Νερό! Δεν ονομάστηκε τυχαία «λευκός άνθρακας»! Πολλαπλές οι δυνατότητες της ενεργειακής εκμετάλλευσής του!

Από το μαθητή της Γ’ Γυμνασίου, Νικόλαο Δρούβη, στα πλαίσια της έρευνας της φετινής Π.Ο. για το θέμα: «Ενέργεια και φυσικοί πόροι. Η ενεργειακή κρίση και οι επιπτώσεις της».

Εδώ  και αιώνες και για όλους τους πολιτισμούς το νερό αποτελεί  κινητήρια δύναμη ζωής. Από την αρχαιότητα ακόμη, ο «λευκός άνθρακας», κινούσε υδρόμυλους με σκοπό κυρίως την άλεση δημητριακών. Σήμερα, ο άνθρωπος εκμεταλλεύεται την ενέργεια του νερού για την παραγωγή ηλεκτρισμού με υδροηλεκτρικά έργα και υπερσύγχρονες μηχανές που αξιοποιούν την ενέργεια από τα κύματα, τις παλίρροιες, τους ωκεανούς, καθώς και την   ανάμειξη του γλυκού και του θαλασσινού νερού(ωσμωτική ενέργεια).

ΥΔΡΑΥΛΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ

Κίνα: Το μεγαλύτερο φράγμα στον κόσμο-Ισχύς όσο 15 πυρηνικοί αντιδραστήρες

Πρόκειται για την κινητική ενέργεια που παράγεται από την οποιαδήποτε υδατόπτωση ή από τη γρήγορη ροή του νερού. Το νερό  στη φύση έχει δυναμική ενέργεια, η οποία μετατρέπεται σε κινητική, όταν ρέει από περιοχές με μεγάλο υψόμετρο  προς χαμηλότερες περιοχές. Με τα υδροηλεκτρικά έργα (ταμιευτήρας, φράγμα, κλειστός αγωγός πτώσεως, υδροστρόβιλος, ηλεκτρογεννήτρια, διώρυγα φυγής) εκμεταλλευόμαστε την ενέργεια του νερού για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος, το οποίο διοχετεύεται στην κατανάλωση με το ηλεκτρικό δίκτυο(υδροηλεκτρική ενέργεια). Φυσικά, μόνο σε περιοχές με σημαντικές υδατοπτώσεις, πλούσιες πηγές και κατάλληλη γεωλογική διαμόρφωση είναι δυνατόν να κατασκευασθούν ταμιευτήρες νερού. Συνήθως, η ενέργεια που τελικά παράγεται χρησιμοποιείται μόνο συμπληρωματικά με άλλες συμβατικές πηγές ενέργειας, σε ώρες αιχμής.

        Η ενέργεια αυτή ταξινομείται σε υδροηλεκτρική ενέργεια μεγάλης και μικρής κλίμακας. Η

Το φράγμα του Ασουάν στην Αίγυπτο

υδροηλεκτρική ενέργεια μικρής κλίμακας διαφέρει σημαντικά από αυτή της μεγάλης ως προς τις επιπτώσεις της στο περιβάλλον. Οι μονάδες μεγάλης κλίμακας απαιτούν τη δημιουργία φραγμάτων και τεράστιων δεξαμενών, με σημαντικές επιπτώσεις στο οικοσύστημα και γενικότερα στο άμεσο περιβάλλον. Τα συστήματα μικρής κλίμακας τοποθετούνται δίπλα σε ποτάμια και κανάλια με αποτέλεσμα να έχουν λιγότερες επιπτώσεις στο περιβάλλον.

   Πλεονεκτήματα  υδραυλικής ενέργειας

- 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.

Καταρράκτες Νιαγάρα: από τις μεγαλύτερες πηγές υδροηλεκτρικής ενέργειας στον κόσμο

- Είναι μία "καθαρή" και ανανεώσιμη πηγή ενέργειας, με τα γνωστά ευεργετήματα (εξοικονόμηση συναλλάγματος, φυσικών πόρων, προστασία περιβάλλοντος).

- Σε αντίθεση με το ό,τι συμβαίνει με τα ορυκτά καύσιμα, το νερό δεν αχρηστεύεται κατά την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για άλλους σκοπούς, όπως ύδρευση, άρδευση, ανάσχεση χειμάρρων, δημιουργία υγρότοπων, αναψυχή, αθλητισμός.

