει

γραμμή παραγωγής (κάθε μία από τα fuel

cell αυτοκίνητα φτιάχνεται μέχρι τώρα

προσεκτικά στο «χέρι»). Ωστόσο, το

ζήτημα αυτό σύντομα θα επιλυθεί και το

επόμενο κόστος που θα πρέπει να μειωθεί

είναι των καταλυτικών στοιχείων που

είναι επενδυμένα με πλατίνα. Οι

περισσότεροι κατασκευαστές δεν δίνουν

πληροφορίες για λόγους ανταγωνισμού

αλλά γνωρίζουμε πως το Chevrolet

Equinox διαθέτει 80 γραμμάρια πλατίνας

στην 4η γενιά κυψελών. Η νέα, 5

η γενιά,

της GM περιέχει περίπου 30 γραμμάρια

πλατίνας και στο μέλλον αναμένεται να

περιοριστεί στα 10 γραμμάρια.

56

• Το σημαντικότερο όλων όμως που τίθεται ως ζήτημα είναι η διάρκεια ζωής

των κυψελών οι οποίες είναι επιρρεπείς στην δηλητηρίαση από τυχόν

«ακαθαρσίες» στον αέρα και στο υδρογόνο. Στης νέας γενιάς κυψέλες οι

καταλύτες είναι πιο ανθεκτικοί. Επίσης, οι παραγόμενοι υδρατμοί θα πρέπει

να απάγονται τάχιστα από τις κυψέλες, ειδικά κατά τις ψυχρές περιόδους. Η

GM ισχυρίζεται πως σταδιακά βελτιώνει τα εν λόγω ζητήματα καθώς η νέα

γενιά κυψελών μπορεί να λειτουργεί σε θερμοκρασίες -34 οC ενώ η αντοχή

τους ξεπερνά τα 130.000 χλμ.

• Από την άλλη έχουμε το εξής θέμα. Η παραγωγή υδρογόνου με την

μέθοδο της ηλεκτρόλυσης, της συμπίεσης και

της αποθήκευσης του ρίχνει την

συνδυασμένη απόδοσή του στο 24%. Τα

ηλεκτρικά αυτοκίνητα με μπαταρίες (BEV) εμφανίζουν απόδοση έως και 85%,

αναμένεται να είναι σχετικά φτηνά και δεν

απαιτούν ξεχωριστό δίκτυο ανεφοδιασμού

αφού τροφοδοτούνται με σπιτικό ρεύμα. Το

μόνο βασικό πρόβλημα που τίθεται είναι η αυτονομία τους και ο χρόνος

επαναφόρτισης.

Το Η2 σε κυλίνδρους

• Ο σημαντικότερος λόγος που εταιρίες, όπως η BMW, επιμένουν στους

ΜΕΚ που καταναλώνουν υδρογόνο είναι πως η τεχνολογία ήδη υπάρχει χωρίς

να απαιτούνται τεράστια κονδύλια αλλαγής στις γραμμές παραγωγής.

Χονδρικά, ένας ΜΕΚ μπορεί να λειτουργεί με υδρογόνο με τις κατάλληλες

αλλαγές στο σύστημα ψεκασμού, στο σύστημα τροφοδοσίας και

αποθήκευσης. Σε σχέση με την βενζίνη και το πετρέλαιο, το υδρογόνο

αναφλέγεται πολύ πιο γρήγορα οπότε απαιτείται και νέα χαρτογράφηση της

ανάφλεξης.

• Μεταξύ άλλων, οι Ford και ΒΜW έχουν παρουσιάσει αξιόλογους ΜΕΚ

υδρογόνου αλλά οι Γερμανοί έχουν

προχωρήσει ένα βήμα παραπέρα καθώς οι

κινητήρες τους λειτουργούν ακόμη και με

υδρογόνο σε υγροποιημένη μορφή (πολύ

υψηλότερη πίεση). Μάλιστα, υπάρχουν 100

πρωτότυπα μοντέλα της σειράς 7 που

κινούνται είτε με υδρογόνο, είτε με

αμόλυβδη (κάτι περίπου με τα Fiat CNG που

κινούνται εναλλακτικά με φυσικό αέριο ή αμόλυβδη).

