Οι μαθητές και οι υπεύθυνοι καθηγητές που πήραμε μέρος στο πρόγραμμα Περιβαλλοντικής Αγωγής σχ. έτους 2015-16, δημιουργήσαμε αυτό το τεύχος με τίτλο «Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας».

Διασταυρώνοντας πληροφορίες και πηγές και συμμετέχοντας σε ένα πρόγραμμα βιωματικής δράσης προσπαθούμε, μέσα από τα άρθρα μας να παρουσιάσουμε τις διάφορες μορφές ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και πώς αυτές μπορούν να αξιοποιηθούν από τον σύγχρονο άνθρωπο.

Ευχαριστούμε για την επίσκεψή σας!

Η Συντακτική Ομάδα.

Κάθε αλλαγή που συμβαίνει γύρω μας, μεγάλη ή μικρή, οφείλεται σε ένα φυσικό μέγεθος που ονομάζεται ενέργεια και βρίσκεται παντού. Παρόλο που δεν είναι ορατή (δεν την βλέπουμε), δεν είναι απτή (δεν μπορούμε να την πιάσουμε), δεν έχει βάρος και δεν καταλαμβάνει χώρο, την αντιλαμβανόμαστε από το αποτέλεσμά της που ονομάζεται έργο. Έτσι μπορούμε να πούμε, ότι ένα σώμα έχει ενέργεια όταν κάτω από κατάλληλες συνθήκες παράγει έργο. Η Ενέργεια δηλαδή ισούται με το έργο που απαιτείται για να μεταβεί ένα σύστημα από μία αρχική κατάσταση σε μια τελική.

Έτσι για παράδειγμα κανένας δεν μπορεί να αντιληφθεί τη δυναμική ενέργεια που περικλείει μια γλάστρα στο περβάζι ενός μπαλκονιού. Όταν όμως κάποιο αδέξιο χέρι την αναγκάσει να αλλάξει θέση και να προσγειωθεί στο κεφάλι ενός ανθρώπου που στέκει κάτω από το περβάζι, τότε η ενέργεια της γλάστρας γίνεται σίγουρα αντιληπτή από το αποτέλεσμά της.

Αν και είναι δύσκολος ο ορισμός της μπορούμε να πούμε ότι ενέργεια είναι το φυσικό μέγεθος που προκαλεί τις διάφορες μεταβολές στον υλικό κόσμο. 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 μία χημική αντίδραση).

[There is a video that cannot be displayed in this feed. Visit the blog entry to see the video.]

Κινητική:  Είναι η ενέργεια που αναγκάζει άμεσα ένα σώμα να εκτελέσει το φυσικό φαινόμενο της κίνησης.

Δυναμική:  Είναι η ενέργεια που κατέχει ένα σώμα λόγω της θέσης (Βαρυτική δυναμική ενέργεια) ή της κατάστασής του (Ελαστική δυναμική ενέργεια) και προσδιορίζει τη δυνατότητα του σώματος να παράγει έργο, επειδή βρίσκεται μέσα σε πεδίο δυνάμεων.

  Ηλεκτρική: Είναι η ενέργεια των κινούμενων ηλεκτρονίων λόγω της ύπαρξης διαφοράς δυναμικού στα άκρα ενός αγωγού.

 Χημική: Είναι η ενέργεια που οφείλεται στις δυνάμεις μεταξύ των ατόμων που σχηματίζουν τα μόρια των χημικών ενώσεων.

Πυρηνική: Είναι η ενέργεια που εκλύεται κατά τις αντιδράσεις σχάσης (διάσπασης) ή σύντηξης (συνένωσης) των πυρήνων.

Φωτεινή Ενέργεια: Η ενέργεια που μεταφέρει το φως ονομάζεται φωτεινή ενέργεια η οποία αποτελεί ειδική περίπτωση της ενέργειας της ακτινοβολίας. Η φωτεινή ενέργεια όπως και κάθε μορφή ενέργειας είναι δυνατό να μετασχηματιστεί σε άλλες μορφές.

Θερμική;  Είναι η συνολική ενέργεια των σωματιδίων που συγκροτούν τα υλικά σώματα, καθώς αυτά κινούνται στο εσωτερικό τους. Με τον όρο θερμότητα εννοούμε ειδικά την ενέργεια που μεταφέρεται από ένα σώμα υψηλής θερμοκρασίας σε ένα άλλο χαμηλότερης θερμοκρασίας, με αποτέλεσμα να αυξάνεται η κινητική ενέργεια των σωματιδίων του.

Έτσι στη φύση η ενέργεια εμφανίζεται με πολλές μορφές. Για παράδειγμα, ένας ποδηλάτης την ώρα που κινείται έχει κινητική ενέργεια. Όταν ανάβουμε το φως στο γραφείο μας, η λάμπα χρειάζεται ηλεκτρική ενέργεια για να δώσει φως. Επίσης, ένα φυτό για να αναπτυχθεί χρησιμοποιεί ηλιακή ενέργεια και όταν ανάβουμε το καλοριφέρ αυτό εκπέμπει θερμική ενέργεια κ.ά.

Παρά τις πολλές μορφές που μπορεί να πάρει, η συνολική ποσότητα της ενέργειας στη φύση παραμένει σταθερή. Αυτό σημαίνει ότι η ενέργεια δεν μπορεί ούτε να δημιουργηθεί από το μηδέν, αλλά ούτε και να καταστραφεί. Απλώς, μεταφέρεται από ένα σώμα σε κάποιο άλλο και μετατρέπεται από μία μορφή σε μία άλλη (είτε με φυσικές διεργασίες είτε τεχνητά με διάφορους τρόπους που έχει επινοήσει ο άνθρωπος). Σε καθεμία από αυτές τις μετατροπές ένα μέρος της ενέργειας μετατρέπεται σε θερμότητα που εκλύεται στο περιβάλλον. Κάποιες μετατροπές ενέργειας φαίνονται στο παρακάτω σχήμα.

]]> https://schoolpress.sch.gr/41perivallontiki/?feed=rss2&p=449 0 https://schoolpress.sch.gr/41perivallontiki/?p=458 https://schoolpress.sch.gr/41perivallontiki/?p=458#comments Wed, 04 May 2016 23:58:08 +0000 Πολίτου Δέσποινα http://schoolpress.sch.gr/41perivallontiki/?p=458 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 και του χαλκού, προέκυψαν από τη δυνατότητα των ανθρώπων να διαχειρίζονται διαφορετικές μορφές ενέργειας.

• Αρχαιότητα

Πιθανότατα πριν από 500.000 χρόνια ο άνθρωπος έμαθε να χειρίζεται τη φωτιά, ενώ τη λίθινη εποχή, περίπου 30.000 χρόνια πριν, χρησιμοποιούσε τη φωτιά για μαγείρεμα αλλά και να θερμαίνει ή να φωτίζει τις σπηλιές όπου και κατοικούσε.

Μεγάλη αλλαγή προέκυψε κατά την περίοδο όπου ο άνθρωπος άφησε τη νομαδική ζωή, οργανώθηκε στους πρώτους μόνιμους οικισμούς και ανάπτυξε την

αγροτική καλλιέργεια. Όμως, αγροτική καλλιέργεια είναι στην πράξη η μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε τροφή. Το 5000 π.Χ. στον Νείλο χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά η αιολική ενέργεια για την κίνηση των πλοίων, ενώ το 4000 π.Χ. μικροί νερόμυλοι στην Ελλάδα χρησίμευαν για την άλεση δημητριακών αλλά και για παροχή πόσιμου νερού σε οικισμούς. Όσον αφορά τον άνθρακα, η χρήση του αναφέρεται ήδη από το 3000 π.Χ. στην Κίνα ενώ σημαντική χρήση του για μαγείρεμα γινότανε το 100 μ.Χ. στην Αγγλία. Βεβαίως, σε όλη την αρχαϊκή περίοδο, την σημαντικότερη πηγή ενέργειας αποτελούσε η ανθρώπινη μυϊκή δύναμη καθώς και η χρήση ζώων.