    Μειονεκτήματα υδραυλικής ενέργειας

- Το μεγάλο κόστος κατασκευής φραγμάτων και εξοπλισμού των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής, όπως και ο πολύς χρόνος που απαιτείται μέχρι την αποπεράτωση του έργου.

- Η έντονη περιβαλλοντική αλλοίωση στην περιοχή του φράγματος(ενδεχόμενη μετακίνηση πληθυσμών, υποβάθμιση περιοχών, αλλαγή στη χρήση γης, επίδραση στη βιοποικιλότητα και στο μικροκλίμα της περιοχής, αύξηση σεισμικής επικινδυνότητας, κ.ά.).

Για όλους τους παραπάνω λόγους η διεθνής πρακτική σήμερα προσανατολίζεται στην κατασκευή μικρών φραγμάτων.

Η υδροηλεκτρική ενέργεια στην Ελλάδα

Περιοχές με μεγάλα υδροηλεκτρικά έργα

Λίμνη Πολυφύτου, στο φράγμα του Αλιάκμονα στην Κοζάνη

Φράγμα Θησαυρού, το μεγαλύτερο των Βαλκανίων

        Στη Δυτική και Βόρεια Ελλάδα υπάρχει πλούσιο δυναμικό υδατοπτώσεων λόγω της διαμόρφωσης λεκανών απορροής και των πολλών βροχοπτώσεων. Η μέση συνεισφορά στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας είναι 8-10%. Τα τρία μεγαλύτερα υδροηλεκτρικά έργα της Ελλάδας είναι στα Κρεμαστά, στο Θησαυρό και στο Πολύφυτο.

ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΑΠΟ ΤΑ ΚΥΜΑΤΑ, ΤΙΣ ΠΑΛΙΡΡΟΙΕΣ ΚΑΙ ΤΟΥΣ ΩΚΕΑΝΟΥΣ

Το νερό της θάλασσας και το νερό των μεγάλων λιμνών δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εκμετάλλευση της υδραυλικής ενέργειας, γιατί δεν είναι δυνατό να κινηθεί με ταχύτητα προς τις χαμηλότερες περιοχές. Κινείται, όμως, λόγω της παλίρροιας (άμπωτη- πλημμυρίδα), των ρευμάτων (λόγω της διαφοράς θερμοκρασίας σε διάφορα σημεία του νερού), ή κινείται παλινδρομικά (κύματα). Αυτές τις κινήσεις μπορούμε να τις χρησιμοποιήσουμε για να περιστρέψουμε τροχούς με πτερύγια και στη συνέχεια να παράγουμε ηλεκτρική ενέργεια. Επίσης, και για τον ίδιο σκοπό είναι δυνατό να εκμεταλλευτούμε τη διαφορά θερμοκρασίας ανάμεσα στην επιφάνεια και τα βαθύτερα στρώματα της θάλασσας.

Ένα σύστημα κυματικής ενέργειας μπορεί να τοποθετηθεί σε οποιοδήποτε σημείο στη θάλασσα και να παράγει ενέργεια. Μπορεί να είναι τοποθετημένο στον πυθμένα ή πλωτό ανοιχτά της θάλασσας ή εγκαταστημένο στα παράλια ή στα ρηχά νερά. Ένα τέτοιο σύστημα μπορεί επίσης να είναι ολικά βυθισμένο στο νερό ή να είναι τοποθετημένο πάνω από τη θαλάσσια επιφάνεια σε μία πλωτή πλατφόρμα. 

Συστήματα εκμετάλλευσης κυματικής ενέργειας

Παρά τις δυνατότητες που παρουσιάζουν τα συστήματα κυματικής ενέργειας τα περισσότερα από αυτά έχουν εγκατασταθεί στις ακτές, με αποτέλεσμα να αλλοιώνεται αισθητικά το τοπίο. Απαιτείται, λοιπόν, προσοχή τόσο στη μορφή του συστήματος που πρόκειται να υιοθετηθεί, όσο και στο πώς θα εναρμονιστεί με την υπάρχουσα αρχιτεκτονική τοπίου και το φυσικό ανάγλυφο της περιοχής.

