m m i· lueiiepvihrielw ie -...

Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ

ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ & ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ

m m i ·lU E IIE P V iH R iE lW IE

ΣΥΓΓΡΑΦΕΙΣ:

Παπαδημητρίου Στυλιανή Σάαμπ-Σέρτη Μαγδαλένα

ΕΠΟΠΤΕΥΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ:Κος Χριστοφορίδης Αχιλλέας

ΚΑΒΑΛΑ 2006

'Έχεις τα τηνέλα, έχεις τα χρώ/Αατα, ζωγράφισε τον παράδεισο

και //πες/Ασα."

Νίκος Καζαντζάκης.

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1°:ΣΤΕΡΕΑ ΚΑΥΣΙΜΑ 21.1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 31.2. ΓΑΙΑΝΘΡΑΚΕΣ ΚΑΙ ΛΟΙΠΑ ΣΤΕΡΕΑ ΚΑΥΣΙΜΑ 31.3. ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ ΤΟΥ ΛΙΓΝΙΤΗ 41.4. ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΥ ΛΙΓΝΙΤΗ 51.5. ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ 61.6. ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΗΣ ΕΛΛΗΝΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΠΟΛΙΤΙΚΗΣ ΤΟΥ ΛΙΓΝΙΤΗ 7

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2°:ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΕΙΔΗ 92.1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 102.2. ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ 112.3. ΕΡΕΥΝΑ ΓΙΑ ΤΟ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟ 122.4. ΙΣΤΟΡΙΚΟ ΕΡΕΥΝΩΝ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ 132.5. ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ 142.6. ΒΑΣΙΚΑ ΚΡΙΤΗΡΙΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑ ΤΟΥ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ 142.7. ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑ ΤΟΥ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ 152.8. ΕΞΕΛΙΞΗ ΑΓΟΡΑΣ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΚΑΙ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ ΤΟΥ 16

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3°:ΦΥΣΙΚΟ ΑΕΡΙΟ 193.1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 203.2. ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ 203.3. ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ 213.4. ΧΡΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ 233.4.1. Φυσικό αέριο στη βιομηχανία 233.4.2. Φυσικό αέριο στην τταραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας 233.4.3. Φυσικό αέριο στο σπίτι 243.4.4. Φυσικό αέριο σε επιχειρήσεις του τριτογενούς τομέα 253.4.5. Φυσικό αέριο στην αυτοκίνηση. 25

3.5. ΟΦΕΛΗ ΑΠΟ ΤΗΝ ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ 263.5.1. Προστασία περιβάλλοντος 263.5.2. Τόνωση της βιομηχανικής απασχόλησης 273.5.3. Εξοικονόμηση ενέργειας 273.5.4. Μείωση της εξάρτησης από το πετρέλαιο 273.5.5. Τόνωση της απασχόλησης 27

3.6. ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ 283.6.1. Δίκτυο μεταφοράς 293.6.2. Τερματικός σταθμός αποθήκευσης του υγροποιημένου φυσικού αερίου 293.6.3. Σύστημα διανομής 29

3.7. ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ 30ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4°:ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ 32

4.1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 334.2. ΗΛΙΑΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ 364.2.1. Ενεργητικά ηλιακά συστήματα 37

4.2.2. Παθητικά ηλιακά συστήματα 384.2.3. Φωτοβολταϊκά συστήματα 404.2.4. Στόχοι και προοτπΓικές 44

4.3. ΑΙΟΛΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ 454.3.1. Από πού προέρχεται η αιολική ενέργεια 454.3.2. Πώς λειτουργούν οι ανεμογεννήτριες 474.3.3. Υφιστάμενη κατάσταση 494.3.4. Περιβαλλοντικά οφέλη 504.3.5. Στόχοι και προοπτικές 51

4.4. ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ 534.4.1. Συνθήκες που ευνοούν την δημιουργία γεωθερμικών πεδίων 544.4.2. Φυσικά γεωθερμικά πεδία 564.4.3. Εφαρμογές της γεωθερμικής ενέργειας 574.4.4. Η γεωθερμία στην Ελλάδα 60

4.5. ΒΙΟΜΑΖΑ 634.5.1. Τι είναι η βιομάζα 634.5.2. Πηγές βιομάζας 644.5.3. Αποδέκτες 654.5.4. Περιβαλλοντικά οφέλη 664.5.5. Τα πλεονεκτήματα της βιομάζας 674.5.6. Η κατάσταση στην Ελλάδα 67

4.6. ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΝΕΡΟΥ 694.6.1. Υδροηλεκτρική ενέργεια 69’4.6.2. Πώς λειτουργούν οι σταθμοί υδροηλεκτρικής ενέργειας του ήλεκτρικού ρεύματος 714.6.3. Οι υδροστρόβιλοι 724.6.4. ΑντλιοστατικοΙ σταθμοί αποθήκευσής 75

4.6.4.Ι. Υδροηλεκτρικοί σταθμοί μεγάλης κλίμακας 764.6.4.2. Μικρής κλίμακας υδροηλεκτρικοί σταθμοί 77

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5°:ΥΔΡΟΓΟΝΟ 795.1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 805.2. ΓΕΝΙΚΑ ΓΙΑ ΤΟ ΥΔΡΟΓΟΝΟ 815.3. ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ 825.4. ΤΟ ΥΔΡΟΓΟΝΟ ΩΣ ΦΟΡΕΑΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ 835.5. ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ 845.6. ΚΥΨΕΛΕΣ ΚΑΥΣΙΜΟΥ 895.6.1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 895.6.2. Αρχή λειτουργίας των κυψελών καυσίμου 905.6.3. Τύποι κυψελών καυσίμου 915.6.4. Απόδοση κυψελών καυσίμου 94

5.7. ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ 955.8. ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ 975.9. ΥΒΡΙΔΙΚΑ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΑ 995.10. Η ΟΙΚΟΝΟΜΙΑ ΤΟΥ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ 1015.11. ΕΠΑΡΚΕΙΑ ΑΠΟΘΕΜΑΤΩΝ 103

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 104ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 106ΙΣΤΟΣΕΛΙΔΕΣ 106

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Ο ενεργειακός τομέας κάθε χώρας εξελίσσεται συνεχώς. Νέες ανάγκες υποδομών δημιουργούνται, νέοι πόροι ανακαλύπτονται για να καλύψουν όσο το δυνατό περισσότερο την αυξανόμενη κατανάλωση ενέργειας και η πρόοδος των επιστημών και της τεχνολογίας οδηγούν στην αναζήτηση νέων λύσεων και επιβάλλουν την ανανέωση του τεχνολογικού εξοπλισμού.

Κατά την περίοδο 1960-1990, ο ελληνικός ενεργειακός τομέας προσαρμόσθηκε σταδιακά στα νέα δεδομένα και δημιουργήθηκε η υποδομή για την εξυπηρέτηση των αυξανόμενων ενεργειακών απαιτήσεων των καταναλωτών. Η παραγωγή ενέργειας βασίσθηκε σε καύσιμα όπως στον λιγνίτη, το πετρέλαιο και παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από υδροηλεκτρικά έργα. Στην δεκαετία του 1990 αρχίζει σταδιακά η εισαγωγή στο ενεργειακό σύστημα της χώρας νέων πηγών, όπως το φυσικό αέριο και ο ηλεκτρισμός παραγόμενος από ανανεώσιμες πηγές.

Σήμερα ο ελληνικός ενεργειακός τομέας βρίσκεται σε μεταβατική περίοδο, η οποία προσδιορίζεται από παράγοντες όπως, η σταδιακή ολοκλήρωση της υποδομής για το φυσικό αέριο και η σταδιακή διείσδυση του στην αγορά, καθώς επίσης και η αργή αλλά σταθερή είσοδος των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Σε αυτή τη μεταβατική περίοδο θα μπορούσαμε να εντάξουμε και το υδρογόνο, σαν μορφή ενέργειας, παρόλο που βρίσκεται ακόμα σε ερευνητικό στάδιο.

Θεωρούμε εξαιρετικά χρήσιμο να γίνει μία αναδρομή στο παρελθόν, αναφορά στο παρόν και μελλοντική προσέγγιση για τη διαμόρφωση των τάσεων και των μεγεθών της ελληνικής ενεργειακής αγοράς για την επόμενη 20ετία. Για το σκοπό αυτό μπορούμε να βασιστούμε στις εκτιμήσεις και προβλέψεις ερευνητικών κέντρων για το μέλλον των ενεργειακών πόρων στη χώρα μας και στο εξωτερικό.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ r

1.1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Το σύνολο της ενεργειακής κατανάλωσης στην Ελλάδα στηρίζεται κατά 41% ττερίπου στη χρήση στερεών καυσίμων. Η υψηλή χρήση στερεών καυσίμων οφείλεται στο γεγονός ότι η Ελλάδα, από την δεκαετία του 1950 και μετά κατέβαλε σοβαρές προσπάθειες στήριξης της ηλεκτροπαραγωγής της στην εκμετάλλευση των λιγνιτικών κοιτασμάτων, τα οποία διαθέτει σε σχετική αφθονία.

Τα γνωστά σήμερα, οικονομοτεχνικά απολήψιμα, αποθέματα λιγνίτη ανέρχονται σε 3,2 δισεκατομμύρια τόνους και τα βέβαια γεωλογικά σε 7,5 δισεκατομμύρια. Τα απολήψιμα αποθέματα αντιστοιχούν σε 600 εκατομμύρια τόνοι ισοδυνάμου πετρελαίου και αξιοποιούνται εντατικά στην ηλεκτροπαραγωγή καλύπτοντας το 64% περίπου της ετήσιας παραγωγής.

Ο λιγνίτης βρίσκεται σε αφθονία στο υπέδαφος της Ελλάδας. Η χώρα μας κατέχει τη δεύτερη θέση σε παραγωγή ^γνίτη στην Ευρωπαϊκή Ένωση και την έκτη θέση παγκοσμίως. Με βάση τα συνολικά αποθέματα και τον προγραμματιζόμενο ρυθμό κατανάλωσης στο μέλλον, υπολογίζεται ότι στην Ελλάδα οι υπάρχουσες ποσότητες λιγνίτη επαρκούν για τα επόμενα 45 χρόνια. Μέχρι σήμερα έχουν εξορυχθεί συνολικά 1,3 δισ. τόνοι λιγνίτη ενώ τα εκμεταλλεύσιμα αποθέματα ανέρχονται σε 3,2 δισ. τόνους περίπου. Το 2003 εξορύχθησαν συνολικά 69,9,1 εκ. τόνοι.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1.ΣΤΕΡΕΑ ΚΑΥΣΙΜΑ

1.2. ΓΑΙΑΝΘΡΑΚΕΣ ΚΑΙ ΛΟΙΠΑ ΣΤΕΡΕΑ ΚΑΥΣΙΜΑ

Στην κατηγορία των στερεών καυσίμων θα μπορούσε να ενταχθεί και το πετρελαϊκό κοκ, παράγωγο της επεξεργασίας πετρελαίου. Χρησιμοποιείται συχνά τα τελευταία χρόνια στην ελληνική βιομηχανία κυρίως λόγω της ανταγωνιστικής τιμής του και παρά το γεγονός ότι προκαλεί περιβαλλοντικές επιπτώσεις κατά την ανεξέλεγκτη καύση του. Η ετήσια παραγωγή του κατά την δεκαετία του 1990 ήταν σχετικά σταθερή και σύμφωνα με στοιχεία της Γενικής Διεύθυνσης Ενέργειας του Υπουργείου Ανάπτυξης κυμάνθηκε περί τους 150.000 τόνους ετησίως. Όμως δεν προβλέπεται αύξηση της κατανάλωσης λιθάνθρακα στην ελληνική αγορά και αυτό επειδή στα προγράμματα του Δημοσίου τομέα δεν εντάσσεται μονάδα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από λιθάνθρακα, λόγω των σοβαρών επιπτώσεων στο περιβάλλον.

Η διακίνηση και εμπορία των γαιανθράκων πραγματοποιείται κυρίως από τις βιομηχανίες τσιμέντου της χώρας μας και από άλλες ενεργειακές εταιρείες, όπως η ΔΕΗ. Η τελευταία προσθέτει γαιάνθρακες στην τροφοδοσία των λιγνιτικών θερμικών μονάδων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας για την ενίσχυση της θερμογόνου δύναμης του λιγνίτη, όταν αυτός δεν είναι καλής ποιότητας.


1.3. ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ ΤΟΥ ΛΙΓΝΙΤΗ

Οι λιγνίτες ανήκουν στις στερεές ορυκτές καύσιμες ύλες με τη γενική ονομασία γαιάνθρακες και 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, της θερμοκρασίας και της πίεσης.

Η αύξηση του βαθμού ενανθράκωσης επηρεάζει τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά των γαιανθράκων. Οι λιγνίτες σχηματίστηκαν κατά τα πρώτα στάδια της ενανθράκωσης αμέσως μετά την τύρφη. Για το σχηματισμό ενός κυβικού μέτρου λιγνίτη, έχει υπολογισθεί ότι απαιτείται χρονικό διάστημα 1000 έως 4000 ετών.

Το θερμιδικό περιεχόμενο των λιγνιτών είναι από 3 έως 7 φορές μικρότερο από το θερμιδικό περιεχόμενο του λιθάνθρακα και 5 έως 10 φορές μικρότερο από αυτό του πετρελαίου. Κατάλληλες συνθήκες για το σχηματισμό λιγνιτών στον ελλαδικό χώρο συνέτρεξαν, κατά περιόδους και κατά περιοχές, από τις αρχές του Καινοζωικού αιώνα μέχρι τους πρόσφατους γεωλογικούς χρόνους.

Η κύρια φάση λιγνιτογένεσης συμπίπτει με την Νεοτριτογενή και Τεταρτογενή γεωλογική περίοδο. Τα σημαντικότερα κοιτάσματα λιγνίτη αναπτύχθηκαν σε αβαθείς λίμνες και έλη κλειστών ενδοηπειρωτικών λεκανών. Κύριο χαρακτηριστικό των κοιτασμάτων είναι ο έντονος τεκτονισμός.


1.4. ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΛΙΓΝΙΤΗ

Ο λιγνίτης είναι καύσιμο στρατηγικής σημασίας διότι;

• έχει χαμηλό κόστος εξόρυξης,• έχει σταθερή και άμεσα ελέγξιμη τιμή,• παρέχει σταθερότητα και ασφάλεια στον ανεφοδιασμό

καυσίμου και• προσφέρει θέσεις εργασίας στην ελληνική περιφέρεια.

Γενικά η ποιότητα των ελληνικών λιγνιτών είναι χαμηλή. Η θερμογόνος δύναμη κυμαίνεται από 900-2300kcal/kg, ανάλογα με την περιοχή. Σημαντικό συγκριτικό πλεονέκτημα των λιγνιτών της χώρας μας είναι η χαμηλή περιεκτικότητα σε καύσιμο θείο. Έτσι, όσον αφορά τις επιπτώσεις στο περιβάλλον από τη χρήση των λιγνιτών, η χημική τους σύσταση συμβάλλει στην κατακράτηση κατά την καύση του μεγαλύτερου μέρους του περιεχομένου θείου (που ούτως ή άλλως είναι χαμηλό) με αποτέλεσμα το φαινόμενο της «όξινης βροχής» να μην συναντάτε στη χώρα μας. Ακόμη σε κάποια από τα κοιτάσματα που το θείο είναι ελαφρά αυξημένο εγκαθίστανται μονάδες αποθείωσης (π.χ. Μεγαλόπολη, Φλώρινα). Τέλος, τα σύγχρονα ηλεκτροστατικά φίλτρα συγκρατούν περισσότερα από 99% της ιπτάμενης τέφρας και ελαχιστοποιούν την επίδραση στο περιβάλλον.

Ένα ζήτημα που επηρεάζει τις λιγνιτικές δραστηριότητες οι περιβαλλοντικές του επιπτώσεις. Για παράδειγμα, το 1997 το Υπουργείο Περιβάλλοντος και Χωροταξίας Δημοσίων Έργων με στοιχεία ανακοίνωσε ότι η χρήση των λιγνιτών στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας συμμετείχε με 42% επί των συνολικών εκπομπών CO2 στη χώρα μας. Το πρόβλημα του COa πρόκειται να εξομαλυνθεί με σύγχρονες μεθόδους για τη μείωση του με καθαρές τεχνολογίες καύσης και επίσης με την υπόγεια αποθήκευσή τους ή δέσμευση τους.

Εν κατακλείδι, οι επιφανειακές εκμεταλλεύσεις λιγνίτη, λόγω των τεράστιων εκσκαφών και των εκτεταμένων αποθέσεων που συνεπάγονται, προκαλούν αλλοιώσεις στη γεωμορφολογία του εδάφους και την αισθητική του φυσικού τοπίου, διαταραχές στην πανίδα και χλωρίδα και ανατροπή της ισορροπίας των επιφανειακών και υπογείων νερών .


1.5. ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ

Η πρώτη σοβαρή προσπάθεια για την εκμετάλλευση λιγνιτικών κοιτασμάτων στη χώρα μας άρχισε στο Αλιβέρι (Εύβοια) το 1873. Έπειτα από την πλημμύρα του 1897 που καταστραφήκαν όλες οι εγκαταστάσεις εξόρυξης, η εκμετάλλευση ξανάρχισε μετά τον πρώτο Παγκόσμιο πόλεμο, όπου το 1922 η ετήσια παραγωγή έφθασε τους 23.000 τόνους και διατηρήθηκε μέχρι το 1927. Το επόμενο έτος η εκμετάλλευση σταμάτησε για οικονομικούς λόγους.

Μετά το δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο η ανάγκη ηλεκτρισμού της χώρας οδήγησε στην απόφαση κατασκευής ατμοηλεκτρικού σταθμού στο Αλιβέρι, που θα λειτουργούσε αποκλειστικά με λιγνίτη.

Το 1951 ανέλαβε η ΔΕΗ την υπόγεια εκμετάλλευση των Ορυχείων στο Αλιβέρι, κατορθώνοντας να αυξήσει την παραγωγή σε 750 χιλιάδες τόνους το χρόνο και να τροφοδοτήσει μονάδες συνολικής ισχύος 230MW. Στις αρχές της δεκαετίας του 1980 σταμάτησε η λειτουργία του λιγνιτωρυχείου στο Αλιβέρι.

Οι πρώτες συστηματικές έρευνες για την εντόπιση και αξιολόγηση των λιγνιτών της ευρύτερης περιοχής Πτολεμάίδας άρχισαν μετά το 1938. Το 1955 συστήθηκε η εταιρία ΛΙΠΤΟΛ που είχε ως αντικείμενο την εκμετάλλευση του λιγνίτη και τη χρησιμοποίησή του για την παραγωγή αζωτούχων λιπασμάτων, κοκ και ηλεκτρικής ενέργειας. Το 1975 συγχωνεύθηκε η ΛΙΠΤΟΛ στη ΔΕΗ. Η παραγωγή λιγνίτη έφτασε το 1985 σε 27,3 εκατομμύρια τόνους και το 2004 σε 55,5 εκατομμύρια τόνους (συμπεριλαμβανομένου και του ορυχείου στη Φλώρινα).

Το λιγνιτικό κοίτασμα Μεγαλόπολης μελετήθηκε επιστημονικά για πρώτη φορά το 1957 και τα αποτελέσματα ήταν ενθαρρυντικά. Το 1969 άρχισε από τη ΔΕΗ η εκμετάλλευση του λιγνίτη. Το γεγονός αυτό ήταν μία ιδιαίτερη περίπτωση σε παγκόσμιο επίπεδο, επειδή για πρώτη φορά τόσο φτωχός λιγνίτης εξορύσσεται και χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Το λιγνιτωρυχείο Μεγαλόπολης ξεκίνησε με μία ετήσια παραγωγή 1 εκατομμύρια τόνους και έφθασε το 2004 τους 14,5 εκατομμύρια τόνους.


1.6. ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΗΣ ΕΛΛΗΝΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΠΟΛΙΤΙΚΗΣ ΤΟΥ ΛΙΓΝΙΤΗ

Σήμερα παράγονται συνολικά περίπου 70 εκατομμύρια τόνους λιγνίτη σε ετήσια βάση. Η εντυπωσιακή ανάπτυξη των λιγνιτωρυχείων επιτρέπει στη χώρα μας να κατέχει τη δεύτερη θέση στην παραγωγή λιγνίτη στην Ευρωπαϊκή Ένωση, την πέμπτη θέση στην Ευρώπη και την έκτη στον Κόσμο.

Τα συνολικά βεβαιωμένα γεωλογικά αποθέματα λιγνίτη στη χώρα ανέρχονται σε περίπου 5 δισεκατομμύρια τόνους. Τα κοιτάσματα αυτά παρουσιάζουν αξιοσημείωτη γεωγραφική εξάπλωση στον ελληνικό χώρο.

Με τα σημερινά τεχνικό-οικονομικά δεδομένα τα κοιτάσματα που είναι κατάλληλα για ενεργειακή εκμετάλλευση, ανέρχονται σε περίπου 3,2 δισεκατομμύρια τόνους και ισοδυναμούν με 450 εκατομμύρια τόνους πετρελαίου.

Τα κυριότερα εκμεταλλεύσιμα κοιτάσματα λιγνίτη βρίσκονται στις περιοχές Πτολεμάίδας, Αμυνταίου και Φλώρινας με υπολογισμένο απόθεμα 1,9 δισεκατομμύρια τόνους, στην περιοχή της Δράμας με απόθεμα 900 εκατομμύρια τόνους και στην περιοχή Ελασσόνας με 150 εκατομμύρια τόνους. Επίσης στην Πελοπόννησο, περιοχή Μεγαλόπολης, υπάρχει λιγνιτικό κοίτασμα με απόθεμα περίπου 250 εκατομμύρια τόνους.

Με βάση τα συνολικά εκμεταλλεύσιμα αποθέματα λιγνίτη της χώρας και τον προγραμματιζόμενο ρυθμό κατανάλωσης στο μέλλον, υπολογίζεται ότι τα αποθέματα αυτά επαρκούν για περισσότερο από 45 χρόνια. Μέχρι σήμερα οι εξορυχθείσες ποσότητες λιγνίτη φτάνουν περίπου στο 29% των συνολικών αποθεμάτων. Εκτός από λιγνίτη η Ελλάδα διαθέτει και ένα μεγάλο κοίτασμα Τύρφης στην περιοχή των Φιλίττπων (Ανατολική Μακεδονία). Τα εκμεταλλεύσιμα αποθέματα στο κοίτασμα αυτό εκτιμώνται σε 4 δισεκατομμύρια κυβικά μέτρα και ισοδυναμούν περίπου με 125 εκατομμύρια τόνους πετρελαίου.

Για την αξιοποίηση των κοιτασμάτων στις περιοχές Δράμας και Ελασσόνας βρίσκονται σε εξέλιξη τεχνικό-οικονομικές μελέτες. Με βάση τα σημερινά εθνικά και διεθνή ενεργειακά δεδομένα και τα στοιχεία που αφορούν την ποσότητα και την ποιότητα του λιγνίτη

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1.ΙΤΕΡΕΑ ΚΑΥΣΙΜΑ

των πιο πάνω κοιτασμάτων, προκύπτει ότι η εκμετάλλευσή των πιο πάνω κοιτασμάτων είναι οικονομικά συμφέρουσα (βλ. χάρτη).

ν\ΡΤΗΣ EKMETA.V\EVTIMilN ΛΙΓΜΤΙΚΛΝ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΩΝ

Ϊ 3

U i

/

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2.ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΕΙΔΗ


Ορυκτό που αποτελεί κυρίως μείγμα υδρογονανθράκων και άλλων οργανικών ενώσεων φυσικής προέλευσης. Στην υγρή του μορφή είναι ελαιώδες και εύφλεκτο, έχει χαρακτηριστική οσμή, είναι αδιάλυτο στο νερό και ελαφρύτερο από αυτό. Η ακριβής του σύσταση παρουσιάζει μεγάλη ποικιλία, ανάλογα με την περιοχή άντλησής του, ενώ συχνά στις υπόγειες κοιλότητες που βρίσκονται τα κοιτάσματά του συναντάτε και φυσικό αέριο. Τα κύρια συστατικά του είναι αλκάνια (παραφίνες), κυκλοεξάνια (ναφθένια) και αρωματικοί υδρογονάνθρακες και σε μικρότερες ποσότητες οξυγωνούχες, 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 κ.λπ.).

Το ακατέργαστο πετρέλαιο δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε τεχνική κλίμακα όπως είναι αν προηγουμένως δεν διυλιστεί σε μια σειρά από τελικά προϊόντα με ορισμένες προδιαγραφές. Αυτή η κατεργασία πετυχαίνετε στα διυλιστήρια, όπου το αργό πετρέλαιο διυλίζεται σε προϊόντα, τα οποία έχουν φυσικά και χημικά χαρακτηριστικά, όπως για παράδειγμα περιεκτικότητα σε θείο, ιξώδες, περιοχή βρασμού κλπ. Τα προϊόντα που παράγονται βρίσκουν εφαρμογή κυρίως στον τομέα των καυσίμων και της ενέργειας, αλλά και ως πρώτες ύλες στην βιομηχανία.

Οι σύγχρονοι αποστακτήρες των διυλιστηρίων είναι συνεχούς ροής και τα προϊόντα που βγάζουν είναι αέρια, ελαφρά αποστάγματα μεσαία και υπόλειμμα. Τα αέρια είναι μεθάνιο, αιθάνιο, προπάνιο και βουτάνιο. Από αυτά, τα δύο πρώτα, χρησιμοποιούνται ως αέριο θέρμανσης στις βιομηχανίες ή και από τα ίδια τα διυλιστήρια. Επίσης, μπορεί να χρησιμοποιηθούν και ως αέριο πόλης αν μετασχηματιστούν με την βοήθεια καταλύτη νικελίου(Νί). Το υγραέριο, το οποίο περιέχει προπάνιο και βουτάνιο, χρησιμοποιείται ως καύσιμο και ως πρώτη ύλη στην πετροχημεία. Τα ελαφρά αποστάγματα είναι κλάσματα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν κυρίως ως βενζίνες αυτοκινήτων(Οίίο-καυσίμων). Στη συνέχεια παίρνουμε την κηροζίνη η οποία χρησιμοποιείται ως καύσιμο αεριωθουμένων στην αεροπορία. Ακολουθεί το γκαζόιλ, το οποί χρησιμοποιείται ως συστατικό των πετρελαίων κίνησης ή ως ελαφρύ πετρέλαιο


θέρμανσης. Ότι απομένει στον αποστακτήρα, αφού καθαριστεί, μας δίνει τη βαζελίνη και την παραφίνη. Το υπόλειμμα είναι η άσφαλτος, σώμα στερεό ή ημίρρευστο με υψηλό σημείο βρασμού.

2.2. ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ

Οι πετρελαιοφόρες ζώνες αποτελούν στεγανούς θύλακες, παράλληλους προς μεγάλες οροσειρές, αλλά είναι μάλλον βέβαιο ότι το πετρέλαιο σχηματίστηκε σε άλλα σημεία από αυτά όπου βρίσκεται σήμερα. Γίνεται δεκτό δηλ. ότι το πετρέλαιο μεταναστεύει μέσα από τα πετρώματα, ωσότου συναντήσει στεγανές συνθήκες, όπου εγκλωβίζεται.

Είναι γενικά αποδεκτό ότι το πετρέλαιο δημιουργήθηκε με την αποσύνθεση θαλάσσιων, κυρίως, ζώων και φυτών, που θάφτηκαν κάτω από διαδοχικές στιβάδες λάσπης, πριν από 400 - 500 εκατομμύρια χρόνια. Η αρχική προϋπόθεση για μια τέτοια γένεση πετρελαίου είναι μια ρηχή θάλασσα, με νερά πλούσια σε ζώα και φυτά. Η δεύτερη προϋπόθεση είναι ότι πεθαίνοντας οι οργανισμοί, βουλιάζουν στο βυθό και θάβονται σε λάσπη ποταμών. Το οξυγόνο στο βυθό πρέπει να είναι περιορισμένο ώστε η αποσύνθεση των οργανισμών να είναι αργή. Με την πάροδο του χρόνου λάσπη και πηλός κάθονται πάνω σ' αυτές τις αποθέσεις, δημιουργώντας τεράστιες πιέσεις. Κάτω απ' αυτές τις συνθήκες χημικές διεργασίες, πιθανόν ανεξάρτητες από βακτηριακή δράση, μετατρέπουν τους οργανισμούς σε πετρέλαιο και αέριο.

Αυτή η θεωρία στηρίζεται βασικά σε ορισμένες ουσίες που βρίσκονται στο πετρέλαιο όπως είναι το ιώδιο και οι πορφυρίνες. Οι τελευταίες βρίσκονται σε σημαντικές ποσότητες στο πετρέλαιο είναι προϊόντα της χλωροφύλλης και της αμίνης και στους 250°C καταστρέφονται. Αυτό σημαίνει ότι το πετρέλαιο σχηματίστηκε σε χαμηλότερες θερμοκρασίες.

Κατάλληλες συνθήκες για το σχηματισμό και τη συγκέντρωση του πετρελαίου υπάρχουν σε τμήματα του φλοιού της γης στραμμένα προς τα κάτω, όπου στρώματα από κατακαθίσεις έχουν μαζευτεί σε μεγάλο πάχος (παχύτερα στη μέση και λεπτότερα στις άκρες). Τέτοιες τοποθεσίες γενικά θεωρούνται άξιες λόγου για έρευνα πετρελαίου.


2.3. ΕΡΕΥΝΑ ΓΙΑ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟ

Το πετρέλαιο και τα αέρια μπορούν να συγκεντρωθούν σε κοιτάσματα αν υπάρχουν ορισμένες γεωλογικές συνθήκες:

• Η παρουσία ενός βράχου που χρησιμεύει ως αποθήκη και έχει πόρους συνδεμένους μεταξύ τους ή ρωγμές και κενά.

• Η παρουσία πάνω από τη βράχο-αποθήκη ενός σχηματισμού αδιάβροχου (που συχνά λέγεται καπέλο).

• Η ύπαρξη ενός "κλεισίματος", δηλ. ενός γεωλογικού σχηματισμού που εμποδίζει τη διαφυγή των υγρών και αερίων.

Συνήθως, τα αποθέματα βρίσκονται σε αντίκλινα ή σε σημεία όπου π.χ. εξαιτίας μιας καθίζησης, υπάρχει ασυνέχεια στα πετρώματα.

Η έρευνα για την ανακάλυψη πετρελαίου περιλαμβάνει:

• φωτογράφηση του χώρου, όπου φαίνονται καθαρά οι πιθανές τοποθεσίες για γεώτρηση,

• γεωλογική έρευνα, οπότε γίνεται χαρτογράφηση των πετρωμάτων και συμπληρώνεται με παρατηρήσεις παλαιότερων γεωλόγων και με ότι άλλα στοιχεία ενδεχομένως υπάρχουν,

• γεωφυσική έρευνα, που γίνεται με κατάλληλα όργανα, με τα οποία μελετώνται ορισμένες ιδιότητες των πετρωμάτων.

Οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται είναι η σεισμική η σταθμική, η μαγνητική, η ηλεκτρική κ.ά. Πιο γνωστές είναι η σεισμική και η σταθμική.

Η σεισμική μελέτη ενός πεδίου γίνεται με μια σειρά μικρών εκρήξεων, κοντά στην επιφάνεια του εδάφους. Σεισμόμετρα καταγράφουν τα κύματα που φτάνουν σ' αυτά με ανάκλαση, πάνω σε ορισμένα πετρώματα. Με βάση το χρόνο που έκαναν τα κύματα να διανύσουν τις αποστάσεις και τις διαφορετικές ταχύτητες με τις οποίες διαπερνούν στρώματα με διαφορετική πυκνότητα, γίνεται χαρτογράφηση του υπεδάφους.

Όταν γίνεται σταθμική μελέτη μετράνε μικρές μεταβολές στην ένταση της βαρύτητας στην επιφάνεια της γης, η οποία


επηρεάζεται από τα πετρώματα που βρίσκονται στο υπέδαφος. Γίνεται ανάλυση των αποτελεσμάτων και συνήθως βγαίνουν συμπεράσματα αρκετά ακριβή.

2.4. ΙΣΤΟΡΙΚΟ ΕΡΕΥΝΩΝ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ

Το πετρέλαιο ήταν ήδη γνωστό από την αρχαιότητα, ιστορικά όμως η βιομηχανική του παραγωγή και εκμετάλλευση άρχισε τον 19ο αι. και ως πρώτη γεώτρηση αναφέρεται εκείνη της Πενσιλβανία των ΗΠΑ το 1859. Οι εξελίξεις όσον αφορά τη ζήτηση πετρελαίου και πετρελαιοειδών υπήρξαν αλματώδεις και το 1974 η συμμετοχή του πετρελαίου στην παγκόσμια κατανάλωση ενέργειας ανήλθε στο 48%. Μετά τις δύο πετρελαϊκές κρίσεις της δεκαετίας του 1970, που είχαν ως αποτέλεσμα την απότομη και μεγάλη αύξηση της τιμής του, οι αναπτυγμένες κυρίως χώρες υιοθέτησαν διάφορα μέτρα εξοικονόμησης ενέργειας και μερίμνησαν για την ανάπτυξη άλλων πρωτογενών ενεργειακών πηγών, όπως είναι το ουράνιο - πλουτώνιο (πυρηνική ενέργεια) και οι λεγάμενες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (ήλιος, άνεμος, υδατοπτώσεις κ.λπ.), με στόχο τη μείωση της εξάρτησης της παγκόσμιας ενεργειακής αγοράς από το πετρέλαιο. Ωστόσο, το πετρέλαιο παραμένει μέχρι σήμερα η κυριότερη πρωτογενής πηγή ενέργειας.