• Μέχρι τον 17ο αιώνα

Στα μέσα του 17ου αιώνα, ξεκίνησε η εκτεταμένη εξόρυξη άνθρακα, ενώ το 1600 μ.Χ. το εμπόριο άνθρακα με επίκεντρο την Αγγλία απέκτησε διεθνή διάσταση. Η αναγκαιότητα χρήσης της ξυλείας για παραγωγή κώκ είχε ως αποτέλεσμα την περίοδο αυτή, τεράστιες δασικές εκτάσεις στην βόρεια Ευρώπη και ιδιαίτερα στην Αγγλία, να μετατραπούν σε κώκ προκειμένου να καλυφθούν οι ανάγκες σε ενέργεια.

• 18ος αιώνας – Η πρώτη ατμομηχανή

Ο 18ος αιώνας σημαδεύτηκε από την ανακάλυψη της πρώτης ατμομηχανής από τον Thomas Newcomen, η οποία χρησιμοποιήθηκε για την άντληση νερού από τα υπόγεια ορυχεία εξόρυξης άνθρακα. Το 1765, ο James Watt βελτιώνει σημαντικά την ατμομηχανή, δίνοντας τη δυνατότητα χρήσης της όχι μόνον για άντληση νερού αλλά και για την κίνηση μηχανών. Το 1799 ο ιταλός εφευρέτης Alessandro Volta, ανακαλύπτει την πρώτη μπαταρία, δίνοντας τη δυνατότητα παροχής ηλεκτρικής ενέργειας σε αδιάλειπτο χρόνο.

• 19ος αιώνας – Η βιομηχανική επανάσταση

Στις αρχές του 19ου αιώνα οι χρησιμοποιούμενες ατμομηχανές είχαν τη δυνατότητα να παρέχουν την ισχύ 200 περίπου ανδρών. Αρκούσε όμως να εξοπλίσει τις βιομηχανίες παραγωγής αγαθών και να οδηγήσει την οικονομία της Β.Δ. Ευρώπης στη Βιομηχανική Επανάσταση. Για πρώτη φορά στην παγκόσμια ιστορία η ενέργεια μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε κάθε χώρο, κάθε ώρα και σε οποιαδήποτε ποσότητα.

Παράλληλα, η χρήση της ατμομηχανής επεκτείνεται και στα μέσα μεταφοράς, το 1804 στο σιδηρόδρομο και το 1807 στη ναυτιλία. Το 1880 λειτουργεί η πρώτη μονάδα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με καύση άνθρακα. Η πρώτη εξόρυξη πετρελαίου λαμβάνει χώρα το 1859 στη Β.Αμερική αλλά εκείνη την εποχή η χρήση του ήτανε φοβερά περιορισμένη, μέχρι την ανακάλυψη της μηχανής καύσης.

• 20ος αιώνας – Η μηχανή εσωτερικής καύσης

Η ανακάλυψη των κοιτασμάτων πετρελαίου οδήγησε τον τεχνικό κόσμο του 20ου αιώνα στην ανάγκη εφεύρεσης συστημάτων ικανών να αξιοποιήσουν το καινούργιο καύσιμο. Ο Γερμανός Nikolaus Agust Otto κατασκευάζει τις πρώτες μηχανές εσωτερικής καύσης. Το 1885 ο Γερμανός μηχανικός Benz προσαρμόζει τη μηχανή του Otto σε αμάξωμα, τοποθετεί τρεις τροχούς και δημιουργεί το πρώτο αυτοκινούμενο όχημα. Τον επόμενο χρόνο ο Γερμανός μηχανικός Daimler κατασκευάζει το πρώτο τετράτροχο αυτοκίνητο με μηχανή εσωτερικής καύσης. Το 1942 ο Ιταλός φυσικός Enrico Fermi σχεδιάζει και θέτει σε λειτουργία τον πρώτο πυρηνικό αντιδραστήρα στις Ηνωμένες Πολιτείες της Αμερικής, ενώ το 1954 το πρώτο πυρηνικό εργοστάσιο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας τίθεται σε λειτουργία στην τέως ΕΣΣΔ.

Ο 20ος αιώνας χαρακτηρίζεται από τρομακτική αύξηση της κατανάλωσης ενέργειας. Προβλήματα όπως η προστασία του περιβάλλοντος και η εξάντληση των ενεργειακών πόρων δεν απασχολούσαν κανέναν. Τα πάντα όμως θα άλλαζαν σύντομα.

• Η Ενέργεια σήμερα

Η σημερινή παγκόσμια κατανάλωση ενέργειας ανέρχεται σε 10 δις τόνους ισοδύναμου πετρελαίου με κυρίαρχες πηγές τα ορυκτά καύσιμα (πετρέλαιο, φυσικό αέριο, γαιάνθρακες) τα οποία καλύπτουν περισσότερο από το 80% της παγκόσμιας ενεργειακής κατανάλωσης.

Στην κατηγορία «υπόλοιπα» βρίσκεται κυρίως η ηλιακή ενέργεια, η αιολική και η γεωθερμική.

• Η κυριότερη αποθήκη που τροφοδοτεί με ενέργεια σχεδόν όλες τις άλλες πηγές ενέργειας είναι ο Ήλιος.

Χωρίς αυτόν δε θα υπήρχε ζωή στον πλανήτη μας. Η ενέργεια που μας χαρίζει ο Ήλιος μπορεί, είτε να αξιοποιηθεί κατευθείαν από τον άνθρωπο (π.χ για να θερμάνει το νερό, να στεγνώσει τα βρεγμένα ρούχα κ.α), είτε να αποθηκευτεί από τον άνθρωπο για να τη χρησιμοποιήσει αργότερα όταν τη χρειαστεί (π.χ ηλιακός θερμοσίφωνας) είτε ακόμα να αποθηκευτεί από την ίδια τη φύση για να χρησιμοποιηθεί αργότερα από τον άνθρωπο ως μια άλλη πηγή ενέργειας (π.χ πετρέλαιο).

• Η ενέργεια επίσης μπορεί να προέρχεται και από άλλες πηγές όπως ο άνεμος, ο άνθρακας, η ξυλεία και τα τρόφιμα.

Όλες οι πηγές ενέργειας έχουν ένα κοινό χαρακτηριστικό. Η χρήση τους μας δίνει τη δυνατότητα να θέσουμε αντικείμενα σε κίνηση, να μεταβάλουμε θερμοκρασίες, να παράγουμε ήχο και εικόνα. Με άλλα λόγια, μας δίνεται η δυνατότητα να παράγουμε έργο.

Οι ενεργειακές πηγές ταξινομούνται σε:

1. ΠΡΩΤΟΓΕΝΕΙΣ ΚΑΙ ΔΕΥΤΕΡΟΓΕΝΕΙΣ

• Πρωτογενείς πηγές ενέργειας είναι αυτές που συναντώνται άμεσα στη φύση όπως, ο ήλιος, οι γαιάνθρακες, το πετρέλαιο, το φυσικό αέριο, η πυρηνική ενέργεια των ραδιενεργών στοιχείων, η υδραυλική, η αιολική, η γεωθερμική ενέργεια που είναι αποθηκευμένη στο εσωτερικό της γης και η βιομάζα, ενώ
• Δευτερογενείς πηγές ενέργειας είναι αυτές που λαμβάνονται από τη μετατροπή πρωτογενών πηγών όπως η ηλεκτρική, η θερμική, η βενζίνη.

2. ΜΗ ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ (ΣΥΜΒΑΤΙΚΕΣ) ΚΑΙ ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ

Μη ανανεώσιμες ονομάζονται οι πηγές της ενέργειας που χρειάζονται εκατομμύρια χρόνια για να δημιουργήσουν ξανά την αποθηκευμένη τους ενέργεια. Δημιουργούνται δηλαδή με φυσικό τρόπο αλλά με πάρα πολύ αργούς ρυθμούς. Αν εξαντληθούν θα χρειαστεί να περάσουν ξανά όλα αυτά τα χρόνια για να αναδημιουργηθούν. Μη ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είναι το πετρέλαιο, το φυσικό αέριο, οι γαιάνθρακες και οι πυρήνες των ατόμων που με την σχάση τους οδηγούν στην παραγωγή της πυρηνικής ενέργειας. Το πετρέλαιο, οι γαιάνθρακες και το φυσικό αέριο είναι γνωστά και ως «ορυκτά καύσιμα» ή «συμβατικές πηγές ενέργειας».