Μειονεκτήματα

Οι ανοιχτές θάλασσες είναι ένα σκληρό περιβάλλον για την εγκατάσταση μηχανολογικού εξοπλισμού και τα κόστη είναι πολύ υψηλότερα σε σύγκριση με τη στεριά. Η διαβρωτική δράση του αλατιού, η ισχύς των κυμάτων, το κόστος μεταφοράς συνεργείων συντήρησης και εξοπλισμού καθιστούν την εδραίωση της τεχνολογίας δύσκολη υπόθεση.

Στον κόσμο

Συστήματα κυματικής ενέργειας υπάρχουν σήμερα σε διάφορα μέρη του κόσμου. Στην Ευρώπη συστήματα κυματικής ενέργειας έχουν τοποθετηθεί στην Ιρλανδία (Έιρε), τη Μ. Βρετανία, τη Νορβηγία, την Πορτογαλία, τη Δανία και τη Σουηδία.

Συνδυασμός αιολικής και κυματικής ενέργειας

Σημαντικό επίτευγµα της ερευνητικής δραστηριότητας στην Πορτογαλία είναι ο ηλεκτροπαραγωγικός σταθµός τύπου «µετατροπέα παλλόµενης στήλης» στις νήσους Αζόρες, ονοµαστικής ισχύος 400 kW, ο οποίος λειτουργεί µε επιτυχία εδώ και µία δεκαετία περίπου και τροφοδοτεί τη νήσο Pico.

Ωστόσο, η κυματική και η παλιρροϊκή ενέργεια παραμένει μια  ανεκμετάλλευτη πηγή. Ελάχιστα κράτη επενδύουν στο κυματικό και παλιρροϊκό δυναμικό τους, με την Ιαπωνία και τη Μεγάλη Βρετανία να  πρωταγωνιστούν σε παγκόσμιο επίπεδο.

Στην Ελλάδα

Το Κέντρο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας(ΚΑΠΕ) είχε, παλαιότερα, συμμετάσχει σε πειραματικό έργο αξιοποίησης της κυματικής ενέργειας.  Στα πλαίσια αυτού κατασκευάστηκε και εγκαταστάθηκε στο νησί Ψυττάλεια μια διάταξη τεσσάρων πλωτήρων συνδεδεμένων μεταξύ τους,  οι οποίοι κινούσαν μια γεννήτρια.  Η συσκευή λειτούργησε για κάποιο χρονικό διάστημα και ελήφθησαν τα πρώτα πειραματικά αποτελέσματα. Όμως, σε σύντομο χρονικό διάστημα είχε την τύχη που είχαν σχεδόν όλες οι πρώτες προσπάθειες αξιοποίησης της κυματικής ενέργειας,  που λειτουργούν στο σκληρό θαλάσσιο περιβάλλον: καταστράφηκε από κακοκαιρία με ισχυρό νότιο άνεμο στον οποίο είναι ιδιαίτερα εκτεθειμένη η Ψυττάλεια.

ΩΣΜΩΤΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ     

Η ανάμειξη γλυκού και θαλασσινού νερού, όπως συμβαίνει, όταν ένα ποτάμι εκβάλλει στη θάλασσα, απελευθερώνει μεγάλες ποσότητες ενέργειας. Η ενέργεια αυτή ονομάζεται ωσμωτική ενέργεια ή γαλάζια ενέργεια και ανακτάται, όταν το νερό του ποταμού και το θαλασσινό νερό είναι διαχωρισμένα από μια ημιδιαπερατή μεμβράνη και το γλυκό νερό περνάει μέσω αυτής. Παρότι η ωσμωτική ενέργεια είναι μια καθαρή, ανανεώσιμη ενεργειακή πηγή, η εμπορική της εκμετάλλευση περιορίζεται από τη χαμηλή ισχύ παραγωγής των υπαρχουσών τεχνολογιών και το υψηλό κόστος της επένδυσης.

Διαδικτυακές πηγές:

kpe-kastor.kas.sch.gr

www.allaboutenergy.gr

www.itia.ntua.gr

renewablegreece.wikispaces.com

www.econews.gr

www.buildings.gr

greenenergyplus.blogspot.com

saveplanet.gr

el.wikipedia.org