Στον ελλαδικό χώρο η πρώτη ερευνητική δραστηριότητα για υδρογονάνθρακες ξεκίνησε το 1903 στην περιοχή της Ζακύνθου από αγγλική εταιρεία, η οποία τελικά δεν καρποφόρησε. Στην δεκαετία του 1960 το Υπουργείο Βιομηχανίας σε συνεργασία με το τότε Ινστιτούτο Γεωλογίας και Ερευνών Υπεδάφους, καθώς επίσης και με το Γαλλικό Ινστιτούτο Πετρελαίων(ΙΡΡ), αναλαμβάνουν εκτεταμένες συστηματικές γεωλογικές, γεωφυσικές έρευνες και γεωτρήσεις στην χερσαία Ελλάδα. Το 1969, οι έρευνες επεκτείνονται και στο θαλάσσιο χώρο με παραχωρήσεις που δόθηκαν σε ξένες εταιρείες. Οι έρευνες αυτές οδήγησαν το 1974 στην ανακάλυψη του πρώτου εκμεταλλεύσιμου κοιτάσματος στην θαλάσσια περιοχή της Θάσου, όπου ένα χρόνο αργότερα ιδρύεται η Δημόσια Επιχείρηση Πετρελαίου(ΔΕΠ). Τέλος, η ερευνητική δραστηριότητα τα τελευταία 25 χρόνια οδήγησε στην ανάπτυξη τριών εκμεταλλεύσιμων εμπορικά κοιτασμάτων(Πρίνος, Βόρειος Πρίνος και Νότια Καβάλα).

2.5. ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ

Η χώρα μας παραμένει μια από τις πλέον ανεξερεύνητες της μεσογείου. Παράγοντες, όπως βαθιά νερά και δύσκολο γεωλογικό υπόβαθρο αλλά ακόμα και πολιτικοί λόγοι και συμφέροντα γειτονικών χωρών, αποθάρρυναν στο παρελθόν μεγάλης κλίμακας ερευνητικές διεργασίες. Οι στόχοι περιορίζονται σε μικρά σχετικά βάθη γύρω στα 2500 έως 3000m, ενώ κάτω από τα 3000m η Ελλάδα είναι σχεδόν ανεξερεύνητη.

Οι πολύ πρόσφατες εκτιμήσεις σχετικά με τοπετρελαιοδυναμικό οδηγούν σε βαθύτερους στόχους, που κρίνονται πρώτης προτεραιότητας. Ειδικότερα στην Δυτική Ελλάδα, το πετρελαιοδυναμικό μπορεί να είναι σημαντικό, αν αποδειχθεί ανάλογο της υπόλοιπης Περί-Αδριατικής λεκάνης. Η δυτική πλευρά της Ελλάδας κατέχει το 1/3 της λεκάνης αυτής και μέχρι σήμερα έχουν ανακαλυφθεί μικρές ποσότητεςυδρογονανθράκων.


2 .6. ΒΑΣΙΚΑ ΚΡΙΤΗΡΙΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑ ΤΟΥΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ

Τρία είναι τα βασικά κόστη και ρίσκα του «μαύρου χρυσού*»:

• Το ττετρέλαιο απειλεί την παγκόσμια οικονομική ασφάλεια επειδή αφ' ενός είναι μια πεπερασμένη πρώτη ύλη για την οποία δεν υπάρχει ξεκάθαρος «διάδοχος» και αφ' ετέρου αυξάνεται συνεχώς το χάσμα ανάμεσα στη ζήτηση και την προσςχορά εις ^ ρ ο ς της πρώτης.

• Το ττετρέλαιο τροφοδοτεί σνά τον κόσμο πολέμους, διαιρθορά και τρομοκρατία λόγω της γεωπολιτικής στρατηγικής σημασίας του και εmβαpύvει τους φορολογούμενους με τεράστια κόστη άμυνας και ασφάλειας.

• Οι εκττομττές από την καύση του ττετρελαίου και των τταραγώγων του («φαινόμενο θερμοκηπίου») σττειλούν τη σταθερότητα του κλίματος με όποιες παρενέργειες μπορεί να έχει κάπ τέτοιο σπς οικονομίες και κοινωνίες.

Το ττετρέλαιο είναι σήμερα η βασική ττηγή ενέργειας με 37% ττ^ τταγκόσμιας ενεργειακής τταραγωγής. Η καύση του ττετρελαίου και ττ)ς βεν^νης προκαλεί το 42% ττερίττου όλων των εκπομπών


διοξειδίου του άνθρακα, τις οττοίες θέλει να περιορίσει η Συμφωνία του Κιότο (οι υπόλοιπες αφορούν κυρίως την καύση άνθρακα).

2.7. ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑ ΤΟΥ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ

Το πετρέλαιο αποτελεί για την χώρα μας ένα σπάνιο μη ανανεώσιμο ενεργειακό ορυκτό πόρο. Παρόλο που η χώρα μας θεωρείται ότι διαθέτει υψηλό πετρελαιοδυναμικό, είναι γεγονός ότι αποτελεί την πλέον εξαρτημένη σε πετρέλαιο χώρα της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Χαρακτηριστικό είναι ότι η συμμετοχή του πετρελαίου στο ενεργειακό μας ισοζύγιο ξεπερνά κατά πολύ τον αντίστοιχο ευρωπαϊκό μέσον όρο. Συγκεκριμένα, η συνολική διάθεση ενέργειας στη χώρα μας στηρίζεται σε ποσοστό 53% στο αργό πετρέλαιο και τα πετρελαιοειδή προϊόντα, τη στιγμή που ο μέσος όρος των χωρών της Ε.Ε. των 15, βρίσκεται στα επίπεδα του 41%. Κατά αναλογία, η Ελλάδα, μετά την Σουηδία, κατέχει την προτελευταία θέση στην κατά κεφαλήν κατανάλωση φυσικού αερίου, καθώς απέχει κατά 390% από τον αντίστοιχο ευρωπαϊκό μέσον όρο. Ουσιαστικά, η Χώρα μας, κατέχει τη τελευταία θέση, εάν αναλογιστούμε ότι η Σουηδία στηρίζεται κατά κύριο λόγω στην υδροηλεκτρική ενέργεια.

Επιπλέον, βάσει των επίσημων στοιχείων της Τράπεζας της Ελλάδος, το 2004, η συνολική δαπάνη για την εισαγωγή πετρελαίου στη Χώρα μας, ανήλθε στα 6 δις ευρώ, ενώ για το 2005 εκτιμάται ότι θα δαπανηθούν 8 δις ευρώ, κυρίως, λόγω της μεγάλης αύξησης στις διεθνείς τιμές του πετρελαίου.

Στην Ελλάδα, τα πετρελαιοειδή προϊόντα κατέχουν την μερίδα του λέοντος μεταξύ του συνόλου των ενεργειακών αγαθών, με ποσοστό που φτάνει περίπου το 70%. Το ποσοστό αυτό ωστόσο εμφανίζει στην περίοδο 1985 - 2000 οριακή, πλην σταθερή, υποχώρηση η οποία αποδίδεται στην βραδεία υποκατάσταση των προϊόντων πετρελαίου από άλλες μορφές ενέργειας. Η εξάρτηση των τομέων της οικονομίας από προϊόντα πετρελαίου παρέμεινε σχεδόν σταθερή διαχρονικά ή μειώθηκε οριακά.

Ο τομέας των υπηρεσιών σημείωσε την υψηλότερη αύξηση ζήτησης για πετρελαιοειδή την δεκαετία του 1990, λόγω της αύξησης των υπηρεσιών του ιδιωτικού τομέα (συμπεριλαμβανομένου του τομέα του εμπορίου και του

τουρισμού). Ακολούθησαν τα νοικοκυριά και οι μεταφορές με ποσοστά αύξησης 46,4% και 23,6% αντίστοιχα.

Σε ότι αφορά τα νοικοκυριά η διεύρυνση της ζήτησης οφείλεται στην άνοδο του βιοτικού επιπέδου και των ανέσεων, ενώ για τις μεταφορές στην κατακόρυφη αύξηση του αριθμού των κυκλοφορόντων οχημάτων κατά 82% στην περίοδο 1990 - 2000. Σε ότι αφορά τις εταιρίες διύλισης, η μελέτη του ΙΟΒΕ επισημαίνει ότι κατέγραψαν θετικούς ρυθμούς μεταβολής στα περισσότερα χρηματοοικονομικά τους μεγέθη την περίοδο 1997-2001. Οι πωλήσεις σημείωσαν μέση ετήσια άνοδο κατά 18,6% προσεγγίζοντας το 2001 τα 5,58 δις εκ. ευρώ, παρόμοια τα καθαρά κέρδη προ φόρων παρουσίασαν ιστορική αύξηση με μέσο ετήσιο ρυθμό μεταβολής 258% σε 142,35 εκατομμύρια ευρώ.

Η προβλεπόμενη αύξηση των αναγκών της χώρας σε υδρογονάνθρακες και η σχεδόν μηδενική προς το παρόν συνεισφορά της εγχώριας παραγωγής, παρά την προβλεπόμενη αύξηση της συμμετοχής άλλων πηγών ενέργειας(π.χ. στερεά καύσιμα, ανανεώσιμες πηγές ενέργειας) συντελεί στην ολοένα και περισσότερο εξάρτηση της χώρας από τις εισαγωγές υδρογονανθράκων. Έτσι, αποδεικνύεται η μεγάλη εξάρτηση της ελληνικής οικονομίας από το πετρέλαιο και υπογραμμίζεται η ανάγκη της χώρας να διαθέτει δικά της αποθέματα υδρογονανθράκων.


2.8. ΕΞΕΛΙΞΗ ΑΓΟΡΑΣ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΚΑΙΠΡΟΪΟΝΤΩΝ ΤΟΥ

Την εκτίμηση ότι το πετρέλαιο θα εξακολουθήσει να κυριαρχεί κατά τις επόμενες δύο δεκαετίες, μεταξύ των ενεργειακών αγαθών, παρουσιάζοντας ωστόσο χαμηλότερους ρυθμούς μεγέθυνσης, διατυπώνουν αναλυτές του Ιδρύματος Οικονομικών και Βιομηχανικών Ερευνών (ΙΟΒΕ).

Όπως συμπεραίνουν οι αναλυτές του ΙΟΒΕ, η υποκατάσταση των πετρελαιοειδών προϊόντων από νέες εναλλακτικές μορφές ενέργειας προβλέπεται ότι θα πραγματοποιηθεί με αργούς ρυθμούς, καθώς οι υψηλές κεφαλαιακές επενδύσεις που απαιτούνται αποτελούν ένα μεγάλο εμπόδιο. Ώθηση στην εξέλιξη της εγχώριας προσφοράς αναμένεται να δώσει η κατασκευή του αγωγού Μπουργκάς-Αλεξάνδρούπολη,

16

που σύμφωνα με τους ίδιους εκτιμάται ότι θα συμβάλλει σημαντικά στη μείωση του κόστους εισαγωγής αργού πετρελαίου και ταυτόχρονα θα αυξήσει την ανταγωνιστικότητα των ελληνικών εταιριών. Αναλυτικότερα, μέχρι το 2010 προβλέπεται για την εγχώρια αγορά, σημαντική αύξηση της ζήτησης της αμόλυβδης βενζίνης, κατά 5,5% ετησίως, μείωση της βενζίνης σούπερ κατά -18,5% το χρόνο ενώ η αύξηση του συνόλου των βενζινών θα διαμορφωθεί για τα επόμενα χρόνια στο 2,5% ετησίως.


Για το πετρέλαιο εσωτερικής καύσεως (κίνησης και θέρμανσης) προβλέπεται έως και το 2010 μέση ετήσια αύξηση από 2% έως 6%, για το πετρέλαιο κίνησης 0,4% με 2,7% και για το πετρέλαιο θέρμανσης 3% με 5,7%. Το μεγάλο εύρος των προβλέψεων οφείλεται στο ότι πολλοί παράγοντες που επηρεάζουν τη ζήτηση των προϊόντων αυτών, όπως ο ρυθμός διείσδυσης του φυσικού αερίου, ο αριθμός των ντιζελοκίνητων αυτοκινήτων που θα κυκλοφορήσουν, δεν ήταν εφικτό να εκτιμηθούν.

Στην Ελλάδα, τα πετρελαιοειδή προϊόντα κατέχουν την μερίδα του λέοντος μεταξύ του συνόλου των ενεργειακών αγαθών, με ποσοστό που φτάνει περίπου το 70%. Το ποσοστό αυτό ωστόσο εμφανίζει στην περίοδο 1985 - 2000 οριακή, πλην σταθερή, υποχώρηση η οποία αποδίδεται στην βραδεία υποκατάσταση των προϊόντων πετρελαίου από άλλες μορφές ενέργειας. Η εξάρτηση των τομέων της οικονομίας από προϊόντα πετρελαίου παρέμεινε σχεδόν σταθερή διαχρονικά ή μειώθηκε οριακά.

Ο τομέας των υπηρεσιών σημείωσε την υψηλότερη αύξηση ζήτησης για πετρελαιοειδή την δεκαετία του 1990, λόγω της αύξησης των υπηρεσιών του ιδιωτικού τομέα (συμπεριλαμβανομένου του τομέα του εμπορίου και του


τουρισμού). Ακολούθησαν τα νοικοκυριά και οι μεταφορές με ττοσοστά αύξησης 46,4% και 23,6% αντίστοιχα.

Σε ότι αφορά τα νοικοκυριά η διεύρυνση της ζήτησης οφείλεται στην άνοδο του βιοτικού εττιπέδου και των ανέσεων, ενώ για τις μεταφορές στην κατακόρυφη αύξηση του αριθμού των κυκλοφορόντων οχημάτων κατά 82% στην περίοδο 1990 - 2000.

Σε ότι αφορά τις εταιρίες διύλισης, η μελέτη του ΙΟΒΕ επισημαίνει ότι κατέγραψαν θετικούς ρυθμούς μεταβολής στα περισσότερα χρηματοοικονομικά τους μεγέθη την περίοδο 1997- 2001. Οι πωλήσεις σημείωσαν μέση ετήσια άνοδο κατά 18,6% προσεγγίζοντας το 2001 τα 5,58 δις εκ. ευρώ, παρόμοια τα καθαρά κέρδη προ φόρων παρουσίασαν ιστορική αύξηση με μέσο ετήσιο ρυθμό μεταβολής 258% σε 142,35 εκατομμύρια ευρώ.

Οι σημαντικές εξελίξεις της αγοράς πετρελαιοειδών τα επόμενα έτη εκτιμάται ότι θα είναι οι εξής:

• Η ουσιαστική απελευθέρωση της αγοράς πετρελαιοειδών, δηλαδή η αποδέσμευση των εταιρειών εμπορίας από την προμήθεια των προϊόντων από τα ελληνικά διυλιστήρια κατά τα επόμενα έτη, είναι αμφίβολη.

• Ο περιορισμός του ανταγωνισμού στην εμπορία όπου οι μεγάλες εταιρείες κατέχουν το 52% της αγοράς πετρελαιοειδών σε συνδυασμό με άλλους παράγοντες (έλλειψη αποθηκευτικών χώρων, υψηλό κόστος δημιουργίας υποδομής) επιδρά αρνητικά στον ρυθμό εκσυγχρονισμού.

• Είναι σαφής η τάση για ολοένα και πιο «ευγενή» καύσιμα. Μετά την πλήρη εγκατάλειψη της απλής βενζίνης το 2001, η αγορά αρχίζει να ζητάει καύσιμα νέας γενιάς.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3^

m m Α Ε Ρ ΙΟ


Η ενέργεια είναι η βάση της ύπαρξης του ανθρώπου. Για όλες τις χώρες, και ιδιαίτερα τις βιομηχανικές, είναι υψίστης σημασίας η μακρόχρονη εξασφάλιση της κάλυψης των ενεργειακών αναγκών, αψ’ ενός με την εκμετάλλευση των ίδιων πηγών ενέργειας και αφετέρου με τη σύναψη ασφαλών συμβάσεων τροφοδοσίας από χώρες πλούσιες σε ενεργειακά αποθέματα, όπως είναι το φυσικό αέριο.

Η εισαγωγή του φυσικού αερίου στην Ελλάδα αποφασίστηκε στα πλαίσια της προσπάθειας εκσυγχρονισμού και βελτίωσης του ενεργειακού ισοζυγίου, αλλά και την διαφοροποίηση των ενεργειακών πηγών της χώρας μας. Το φυσικό αέριο αποτελεί μια σύγχρονη και αποδοτική μορφή ενέργειας, φιλική προς το περιβάλλον, που χρησιμοποιείτε εύκολα και ακίνδυνα.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3.ΦΥΣΙΚΟ ΑΕΡΙΟ

3.2. ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ

Ένα είδος ενεργειακής πηγής είναι το φυσικό αέριο, το οποίο μέχρι τελευταία θεωρείτο ότι είναι οργανικής προέλευσης. Σήμερα υποστηρίζονται κυρίως δύο διαδικασίες δημιουργίας του.

Ένα μέρος των αποθεμάτων φυσικού αερίου δημιουργήθηκε μαζί με το πετρέλαιο. Η πρώτη ύλη ήταν τα νεκρά υπολείμματα πλαγκτού και αλγών σε αβαθείς αρχέγονες θάλασσες, τα οποία υπέστησαν ζύμωση στους πυθμένες των θαλασσών. Στη συνέχεια καλύφθηκαν από ανόργανα ιζήματα (άμμος, άσβεστος, πηλός) και μετατράπηκαν μέσω καταλυτικών διεργασιών σε άσφαλτο. Με την αυξανόμενη βύθιση του πυθμένα της θάλασσας, της πίεσης και της θερμοκρασίας, σχηματίσθηκαν από την άσφαλτο υγροί και αέριοι υδρογονάνθρακες. Το φυσικό αέριο αυτής της προέλευσης εμφανίζεται στις πλούσιες σε υδρογονάνθρακες λεκάνες της γης.

Ένα άλλο μέρος των αποθεμάτων φυσικού αερίου δημιουργήθηκε μαζί με τους άνθρακες. Ανώτεροι φυτικοί οργανισμοί, από παλαιότερες γεωλογικές περιόδους μετά από απότομη βύθιση του εδάφους βρέθηκαν σε βαθύτερα στρώματα της γης, οι οποίοι μέσω της διεργασίας ενανθράκωσης μετατράπηκαν κατά σειρά σε τύφρη, λιγνίτη, λιθάνθρακα και ανθρακίτη. Κατά τη διάρκεια της ενανθράκωσης σχηματίσθηκαν σε μεγάλες ποσότητες αέρια προϊόντα διάσπασης, κυρίως μεθάνιο.

20


Μία νέα θεωρία υποστηρίζει ότι το μεγαλύτερο ποσοστό των αποθεμάτων φυσικού αερίου προέρχεται από την πρωταρχική ύλη του ηλιακού συστήματος. Σύμφωνα με αυτήν τη θεωρία στο εσωτερικό της γης είναι αποθηκευμένες τεράστιες ποσότητες φυσικού αερίου. Απόδειξη αυτής της θεωρίας είναι ότι κατά τις εκρήξεις των ηφαιστείων και τους σεισμούς παρατηρούνται επί το πλείστων έντονες εκλύσεις αερίων.

3.3. ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ

Το φυσικό αέριο είναι ορυκτό καύσιμο, άρα η διαθεσιμότητά του εξαρτάται από την επάρκεια των κοιτασμάτων (οι σημερινές προβλέψεις είναι για 8 0 - 100 χρόνια). Δεν πρέπει να σχετίζεται με υγραέριο βουτάνιο ή προπάνιο που είναι συνήθως παράγωγο καύσιμο από τα διυλιστήρια, επομένως η διαθεσιμότητά του εξαρτάται από την παραγωγική ικανότητα των διυλιστηρίων.

Το φυσικό αέριο είναι ελαφρύτερο από τον αέρα (σχετική πυκνότητα περίπου 0.55). Σε περίπτωση, επομένως διαρροής διαφεύγει προς την ατμόσφαιρα. Το υγραέριο είναι βαρύτερο από τον αέρα (σχετική πυκνότητα περίπου 1.8).

Η Ανωτέρα Θερμογόνος Δύναμη του φυσικού αερίου κυμαίνεται από 9000 - 11000Kcal/Nm3. Η Ανωτέρα Θερμογόνος Δύναμη του υγραερίου είναι υψηλότερη 23000 - 30000Kcal/Nm3. Αυτό σε συνδυασμό με την διαφορετική σχετική πυκνότητα των δύο καυσίμων, σημαίνει ότι το φυσικό αέριο και το υγραέριο δεν είναι μεταξύ τους εναλλάξιμα, δηλαδή δεν είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθεί το ένα σε καυστήρες που είναι σχεδιασμένοι για την καύση του άλλου.

Τα όρια ανάφλεξης του φυσικού αερίου είναι 4,5% - 15% (δηλαδή η καύση δεν μπορεί να διατηρηθεί εάν η περιεκτικότητα του αέρα σε φυσικό αέριο είναι εκτός αυτών των ορίων) ενώ του υγραερίου είναι 2% - 9,3%.


ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΑΕΡΙΩΝ

ΧημικόςΤύπος

ΜοριακόΒάρος

Πυκνότητα ρΛη’ 0°@760ηιη Hg

Ξηρό

Σχηική Πυκνότητα Αέρας = 1

Ανώτερη Θερμογόνος

Δύναμη σε kcalAn’ 0*C@760mm Hg,

Ξηρό-Μανκό αέριο

Θεωρητική απαίτηση σε ξηρό αέρα

καύσης ηι’θη’ΜεΙάνιο CH» 16.043 715,8 0,5537 9.497,20 9,52M m i n ΟςΗδ 30,070 1.342 1,0378 ---------16.613,4--------- — ίδΙΕδ—

ΠροπόΜΟ CsHe 44.097 1.968 1,5219 23.671,9 23,80Βουτάνιο C»Hio 58.124 2.594 2,0061 30.688,0 30,94Βτνζόλιο CeHe 78.114 i4 8 6 2,6961 35.699,2 5δΤδ

fEpo Η2Ο 18,016 803,9 ΰ,65 ΐ8Ofuyovo 02 52,00 1.428 1,1044

Αζ ϋτο (κοΙόρο) Ν2 28,016 1.250 0,9669Itpoc (28,97) 1.293 Ι,ΰΟΟΰ

Διοξείδιο του ΆνΦρακα C02 44,011 1.964 1,5189

Μανοξείδιο του Άνθρακα CO 28,011 1.250 0,9667 3.035,5 2,38

νδρογόνο Η2 2,016 89,95 0,0696 3.054,2 2,38ΠΗΓΗ; ΔΕΠΑ (ΔΗΜΟΣΙΑ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΗ ΑΕΡΙΟΥ)

Τυπική Σιίατααη Οιιιαικού Asfiiou

ΣΥΣΤΑΣΗ ΡΩΣΙΚΟ ΦΥΣΙΚΟ ΑΕΡΙΟ

1 ΑΛΓΕΡΙΝΟ ΦΥΣΙΚΟ 1 ΑΕΡΙΟ

1 Περιεκτικότητα (% κ.ο.) σε : II Μεθάνιο (C1) 98 I 91.2

I Αιθάνιο (C2) 0,6 6,5

[ Προπάνιο (C3) 0.2 1.1

[ Βουτάνιο (C4) 0,2 0,2

[ Πεντάνιο (C5) και βαρύτερα I 0··'I Άζωτο (Ν2) 0,8 1.0

[ Διοξείδιο του άνθρακα (C02) 0,1 1

I Ανωτέρα Θερμογόνος Δύναμηαπό 8,600 kcal/Nm έως 9,200 kcal/Nm^

από 9,640 kcal/Nm®

έως 10,650 kcal/Nm'^

Το φυσικό αέριο δεν περιέχει στερεά σώματα.ΠΗΓΗ: ΔΕΠΑ (ΛΗΜΟΣΜ ΕΠΙΧΕΠ·ΗΣΗ ΑΕΡΙΟΥ)


3.4. ΧΡΗΣΕΙΣ ΤΟΥ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ

3.4.1. Φυσικό αέριο στη βιουηγανία

Το φυσικό αέριο είναι η φυσική ενεργειακή επιλογή για βιομηχανίες με άμεσες και έμμεσες θερμικές ανάγκες αλλά και η συμφέρουσα επιλογή στην παραγωγή αμμωνίας, βελτιώνοντας την ανταγωνιστική θέση των μονάδων.

Αν επιχειρήσουμε να δώσουμε με απλά λόγια την εικόνα του φυσικού αερίου, θα λέγαμε ότι είναι ένα εύχρηστο, αποδοτικό, καθαρό και οικονομικό καύσιμο. Αν δε σε όλα αυτά προσθέσουμε και την διαθεσιμότητά του, τις εξελιγμένες τεχνολογίες και την αξιοπιστία στην παροχή του, τότε η βιομηχανία δεν χρειάζεται να σκεφθεί πολύ για να το υιοθετήσει.

Βασικά πλεονεκτήματα του Φυσικού Αερίου στον βιομηχανικό τομέα:

. Συνεχής παροχή καυσίμου που εξασφαλίζει απρόσκοπτη λειτουργία και αποδεσμεύει κεφάλαια για διατήρηση αποθεμάτων και αποθηκευτικών χώρων.

. Μειωμένες εκπομπές ρύπων, που συμβάλλουν αποφασιστικά στο καθαρότερο περιβάλλον και στην καταπολέμηση του φαινόμενου του θερμοκηπίου.

• Μειωμένο λειτουργικό κόστος διαχείρισης καυσίμου και συντήρησης.

. Αυξημένη ενεργειακή απόδοση και οικονομία.• Βελτίωση της ποιότητας των προϊόντων.. Ευχέρεια χειρισμού και ελέγχου.• Αποκέντρωση θερμικών χρήσεων.

3.4.2. Φυσικό αέοιο στην παοανωνή nAEKTOiKhc ενέργειας

Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας με καύσιμο το φυσικό αέριο είναι η νέα μεγάλη πρόκληση στη χρήση του και εξελίσσεται με ταχύτατους ρυθμούς σε όλη την Ευρώπη. Ιδιαίτερα στη χώρα μας, με την απελευθέρωση της ενεργειακής αγοράς, η συμπαραγωγή θερμότητας και ηλεκτρισμού καθώς και οι σταθμοί συνδυασμένου κύκλου φυσικού αερίου αποκτούν ιδιαίτερα επίκαιρο χαρακτήρα.

Οι φυσικές ιδιότητες του φυσικού αερίου σε συνδυασμό με το φθηνό κόστος παραγωγής και την υψηλή του απόδοση σε θερμική ενέργεια, το καθιστούν μοναδικό καύσιμο στην ηλεκτροπαραγωγή. Η ΔΕΗ έχει συνάψει 25ετή σύμβαση συνεργασίας με τη ΔΕΠΑ και έχει θέσει ήδη σε λειτουργία μονάδες ηλεκτροπαραγωγής, με καύσιμο το φυσικό αέριο.

3.4.3. Φυσικό αέριο στο σττίτι

Περισσότερο από 50 εκατομμύρια νοικοκυριά στην Ευρώπη και πάνω από τα μισά νοικοκυριά της Αμερικής απολαμβάνουν καθημερινά τις ευκολίες, την αυτονομία, την ασφάλεια και την οικονομία που τους προσφέρει η μόνιμη και σταθερή παροχή του φυσικού αερίου:

. στη θέρμανση, χωρίς εξαρτήσεις και με σταθερή παροχή κάτω από τον απόλυτο έλεγχό σας,

. στο μαγείρεμα, χωρίς χρόνους αναμονής και με άμεση ρύθμιση της θερμοκρασίας,

. στο ζεστό νερό, τη στιγμή που το θέλετε, όπου και όταν το θέλετε,

. και σε πολλές άλλες λειτουργίες του νοικοκυριού,• με μια σειρά νέων προϊόντων όπως στεγνωτήρια ρούχων,

τζάκια και μπάρμπεκιου,• Και όλα τα παραπάνω με έναν απλό και γρήγορο τρόπο

σύνδεσης και με μία συγκριτικά χαμηλή οικονομική δαπάνη που γίνεται εφάτΓαξ.

Τα βασικά πλεονεκτήματα του φυσικού αερίου στον οικιακό


Αυτονομία, αμεσότητα και ταχύτητα.Σταθερή και μόνιμη παροχή, χωρίς εξαρτήσεις.Ασφάλεια στη χρήση, χωρίς οσμές, θορύβους και ρύπους. Εύκολη και απλή εγκατάσταση εξοπλισμού με καθαριότητα και οικονομία χώρων.Μεγαλύτερη διάρκεια ζωής των συσκευών και του εξοπλισμού, με υψηλότερη απόδοση και μικρότερο κόστος συντήρησης, χωρίς πρόσθετες δαπάνες για την ομαλή λειτουργία του (δεξαμενές, αντλίες, προθερμαντήρες, κ.λπ.). Οικονομία αφού χρεώνεται όσο ακριβώς χρησιμοποιείται. Δεν προπληρώνεται όπως το πετρέλαιο.


. Είναι οικονομικότερο από το πετρέλαιο και είναι αρκετά φθηνότερο από τον ηλεκτρισμό.

3.4.4. Φυσικό αέοιο σε EwiYEiohaEic του tpitovevoijc τομέα

Ξενοδοχεία και νοσοκομεία, εκπαιδευτικά ιδρύματα, αθλητικά και πολιτιστικά κέντρα, μεγάλα κτίρια γραφείων, χώροι αναψυχής, εμπορικά κέντρα και καταστήματα, μπορούν τώρα να χρησιμοποιήσουν το Φυσικό Αέριο για θέρμανση των χώρων, παραγωγή ζεστού νερού, μαγείρεμα καθώς και άλλες εξειδικευμένες εργασίες, εκμεταλλευόμενα τα ασύγκριτα πλεονεκτήματά του και επιτυγχάνοντας μεγάλες οικονομίες κλίμακας και απόλυτη λειτουργικότητα.

Ακόμα και μια σειρά επαγγελματιών θα βρουν στο φυσικό αέριο τη συμφέρουσα λύση στις καθημερινές ανάγκες των επιχειρήσεών τους. Αρτοποιεία, εστιατόρια, εργαστήρια ζαχαροπλαστικής, εργαστήρια αργυροχρυσοχόίας, πλυντήρια και στεγνωτήρια, συνεργεία αυτοκινήτων με φούρνους βαφής περιλαμβάνονται στον μακρύ κατάλογο των καταναλωτών του φυσικού αερίου.

Τα βασικά Πλεονεκτήματα του Φυσικού Αερίου στον τριτογενή τομέα:

. Συνεχής παροχή και έλλειψη ενασχόλησης με παραγγελίες και παραλαβές καυσίμων.

. Δυνατότητα εκμετάλλευσης σημερινών αποθηκευτικών χώρων (δεξαμενών).

• Αισθητική αρτιότητα, αυξημένη καθαριότητα χώρων και συσκευών.

• Μειωμένη συντήρηση, ορθολογική χρήση ενέργειας, μείωση λειτουργικών δαπανών, οικονομία.

• Επιμήκυνση της διάρκειας ζωής του εξοπλισμού, υψηλότερη απόδοση.

3.4.5. Φυσικό αέοιο στην αυτοκίνηση

Οι εφαρμογές του φυσικού αερίου συνεχώς επεκτείνονται σε παγκόσμιο επίπεδο. Αυτό είναι μια πρακτική απόδειξη ότι το φυσικό αέριο είναι πράγματι το καύσιμο του μέλλοντος και ότι θα συμβάλλει ουσιαστικά στη λύση του ενεργειακού και περιβαλλοντικού προβλήματος της ανθρωπότητας.

Η κίνηση λεωφορείων με φυσικό αέριο είναι ένα τέτοιο παράδειγμα και η ΔΕΠΑ είναι από τις πρώτες που το εφάρμοσαν. Τριακόσια νέα λεωφορεία της ΕΘΕΛ με αεριοκίνηση τέθηκαν ήδη σε κυκλοφορία στην πρωτεύουσα, ενώ παράλληλα ετοιμάζονται τα εγκαίνια του μεγαλύτερου ευρωπαϊκού Σταθμού Ανεφοδιασμού στην Ανθούσα Αττικής. Μια ενδεδειγμένη ενέργεια για τις ελληνικές πόλεις που αντιμετωπίζουν περιβαλλοντικά προβλήματα αλλά και για βιομηχανίες που εδρεύουν σε επιβαρυμένες περιοχές και χρησιμοποιούν λεωφορεία για τις μεταφορές του προσωπικού τους.


3.5. ΟΦΕΛΗ ΑΠΟ ΤΗΝ ΧΡΗΣΗ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ

Τα οφέλη από τη χρήση του φυσικού αερίου στον οικιακό και εμπορικό τομέα:

. Είναι η πιο οικονομική ενέργεια.

. Οδηγεί σε γρήγορη απόσβεση της επένδυσης.• Η μέτρηση γίνεται με ακρίβεια.. Ο λογαριασμός πληρώνεται μετά την κατανάλωσή του.• Δεν απαιτείται αποθηκευτικός χώρος.