Ανανεώσιμες ονομάζονται οι πηγές που μας τροφοδοτούν συνεχώς με ενέργεια από τη φύση. Αυτές οι πηγές μπορούν να ανανεώσουν την αποθηκευμένη τους ενέργεια πολύ γρήγορα, γι” αυτό λέμε ότι είναι ανεξάντλητες, δηλαδή δεν κινδυνεύουν να εξαντληθούν όπως οι μη ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είναι ο ήλιος, ο άνεμος, η βιομάζα, το κινούμενο νερό (υδραυλική ενέργεια) και η γεωθερμική ενέργεια.

Για να είναι χρήσιμη μια πηγή ενέργειας είναι αναγκαίες ορισμένες προϋποθέσεις:

• Η ενέργεια αυτή να είναι άφθονη και η πρόσβαση στην ενεργειακή πηγή εύκολη
• Να μετατρέπεται χωρίς δυσκολία σε μορφή που μπορεί να χρησιμοποιηθεί από τα σύγχρονα μηχανήματα
• Να μεταφέρεται εύκολα
• Να αποθηκεύεται εύκολα

Γαιάνθρακες

Ο όρος «γαιάνθρακες» χαρακτηρίζει τα οργανικά ιζήματα που προήλθαν από φυτικά υπολείμματα μέσω μιας σειράς διεργασιών απανθράκωσης. Οι διεργασίες αυτές είχαν ως αποτέλεσμα τον εμπλουτισμό των φυτικών υπολειμμάτων σε άνθρακα. Συγκεκριμένα τεράστιες φυτικές εκτάσεις σε παλαιότερες γεωλογικές περιόδους καταπλακώθηκαν, εξαιτίας γεωτεκτονικών μεταβολών και βρέθηκαν σε μεγάλα βάθη κάτω από υψηλές συνθήκες πίεσης, θερμοκρασίας και απουσία αέρα. Στις συνθήκες αυτές και με το πέρασμα του χρόνου υπέστησαν απανθράκωση, μετατράπηκαν δηλαδή σε μαύρο στερεό με μεγάλη περιεκτικότητα σε άνθρακα. Η μετατροπή της φυτικής ύλης σε άνθρακα ξεκίνησε πριν 400 περίπου εκατομμύρια χρόνια και βεβαίως συνεχίζεται μέχρι σήμερα. Οι ειδικοί επιστήμονες εκτιμούν ότι απαιτείται στρώμα 2,5 μέτρων φυτικής ύλης για τη δημιουργία γαιανθράκων.

Πετρέλαιο

 Το πετρέλαιο βρίσκεται στο υπέδαφος σε υγρή μορφή, μέσα σε κοιλότητες. Σχηματίστηκε εκεί από ζωικούς και φυτικούς μικροοργανισμούς, κυρίως θαλάσσιους, οι οποίοι συγκεντρώθηκαν από τα θαλάσσια ρεύματα στο βάθος φυσικών λεκανών του εδάφους, όπου και καταπλακώθηκαν λόγω επιχωματώσεων ή άλλων διαδικασιών. Εκεί, χωρίς την παρουσία αέρα και παρουσία βακτηριδίων, μετατράπηκαν σε πετρέλαιο κατά την διάρκεια χιλιάδων ετών. Η ενέργεια του πετρελαίου προέρχεται από την ενέργεια που είχαν συγκεντρώσει από τον ήλιο και την τροφή τους οι μικροοργανισμοί που το δημιούργησαν. Σήμερα αντλούμε το πετρέλαιο από τα υπόγεια κοιτάσματά του, ακόμα και αν αυτά βρίσκονται κάτω από τον πυθμένα της θάλασσας. Τα κύρια συστατικά του είναι αλκάνια (παραφίνες), κυκλοεξάνια (ναφθένια) και αρωματικοί υδρογονάνθρακες και σε μικρότερες ποσότητες οξυγονούχες, αζωτούχες και θειούχες ενώσεις. Το πετρέλαιο αποτελεί το σημαντικότερο ορυκτό για την παγκόσμια οικονομία, καθώς αποτελεί την κύρια πρωτογενή πηγή ενέργειας και την πρώτη ύλη από την οποία παράγεται ένας τεράστιος αριθμός προϊόντων (πλαστικά, φάρμακα, καλλυντικά, απορρυπαντικά, φιλμ. μαγνητοταινίες, εκρηκτικά κλπ.)

Φυσικό αέριο            

Το φυσικό αέριο είναι μίγμα αέριων υδρογονανθράκων και αποτελείται κυρίως από μεθάνιο και σε πολύ μικρότερη αναλογία από αιθάνιο, προπάνιο, βουτάνιο και πεντάνιο. Καθοριστικός παράγοντας για τη σύστασή του, αποτελεί η προέλευσή του και ιδιαίτερα εάν πρόκειται για αμιγώς κοίτασμα φυσικού αερίου ή προκύπτει από κοιτάσματα πετρελαίου. Η εμπορική αξιοποίησή του ξεκίνησε περίπου το 1810 ως καύσιμο σε λάμπες φωτισμού ενώ μετά το τέλος του Β” Παγκοσμίου Πολέμου κατασκευάστηκαν τα πρώτα δίκτυα μεταφοράς και διανομής φυσικού αερίου. Στα προτερήματά του ως πηγή ενέργειας περιλαμβάνονται η δυνατότητα μεταφοράς του σε μεγάλες αποστάσεις μέσω αγωγών και βεβαίως η συγκριτικά φιλική προς το περιβάλλον καύση του.

Βέβαια, η φύση δεν σταματά να δημιουργεί ορυκτά καύσιμα δηλ. γαιάνθρακες και πετρέλαιο. Αν αναλογισθούμε όμως ότι η ανθρωπότητα καταναλώνει ημερησίως τόση ποσότητα ορυκτών καυσίμων όση μπορεί η φύση να δημιουργήσει σε χίλια περίπου χρόνια, αντιλαμβανόμαστε πλέον την αναγκαιότητα για ανανεώσιμες πηγές ενέργειες.

Σημαντικότερες πετρελαιοπαραγωγικές χώρες

Ο ρυθμός με τον οποίο αντλούμε και χρησιμοποιούμε αυτές τις πηγές ενέργειας είναι πολύ μεγαλύτερος από τον ρυθμό που τις δημιουργεί η φύση. Για να ανανεωθούν χρει­άζονται χιλιάδες ή και εκατομμύρια χρόνια, γι’ αυτό και λέμε ότι πρακτικά είναι μη ανα­νεώσιμες πηγές ενέργειας. Επειδή όμως, όπως αναφέραμε, τα αποθέματά τους συνεχώς μειώνονται εξαιτίας της αλόγιστης κατανάλωσής τους, κρίνεται αναγκαία η στροφή προς άλλες πηγές για την παραγωγή ενέργειας.

• Κατά την καύση των ορυκτών καυσίμων εκλύονται διάφορα αέρια όπως:

Το διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο είναι υπεύθυνο μεταξύ άλλων για τις κλιματικές αλλαγές και την ενίσχυση του φαινομένου του θερμοκηπίου που οδηγεί στην υπερθέρμανση του πλανήτη,

Τα οξείδια του αζώτου και του θείου που είναι υπεύθυνα για την πρόκληση της όξινης βροχής και του φωτοχημικού νέφους. Η όξινη βροχή  επιδρά δυσμενώς στους φυτικούς και ζωικούς οργανισμούς ενώ παράλληλα καταστρέφει και τα μαρμάρινα μνημεία.

Καπνό και αέρια σωματίδια ιδίως κατά τη καύση του άνθρακα που προκαλούν περιβαλλοντική επιβάρυνση.