57

• Από το 2003 που είχε παρουσιάσει στο Τόκιο το RX8 Hydrogen, η Mazda

πειραματίζεται με το υδρογόνο στον

Wankel αντί σε εμβολοφόρο ΜΕΚ. To

αξιοσημείωτο είναι πως ο Wankel τα πάει

καλύτερα με το υδρογόνο για διαφόρους

λόγους. Ο σημαντικότερος από αυτούς

είναι πως η εισαγωγή, η καύση και η

εξαγωγή πραγματοποιείται κάθε φορά σε

ξεχωριστούς θαλάμους αποφεύγοντας

προβλήματα υπερθέρμανσης (που εμφανίζονται στις βαλβίδες των

παλινδρομικών). Η υπερθέρμανση συμβαίνει διότι το υδρογόνο είναι πολύ πιο

εύφλεκτο αφού η ανάφλεξη του «τρέχει» περίπου 7 φορές πιο γρήγορα από

την βενζίνη. Η καύση υδρογόνου δίνει μηδενικές εκπομπές CO2 και λίγα

οξείδια του αζώτου.

• Υπάρχει και ένα άλλο ζήτημα με το υδρογόνο στους ΜΕΚ, αυτό της

απόδοσης. Ενώ το υδρογόνο έχει μεγαλύτερη

ενεργειακή πυκνότητα από την αμόλυβδη

(143MJ/kg αντί 46,4) ο στοιχειομετρικός όγκος

είναι πολύ μικρότερος. Αυτό έχει ως

αποτέλεσμα όταν η αμόλυβδη έχει ενεργειακή

πυκνότητα 34,2 MJ/L το υγροποιημένο

υδρογόνο να αγγίζει τα 10,1 MJ/L και το αέριο

συμπιεσμένο υδρογόνο (στα 700 bar) μόλις τα 5,6 MJ/L. Πως μεταφράζεται

αυτό; Σε μικρότερο έργο, ειδικά στο αέριο υδρογόνο. Σε παλιότερες

εφαρμογές η Ford το έχει χρησιμοποιήσει σε V10 κινητήρα και να βελτιώσει

την ισχύ υιοθέτησε μηχανικό υπερσυμπιεστή. Στο RX8 το υδρογόνο

αποθηκεύεται σε υγρή μορφή και ο Wankel των 1.308 κ.εκ. αποδίδει 109

ίππους, είτε με υδρογόνο είτε με βενζίνη.

Πλεονεκτήματα έναντι συμβατικών πηγών ενέργειας • Το υδρογόνο έχει τo υψηλότερο ενεργειακό περιεχόμενο ανά μονάδα

βάρους από οποιοδήποτε άλλο γνωστό καύσιμο, 120,7 kJ/kg, περίπου τρεις

φορές μεγαλύτερο από αυτό της συμβατικής βενζίνης.

• Καθαρή καύση. Όταν καίγεται με οξυγόνο παράγει μόνο νερό και

θερμότητα. Όταν καίγεται με τον ατμοσφαιρικό αέρα, ο οποίος αποτελείται

περίπου από 68% άζωτο, παράγονται επίσης αμελητέες ποσότητες οξειδίων

του αζώτου.

• Εξαιτίας της καθαρής καύσης του δε συμβάλει στη μόλυνση του

περιβάλλοντος. Το ποσό του νερού που παράγεται κατά τη καύση είναι τέτοιο

58

ώστε να θεωρείται επίσης αμελητέο και μη ικανό να επιφέρει κάποια

κλιματολογική αλλαγή δεδομένης ακόμα και μαζικής χρήσης.

• Είναι το ίδιο ακίνδυνο όσο η βενζίνη, το πετρέλαιο diesel ή το φυσικό

αέριο. Το υδρογόνο μάλιστα είναι το λιγότερο εύφλεκτο σε απουσία αέρα με

θερμοκρασία αυθόρμητης ανάφλεξης τους 585 °C (230 °C έναντι 480 °C της

βενζίνης).