3.5.1. Προστασία του Περιβάλλοντο€

Το φυσικό αέρ'ο είναι η καθαρότερη πηγή πρωτογενούς ενέργειας, μετά τις ανανεώσιμες μορφές. Τα μεγέθη των εκπεμπόμενων ρύπων είναι σαφώς μικρότερα σε σχέση με τα συμβατικά καύσιμα, ενώ η βελτίωση του βαθμού απόδοσης μειώνει τη συνολική κατανάλωση καυσίμου και συνεπώς περιορίζει την ατμοσφαιρική ρύπανση.

ΕΚΠΕΜΠΟΜΕΝΟΙ ΡΥΠΟΙ ΣΕ ΣΧΕΣΗ ΜΕ ΑΛΛΑ ΚΑΥΣΙΜΑ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΚΑΥΣΗ ΣΕ ΜΟΝΑΔΑ ΑΤΜΟΠΑΡΑΓΠΓΗΣ

ΠΗΓΗ: ΔΕΠΑ (ΔΗΜΟΣΙΑ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΗ ΑΕΡΙΟΥ)


3.5.2. Τόνωση inc BiounyaviKhc απασγόλnσnc

To φυσικό αέριο προσφέρει τη δυνατότητα εισαγωγής νέων τεχνολογιών αυξημένης ενεργειακής απόδοσης, σε πολλούς βιομηχανικούς κλάδους.

Παρέχει το κίνητρο για τον εκσυγχρονισμό του ενεργειακού εξοπλισμού των μονάδων. Ενισχύει την παραγωγή ποιοτικά ανώτερων προϊόντων σε συγκεκριμένες βιομηχανίες.

3.5.3. Εξοικονόμηση ενέργειας

Με την υποκατάσταση ηλεκτρικής ενέργειας από φυσικό αέριο, κυρίως στις οικιακές και εμπορικές χρήσεις, θα αποφευχθούν οι απώλειες μετατροπής του σε ηλεκτρική ενέργεια καθώς και στη μεταφορά της. Η χρησιμοποίηση φυσικού αερίου σε μονάδες συνδυασμένου κύκλου θα έχει ως αποτέλεσμα τη σημαντική αύξηση του βαθμού απόδοσης παραγωγής ηλεκτρισμού σε 52-55% έναντι 35-40% των συμβατικών ηλεκτροπαραγωγικών σταθμών. Λόγω της "καθαρότητας" των προϊόντων καύσης του φυσικού αερίου, αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί απ' ευθείας σε ορισμένες βιομηχανικές εφαρμογές χωρίς την παρεμβολή εναλλακτών που έχουν ως συνέπεια ενεργειακές απώλειες.

3.5.4. Μείωση της εξάρτησης από το ττετοέλαιο

Η χρήση του φυσικού αερίου θα έχει σημαντικές θετικές επιδράσεις στη δομή του ενεργειακού ισοζυγίου της χώρας, ενώ ταυτόχρονα θα μειωθεί η εξάρτησή της από το πετρέλαιο.

3.5.5. Τόνωση Tnc απασγόλησης

Η διεύρυνση της χρήσης του φυσικού αερίου στον οικιακό, εμπορικό και βιομηχανικό τομέα συμβάλλει αποτελεσματικά στην αντιμετώπιση της ανεργίας με τη δημιουργία νέων θέσεων και ειδικοτήτων στην αγορά εργασίας.

Ο τομέας των υπηρεσιών σημείωσε την υψηλότερη αύξηση ζήτησης για πετρελαιοειδή την δεκαετία του 1990, λόγω της αύξησης των υπηρεσιών του ιδιωτικού τομέα (συμπεριλαμβανομένου του τομέα του εμπορίου και του τουρισμού). Ακολούθησαν τα νοικοκυριά και οι μεταφορές με ποσοστά αύξησης 46,4% και 23,6% αντίστοιχα.

3.6. ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ

Το σύστημα του φυσικού αερίου έχει ως σκοπό την ασψαλή τροφοδοσία των μεγάλων καταναλωτικών κέντρων της χώρας και αποτελείται από:

• το δίκτυο μεταφοράς του φυσικού αερίου,• τον τερματικό σταθμό αποθήκευσης του υγροποιημένου

(LNG) αλγερινού φυσικού αερίου στην Ρεβυθούσα. Το υγροποιημένο φυσικό αέριο επαναεριοποιείται και τροφοδοτεί το δίκτυο μεταφοράς και

• το σύστημα διανομής του φυσικού αερίου στους καταναλωτές.


ΠΗΓΗ: ΔΗΜΟΣΙΑ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΗ ΑΕΡΙΟΥ(ΔΕΠΑ)


3.6.1. Δίκτυο υεταφοοάς

Στο δίκτυο μεταφοράς του φυσικού αερίου περιλαμβάνονται:

. Κεντρικός αγωγός μεταφοράς αερίου υψηλής πίεσης (70 bar) από τα ελληνοβουλγαρικά σύνορα μέχρι την Αττική, συνολικού μήκους 512km. Η διάμετρος του αγωγού είναι 3 6" για τα πρώτα 100km και 3 0" για τα υπόλοιπα.

. Κλάδοι μεταφοράς υψηλής πίεσης προς την ανατολική Μακεδονία και Θράκη, τη Θεσσαλονίκη, το Βόλο και την Αττική, συνολικού μήκους 440km.

. Μετρητικοί και ρυθμιστικοί σταθμοί για τη μέτρηση της παροχής αερίου και τη ρύθμιση της πίεσης.

. Σύστημα τηλεχειρισμού, ελέγχου λειτουργίας και τηλεπικοινωνιών.

. Κέντρα λειτουργίας και συντήρησης, στην Αττική, τη Θεσσαλονίκη και τη Θεσσαλία.

. Συνοριακός Σταθμός Εισόδου (Border Station).

3.6.2. Τερματικός σταθυός αποθήκευσης του υνοοποιημένου φυσικού αερίου

Οι εγκαταστάσεις αποθήκευσης του υγροποιημένου φυσικού αερίου στην Ρεβυθούσα περιλαμβάνουν:

• Δύο δεξαμενές αποθήκευσης συνολικής χωρητικότητας 130.000m^ (65.000m^έκαστη),

• Εγκαταστάσεις ελλιμενισμού δεξαμενόπλοιων,. Κρυογενικές εγκαταστάσεις,• Αεριοποιητές, για την επαναεριοποίηση του LNG και την

τροφοδοσία του συστήματος μεταφοράς,• Δύο αγωγούς διασύνδεσης της Ρεβυθούσας με το σύστημα

μεταφοράς,• Ναυλωμένο δεξαμενόπλοιο χωρητικότητας 29,500m^

υγροποιημένου φυσικού αερίου.

3.6.3. Σύστημα διανομής

Το σύστημα διανομής αποτελείται από:

• δίκτυα μέσης πίεσης (19bar) στην Αττική, Θεσσαλονίκη, Θεσσαλία και στις βιομηχανικές περιοχές Οινοφύτων, Πλατέος Ημαθίας, Ξάνθης, Καβάλας και Κομοτηνής,

δίκτυα χαμηλής πίεσης (4bar) σε Αττική, Θεσσαλονίκη και Θεσσαλία, προβλεπόμενου μήκους 6.500km, ύπαρχον δίκτυο διανομής στην Αθήνα. Η ΔΕΠΑ, στο πλαίσιο του κατασκευαστικού της έργου, ολοκλήρωσε στην ευρύτερη περιοχή της πρωτεύουσας 860km δικτύου διανομής τα οποία προστέθηκαν στα υφιστάμενα 550km δικτύου που ανήκαν στην Δημοτική ' Επιχείρηση Φωταερίου Αθηνών και ήδη τροφοδοτεί περίπου 8.000 εμπορικούς, οικιακούς και βιομηχανικούς καταναλωτές με φυσικό αέριο.


3.7. ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ

Μέχρι την πετρελαϊκή κρίση στις αρχές του 7 0 οι καταναλωτές συμπεριφέρονταν σαν να ήταν αυτονόητο ότι η ενέργεια θα είναι πάντοτε διαθέσιμη στις επιθυμητές ποσότητες και σε χαμηλές τιμές. Τα παράγωγα του πετρελαίου χρησιμοποιούνταν ως καύσιμα στα νοικοκυριά, στις βιομηχανίες και στις μεταφορές σε χαμηλές τιμές.

Μετά την πετρελαϊκή κρίση φυσικά η κατάσταση αλλάζει άρδην. Γίνεται σε όλους κατανοητό ότι τα αποθέματα σε ορυκτά καύσιμα και κυρίως το πετρέλαιο δεν είναι απεριόριστα. Οι χώρες αφ’ ενός προσπαθούν να μειώσουν την κατανάλωση πετρελαίου, βελτιώνοντας ή αλλάζοντας τις τεχνολογίες χρήσης του, και αφ’ ετέρου στρέφονται στη χρήση άλλων μορφών πρωτογενούς ενέργειας. Έτσι παρατηρούμε στροφή προς την πυρηνική ενέργεια και τα αέρια καύσιμα, από τα οποία σημαντικότερο είναι το φυσικό αέριο.

Στην Ελλάδα τα σημαντικά στάδια για την εισαγωγή του φυσικού αερίου άρχισαν να λαμβάνουν έργο στις αρχές του 1984, που έγινε σύσταση κλιμακίου στη Δημόσια Επιχείρηση Πετρελαίου (ΔΕΠ) για μελέτη του φυσικού αερίου. Ύστερα από σειρά επαφών με τη Σοβιετική Ένωση και την Αλγερία για την αγορά φυσικού αερίου από τις χώρες αυτές, υπογράφτηκε διακρατική συμφωνία μεταξύ Ελλάδας και Σοβιετικής Ένωσης και αργότερα μεταξύ ΔΕΠ και Sonatrach Αλγερίας. Στα τέλη του 1988 ιδρύεται θυγατρική εταιρεία της ΔΕΠ, επονομαζόμενη ως Δημόσια ΕΠιχείρηση Αερίου (ΔΕΠΑ). Το Δεκέμβριο του 1990 πραγματοποιείται συμφωνία με εταιρεία της Σοβιετικής Ένωσης για την κατασκευή κύριου αγωγού μήκους 512km, από τα ελληνοβουλγαρικά σύνορα μέχρι το

Πάτημα, στην Ελευσίνα. Το 1996 έχουμε την ολοκλήρωση της κατασκευής κυρίως αγωγού και τερματικού σταθμού συνόρων, όπου τότε γίνεται και η έναρξη δοκιμαστικών παραλαβών ρωσικού φυσικού αερίου. Το 2000 ξεκινά η πλήρης λειτουργία του Τερματικού Σταθμού Υγροποιημένου Φυσικού Αερίου της ΔΕΠΑ στη νησίδα της Ρεβυθούσας, όπου η τροφοδότηση γίνεται από την Αλγερία.

Τον Οκτώβριο του 2005 κατατέθηκε νομοσχέδιο για την απελευθέρωση του της αγοράς του φυσικού αερίου, το πρώτο από τα τρία νομοσχέδια με τα οποία ολοκληρώνεται το θεσμικό πλαίσιο για την απελευθέρωση, με κανόνες, της αγοράς ενέργειας.Σήμερα, οι προοπτικές περαιτέρω διείσδυσης και χρήσης του φυσικού αερίου διαφαίνονται ιδιαίτερα θετικές, καθώς οι διεθνείς διασυνδέσεις, η ηλεκτροπαραγωγή με χρήση φυσικού αερίου και οι επεκτάσεις του δικτύου φυσικού αερίου σε νέες περιοχές της χώρας, αναμένεται να οδηγήσουν σε διπλασιασμό της εγχώριας κατανάλωσης φυσικού αερίου στο άμεσο μέλλον. Επιπλέον, νέες προοπτικές διανοίγονται μετά την ίδρυση της Ενεργειακής Κοινότητας, μετά την υπογραφή της Συνθήκης που έγινε στις 25 Οκτωβρίου 2005.


Η θέσπιση κατάλληλου κανονιστικού και ρυθμιστικού πλαισίου της αγοράς φυσικού αερίου σε συμφωνία με την κοινοτικής Οδηγίας 55/2003 κρίνεται καθοριστικής σημασίας, καθώς αντιμετωπίζονται αποτελεσματικά τόσο τα θέματα σχετικά με την ανάπτυξη ανταγωνισμού στην αγορά, όσο και θέματα σχετικά με την ασφάλεια εφοδιασμού και την παροχή υπηρεσιών κοινής ωφέλειας γενικότερα.

Η απελευθέρωση των αγορών ενέργειας, σε συνδυασμό με τις μεγάλες διεθνείς ενεργειακές πρωτοβουλίες δημιουργούν ένα νέο τοπίο στην ενέργεια. Η χώρα μας στο σταυροδρόμι των μεγάλων διεθνών ενεργειακών δρόμων ηλεκτρισμού, φυσικού αερίου και πετρελαίου αποκτά ένα πλαίσιο ελκυστικό για την προσέλκυση επενδύσεων μεγάλης κλίμακας με στόχο τον ασφαλή ενεργειακό εφοδιασμό, τη δημιουργία νέων θέσεων εργασίας και την αναβάθμιση της γεωστρατηγικής της θέσης.

ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ


Ως Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ) ορίζονται οι ενεργειακές πηγές (ο ήλιος, το νερό, ο άνεμος, η βιομάζα, κλπ.), οι οποίες υπάρχουν σε αφθονία στο φυσικό μας περιβάλλον. Είναι οι πρώτες μορφές ενέργειας που χρησιμοποίησε ο άνθρωπος, σχεδόν αποκλειστικά, μέχρι τις αρχές του 20ου αιώνα, οπότε και στράφηκε στην εντατική χρήση του άνθρακα και των υδρογονανθράκων.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4.ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Το ενδιαφέρον για την ευρύτερη αξιοποίηση των ΑΠΕ, καθώς και για την ανάπτυξη αξιόπιστων και οικονομικά αποδοτικών τεχνολογιών που δεσμεύουν το δυναμικό τους παρουσιάσθηκε αρχικά μετά την πρώτη πετρελαϊκή χρήση του 1979 και παγιώθηκε την τελευταία δεκαετία, μετά τη συνειδητοποίηση των παγκόσμιων περιβαλλοντικών προβλημάτων. Τα εγγενή πλεονεκτήματα των ΑΠΕ και κυρίως η ουσιαστική συμβολή τους στην ενεργειακή απεξάρτηση της ανθρωπότητας από τους εξαντλήσιμους ενεργειακούς πόρους, επιτάσσουν αυτήν τη στροφή.

Για πολλές χώρες, οι ΑΠΕ αποτελούν μία σημαντική εγχώρια πηγή ενέργειας, με μεγάλες δυνατότητες ανάπτυξης σε τοπικό και εθνικό επίπεδο. Συνεισφέρουν σημαντικά στο ενεργειακό τους ισοζύγιο, συμβάλλοντας στη μείωση της εξάρτησης από το ακριβό και εισαγόμενο πετρέλαιο και στην ενίσχυση της ασφάλειας του ενεργειακού τους εφοδιασμού. Παράλληλα, συντελούν και στην προστασία του περιβάλλοντος, καθώς έχει πλέον διαπιστωθεί ότι ο ενεργειακός τομέας είναι ο πρωταρχικός υπεύθυνος για τη ρύπανση του περιβάλλοντος.

Πραγματικά, σχεδόν το 95% της ατμοσφαιρικής ρύπανσης οφείλεται στην παραγωγή, το μετασχηματισμό και τη χρήση των συμβατικών καυσίμων (άνθρακας και πετρέλαιο). Φαίνεται συνεπώς ότι ο μόνος δυνατός τρόπος για να μπορέσει η Ευρωπαϊκή Ένωση να ανταποκριθεί στο φιλόδοξο στόχο που έχει θέσει, για σημαντικό περιορισμό των εκπομπών του διοξειδίου του άνθρακα (CO2), είναι να επιταχύνει την ανάπτυξη των ΑΠΕ.


Τα κύρια πλεονεκτήματα των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΑΠΕ), είναι τα εξής:

• Είναι πρακτικά ανεξάντλητες πηγές ενέργειας και συμβάλλουν στη μείωση της εξάρτησης από εξαντλήσιμους συμβατικούς ενεργειακούς πόρους.

• Είναι εγχώριες πηγές ενέργειας και συνεισφέρουν στην ενίσχυση της ενεργειακής ανεξαρτητοποίησης και της ασφάλειας του ενεργειακού εφοδιασμού σε εθνικό επίπεδο.

• Είναι διάσπαρτες γεωγραφικά και οδηγούν στην αποκέντρωση του ενεργειακού συστήματος, δίνοντας τη δυνατότητα κάλυψης των ενεργειακών αναγκών σε τοπικό και περιφερειακό επίπεδο, ανακουφίζοντας έτσι τα συστήματα υποδομής και μειώνοντας τις απώλειες από τη μεταφορά ενέργειας.

• Προσφέρουν τη δυνατότητα ορθολογικής αξιοποίησης των ενεργειακών πόρων, καλύπτοντας ένα ευρύ φάσμα των ενεργειακών αναγκών των χρηστών (π.χ. ηλιακή ενέργεια για θερμότητα χαμηλών θερμοκρασιών, αιολική ενέργεια για ηλεκτροπαραγωγή).

• Έχουν συνήθως χαμηλό λειτουργικό κόστος που δεν επηρεάζεται από τις διακυμάνσεις της διεθνούς οικονομίας και ειδικότερα των τιμών των συμβατικών καυσίμων.

• Οι εγκαταστάσεις εκμετάλλευσης των ΑΠΕ έχουν σχεδιαστεί για να καλύπτουν τις ανάγκες των χρηστών και σε μικρή κλίμακα εφαρμογών ή σε μεγάλη κλίμακα, αντίστοιχα, έχουν μικρή διάρκεια κατασκευής, επιτρέποντας έτσι τη γρήγορη ανταπόκριση της προσφοράς προς τη ζήτηση ενέργειας.

• Οι επενδύσεις των ΑΠΕ είναι εντάσεως εργασίας, δημιουργώντας σημαντικό αριθμό νέων θέσεων εργασίας, ιδιαίτερα σε τοπικό επίπεδο.

• Μπορούν να αποτελέσουν σε πολλές περιπτώσεις πυρήνα για την αναζωογόνηση οικονομικά και κοινωνικά υποβαθμισμένων περιοχών και πόλο για την τοπική ανάπτυξη, με την προώθηση ανάλογων επενδύσεων (π.χ. θερμοκηπιακές καλλιέργειες με τη χρήση γεωθερμικής ενέργειας).

• Είναι φιλικές προς το περιβάλλον και τον άνθρωπο και η αξιοποίησή τους είναι γενικά αποδεκτή από το κοινό.


Οι μορφές των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας(ΑΠΕ) είναι:

Α ιο λ ικ ή Ε ν έ ο ν ε ια : η κινητική ενέργεια ττου παράγεται από τη δύναμη του ανέμου και μετατρέπεται σε απολήψιμη μηχανική ενέργεια ή / και σε ηλεκτρική ενέργεια.

Υ δ ρ α υ λ ικ ή Ε ν έ ο ν ε ια : αξιοποιεί τις υδατοπτώσεις, με στόχο την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας ή και το μετασχηματισμό της σε απολήψιμη μηχανική ενέργεια.

Β ιο υ ά δ α : είναι αποτέλεσμα της φωτοσυνθετικής δραστηριότητας, που μετασχηματίζει την ηλιακή ενέργεια με μία σειρά διεργασιών των φυτικών οργανισμών χερσαίας ή υδρόβιας προέλευσης.

Η λ ια κ ή Ε ν έ ο ν ε ια : αξιοποιείται μέσω τεχνολογιών πουεκμεταλλεύονται και τη θερμότητα και τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα του ήλιου. Οι τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται για την εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας, διακρίνονται σε:

• ΕνεργηΉκά.,.Ηλ^κά μετατρέπουν την ηλιακήακτινοβολία σε θερμότητα.

• .Π.ς?.θ.ητικά......... .Ηλιακά......... και.......... .Υβρ.ΐδικά.......... Συστήματα;αφορούν κατάλληλες αρχιτεκτονικές λύσεις και χρήσηκατάλληλων δομικών υλικών για τη μεγιστοποίηση της απ' ευθείας εκμετάλλευσης της ηλιακής ενέργειας για θέρμανση, κλιματισμό ή φωτισμό.

• ί ’.ώ.Τ.οβολταϊκά..Ηλια^ την ηλιακήενέργεια άμεσα σε ηλεκτρική ενέργεια.

Γ ε ω θ ε ο υ ικ ή Ε ν έ ο ν ε ια : η θερμική ενέργεια που προέρχεται από το εσωτερικό της γης και εμπεριέχεται σε φυσικούς ατμούς, σε επιφανειακά ή υπόγεια θερμά νερά και σε θερμά ξηρά πετρώματα.

Α σ τικ ά Α π ο ο ο ίυ υ α τ α : η αξιοποίηση του ενεργειακού περιεχομένου τους.

Παρά το γεγονός, ότι η Ελλάδα είναι πλούσια σε όλες τις παραπάνω μορφές ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, εν τούτοις η αξιοποίηση τους, με λίγες εξαιρέσεις, παραμένει ακόμη σεεμβρυακό στάδιο, συγκρινόμενη με άλλες χώρες αλλά και με αυτές τις ίδιες τις δυνατότητες της χώρας. Χωρίς υπερβολή η ανάπτυξη των ΑΠΕ μέσα στα επόμενα χρόνια μπορεί να θεωρηθεί ως υπ’ αριθμόν ένα πρόκληση στον τομέα της ενέργειας τόσο για το κράτος όσο και για τους ιδιώτες.

4.2. ΗΛΙΑΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ

Ο ήλιος είναι ένας τεράστιος αντιδραστήρας σύντηξης, όπου πραγματοποιείται μετατροπή του υδρογόνου σε ήλιο με ρυθμό 4 εκατομμύρια τόνους το δευτερόλεπτο, ακτινοβολώντας ενέργεια προς τη γη λόγω της υψηλής θερμοκρασίας της επιφάνειας του (6000°C). Το ένα τρίτο της ακτινοβολίας που προσπίπτει στη γη ανακλάται πίσω στο διάστημα ενώ η υπόλοιπη απορροφάται και εκπέμπεται τελικά στο διάστημα ως υπέρυθρη ακτινοβολία. Η γη ακτινοβολεί όση ενέργεια έχει λάβει, δημιουργώντας μια κατάσταση ενεργειακής ισορροπίας σε θερμοκρασία κατάλληλη για τη διατήρηση της ζωής.


Έτσι, θεωρώντας την ηλιακή ακτινοβολία που προσπίπτει στη γη σε ποσοστό 100%, από αυτήν;

• το 34% ανακλάται στο διάστημα,• το 19% απορροφάτε στην ατμόσφαιρα,• ενώ η επιφάνεια του εδάφους δέχεται άμεση ακτινοβολία

κατά 24% - και έμμεση (διάχυτη) ακτινοβολία κατά 23%.

Δηλαδή, η συνολική ηλιακή ακτινοβολία που τελικά προσπίπτει στην επιφάνεια του εδάφους είναι 47%. Η άμεση ακτινοβολία είναι το ποσοστό του φωτός που φθάνει απευθείας από τον ήλιο και μπορεί να ανακλαστεί και να εστιαστεί κάπου. Η διάχυτη είναι το κλάσμα του φωτός που διαχέεται π.χ. λόγω της ατμόσφαιρας ή νέφωσης και χωρίς την οποία ο ουρανός θα φαίνονταν μαύρος.

Η Ελλάδα είναι χώρα με μεγάλη ηλιοφάνεια (3.000 ώρες το χρόνο) οπότε και προσφέρεται για την αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας. Η τοποθεσία της στην υδρόγειο ευνοεί την εκμετάλλευσή της καθ' όλη τη διάρκεια του χρόνου, με μέση ημερήσια ενέργεια που δίνεται από τον ήλιο στην Ελλάδα να είναι της τάξης των 4,6kWh/m^.

Με αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας μπορούμε να παράγουμε είτε θερμική ή ηλεκτρική ενέργεια. Η αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας για παραγωγή θερμότητας μπορεί να πραγματοποιηθεί με δύο ειδών συστήματα: τα ενεργητικά και τα παθητικά, ενώ για την παραγωγή ηλεκτρισμού με ενεργητικά (θερμικά) και φωτοβολταϊκά συστήματα.


4.2.1. Ενεονητικά ηλιακά συστήυατα

Τα ενεργητικά ηλιακά συστήματα χρησιμοποιούν κατά βάση μηχανικά μέσα για τη μεταφορά της θερμότητας από τα σημεία συλλογής της στον τόπο αποθήκευσης ή κατανάλωσης. Τα συστήματα χαρακτηρίζονται ως «ανοικτού κυκλώματος» ή «κλειστού κυκλώματος». Ένα σύστημα ανοικτού κυκλώματος κυκλοφορεί πόσιμο νερό στο συλλέκτη. Ένα σύστημα κλειστού κυκλώματος χρησιμοποιεί υγρό μεταφοράς θερμότητας (νερό ή διάλυμα αντιψυκτικού) για τη συλλογή θερμότητας και έναν εναλλάκτη θερμότητας για τη μεταφορά της θερμότητας στην κατοικία.

Ένα ενεργητικό ηλιακό σύστημα αποτελείται από τον ηλιακό συλλέκτη που είναι συνήθως τοποθετημένος στην ταράτσα ή στη στέγη ενός σπιτιού. Η η^ακή ακτινοβολία προσπίπτει πάνω στην επίπεδη μαύρη (για μέγιστη απορρόφηση) επιφάνεια του συλλέκτη. Κάτω από την απορροφητική επιφάνεια βρίσκεται ένα διαφανές κάλυμμα, συνήθως από γυαλί ή πλαστικό, που αφήνει τις ακτίνες να περάσουν, παγιδεύοντας όμως τη θερμικά τους ενέργεια. Τοποθετώντας σωληνώσεις μέσα στις οποίες κυκλοφορεί υγρό, σε επαφή με την απορροφητική επιφάνεια, απάγεται η εγκλωβισμένη ενέργεια η οποία, στη συνέχεια, μεταφέρεται στον τόπο που θα αποθηκευτεί ή θα καταναλωθεί.

Η πιο διαδεδομένη και εμπορικά καταξιωμένη εφαρμογή των ενεργητικών συστημάτων είναι η παραγωγή ζεστού νερού χρήσης, με τη θέρμανση ρευστού σε χαμηλές θερμοκρασίες, όπου χρησιμοποιείται ηλεκτρική αντλία για την κυκλοφορία του υγρού. Η ποσότητα του παραγόμενου ζεστού νερού από τον ηλιακό συλλέκτη εξαρτάται από τον τύπο και το μέγεθος του συστήματος, τη διαθέσιμη ηλιακή ακτινοβολία, τη σωστή εγκατάσταση και την κλίση-προσανατολισμό του συλλέκτη. Η σύνηθες μορφή παραγωγής ζεστού νερού στην Ελλάδα είναι τα οικιακά συστήματα θερμοσίφωνων ενώ για μεγάλες ποσότητες νερού χρησιμοποιούνται κεντρικά ηλιακά συστήματα, όπως σε βιομηχανίες, ξενοδοχεία, αθλητικά κέντρα, κ.ά. Δυστυχώς, όμως, παρά τις τεράστιες δυνατότητες που έχει η χώρα μας, τα κεντρικά ηλιακά συστήματα δεν έχουν εισχωρήσει επαρκώς στην αγορά και τούτο διότι το κεφάλαιο επένδυσης που απαιτείται είναι υψηλό. Επίσης, για τις βιομηχανικές εγκαταστάσεις, ανασταλτικός παράγοντας χρήσης κεντρικών ηλιακών συλλεκτών είναι το γεγονός ότι η ηλιακή ενέργεια υποκαθιστά την ενέργεια που


παράγεται από την καύση πετρελαίου η οποία θεωρείται φθηνή, εφόσον δεν λαμβάνεται υπόψη το περιβαλλοντικό κόστος. Εν γένει, η εγκατάσταση ενός συλλέκτη 1m μπορεί να εξοικονομήσει σχεδόν SOOkWh το χρόνο. Το περιβαλλοντικό όφελος είναι ότι για 2πι ηλιακού συλλέκτη μειώνεται η εκπομπή CO2 και άλλων ρύπων σχεδόν κατά 1 tn ετησίως!

Η Ελλάδα είναι παραγωγός ηλιακών συλλεκτών, με μηδενικές εισαγωγές πλέον, ενώ αποτελεί το μεγαλύτερο εξαγωγέα ηλιακών συλλεκτών στην Ευρώπη.

4.2.2. Παθητικά ηλιακά συστήματα

Η κατανάλωση ενέργειας στον κτιριακό τομέα αποτελεί το μεγαλύτερο καταναλωτή ενέργειας στην Ευρώπη καλύπτοντας το 40% περίπου της συνολικής τελικής κατανάλωσης σε εθνικό επίπεδο. Η ένταση των προβλημάτων του εξωτερικού περιβάλλοντος έχει διαμορφώσει ένα πλαίσιο προβλημάτων για το κτίριο, όπου τα προβλήματα ποιότητας του εσωτερικού κλίματος και περιβάλλοντος καθώς και τα ποσοτικά προβλήματα κατανάλωσης και εξοικονόμησης ενέργειας απαιτούν τεχνικές και τεχνολογίες βελτιστοποίησης της κατάστασης. Οι τεχνικές αυτές έχουν κατά βάση τη χρήση ηλιακής ενέργειας και ειδικότερα των παθητικών ηλιακών συστημάτων εντασσόμενα στον βιοκλιματικό σχεδιασμό των κτιρίων.

Τα παθητικά ηλιακά συστήματα δεν έχουν αντλίες - ηλεκτρικά μέρη, σε αντίθεση με τα ενεργητικά, και εκμεταλλεύονται την ηλιακή ενέργεια με «παθητικό» τρόπο. Η έλλειψη μηχανικών

μέσων ανεβάζει την αξιοπιστία τους, είναι φθηνότερα από τα ενεργητικά συστήματα αλλά λιγότερο αποδοτικά. Κυρίως αφορούν τα οικοδομήματα και αναφέρονται στην εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας από το ίδιο το κτιριακό κέλυφος. Η κάλυψη των αναγκών για τη θέρμανση ή την ψύξη των κτιρίων μπορεί να φτάσει και το 100% αλλά για λόγους οικονομίας κατασκευής επιτυγχάνεται κάλυψη συνήθως 50 - 75%.

Η θέρμανση των κτιρίων με παθητικά ηλιακά συστήματα βασίζεται στο «φαινόμενο του θερμοκηπίου» και στηρίζεται:

• Στη συλλογή της ηλιακής ενέργειας και στην μετατροπή της σε χρήσιμη θερμική (συνήθως μέσα από υαλοπίνακες),

• Στην αποθήκευση της θερμικής ενέργειας (μέσα στον ίδιο το σκελετό του κτιρίου, στα δάπεδα, τους τοίχους),

• Στη διατήρηση της θερμότητας στο κτίριο και• Στη διανομή της θερμότητας (μέσα από διαφορετικούς

χώρους του κτιρίου).


Έχοντας διασφαλίσει όλα τα μέτρα για την ελάττωση των θερμικών απωλειών και κυρίως τον νότιο προσανατολισμό με απόκλιση ± 25ο (για μέγιστη απορρόφηση ηλιακής ακτινοβολίας στο έτος), μπορούν να εφαρμοστούν συστήματα, με συμβατικά υλικά και χωρίς υψηλό κόστος όπως: το άμεσο ηλιακό κέρδος από νότια προσανατολισμένα ανοίγματα, το προσαρτημένο θερμοκήπιο, ο τοίχος μάζας ή θερμικής αποθήκευσης, το ηλιακό αίθριο, το θερμοσιφωνικό πανέλο κ.ά.

Τα παθητικά συστήματα δροσισμού βασίζονται στην ηλιοπροστασία του κτιρίου και κυρίως στην παρεμπόδιση της εισόδου των ανεπιθύμητων κατά τη θερινή περίοδο ακτίνων του ηλίου στο κτίριο. Αυτό μπορεί να γίνει με ποικίλους τρόπους, όπως με χρήση μόνιμων ή κινητών σκιάστρων (τέντες, δενδροφυτεύσεις, κληματαριές κ.ά.), με την επιλογή κατάλληλων ηλιοπροστατευτικών διατάξεων με τον προσανατολισμό των όψεων έτσι ώστε να απομακρυνθεί η ηλιακή ακτινοβολία από το περίβλημα του κτιρίου (οριζόντιες διατάξεις στον Νότο, κατακόρυφες στην Ανατολή και Δύση με σωστή κλίση σε σχέση με την πορεία των ηλιακών ακτίνων), με τη διευκόλυνση της φυσικής κυκλοφορίας του αέρα στο εσωτερικό των κτιρίων και αν αυτό δεν είναι εφικτό μπορούν να εφαρμοστούν οι τεχνικές των ανοιγμάτων στην οροφή ή η κατασκευή ηλιακής καμινάδας για επιτάχυνση απαγωγής του θερμού αέρα, κ.ά.

Στην Ελλάδα εκτιμάται ότι υπάρχουν σε λειτουργία περισσότερα από 200 κτίρια τα οποία αξιοποιούν την ηλιακή ενέργεια με ηλιακά παθητικά συστήματα. Ενδεικτικό παράδειγμα αποτελεί το Ηλιακό Χωριό 3 στο δήμο Πεύκης το οποίο αποτελεί έναν υπερσύγχρονο οικισμό 435 «Ηλιακών Κατοικιών» που έχει ως αντικείμενο την ορθολογική χρήση ενέργειας και την αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας για την παροχή θέρμανσης - ψύξης και ζεστού νερού χρήσης μέσω παθητικών αλλά και ενεργητικών συστημάτων.Επίσης, σχετικά με την Οδηγία της Ευρωπαϊκής Ένωσης 2002/91/ΕΚ για την ενεργειακή απόδοση των κτιρίων προβλέπεται αύξηση των παθητικών συστημάτων και ειδικότερα του βιοκλιματικού σχεδιασμού των κτιρίων στα επόμενα χρόνια.