• Κατά την παραγωγή ηλεκτρισμού με ορυκτά και πυρηνικά καύσιμα εκλύονται σημαντικά ποσά θερμότητας και προκαλείται θερμική ρύπανση του περιβάλλοντος.
• Κατά τη μεταφορά των ορυκτών καυσίμων και κυρίως του πετρελαίου παρατηρούνται συχνά διαρροές στο περιβάλλον δημιουργώντας μικρότερα ή μεγαλύτερα περιβαλλοντικά προβλήματα. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι οι τεράστιες πετρελαιοκηλίδες που προέκυψαν κατά καιρούς από διαρροή καυσίμων με τεράστιες επιπτώσεις στα θαλάσσια οικοσυστήματα.
• Η επεξεργασία και διάθεση των ραδιενεργών αποβλήτων κατά τη παραγωγή ηλεκτρισμού από πυρηνικά εργοστάσια παραμένει σήμερα ένα μεγάλο και δισεπίλυτο πρόβλημα με προφανείς περιβαλλοντικές επιπτώσεις.
• Η εξόρυξη του άνθρακα από ανθρακωρυχεία επιβαρύνει περιβαλλοντικά την ευρύτερη περιοχή εξόρυξής του με σκόνη.

Από πολύ παλιά έχουν καταγραφεί διάφορα ατυχήματα που προκάλεσαν περιβαλλοντική επιβάρυνση σε ρύπους όπως:

Ø             Ø  Το 1952 στο Λονδίνο αναφέρονται χιλιάδες θάνατοι, όταν η άπνοια παγίδεψε τους αέριους ρύπους των εργοστασίων πάνω από την πόλη και δημιούργησε το τραγικό αυτό συμβάν.                 Ø  Το 1973 εκδηλώνεται η πρώτη ενεργειακή κρίση όταν η τιμή του πετρελαίου            πενταπλασιάστηκε μέσα σε μικρό χρονικό διάστημα. Διαπιστώνεται έτσι η άμεση σχέση της     ενεργειακής πολιτικής και της εθνικής ανεξαρτησίας μιας χώρας, αλλά και συνειδητοποιείται το γενικότερο πρόβλημα της πιθανής εξάντλησης των ενεργειακών αποθεμάτων. Εξαγγέλλονται   προγράμματα εξοικονόμησης ενέργειας και αναζητούνται άλλες ενεργειακές πηγές.

Ø  Το 1982 εμφανίζονται τα πρώτα συμπτώματα καταστροφής των δασών της Κεντρικής Ευρώπης λόγω της όξινης βροχής. Αιτία η καύση των υδρογονανθράκων ή γαιανθράκων σε μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.

Ø  Το 1986 στην Ουκρανία γίνεται έκρηξη στην πυρηνική μονάδα του Τσέρνομπιλ. Το ραδιενεργό νέφος, εκτός από την γύρω περιοχή, έπληξε το μεγαλύτερο μέρος της Κεντρικής και Δυτικής Ευρώπης αλλά και μέρος της χώρας μας. Τα δυσμενή αποτελέσματα καταμετρούνται ακόμη και σήμερα.

Ø  Το 1989, το ναυάγιο του πετρελαιοφόρου Exxon Valdez στον κόλπο Prince William Sound της Αλάσκας, μας υπενθύμισε το κόστος της χρήσης 60 εκ. βαρελιών πετρελαίου την ημέρα.

Ø  Η έκρηξη της πλατφόρμας εξορύξεων DeepwaterHorizon το 2010 και η οικολογική καταστροφή που επακολούθησε στον Κόλπο του Μεξικού ήταν ένα από τα πιο σημαδιακά περιβαλλοντικά γεγονότα της προηγούμενης δεκαετίας.

Από την άλλη πλευρά είναι φανερό ότι οι ενεργειακές ανάγκες συνεχώς θα αυξάνονται, αφού ο πληθυσμός της γης αυξάνεται με γοργούς ρυθμούς αλλά και η βελτίωση του βιοτικού επιπέδου του ανθρώπου πολλαπλασιάζει τις δραστηριότητές του, οι οποίες τελικά απαιτούν κατανάλωση ενέργειας.

Έτσι αυτή τη στιγμή μιλάμε για ενεργειακό πρόβλημα που συνίσταται:

1. Στην εξάντληση των συμβατικών ενεργειακών πόρων.
2. Στην αβεβαιότητα σε ότι αφορά στην τροφοδοσία σε ενέργεια.
3. Στην άνοδο των τιμών της ενέργειας που οδηγούν  σε δυσχερείς συνθήκες ανάπτυξης.

Η μόνη απάντηση που προς το παρόν διαφαίνεται ότι θα περιορίσει δραστικά το ενεργειακό πρόβλημα και τα περιβαλλοντικά προβλήματα που δημιουργούνται από την αλόγιστη κατανάλωση ενέργειας, είναι η χρήση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (Α.Π.Ε). Η εκμετάλλευση άλλωστε των ανανεώσιμων πηγών δεν είναι κάτι νέο. Ο παλιός ανεμόμυλος, ο νερόμυλος και η απλή καύση των ξύλων, συντρόφευαν τους προγόνους µας και υπήρξαν πρόδρομοι της γνώσης που σήμερα εφαρμόζεται τεχνολογικά αναβαθμισμένη και σε μεγαλύτερη κλίμακα.

Το μεγαλύτερο όμως ενδιαφέρον για την καλύτερη αξιοποίηση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, όπως και η ανάπτυξη αξιόπιστων και οικονομικά αποδεκτών τεχνολογιών που δεσμεύουν το δυναμικό τους, παρουσιάστηκε αρχικά μετά την πρώτη πετρελαϊκή κρίση του 1973, ενισχύθηκε μετά τη δεύτερη κρίση του 1979 και παγιώθηκε την τελευταία δεκαετία, αφού στο μεταξύ συνειδητοποιήθηκαν τα παγκόσμια περιβαλλοντικά προβλήματα. Τα πλεονεκτήματα των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και η ουσιαστική τους συμβολή στην ενεργειακή απεξάρτηση της ανθρωπότητας από τους εξαντλήσιμους ενεργειακούς πόρους, δικαιολογούν αυτή τη στροφή. Για πολλές χώρες οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας συνιστούν μια εγχώρια πηγή ενέργειας, με δυνατότητες ανάπτυξης σε εθνικό και τοπικό επίπεδο. Συνεισφέρουν σημαντικά στο ενεργειακό τους ισοζύγιο και συμβάλλουν στη μείωση της εξάρτησης από το ακριβό εισαγόμενο πετρέλαιο .Παράλληλα, συντελούν καίρια και στην προσπάθεια προστασίας του περιβάλλοντος, αφού έχει διακριβωθεί, εδώ και χρόνια, ότι ο ενεργειακός τομέας ευθύνεται κυρίως για τη ρύπανση του περιβάλλοντος. Σχεδόν το 95% της ατμοσφαιρικής ρύπανσης και ένα σημαντικό μέρος της θερμικής ρύπανσης οφείλεται στην παραγωγή, το μετασχηματισμό και τη χρήση των συμβατικών καυσίμων (άνθρακα και πετρελαίου).

Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας χρησιμοποιούνται σήμερα είτε άμεσα (κυρίως για θέρμανση) είτε μετατρεπόμενες σε άλλες μορφές κυρίως ηλεκτρική ή μηχανική ενέργεια.