• Μπορεί να συμβάλει στη μείωση του ρυθμού κατανάλωσης των

περιορισμένων φυσικών καυσίμων. Αν και σε πολλές περιπτώσεις αυτά τα ίδια

καύσιμα χρησιμοποιούνται για την παρασκευή υδρογόνου το ενεργειακό

όφελος είναι μεγάλο. Μάλιστα η πιο συμφέρουσα οικονομικά αυτή τη στιγμή

μέθοδος παρασκευής υδρογόνου βασίζεται στη μετατροπή του μεθανίου του

φυσικού αερίου.

• Μπορεί να παρασκευαστεί με πάρα πολλές μεθόδους σε οποιαδήποτε

χώρα και σε οποιοδήποτε μέρος κι επομένως μπορεί να βοηθήσει στην

ανάπτυξη αποκεντροποιημένων συστημάτων παραγωγής ενέργειας. Αυτό θα

ωφελήσει φτωχότερα και λιγότερο αναπτυγμένα κράτη τα οποία σήμερα

εξαρτώνται ενεργειακά από άλλα ισχυρότερα.

Μειονεκτήματα έναντι συμβατικών πηγών ενέργειας Τα περισσότερα μειονεκτήματα χρήσης του υδρογόνου έχουν να κάνουν με

την ελλιπή σημερινή υποδομή και αποτελούν κυρίως τεχνικά προβλήματα τα

οποία αναζητούν λύση.

• Η αποθήκευση του. Δεδομένου του ότι το υδρογόνο είναι πολύ ελαφρύ, η

συμπίεση μεγάλης ποσότητας σε μικρού μεγέθους δεξαμενή είναι δύσκολη

λόγω των υψηλών πιέσεων που χρειάζονται για να επιτευχθεί η υγροποίηση.

• Η έλλειψη οργανωμένου δικτύου διανομής του.

• Η τιμή του είναι σχετικά υψηλή σε σύγκριση με αυτή της βενζίνης ή του

πετρελαίου. Η περισσότερο διαδεδομένη λόγω χαμηλού κόστους μέθοδος

παραγωγής υδρογόνου αυτή τη στιγμή είναι η μετατροπή του φυσικού

αερίου. Ωστόσο όσο εξελίσσονται και άλλες μέθοδοι, όπως η μετατροπή της

αιολικής ενέργειας, το κόστος θα συνεχίσει να μειώνεται.

• Αν και στις περισσότερες των περιπτώσεων το υδρογόνο θεωρείται

περισσότερο ασφαλές από οποιοδήποτε άλλο καύσιμο, κάτω από

συγκεκριμένες συνθήκες μπορεί να γίνει εξαιρετικά επικίνδυνο.

• Η αυξημένη τιμή των κυψέλων καυσίμου με τις οποίες αυτή τη στιγμή

γίνεται η μεγαλύτερη εκμετάλλευση του υδρογόνου ως καύσιμο. Επιπλέον η

τεχνολογία τους δε μπορεί να θεωρηθεί ολοκληρωτικά αξιόπιστη αφού προς

το παρόν υπάρχουν αρκετά τεχνικά προβλήματα τα οποία αναζητούν

αξιόπιστες λύσεις. Κυψέλες προσανατολισμένες για οικιακή και μεταφορική

χρήση χαρακτηρίζονται από μικρή ανοχή σε καύσιμα μη υψηλής καθαρότητας.

59

Αυτό με τη σειρά του αυξάνει το κόστος παραγωγής του καυσίμου. Κυψέλες

καυσίμου προσανατολισμένες για βιομηχανική χρήση πάλι χαρακτηρίζονται

από πολύ υψηλές θερμοκρασίες λειτουργίας.

ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Παρότι έχουμε προτείνει πολλούς τρόπους παραγωγής ενέργειας από

ανανεώσιμες πηγές, και όχι μόνο, σχετικά οικονομικούς και φιλικούς προς το

περιβάλλον, έξυπνο θα ήταν να μη σπαταλάμε την πολύτιμη ενέργεια άσκοπα.

Όλοι μας πιστεύουμε ότι δεν είμαστε οι ίδιοι υπαίτιοι για την κατασπατάληση

της ενέργειας και την επιβάρυνση του περιβάλλοντος και ότι αυτά είναι

φαινόμενα που αφορούν διεθνείς οργανισμούς και κυβερνήσεις, ωστόσο δεν

είναι ακριβώς έτσι. Όλοι πρέπει να βάλουμε το δικό μας λιθαράκι έστω και με

μικροενέργειες της καθημερινής μας ζωής. Παρακάτω προτείνουμε μερικούς

τρόπους εξοικονόμησης ενέργειας:

1. Αλλάζουμε τις λάμπες πυρακτώσεως στο χώρο μας με λάμπες

εξοικονόμησης.