Εικόνα 2.ΗΛ1ΑΚΟ ΧΟΡΙΟ ΣΤΗΝ ΠΕΥΚΗ ΑΤΤΙΚΗΣ.

4.2.3. ΦωτοΒολταϊκά συστήυατα

Εκτός από την παραγωγή ηλεκτρισμού μέσω ηλιοθερμικών συστημάτων, δύναται η αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας για την παραγωγή ηλεκτρισμού με φωτοβολταϊκά συστήματα. Ένα τυπικό φωτοβολταϊκό (Φ/Β) σύστημα αποτελείται από το φωτοβολταϊκό πλαίσιο (είδος ηλιακού συλλέκτη), το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας (μπαταρίες - για αυτόνομα συστήματα) και τα ηλεκτρονικά συστήματα που ελέγχουν την ηλεκτρική ενέργεια που παράγει η φωτοβολταϊκή συστοιχία.


ουτι-ανακίιαστική ακτινιβοίΐίαεπίστρωση 1 i i Π

δι σφαμής κόίΐίΐα , ηϊΐεκτρι κόεπικσήσψη ψπροσ6ισ επσφΓ,ρ, ^μ, .νιαήιού I ^

Εικόνα 3.ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ.

Η φωτοβολταϊκή συστοιχία αποτελείται από φωτοβολταϊκά πλαίσια συνδεδεμένα σε σειρά ή παράλληλα μεταξύ τους, ανάλογα με την τάση και το ρεύμα λειτουργίας της εφαρμογής, τα οποία με τη σειρά τους αποτελούνται από φωτοβολταϊκά στοιχεία. Τα φωτοβολταϊκά στοιχεία κατασκευάζονται κυρίως από πυρίτιο, το δεύτερο πιο διαδεδομένο στοιχείο μετά το οξυγόνο στο φλοιό της γης. Το σύστημα δεν έχει κινούμενα μέρη, οπότε, θεωρητικά, μπορεί να λειτουργήσει για μεγάλο χρονικό διάστημα χωρίς φθορές (εγγύηση περισσότερων κατασκευαστών 20 χρόνια).

Τα φωτοβολταϊκά συστήματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κάλυψη έστω και μέρους των ενεργειακών αναγκών απομονωμένων συστημάτων όπως την ηλεκτροδότηση εξοχικών κατοικιών, τουριστικών μονάδων, μικρών οικισμών, για αφαλάτωση νερού, τις τηλεπικοινωνίες (π.χ. δορυφόροι), τα φαρικά συστήματα καθώς και την ηλεκτροδότηση τηλεφωνικών θαλάμων, δημόσιου φωτισμού, παρκόμετρων κ.ά. Επίσης, δύναται να χρησιμοποιηθούν διασυνδεδεμένα με το δίκτυο οπότε ο ιδιοκτήτης του συστήματος έχει τη δυνατότητα να συνδεθεί με το δίκτυο διανομής ηλεκτρισμού και όταν η ενέργεια που παράγει υπερκαλύπτει τις ανάγκες του, μπορεί να πουλήσει το πλεόνασμα στην εταιρία διανομής.

Βασικό μειονέκτημα χρήσης των φωτοβολταϊκών συστημάτων είναι το υψηλό κόστος των φωτοβολταϊκών πλαισίων, ο χαμηλός βαθμός απόδοσης των συστημάτων (10-12%) και η έλλειψη επαρκούς επιφάνειας για την τοποθέτηση στα κτίρια. Ωστόσο εκτιμάται, έως το 2015, ότι η μέση ανάτττυξη των φωτοβολταϊκών συστημάτων θα είναι 25% ανά έτος, γεγονός που θα δημιουργήσει οικονομίες κλίμακας και άρα μείωση του κόστους

παραγωγής. Η αναπτυσσόμενη τεχνολογία των συστημάτων αυτών θα μπορεί να παρέχει συστήματα απόδοσης έως και 20% ενώ όσον αφορά την επιφάνεια τοποθέτησης, τα φωτοβολταϊκά πλαίσια μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως δομικά στοιχεία για την κάλυψη της οροφής, για την επένδυση της πρόσοψης αντί για υαλοπετάσματα ή και ως σκίαστρα. Επίσης, υπάρχουν ημιδιαφανή πλαίσια, που μπορούν να χρησιμοποιηθούν και ως φωταγωγοί ή γυάλινες επιφάνειες όπου είναι επιθυμητό να περνάει φως. Τα στοιχεία αυτά μπορούν να αποτελέσουν εναλλακτικές της αρχιτεκτονικής για πρωτότυπες λύσεις ως προς την εμφάνιση των κτιρίων.


I it '

Εικόνα 4. Λειτουργία οικιακών συοκευών από φωτοβολταϊκά στοιχεία

Στην Ελλάδα έχουν γίνει αρκετές εγκαταστάσεις αυτόνομων και ιδιωτικών φωτοβολταϊκών συστημάτων. Η ΔΕΗ έχει εγκαταστήσει κεντρικούς και απομονωμένους φωτοβολταϊκούς σταθμούς για ηλεκτροδότηση σε νησιά (π.χ. Κύθνος, Γαύδος κ.ά.) ενώ το Πολεμικό Ναυτικό έχει εγκαταστήσει περισσότερα από 360 φωτοβολταϊκά φαρικά συστήματα στο Αιγαίο. Στο Κιλκίς έχει ξεκινήσει η κατασκευή του πρώτου εργοστασίου κατασκευής φωτοβολταϊκών συστημάτων. Ωστόσο, λείπουν ακόμη βασικά κίνητρα για την ανάπτυξη των φωτοβολταϊκών στη χώρα μας. Αξιοσημείωτο είναι ότι στα τέλη του 2001 η εγκατεστημένη ισχύς των φωτοβολταϊκών στην Ελλάδα ήταν μόλις 1,4 MW σε αντίθεση Με 6.900M W λιγνιτικών και πετρελαϊκών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής. Ενδεικτικό παράδειγμα αποτελεί η εκτίμηση ότι το μέσο κόστος επένδυσης ενός φωτοβολταϊκού συστήματος


να είναι 11.000€/kWh σε αντίθεση με τα αιολικά που είναι 1.000€/kWh.

Οι άδειες παραγωγής των φωτοβολταϊκών που δόθηκαν το Φεβρουάριο του 2003 απαριθμούσαν σε 8 έναντι 208 που δόθηκαν για τα αιολικά, ενώ οι τιμές πώλησης στη ΔΕΗ της παραγόμενης κιλοβατώρας από φωτοβολταϊκά κυμαίνονται από 0,06 €/kWh για τους αυτοπαραγωγούς, έως 0,078€/kWh για τους ανεξάρτητους παραγωγούς στα μη διασυνδεδεμένα νησιά.

Με βάση την Οδηγία 2001/77/ΕΕ της Ευρωπαϊκής Ένωσης «Για την προαγωγή της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από ΑΠΕ στην εσωτερική αγορά ηλεκτρικής ενέργειας», προβλέπεται για την Ελλάδα ενδεικτικό στόχο κάλυψης, συμπεριλαμβανόμενων και των μεγάλων υδροηλεκτρικών έργων, κατά το 2015 σε ποσοστό 20,1%. Έως το τέλος του 2002, η συμμετοχή των ΑΠΕ στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας στην Ελλάδα ήταν της τάξης του 1,6% ενώ των μεγάλων υδροηλεκτρικών κατά 6,8%, με εγκατεστημένη ισχύς από φωτοβολταϊκά συστήματα 0,17 MW σε μη διασυνδεδεμένα σύστημα και καμία συμμετοχή τους στο διασυνδεδεμένα δίκτυο.

Κίνητρα, όπως επιδότηση της αγοράς και εγκατάστασης φωτοβολταϊκών σε κατοικίες όσο και στη γενναία επιδότηση της ηλιακής κιλοβατώρας, αλλά και αντίστοιχα κίνητρα για εγκατάσταση ενεργητικών και παθητικών ηλιακών συστημάτων σε κατοικίες, βιομηχανίες κ.λπ., μπορούν να ανατρέψουν την υφιστάμενη κατάσταση και να εξοικονομηθεί ενέργεια, όπως και να μειωθούν οι εκπομπές COg σε εθνικό επίπεδο και να επιτευχθούν οι στόχοι σύμφωνα με πρωτόκολλο του Κιότο καθώς και τε^κά ο στόχος του 20,1%. Η Ελλάδα είναι από της προνομιούχες χώρες όσον αφορά την ηλιοφάνεια και το στοιχείο αυτό μπορεί να αποτελέσει τόσο εμπορική πρόκληση όσο και μέσο βιώσιμης ανάπτυξης.

Θετική είναι, ωστόσο, η κίνηση μέσω του προγράμματος «Οικονομικά κίνητρα για την ενίσχυση μεμονωμένων Ιδιωτικών Επενδύσεων» του Υπουργείου Ανάπτυξης που επιχορηγεί, μέχρι το τέλος του 2003, μεταξύ άλλων, επενδύσεις κεντρικών ενεργητικών ηλιακών συστημάτων, Φ/Β και παθητικών συστημάτων από 30 - 50%.


4.2.4. Στόγοι και ποοοπτικέ€

Οι προοπτικές για την περαιτέρω ανάπτυξη των εφαρμογών ηλιακών συστημάτων στην Ελλάδα είναι αισιόδοξες. Σήμερα στον οικιακό τομέα μόνο το 20% από τα 4.000.000 περίπου νοικοκυριά χρησιμοποιούν ηλιακά συστήματα για την παραγωγή ζεστού νερού. Εκτιμάται όμως ότι μέχρι το 2015 μπορούν να εγκατασταθούν περισσότερα από 5.000.000m2 ηλιακών συλλεκτών στον οικιακό τομέα με την λήψη κατάλληλων μέτρων για την προώθηση της ηλιακής ενέργειας.

Άλλωστε οι νέες τεχνολογίες υλικών και μεθόδων παραγωγής βελτιώνουν συνεχώς την απόδοση των θερμικών συλλεκτών μειώνοντας έτσι το κόστος του συστήματος.Πολύ σημαντικές είναι οι εξελίξεις στον τομέα του κλιματισμού καθώς είναι σε εξέλιξη προγράμματα ανάπτυξης και διάδοσης τεχνολογίας με πολύ θετικά αρχικά αποτελέσματα.

4.3. ΑΙΟΛΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ

Η χρησιμοποίηση του ανέμου ως ανανεώσιμη πηγή ενέργειας βασίζεται στην μετατροπή της ενέργειας που υπάρχει στις κινούμενες μάζες του αέρα σε μηχανική ενέργεια, αποδιδόμενη μέσω ενός περιστρεφόμενου άξονα που τελικά μέσω μιας ηλεκτρογεννήτριας μετατρέπεται σε ηλεκτρισμό. Υπολογίζεται ότι στο 25% της επιφάνειας της γης επικρατούν άνεμοι μέσης ετήσιας ταχύτητας πάνω από 5,1 m/sec σε ύψος 10m. Υποθέτοντας ότι, ανά km επιφάνειας μπορούν να εγκατασταθούν κατά μέσο όρο ανεμογεννήτριες ισχύος περίπου 1/3 MW καθώς και το γεγονός ότι ανά MW εγκαταστημένης ισχύος παράγονται περίπου 2.000Μ\/\/Ιτ/έτος, σε συνθήκες μέτριου αιολικού δυναμικού συνεπάγεται ότι η συνολική ετήσια παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας ανέρχεται σε 20.000TWh, για εγκατεστημένη ισχύ 10.000GW. Συγκριτικά, αξίζει να αναφερθεί ότι η συνολική κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας κατά το έτος 1987 ήταν περίπου 9.000TWh παγκοσμίως. Συνεπώς, είναι φανερό ότι το παγκόσμιο αιολικό δυναμικό είναι πολύ σημαντικό.

Η ανάπτυξη της παγκόσμιας αγοράς αιολικής ενέργειας είναι ταχύτατη και οι εγκαταστάσεις έχουν ήδη ξεπεράσει τα 14.000 - 15.000 MW, μέγεθος αντίστοιχο σχεδόν με του Ελλαδικού ηλεκτρικού συστήματος.


Η Ελλάδα διαθέτει καλό αιολικό δυναμικό και η αιολική ενέργεια μπορεί να αποτελέσει σημαντικό μοχλό για την ανάπτυξη της ενεργειακής αγοράς.

Οι προοπτικές διείσδυσης των ανεμογεννητριών στο ελληνικό σύστημα ηλεκτροπαραγωγής είναι πολύ θετικές και η επίτευξη αυτού του στόχου θα καλύψει περίπου το 20% του εκμεταλλεύσιμου αιολικού δυναμικού. Επιπλέον, θα είναι σημαντική και η μείωση εκπομπών CO2, συνεισφέροντας ουσιαστικά και στην μείωση των ατμοσφαιρικών ρυπαντών στην χώρα μας.

4.3.1. Από πού ποοέογεται η αιολική ενέργεια

Η αιολική ενέργεια είναι μια έμμεση μορφή ηλιακής ενέργειας. Μεταξύ του 1% με 2% της ηλιακής ακτινοβολίας που φθάνει στη γη μετατρέπεται σε αιολική ενέργεια. Οι άνεμοι προκύπτουν από την άνιση θέρμανση των διαφόρων στρωμάτων

nστην επιφάνεια της γης, που προκαλούν τον πιο δροσερό, πυκνό, αέρα να τείνει να αντικαταστήσει τον θερμότερο, ελαφρύτερο αέρα. Ενώ μερική από την ενέργεια του ήλιου απορροφάται άμεσα από τον αέρα, το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας απορροφάται αρχικά από την επιφάνεια της γης και μεταφέρεται έπειτα στον αέρα με τη μεταγωγή θερμότητας.

Οι εποχιακές μεταβολές στην ταχύτητα και την κατεύθυνση του αέρα προκύπτουν από τις εποχιακές αλλαγές στη σχετική κλίση της γης προς τον ήλιο, οι οποίες επηρεάζουν στη συνέχεια το θερμικό μοτίβο. Οι καθημερινές, ή ημερήσιες, μεταβολές προκαλούνται από τη διαφορετική θερμοκρασία των τοπικών περιοχών, όπως το παρακείμενο έδαφος και η θάλασσα(Εικόνα 5).


Εικόνα 5. Σχηματισμός των ανέμων με την τοπική θέρμανση και νρύξη.

Αυτή η μετακίνηση της αέριας μάζας επηρεάζεται από διάφορους παράγοντες παγκόσμιας κλίμακας όπως η περιστροφή της γης, οι ήπειροι, οι ωκεανοί και οι οροσειρές και σε μια τοπική κλίμακα από τους λόφους, τη βλάστηση και τις λίμνες. Η ροή αέρα είναι σπάνια ομαλή, με τις περισσότερες περιοχές να βιώνουν αρκετά γρήγορες αλλαγές στην ταχύτητα και την κατεύθυνση του αέρα. Η ταχύτητα του αέρα αυξάνεται επίσης με το ύψος επάνω από το έδαφος, λόγω της τριβής έλξη του εδάφους, της βλάστησης και των κτηρίων.


4.3.2. Πώ€ λειτουονούν οι aveuovEwhTOiEC

Τα συστήματα ενεργειακής μετατροπής του αέρα (ανεμογεννήτριες) σχεδιάζονται για να μετατρέψουν την ενέργεια της μετακίνησης αέρα (κινητική ενέργεια) σε μηχανική δύναμη (μηχανική ενέργεια), η οποία είναι η κινητήρια δύναμη μιας μηχανής. Στην ανεμογεννήτρια, αυτή η μηχανική ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενώ στους ανεμόμυλους αυτή η ενέργεια χρησιμοποιείται για να κάνει την οποιαδήποτε εργασία, όπως την άντληση του νερού, το άλεσμα των σιταριών ή την κίνηση των μηχανημάτων. Η παραχθείς ηλεκτρική ενέργεια μπορεί είτε να αποθηκευτεί σε μπαταρίες, είτε να χρησιμοποιηθεί άμεσα. Υπάρχουν τρεις βασικοί φυσικοί νόμοι που κυβερνούν το ποσό της διαθέσιμης από τον αέρα ενέργειας.

Ο πρώτος νόμος δηλώνει ότι η δύναμη που παράγεται από τη γεννήτρια είναι ανάλογη προς την κυβική δύναμη της ταχύτητας του αέρα. Παραδείγματος χάριν, εάν διπλασιαστεί η ταχύτητα του αέρα, η διαθέσιμη ισχύ οκταπλασιάζει, ενώ εάν η ταχύτητα αέρα τριπλασιαστεί, είκοσι επτά φορές περισσότερη ισχύ είναι διαθέσιμη! Αντίθετα, υπάρχει πολύ λίγη ενέργεια στον αέρα όταν αυτός έχει χαμηλή ταχύτητα. Αυτός ο νόμος σημαίνει ότι το ακριβές και λεπτομερές τοπικό στοιχείο ταχύτητας αέρα είναι απαραίτητο για να καθορίσει την πιθανή ενεργειακή παραγωγή από μια δεδομένη περιοχή, και οι γεννήτριες πρέπει να σχεδιαστούν για εκείνη την συγκεκριμένη περιοχή. Ο μέσος όρος ταχύτητας αέρα έχει συχνά μόνο περιορισμένη αξία.

Ο δεύτερος νόμος δηλώνει ότι η διαθέσιμη δύναμη είναι ανάλογη προς το εμβαδόν σάρωσης των πτερυγίων. Αυτή η δύναμη είναι ανάλογη προς το τετράγωνο του μήκους των πτερυγίων. Παραδείγματος χάριν, ο διπλασιασμός του μήκους των πτερυγίων θα αυξήσει την ισχύ τέσσερις φορές, και ο τριπλασιασμός του μήκους των πτερυγίων θα αυξήσει την ισχύ εννέα φορές.

Ο τρίτος νόμος δηλώνει ότι στις ανεμογεννήτριες υπάρχει μια μέγιστη θεωρητική αποδοτικότητα της τάξης του 59% (Betz limit). Στην πράξη, οι περισσότερες ανεμογεννήτριες είναι πολύ λιγότερο αποδοτικές από αυτό, και οι διαφορετικοί τύποι σχεδιάζονται για να έχουν τη μέγιστη αποδοτικότητα με τις διαφορετικές ταχύτητες αέρα. Οι καλύτερες ανεμογεννήτριες έχουν αποδοτικότητα μεταξύ του 35 - 40%. Οι ανεμογεννήτριες σχεδιάζονται για να

λειτουργήσουν μεταξύ ορισμένων ταχυτήτων αέρα. Η χαμηλότερη ταχύτητα, αποκαλούμενη "ταχύτητα περικοπής" είναι γενικά 4 - 5 μέτρα το δευτερόλεπτο, δεδομένου ότι υπάρχει λίγη ενέργεια στον αέρα κάτω από αυτήν την ταχύτητα για να υπερνικήσει τις απώλειες, από τα μηχανικά κυρίως μέρη, του συστήματος. Η "ταχύτητα αποκοπής" καθορίζεται από τη δυνατότητα της γεννήτριας να αντισταθεί σε υψηλούς ανέμους. Η "εκτιμημένη ταχύτητα" είναι η ταχύτητα αέρα με την οποία η ανεμογεννήτρια επιτυγχάνει τη μέγιστη παραγωγή της. Επάνω από αυτήν την ταχύτητα, μπορεί να έχει τους μηχανισμούς που διατηρούν την παραγωγή σε μια σταθερή αξία καθώς αυξάνεται η ταχύτητα του αέρα (Εικόνα 6).


Εικόνα 6. Παραγωγή ενέργειας από την ανεμογεννήτρια NEG Micron ISOOkW σε σχέση με την ταχύτητα του αέρα. (Χαρακτηριστική καμπύλη παρμένη από το WAsP)

Στην εικόνα 6, Vc είναι η ταχύτητα παρεμβάσεων με την οποία ο στρόβιλος αρχίζει να παράγει ενέργεια, είναι η εκτιμημένη ταχύτητα με την οποία η γεννήτρια φθάνει την εκτιμημένη της δύναμη και Vf είναι η ταχύτητα αποκοπής, η οποία είναι η ταχύτητα αέρα με την οποία η μηχανή διακόπτει την λειτουργία της για να αποφύγει οποιαδήποτε ζημία. Η παράμετρος Pr είναι η εκτιμημένη ενεργειακή παραγωγή της ανεμογεννήτριας. Η παράμετρος C, είναι ο συντελεστής ενέργειας της ανεμογεννήτριας, και αντιπροσωπεύει το πόσο αποτελεσματικά η ανεμογεννήτρια μετατρέπει τον αέρα σε ηλεκτρική ενέργεια.

Αυτές ΟΙ καμπύλες χαρακτηρίζουν μια ανεμογεννήτρια τριών πτερυγίων. Η μηχανή ακολουθεί τη μεγίστη διαθέσιμη αιολική ενέργεια έως ότου φθάνει στο όριο της γεννήτριας, έπειτα ρυθμίζεται για να διατηρήσει μια σταθερή παραγωγή μέχρι να σταματήσει στο όριο της ταχύτητας αποκοπής. Επίσης παρατηρούμε ότι η αποδοτικότητα της γεννήτριας μειώνεται όσο αυξάνεται η ταχύτητα του αέρα. Πρέπει να γνωρίζουμε όμως ότι αυτό που μας ενδιαφέρει είναι η ανεμογεννήτρια να παράγει όσο το δυνατό περισσότερη ενέργεια καθώς το καύσιμο (ο αέρας) είναι δωρεάν οπότε η απόσβεση της επένδυσής μας είναι ανεξάρτητη της αποδοτικότητας της γεννήτριας, όμως άμεσα εξαρτώμενη του μεγέθους της παραγωγής της. Για αυτό σημαντική είναι η σωστή μελέτη του αιολικού πάρκου και η επιλογή των κατάλληλων ανεμογεννητριών.

4.3.3. Υφιστάμενη κατάσταση

Σημαντική ώθηση στην αλματώδη κατάσταση ανάπτυξη της αιολικής ενέργειας στην Ελλάδα έδωσε η υλοποίηση 17 αιολικών πάρκων, συνολικής ισχύος 123MW στο πλαίσιο επιχειρησιακού προγράμματος ενέργειας του Υπουργείου ανάπτυξης. Αναλυτικότερα η συνολική εγκατεστημένη ισχύς από μόλις 2MW το 1990 ανήλθε σε 257MW το 2001, όπως φαίνεται και στο διάγραμμα 1.


Εξέλιξη της Ανύτττυξης των Αιολικών στην Ελλάδα

27S26022S200176160125100

77__2Ά- 28 .ξ®

" ST" 8 8 8 ' ' ft ' « * 8

Η οργανωμένη και συστηματική εκμετάλλευση της αιολικής ενέργειας και η δημιουργία αντίστοιχης βιομηχανίας συντελεί στην αειφορία, καθώς ττροσφέρει την δυνατότητα να πετύχουμε σε έναν τομέα ανάτττυξης, που ταυτόχρονα:

• Συμβάλλει στην ενεργειακή ανεξαρτησία.• Προστατεύει το περιβάλλον.• Δημιουργεί νέες θέσεις εργασίας.

Σύμφωνα με το Κέντρο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (Κ.Α.Π.Ε.) η συνολική παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από την λειτουργία των 17 αιολικών πάρκων ανέρχεται σε 46θ6ννΐτ/έτος. Η ενέργεια αυτή αντιστοιχεί σε 31.020 τόνους ισοδύναμου πετρελαίου ανά έτος και έχει ως αποτέλεσμα την μείωση ρύπων CO2 κατά 306.232 τόνους ετησίως. Από τα παραπάνω 17 έργα υλοποιηθήκαν:

• Δύο στις Κυκλάδες συνολικής ισχύος 3,84MW,• Τρία στα Δωδεκάνησα συνολικής ισχύος 0,85MW και• Δώδεκα στην Εύβοια συνολικής ισχύος 110,32MW.

Συνολικά εγκαταστάθηκαν 201 ανεμογεννήτριες των οποίων τα μεγέθη κυμάνθηκαν από 225KW έως 750KW.

Κατά την υλοποίηση και παρακολούθηση των έργων διαπιστωθήκαν τα εξής:

• Τα σημαντικότερα προβλήματα που ανέκυψαν αφορούσαν κυρίως στον καθορισμό του τρόπου διασύνδεσης των έργων και στην έλλειψη υποδομής δικτύων μεταφοράς στις περιοχές με ενδιαφέρον αιολικό δυναμικό με συνέπεια καθυστερήσεις στην υλοποίησή τους και συχνότατα αύξηση του προβλεπόμενου κόστους για τον επενδυτή.

• Τα σημαντικότερα μη τεχνικά προβλήματα εντοπίστηκαν στις απαιτούμενες αδειοδοτήσεις, στην μη αποδοχή του έργου από κάποιους τοπικούς παράγοντες κτλ.

4.3.4. ΠΕΡίβαλλοντικά οφέλη

Σημαντικά περιβαλλοντικά οφέλη μπορούν να προκύψουν με την ανάπτυξη αιολικών πάρκων. Κατά την διαδικασία παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από αιολικά πάρκα δεν επιβαρύνεται η ατμόσφαιρα με ρύπους, όπως συμβαίνει με την καύση συμβατικών



καυσίμων. Συγκεκριμένα με την παραγωγή 1KWh ηλεκτρικής ενέργειας από ΑΠΕ υποκαθίσταται 1,7kg λιγνίτη και 0,05Nm^ φυσικού αερίου. Η υποκατάσταση αυτή οδηγεί στην μείωση των εκπομπών CO 2 και SO2 κατά 0,85kg και 0,016kg αντίστοιχα.

Τα αιολικά πάρκα σωστά ενταγμένα στο ευαίσθητο τοπίο, με σεβασμό στην αισθητική του και με την λήψη όλων των απαραιτήτων μέτρων αποφυγής τυχόν οχλήσεων, μπορούν να αποτελέσουν σημαντική ενεργειακή παραγωγή ηλεκτρισμού. Είναι ιδιαίτερα σημαντικό η ηλεκτρική ενέργεια να παράγεται κοντά στις θέσεις κατανάλωσης, διασφαλίζοντας έτσι την μηδενική εκπομπή ρύπων στην ατμόσφαιρα.

4.3.5. Στόγοι και προοπτικές

Ένα νέο επιχειρησιακό σχέδιο συνολικού κόστους άνω των 420 εκατ. ευρώ έχουν εκπονήσει, για την τετραετία 2005-2008, τόσο ο όμιλος όσο και η εισηγμένη εταιρεία Μεταλλοβιομηχανία Αρκαδίας X. Ρόκας Α.Ε., πρωτοπόρος στην αιολική ενέργεια στην Ελλάδα κατέχοντας περίπου το 40% της ελληνικής αγοράς. Το νέο επιχειρησιακό σχέδιο 2005-2008 εκπονήθηκε το 2004 από την Ρόκας και σε συνεργασία με διεθνή συμβουλευτικό οίκο και στοχεύει σε νέα δυναμική ανάπτυξη της εταιρείας στον ενεργειακό κλάδο, μέσω σημαντικών επενδύσεων τόσο σε αιολικά πάρκα όσο και σε άλλες μορφές ενέργειας.

Πιο συγκεκριμένα, το επενδυτικό πρόγραμμα του ομίλου περιλαμβάνει την ανάπτυξη 420 επιπλέον MW, ώστε δηλαδή να ξεπεράσει η εγκατεστημένη ισχύς των αιολικών πάρκων τα 600 MW. Ακόμη, περιλαμβάνει τη δραστηριοποίηση της εταιρείας σε νέες μορφές ενέργειας (π.χ. φυσικό αέριο) αλλά και, υπό κατάλληλες προϋποθέσεις, τη δραστηριοποίησή της μέσω εξαγορών εκτός ελληνικών συνόρων.

Το πρόγραμμα αυτό αναμένεται να επιταχυνθεί μετά τη στρατηγική συμφωνία της Ρόκας με την Iberdrola, μια από τις μεγαλύτερες εταιρείες ενέργειας στον κόσμο, η οποία κατέχει την πρώτη θέση παγκοσμίως στην αιολική ενέργεια, με αιολικά πάρκα εγκατεστημένης ισχύος άνω των 3.000 MW. Παράλληλα, η εταιρεία θα συνεχίσει να δραστηριοποιείται και στον παραδοσιακό της κλάδο των ηλεκτρομηχανολογικών έργων, αναλαμβάνοντας σημαντικά έργα για επιλεγμένους πελάτες στην Ελλάδα αλλά και στο εξωτερικό.


Ήδη ΤΟ 2005 ξεκινά η κατασκευή τεσσάρων νέων αιολικών πάρκων συνολικής ισχύος 56,5MW σε Κρήτη, Εύβοια και Φθιώτιδα. Παράλληλα εξετάζεται, σε συνεργασία με την Iberdrola, η δυνατότητα δραστηριοποίησης της εταιρείας και σε νέες αγορές του εξωτερικού (π.χ. Βουλγαρία, Ρουμανία).

4.4. ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ

Η Γεωθερμική Ενέργεια προέρχεται από το εσωτερικό της γης είτε μέσω ηφαιστειακών εκροών είτε μέσω ρηγμάτων του υπεδάφους, που αναβλύζουν ατμούς και θερμό νερό. Ανάλογα με τη θερμοκρασία των ρευστών που ανέρχονται στην επιφάνεια, η γεωθερμική ενέργεια χαρακτηρίζεται ως υψηλής ενθαλπίας (για θερμοκρασίες πάνω από 150°C), μέσης ενθαλπίας (για θερμοκρασίες 100 - 150°C), και χαμηλής ενθαλπίας (για θερμοκρασίες μικρότερες από 100°C). Η γεωθερμική ενέργεια υψηλής ενθαλπίας χρησιμοποιείται για παραγωγή ηλεκτρισμού σ' όλο τον κόσμο.


Η προέλευση της θερμότητας της γης δεν είναι με ακρίβεια γνωστή. Υπάρχουν διάφορες θεωρίες που αναφέρονται στους μηχανισμούς που συμμετέχουν στην παραγωγή της. Επικρατέστερη θεωρείται αυτή που αναφέρεται στη διάσπαση των ραδιενεργών ισοτόπων του ουρανίου, του θορίου, του καλιού και άλλων στοιχείων. Η μάζα της γης είναι πολύ μεγάλη σε σχέση με την επιφάνειά της και καλύπτεται από υλικά χαμηλής θερμικής αγωγιμότητας, με αποτέλεσμα η θερμότητά της να συγκρατείται στο εσωτερικό της.

Ο ρυθμός θερμικών απωλειών από την επιφάνεια του ττλανήτη μας είναι πολύ μικρός, περίπου 8x10'^ W/m . Η θερμοκρασία της γης αυξάνεται με το βάθος, η μέση δε


γεωθερμική βαθμίδα στις ηπείρους για μάζες που βρίσκονται σχετικά κοντά στην επιφάνεια είναι 300°C/km, δηλαδή για κάθε χιλιόμετρο βάθους η θερμοκρασία αυξάνεται κατά 300°C. Σε πολύ μεγάλα βάθη, η θερμοκρασία δεν είναι με ακρίβεια γνωστή. Στα όρια μεταξύ μανδύα και φλοιού, στην ασυνέχεια Mohorovicic, πιστεύεται ότι η θερμοκρασία φτάνει στους 6000°C, ενώ στο κέντρο της γης στους 6.0000°C. Φαίνεται ότι η παραγωγή θερμότητας από ραδιενεργά ισότοπα είναι συγκεντρωμένη περισσότερο στο φλοιό παρά στον πυρήνα, με αποτέλεσμα η γεωθερμική βαθμίδα να μειώνεται με το βάθος.

4.4.1. Zuv9nK£c που ευνοούν την δηυιουονία νεωθεουικών πεδίων

Η συγκεντρωμένη στο εσωτερικό της γης θερμότητα μεταφέρεται κοντά στην επιφάνειά της μέσω γεωλογικών φαινόμενων, δημιουργώντας έτσι υπέρθερμες περιοχές με γεωθερμική βαθμίδα μεγαλύτερη από 700°C/km. Το σημαντικότερο από αυτά τα γεωλογικά φαινόμενα είναι αυτό των λιθοσφαιρικών πλακών. Το εξωτερικό κέλυφος της γης, η λιθόσφαιρα, δεν είναι ενιαίο αλλά αποτελείται από πολλά κομμάτια, τις λιθοσφαιρικές πλάκες. Οι πλάκες αυτές βρίσκονται σε μια διαρκή κίνηση που πραγματοποιείται με πολύ μικρή ταχύτητα, μερικά μόλις εκατοστά το χρόνο. Ανάλογα με τη σχετική κίνηση των πλακών , στα όριά τους παρατηρούνται τρία διαφορετικά φαινόμενα:

L

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".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.


Οι δύο πλάκες "γλιστρούν" η μια παράλληλα στην άλλη με τρόπο που ούτε δημιουργείται ούτε καταστρέφεται λιθόσφαιρα.

Τόσο οι "τάφροι" όσο και οι "ράχες" συνδέονται με ηφαιστειακή δράση και κατά συνέπεια με υπέρθερμες περιοχές. Γι' αυτό και τα σημαντικότερα γεωθερμικά πεδία εντοπίζονται σε συγκεκριμένες περιοχές, δηλαδή στα όρια των λιθοσφαιρικών πλακών , τις λεγόμενες "ζώνες σεισμικών εστιών". Περιοχές με μικρότερο γεωθερμικό ενδιαφέρον , δηλαδή με γεωθερμική βαθμίδα λίγο υψηλότερη από τη μέση, μπορεί να βρεθούν και εκτός των εν λόγω ζωνών . Αυτό μπορεί να οφείλεται σε κάποιον από τους ακόλουθους παράγοντες;

Τοπικά υψηλή θερμική ροή από το μανδύα και τη βάση του φλοιού προς την επιφάνεια, σε μεγάλες περιοχές.Αυξημένες συγκεντρώσεις των ραδιενεργών στοιχείων ουρανίου, θορίου και καλίου σε ορισμένες περιοχές στο φλοιό της γης, που συντελούν στην παραγωγή θερμότητας και κατά συνέπεια στην αύξηση της γεωθερμικής βαθμίδας. Πετρώματα με αυξημένες αυτές τις συγκεντρώσεις είναι τα γρανιτικά με 5-10ppm σε ουράνιο και 80ppm σε θόριο. Φαινόμενα συναγωγής που προκαλούνται από κυκλοφορία νερού διαμέσου πορωδών σχηματισμών ή μέσα από συστήματα ρηγμάτων. Με αυτό τον τρόπο μεταφέρεται η θερμότητα σε μικρότερα βάθη και αυξάνεται η γεωθερμική βαθμίδα.Σε μια περιοχή με δεδομένη θερμική ροή στη βάση του φλοιού και απουσία άλλης θερμής πηγής μέσα στο φλοιό, η γεωθερμική βαθμίδα ποικίλλει ανάλογα με τη θερμική αγωγιμότητα των πετρωμάτων που αποτελούν το φλοιό. Τα αργιλικά πετρώματα έχουν τη χαμηλότερη θερμική αγωγιμότητα, ενώ τα κρυσταλλικά χαρακτηρίζονται από υψηλή θερμική αγωγιμότητα (περίπου 6 φορές αυτή των αργίλω ν).

Οι παραπάνω μηχανισμοί μπορεί να δημιουργήσουν δευτερεύουσας σημασίας γεωθερμικές ανωμαλίες μακριά από τα όρια των λιθοσφαιρικών πλακών. Έτσι, ενώ σημαντικές θερμικές ανωμαλίες εντοπίζονται σε συγκεκριμένες περιοχές, περιοχές με ελαφρά αυξημένη γεωθερμική βαθμίδα απαντώνται σε όλη τη γη. Δεδομένου ότι η θερμότητα του πλανήτη μας βρίσκεται στο εσωτερικό του, πρέπει να γίνουν γεωτρήσεις προκειμένου να

I


προσπελαστεί στις ζώνες σεισμικών εστιών, θερμοκρασίες κατάλληλες για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας μπορεί να βρεθούν σε βάθη 2-3km, ενώ σ' αυτά τα βάθη, σε περιοχές με μέση γεωθερμική βαθμίδα, οι θερμοκρασίες είναι πολύ χαμηλότερες, ικανές μόνο για κάλυψη θερμικών αναγκών. Σ' αυτές τις περιοχές χρειάζονται γεωτρήσεις βάθους 6- 7km για να βρεθούν θερμοκρασίες κατάλληλες για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτά είναι και τα μέγιστα βάθη γεωτρήσεων που πραγματοποιούνται επειδή οι βαθιές γεωτρήσεις κοστίζουν πολύ, δεν είναι ιδιαίτερα ασφαλείς και επιπλέον σ' αυτά τα βάθη είναι πιθανόν να μη υπάρχει υδροφορία.

4.4.2. Φυσικά νεωθεουικά πεδία

Η ύπαρξη υψηλής γεωθερμικής βαθμίδας σε κάποια περιοχή δεν είναι η μοναδική συνθήκη-προϋπόθεση για την ύπαρξη εκμεταλλεύσιμου γεωθερμικού πεδίου. Η γεωθερμική ενέργεια είναι πρωτογενώς αποθηκευμένη μέσα στα πετρώματα, είναι διασκορπισμένη μέσα στη μάζα τους και πρέπει να συγκεντρωθεί και να μεταψερθεί στην επιφάνεια της γης προκειμένου να χρησιμοποιηθεί το μεταλλικό νερό (σε υγρή ή αέρια φάση) που περιέχεται μέσα σε πορώδη πετρώματα ή σε συστήματα ρηγμάτων αποτελεί το μέσο που μεταφέρει τη θερμότητα από τα πετρώματα αυτά στην επιφάνεια της γης. Έτσι, η παραγωγικότητα μιας θερμικής περιοχής προσδιορίζεται και συχνά καθορίζεται από την υδρολογία των γεωλογικών σχηματισμών. Δεν έχουν όμως όλες οι θερμικές περιοχές κατάλληλη υδρολογία που αποτελεί τη δεύτερη συνθήκη για την ύπαρξη εκμεταλλεύσιμου γεωθερμικού πεδίου. Κατά συνέπεια, ένα φυσικό γεωθερμικό πεδίο είναι συνδυασμός θερμών πετρωμάτων και ύπαρξης νερού που να κυκλοφορεί μέσα σ' αυτά.

Τα γεωθερμικά πεδία χωρίζονται σε δύο ομάδες: στα πεδία " υ ψ η λ ή ς ε ν θ α λ π ία ς " , όπου το ρευστό (άνω των 1500°C) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και για θέρμανση, και στα πεδία "χ α μ η λ ή ς εν θ α λ π ία ς " όπου το ρευστό (κάτω των 150°C) μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο για θέρμανση. Στις ζώνες σεισμικών εστιών , υπάρχουν πεδία χαμηλής και υψηλής ενθαλπίας που σχετίζονται μεταξύ τους. Χαρακτηριστικό τέτοιο παράδειγμα αποτελεί η Ισλανδία, που βρίσκεται πάνω στη μεσο-ωκεάνια ράχη του Ατλαντικού.


Το γεωθερμικό ρευστό έχει μετεωρική προέλευση, δηλαδή προέρχεται από τις κατακρημνίσεις. Το νερό από τις βροχές και τα χιόνια εισχωρεί στο έδαφος και σιγά-σιγά προχωρεί στο εσωτερικό της γης φτάνοντας σε βάθη μέχρι και 5 km. Στην πορεία του θερμαίνεται λόγω της υψηλής θερμικής ροής και στη συνέχεια βρίσκει διόδους μέσα από ρήγματα και ρωγμές και επιστρέφει στην επιφάνεια. Από αναλύσεις βασισμένες σε ράδιο-ισότοπα βρέθηκε ότι ο κύκλος του νερού σε ένα γεωθερμικό σύστημα διαρκεί περίπου 500 χρόνια. Η περιοχή τροφοδοσίας του συστήματος μπορεί να βρίσκεται πολύ κοντά στο πεδίο ή σε μεγάλη από αυτό απόσταση μέχρι και 200 km, οπότε και η διαδρομή του ρευστού ποικίλλει ανάλογα με τις εκάστοτε συνθήκες. Το νερό, λόγω της μεγάλης του θερμοχωρητικότητας, λειτουργεί και σαν "συμπυκνωτής" θερμότητας. Η μέση θερμοχωρητικότητα των πετρωμάτων που βρίσκονται στα πρώτα 10 km από την επιφάνεια της γης είναι 85 kJ/kg, ενώ του νερού στην ίδια μέση θερμοκρασία (1300°C) είναι 420 kJ/kg, δηλαδή πενταπλάσια. Η θερμοχωρητικότητα του κορεσμένου ατμού στους 2360°C είναι 2.790 kJ/kg δηλαδή τριακονταπλάσια αυτής των πετρωμάτων. Για να απορροφήσει το νερό αυτή τη θερμότητα, είτε πρέπει να έρθει σε επαφή με πολύ μεγάλες μάζες πετρωμάτων που βρίσκονται σε υψηλή θερμοκρασία είτε να διανύσει πολύ μεγάλη διαδρομή μέχρι να φτάσει στις γεωτρήσεις. Και στις δύο περιπτώσεις, οι μάζες των πετρωμάτων που συμμετέχουν στο σύστημα πρέπει να είναι πολύ μεγάλες, της τάξης των εκατοντάδων κυβικών χιλιομέτρων .

4.4.3. Eφαouovέc inc νεωθεουικής ενέονειας

Οι εφαρμογές της γεωθερμικής ενέργειας χωρίζονται σε δύο βασικές κατηγορίες: την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και τη θέρμανση. Το 1988, η εγκατεστημένη ισχύς για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε όλο τον κόσμο ήταν 5,15 GW, ενώ η εγκατεστημένη θερμική ισχύς ήταν 7 GW.

Οι πιο σημαντικές θερμικές εφαρμογές της γεωθερμικής ενέργειας είναι η θέρμανση κτιρίων και θερμοκηπίων . Πολλοί επιστήμονες συζητούν την αξιοποίηση της γεωθερμικής ενέργειας και στο βιομηχανικό τομέα. Ο Β. Lindal προτείνει τη χρήση της στη διαδικασία παραγωγής χαρτιού στο Kawerau στη Ν. Ζηλανδία καθώς και στην αποξήρανση της γης διστόμων στη λίμνη M~atn στην Ισλανδία. Οι κλάδοι της βιομηχανίας στους οποίους η γεωθερμία έχει ήδη εφαρμοστεί με επιτυχία είναι η βιομηχανία

1


τροφίμων και οι ιχθυοκαλλιέργειες. Παρόλο ττου είναι κοινός τόπος ότι οι βιομηχανικές εφαρμογές αποτελούν το πεδίο μελλοντικής ανάπτυξης της γεωθερμίας, τα βήματα παραμένουν πολύ αργά, ενώ παρατηρείται σημαντική αύξηση στις εφαρμογές που αφορούν τη θέρμανση οικιών, δημόσιων και εμπορικών κτιρίων.

Στη δεκαετία του 1970, λόγω της πετρελαϊκής κρίσης, δόθηκε σημαντική ώθηση στην ανάπτυξη της γεωθερμίας, ακόμα και σε περιοχές με σχετικά χαμηλή γεωθερμική βαθμίδα, όπως είναι η λεκάνη του Παρισιού. Η παρουσία θερμού νερού στους γεωλογικούς σχηματισμούς της λεκάνης του Παρισιού είχε ανακαλυφθεί ήδη από τη δεκαετία του 1950 ενώ διεξάγονταν έρευνες για πετρέλαιο, αλλά η πρώτη γεωθερμική γεώτρηση έγινε μόλις το 1962 στο Carriers-surseine.

Το πρόβλημα που ανέκυψε και έπρεπε να λυθεί ήταν αυτό της διάθεσης του γεωθερμικού ρευστού μετά τη χρήση του λόγω της υψηλής περιεκτικότητάς του σε άλατα. Αυτό αντιμετωπίστηκε με τη διάνοιξη και δεύτερης γεώτρησης. Το νερό εξέρχεται από τη μια γεώτρηση και, αφού αφαιρεθεί από αυτό η περιεχόμενη θερμότητα, επιστρέφει στο έδαφος μέσω της άλλης γεώτρησης. Αφού λύθηκε το πρόβλημα, ο δρόμος ήταν ανοικτός για την αξιοποίηση της λεκάνης του Παρισιού. Σημαντική ανάπτυξη σημειώθηκε στα επόμενα χρόνια, με αποτέλεσμα σε 200.000 κατοικίες που καλύπτουν τις θερμικές τους ανάγκες από τη γεωθερμική ενέργεια να επιτυγχάνεται εξοικονόμηση 200.000 τόνων ισοδύναμου πετρελαίου ετησίως. Το 1986, με την πτώση της τιμής του πετρελαίου, μειώθηκαν και οι ρυθμοί ανάπτυξης της γεωθερμίας.

Ενέργεια χαμηλής ενθαλπίας χρησιμοποιείται στη βιομηχανία, για τηλεθέρμανση κτιρίων. Η παραγωγή ζεστού νερού για θέρμανση κατοικιών με την εκμετάλλευση της κανονικής γεωθερμικής βαθμίδας (70 °C στα 2.000 μέτρα) είναι ιδιαίτερα διαδεδομένη στο Παρίσι. Στην Ισλανδία το 50% των κτιρίων θερμαίνεται με τη χρήση ζεστού νερού. Το κόστος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από γεωθερμία ποικίλλει από 0,024 έως 0,064 ECU/KWh.

Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας μπορούμε να έχουμε αν μεταδώσουμε ένα μέρος της θερμότητας των ρευστών, που έχουν μικρή σχετικά ενθαλπία, σε ειδικά υγρά με πολύ χαμηλό σημείο βρασμού, όπως είναι το φρέον, το ισοβουτάνιο, το προπάνιο και το

χλωριούχο αιθύλιο. Στη Ρωσία λειτουργεί πειραματικός σταθμός 680 KW με φρέον και στις ΗΠΑ σταθμός με ισοβουτάνιο, που θερμαίνεται με νερό θερμοκρασίας 81,5°C. Οι δυνατότητες που προσφέρει ο τρόπος αυτός της εκμετάλλευσης είναι τεράστιες και οι προοπτικές για το μέλλον θα είναι ακόμη μεγαλύτερες με την ανάπτυξη της σχετικής τεχνογνωσίας. Η ολική εγκατεστημένη ισχύς με εκμετάλλευση γεωθερμικής ενέργειας στον κόσμο για παραγωγή ηλεκτρισμού πλησιάζει σήμερα τα 3500 MW με πρόβλεψη να αυξηθεί σε 6000 MW μέσα στα επόμενα χρόνια.

Η εκμεταλλευσιμότητα ενός γεωθερμικού πεδίου δεν εξαρτάται μόνο από τα τεχνικά χαρακτηριστικά του, αλλά και από την οικονομικότητα της επένδυσης που πρέπει να γίνει. Η οικονομικότητα αυτή σχετίζεται με το "περιβάλλον" μέσα στο οποίο θα πραγματοποιηθεί η επένδυση. Για παράδειγμα, οι τιμές των ορυκτών καυσίμων καθώς και οι δυσμενείς επιπτώσεις που έχουν αυτά τα καύσιμα στο περιβάλλον καθορίζουν σε μεγάλο βαθμό την οικονομικότητα μιας τέτοιας επένδυσης. Η αξιοποίηση ενός γεωθερμικού πεδίου που σε κάποια δεδομένη χρονική στιγμή θεωρείται αντιοικονομική, ενδέχεται στο μέλλον να αποδειχθεί συμφέρουσα. Ένας παράγοντας που ενισχύει αυτή την άποψη είναι το γεγονός ότι η γεωθερμία έχει το πλεονέκτημα ότι δεν μολύνει το περιβάλλον και δεν συμμετέχει στην υπερθέρμανση του πλανήτη. Άρα, όταν κάποτε το κοινωνικό κόστος της μόλυνσης του περιβάλλοντος ενσωματωθεί στο κόστος των ορυκτών καυσίμων, θα δοθεί σημαντική ώθηση στην ανάπτυξη της γεωθερμίας, ακόμα και σε περιοχές με μέση γεωθερμική βαθμίδα.


Το πρόβλημα επάρκειας νερού για οικιακή, γεωργική και βιομηχανική χρήση γίνεται καθημερινά οξύτερο. Τα γεωθερμικά ρευστά μπορούν οικονομικά να συμβάλλουν στη λύση του προβλήματος, ιδιαίτερα σε περιοχές όπου άλλες λύσεις είτε είναι ουσιαστικά ανεφάρμοστες, είτε υπερβολικά δαπανηρές. Η αφαλάτωση μπορεί να γίνει με συμπύκνωση του παραγόμενου ρευστού (ξερού ή υγρού ατμού) ή χρησιμοποιώντας την ενέργεια για την αφαλάτωση του θαλασσινού νερού.

Τα γεωθερμικά πεδία περιέχουν μερικές φορές, χρήσιμα άλατα, ή αέρια. Μεταξύ των πρώτων σημειώνουμε τη χρησιμοποίηση των αλάτων του Καλίου και Μαγνησίου όπου παράγονται από γεωθερμικές ενέργειες. Παρόμοια ρευστά, πολύ πλούσια σε θειικό κάλιο βρέθηκαν τελευταία στο καινούργιο γεωθερμικό πεδίο Cesano Ιταλίας.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4.ΑΝΑΝΕΩΠΜΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Ένα αέριο που έχει τεράστια σημασία για τα θερμοκήπια είναι το διοξείδιο του άνθρακα (CO2 ) που παράγεται συνήθως σε αφθονία στα γεωθερμικά πεδία. Είναι γνωστό ότι με τη θερμότητα καλυτερεύουμε την απόδοση στις καλλιέργειες, γι’ αυτό κατασκευάζουμε τα θερμοκήπια. Είναι επίσης γνωστό ότι το (CO2 ) έχει ζωτική σημασία στη δημιουργία των οργανικών ουσιών και επομένως στην ανάπτυξη των φυτών. Λίγοι όμως γνωρίζουν ότι η τεχνητή αύξηση της περιεκτικότητα σε CO2 σε κλειστούς χώρους, όπως τα θερμοκήπια, αποτελεί το καλύτερο χημικό λίπασμα και μπορεί ακόμα να διπλασιάσει την παραγωγή.

Σε μερικές περιπτώσεις τα γεωθερμικά ρευστά περιέχουν σε ελάχιστες ποσότητες, πολύτιμα ορυκτά που μπορούν να αξιοποιηθούν σαν υποπροϊόντα της όλης εκμετάλλευσης.

4.4.4. Η νεωθεουία στην Ελλάδα

Οι γεωλογικές συνθήκες στην Ελλάδα ευνόησαν γενικά τη δημιουργία ενός πολύ σημαντικού γεωθερμικού δυναμικού χαμηλής ενθαλπίας. Η έρευνα για τον εντοπισμό αξιοποιήσιμων γεωθερμικών ρευστών χαμηλής ενθαλπίας άρχισε από το ΙΓΜΕ (Ινστιτούτο Γεωλογικών και Μεταλλευτικών Ερευνών) το 1980 και εντατικοποιείται όλο και περισσότερο τα τελευταία χρόνια. Από αυτήν την έρευνα προκύπτει ότι το γεωθερμικό δυναμικό χαμηλής ενθαλπίας στην Ελλάδα είναι σίγουρα πολύ σημαντικό. Τα περισσότερα από τα γεωθερμικά πεδία που ερευνήθηκαν βρίσκονται σε περιοχές με ευνοϊκές αναπτυξιακές συνθήκες, ενώ οι προοπτικές άμεσης εκμετάλλευσης των ρευστών είναι πολύ ευοίωνες. Τα γεωθερμικά ρευστά φαίνεται ότι έχουν συνήθως μικρή έως μηδαμινή περιεκτικότητα σε διαβρωτικά άλατα και αέρια και δεν δημιουργούν σοβαρά τεχνικά προβλήματα εκμετάλλευσης ούτε βέβαια περιβαλλοντικά προβλήματα.

Σε κάποιες περιοχές η έρευνα προχώρησε αρκετά έτσι ώστε σήμερα να έχουν αναπτυχθεί αξιόλογες εφαρμογές. Στο Σιδηρόκαστρο, η Συνεταιριστική Επιχείρηση του Δήμου Σιδηροκάστρου προχώρησε στην κατασκευή ενός θερμοκηπίου 5 στρεμμάτων που χρησιμοποιεί νερά μιας γεώτρησης του ΙΓΜΕ. Στη Ν. Κεσσάνη βρίσκεται σε εξέλιξη ένα μεγάλο πρόγραμμα ανάπτυξης του πεδίου που χρηματοδοτείται από το πρόγραμμα VALOREM της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Στο Λαγκαδά, στη

Νυμφόπετρα και στη Νέα Απολλωνία λειτουργούν ήδη δεκάδες στρέμματα πλαστικών "γεωθερμικών" θερμοκηπίων , ενώ στο Λαγκαδά λειτούργησε για δύο χρόνια μικρή πειραματική μονάδα εκτροφής χελιών. Στα Ελαιοχώρια Χαλκιδικής λειτουργούν 6 μικρά πειραματικά θερμοκήπια. Τα αποτελέσματα από αυτές τις εφαρμογές είναι αισιόδοξα και δίνουν ώθηση για παραπέρα έρευνα σε γεωθερμικά πεδία που έχουν εντοπιστεί αλλά δεν έχουν μελετηθεί διεξοδικά.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4.ΑΝΑΝΕΟΣΙΜΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Εικόνα 7.ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΑΣ

Το Κ.Α.Π.Ε. (Κέντρο Ανανεώσιμων Πηγών Ελλάδος) συμβάλλει στην προσπάθεια αξιοποίησής τους. Η προσπάθεια εκμετάλλευσης γεωθερμικών πεδίων στη Μήλο και στη Νίσυρο δεν ευδοκίμησε, λόγω έκλυσης στο περιβάλλον δύσοσμων αερίων, γεγονός που προκάλεσε την αντίδραση των κατοίκων.

Η γεωθερμική ενέργεια έχει και αγροτικές εφαρμογές. Ενέργεια χαμηλής ενθαλπίας, π.χ. θερμοκρασίας 20 - 25 °6 απαιτείται για τις ιχθυοκαλλιέργειες, 40 - 60 °C για θέρμανση εδάφους και περίπου 80 °C για θέρμανση θερμοκηπίων. Τέτοια ττεδία χαμηλής ενθαλπίας αξιοποιούνται στην Κεντρική Μακεδονία, Θράκη και Λέσβο. Με δεδομένο την ύπαρξη πλούσιου γεωθερμικού δυναμικού στη χώρα μας, θετική θα ήταν η

ενημέρωση με σκοπό την ευρύτερη αποδοχή και την αξιοποίησή του.


ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΟ ΠΕΔΙΟ ΕΚΤΑΣΗ(km“)

ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ“C

Βεβαιωμένο Αγκίστρου Ν.Σερρών 1.5 40-48Βεβαιωμένο Σιδπρόκαστρου Ν.Σερρών 4 40-75Πιθανό Σιδηρόκαστρου Ν.Σερρών 11Πιθανό Λιθότοπου-Ηράκλειας Ν.Σερρών 4,5 40-62Βεβαιωμένο Θερμών-Νιγρίτας Ν.Σερρών 10 40-64Βεβαιωμένο Λαγκαδά Ν.Θεσ/κης 6 33-40Πιθαγό Αγθεμούγτα Ν.Θεσ/κης 13 25-40Πιθαγό ΕΑαιοχωρίωγ Ν.Χαλκιδικής 25 42Βεβαιωμέγο Σάγης-Αφύτου-Κασσανδρας Ν,Χαλκιδικής 5 35-45Πιθανό Σάνης-Αφύτου-Κασσανδρας Ν.ΧαΑκιδικής 50Βεβαιωμένο Αρίστηνου Αλεξανδρούπολης 20 30-90Πιθανό Αρίστηνου Αλεξανδρούπολης 50Βεβαιωμένο Σαττπών Ν.Έβρου 3 30-40Βεβαιωμένο Κροβύλης Ν.Έβρου 6 30-40Πιθανό Κροβύλης-Σαππών Ν.Έβρου 51Βεβαιωμένο Λίμνης Μητρικού 7 30-40Πιθανό Λίμνης Μητρικού 170Βεβαιωμένο Ν.Κεσσάνης Ν.Ξάνθης 25 40-83Βεβαιωμένο Ν.Ερασμίου-Μαγγάνων Ν.Ξάνθης 16 27-68Πιθανό Ν.Ερασμίου-Μαγγάνων Ν.Ξάνθης 24Πιθανό Ερατεινού Ν.Καβάλας 93Βεβαιωμένο Ερατεινού Ν.Καβάλας 14 65-70Βεβαιωμένο Σουσακίου Ν.Κορινθίας 3 60-76Βεβαιωμένο Συκιών Ν.Άρτας 10 35-51Πιθανό Αργένου Ν.Λέσβου 3Βεβαιωμένο Αργένου Ν.Λέσβου 1 90Πιθανό Στύιμης Ν.Λέσβου 20 90Βεβαιωμένο Πολιχνίτου Ν.Λέσβου 10 65-95Πιθανό Νενήτων Ν.Χίου 13Βεβαιωμένο Νενήτων Ν.Χίου 5 78-82Πιθανό Ν.Σαντορίνης 25 30-65Βεβαιωμένο Ν.Μήλου 63 60-99Πιθανό Ν.Μήλου 87Βεβαιωμένο Ν.Μήλου 50 280-320Βεβαιωμένο Ν.Νισύρου 3,5 >350

Πίνακας 1.ΤΑ ΒΕΒΑΙΩΜΕΝΑ ΚΑΙ ΠΙΘΑΝΑ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΑ ΠΕΔΙΑ.


4.5. ΒΙΟΜΑΖΑ

Τα περιβαλλοντικά προβλήματα που έχουν δημιουργηθεί από τη χρήση των συμβατικών μορφών ενέργειας (φαινόμενο θερμοκηπίου, όξινη βροχή κ.λπ.), η εξάντληση των αποθεμάτων πετρελαίου και φυσικού αερίου (αποθέματα για μερικές δεκαετίες) και του άνθρακα, έχουν δημιουργήσει επιτακτική ανάγκη χρήσης εναλλακτικών μορφών ενέργειας. Παγκόσμιες συμφωνίες, ευρωπαϊκές οδηγίες και εθνικές νομοθεσίες επιβάλλουν, προτείνουν και ενθαρρύνουν την παραγωγή ενέργειας από Ανανεώσιμες Πηγές (ΑΠΕ).

Η Βιομάζα αποτελεί μία ανεξάντλητη πηγή ενέργειας η οποία μαζί με την αιολική, ηλιακή και λοιπών ΑΠΕ «βαφτίζεται» πράσινη μορφή ενέργειας και δύναται να συμβάλλει στην επάρκεια των ενεργειακών αναγκών.

4.5.1. Τι είναι η βιουάζα

Με τον όρο βιομάζα εννοείται η παραγωγή ενέργειας (βιοενέργεια) από οργανικές ύλες. Η οργανική ύλη της γης, η βιομάζα, βρίσκεται στο λεπτό στρώμα του φλοιού, τη βιόσφαιρα. Αντιπροσωπεύει ένα πολύ μικρό κλάσμα της συνολικής μάζας της γης, αλλά σε ανθρώπινους όρους, αποτελεί μια τεράστια αποθήκη ενέργειας, η οποία ανανεώνεται συνεχώς. Πηγή αυτή της ενέργειας είναι ο ήλιος. Ενώ μόνο ένα μικρό ποσοστό από την ηλιακή ενέργεια που φτάνει στη γη δεσμεύεται από την οργανική ύλη, η ποσότητα αυτή αντιστοιχεί με το οκταπλάσιο της παγκόσμιας κατανάλωσης πρωτογενούς ενέργειας. Η εγκλωβισμένη βιοενέργεια ανακυκλώνεται με τη βοήθεια μιας σειράς χημικών και φυσικών διεργασιών στα φυτά, το έδαφος, το χώρο γύρω από τα φυτά και την υπόλοιπη έμβια ύλη, μέχρι που τελικά ακτινοβολείται από τη γη σαν θερμότητα χαμηλής θερμοκρασίας.

Η παραπάνω κυκλική διεργασία είναι μεγάλης σπουδαιότητας, επειδή υπάρχει η δυνατότητα δέσμευσης μέρους της βιομάζας στη φάση που ακόμη λειτουργεί ως αποθήκη χημικής ενέργειας.

Με απλά λόγια, δηλαδή, η βιομάζα δεν είναι άλλο από τη μάζα των φυτών που σχηματίζεται με τη φωτοσυνθετική μετατροπή της ηλιακής ενέργειας.

4.5.2. Πηνές Bioudgac

Βιομάζα, συνεπαγόμενη τη χρήση της ως καύσιμο (βιοκαύσιμο), αποτελούν όλα τα υ π ο λ ε ίμ μ α τα τη ς δ α σ ικ ή ς ύ λ η ς

που προκύπτουν από την υλοτόμηση και την επεξεργασία ξύλου, την αραίωση των φυτειών και το κλάδεμα των δέντρων. Πρόκειται για κορυφές και κλαδιά των υλοτομημένων δέντρων τα οποία δεν έχουν εμπορική αξία και συνήθως αφήνονται να σαπίσουν επί τόπου. Σημαντικές ποσότητες υπολειμμάτων σχηματίζονται, επίσης, στα πριονιστήρια και στις μονάδες κατασκευής σανιδίων. Τα δασικά υπολείμματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή ατμού θέρμανσης και για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Για παράδειγμα, με καύση των δασικών υπολειμμάτων ενέργεια μπορεί να παραχθεί μέσω καυστήρων ξύλου για οικιακή χρήση και για τηλεθέρμανση.

Τα γεωργικά υπολείμματα, αναγόμενα σε ζωικά (π.χ. κοπριά) και φυτικά, όπως άχυρο, υπολείμματα από καλλιέργειες ρυζιού, σακχαροκαλάμων, καλαμποκιού, σόγιας αλλά και καρυδιών και άλλων καρπών αποτελούν μία πλούσια ενεργειακή πηγή. Ποσότητες από τα υπολείμματα αυτά μπορούν να αξιοποιηθούν ενεργειακά παράγοντας θερμότητα ικανή να καλύψει τις ανάγκες μικρών βιομηχανικών και βιοτεχνικών μονάδων ή για τηλεθέρμανση κτιρίων.


Καλλιέργειες που είτε περιέχουν άμυλο σαν κύριο συστατικό, όπως οι πατάτες και το καλαμπόκι, εφόσον υδρολυθούν, και μετατραπεί το περιεχόμενο άμυλο σε σάκχαρο, ή απευθείες καλλιέργειες σακχαροκαλάμων, με κατάλληλη διεργασία (αναερόβια βιολογική) μετατρέπεται το περιεχόμενο σάκχαρο σε αλκοόλη προκύπτοντας τελικά αιθανόλη. Η β ιο α ιθ α ν ό λ η που προκύπτει μπορεί να χρησιμοποιηθεί στις μεταφορές: σε μηχανές εσωτερικής καύσης είτε άμεσα σε κατάλληλα τροποποιημένες μηχανές είτε έμμεσα με τη χρήση μιγμάτων αυτής με βενζίνη κατά 20%, δίχως μετατροπή του κινητήρα.

Τα ζ ω ικ ά α π ό β λ η τ α (από πτηνοτροφεία, χοιροστάσια κ.ά.) με τη μέθοδο της αναερόβιας χώνευσης (απουσία αέρα) αποσυντίθενται με τη δράση βακτηριδίων, παράγοντας βιοαέριο. Αποτελεί μίγμα μεθανίου και διοξειδίου του άνθρακα μαζί με υδρατμούς και μικρές ποσότητες οργανικών ενώσεων. Η σημαντική περιεκτικότητα του μεθανίου στο βιοαέριο το καθιστά κατάλληλο να χρησιμοποιηθεί για τη θέρμανση ή την παραγωγή


ηλεκτρικής ισχύος ή σε πολλές περιπτώσεις και για τα δύο (συμπαραγωγή), με χρήση συστήματος το οποίο αξιοποιεί το βιοαέριο με μηχανές εσωτερικής καύσης, που κινούν γεννήτριες, ενώ ταυτόχρονα το νερό ψύξης και τα καυσαέρια χρησιμοποιούνται για τη θέρμανση του χωνευτηρίου. Άλλη μέθοδος για την εκμετάλλευση του ενεργειακού περιεχομένου των ζωικών αποβλήτων, όταν η περιεχόμενη υγρασία είναι χαμηλή, είναι και η άμεση καύση.

Μεγάλο μέρος των α σ τικ ώ ν α π ο ρ ρ ιμ μ ά τ ω ν αποτελούν βιολογική ύλη. Οι χωματερές στις οποίες διατίθενται αποτελούν ένα τεράστιο βιονατιδραστήρα όπου τα θαμμένα απορρίμματα διασπώνται παρουσία μικροοργανισμών ώστε τελικά με κατάλληλη αξιοποίηση έχουμε παραγωγή βιοαερίου ή αέριο χωματερής (LFG - Landfill Gas). Επίσης, είναι δυνατή η ενεργειακή αξιοποίησή τους με άμεση καύση, παραγωγή RDF (Refuse Derived Fuel), λύνοντας μέρος του προβλήματος διάθεσης των απορριμμάτων. Ενώ αυτά που δεν μπορούν να αναμιχθούν με τα αστικά για λόγους ασφαλείας ή για την ελαχιστοποίηση του κόστους διάθεσης, δύναται να ανακτηθεί ποσότητα ενέργειας. Για παράδειγμα, τα απόβλητα βιομηχανίας τροφίμων πρέπει να υποβληθούν σε αερόβια επεξεργασία ώστε να μειωθεί το οργανικό τους φορτίο. Αντί αυτής της επεξεργασίας, τα απόβλητα μπορούν να οδηγηθούν σε αναερόβια χωνευτήρια και το παραγόμενο βιοαέριο να χρησιμοποιηθεί για θέρμανση.

Τέλος, σύγχρονη πηγή βιομάζας είναι οι ε ν ε ρ γ ε ια κ έ ς κ α λ λ ιέ ρ γ ε ιε ς , δηλαδή όλα τα μονοετή ή πολυετή φυτά που καλλιεργούνται με σκοπό να χρησιμοποιηθεί η παραγόμενη βιομάζα για την παραγωγή καυσίμων Οι σημαντικότερες από αυτές είναι το σόργο, γλυκό και ινώδες, η ελαιοκράμβη, οι σπόροι μουστάρδας, τα καλάμια και οι λόχμες, ο μίσχανθος και ο ευκάλυπτος. Στην Ελλάδα, η σημαντικότερη ετήσια ενεργειακή καλλιέργεια αποτελεί το γλυκό σόργο το οποίο μπορεί άνετα να αποδώσει μέχρι και ένα τόνο βιοαιθανόλη το στρέμμα.

4.5.3. Αττοδέκτες

Συνοπτικά, φαίνεται ότι η βιομάζα αποτελεί πηγή ενέργειας που απολαμβάνει αποδέκτες ιδιωτικού, βιομηχανικού/εμπορικού, εθνικού αλλά και παγκοσμίου επιπέδου. Σε ιδιωτικό επίπεδο χρησιμοποιείται για τη κάλυψη αναγκών θέρμανσης, όπως άμεση

καύση ξύλου, αλλά και μέσω μικρών ή ατομικών δικτύων τηλεθέρμανσης κτιρίων.

Στη βιομηχανία η χρήση της αφορά την υποκατάσταση συμβατικών καυσίμων για τα θερμικά φορτία που απαιτούνται για τη παραγωγική διαδικασία ή ακόμη μέσω συστημάτων συμπαραγωγής για θερμική και ηλεκτρική ενέργεια και τελική εξοικονόμηση ενέργειας.

Σε εθνικό επίπεδο έχουμε μείωση της κατανάλωσης συμβατικών καυσίμων ενώ γίνεται αξιοποίηση της βιομάζας στον τομέα των μεταφορών και τη διάθεση απορριμμάτων. Όλα τα παραπάνω αξιολογούνται θετικά σε παγκόσμια κλίμακα ως προς τα περιβαλλοντικά οφέλη που απορρέουν από τη χρήση της στα προηγούμενα επίπεδα.

4.5.4. Περιβαλλοντικά οφέλη

Η παραγωγή και χρήση των βιοκαυσίμων σε ορθολογική βάση είναι ουδέτερη όσον αφορά τις εκπομπές C 02. Εξασφαλίζεται οικολογική ισορροπία, αφού όσο C 0 2 παράγεται κατά τη καύση της βιομάζας απορροφάται κατά την παραγωγή της, αποτελώντας, έτσι, εναλλακτική λύση αντικατάστασης των συμβατικών καυσίμων. Το κόστος και οι δυνατότητες μείωσης των εκπομπών του C 0 2 κατά αυτόν τον τρόπο εξαρτάται από την απόδοση της ενεργειακής μετατροπής κατά τη παραγωγή και τη καύση της βιομάζας και από τον τύπο του καυσίμου που υποκαθιστά.


Τα βιοκαύσιμα είναι πολύ πιο καθαρά από τον άνθρακα, με σχεδόν μηδενικές εκπομπές θείου. Το ενεργειακό τους περιεχόμενο είναι πιο ομοιόμορφο και η μεγάλη δραστικότητά τους κάνει ευκολότερη τη βελτιστοποίηση του σχεδιασμού των συστημάτων καύσης οπότε δεν υπάρχει ανάγκη ειδικού εξοπλισμού απομάκρυνσης του διοξειδίου του θείου.

Όσον αφορά τα οξείδια του αζώτου, που παράγονται από τη καύση οποιουδήποτε καυσίμου, ιδιαίτερα στις περιπτώσεις όπου η επιδίωξη υψηλότερης απόδοσης οδηγεί σε υψηλότερες θερμοκρασίες καύσης, περιορίζονται με τη χρήση ειδικά διαμορφωμένων συστημάτων καύσης και με τη χρήση καταλυτών για τον καθαρισμό των καυσαερίων.


Η παραλαβή και καύση του μεθανίου που σχηματίζεται στις χωματερές αφενός μειώνει τον κίνδυνο των εκρήξεων και αφετέρου αντικαθιστά το τόσο δραστικό αέριο του θερμοκηπίου με ένα άλλο πολύ ηπιότερο, το C 02. Ένα μόριο CH4 είναι περίπου 30 φορές πιο αποτελεσματικό από ένα μόριο C 0 2 στο να δεσμεύει την ακτινοβολούμενη θερμότητα.

4.5.5. Τα πλεονεκτήυατα Tnc Bioudgac

Τα πλεονεκτήματα της βιομάζας είναι:

1. Σε πληθώρα κλάδων όπως τη γεωργία, δασοκομία, αστικά/βιομηχανικά απόβλητα, όποια μορφή οργανικής ύλης θεωρείται άχρηστη, είναι δυνατόν να παραχθεί βιοενέργεια αποτελώντας τελικά ύλη χρήσιμη.

2. Λόγω του μεγάλου δυναμικού της βιομάζας είναι αντιστοίχως μεγάλη η δυνατότητα παραγωγής ενέργειας.

3. Ειδικά για την Ελλάδα, όπου το δυναμικό της γεωθερμίας είναι χαμηλό, είναι η μόνη μορφή ενέργειας μαζί με την ηλιακή από τις υπόλοιπες ΑΠΕ από τις οποίες παράγεται θερμική ενέργεια πέρα της ηλεκτρικής.

4. Η τεχνολογία που απαιτείται για την παραγωγή βιοενέργειας (π.χ. τεχνολογία καύσης και αεριοποίησης) είναι παρόμοια με αυτήν των συμβατικών καυσίμων από ότι οι υπόλοιπες τεχνολογίες αξιοποίησης των ΑΠΕ.

5. Εφόσον η βιομάζα απαντάται στα γεωργικά υπολείμματα και σε συνδυασμό με τις ενεργειακές καλλιέργειες, μια πραγματική βιομηχανία της βιομάζας εμφανίζεται κίνητρο εξέλιξης της αγροτικής πολιτικής.

6. Τα προαναφερόμενα περιβαλλοντικά οφέλη.

4.5.6. Η κατάσταση στην Ελλάδα

Οι ευνοϊκές κλιματολογικές συνθήκες που επικρατούν στη χώρα μας επιτρέπουν την ύπαρξη μεγάλης ποικιλίας γεωργικών και δασικών υπολειμμάτων, καθώς και την εμφάνιση υψηλών αποδόσεων στις ενεργειακές καλλιέργειες. Σε συνδυασμό με το υψηλό το ποσοστό των αγροτών στη χώρα μας είναι υψηλό, η βιομηχανία της βιομάζας φαίνεται θετικός παράγοντας για την εξέλιξη της γεωργικής πολιτικής της Ελλάδας.


Μεγάλο έργο που αφορά την αξιοποίηση της βιομάζας στη χώρα μας αποτελεί αυτό για λογαριασμό της ΒΕΑΛ (Βιοαέριο- Ενέργεια Άνω Λιοσίων) ο σταθμός παραγωγής ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας από βιοαέριο, το οποίο αντλείται από τον όγκο των απορριμμάτων που εναποτίθενται στη Χωματερή Άνω Λιοσίων.

Ο σταθμός των Άνω Λιοσίων είναι από τους μεγαλύτερους με καύσιμο βιοαέριο παγκοσμίως. Η μονάδα έχει τη δυνατότητα να παρέχει 8000 m3/h βιοαερίου ενώ παράγει και ηλεκτρισμό (ισχύς 13 MW) και θερμότητα (16 MW).

Ο Βιολογικός καθαρισμός στα Γιάννενα είναι ένα αντιπροσωπευτικό παράδειγμα συμπαραγωγής για την Ελλάδα. Στο εργοστάσιο αυτό το παραγόμενο βιοαέριο χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας για κάλυψη των αναγκών του εργοστασίου και θερμικής ενέργειας για τη διαδικασία του βιολογικού καθαρισμού των λημμάτων. Το πλεόνασμα του βιοαερίου καίγεται για να μην απελευθερωθεί στην ατμόσφαιρα λόγω της βλαβερότητάς του για το περιβάλλον (μεθάνιο).

Μικρότερης κλίμακας εφαρμογές στη χώρα μας αποτελούν η θέρμανση θερμοκηπίων, η θέρμανση κτιρίων με καύση βιομάζας σε ατομικούς/κεντρικούς λέβητες, η παραγωγή θερμότητας για ξήρανση σε εκκοκιστήρια, η παραγωγή ενέργειας σε βιομηχανίες, η τηλεθέρμανση. Αξιοσημείωτο είναι, επίσης, το έργο στη Δαδιά στον Έβρο με μονάδα εγκατάστασης τηλεθέρμανσης από τρίμματα βιομάζας δασικής προέλευσης.

Τέλος, με την απελευθέρωση της αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας, ήδη η ΡΑΕ έχει εκδώσει 15 άδειες παραγωγής ηλεκτρικής αλλά και θερμικής ενέργειας σε εταιρίες της χώρας (Μάρτιος 2003) ενώ η Λευκή Βίβλος (COM (97) 599/26 -11 - 97) προωθεί τη δράση μεταξύ άλλων για εγκαταστάσεις βιομάζας θερμικής ισχύος 10.000 MW.

L

4.6. ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΝΕΡΟΥ

Υπάρχουν πολύ τρόποι άντλησης ενέργειας από το νερό. Τεχνολογίες για την εκμετάλλευση της θερμικής ενέργειας στους ωκεανούς (παραγωγή ενέργειας εκμεταλλευόμενοι την διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ της επιφάνειας της

θάλασσας και των κατωτέρων στρωμάτων της), της παλίρροιας και των κυμάτων, είναι σε μια τάση έξαρσης σε χώρες που βρέχονται από ωκεανούς. Στην Ελλάδα, λόγω του ότι η μεσόγειος είναι μια κλειστή θάλασσα και δεν διακρίνεται για κανένα από τα παραπάνω φαινόμενα, προς το παρόν, δεν έχουν αναπτυχθεί ανάλογα έργα.

Για αυτό η μόνη τεχνολογία σχετική με την παραγωγή ενέργειας από νερό που είναι αρκετά διαδεδομένη στην Ελλάδα είναι η υδροηλεκτρική ενέργεια.

4.6.1. Υδροηλεκτρική ενέονεια

Η υδροηλεκτρική ενέργεια είναι ενέργεια που παράγεται από τη μετακίνηση του γλυκού νερού από τους ποταμούς και τις λίμνες. Αυτό το νερό προέρχεται στους ποταμούς ως απορροή από τις βροχοπτώσεις. Οι βροχοπτώσεις δημιουργούνται από την ηλιακή ενέργεια διαμέσου σύνθετων διαδικασιών ενεργειακής μεταφοράς στην ατμόσφαιρα και μεταξύ της ατμόσφαιρας και της θάλασσας.


Εικόνα 8.ΠΑΡΑΓΠΓΗ ΥΔΡΟΗΛΕΚΤΡίΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ


Η δυναμική (λόγω βαρύτητας) ενέργεια ττου συνδέεται με αυτό το νερό το αναγκάζει να διατηρεί μία καθοδική ροή. Αυτή η προς τα κάτω κίνηση του ύδατος περιέχει την κινητική ενέργεια, η οποία μπορεί να μετατραπεί σε μηχανική ενέργεια, και έπειτα από τη μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρική στους σταθμούς υδροηλεκτρικής παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος.

Η μετατροπή της κινητικής ενέργειας του νερού σε μηχανική δεν είναι μια καινούργια ιδέα. Οι ξύλινοι υδρόμυλοι χρησιμοποιήθηκαν πριν 2000 χρόνια για να την επεξεργασία διαφόρων αγαθών. Η ακριβής προέλευση αυτών των υδραυλικών τροχών δεν είναι γνωστή, αλλά η παλιότερη αναφορά ως προς τη χρήση τους προέρχεται από την αρχαία Ελλάδα.

Οι πρώτες σύγχρονες υδροηλεκτρικές εγκαταστάσεις χτίστηκαν το 1882 στις Ηνωμένες Πολιτείες. Αυτές οι πρώτες εγκαταστάσεις χρησιμοποίησαν έναν γρήγορα ρέοντας ποταμό ως πηγή της ενέργειας. Μερικά έτη αργότερα, άρχισαν να χρησιμοποιούνται τα φράγματα ως τεχνητές περιοχές αποθήκευσης ύδατος στις καταλληλότερες θέσεις. Αυτά τα φράγματα ελέγχουν επίσης το ποσοστό ροής του νερού στους στροβίλους των σταθμών παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος.

Αρχικά, οι σταθμοί υδροηλεκτρικής παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος ήταν μικρής κλίμακας και ιδρύονταν δίπλα σε καταρράκτες κοντά στις πόλεις καθώς δεν ήταν δυνατό, εκείνη την περίοδο, να μεταφερθεί η ηλεκτρική ενέργεια σε μεγάλες αποστάσεις. Πλέον, η μεταφορά της ηλεκτρικής ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις είναι εφικτή με αποτέλεσμα να έχει υπάρξει μεγάλης κλίμακας χρήση της υδροηλεκτρικής δύναμηςκαθιστώντας την οικονομικά βιώσιμη. Η μετάδοση σε μεγάλες αποστάσεις πραγματοποιείται με τη βοήθεια της υψηλής τάσης σε εναέρια ηλεκτροφόρα καλώδια αποκαλούμενα γραμμέςμετάδοσης.

Οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί χρειάζονται μικρό προσωπικό για τη λειτουργία και τη συντήρησή τους, και δεδομένου ότι κανένα καύσιμο δεν απαιτείται, οι τιμές καυσίμων δεν είναι πρόβλημα. Επίσης, χρησιμοποιεί μια ανανεώσιμη πηγή ενέργειας που δεν μολύνει το περιβάλλον. Εντούτοις, η κατασκευή των φραγμάτων για να επιτρέψει την υδροηλεκτρική παραγωγή μπορεί να προκαλέσει σημαντική περιβαλλοντική ζημία.


Τέλος, αντίθετα από τους συμβατικούς σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος, που χρειάζονται αρκετό χρόνο για να ξεκινήσουν την παραγωγή ενέργειας, οι σταθμοί υδροηλεκτρικής παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος μπορούν να αρχίσουν την ηλεκτρική ενέργεια πολύ γρήγορα. Αυτό τους καθιστά ιδιαίτερα χρήσιμους για στις ξαφνικές αυξήσεις σε ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας από τους πελάτες.

4.6.2. Πως λειτουονούν οι σταθυοί υδοοηλεκτοική€ ενέονειας του ηλεκτρικού ΟΕύυατος

Το ποσό ηλεκτρικής ενέργειας που μπορεί να παραχθεί από μια περιοχή εξαρτάται από δύο συντελεστές: την υψομετρική διαφορά της στάθμης του νερού μεταξύ του φράγματος και του ποταμού (ή της λίμνης) όπου καταλήγει το νερό και την ποσότητα ροής του νερού. Οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος είναι επομένως τοποθετημένοι όπου μπορούν να εκμεταλλευθούν τη μέγιστη πτώση μιας μεγάλης ποσότητας νερού - στο χαμηλότερο σημείο μιας βαθιάς και απότομα-πλαισιωμένης κοιλάδας ή ενός φαραγγιού, ή κοντά στη βάση ενός φράγματος (Εικόνα 9).

VpoiitKf ΐΜ|«)λή( τ«<πκ

Εικόνα 9.ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΜΟΝΑΔΑΣ ΥΔΡΟΗΑΕΚΤΡΙΚΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ.


Το νερό συλλέγεται και αποθηκεύεται σε ένα φράγμα, επάνω από το σταθμό παραγωγής, για να χρησιμοποιηθεί όταν απαιτείται. Μερικά φράγματα δημιουργούν μεγάλες δεξαμενές για αποθήκευση νερού (αυξάνοντας παράλληλα την στάθμη του ποταμού ή δημιουργώντας τεχνητή λίμνη), με σκοπό να αυξήσουν την δυναμικότητα τους. Άλλα φράγματα συλλαμβάνουν απλά τη ροή των ποταμών και εκτρέπουν το νερό στο σταθμό παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος μέσω των σωληνώσεων.

Ενώ ένας υδροστρόβιλος είναι πιο περίπλοκος από τους παλαιούς υδραυλικούς τροχούς, οι αρχές λειτουργίας του παραμένουν ίδιες: τα πτερύγια της γεννήτριας είναι ενωμένα με έναν άξονα ο οποίος περιστρέφεται λόγω της ροής του νερού που ασκεί πίεση στα πτερύγια. Όταν το νερό έχει μεταφέρει όλη του την κινητική ενέργειά στον υδροστρόβιλο, απαλλάσσεται μέσω των αποχετεύσεων ή των καναλιών διαφυγής του σταθμού παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος και συνεχίζει κανονικά τη ροή του στο ποτάμι ενώ δεν παύει να μπορεί να χρησιμοποιηθεί για λόγους άρδευσης ή παροχής νερού.

Μια υδροηλεκτρική μονάδα παραγωγής αποτελείται από έναν υδροστρόβιλο, για να μετατρέψει την ενέργεια του νερού σε μηχανική, και μια ηλεκτρική γεννήτρια, για να μετατρέψει τη μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρική. Το σύνολο της διαθέσιμης ενέργειας εξαρτάται από την ποσότητα του διαθέσιμου νερού και από την πίεσή του στο στρόβιλο. Η πίεση είναι η υδροστατική πίεση, και μετριέται ως το διανυσματικό διάστημα από το στρόβιλο έως την επιφάνεια του νερού στο φράγμα. Όσο μεγαλύτερο το ύψος του νερού πάνω από τον κινητήρα, τόσο περισσότερη ενέργεια μεταφέρει κάθε κυβικό μέτρο νερού στον κινητήρα (που κινεί στη συνέχεια τη γεννήτρια). Όσο μεγαλύτερη η ποσότητα του νερού, τόσο μεγαλύτερος ο αριθμός και το μέγεθος των στροβίλων που μπορούν να περιστραφούν, και τόσο μεγαλύτερη η παραγωγή ενέργειας.

4.6.3. Οι υδροστρόβιλοι

Το νερό για τους στροβίλους των σταθμών υδροηλεκτρικής παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος μπορεί να προέλθει από ειδικά κατασκευασμένα φράγματα, ή απλά από έναν ποταμό. Δεδομένου ότι οι τοποθεσίες ποικίλλουν, υδροστρόβιλοι έχουν σχεδιαστεί για να ταιριάξουν τις διαφορετικές θέσεις και να εκμεταλλευτούν καλύτερα τις υψομετρικές διαφορές του νερού. Ό τύπος που θα

χρησιμοποιηθεί καθορίζεται κατά ένα μεγάλο μέρος από την υψομετρική διαφορά και την διαθέσιμη ποσότητα νερού στο εξεταζόμενο τόπο.

Οι τρεις κύριοι τύποι είναι οι ρόδες Pelton, οι στρόβιλοι Francis, και οι στρόβιλοι τύπου Kaplan. Όλοι μπορούν να τοποθετηθούν κάθετα ή οριζόντια ενώ οι στρόβιλοι τύπων Kaplan (ή τύπου προπέλας) μπορούν να τοποθετηθούν σχεδόν σε οποιαδήποτε γωνία.

Η ρόδα Pelton (Εικόνα 10) χρησιμοποιείται όπου μια μικρή ροή νερού με μεγάλη υδροστατική πίεση είναι διαθέσιμη. Μοιάζει με τους υδρο-τροχούς που χρησιμοποιούνταν στο παρελθόν στους υδρομύλους. Η ρόδα Pelton έχει γύρω από το πλαίσιό της μικρούς "κάδους" που τροφοδοτούνται μέσω των ακροφύσιων με νερό από το φράγμα. Λόγω της πολύ υψηλής ταχύτητας που χτυπά το νερό τους "κάδους", η ρόδα περιστρέφεται και κινεί τον κινητήρα που μετατρέπει την ενέργεια.


Εικόνα 10.ΡΟΔΑ Pelton


Ο στρόβιλος Francis (Εικόνα 11) χρησιμοττοιείται όταν θέλουμε να εκμεταλλευτούμε μια μεγάλη ροή νερού με μεγάλη ή μεσαία υδροστατική ττίεση.

Είναι επίσης παρόμοιος με έναν υδρο-τροχό δεδομένου ότι μοιάζει με μια περιστρεφόμενη ρόδα με σταθερές πτέρυγες μεταξύ δύο πλαισίων. Αυτή η ρόδα καλείται "δρομέα". Ένας δακτύλιος καθοδηγούμενων πτερυγίων περιβάλλει το δρομέα και ελέγχει το ποσό ύδατος που τον κινεί. Το νερό τροφοδοτείται στο δρομέα από όλες τις πλευρές από αυτά τα πτερύγια αναγκάζοντας το να περιστρέφεται.

Οι στρόβιλοι τύπου Kaplan σχεδιάστηκαν για να λειτουργήσουν όπου υπάρχουν μικρές υδροστατικές πιέσεις. Αυτοί οι στρόβιλοι μοιάζουν με τις προπέλες ενός σκάφους. Εντούτοις, σε μερικούς από αυτούς (Εικόνα 12) μπορεί και αλλάζει η γωνία των πτερυγίων για να ταιριάζουν στη ροή του νερού.

Το χαρακτηριστικό γνώρισμα των μεταβαλλόμενων γονιών στα πτερύγια επιτρέπει στον κινητήρα να λειτουργεί αποτελεσματικά με διαφορετικές υδροστατικές πιέσεις, που προκαλούν οι εποχιακές αλλαγές της στάθμης του νερού στα φράγματα.


Εικόνα 12.ΣΤΡΟΒΙΛΟΣ Kaplan.

4.6.4. Αντλιοστατικοί σταθυοί αποθήκ£υση€

Ο αντλιοστατικός σταθμός αποθήκευσης είναι ένας σταθμός υδροηλεκτρικής ενέργειας που περιλαμβάνει την άντληση και την εκροή του νερού μέσω των στροβίλων μεταξύ των δύο δεξαμενών. Ο αρχικός στόχος του είναι να μετατοπίσει τις ώρες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας προς τις ώρες αυξημένης ζήτηση. Όταν η ενέργεια είναι διαθέσιμη, αλλά όχι σε μεγάλη ζήτηση, το νερό αντλείται στην επάνω δεξαμενή. Όταν η ζήτηση αυξάνεται, το νερό "πέφτει" πάλι, κινώντας έναν υδροηλεκτρικό στρόβιλο (που έχει χρησιμοποιηθεί προηγουμένως για να αντλήσει το νερό).

Η θεωρία πίσω από αυτήν την εφαρμογή είναι η ίδια με τις εγκαταστάσεις υδροηλεκτρικής ενέργειας . Η παραγόμενη ενέργεια εξαρτάται άμεσα με τον βαθμό ροής του νερού και την υδροστατική πίεση μεταξύ των δύο δεξαμενών. Ό βαθμό ροής του νερού μπορεί να ελεγχθεί από την διάμετρο του αγωγού που ενώνει τις δυο δεξαμενές και τη γεννήτρια, και δεν έχει επιπτώσεις μόνο στην παραγωγή, αλλά και στο χρόνο λειτουργίας του συστήματος .

Τα πρώτα σχέδια τέτοιου είδους υδροηλεκτρικών σταθμών χρονολογούνται από τη δεκαετία του '80 στην Ελβετία και την Ιταλία. Στις ημέρες μας πολλές από αυτές οι εγκαταστάσεις υπάρχουν σε όλο τον κόσμο για την αποθήκευση της ενέργειας. Οι εγκαταστάσεις Cruachan στη Σκωτία έχουν παραδείγματος χάριν κατασκευαστεί το 1965, έχουν ικα\^τητα αττοθήκευσης 10 εκατομμύριο κυβικών μετρητών νερού, υδροσταπκή ττίεση 365m

και η συνολική ικανότητα ενεργειακής αποθήκευσής του είναι 10 εκατομμύρια kWh.

Οι αντλιοστατικοί σταθμοί αποθήκευσης είναι καταναλωτές ενέργειας, για να αντλήσουν το νερό στην επάνω δεξαμενή χρησιμοποιούν 1,5 φορές τη ενέργεια που παράγουν, αλλά η αξία του συστήματος ενισχύεται από την ταχύτητα αντίδρασης των υδροηλεκτρικών γεννητριών του. Στις εγκαταστάσεις Dinorwig στην Ουαλία οι έξι στρόβιλοι 300MW μπορούν να αρχίσουν να παράγουν ενέργεια σε 10 δευτερόλεπτα εάν περιστρέφονται αρχικά στον αέρα, και σε ένα λεπτό από πλήρες στάση. Αυτή η δυνατότητα καθιστά την αντλιοστατική αποθήκευση ιδιαίτερα χρήσιμη ως εφεδρικό σύστημα.


Εικόνα 13.ΑΝΤΛΙΟΣΤΑΤΙΚΟΣ ΣΤΑΘΜΟΣ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗΣ.

4.6.4.Ι. Υδροηλεκτρικοί σταθυοί υενάλης κλίυακα€

Τα συστήματα υδροηλεκτρικής ενέργειας μεγάλης κλίμακας έχουν εγκατασταθεί σε όλο τον κόσμο, με το μεγαλύτερο να έχει δυναμικότητα 10.000 MW (10 GW). Κάθε ένα από αυτά τα συστήματα μεγάλης κλίμακας απαιτεί ένα πολύ μεγάλο φράγμα, ή μια σειρά φραγμάτων, για να αποθηκεύει τις τεράστιες ποσότητες νερού που απαιτούνται από το σύστημα. Το φράγμα Kariba στη Ζάμπια της Αφρικής συγκρατεί 160 δισεκατομμύρια κυβικά μέτρα νερό, και παράγει 1.300 MW ηλεκτρικό ρεύμα.

Ενώ η παραγωγή ενέργειας από το νερό έχει τα οφέλη της από την άποψη των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα και της ατμοσφαιρικής ρύπανσης, έχει επίσης σημαντικές αρνητικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Οι εγκαταστάσεις υδροηλεκτρικής ενέργειας έχουν μια καταστρεπτική επίδραση στις ροές των ποταμών και στις παροχές νερού. Για την κατασκευή μεγάλης κλίμακας υδροηλεκτρικών έργων χρειάζεται συνήθως να πλημμυρίσουν μεγάλες εκτάσεις εδάφους, οδηγώντας στη μετατόπιση των ανθρώπων που ζουν στην περιοχή, και στις αρνητικές επιδράσεις στην τοπική πανίδα και χλωρίδα. Τα προτεινόμενα σχέδιο παραγωγής υδροηλεκτρικής ενέργειας αντιμετωπίζουν συχνά την έντονη αντίδραση από ομάδες ανθρώπων σχετικές με το περιβάλλον και τα ανθρώπινα δικαιώματα καθώς προβληματίζονται για τις κοινωνικές και περιβαλλοντικές επιδράσεις αυτών των αναπτυξιακών προγραμμάτων.

4.6.4.2. MiKohc κλίυακας υδροηλεκτρικοί σταθυοί

Η υδροηλεκτρική ενέργεια είναι διαθέσιμη από μερικές εκατοντάδες Watt μέχρι και 10GW. Στο χαμηλό σημείο αυτού του φάσματος, η υδροηλεκτρική δύναμη μπορεί να διαιρεθεί σε τρεις κατηγορίες. Οι ορισμοί των κατηγοριών ποικίλλουν, αλλά συνήθως διακρίνονται στις: μίκρο (δυναμικό λιγότερο από 100kW), μίνι (100kW-1MW ) και μικρό (1MW-10MW) υδροηλεκτρικός σταθμός. Αυτό το τμήμα εστιάζει στα μικροϋπολογιστής-υδρο συστήματα, τα οποία είναι γενικά αυτόνομα συστήματα, δηλ. δεν συνδέονται με το πλέγμα ηλεκτρικής ενέργειας.

Τα μικρής κλίμακας υδροηλεκτρικά συστήματα λειτουργούν με την καθοδήγηση μέρους της ροής κάποιου ποταμού στον ρυθμιστή ροής (penstock) και στον υδροστρόβιλο, ο οποίος κινεί μια γεννήτρια και παραγάγει την ηλεκτρική ενέργεια (βλ. σχήμα 8).

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4.ΑΝΑΝΕΟΣΙΜΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Το νερό ρέει έπειτα πίσω στον ποταμό. Τα μικρής κλίμακας υδροηλεκτρικά συστήματα λειτουργούν συνήθως παράλληλα στη ροή του ποταμού, και έτσι δεν διακόπτεται η ροή του. Αυτό είναι προτιμότερο από περιβαλλοντικής άποψης καθώς οι εποχιακές αυξομειώσεις νερού δεν επηρεάζουν την ροή του ποταμού στην κατεύθυνση του ρεύματος, ενώ δεν πλημμυρίζουν κοιλάδες σε υψηλότερα από το σύστημα επίπεδα. Μια περαιτέρω επίπτωση είναι ότι η παραγωγή ενέργειας δεν καθορίζεται με κάποιο έλεγχο της ροής του ποταμού, αλλά αντίθετα ο στρόβιλος λειτουργεί όταν

υπάρχει κάποια ροή και σε παράγωγη ενέργειας εξαρτάτε αποκλειστικά από αυτή. Αυτό σημαίνει ότι το μηχανικό σύστημα ρύθμισης της ροής του νερού δεν απαιτείται με αποτέλεσμα να μειώνεται το κόστος και οι απαιτήσεις συντήρησης. Ένα από τα μειονεκτήματα είναι ότι το νερό δεν μπορεί να αποθηκευτεί (π.χ. σε κάποιο φράγμα), με αποτέλεσμα η υπερβολική παραγωγή ενέργειας να πετιέται εκτός και αν υπάρχει ένα σύστημα αποθήκευσης.


ρυθμιστικό φράγμα

Εικόνα 14.Μ1ΚΡΗΣ ΚΛΙΜΑΚΑΣ ΥΔΡΟΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗ.

Τα μικρής κλίμακας υδροηλεκτρικά συστήματα είναι ιδιαίτερα κατάλληλα ως μακρινές παροχές ηλεκτρικού ρεύματος για τις αγροτικές και απομονωμένες κοινότητες, ως οικονομική εναλλακτική λύση στην επέκταση ή αναβάθμιση του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας. Τα συστήματα παρέχουν μια πηγή φτηνής, ανεξάρτητης και συνεχούς ενέργειας, χωρίς υποβάθμιση του περιβάλλοντος.

Υπολογίζεται ότι το 1990 υπήρξε παγκοσμίως εγκατεστημένη ισχύς μικρής υδροηλεκτρικής κλίμακας (λιγότερο από 10MW) της τάξεως των 19.5GW.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5°

ΓΟΝΟ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5.ΥΔΡΟΓΟΝΟ


Το υδρογόνο αποτελεί το 90% του σύμπαντος και είναι το ελαφρύτερο αέριο στην φύση. Στη Γη βρίσκεται κυρίως σε ενώσεις όπως το νερό, το πετρέλαιο, το φυσικό αέριο κ.α.

Εκτιμάται ότι το υδρογόνο θα αποτελέσει ένα νέο καύσιμο που θα χρησιμοποιούμε στο μέλλον, τόσο στα σπίτια όσο και στα αυτοκίνητα μας. Έχει το πλεονέκτημα όταν «καίγεται» να μην ρυπαίνει την ατμόσφαιρα, αφού παράγει μόνο θερμότητα και νερό.

Το υδρογόνο στο μέλλον θα παράγεται σε μεγάλο ποσοστό από την ηλεκτρόλυση του νερού, δηλ. μια διαδικασία κατά την οποία το νερό διασπάται με χρήση ηλεκτρικού ρεύματος σε υδρογόνο και οξυγόνο. Επομένως, αφού θα παράγεται από το νερό και η χρήση του θα εκλύει νερό, το υδρογόνο θεωρείται πρακτικά ανεξάντλητο.

Ο ηλεκτρισμός που απαιτείται για την παραγωγή υδρογόνου από νερό ιδανικά μπορεί να προέρχεται από Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (κυρίως άνεμο και ήλιο), ώστε να είναι απόλυτα φΐ^κή προς το περιβάλλον.

Συγκεκριμένα, το ηλεκτρικό ρεύμα που παράγει μια ανεμογεννήτρια ή ένα φωτοβολταϊκό θα τροφοδοτεί μία συσκευή ηλεκτρόλυσης που διασπά το νερό σε υδρογόνο και οξυγόνο. Στη συνέχεια το υδρογόνο θα αποθηκεύεται σε κατάλληλες δεξαμενές για να χρησιμοποιηθεί όποτε προκύψει ανάγκη.

Το υδρογόνο μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε κατάλληλα τροποποιημένους καυστήρες, λέβητες και κινητήρες εσωτερικής καύσης. Ιδανική ενεργειακή του εφαρμογή είναι όμως οι κυψέλες καυσίμου που αποτελούν μια νέα τεχνολογία που επιτρέπει την παραγωγή ηλεκτρισμού από την ένωση υδρογόνου και οξυγόνου που υπάρχει στον αέρα. Οι κυψέλες καυσίμου μπορούν να χρησιμοποιηθούν στα σπίτια για την παραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας, αλλά και στην κίνηση των αυτοκινήτων. Θα χρειαστεί όμως να περάσουν κάποια χρόνια για να βελτιωθεί η απόδοση τους και να πέσει το κόστος τους, μέχρι να τις δούμε και στα δικά μας σπίτια και αυτοκίνητα.


5.2. ΓΕΝΙΚΑ ΓΙΑ ΤΟ ΥΔΡΟΓΟΝΟ

Προκειμένου να μελετήσουμε το υδρογόνο στο ρόλο του καυσίμου ττρέπει να έχουμε καλή γνώση της ίδια της φύσης του. Παρακάτω αναφέρονται συνοπτικά κάποιες βασικές ιδιότητες του.

Το υδρογόνο σε θερμοκρασία δωματίου, βρίσκεται σε αέρια φάση. Είναι άοσμο, άχρωμο και εύφλεκτο. Όταν αέριο υδρογόνο καίγεται, σχηματίζεται νερό. Το όνομα του στοιχείου αυτού δόθηκε από το Γάλλο χημικό Antoine Lavoisier και έχει ρίζες τις λέξεις της αρχαίας ελληνικής γλώσσας "ύδωρ" και "γένομαι". Πρώτη φορά αναγνωρίστηκε ως ξεχωριστό στοιχείο από τον Άγγλο χημικό Henry Cavedish το 1766.

Ένα άτομο υδρογόνου αποτελείται από ένα πρωτόνιο και ένα ηλεκτρόνιο ενώ δύο άτομα ενώνονται μεταξύ τους ώστε να δώσουν ένα μόριο υδρογόνου. Το υδρογόνο είναι το πρώτο στοιχείο στον περιοδικό πίνακα και συμβολίζεται με το σύμβολο Η. Μπορεί να συνδυαστεί χημικά με σχεδόν κάθε άλλο στοιχείο και έτσι μπορεί να δώσει περισσότερες ενώσεις από ότι μπορεί οποιοδήποτε άλλο στοιχείο. Στις ενώσεις αυτές συγκαταλέγονται το νερό και διάφοροι υδρογονάνθρακες όπως το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο.

Λόγω της ελαφρότητας του το υδρογόνο, δεν αποτελεί περισσότερο από το 1 % της συνολικής μάζας της γης. Σε καθαρή αέρια μορφή συναντάτε σπάνια παρόλο που πολλά ορυκτά και όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί περιέχουν ενώσεις του σε πολύ μεγάλο βαθμό. Έτσι το υδρογόνο βρίσκεται στην κερατίνη, στα ένζυμα που συντελούν στη πέψη, στα μόρια του DNA ενώ βρίσκεται άφθονο στις τροφές υπό τη μορφή λιπών, πρωτεϊνών και υδρογονανθράκων.

Βαρύτερα στοιχεία προκύπτουν από τη σύντηξη του υδρογόνου, όπως το ήλιο (He). Βάση αυτής της διαδικασίας πιστεύεται ότι σχηματίστηκε το ίδιο το σύμπαν ενώ η ίδια διαδικασία είναι επίσης υπεύθυνη για την έκλυση ενέργειας από τα άστρα όπως γίνεται στον ήλιο.


5.3. ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ

Η ιστορία χρήσης του υδρογόνου είναι παλιά. Το υδρογόνο ανακαλύφθηκε το 1766 από τον Η. Cavendish και χαρακτηρίστηκε σαν «εύφλεκτος αέρας».

Το 1783, έχουμε την πρώτη ιστορική πτήση των αδελφών Montgolfier με αερόστατο που ήταν γεμάτο με ζεστό αέρα. Λίγες ημέρες αργότερα, δύο άλλοι μηχανικοί, οι Charles και Roberts, έφτιαξαν ένα αδιαβροχοποιημένο μεταξωτό αερόστατο, το γέμισαν με υδρογόνο και πέταξαν επί δύο ώρες διανύοντας απόσταση τεσσάρων μιλιών.

Μία δεκαετία αργότερα, το 1794, κατασκευάστηκε στο Παρίσι η πρώτη γεννήτρια υδρογόνου. Ωστόσο, η καθοριστική στιγμή ήρθε το 1839, όταν ο Bequerel ανακάλυψε το φωτοβολταϊκό φαινόμενο και ο Sir William Grove κατασκεύασε την πρώτη κυψέλη καυσίμου.

Το 1852, ο Η. Griffard έφτιαξε το πρώτο, ελαφρύτερο από τον αέρα, σκάφος με δυνατότητα χειρισμού: ένα αερόπλοιο που ήταν φουσκωμένο με υδρογόνο. Κεντρικό ρόλο στην εξέλιξη των αερόπλοιων μετά το 1900 είχε ο F. Von Zeppelin. To 1911, η γερμανική εταιρεία DELAG άρχισε τις εμπορικές μεταφορές με αερόπλοια, διαθέτοντας στόλο πέντε σκαφών, και εκτελούσε δρομολόγια μεταφέροντας επιβάτες και ταχυδρομικούς σάκους. Μέχρι τον Α' Παγκόσμιο Πόλεμο είχε εκτελέσει περισσότερες από 1.600 πτήσεις χωρίς κανένα ατύχημα, μεταφέροντας περίπου 40.000 επιβάτες.

Το 1923 ο Σκοτσέζος J. Β. S. Haldane αναφέρει σε δημοσίευσή του ότι το υδρογόνο είναι το καύσιμο του μέλλοντος, όπου αυτό θα παράγεται από ανεμόμυλους, που θα παράγουν ηλεκτρική ενέργεια και θα διασπούν το νερό, ηλεκτρολυτικά, σε υδρογόνο και οξυγόνο. Το υδρογόνο θα αποθηκεύεται σε δεξαμενές με περίβλημα κενού και θα χρησιμοποιείται σε «οξειδωτικές κυψελίδες», την τότε εφεύρεση του Sir Williams Grove. Όπως φαίνεται δεν απείχε πολύ από τη σημερινή πραγματικότητα.


5.4. TO ΥΔΡΟΓΟΝΟ ΩΣ ΦΟΡΕΑΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Αυτή τη στιγμή γίνονται σημαντικές προσπάθειες, κυρίως στα ιδιαίτερα ανεπτυγμένα κράτη, για τη μετατροπή της προσαρμοσμένης στα συμβατικά καύσιμα υποδομής σε υποδομή με βάση το υδρογόνο, μιλώντας έτσι πια για "ενέργεια υδρογόνου".

Το ότι υπάρχει ένας σαφής προσανατολισμός προς την κατεύθυνση του υδρογόνου δεν είναι τυχαίο.

• Το υδρογόνο έχει το υψηλότερο ενεργειακό περιεχόμενο ανά μονάδα βάρους από οποιοδήποτε άλλο γνωστό καύσιμο, περίπου τρεις φορές μεγαλύτερο από αυτό της συμβατικής βενζίνης.

• Κάνει καθαρή καύση και για το λόγο αυτό δεν επιβαρύνει το περιβάλλον.

• Είναι το ίδιο ακίνδυνο όσο η βενζίνη, το πετρέλαιο diesel ή το φυσικό αέριο. Το υδρογόνο μάλιστα είναι το λιγότερο εύφλεκτο απουσία αέρα.

• Μπορεί να συμβάλει στη μείωση του ρυθμού κατανάλωσης των περιορισμένων φυσικών καυσίμων.

• 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.

Όσων αφορά τώρα τα μειονεκτήματα στη χρήση του υδρογόνου ως καύσιμο, τα περισσότερα έχουν να κάνουν με την ελλιπή σημερινή υποδομή και αποτελούν κυρίως τεχνικά προβλήματα τα οποία αναζητούν λύση.

• 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.

• Δεύτερο πρόβλημα αποτελεί η έλλειψη οργανωμένου δικτύου διανομής του.

• Λόγω του παραπάνω και η τιμή του επίσης είναι σχετικά υψηλή σε σύγκριση με αυτή της βενζίνης ή του πετρελαίου.

• Επίσης αν και στο μεγαλύτερο μέρος των περιπτώσεων το υδρογόνο θεωρείται περισσότερο ασφαλές από οποιοδήποτε άλλο καύσιμο, κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες μπορεί να

γίνει εξαιρετικά επικίνδυνο. Για παράδειγμα, μπορεί να εκτοπίσει το οξυγόνο ενός χώρου και να δράσει ως ασφυξιογόνο.Αυξημένη είναι και η τιμή των κυψελών 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.


5.5. ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ

Οι μέθοδοι παρασκευής υδρογόνου χονδρικά μπορούν να χωριστούν σε τρεις κατηγορίες;

• τις θερμοχημικές,• τις ηλεκτρολυτικές και• τις φωτολυτικές.

Στις θερμοχημικές μεθόδους συγκαταλέγεται η επεξεργασία του φυσικού αερίου. Το χαμηλό κόστος επεξεργασίας του και η αφθονία του είναι κυρίως οι λόγοι για τους οποίους αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται περισσότερο από οποιαδήποτε άλλη αυτή τη στιγμή για την παραγωγή υδρογόνου. Το φυσικό αέριο χρησιμοποιείται για το 45% της συνολικής παραγωγής του υδρογόνου. Το υπόλοιπο ποσοστό μοιράζεται άνισα. 30% έχουμε από επεξεργασία πετρελαίου, 15% από κάρβουνο και το υπόλοιπο 5% από ηλεκτρόλυση.

Το κύριο μέρος της διαδικασίας αποτελείται από την επεξεργασία και μετατροπή του αέριου μεθανίου του φυσικού αερίου (αναμόρφωση ατμού μεθανίου). Στα προϊόντα αυτής συγκαταλέγεται και διοξείδιο του άνθρακα το οποίο απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα. Για την αποφυγή αυτού του γεγονότος γίνεται έρευνα πάνω στη βελτίωση της διαδικασίας ώστε το COg αυτό να απορροφάται κατά τη διαδικασία μετατροπής, κάτι το οποίο με τη σειρά του θα οδηγήσει σε παραγωγή μεγαλύτερης ποσότητας υδρογόνου, σε χαμηλότερες θερμοκρασίες και σε μειωμένο κόστος κατά ένα ποσοστό 25%-30%.

Δεύτερη μέθοδος στην κατηγορία των θερμοχημικών είναι αυτή που στηρίζεται στην εκμετάλλευση της βιομάζας, την αποθηκευμένη δηλαδή χημική ενέργεια στα φυτά και στα ζώα.

Με πυρόλυση της, η οποία προκαλείται με θέρμανση της απουσία οξυγόνου και αποτελεί μη αντιστρεπτή χημική μεταβολή, λαμβάνουμε ανάλογα με τις ακριβείς συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης, πλήθος προϊόντων, αέριας, υγρής ή στερεός μορφής. Τα υγρής μορφής προϊόντα στην ουσία είναι ένα είδος λαδιού, το οποίο όπως και το πετρέλαιο, περιέχει ένα ευρύ φάσμα συστατικών τα οποία μπορούν να διαχωριστούν σε χρήσιμες χημικές ουσίες και καύσιμα με κατάλληλη επεξεργασία, συμπεριλαμβανομένου και του υδρογόνου.

Επίσης, με θέρμανση της βιομάζας παρουσία περιορισμένων ποσοτήτων οξυγόνου, κατά τη λεγάμενη δηλαδή αεριοποίηση της βιομάζας έχουμε άμεση παραγωγή CO και Hg. Το μίγμα αυτό ονομάζεται αέριο συνθέσεως ( synthesis gas ).

Κατά την ηλεκτρόλυση 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 εν συγκρίσει με την αναμόρφωση ατμού του φυσικού αερίου εξαιτίας του κόστους του ηλεκτρικού ρεύματος το οποίο απαιτείται.


Η 2 θ ·^Αναπαράσταση ηλεκτρολυτικού στοιχείου.


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:

(κάθοδος)

οι οποίες μας δίνουν το συνολικό μηχανισμό της ηλεκτρόλυσης:

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 θεωρητική τιμή υπολογίζεται ως εξής. Η εξίσωση του Nernst για την κάθοδο είναι

Όπου:Ec =το δυναμικό σε ισορροπία για την κάθοδο ,Ε°η2 = το πρότυπο δυναμικού ηλεκτροδίου υδρογόνου,2F =το φορτίο ΌουΙοπιό που διέρχεται από το ηλεκτρόδιο και αχ =01 ενεργότητες προϊόντων και αντιδρόντων.

Ανάλογα για την άνοδο έχουμε:

2F

με Ε°ο2 το πρότυπο δυναμικό του ανοδικού ηλεκτροδίου. Κατά σύμβαση θεωρούμε Ε°η2=0. Θεωρώντας αΗ2=αο2=αΗ2ο=1 (ότι δηλαδή Η2, Ο2 και Η2Ο βρίσκονται στην πρότυπη κατάσταση (standard state)) τότε από τις παραπάνω σχέσεις έχουμε:

-1 .2 2 9 Κ


Η αντίδραση της καθόδου, εμπλέκει όπως είδαμε 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.

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 ολοκληρωμένων συστημάτων ηλεκτρολυτών σε συνδυασμό με εκμετάλλευση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ηλιακής ή αιολικής). Περισσότερα σχετικά θα δούμε παρακάτω.

Συνεχίζουμε με τις φωτολυτικές μεθόδους. Ορισμένοι φωτοσυνθετικοί μικροοργανισμοί παράγουν υδρογόνο ως μέρος του μεταβολικού τους κύκλου με τη βοήθεια ενέργειας από φως. Με σωστή εκμετάλλευση τους μπορούν να επιτευχθούν ποσοστά απόδοσης κοντά στο 25%. Μειονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι την παραγωγή υδρογόνου συνοδεύει και παραγωγή οξυγόνου όπου σε μεγάλες ποσότητες δρα καταστρεπτικά πάνω στο συνήθως αναερόβιο βιολογικό σύστημα. Αυτός είναι και ο λόγος για τον οποίο γίνονται προσπάθειες για τη δημιουργία νέων γενετικών μορφών περισσότερο ανθεκτικών στο οξυγόνο.

Είναι ενδιαφέρον να παρατηρήσουμε ότι η βιόσφαιρα χρησιμοποιεί ένα πολύ μικρό ποσοστό της ηλιακής ακτινοβολίας για την παραγωγή υδρογόνου (μικρότερο του 0,5% της συνολικής φωτοσυνθετικής διαδικασίας) σε ποσά τα οποία είναι συγκρίσιμα


με αυτά που χρειάζονται για την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών μας.

Παρόμοια απόδοση παρουσιάζουν συστήματα ηλιακών συλλεκτών συνδεμένων σε σειρά έτσι ώστε να παράγεται αρκετή τάση για να διαχωριστεί νερό στα συστατικά του. Η θεωρητική τιμή για ένα τέτοιο σύστημα όσων αφορά την απόδοση του είναι 40%. Ωστόσο πρακτικά η τιμή αυτή πέφτει στο 20% με 25%. Με χρήση υλικών χαμηλού κόστους όπως της άμορφης σιλικόνης η αποδοτικότητα μειώνεται ακόμα περισσότερο, στο 5% με 10%, όμως αποτελεί τη χρυσή τομή κόστους - απόδοσης και κάνει τη μέθοδο οικονομικά συμφέρουσα σχετικά.

Μία σχετικά νέα τεχνολογία στην μετατροπή ηλιακής ενέργειας είναι η χρήση φωτοηλεκτροχημικών στοιχείων. Τα στοιχεία αυτά αποτελούνται από ένα υψηλά πορώδες λεπτό υμένιο Τ ίθ 2 μεγέθους σωματιδίων περίπου 2 με 20nm σε διάμετρο. Το υμένιο αυτό επικαλύπτεται με βαφή (dye) και έρχεται σε επαφή με υγρό ηλεκτρολύτη. Το σύστημα αυτό βρίσκεται ανάμεσα σε δύο διαφανή ηλεκτρόδια, συνήθως γυαλί επικαλυμμένο με αγώγιμο στρώμα. Όταν φως προσπίπτει στην βαφή, δημιουργούνται ζεύγη ηλεκτρονίων - οπών. Τα ηλεκτρόνια μεταπηδούν στη ζώνη αγωγιμότητας του λεπτού φιλμ του Τ ίθ 2 και από αυτό στο ηλεκτρόδιο (άνοδος) το οποίο είναι συνδεδεμένο με εξωτερικό κύκλωμα. Στην ουσία η παραγομένη τάση είναι αυτή που θα ηλεκτρολύει το νερό. Τα ηλεκτρόνια ολοκληρώνουν το κύκλο τους με το να μεταφερθούν στην κάθοδο και μέσω του ηλεκτρολύτη πίσω στη βαφή. Παρόλο που το Τ ίθ 2 από μόνο του μπορεί να αποβάλλει ηλεκτρόνια κατά την απορρόφηση φωτονίων η βαφή εξυπηρετεί στη διεύρυνση του φάσματος απορρόφησης και στην περιοχή του ορατού φάσματος αυξάνοντας έτσι την απόδοση. Προσμίξεις άνθρακα στο Τ ίθ 2 έχουν παρόμοιο αποτέλεσμα. Τις οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις στις οποίες συμμετέχει ο ηλεκτρολύτης επιταχύνει καταλύτης που βρίσκεται στην κάθοδο.

Ένα στοιχείο PEC κατασκευάζεται από φτηνά υλικά. Η απόδοση του είναι περίπου 10% αλλά μπορεί να αυξηθεί μειώνοντας το κόστος κατασκευής ακόμα περισσότερο ή διευρύνοντας το φάσμα απορρόφησης του. Επιπλέον, υπερτερεί των φωτοβολταϊκών στοιχείων λόγω της μικρότερης υπέρτασης η οποία εμφανίζεται στην άνοδο κατά την ηλεκτρόλυση του νερού.


etecliol)W\

clalioii ΐινιιΓσdys plKMO'Ctcilcii stale

/ filling clettron vacmcy

dye gf Mind tiatc

Σχηματική αναπαράσταση φωτοηλεκτροχημικοΰ στοιχείου.

5.6. ΚΥΨΕΛΕΣ ΚΑΥΣΙΜΟΥ

5.6.1. Εισανωνή

Οι κυψέλες καυσίμου μπορούν να χαρακτηριστούν σαν κέντρα ενός συστήματος το οποίο χρησιμοποιεί το υδρογόνο ως καύσιμο. Είναι αυτές οι οποίες αναλαμβάνουν τη μετατροπή του καυσίμου σε χρήσιμη ηλεκτρική ενέργεια. Η έννοια της κατάλυσης παίζει πολύ σημαντικό ρόλο στη λειτουργία μιας κυψέλης καυσίμου, όπως θα δούμε παρακάτω και η έρευνα για τη βελτίωση της αποδόσεων της γίνεται κυρίως σε αυτόν τον τομέα, τομέας εξ ορισμού μελετώμενος στην κλίμακα του νανομέτρου.

Η κυψέλη καυσίμου αποτελεί ένα μηχανισμό για την ηλεκτροχημική μετατροπή της ενέργειας μετατρέποντας υδρογόνο και οξυγόνο σε νερό, παράγοντας ταυτόχρονα με τη διαδικασία αυτή, ηλεκτρισμό και θερμότητα. Ο ηλεκτρισμός παράγεται με τη μορφή συνεχούς ρεύματος. Η πρώτη κυψελίδα φτιάχτηκε από τον Sir William Grove, το 1839. Ωστόσο η συστηματική έρευνα πάνω σε αυτές άρχισε μόλις τη δεκαετία του '60, όταν η NASA χρησιμοποίησε κυψέλες καυσίμου στο διαστημικό σκάφος Gemini και Apollo ως φθηνότερη λύση από την ηλιακή ενέργεια.

5.6.2. Αργή AeiToupyiac των κυωελών καυσίυου

Οι κυψέλες καυσίμου μπορούν να ταξινομηθούν βάση του τύπου του ηλεκτρολύτη τον οποίο χρησιμοποιούν. Το πιο γνωστό είδος είναι η κυψέλη καυσίμου με μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίου (ΡΕΜ).

Μία κυψέλη καυσίμου ΡΕΜ αποτελείται εν συντομία από τα εξής μέρη:


Δύο ηλεκτρόδια, τα οποία διαχωρίζονται από μία μεμβράνη, η οποία έχει το ρόλο του ηλεκτρολύτη. Μεταξύ αυτής της πολυμερισμένης μεμβράνης και των ηλεκτροδίων υπάρχει ένα στρώμα καταλύτη. Αργότερα θα μελετήσουμε τα μέρη μιας κυψέλης αναλυτικότερα. Συνοπτικά, η διαδικασία παραγωγής ηλεκτρισμού περιγράφεται από τα παρακάτω επιμέρους στάδια.

Το υδρογόνο τροφοδοτεί την άνοδο της κυψέλης, το αρνητικό ηλεκτρόδιο, το οποίο ερχόμενο σε επαφή με τον καταλύτη διαχωρίζεται σε θετικά φορτισμένα ιόντα υδρογόνου και ηλεκτρόνια. Η άνοδος και ο καταλύτης είναι τέτοιας κατασκευής ώστε η διάχυση των ατόμων του υδρογόνου να γίνεται με ομογενή τρόπο. Τα ηλεκτρόνια τα οποία απελευθερωθήκαν μεταφέρονται μέσω εξωτερικού ηλεκτρικού κυκλώματος προς την άνοδο δημιουργώντας ηλεκτρισμό αφού η μεμβράνη αποτρέπει τη διέλευση τους μέσω αυτής. Για αυτό το λόγο άνοδος και καταλύτης διαλέγονται αγώγιμα υλικά.

Τα θετικά φορτισμένα ιόντα του υδρογόνου (στην ουσία αναψερόμαστε σε μεμονωμένα πρωτόνια) διαπερνούν τη μεμβράνη και ενώνονται με το οξυγόνου το οποίο τροφοδοτεί την κάθοδο, το θετικά φορτισμένο ηλεκτρόδιο, και παράγεται νερό. Όπως και πριν, την ομογενή διάχυση του οξυγόνου στον καταλύτη εξασφαλίζει η κατασκευή του ηλεκτροδίου. Ο καταλύτης αναλαμβάνει την επιτάχυνση της δημιουργίας του νερού από τα συστατικά του.


Στο σχηματισμό του νερού συμμετέχουν εκτός των μορίων του οξυγόνου και των ιόντων του υδρογόνου, τα ηλεκτρόνια τα οποία διοχετεύτηκαν μέσω του εξωτερικού ηλεκτρικού κυκλώματος στην κάθοδο, στην αρχή της διαδικασίας.

Τα δύο στρώματα (στηριζόμενου) καταλύτη χρησιμεύουν στην αύξηση της ταχύτητας των αντιδράσεων διάσπασης του μορίου του υδρογόνου και της ένωσης υδρογόνου οξυγόνου για τη δημιουργία νερού, στην άνοδο και στην κάθοδο αντίστοιχα. Συνήθως αποτελείται από ένα πολύ λεπτό στρώμα λευκόχρυσου (Pt) πάνω σε επιφάνεια άνθρακα. Το στρώμα αυτό είναι και το μέρος του καταλύτη το οποίο βρίσκεται σε επαφή με τη μεμβράνη. Ο καταλύτης είναι τραχύς και πορώδης ώστε να μεγιστοποιεί η εκτεθειμένη επιφάνεια του.

Οι χημικές αντιδράσεις οι οποίες χαρακτηρίζουν τα παραπάνω βήματα, συνοψίζονται παρακάτω.

Στην άνοδο

Στην κάθοδο

Ολική αντίδραση 2 ^ j+ O j^ 2 //jO

Οι παραπάνω αντιδράσεις σε μία απλή κυψέλη καυσίμου παράγει περίπου στα 0,7Volts. Προκειμένου να παραχθούν μεγαλύτερες τάσεις, χρησιμοποιούνται περισσότερες κυψέλες σε σειρά (fuel cell stack).

5.6.3. Τύποι κυωελών καυσίυου

Οι τύποι κυψελών καυσίμου είναι:

ί. Οι κ υ α ιέλ ε€ ω ω σ ω ο ο ικ ο ύ o t i o c (phosphoric-acid fuel cells, PAFC), όπου είναι διαθέσιμες σήμερα στο εμπόριο. Η


απόδοση ενός τέτοιου συστήματος κυμαίνεται σε αρκετά υψηλά επίπεδα.Οι θερμοκρασίες λειτουργίας του βρίσκονται στην περιοχή των 150 με 200°C. Σε χαμηλότερες θερμοκρασίες το φωσφορικό οξύ γίνεται κακός ιοντικός αγωγός και το μονοξείδιο του άνθρακα CO το οποίο σχηματίζεται πάνω στον καταλύτη δηλητηριάζει την άνοδο ρίχνοντας πάρα πολύ την απόδοση. Ωστόσο τα επίπεδα ανοχής της συγκέντρωσης του CO είναι τέτοια ώστε να επιτρέπει περισσότερα είδη καυσίμων για τη τροφοδότηση του. Στην περίπτωση της συμβατικής βενζίνης ωστόσο πρέπει να απομακρυνθούν τα σουλφίδια. Τα μειονεκτήματα των ΡΑ κυψελών καυσίμου, είναι το μεγάλο μέγεθος και βάρος, ο ακριβός καταλύτης όπου χρησιμοποιείται (λευκόχρυσος) ενώ το ρεύμα το οποίο παράγεται είναι χαμηλό και η ισχύς συγκρίσιμη με αυτή άλλων τύπων κυψελών καυσίμου.Οι ηλεκτροχημικές αντιδράσεις που χαρακτηρίζουν αυτόν τον τύπο είναι ίδιες με αυτής της ΡΕΜ κυψέλης.

Οι κ υ ιυ έ λ ε ς κ α υ σ ίυ ο υ n o A u u e o io u iv n c u e u B o a v n c (proton exchange membrane fuel cells, PEM) λειτουργούν σε σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες και παράγουν ισχύ αρκετή για την εφαρμογή τους για την ικανοποίηση καθημερινών ενεργειακών αναγκών, όπως αυτή για την κίνηση ενός οχήματος. Σε αυτό βοηθά η ικανότητα τους να προσαρμόζονται σε γρήγορες αυξομειώσεις στην απαίτηση ισχύος. Η ισχύς που παράγει μια τέτοια κυψέλη κυμαίνεται μεταξύ των 50 και 250kW . Ο συγκεκριμένος τύπος κυψέλης είναι αρκετά ευαίσθητος σε μη καθαρά καύσιμα.Η έρευνα πάνω στις κυψέλες καυσίμου όσων αφορά εφαρμογές τους στην τροφοδότηση οχημάτων αυτή τη στιγμή είναι επικεντρωμένη κυρίως σε αυτόν τον τύπο.

Οι κ υ ιν έλ εσ κ α υ σ ίυ ο υ τη ν υ έ ν ο υ ά ν θ ρ α κ α ( molten carbonate fuel cells , MCFC ) χρησιμοποιούν για ηλεκτρολύτη ενώσεις του άνθρακα με λίθιο, νάτριο και κάλιο σε υγρή μορφή εμποτισμένες σε κατάλληλο υλικό. Ενώ χαρακτηρίζονται από πολύ υψηλά επίπεδα απόδοσης οι θερμοκρασίες όπου λειτουργούν (περίπου 650°0) δεν προσφέρονται για καθημερινή χρήση. Ωστόσο, αυτή η υψηλή θερμοκρασία, η οποία απαιτείται προκειμένου ο ηλεκτρολύτης να γίνει ιοντικά αγώγιμος, επιτρέπει τη χρήση φτηνών καταλυτών αφού οι χημικοί δεσμοί καταστρέφονται και δημιουργούνται πολύ πιο

εύκολα σε τέτοιες θερμοκρασίες. Η ίδια όμως υψηλή θερμοκρασία ευθύνεται για την αυξημένη διάβρωση και καταστροφή των μελών της κυψέλης. Ως καύσιμο μπορεί να χρησιμοποιηθεί υδρογόνο, μονοξείδιο του άνθρακα, φυσικό αέριο, προπάνιο και άλλα. Η ισχύς η οποία χαρακτηρίζει αυτόν τον τύπο κυψέλης κυμαίνεται ανάλογα τη χρήση από 10kW μέχρι και 2 W .Οι ηλεκτροχημικές αντιδράσεις που χαρακτηρίζουν αυτόν τον τύπο κυψέλης είναι:

Στην άνοδο 2Η^ + 2C O ^' 2Η^<0 + 2COj + Ae~

Στην κάθοδο + 2CO^ + 4β" 2CO^~

Ολική αντίδραση 2 / / j +Oj + 2CO3 2H^O+2CO^

(το CO2 παράγεται στην άνοδο και καταναλώνεται στην κάθοδο).

Οι κ υ ιυ έ λ ε ς κ α υ σ ίυ ο υ σ τ ε ρ ε ο ύ ο ξε ιδ ίο υ (solid oxide fuel cells , SOFC), όπως και ο προηγούμενος, ενδείκνυται για αυξημένες ενεργειακές ανάγκες, με απόδοση στο 60% και παραγόμενη ισχύ μέχρι και 100kW. Αυτά τα συστήματα χρησιμοποιούν συνήθως ως ηλεκτρολύτη ένα σκληρό κεραμικό υλικό στερεού οξειδίου ζιρκονίου και μια μικρή ποσότητα υττρίου, αντί για ηλεκτρολύτη υγρής μορφής, επιτρέποντας έτσι θερμοκρασίες μέχρι και 1 0 0 0 °.Οι ηλεκτροχημικές αντιδράσεις που χαρακτηρίζουν αυτόν τον τύπο κυψέλης είναι:

Στην άνοδο 2Η^ + 20^~ 2Η^Ο + Ae~

Στην κάθοδο + 4β* 2 0 "Ολική αντίδραση 2Η^ +Oj -> 2 H f i


Οι K u w iA e c κ α υ σ ίυ ο υ υ εθ α ν ό λ η α ( direct methanol fuel cells , □M FC ) χρησιμοποιούν ως καύσιμο μεθανόλη χωρίς να απαιτεί τη μετατροπή της σε υδρογόνο. Σε αυτή την περίπτωση η μεθανόλη είναι αυτή που οξειδώνεται στην άνοδο. Η κατηγορία αυτή είναι πιο πρόσφατη των κυψελίδων ΡΕΜ με αρκετά ακόμα προβλήματα προς επίλυση όπως η μεγάλη ποσότητα καταλύτη όπου αιΓαιτείται. Ωστόσο, εάν η συγκεκριμένη τεχνολογία επρόκειτο να χρησιμοποιηθεί στη θέση των ΡΕΜ κυψελών δε θα υπήρχε η ανάγκη αναζήτησης εναλλακτικών τρόπων αποθήκευσης του καυσίμου όπως

γίνεται στη δεύτερη περίπτωση με το υδρογόνο ενώ δε θα ήταν αναγκαία και η ανάπτυξη αναμορφωτών.

5.6.4. ΑΠΟΔΟΣΗ ΚΥΨΕΛΩΝ ΚΑΥΣΙΜΟΥ

Μπορούμε να συγκρίνουμε την απόδοση μιας κυψέλη καυσίμου και μιας μηχανής εσωτερικής καύσεως σε θεωρητικό επίπεδο. Όπως το θεώρημα του Carnot της θερμοδυναμικής μας υποδεικνύει, υπάρχει κάποιο μέγιστο όριο στην απόδοση μιας θερμικής μηχανής, δηλαδή δεν είναι δυνατή η ολική μετατροπή της θερμότητας σε μηχανικό έργο αλλά μέρος αυτής εκλύεται στο περιβάλλον. Σε μία μηχανή εσωτερικής καύσης, η μηχανή δέχεται θερμότητα από κάποια δεξαμενή θερμότητας σε υψηλή θερμοκρασία Τι και μετά τη μετατροπή ενός μέρους της ενέργειας σε μηχανικό έργο, διοχετεύει το υπόλοιπο της ενέργειας στο περιβάλλον θερμοκρασίας Τ2(χαμηλότερης της Τι). Η μέγιστη θεωρητική απόδοση δίνεται από τον τύπο:

.ΊλΙΆΆ

και είναι τόσο μεγαλύτερη, όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά αυτών των θερμοκρασιών.


Ωστόσο σε μία κυψέλη καυσίμου δεν εμπλέκεται καμία μετατροπή θερμότητας σε μηχανική έργο οπότε και το όριο της μέγιστης απόδοσης δεν περιορίζεται όπως στην προηγούμενη περίπτωση μιας κι έτσι είναι δυνατή η λειτουργία τους ακόμα και στις χαμηλές θερμοκρασίες των 80°0.

Σε μία πιο πρακτική προσέγγιση, ξεκινάμε εξετάζοντας ένα ηλεκτρικά κινούμενο όχημα βασισμένο στη τεχνολογία των κυψελών καυσίμου. Με τροφοδότηση της κυψέλης με καθαρό υδρογόνο η απόδοση του μπορεί να φτάσει το 80%. Όμως κατά τη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας η οποία παράγεται από αυτό σε μηχανική (κινητική ενέργεια κινητήρα) η ολική απόδοση μειώνεται. Αν επίσης δεχτούμε το γεγονός ότι δεν υπάρχει ακόμα κάποιος πρακτικά εκμεταλλεύσιμος τρόπος αποθήκευσης καθαρού υδρογόνου επί του οχήματος για την άμεση χρήση του στην κυψέλη αλλά απαιτείται η χρήση ενός αναμορφωτή (reformer) για τη μετατροπή συμβατικών καυσίμων σε υδρογόνο, η απόδοση ελαττώνεται ακόμα περισσότερο. Καταλήγουμε μετά τα παραπάνω σε μια απόδοση του 25% με 35%.

Συγκρίνοντας το τταραπάνω όχημα με ένα το οποίο στηρίζεται στη συμβατική βενζίνη. Λόγω έκλυσης μεγάλου ποσού θερμότητας κατά την καύση του καυσίμου και σε συνδυασμό με το γεγονός ότι αρκετό μέρος της παραγόμενης ενέργειας καταναλώνεται από τις διάφορες αντλίες ή ανεμιστήρες της μηχανής η απόδοση ενός τέτοιου οχήματος είναι αρκετά χαμηλή, περίπου 2 0 %.

Θεωρούμε τώρα όχημα κινούμενο με ηλεκτρική ενέργεια με τη χρήση μπαταρίας. Η απόδοση μιας μπαταρίας είναι αρκετά υψηλή, περίπου 90%, μιας και οι περισσότερες εκπέμπουν ένα μικρό ποσοστό θερμότητας. Κατά τη μετατροπή της ενέργειας αυτής σε κινητική του κινητήρα καταλήγουμε σε μια απόδοση 70%. Ωστόσο, πρέπει να λάβουμε υπόψη μας τη διαδικασία πίσω από την οποία κρύβεται η φόρτιση της μπαταρίας όπου χρησιμοποιούμε. Αν η μέθοδος φόρτισης της δε βασίζεται σε κάποια από τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, όπως η ηλιακή ή η αιολική η παραπάνω απόδοση μειώνεται στο 40%. Εξάλλου για τη φόρτιση της μπαταρίας απαιτείται μετατροπή του εναλλασσόμενου ρεύματος που παράγεται από την περιστροφή του κινητήρα σε συνεχές, διαδικασία απόδοσης 90%. Τελικά, φτάνουμε σε ολική απόδοση περίπου 25%

Αν και τα ποσοστά βρίσκονται κοντά το ένα στο άλλο, και άλλοι παράγοντες πρέπει να ληφθούν υπόψη όπως, η ταχύτητα ανεφοδιασμού του οχήματος, η περίοδος η οποία μεσολαβεί μεταξύ δύο ανεφοδιασμών, η μόλυνση όπου προκαλείται κ.α.


5.7. ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ

Η αποθήκευση υδρογόνου υπονοεί ουσιαστικά τη μείωση ενός πολύ μεγάλου όγκου αερίου υδρογόνου. 1 kg υδρογόνου σε θερμοκρασία περιβάλλοντος και ατμοσφαιρική πίεση καταλαμβάνει 11 ιπ^. Για την πρακτική επομένως χρήση του πρέπει να αυξηθεί η πυκνότητα του. Αυτό γίνεται είτε αυξάνοντας την πίεση του είτε μειώνοντας τη θερμοκρασία του είτε, τέλος, μειώνοντας την άπωση μεταξύ των μορίων καθώς αυτό αντιδρά με κάποιο υλικό. Επίσης πολύ σημαντικό κριτήριο είναι κατά πόσο η διαδικασία της αποθήκευσης είναι αντιστρέψιμη.


To υδρογόνο μπορεί να αποθηκευτεί με τους ακόλουθους τρόπους:

• Με υψηλής πίεσης φιάλες αερίου.• Ως υγρό σε κρυογονικές δεξαμενές.• Προσροφημένο σε υλικά με μεγάλη ειδική επιφάνεια.• Ροφημένο σε ενδοπλεγματικές θέσεις σε μέταλλα.• Με χημικούς δεσμούς (ιοντικής ή ομοιοπολικής φύσης).

Το υδρογόνο, σε αέρια μορφή, καταλαμβάνει πολύ χώρο. Ένα γραμμάριο αέριου υδρογόνου καταλαμβάνει περίπου 11 It χώρου σε ατμοσφαιρική πίεση, οπότε δυσκολεύει την αποθήκευσή του, απαιτώντας έντονη πίεση του αερίου σε μερικές εκατοντάδες ατμόσφαιρες και αποθήκευσή του σε δοχεία πιέσεως ή, με άλλα λόγια, απαιτείται η αποθήκευσή του σε μεγάλα ντεπόζιτα ή ντεπόζιτα που να αντέχουν σε πίεση έως και 1 0 0 φορές μεγαλύτερη από τα σημερινά.

Αντίθετα, σε υγρή μορφή ασκεί πολύ λιγότερη πίεση, και με τεχνολογίες που έχουν αναπτυχθεί (π.χ. σφαιρικά ντεπόζιτα με διπλά τοιχώματα χάλυβα ή αλουμινίου με κενό αέρος) καταλαμβάνεται πολύ μικρότερος χώρος από ό,τι αέριο υδρογόνο υπό πίεση. Ωστόσο, για τον σκοπό αυτό απαιτείται ενέργεια που ισοδυναμεί με το 40% της ενέργειας που περιέχεται στο υδρογόνο, γεγονός που το καθιστά ασύμφορο. Επίσης, το υδρογόνο σε υγρή μορφή πρέπει να διατηρείται σε -2 5 0 βαθμούς Κελσίου, ενώ εξατμίζεται το 4% ημερησίως, λόγω της πτητικότητάς του.

Συμφέρουσα μέθοδος για την αποθήκευση του υδρογόνου φαίνεται να είναι αυτή όπου το υδρογόνο είναι ενωμένο με κάποιο υλικό, είτε ως υδρίδιο (κράματα ή μέταλλα) ή με προσρόφηση. Κατά τη δημιουργία του υδριδίου, μόρια υδρογόνου διαχωρίζονται και τα άτομα του υδρογόνου εισέρχονται στα εσωτερικά τμήματα του μετάλλου ή κράματος. Λαμβάνοντας υπόψη τη μάζα του μετάλλου/κράματος και την ποσότητα υδρογόνου που μπορεί να απορροφήσει (η καλύτερη δυνατή αναλογία είναι 0,07kg H2/kg μετάλλου), μειώνεται σημαντικά ο όγκος που καταλαμβάνει το υδρογόνο ως αέριο δίχως να απαιτείται υψηλή πίεση.

Κατά αντιστοιχία, η μέθοδος της προσρόφησης σε ίνες άνθρακα μειώνει σημαντικά το βάρος σε σχέση με τα υδρίδια μετάλλων περίπου στο μισό. Η παραγωγή, όμως των ινών είναι ιδιαίτερα ενεργοβόρα.

5.8. ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ

Η παραγωγή Υδρογόνου από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας στην Ελλάδα εγκαθιστά στο Αιολικό Πάρκο Κερατέας Αττικής μονάδα παραγωγής Υδρογόνου από ηλεκτρόλυση νερού χρησιμοποιώντας την ηλεκτρική ενέργεια των ανεμογεννητριών του. Πρόκειται για την πρώτη ερευνητική μονάδα αυτής της κλίμακας στην Ευρώπη και αποτελείται από μονάδα ηλεκτρόλυσης των 25kW, με δυνατότητα παραγωγής έως 5 κυβικά υδρογόνου την ώρα. Το υδρογόνο θα αποθηκεύεται σε δεξαμενές υδριδίου του μετάλλου και στη συνέχεια θα συμπιέζεται και θα εμφιαλώνεται. Η μονάδα θα τροφοδοτείται από ανεμογεννήτρια των 500kW, ενώ το παραγόμενο υδρογόνο θα διοχετεύεται στην υπάρχουσα αγορά υδρογόνου και μελλοντικά σε κυψέλες καυσίμου ή σε οχήματα υδρογόνου.

Η Ελλάδα μπαίνει επίσημα στον κατάλογο των χωρών που παράγουν υδρογόνο με απόλυτα καθαρό περιβαλλοντικά τρόπο. Τόσο η Ελληνική Λέσχη Περιηγήσεων και Αυτοκινήτων(ΕΛΠΑ) όσο και το Ελληνικό Ινστιτούτο Ηλεκτροκίνητων Οχημάτων βρίσκονται σε επικοινωνία με το Κ.Α.Π.Ε. ώστε με την πρόοδο του προγράμματος παραγωγής του Υδρογόνου να συνδυασθεί και πιλοτική εφαρμογή κίνησης αυτοκινήτων με ενεργειακά στοιχεία.

Το υδρογόνο προβλέπεται ότι στο μέλλον θα υποκαταστήσει τα υγρά και αέρια καύσιμα στη θέρμανση και τις μεταφορές, λόγω των σοβαρών πλεονεκτημάτων που εμφανίζει (υψηλή ενεργειακή πυκνότητα ανά μονάδα βάρους, η καύση του δεν εκλύει ρύπους παρά μόνο υδρατμούς, μπορεί να παραχθεί από πλήθος πρωτογενών ενεργειακών πηγών). Όταν παράγεται από Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας, συμβάλλει όχι μόνο στην προστασία του περιβάλλοντος αλλά και στην απεξάρτηση μιας χώρας από εισαγόμενα καύσιμα, όπως είναι η Ελλάδα.


Πέρα, όμως, από την πολιτική για την κάλυψη των μεσοπρόθεσμων ενεργειακών αναγκών, μαζί με τεχνολογικά ανεπτυγμένα κράτη μελετούμε τους τρόπους, με τους οποίους θα καλύπτονται οι ενεργειακές ανάγκες μακροπρόθεσμα. Η εξσικονόμηση ενέργειας, οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (ΑΠΕ), τα εναλλακτικά καύσιμα και το υδρογόνο αποτελούν αντικείμενο επισταμένης έρευνας και πρόκειται να αποτελέσουν στο μέλλον προτεραιότητες της ενεργειακής στρατηγικής κάθε κράτους.


Είναι λοιπόν ιδιαίτερη η ικανοποίηση μας, όταν διαπιστώνουμε ότι η Ερευνητική κοινότητα της Χώρας μας πρωτοστατούν στην έρευνα και την ανάπτυξη τεχνολογιών στον πολλά υποσχόμενο τομέα του υδρογόνου.

Διαφαίνεται ήδη ότι στο μέλλον το υδρογόνο πρόκειται να αντικαταστήσει εν μέρει τα συμβατικά αέρια και τα υγρά καύσιμα στις μεταφορές, αλλά και σε σταθερές εφαρμογές. Το μεγάλο πλεονέκτημά του είναι ότι μπορεί να προέλθει από πλήθος ενεργειακές πηγές: (από τα ορυκτά καύσιμα, από τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, ή από την πυρηνική ενέργεια) πράγμα το οποίο θα επιτρέψει τη σταδιακή απεξάρτηση του τομέα των μεταφορών από το πετρέλαιο.

Το υδρογόνο, όμως, είναι τόσο καθαρό όσο καθαρή είναι η ενεργειακή πηγή από την οποία προέρχεται:

• Αν το υδρογόνο παραχθεί από ορυκτά καύσιμα, τότε εκλύονται ρύποι και κυρίως διοξείδιο του άνθρακα.

• Η πυρηνική ενέργεια δεν εκλύει διοξείδιο του άνθρακα, αλλά έχει τα γνωστά προβλήματα διάθεσης των πυρηνικών αποβλήτων.

• Για να είναι απόλυτα καθαρό το υδρογόνο πρέπει να παραχθεί από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Έτσι, ο άνεμος, ο ήλιος, η γεωθερμία, οι υδατοπτώσεις και η βιομάζα θα είναι οι πηγές που θα επιτρέψουν την καθαρή παραγωγή υδρογόνου. Σημειώνεται ότι το υδρογόνο μπορεί να βοηθήσει στη μεγαλύτερη διείσδυσή τους μέσα από την αποθήκευση πλεονάζουσας ενέργειας.

Η παραγωγή υδρογόνου από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας αποτελεί σήμερα ερευνητική προτεραιότητα στην Ευρωπαϊκή Ένωση, τις ΗΠΑ και την Ιαπωνία. Είναι συνεπώς, μία πρωτοποριακή για την Ελλάδα απόπειρα να φιλοξενεί μία από τις μεγαλύτερες πειραματικές εγκαταστάσεις στον κόσμο για την παραγωγή υδρογόνου από αιολική ενέργεια.

Η Ελλάδα είναι ένα μεγάλο πεδίο εφαρμογών υδρογόνου λόγω των πολλών ενεργειακά αυτόνομων συστημάτων, όπως τα νησιά μας. Οι λύσεις Υδρογόνου με ΑΠΕ μπορούν να επιτύχουν μεγαλύτερη διείσδυση των ΑΠΕ. Μπορεί έτσι το κάθε νησί να εξασφαλίζει ενεργειακή αυτονομία και ασφάλεια εφοδιασμού ενέργειας. Γίνεται προσπάθεια του ΚΑΠΕ και άλλων Ελλήνικών

ερευνητικών φορέων του χώρου και ττανεπιστημιακών για την προετοιμασία κοινής πρότασης εθνικής κλίμακας για «έργο φάρο» σχετικά με τη δημιουργία του «Ελληνικού νησιού Υδρογόνου στη Μήλο». Η υλοποίηση ενός τέτοιου έργου στην Ελλάδα θα επιτρέψει την περαιτέρω ανάπτυξη τεχνολογίας σε εθνικό και διεθνές επίπεδο.


Είναι βέβαιο ότι η διαφαινόμενη «Οικονομία Υδρογόνου» πρόκειται να δημιουργήσει νέα οικονομική δραστηριότητα και νέες θέσεις εργασίας. Η Χώρα μας μπορεί να συμβάλει στην προσπάθεια και να διεκδικήσει μέρος από τη δραστηριότητα αυτή, είτε κατασκευάζοντας σχετικό εξοπλισμό είτε υλοποιώντας εγκαταστάσεις.

5.9. ΥΒΡΙΔΙΚΑ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΑ

Το υδρογόνο και η ηλεκτρική ενέργεια είναι οι μόνες λύσεις που υπόσχονται μηδενικές εκπομπές. Το υδρογόνο μπορεί να χρησιμοποιηθεί στα μεταφορικά μέσα με δύο τρόπους: είτε σε μηχανές καύσης, όπως συμβαίνει και με τη βενζίνη, είτε τροφοδοτώντας κυψέλες καυσίμου που θα παράγουν ηλεκτρική ενέργεια σε ηλεκτροκίνητα αυτοκίνητα. Ο δεύτερος τρόπος παρουσιάζει ορισμένα πλεονεκτήματα. Οι κυψέλες καυσίμου λειτουργούν σε σχετικά χαμηλή θερμοκρασία, οπότε τα καυσαέρια της εξάτμισης θα περιέχουν μόνο καθαρό νερό. Λειτουργούν, επίσης, χωρίς δονήσεις και θόρυβο και είναι πιο αποδοτικές από τις μηχανές καύσης.

Ένα από τα δύο γνωστότερα υβριδικά αυτοκίνητα στη διεθνή αγορά, το Pnus της Toyota (το δεύτερο είναι το ΙηείςΙιί της Honda), διατίθεται τώρα και στην Ελληνική αγορά. Η επίσημη αντιπροσωπεία προχώρησε στις διαδικασίες εισαγωγής του και οι ενδιαφερόμενοι μπορούν να το αγοράσουν από τις εκθέσεις της.

Σημειώνεται ότι σε πολλές χώρες του εξωτερικού η αγορά ηλεκτρικού ή υβριδικού αυτοκινήτου επιδοτείται και παρέχονται στον ιδιοκτήτη του πρόσθετα κίνητρα για την αγορά και χρήση του.


Τα αποτελέσματα αυτά είναι ενδιαφέροντα:

Τα υβριδικά αυτοκίνητα παρουσιάζουν μικρότερη κατανάλωση καυσίμου, ανεξάρτητα της τεχνολογίας τους. Οι μειώσεις στη κατανάλωση είναι πολύ μεγαλύτερες όταν η σύγκριση γίνεται με συμβατικά αυτοκίνητα που κινούνται με κινητήρα εσωτερικής καύσης. Συγκρίσεις με αυτοκίνητα που κινούνται με ενεργειακά στοιχεία (Fuel Cells) δίνουν μικρές διαφορές λόγω της πολύ καλύτερης απόδοσης των ενεργειακών στοιχείων στις καταστάσεις λειτουργίας υπό μερικό φορτίο.Τα αυτοκίνητα ενεργειακών στοιχείων με καύσιμο υδρογόνο που παράγεται από αναμορφωμένο φυσικό αέριο παρουσιάζουν μικρότερες εκπομπές αερίων που προκαλούν το φαινόμενο του θερμοκηπίου από τα συμβατικά αυτοκίνητα.Η πρώτη ύλη από την οποία παράγεται το φυσικό αέριο επιδρά σημαντικά στην ποσότητα αερίων του θερμοκηπίου που εκλύονται στην παραγωγή του.Μέγιστη μείωση των αερίων του θερμοκηπίου παρατηρείται στα αυτοκίνητα ενεργειακών στοιχείων που χρησιμοποιούν ως καύσιμο υδρογόνο παραγόμενο από ανανεώσιμες πηγές. Τα αυτοκίνητα ενεργειακών στοιχείων που χρησιμοποιούν ως καύσιμο τη μεθανόλη δεν παρουσιάζουν πλεονέκτημα συγκρινόμενα με τα συμβατικά αυτοκίνητα ή ακόμα και με τα αυτοκίνητα ενεργειακαιν στοιχείων που χρησιμοποιούν ως καύσιμο τη βενζίνη.Η παραγωγή υδρογόνου με ηλεκτρόλυση με τη χρήση ηλεκτρικής ενέργειας από το δίκτυο προκαλεί σημαντικές εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου ανάλογες με το ενεργειακό μέσο που χρησιμοποιείται για τηνηλεκτροπαραγωγή. Σχεδόν μηδενικές είναι οι εκπομπές αυτές όταν ο ηλεκτρισμός παράγεται από ανανεώσιμες πηγές.Σωστά ρυθμισμένοι κινητήρες εσωτερικής καύσης που λειτουργούν με φυσικό αέριο εκλύουν μικρότερες ποσότητες αερίων του θερμοκηπίου συγκρινόμενοι με τουςβενζινοκινητήρες και πετρελαιοκινητήρες. Δεν παρουσιάζουν όμως και αντίστοιχα καλύτερη ενεργειακή απόδοση.Τα βιοκαύσιμα γενικώς παράγουν μικρότερες ποσότητες αερίων του θερμοκηπίου. Όμως το τελικό αποτέλεσμα εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τις παραδοχές που

μπορούν να γίνουν σχετικά με την κατανάλωση αυτών των αερίων από τις ίδιες τις φυτείες που δίνουν την πρώτη ύλη ( Θεωρείται ότι το μεγάλο μέρος της ποσότητας αυτών των αερίων απορροφάτε από τις ίδιες τις φυτείες και δεν επιβαρύνει τελικά την ατμόσφαιρα).Τα αυτοκίνητα με κινητήρες εσωτερικής καύσης που χρησιμοποιούν ως καύσιμο υγρό υδρογόνο παραγόμενο από φυσικό αέριο δεν εκπέμπουν καθόλου αέρια του θερμοκηπίου. Όμως η συνολική αλυσίδα παραγωγής και μεταφοράς του καυσίμου προκαλεί μεγαλύτερες εκπομπές τέτοιων αερίων από εκείνες που προκαλεί η αντίστοιχη αλυσίδα των συμβατικών αυτοκινήτων.


5.10. Η ΟΙΚΟΝΟΜΙΑ ΤΟΥ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ

Η οικονομία υδρογόνου αποτέλεσε την πιο ελκυστική λύση όσων αφορά την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών στο άμεσο μέλλον. Μπορούμε να φανταστούμε την οικονομία υδρογόνου σαν ένα συνδεμένο δίκτυο:

• από χημικές διεργασίες οι οποίες παράγουν υδρογόνο από φυσικά καύσιμα, τη βιομάζα ή την ηλεκτρόλυση του νερού.

• αποθήκευσης του παραγόμενου υδρογόνου με φυσικές ή χημικές μεθόδους.

• μετατροπή της ενέργειας της οποίας φέρεται από το υδρογόνο σε ηλεκτρική ενέργεια και θερμότητα στο σημείο ζήτησης.

Οι ενεργειακές απαιτήσεις του επόμενου αιώνα μπορούν να καλυφθούν από αυτό ακριβώς το μοντέλο. Χρησιμοποιώντας την ηλιακή ενέργεια για την ηλεκτρόλυση του νερού και παράγοντας ενέργεια με τη χρήση του υδρογόνου.

Παρόλο που η παραπάνω εικόνα φαίνεται ιδιαίτερη ελκυστική, προς το παρόν, αρκετά επιστημονικά και τεχνικά θέματα πρέπει να επιλυθούν πρώτα. Κάθε τομέας της οικονομίας υδρογόνου, η παραγωγή υδρογόνου δηλαδή, η αποθήκευση του και η εκμετάλλευση του έχει ιδιαίτερες απαιτήσεις. Μόνο όταν ικανοποιητικές λύσεις δοθούν, μπορεί το συνολικό κόστος να γίνει συγκρίσιμο με αυτό των σύγχρονων πηγών ενέργειας με τελικό


στόχο την πλήρη αντικατάστασης της υπάρχουσας υποδομής με μία νέα, στηριζόμενη στο υδρογόνο.

Για να επιτευχθεί κάτι τέτοιο χρειάζεται κάτι περισσότερο από απλή βελτίωση των σημερινών σχετικών τεχνολογιών. Θα πρέπει αντιθέτως να γίνουν θεμελιώδους σημασίας πρόοδοι σε μία πληθώρα επιστημονικών πεδίων όπως η φυσική, η χημεία ή η επιστήμη των υλικών. Ιδιάζουσας σημασίας είναι η κατανόηση των διεργασιών οι οποίες λαμβάνουν χώρα σε ατομικό και μοριακό επίπεδο στη διεπιψάνεια υδρογόνου και διαφόρων υλικών για τη χρήση των δεύτερων στη ενέργεια υδρογόνου. Νέα υλικά χρειάζονται για τη χρήση τους σα μεμβράνες, καταλύτες ή αποθηκευτικά μέσα. Προκειμένου όμως να γίνει εφικτό αυτό χρειάζεται μία προσέγγιση η οποία δεν περιορίζεται στη γνώση ενός μόνο γνωστικού πεδίου αλλά αντιθέτως προκύπτει ως αποτέλεσμα συνδυασμού περισσοτέρων του ενός.

Σαν μέρος της επιστήμης και της τεχνολογίας το οποίο βρίσκεται σε πρώιμα, σχετικά, στάδια ανάπτυξης, το βάρος δίνεται στην πειραματική διαδικασία. Ωστόσο εξίσου ιδιαίτερης σημασίας αποτελεί η ανάπτυξη και η εκμετάλλευση θεωρητικών μοντέλων με μεθόδους προσομοίωσης προκειμένου να βοηθηθεί το πείραμα και να ξεχωρίσουν κάποιες κατευθύνσεις για πιο προσοδοφόρα έρευνα. Οι δραματικές πρόοδοι στην υπολογιστική ισχύ τα τελευταία χρόνια και σε συνδυασμό με τη χρήση υπολογιστικών συστημάτων παράλληλης επεξεργασίας έχουν διευκολύνει πολύ τη θεωρητική μελέτη δίνοντας μοντέλα για την κατάλυση, την αποθήκευση, τη λειτουργία των κυψελών καυσίμου κοκ.

Επίσης ένας τομέας του οποίου η εξέλιξη αποτελεί καθοριστικό παράγοντα στην εξέλιξη της οικονομίας υδρογόνου είναι η επιστήμη και η τεχνολογία στη κλίμακα του νανομέτρου. Υλικά προοριζόμενα για την αποθήκευση υδρογόνου ή για ηλεκτρόδια κυψελών καυσίμου βελτιώνουν την επίδοση τους ραγδαία όταν αυτά αποκτήσουν νανοκρυσταλλική δομή. Ο λόγος είναι ότι τα υλικά αυτά παρουσιάζουν ιδιαίτερες ιδιότητες οι οποίες οφείλονται στο μεγάλο λόγο επιφάνειας όγκου των θεμελιωδών λίθων τους.

Η κατάλυση είναι εκ φύσεως παρατηρούμενη στην κλίμακα του νανομέτρου. Κατανοώντας τις χημικές και φυσικές διεργασίες που χαρακτηρίζουν τις καταλυτικές διεργασίες, μπορούμε να αυξήσουμε την απόδοση και την κινητική αυτών. Κατασκευάζοντας

βελτιωμένους καταλυτές μπορεί να δοθεί μεγάλη ώθηση σε πολλούς τομείς της οικονομίας υδρογόνου.

Το θέμα της οικονομίας υδρογόνου, θα πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι δεν περιορίζεται σε γνωστικά πεδία όπως η φυσική ή χημεία και άλλες θετικές επιστήμες ή σύγχρονες τεχνολογίες. Ωστόσο, αυτή τη στιγμή, η βαρύτητα δίνεται σε αυτά τα πεδία μέχρι η οικονομία υδρογόνου να αποτελεί ένα ευρύ θέμα και με την εδραίωση της οι επιπτώσεις στο πολιτισμό μας θα είναι τέτοιες ώστε να αποτελέσει αντικείμενο μελέτης των οικονομικών επιστημών ή ακόμα και τις για ανθρωπιστικές επιστήμες όπως η κοινωνιολογία.

5.11. ΕΠΑΡΚΕΙΑ ΑΠΟΘΕΜΑΤΩΝ


Όσον αφορά τον προβληματισμό για την αειφορία των αποθεμάτων ενέργειας φαίνεται ότι το υδρογόνο κυριαρχεί ως λύση. Αποτελεί το πλέον διαδεδομένο στοιχείο στη φύση αποτελώντας το 90% του σύμπαντος. Στη γη βρίσκεται σε ενώσεις όπως το νερό και τους υδρογονάνθρακες ενώ σαν καθαρό στοιχείο υπάρχει μόνο σε ίχνη στην ατμόσφαιρα. Συνεπώς το υδρογόνο αποτελεί καύσιμο ευρείας διάθεσης του οποίου ο ανεφοδιασμός να μην τελειώνει ποτέ, διότι εκλύοντας νερό και οι υδρατμούς, ως μοναδικά παραπροϊόντα από την καύση του υδρογόνου, αυτά υφίστανται ανακύκλωση μέσω βροχής, ποταμών, λιμνών και ωκεανών για να «επανορθώσουν» για το νερό που αρχικά χρησιμοποιήθηκε για την παραγωγή του υδρογόνου. Τέλος, έχει την υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα ανά μονάδα βάρους σε σχέση με τα συμβατικά καύσιμα γεγονός που καθιερώνει το υδρογόνο καύσιμο υψηλής δραστικότητας οπότε και ενδείκνυται σε πλήθος εφαρμογών.

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ

To βασικό συμπέρασμα της παρούσας πτυχιακής εργασίας είναι ότι ο ελληνικός ενεργειακός τομέας έχει εισέλθει σε μία δυναμική φάση εξέλιξης για τους εξής λόγους:

• Η περιβαλλοντική και κοινωνική διάσταση της ενεργειακής οικονομίας είναι η νέα και ίσως η πιο καθοριστική συνιστώσα. Πολύ πριν την μερική εξάντληση των αποθεμάτων των συμβατικών καυσίμων, κινδυνεύει να εξαντληθεί η ανοχή των οικοσυστημάτων του πλανήτη από τις κλιματικές αλλαγές τις οποίες πυροδοτεί η εντεινόμενη χρήση των ορυκτών καυσίμων.

• Η ενσωμάτωση του περιβαλλοντικού και κοινωνικού κόστους από την παραγωγή και χρήση της ενέργειας καταγράφεται πλέον στην πολιτική ατζέντα με την μορφή ενεργειακών φόρων και την εφαρμογή της αρχής «ο ρυπαίνων πληρώνει». Η απελευθέρωση των ενεργειακών αγορών έχει ξεκινήσει και είναι θέμα χρόνου η εφαρμογή της.

• Νέα οικονομικά εργαλεία και μηχανισμοί διαμορφώνουν μια τελείως διαφορετική προοπτική στο χώρο της ενέργειας. Το Πρωτόκολλο του Κιότο για την αποτροπή των κλιματικών αλλαγών υιοθέτησε πολλά από τα εργαλεία αυτά, η εφαρμογή των οποίων, όχι μόνο θα βοηθήσει να περιορίσουμε τις εκπομπές των επικίνδυνων αερίων του θερμοκηπίου, αλλά και θα προσφέρει νέες ευκαιρίες και προοπτικές στις επιχειρήσεις που δραστηριοποιούνται στο χώρο της ενέργειας.

• Η ασφάλεια του εφοδιασμού των πολύτιμων ενεργειακών πόρων παραμένει πάντα ένα κρίσιμο ζήτημα. Η εποχή του πετρελαίου ήταν και παραμένει μια εποχή που πυροδότησε πολέμους και συγκρούσεις για τον έλεγχο των αποθεμάτων του μαύρου χρυσού.

Αυτή η φάση διαφέρει ουσιωδώς από προηγούμενες περιόδους. Κύριο στοιχείο αυτού του δυναμισμού είναι ότι κατά την δεκαετία του 1990 δημιουργήθηκε η υποδομή για το φυσικό αέριο, με αποτέλεσμα να υπάρχει σήμερα δίκτυο διανομής, το οποίο θα επεκτείνεται συνεχώς τα επόμενα χρόνια. Και αυτό επειδή η

Ρωσία, σύμφωνα με πρόσφατες εξελίξεις που συνέβησαν στην Ουκρανία, σκοπεύει να δημιουργήσει δυο αγωγούς φυσικού αερίου κατά τους οποίους ο ένας θα διασχίζει την Μαύρη Θάλασσα και θα τερματίζει στην Γερμανία. Ο άλλος αγωγός, με αφετηρία την Ρωσία θα διασχίσει Τουρκία, Ελλάδα, Ιταλία αναδεικνύοντας την Ελλάδα ως ενεργειακό κέντρο, εφόσον η χώρα μας συμφωνήσει στις παρακάτω προτάσεις:

• Φθηνότερο φυσικό αέριο,• μεγαλύτερη συμμετοχή των Ρώσων στον αγωγό

πετρελαίου Μπουργκάς-Αλεξανδρούπολη και• επενδύσεις στην Ελληνική Βιομηχανία.

Η ένταξη του φυσικού αερίου στο ενεργειακό ισοζύγιο της χώρας μας και η απλοποίηση του θεσμικού και διαδικαστικού πλαισίου για τις Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ) δημιουργούν τις προϋποθέσεις για σημαντική πρόοδο ως προς το τελευταίο ζητούμενο.

Οι συνθήκες κρίσης που βιώνει η διεθνής πετρελαϊκή αγορά και η οποία φαίνεται ότι θα διατηρηθεί τα επόμενα χρόνια, καθιστούν απολύτως αναγκαία την εντατικοποίηση των προσπαθειών για την εξοικονόμηση ενέργειας και τη στροφή προς τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.

Έπειτα από μελέτες και έρευνες της ΔΕΗ, τα φωτοβολταϊκά, τα αιολικά και η γεωθερμία είναι τρεις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας που εύκολα μπορούμε να αναπτύξουμε.

Θεωρούμε ότι η εισαγωγή στον ενεργειακό τομέα των κυψελών καυσίμου, που θα τροφοδοτούνται με υδρογόνο, (κυρίως στον τομέα των μεταφορών) θα ανοίξει το δρόμο για μια τρίτη βιομηχανική επανάσταση, ο αντίκτυπος της οποίας θα είναι τόσο μεγάλος για την ευρωπαϊκή και την παγκόσμια οικονομία, όσο ήταν και η εισαγωγή της ατμομηχανής και του κάρβουνου τον 19° αιώνα και της μηχανής εσωτερικής καύσης και του πετρελαίου τον 20° αιώνα.

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

Πυθαγόρα Μπίκο, 1997, Ο κλάδος της εμπορίας των πετρελαιοειδών στην Ελλάδα, Εκδόσεις ΙΟΒΕ, Αθήνα.

Κλαδική Μελέτη, 2Θ04, Η αγορά φυσικού αερίου. Εκδόσεις ΙΟΒΕ, Αθήνα.

Κλαδική Μελέτη, 2ΘΘ5, Ηλεκτρική Ενέργεια, Εκδόσεις ΙΟΒΕ, Αθήνα.

Νικολάου Νικόλαος, 2ΘΘ2, Χημεία και τεχνολογία πετρελαίου, Βιβλιοεκδοτική Α.Ε. Θεσσαλονίκης, Θεσσαλονίκη.

Καργύωτης Κ., 1995, Εκμετάλλευση γεωθερμικών ενεργειακών πηγών, Τ.Ε.Ι. Καβάλας, Καβάλα.

Μπουρλίβα Άννα, 2Θ04, Θέματα εκμετάλλευσης γεωθερμικών ενεργειακών πηγών, Τ.Ε.Ι. Καβάλας, Καβάλα.

ΙΣΤΟΣΕΛΙΔΕΣ

www.econews.sr

www.enereia.sr

www.mxd.er ( μ η χ α νο α ικ τ υο )WWW.iene.er (ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΝΟΤΙΟΑΝΑΤΟΛΙΚΗΣ ΕΥΡΩΠΗΣ, ΙΕΝΕ) www.cres.er (ΚΕΝΤΡΟ ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΩΝ ΠΗΓΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ, ΚΑΠΕ) www.industrvnews.er (Η ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΠΥΛΗ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ) www.depa.er (δ η μ ο σ ιά ε π ιχ ε ίρ η σ η α έ ριο υ , δ ε π α ) www.hellenic-oetroleuin.er ( ε λ λην ικ ά ΠΕΤΡΕΛΑΙΑ) www.moh.er ( m o t o r o il ) www.sciencenews.erwww.iobe.er ( ίδρυμ α ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΩΝ & β ιο μ η χ α ν ικ ώ ν ε ρε υν ώ ν , ιο β ε ) www.hv2.er

http://www.econews.sr

http://www.enereia.sr

http://www.mxd.er

http://WWW.iene.er

http://www.cres.er

http://www.industrvnews.er

http://www.depa.er

http://www.hellenic-oetroleuin.er

http://www.moh.er

http://www.sciencenews.er

http://www.iobe.er

http://www.hv2.er

m m i· lueiiepvihrielw ie -...

Documents