Αν και η τεχνολογία έχει κάνει σημαντικά βήματα προς τον τομέα αυτό, η εφαρμογή των Α.Π.Ε βρίσκεται σε αρχικό ακόμη στάδιο. Η υψηλή  μέχρι πρόσφατα τιμή των εγκαταστάσεων εκμετάλλευσης των Α.Ε.Π, τα τεχνικά προβλήματα εφαρμογής καθώς και πολιτικές και οικονομικές σκοπιμότητες που έχουν να κάνουν µε τη διατήρηση του παρόντος «στάτους κβο» στον ενεργειακό τομέα εμπόδισαν την εκμετάλλευση έστω και μέρους των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Ειδικά στην Ελλάδα, που έχει μορφολογία και κλίμα κατάλληλο για νέες ενεργειακές εφαρμογές, η εκμετάλλευση αυτού του ενεργειακού δυναμικού θα βοηθούσε σημαντικά στην ενεργειακή αυτονομία της χώρας. Το ενδιαφέρον για τις ήπιες μορφές ενέργειας δημιουργήθηκε τη δεκαετία του 1970, ως αποτέλεσμα κυρίως των αλλεπάλληλων πετρελαϊκών κρίσεων της εποχής, αλλά και της αλλοίωσης του περιβάλλοντος και της ποιότητας ζωής από τη χρήση κλασικών πηγών ενέργειας. Σήμερα όλο και περισσότερες χώρες κάνουν σημαντικά βήματα για την εκμετάλλευση των Α.Π.Ε και την περαιτέρω αξιοποίησή τους.  Το κόστος δε των εφαρμογών ήπιων μορφών ενέργειας πέφτει συνέχεια τα τελευταία χρόνια και ειδικά η αιολική και υδροηλεκτρική ενέργεια, αλλά και η βιομάζα μπορούν πλέον να ανταγωνίζονται παραδοσιακές πηγές ενέργειας όπως ο άνθρακας και η πυρηνική ενέργεια. Ενδεικτικά, στην Ευρωπαϊκή Ένωση το 2010 το 25% της ενέργειας προερχόταν από ανανεώσιμες πηγές (κυρίως υδροηλεκτρικά και βιομάζα).

Η χώρα µας, γεωγραφικά και γεωλογικά, διαθέτει σημαντικά πλεονεκτήματα σχετικά µε την εκμετάλλευση των ΑΠΕ γιατί και σημαντική ηλιοφάνεια έχει και αιολικό δυναμικό υπάρχει, ιδιαίτερα στα νησιά, αλλά και υδάτινο δυναμικό στις ορεινές περιοχές. Έτσι, συνυπολογίζοντας τα μεγάλα υδροηλεκτρικά έργα που αποτελούν περίπου το 70% του συνόλου, το ποσοστό της συνολικής ενεργειακής παραγωγής της χώρας που προέρχεται από ΑΠΕ ανέρχεται σήμερα στο 11,5%. Ο στόχος για το 2020 είναι να φτάσει το 20%.

Οι μορφές των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας είναι:

Ηλιακή ενέργεια

Ο ήλιος εκπέμπει τεράστια ποσότητα ενέργειας. Όσον αφορά την εκμετάλλευση της ενέργειας αυτής, θα μπορούσαμε να πούμε ότι χωρίζεται σε τρεις κατηγορίες εφαρμογών:

τα παθητικά ηλιακά συστήματα,

τα ενεργητικά ηλιακά συστήματα, και

τα φωτοβολταϊκά συστήματα.

Τα ενεργητικά ηλιακά συστήματα εκμεταλλεύονται τη θερμότητα που εκπέμπεται μέσω της ηλιακής ακτινοβολίας. Αποτελούν μηχανολογικά συστήματα που συλλέγουν, την ηλιακή ενέργεια, τη μετατρέπουν σε θερμότητα, την αποθηκεύουν και τη διανέμουν, χρησιμοποιώντας είτε κάποιο υγρό είτε αέρα ως ρευστό μεταφοράς της θερμότητας. Χρησιμοποιούνται για θέρμανση νερού οικιακής χρήσης, για τη θέρμανση και ψύξη χώρων, για βιομηχανικές διεργασίες, για αφαλάτωση, για διάφορες αγροτικές εφαρμογές, για θέρμανση του νερού σε πισίνες κ.λ.π. Η πιο απλή και διαδεδομένη μορφή των θερμικών ηλιακών συστημάτων είναι οι γνωστοί σε όλους μας ηλιακοί θερμοσίφωνες. Η χώρα μας είναι η πρώτη χώρα στην Ευρώπη μετά την Κύπρο σε εγκατεστημένους ηλιακούς συλλέκτες ανά κάτοικο.

Τα φωτοβολταϊκά συστήματα (Φ/Β) στηρίζονται στη μετατροπή της ηλιακής ακτινοβολίας σε ηλεκτρικό ρεύμα με τη χρήση φωτοβολταϊκών κυψελών ή συστοιχιών. Με τον τρόπο αυτό λύνεται το πρόβλημα της ηλεκτροδότησης, περιοχών που είναι δύσκολο να πάρουν ρεύμα από το ηλεκτρικό δίκτυο (απομονωμένα σπίτια, φάροι, κ.α.). Μικροί υπολογιστές και ρολόγια χρησιμοποιούν τα Φ/Β για την λειτουργία τους. Στην Ελλάδα υπάρχουν προϋποθέσεις για ανάπτυξη και εφαρμογή των Φ/Β συστημάτων, λόγω του ιδιαίτερα υψηλού δυναμικού ηλιακής ενέργειας. Παρ” όλα αυτά στη χώρα μας υπάρχει ένας μικρός αριθμός εγκατεστημένων Φ/Β συστημάτων, συνολικής εγκατεστημένης ισχύος της τάξης των 1000 kW. Τα φωτοβολταϊκά συστήματα χρησιμοποιούνται κυρίως σε αγροτικές και απομακρυσμένες περιοχές όπου η σύνδεση με το δίκτυο είναι πολύ ακριβή.

Η τεχνολογία χρήσης φωτοβολταϊκών στοιχείων εμφανίστηκε στις αρχές του 1970 στα διαστημικά προγράμματα των ΗΠΑ. Σήμερα έχει μειώσει το κόστος παραγωγής ηλεκτρισμού από $300 σε $4 το Watt.

Τα παθητικά ηλιακά συστήματα στα κτίρια αξιοποιούν την ηλιακή ενέργεια για θέρμανση των χώρων το χειμώνα, καθώς και για παροχή φυσικού φωτισμού. Τα παθητικά ηλιακά συστήματα θέρμανσης συλλέγουν την ηλιακή ενέργεια, την αποθηκεύουν υπό μορφή θερμότητας και τη διανέμουν στο χώρο. Η συλλογή της ηλιακής ενέργειας βασίζεται στο γυαλί του θερμοκηπίου και ειδικότερα στην είσοδο της ηλιακής ακτινοβολίας μέσω του γυαλιού ή άλλου διαφανούς υλικού και τον εγκλωβισμό της προκύπτουσας θερμότητας στο εσωτερικό του χώρου που καλύπτεται από το γυαλί. Όλα τα παθητικά ηλιακά συστήματα πρέπει να έχουν προσανατολισμό περίπου νότιο, ώστε να υπάρχει ηλιακή πρόσπτωση στα ανοίγματα κατά τη μεγαλύτερη διάρκεια της ημέρας το χειμώνα.

Αν και όλη η γη δέχεται την ηλιακή ακτινοβολία, η ποσότητά της εξαρτάται κυρίως από τη γεωγραφική θέση, την ημέρα, την εποχή και τη νεφοκάλυψη. Για παράδειγμα, η έρημος δέχεται περίπου το διπλάσιο ποσό ηλιακής ενέργειας από άλλες περιοχές. Το κύριο μειονέκτημα της χρήσης της ηλιακής ενέργειας είναι το αρχικό κόστος. Οι ηλιακοί συλλέκτες είναι συγκριτικά αρκετά ακριβοί, κυρίως λόγω του κόστους υλικών και της πολυπλοκότητας του σχεδιασμού της. Αυτό μπορεί μερικές φορές, να αποδειχθεί αποτρεπτικό ειδικά στην περίπτωση της οικιακής κατανάλωσης  για άτομα που σχεδιάζουν μια στροφή προς την ηλιακή ενέργεια. Επίσης πρόβλημα δημιουργείται η στιγμή που δεν υπάρχει φως του ήλιου. Πώς δηλαδή η ηλιακή ενέργεια παράγεται τη νύχτα;  Η μόνη λύση στο πρόβλημα αυτό είναι η αποθήκευση ενέργειας κατά τη διάρκεια της ημέρας όπου μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί κατά τη διάρκεια της νύχτας. Ωστόσο, αυτό είναι πιο εύκολο στα λόγια παρά στην πράξη.

Αιολική Ενέργεια

Γενικά αιολική ενέργεια ονομάζεται η ενέργεια που παράγεται από την εκμετάλλευση του πνέοντος ανέμου. Η αιολική ενέργεια δημιουργείται έμμεσα από την ηλιακή ακτινοβολία, γιατί η ανομοιόμορφη θέρμανση της επιφάνειας της γης προκαλεί τη μετακίνηση μεγάλων μαζών αέρα από τη μια περιοχή στην άλλη, δημιουργώντας με τον τρόπο αυτό τους ανέμους.  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 και πολύ αργότερα οι ανεμόμυλοι στην ξηρά.