2. Κλείνουμε την τηλεόραση, το στερεοφωνικό, και γενικά όλες τις

ηλεκτρικές συσκευές από τον κεντρικό διακόπτη (δεν τις αφήνουμε σε

κατάσταση stand by).Ετήσια εξοικονόμηση περίπου 30 € από τους

λογαριασμούς του ρεύματος και μείωση των εκπομπών διοξειδίου του

άνθρακα κατά 300 κιλά.

3. Η σωστή μόνωση του σπιτιού εξασφαλίζει δροσιά το καλοκαίρι και ζέστη

το χειμώνα. Αποφεύγουμε έτσι τη χρήση ηλεκτρικού καλοριφέρ ή σόμπας.

Αν τοποθετήσουμε διπλά τζάμια εξοικονομούμε 10% στο λογαριασμό της

θέρμανσης. Αν επιπλέον αυτά έχουν θερμοδιακοπή χαμηλής εκπομπής, η

εξοικονόμηση φτάνει το 20 – 30%

4. Το καλοκαίρι βάζουμε ανεμιστήρα για να δροσιστούμε και αποφεύγουμε

τη χρήση κλιματιστικού. Μέσα σε 30 μόνο μέρες εξοικονομούμε περίπου

60 € και μειώνουμε τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου κατά 600-700

κιλά.

5. Δεν “ξεχνάμε” τους φορτιστές στην πρίζα όταν δεν τους χρησιμοποιούμε.

Κάθε φορτιστής που χρησιμοποιούμε (κινητού ή ασύρματου τηλεφώνου,

διάφορων ηλεκτρικών συσκευών), ειδικά αν είναι παλαιού τύπου, μπορεί

να μας κοστίζει 2-3 € το χρόνο και η χρήση του να συνεπάγεται την έκλυση

20-30 κιλών διοξειδίου του άνθρακα. Καλύτερα να τους βγάζουμε από την

πρίζα

60

6. Χαμηλώνουμε τη θερμοκρασία πλύσης στο πλυντήριο ρούχων και

πλένουμε μόνο όταν ο κάδος είναι γεμάτος . Εξοικονόμηση ενέργειας 30-

50% ανά πλύση.

7. Προτιμάμε φορητό υπολογιστή και επίπεδη οθόνη, σβήνουμε την οθόνη

και κλείνουμε από τον κεντρικό διακόπτη τα περιφερειακά συστήματα

όταν δεν τα χρησιμοποιούμε. Ετήσια εξοικονόμηση περίπου 15 - 20 € από

τα περιφερειακά και μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα κατά

150 - 200 κιλά περίπου. Οι φορητοί υπολογιστές καταναλώνουν έως και

93% λιγότερη ενέργεια από τους σταθερούς.

8. Μαγειρεύουμε έξυπνα, σε σκεύη που εφαρμόζουν στις εστίες με το

καπάκι κλειστό. Δέκα λεπτά πριν ετοιμαστεί το φαγητό κλείνουμε το μάτι.

Δεν ανοίγουμε άσκοπα την πόρτα του φούρνου. Αν η βάση του σκεύους

είναι 1-2 εκατοστά μικρότερη από την εστία, σπαταλάμε 20 – 30%

περισσότερη ενέργεια. Κάθε φορά που ανοίγουμε την πόρτα του φούρνου,

χάνεται το 20% της θερμότητας.

9. Όταν αγοράζουμε νέες ηλεκτρικές συσκευές, επιλέγουμε υψηλή

ενεργειακή κλάση (Α++, Α+, Α). Ψυγείο: ετήσια εξοικονόμηση 25 € και

μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα κατά 250 κιλά . Πλυντήριο:

ετήσια εξοικονόμηση 3 € και μείωση των εκπομπών διοξειδίου του

άνθρακα κατά 30 κιλά

10. Τοποθετούμε ηλιακό θερμοσίφωνα. Εξοικονόμηση τουλάχιστον 150 € το

χρόνο και 1,5 τόνων διοξειδίου του άνθρακα

11. Τοποθετούμε στην ταράτσα μας ένα φωτοβολταϊκό σύστημα παραγωγής

ηλεκτρικής ενέργειας (1kW, δηλαδή περίπου 10-15 τετραγωνικά μέτρα).

12. Σβήνουμε τον κινητήρα του αυτοκινήτου όταν σταθμεύουμε για αρκετό

χρόνο.

13. Κάνουμε συντήρηση και λιπαίνουμε συχνά τα μηχανήματα μας.

Γενικά αλλάζουμε την νοοτροπία της υπερκατανάλωσης, του υπέρ-

αυτοματισμού της οκνηρίας και της ΄΄φθηνής΄΄ ενέργειας.

61

Βιβλιογραφία:

• Γ.Θ. Κακλάνη, ΄΄Περιβάλλον, Ενέργεια, Τεχνολογία – Μια συμβολή στην

Περιβαλλοντική Εκπαίδευση ΄΄, Πανεπιστήμιο Αθηνών, Αθήνα ,1992

• Οδηγός Ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και Περιβάλλον, Κέντρο

Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας, Αθήνα, 1997

• Νικόλαος Ηλιάδης - Γεώργιος Βουτσινός, "Τεχνολογία για μαθητές Α'

Ενιαίου Λυκείου",(2006, Οργανισμός Εκδόσεως Διδακτικών Βιβλίων).

• Περιοδικό "Τεχνικά Θέματα", Τ.Ε.Ε. Τμήμα Δυτικής Ελλάδας, Τεύχος 63,

Απρίλιος 2006

• Ινστιτούτο Τεχνολογίας & Εφαρμογών Στερεών Καυσίμων (ΙΤΕΣΚ)

• Ανανεώσιμες πηγές Ενέργειας, Δρ. Μηχανολόγος Μηχανικός Γιώργος

Τσιλιγκιρίδης, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, 2007

• Γεωθερμία και Τυποποίηση, Φύτικας, 2008, αρχείο PDF.

• ΄΄Το ενεργειακό δυναμικό της βιομάζας γεωργικών και δασικών

υποπροϊόντων Κ. Αποστολάκης, ΕΛΚΕΠΑ-ΙΤΕ, Αθήνα, 1987.

• ΄΄Biofuels. Application of Biologically Derived products as Fuels or

Additives in Combustion Engines” , European Commission, Research and

Development, 1994.

• ΄΄ Πολυετείς ενεργειακές καλλιέργειες στην Ελλάδα, Τομέας Βιομάζας,

ΚΑΠΕ,1998.

• Ενέργεια χωρίς σπατάλες, Κέντρο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας,

Αθήνα, 1996.

• Κυριακοπούλου Γ.Β (1978). Τεχνολογία Καυσίμων. Η καύση θεωρία και

εφαρμογή. ΕΜΠ

• Shell, (1981). Εισαγωγή στις μεθόδους ανακτήσεως πετρελαίου

τεχνολογικές εκδόσεις Αθήνα.

Διαδικτυακοί τόποι:

• http://www.kaheel7.com/el

• http://www.energiakesepitheoriseis.gr

• http://www.greenenergyparts.com/

• http://el.wikipedia.org/wiki/

62

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Σελ.

ΓΕΝΙΚΗ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΤΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 1

ΕΙΣΑΓΩΓΗ 3

ΜΗ ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Α) Ορυκτά καύσιμα

α) Γαιάνθρακες 6

β) Φυσικό αέριο 8

γ) Πετρέλαιο 10

Β) Φαινόμενο του θερμοκηπίου 14

Γ) Πυρηνική Ενέργεια 19

ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Α) Ηλιακή ενέργεια 25

Β) Βιομάζα 30

Γ) Γεωθερμία 35

Δ) Ενέργεια του νερού

α) Υδραυλική 40

β) Ενέργεια των θαλασσών 42

Ε) Αιολική ενέργεια 45

ΣΤ) Ηλεκτρομαγνητική επαγωγή 49

Ζ) Ενέργεια από το Υδρογόνο 51

ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ 57

Βιβλιογραφία 60