Ονομάζεται αιολική γιατί στην ελληνική μυθολογία ο Αίολος ήταν ο θεός του ανέμου. Υπολογίζεται ότι στο 25% της επιφάνειας της γης επικρατούν άνεμοι μέσης ετήσιας ταχύτητας πάνω από 5,1 m/sec, σε ύψος 10 μέτρων πάνω από το έδαφος. Όταν οι άνεμοι πνέουν με ταχύτητα μεγαλύτερη από αυτή την τιμή, τότε το αιολικό δυναμικό του τόπου θεωρείται εκμεταλλεύσιμο και οι απαιτούμενες εγκαταστάσεις εκμετάλλευσης της αιολικής ενέργειας μπορούν να καταστούν οικονομικά βιώσιμες.

Η αιολική ενέργεια αποτελεί σήμερα μια ελκυστική λύση στο πρόβλημα της ηλεκτροπαραγωγής. Το «καύσιμο» είναι άφθονο, αποκεντρωμένο και δωρεάν. Δεν εκλύονται αέρια 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.

Για την αξιοποίηση της αιολικής ενέργειας χρησιμοποιούνται ανεμογεννήτριες οι οποίες μετατρέπουν την κινητική ενέργεια του ανέμου σε ηλεκτρική. Η ανεμογεννήτρια δουλεύει ως εξής, ο αέρας περιστρέφει τα πτερύγια τα οποία είναι συνδεδεμένα με έναν περιστρεφόμενο άξονα. Αυτός ο άξονας περνάει σε ένα κιβώτιο μετάδοσης κίνησης και το κιβώτιο συνδέεται με έναν άλλον άξονα μέσου του οποίου κινείται μια γεννήτρια, δηλαδή  περιστρέφεται ένα πλαίσιο μέσα σε μαγνητικό πεδίο για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος. Επομένως η κινητική ενέργεια του άξονα περιστροφής μετατρέπεται σε ηλεκτρικό ρεύμα από την γεννήτρια. Η απόδοση μιας ανεμογεννήτριας εξαρτάται από το μέγεθος της και την ταχύτητα του ανέμου. Το μέγεθος είναι συνάρτηση των αναγκών που καλείται να εξυπηρετήσει και ποικίλλει από μερικές εκατοντάδες μέχρι μερικά εκατομμύρια Watt. Η πιο σημαντική εφαρμογή των ανεμογεννητριών είναι η σύνδεσή τους με το ηλεκτρικό δίκτυο.

Τα αιολικά πάρκα (συστοιχίες πολλών ανεμογεννητριών) εγκαθίστανται και λειτουργούν σε περιοχές υψηλού αιολικού δυναμικού και το σύνολο της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας διοχετεύεται στο δίκτυο. Υπάρχει επίσης δυνατότητα οι ανεμογεννήτριες να λειτουργούν αυτόνομα για κάλυψη ή τη συμπλήρωση ενεργειακών αναγκών απομακρυσμένων κατοικιών, αγροκτημάτων κ.ο.κ. Στις περιπτώσεις αυτές υπάρχει, ανάγκη για αποθήκευση ενέργειας με εγκατάσταση μπαταριών.

Σήμερα οι τεχνολογικές εξελίξεις, έχουν καταστήσει δυνατή την αθόρυβη λειτουργία των ηλεκτρογεννητριών, την αύξηση του μεγέθους τους και τη μείωση του κόστους εγκατάστασής τους. Καθώς αναπτύσσονται τεχνολογίες για εγκαταστάσεις αιολικών πάρκων στη θάλασσα, για ελαφρύτερες κατασκευές και για γεννήτριες μεταβλητής ταχύτητας, η συμμετοχή της αιολικής ενέργειας στο παγκόσμιο ενεργειακό ισοζύγιο αναμένεται να αυξηθεί σημαντικά, με χρήση ανεμογεννητριών μεγάλης ισχύος και διάσπαρτων μεγάλων αιολικών πάρκων.

Στις μέρες μας είναι κοινά αποδεκτό ότι η παγκόσμια αλλαγή του κλίματος αποτελεί μια από τις μεγαλύτερες απειλές για το μέλλον της ανθρωπότητας. Η αλλαγή αυτή οφείλεται κατά κύριο λόγο στις εκπομπές των λεγομένων «αερίων  του θερμοκηπίου» που συνοδεύουν αναπόφευκτα την παραγωγή ενέργειας από συμβατικά καύσιμα. Θεωρείται λοιπόν δεδομένο, ότι η ανάπτυξη των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και ιδιαίτερα της αιολικής είναι η μοναδική μεσοπρόθεσμη λύση για την αντιμετώπιση του φαινομένου των κλιματικών αλλαγών. Αυτή είναι και η βασική αιτία της ραγδαίας ανάπτυξης της αιολικής ενέργειας, όχι μόνο στην Ελλάδα αλλά και στον υπόλοιπο κόσμο Οι νησιωτικές περιοχές της Ελλάδας είναι από τις ευνοϊκότερες γεωγραφικές θέσεις παγκοσμίως για την εκμετάλλευση της αιολικής ενέργειας.

Τα γενικότερα οφέλη που προκύπτουν από τη χρήση της αιολικής ενέργειας είναι τα ακόλουθα:

• Ο άνεμος είναι μια ανεξάντλητη πηγή ενέργειας, η οποία μάλιστα παρέχεται δωρεάν.
• Η Αιολική ενέργεια είναι μια τεχνολογικά ώριμη, οικονομικά ανταγωνιστική και φιλική προς το περιβάλλον ενεργειακή επιλογή.
• Προστατεύει τη Γη καθώς κάθε μία κιλοβατώρα που παράγεται από τον άνεμο αντικαθιστά μία κιλοβατώρα που παράγεται από συμβατικούς σταθμούς και ρυπαίνει την ατμόσφαιρα με αέρια του θερμοκηπίου.
• Δεν επιβαρύνει το τοπικό περιβάλλον με επικίνδυνους αέριους ρύπους , μονοξείδιο του άνθρακα, διοξείδιο του θείου, καρκινογόνα μικροσωματίδια κ.α., όπως γίνεται με τους συμβατικούς σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.
• Ενισχύει την ενεργειακή ανεξαρτησία και ασφάλεια κάτι ιδιαίτερα σημαντικό για τη χώρα μας και την Ευρώπη γενικότερα.
• Βοηθά στην αποκέντρωση του ενεργειακού συστήματος μειώνοντας τις απώλειες μεταφοράς ενέργειας.

 Για όλους αυτούς τους λόγους η αιολική βιομηχανία είναι σήμερα η ταχύτερα αναπτυσσόμενη ενεργειακή τεχνολογία, με εντυπωσιακούς ρυθμούς ανάπτυξης τα τελευταία χρόνια. Χαρακτηριστικό είναι το παράδειγμα της Δανίας, που σήμερα καλύπτει σχεδόν το 25% των αναγκών της σε ηλεκτρισμό με αιολική ενέργεια, ενώ ο εθνικός στόχος της χώρας αυτής είναι να καλύπτει το 50% των αναγκών της με αιολική ενέργεια ως το 2030. Ο Ευρωπαϊκός Σύνδεσμος Αιολικής Ενέργειας (EWEA) θεωρεί ρεαλιστική την εγκατάσταση 75GW αιολικών στις χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης έως το τέλος του 2010, στόχος που εκτιμάται ότι θα αγγίξει τα 180GW το 2020. Αν υπήρχε η δυνατότητα, με τη σημερινή τεχνολογία, να καταστεί εκμεταλλεύσιμο το συνολικό αιολικό δυναμικό της γης, εκτιμάται ότι η παραγόμενη σε ένα χρόνο ηλεκτρική ενέργεια θα ήταν υπερδιπλάσια από τις ανάγκες της ανθρωπότητας στο ίδιο διάστημα (Αιολική ενέργεια, ΚΑΠΕ 1998).Υπολογίζεται ότι στο 25 % της επιφάνειας της γης επικρατούν άνεμοι μέσης ετήσιας ταχύτητας πάνω από 5,1 m/sec, σε ύψος 10 m πάνω από το έδαφος.

Βιομάζα

Με τον όρο βιομάζα χαρακτηρίζουμε οποιοδήποτε υλικό παράγεται από ζωντανούς οργανισμούς (όπως είναι το ξύλο και άλλα προϊόντα του δάσους, υπολείμματα καλλιεργειών, κτηνοτροφικά απόβλητα, απόβλητα βιομηχανιών τροφίμων κ.λπ.) και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο για παραγωγή ενέργειας. Η ενέργεια που είναι δεσμευμένη στις φυτικές ουσίες προέρχεται από τον ήλιο. Με τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης τα φυτά μετασχηματίζουν την ηλιακή ενέργεια σε βιομάζα. Οι ζωικοί οργανισμοί προσλαμβάνουν αυτή την ενέργεια με την τροφή τους και αποθηκεύουν ένα μέρος της. Αυτή την ενέργεια αποδίδει τελικά η βιομάζα μετά την επεξεργασία και τη χρήση της, ενώ αποτελεί ανανεώσιμη πηγή ενέργειας γιατί στην πραγματικότητα είναι αποθηκευμένη ηλιακή ενέργεια που δεσμεύτηκε από τα φυτά κατά τη φωτοσύνθεση. Η βιομάζα είναι η πιο παλιά και διαδεδομένη ανανεώσιμη πηγή ενέργειας. Όλα τα παραπάνω υλικά, που άμεσα ή έμμεσα προέρχονται από το φυτικό κόσμο αλλά και τα υγρά απόβλητα και το μεγαλύτερο μέρος από τα αστικά απορρίμματα (υπολείμματα τροφών, χαρτί κ.ά.) των πόλεων και των βιομηχανιών μπορούν να μετατραπούν σε ενέργεια.

Kυριότερες χρήσεις της βιομάζας είναι:

1. Θέρμανση θερμοκηπίων
2. Θέρμανση κτιρίων με καύση βιομάζας σε ατομικούς/κεντρικούς λέβητες πυρηνόξυλου.
3. Παραγωγή ενέργειας σε γεωργικές βιομηχανίες
4. Παραγωγή ενέργειας σε βιομηχανίες ξύλου
5. Τηλεθέρμανση : είναι η προμήθεια θέρμανσης χώρων καθώς και θερμού νερού χρήσης σε ένα σύνολο κτιρίων, έναν οικισμό, ένα χωριό ή μια πόλη, από έναν κεντρικό σταθμό παραγωγής θερμότητας. H θερμότητα μεταφέρεται με προ-μονωμένο δίκτυο αγωγών από το σταθμό προς τα θερμαινόμενα κτίρια .
6. Παραγωγή ενέργειας σε μονάδες βιολογικού καθαρισμού και χώρους υγειονομικής ταφής απορριμμάτων (ΧΥΤΑ).

Γεωθερμική ενέργεια

Βαθιά κάτω από την επιφάνεια της γης το θερμό μάγμα ζεσταίνει το νερό και ο ατμός που παράγεται χρησιμοποιείται για να παράγει ηλεκτρικό ρεύμα. Η Γεωθερμία είναι μία ήπια και ανανεώσιμη ενεργειακή πηγή που μπορεί με τις σημερινές τεχνολογικές δυνατότητες να καλύψει ενεργειακές ανάγκες θέρμανσης, αλλά και να παραγάγει ηλεκτρική ενέργεια σε ορισμένες περιπτώσεις. Η θερμοκρασία του γεωθερμικού ρευστού ή ατμού ποικίλει από περιοχή σε περιοχή και μπορεί να έχει τιμές από 25 °C μέχρι 350 °C. Στις περιπτώσεις που τα γεωθερμικά ρευστά έχουν υψηλή θερμοκρασία (πάνω από 150 °C) η γεωθερμική ενέργεια χρησιμοποιείται κυρίως για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Όταν η θερμοκρασία είναι χαμηλότερη, η γεωθερμική ενέργεια αξιοποιείται για τη θέρμανση κατοικιών, θερμοκηπίων, κτηνοτροφικών μονάδων, ιχθυοκαλλιεργειών κ.λπ. Οι γεωθερμικές μονάδες παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος είναι πολύ οικονομικές και έχουν πολύ μικρή αρνητική επίδραση στο περιβάλλον καθώς παράγουν μόνο το 1/6 του διοξειδίου του άνθρακα από ότι θα παρήγαγε μια μονάδα που λειτουργεί με φυσικό αέριο. Το κόστος της γεωθερμικής ενέργειας ποικίλει. Μπορεί να είναι από $ 0,015 μέχρι $ 0.35 ανά κιλοβατώρα

Ένα σύστημα εκμετάλλευσης αβαθούς γεωθερμίας για οικιακές εφαρμογές αποτελείται από τρία βασικά μέρη: τη γεωθερμική αντλία θερμότητας, το γεωθερμικό εναλλάκτη και την εσωτερική εγκατάσταση θέρμανσης και ψύξης του κτηρίου, που συνηθέστερα είναι ενδοδαπέδιο σύστημα ή σύστημα με fan coils. Μια τέτοια εγκατάσταση αξιοποιεί τις σταθερές θερμοκρασίες του υπεδάφους (από 18 έως 22°C) μεταφέροντας θερμότητα από το υπέδαφος (ή τα υπόγεια ύδατα) προς τον κλιματιζόμενο χώρο και αντίστροφα, ως εξής:

Κατά τη διάρκεια του χειμώνα, το ρευστό που κυκλοφορεί μέσα στον γεωεναλλάκτη απορροφά την αποθηκευμένη θερμότητα του υπεδάφους και τη μεταφέρει στην αντλία θερμότητας, η οποία στη συνέχεια τη μεταφέρει σε μια υψηλότερη θερμοκρασία και την διανέμει στο κτίριο. Το καλοκαίρι το σύστημα απάγει θερμότητα από το κτίριο, τη μεταφέρει μέσω της αντλίας θερμότητας στο κύκλωμα του γεωεναλλάκτη και την αποθέτει στην πιο δροσερή γη. Η γεωθερμική αντλία θερμότητας πρακτικά είναι μια συσκευή που με τη βοήθεια ηλεκτρικής ενέργειας μπορεί να μεταφέρει θερμότητα από έναν ψυχρότερο χώρο σε ένα θερμότερο, ακριβώς όπως λειτουργεί ένα απλό κλιματιστικό μηχάνημα. Το μεγάλο της πλεονέκτημα έγκειται στο ότι ενώ τα κλιματιστικά μηχανήματα αποβάλλουν ή απάγουν θερμότητα από το περιβάλλον, η γεωθερμική αντλία θερμότητας χρησιμοποιεί το σταθερής θερμοκρασίας υπέδαφος.

Υδραυλική Ενέργεια

Η υδραυλική ενέργεια, όπως λέγεται η ενέργεια του νερού, είναι μια παραδοσιακή πηγή ενέργειας που χρησιμοποιείται εδώ και πολλά χρόνια από τον άνθρωπο. Το νερό πέφτοντας από κάποιο ύψος ή ρέοντας με μεγάλη ταχύτητα μπορεί να περιστρέψει τροχούς με πτερύγια (υδροστροβίλους). Αυτή την περιστροφή την αξιοποιούμε παράγοντας ηλεκτρική ενέργεια σε ειδικές εγκαταστάσεις (υδροηλεκτρικοί σταθμοί).

Η υδροηλεκτρική ενέργεια είναι μια πρακτικά ανεξάντλητη πηγή ενέργειας, που στηρίζεται στην εκμετάλλευση των ποταμών και των τεχνητών ή φυσικών φραγμάτων. Το νερό στη φύση, όταν βρίσκεται σε περιοχές με μεγάλο υψόμετρο, έχει δυναμική ενέργεια η οποία μετατρέπεται σε κινητική όταν το νερό ρέει προς χαμηλότερες περιοχές. Με τα υδροηλεκτρικά έργα (υδροταμιευτήρας, φράγμα, κλειστός αγωγός πτώσεως, υδροστρόβιλος, ηλεκτρογεννήτρια, διώρυγα φυγής) γίνεται δυνατή η εκμετάλλευση της ενέργειας του νερού για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος το οποίο διοχετεύεται στην κατανάλωση με το ηλεκτρικό δίκτυο. Η μετατροπή της ενέργειας των υδατοπτώσεων με τη χρήση υδραυλικών τουρμπίνων παράγει την υδροηλεκτρική ενέργεια.

Από την εποχή της αρχαίας Αιγύπτου, οι άνθρωποι έχουν χρησιμοποιήσει την ενέργεια του κινούμενου νερού για τη λειτουργία μηχανημάτων και για το άλεσμα σιτηρών και καλαμποκιού. Ωστόσο, η υδροηλεκτρική ενέργεια έχει μεγαλύτερη επιρροή στη ζωή των ανθρώπων κατά τη διάρκεια του 20ου αιώνα αφού βοήθησε στην ώθηση της βιομηχανικής ανάπτυξης. Σήμερα το 24% της παγκόσμιας ηλεκτρικής ενέργειας παράγεται από υδροηλεκτρικά εργοστάσια. Ο πρώτος υδροηλεκτρικός σταθμός χτίστηκε το 1882 στο Appleton, Wisconsin και παρείχε φως σε δύο χαρτοβιομηχανίες και ένα σπίτι.

Πλεονεκτήματα-Μειονεκτήματα Υδραυλικής Ενέργειας

Τα πλεονεκτήματα από τη χρήση της υδραυλικής ενέργειας είναι :

• 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.
• Είναι μία «καθαρή» και ανανεώσιμη πηγή ενέργειας, με τα γνωστά πλεονεκτήματα (εξοικονόμηση συναλλάγματος, φυσικών πόρων, προστασία περιβάλλοντος) Δεν παράγει ατμοσφαιρικούς ρύπους και θόρυβο (παρά μόνο μικρής έντασης και χρονικής διάρκειας στη φάση των κατασκευών).
• Μέσω των υδροταμιευτήρων δίνεται η δυνατότητα να ικανοποιηθούν και άλλες ανάγκες, όπως ύδρευση, άρδευση, ανάσχεση χειμάρρων, δημιουργία υδροβιοτόπων, τόποι αναψυχής και αθλητισμού.
• Είναι πρακτικά ανεξάντλητη πηγή ενέργειας και συμβάλλει στη μείωση της εξάρτησης από συμβατικούς ενεργειακούς πόρους.
• Είναι εγχώρια πηγή ενέργειας και συνεισφέρει στην ενίσχυση της ενεργειακής ανεξαρτητοποίησης και της ασφάλειας του ενεργειακού εφοδιασμού σε εθνικό επίπεδο. Μπορεί να αποτελέσει πυρήνα για την αναζωογόνηση οικονομικά και κοινωνικά υποβαθμισμένων περιοχών καθώς και να συμβάλλει στην τοπική ανάπτυξη, με την προώθηση σχετικών επενδύσεων.
• Είναι διάσπαρτη γεωγραφικά και οδηγεί στην αποκέντρωση του ενεργειακού συστήματος αλλά και δίνει τη δυνατότητα ορθολογικής αξιοποίησης τοπικών ενεργειακών πόρων.

Τα μειονεκτήματα που συνήθως εμφανίζονται είναι:

• Το μεγάλο κόστος κατασκευής φραγμάτων και εξοπλισμού των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής καθώς και η μεγάλη χρονική διάρκεια απαιτείται μέχρι την αποπεράτωση του έργου.
• Η έντονη περιβαλλοντική αλλαγή 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.

Οι υδροηλεκτρικές μονάδες για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας εκμεταλλεύονται τη φυσική διαδικασία του κύκλου του νερού. Κάθε μέρα ο πλανήτης μας αποβάλλει μια μικρή ποσότητα νερού καθώς η υπεριώδης ακτινοβολία διασπά τα μόρια του νερού σε ιόντα. Ταυτόχρονα νέες ποσότητες νερού εμφανίζονται λόγω της ηφαιστειακής δραστηριότητας, έτσι ώστε η συνολική ποσότητα του νερού να διατηρείται περίπου σταθερή.

Η λειτουργία των υδροηλεκτρικών μονάδων βασίζεται στην κίνηση του νερού εξαιτίας της υψομετρικής διαφοράς μεταξύ των σημείων εισόδου και εξόδου του νερού που δημιουργεί διαφορά πίεσης. Το υδροηλεκτρικό εργοστάσιο αποτελείται από τα εξής τμήματα:

• Αρχικά κατασκευάζεται ένα φράγμα, το οποίο συγκρατεί το νερό σε μια τεχνητή λίμνη (ταμιευτήρα). Το νερό αυτό πρέπει να μπορεί να ρέει προς τα κάτω, γι” αυτό τα φράγματα κατασκευάζονται σε σημεία με σχετικά απότομες κλίσεις της κοίτης των ποταμών. Με τη ροή αυτή η δυναμική ενέργεια του νερού του ταμιευτήρα μετατρέπεται σε κινητική.
• Στο κάτω μέρος του φράγματος τοποθετούνται υδατοφράκτες. Με τη βοήθειά τους ρυθμίζεται η ποσότητα ροής του νερού από τον ταμιευτήρα προς την τουρμπίνα μέσω του υδαταγωγού.
• Τουρμπίνα (ή τουρμπίνες, ανάλογα με το μέγεθος του εργοστασίου): Είναι συσκευές με ειδικά πτερύγια, χάρη στα οποία η κινητική ενέργεια του νερού που ρέει μετατρέπεται σε περιστροφική. Η υψομετρική διαφορά μεταξύ στάθμης του ταμιευτήρα και της θέσης της τουρμπίνας προκαλεί την κίνηση του νερού, το οποίο με τη σειρά του θέτει σε κίνηση την τουρμπίνα.

• Γεννήτρια: Στον άξονα της τουρμπίνας βρίσκεται συνδεδεμένη μια γεννήτρια ηλεκτρικού ρεύματος, την οποία θέτει σε κίνηση η τουρμπίνα. Με τον τρόπο αυτό η κινητική ενέργεια του νερού μετατρέπεται σε ηλεκτρικό ρεύμα.
• Γραμμές μεταφοράς: Από την εγκατάσταση παραγωγής ισχύος εκκινούν γραμμές μεταφοράς της ηλεκτρικής ενέργειας προς τους τόπους κατανάλωσής της.

Στη χώρα μας η υδροηλεκτρική ενέργεια ικανοποιεί περίπου το 9% των ενεργειακών μας αναγκών σε ηλεκτρισμό. Τα υδροηλεκτρικά έργα ταξινομούνται σε μεγάλης και μικρής κλίμακας. Τα μικρής κλίμακας υδροηλεκτρικά έργα διαφέρουν σημαντικά από της μεγάλης κλίμακας σε ότι αφορά τις επιπτώσεις τους στο περιβάλλον. Οι μεγάλης κλίμακας υδροηλεκτρικές μονάδες απαιτούν τη δημιουργία φραγμάτων και τεράστιων δεξαμενών με σημαντικές επιπτώσεις στο περιβάλλον. Η κατασκευή φραγμάτων περιορίζει τη μετακίνηση των ψαριών, της άγριας ζωής και επηρεάζει ολόκληρο το οικοσύστημα καθώς μεταβάλλει ριζικά τη μορφολογία της περιοχής. Αντίθετα, τα μικρής κλίμακας υδροηλεκτρικά εγκαθίστανται δίπλα σε ποτάμια ή κανάλια και η λειτουργία τους παρουσιάζει πολύ μικρότερη περιβαλλοντική επιβάρυνση. Για το λόγο αυτό, οι υδροηλεκτρικές μονάδες μικρότερης δυναμικότητας των 30 MW χαρακτηρίζονται ως μικρής κλίμακας υδροηλεκτρικά έργα και συμπεριλαμβάνονται μεταξύ των εγκαταστάσεων παραγωγής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές.