10 ο ΓΕΛ ΛΑΡΙΣΑΣ -Α ΤΑΞΗ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΟΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΙ ΠΟΡΟΙ
ΗΛΙΟΣ- ΗΛΙΑΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Ο ήλιος που φωτίζει την γη είναι στην πραγματικότητα μια πυρηνική μηχανή, η οποία στηρίζεται στην πυρηνική αντίδραση της σύντηξης. Οι πυρηνικές αντιδράσεις που γίνονται στο εσωτερικό του ήλιου έχουν σαν αποτέλεσμα την εκπομπή διαφόρων μορφών ενέργειας Τελικά διαφεύγει ενέργεια σε ηλεκτρομαγνητική μορφή, μέρος της οποίας είναι το ηλιακό φως
ΤΑ ΕΙΔΗ ΚΑΙ Η ΦΥΣΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ • Η προσπίπτουσα ακτινοβολία χαρακτηρίζει το πόσο της ισχύος ακτινοβολίας που φθάνει στην επιφάνεια της Γης. Η διάχυτη ακτινοβολία είναι η ακτινοβολία που σκεδάζεται από μόρια του αέρα, νέφη και αιωρούμενα σωματίδια.
ΤΑ ΕΙΔΗ ΚΑΙ Η ΦΥΣΗ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ • . Όταν η ηλιακή ακτινοβολία προσπέσει σε κάποιο υλικό στη Γη είναι δυνατόν να συμβούν τρία διαφορετικά πράγματα: Το υλικό μπορεί να απορροφήσει την ενέργεια και να την μετατρέψει σε θερμοδυναμική ενέργεια. Το υλικό αυτό, εάν το βάλουμε σε ένα χώρο χαμηλότερης θερμοκρασίας, μπορεί να μεταβιβάσει στο περιβάλλον του θερμότητα. • Το υλικό εξαιτίας ειδικών ιδιοτήτων της επιφάνειάς του, μπορεί να ανακλάσει όλη την ακτινοβολία ή μέρος της στον αέρα. • Το υλικό μπορεί να επιτρέψει στην ακτινοβολία να περάσει μέσα από αυτό και να διαδοθεί στο γύρο χώρο ή σε άλλο αντικείμενο.
Η ΔΙΑΔΟΣΗ ΗΛΙΑΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ – Η ηλιακή ενέργεια που προέκυψε από τις θερμοπυρηνικές αντιδράσεις οι οποίες πραγματοποιούνται στον ήλιο γίνεται αντιληπτή στη γη από εμάς του ανθρώπους ως θερμότητα και φως, το οποίο ταξιδεύει στο διάστημα με τη μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Πρόκειται για ηλεκτρική και μαγνητική ενέργεια, η οποία μεταδίδεται με μορφή κυμάτων. Χαρακτηριστικό γνώρισμα αυτών των κυμάτων είναι ο ρυθμός που φτάνουν στο δέκτη. Αυτό είναι συχνότητα. Όσο πιο συχνά πέφτουν πάνω στο δέκτη, τόσο πιο κοντά είναι το ένα από το άλλο είναι το ένα από το επόμενο. Δηλαδή όσο πιο μεγάλη είναι η συχνότητα, τόσο πιο μικρό είναι το μήκος κύματος.
ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ • 1. Αποτελεί καθαρή πηγή ενέργειας (δεν ρυπαίνει το περιβάλλον) • 2. Βρίσκεται σε αφθονία πάνω στη γη • 3.Προσφέρεται δωρεάν • 4. Είναι ανεξάντλητη και συναντάται παντού.
ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ • 1. Είναι περιοδική πηγή ενέργειας στη διάρκεια του εικοσιτετραώρου και του έτους. • 2. Πηγή χαμηλής πυκνότητας ενέργειας για αυτόν τον λόγο απαιτεί μεγάλες επιφάνειες συλλογής. • 3. Τυχαίες διακυμάνσεις της ηλιοφάνειας λόγω καιρικών φαινομένων. • 4. Μικρός βαθμός απόδοσης κατά την μετατροπή της σε ηλεκτρική ενέργεια (δεν υπερβαίνει το 20%)
ΗΛΙΑΚΟ ΣΤΟΙΧΕΙΟ Η ΗΛΙΑΚΟ ΚΥΤΤΑΡΟ – ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ • Τα ηλιακό στοιχείο είναι μια ειδικά κατασκευασμένη διάταξη (ειδικά κατασκευασμένη επαφή ημιαγωγών) που μετατρέπει το ηλιακό φως , την ηλιακή φωτεινή ενέργεια, απευθείας σε ηλεκτρική. • Το ηλιακό φως είναι ουσιαστικά μικρά πακέτα ενέργειας που λέγονται φωτόνια. Τα φωτόνια περιέχουν διαφορετικά ποσά ενέργειας ανάλογα με το μήκος κύματος ηλιακού φάσματος. Όταν λοιπόν τα φωτόνια προσκρούσουν σε ένα Φ/Β στοιχείο , άλλα ανακλώνται , άλλα το διαπερνούν και άλλα απορροφώνται από το Φ/Β . Αυτά τα τελευταία φωτόνια είναι που παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα. Τα φωτόνια αυτά, αναγκάζουν τα ηλεκτρόνια του Φ/Β να μετακινηθούν σε άλλη θέση και ως γνωστό ο ηλεκτρισμός δεν είναι τίποτε άλλο παρά κίνηση ηλεκτρονίων . Στηρίζουν τη λειτουργία τους στο φωτοβολταϊκό φαινόμενο.
ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΤΩΝ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΩΝ • Όταν τα φωτοβολταϊκά εκτεθούν στην ηλιακή ακτινοβολία , μετατρέπουν ένα 5-19% της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική. Όλα τα φωτοβολταϊκά πάντως έχουν τα παρακάτω πλεονεκτήματα: • Καθόλου ρύπανση • Αθόρυβη λειτουργία • Αξιοπιστία και μεγάλη διάρκεια ζωής • Απεξάρτηση από την τροφοδοσία καυσίμων για τις απομακρυσμένες περιοχές • Δυνατότητα επέκτασης ανάλογα με τις ανάγκες • Ελάχιστη συντήρηση
ΤΙ ΑΝΑΓΚΕΣ ΜΠΟΡΩ ΝΑ ΚΑΛΥΨΩ ΜΕ ΕΝΑ ΑΥΤΟΝΟΜΟ Φ/Β • Με ένα Φ/Β σύστημα μπορούμε να καλύψουμε ότι ανάγκες θα καλύπταμε και με το ρεύμα της ΔΕΗ. Από την άλλη μεριά ο φωτισμός με λάμπες εξοικονόμησης ενέργειας και η χρήση ηλεκτρονικών συσκευών (υπολογιστές ηχητικά συστήματα ,ψυγεία, τηλεοράσεις) είναι ανάγκες που μπορούν να καλυφθούν εύκολα και οικονομικά με Φ/Β συστήματα.
Ηλιακή Ενέργεια σε Θερμότητα
Αποθήκευση της ηλιακής ενέργειας •
Γενικά υπάρχουν δυο τρόποι αποθήκευσης μέρους της ηλιακής ενέργειας:
•
1) Μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε θερμότητα. Αυτό γίνεται είτε άμεσα με απευθείας έκθεση στον ήλιο ενός υλικού( η μετατροπή αυτή χαρακτηρίζεται από υψηλή απόδοση αφού δεν υπάρχουν ενδιάμεσα στάδια μετατροπής και συνεπώς περαιτέρω απωλειών ). Χρησιμοποιούνται δύο συστήματα για την επίτευξη της μετατροπής της ηλιακής ενέργειας σε θερμότητα : α) Τα παθητικά ηλιακά συστήματα β) Ενεργητικά ηλιακά συστήματα
• •
2) Μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική. Αυτό γίνεται μέσω φωτοβολταικών κυττάρων και αποθήκευση της ηλεκτρικής σε συσσωρευτές (μπαταρίες)
Παθητικά ηλιακά συστήματα •
Τα παθητικά ηλιακά συστήματα προσφέρουν μεγάλες δυνατότητες εξοικονόμησης ενέργειας για την θέρμανση εσωτερικών χώρων (πχ. Κτίρια θερμοκήπια κλπ) καθώς και για τον φυσικό φωτισμό των χώρων. Η ηλιακή ενέργεια απορροφάται απευθείας από το κτίριο και παγιδεύεται κατευθείαν σ αυτό. Τέτοια συστήματα χρησιμοποιούν κυρίως αέρα, για να μεταφέρουν και να κυκλοφορήσουν τη συλλεχθείσα ενεργεία .Αυτό συνήθως γίνεται χωρίς την χρήση ανεμιστήρων. Έχουμε παρατηρήσει πόσο ζεστός γίνεται ο εσωτερικός χώρος ενός αυτοκινήτου με κλειστά παράθυρα, όταν αυτό δέχεται τις ακτίνες του ήλιου. Αυτό λέγεται Φαινόμενο του θερμοκηπίου και είναι το φαινόμενο στο οποίο κυρίως στηρίζεται η λειτουργία των παθητικών ηλιακών συστημάτων. Το όνομα του φαινομένου το δανειστήκαμε από τα γνωστά θερμοκήπια, όπου σκοπό έχουν την αύξηση της θερμοκρασίας τους, ώστε να επιτευχθεί γρήγορη ανάπτυξη των φυτών που καλλιεργούνται μέσα σε αυτά.
Παθητικό ηλιακό σύστημα τύπου θερμοκηπίου. •
Ένας χώρος ενός κτιρίου και αυτός προσανατολισμένος στον Νότο, ώστε να παρακολουθεί τον Ήλιο σε όλο του το ημερήσιο ταξίδι μπορεί να διαμορφωθεί, ώστε να έχουμε ένα παθητικό ηλιακό σύστημα τύπου θερμοκηπίου. Το γυαλί (τζάμι) δημιουργεί ένα μικρό χώρο σαν θερμοκήπιο γύρο από την πλευρά του κτιρίου. Εκεί συλλέγεται η ηλιακή ενέργεια. Ο αέρας είναι το μέσο μεταφοράς της θερμότητας προς το πίσω κτίριο .Η αποθήκη ενέργειας είναι το ίδιο κτίριο, αλλά κυρίως ο τοίχος πίσω από το θερμοκήπιο.
Ενεργητικά Ηλιακά Συστήματα • Τα ενεργητικά ηλιακά συστήματα (ΕΗΣ) ,σε αντίθεση με τα παθητικά ηλιακά συστήματα που παρουσιάστηκαν προηγουμένως, δε στηρίζονται στα φυσικά φαινόμενα μετάδοσης της θερμότητας αλλά σε συνδυασμό συστημάτων και μηχανημάτων. Ένα ενεργητικό ηλιακό σύστημα δεν αποτελεί μέρος του αρχιτεκτονικού σχεδιασμού ενός κτιρίου, όπως τα παθητικά ηλιακά που προτείνουν συγκεκριμένες κτηριακές αρχιτεκτονικές και έτσι μπορεί (με κάποιες μικρές αλλαγές) να τοποθετηθεί και εκ των υστέρων, αφού δηλαδή έχει κατασκευαστεί το κτήριο.
Ενεργητικά Ηλιακά Συστήματα •
Ένα τέτοιο σύστημα θέρμανσης είναι, όπως θα δούμε στην συνέχεια, περισσότερο αξιόπιστο. Οι βασικές λειτουργίες ενός ενεργητικού ηλιακού συστήματος είναι οι ακόλουθες : 1) Συλλογή της ηλιακής ακτινοβολίας και παγίδευση της θερμικής. 2) Αποθήκευση της θερμικής ενέργειας. 3) Χρησιμοποίηση της αποθηκευμένης ή και της απευθείας συλλεγόμενης θερμικής ενέργειας, όπου και οπότε ζητηθεί στο κτίριο. Το βασικότερο στοιχείο ενός ενεργητικού ηλιακού συστήματος είναι οι ηλιακοί συλλέκτες.
Ηλιακοί Συλλέκτες •
Οι ηλιακοί συλλέκτες είναι εκείνες οι συσκευές που συλλέγουν και παγιδεύουν την ηλιακή ενεργεία .Όπως είδαμε στα παθητικά ηλιακά που χρησιμοποιούν γυαλί μπροστά από τον τοίχο ,το γυαλί έχει την ιδιότητα να αφήνει την ηλιακή ακτινοβολία (μικρό μήκος κύματος) να το διαπερνά αλλά να μην αφήνουν την θερμική ενέργεια να βγει έξω .Οι συλλέκτες διακρίνονται σε τρεις κατηγορίες: • Επίπεδοι Συλλέκτες • Συλλέκτες κενού •
Παραβολικοί συλλέκτες
Ηλιακοί Θερμοσίφωνες •
• • • • • • • • • •
Πρόκειται για τα πιο διαδεδομένα ενεργητικά συστήματα. Η Ελλάδα έχει αναπτύξει σοβαρή βιομηχανία παραγωγής ηλιακών θερμοσιφώνων και μάλιστα είναι από τις πρώτες χώρες παγκοσμίως. Στα συστήματα αυτά ο ηλιακός συλλέκτης θερμαίνει είτε άμεσα είτε έμμεσα το νερό χρήσης. 1.Εσωτερική προστασία από αδιάβροχο υλικό. 2.Χαλύβδινο χιτώνιο. 3.Θερμομόνωση. 4.Γαλβανισμένο εξωτερικό περίβλημα. 5.Χάλκινος εναλλάκτης θερμότητας. 6.Βοηθητική ηλεκτρική αντίσταση. 7.Επιφάνεια συλλέκτη. 8.Κρύσταλλο μεγάλης διαπερατότητας. 9.Μόνωση. 10.Ανοδιωμένο πλαίσιο συλλέκτη
Αιολική ενέργεια • • • • • •
Τρόπος σχηματισμού αέρα Ανεμογεννήτρια Επιπτώσεις στο περιβάλλον Πλεονεκτήματα Ανεμογεννήτριες οριζοντίου άξονα Ανεμογεννήτριες καθέτου άξονα
Τρόπος σχηματισμού του αέρα Η δημιουργία του ανέμου οφείλεται στην άνιση κατανομή της θερμότητας την οποία στέλνει ο ήλιος μέσω του φωτός στην γη. Οι ηλιακές ακτίνες θερμαίνουν ανομοιόμορφα τη γη διότι οι ακτίνες πέφτουν με διαφορετική γωνία πρόσπτωσης σε διαφορετικά τμήματά της. Ο θερμός αέρας έχει μικρότερη πυκνότητα και γι’ αυτό το λόγο ανεβαίνει ψηλότερα. Έτσι στην περιοχή από την οποία φεύγει η πίεση ελαττώνεται με αποτέλεσμα ο ψυχρός αέρας να καταλαμβάνει εκείνη την περιοχή.
Τρόπος σχηματισμού του αέρα Γενικά, ο ψυχρός αέρας των πόλων τείνει να κινείται προς τον ισημερινό όπου η θερμοκρασία είναι υψηλότερη περνώντας τη θέση του θερμού αέρα του ισημερινού ο οποίος τείνει να κινείται προς τους πόλους. Εξαιτίας αυτής της ροής δημιουργούνται σταθεροί άνεμοι.
Ανεμογεννήτρια Η ανεμογεννήτρια είναι αιολική μηχανή που παράγει ρεύμα από την αιολική ενέργεια και μπορεί να τροφοδοτήσει με ρεύμα κατοικημένες περιοχές όπως πόλεις, κωμοπόλεις ή χωριά. Πολλές ανεμογεννήτριες μαζί αποτελούν ένα αιολικό πάρκο. Όμως υπάρχει μεγάλο κόστος για να κατασκευαστεί και να τοποθετηθεί μία ανεμογεννήτρια και ακόμη μεγαλύτερο κόστος για να κατασκευαστεί ένα αιολικό πάρκο.
Περιβαλλοντικά Προβλήματα Ανεμογεννητριών Οι κυριότερες επιπτώσεις στο περιβάλλον είναι: • Οπτική εικόνα του τοπίου. • Κατασκευαστικές επεμβάσεις στην περιοχή εγκατάστασης. • Θόρυβος • Παρεμβολές στις τηλεπικοινωνίες • Η λειτουργία των γιγαντιαίων ανεμογεννητριών σε συνθήκες υψηλών μποφόρ δεν επιτρέπει την δημιουργία χιονιού στις βουνοκορφές.
Πλεονεκτήματα Ανεμογεννητριών • Πρώτα απ’ όλα το πιο σημαντικό πλεονέκτημα είναι ότι παράγουν ενέργεια με τον άνεμο, που είναι ανανεώσιμη πηγή ενέργειας • Ένα άλλο πλεονέκτημα είναι ότι αν εγκατασταθούν σε σημείο που να φυσάει συχνά και δυνατά, τότε η παραγωγή ηλεκτρικής ενεργείας είναι αρκετά μεγάλη • Επίσης, αν ένας αγρότης ή γενικά ένας ιδιοκτήτης οικοπέδου, που ένα μέρος του οικοπέδου του είναι άχρηστο, μπορεί να το χρησιμοποιήσει για να βάλλει ανεμογεννήτριες • Στην οικονομία προστέθηκε μία νέα πηγή ενέργειας όπου μείωσε την τιμή των άλλων ανταγωνίσιμων μορφών ενέργειας
Ανεμογεννήτριες οριζόντιου άξονα Οριζόντιου άξονα: Τέτοιου είδους είναι οι ανεμογεννήτριες οι οποίες περιστρέφονται γύρω από ένα οριζόντιο άξονα. Το ποιο σημαντικό από τα μέλη μιας ανεμογεννήτριας οριζόντιου άξονα είναι η γεννήτρια η οποία παράγει τον ηλεκτρισμό. Σήμερα στην παγκόσμια αγορά έχουν επικρατήσει οι Α/Γ οριζοντίου άξονα σε ποσοστό πάνω από 90%.
ΤΜΗΜΑΤΑ ΑΠΟ ΤΑ ΟΠΟΙΑ ΑΠΟΤΕΛΕΙΤΑΙ ΜΙΑ Α/Γ ΟΡΙΖΟΝΤΙΟΥ ΑΞΟΝΑ • • • • • • • • • •
Δρομέας Σύστημα μετάδοσης της κίνησης Ηλεκτρογεννήτρια Δισκόφρενο Σύστημα παραλληλισμού Πύργος Ηλεκτρικός πίνακας και πίνακας ελέγχου Ρυθμιστής τάσης Μπαταρίες Μετατροπέα DC-AC
Ανεμογεννήτριες κάθετου άξονα Οι ανεμογεννήτριες κάθετου άξονα περιστρέφονται γύρο από έναν άξονα , ο οποίος είναι κάθετος στο έδαφος. Οι ανεμογεννήτριες καθέτου άξονα όσο καλά σχεδιασμένες και αν είναι δεν ξεπερνούν ποτέ σε απόδοση μια καλά σχεδιασμένη ανεμογεννήτρια οριζοντίου άξονα. Αυτός είναι ο λόγος που οι ανεμογεννήτριες οριζοντίου άξονα προτιμώνται περισσότερο.
Υδροηλεκτρικοί Σταθμοί • Το νερό των βροχών συγκεντρώνεται στην τεχνητή λίμνη από την τεχνητή λίμνη με τους αγωγούς προσαγωγής κατευθύνεται και περιστρέφει έναν υδρόμυλο ή έναν υδροστρόβιλο. Ο υδροστρόβιλος μπαίνει σε περιστροφική κίνηση. Ταυτόχρονα η κίνηση του υδροστροβίλου μεταδίδεται στην ηλεκτρογεννήτρια και μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια. Από την γεννήτρια οδηγείται στον μετασχηματιστή ο οποίος αυξάνει την τάση και στην συνέχεια οδηγείται στο δίκτυο για να μεταφερθεί στην κατανάλωση.
ΥΔΡΑΥΛΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ
Οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί είναι δυνατό να τεθούν σε λειτουργία αμέσως μόλις ζητηθεί επιπλέον ηλεκτρική ενέργεια.μείωση της εξάρτησης από τα συμβατικά καύσιμα. Οι ΥΗΣ σπάνια παρουσιάζουν βλάβες. Δεν μολύνει το περιβάλλον. ΟΙ ΥΗΣ για να λειτουργήσουν δεν χρειάζονται πολύ προσωπικό. Μέσω των τεχνητών λιμνών δίνεται, η δυνατότητα να ικανοποιηθούν και άλλες ανάγκες όπως ύδρευση άρδευση, ,δημιουργία υγροτόπων , αναψυχή ,αθλητισμός. Είναι πρακτικά ανεξάντλητη πηγή ενέργειας.
ΥΔΡΑΥΛΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ • Υπάρχουν όμως και μειονεκτήματα όπως ότι η κατασκευή υδροηλεκτρικών σταθμών επηρεάζει πολύ τόσο το περιβάλλον όσο και την ζωή των κατοίκων της περιοχής. Για αυτό κατά την κατασκευή ενός τέτοιου έργου θα πρέπει να έχουν υπόψη παράγοντες όπως υδρολογικές επιπτώσεις. Για κατασκευή ενός φράγματος έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία τη μεταβολή λιμνών και ποταμών. Αυτό το γεγονός μπορεί να φέρει πολλά οικολογικά αλλά και οικονομικά προβλήματα.
ΦΡΑΓΜΑΤΑ • Το φράγμα είναι τεχνικό έργο που κατασκευάζεται κάθετα στην κοίτη ενός φυσικού ρεύματος (ποταμού) για την αποκοπή της ροής.
ΕΙΔΗ ΦΡΑΓΜΑΤΩΝ •
Χωμάτινο φράγμα: Τα φράγματα αυτά αποτελούνται από κυρίως σώμα µε υλικό χώμα , υδατοπερατό και από ένα κεντρικό πυρήνα αδιαπέραστο ή από ένα στρώμα αδιαπέραστο που τοποθετείται στην ανάντη πλευρά του φράγματος. • Φράγμα Βαρύτητας:Στην αυτή κατηγορία έχουμε τα φράγματα βαρύτητας που αντιδρούν στις υδροστατικές πιέσεις, στις ανώσεις, στις δυνάμεις ανατροπής και τις σεισμικές φορτίσεις με το βάρος τους . • Τοξωτό φράγμα: Σε αυτή την κατηγορία ανήκουν τα λεγόμενα τοξωτά φράγματα. Η λειτουργία ως τόξου επικρατεί της λειτουργίας ως προβόλου και για αυτό το ίδιο βάρος δε παίζει σημαντικό ρόλο στην κατασκευή.Tα τοξωτά φράγματα έχουν ελάχιστο όγκο άρα είναι οικονομικότερα.
ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΑΠΟ ΤΗΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΦΡΑΓΜΑΤΩΝ • •
• •
•
Οι κυριότερες αρνητικές συνέπειες από την κατασκευή και λειτουργία των φραγμάτων είναι: • Η μετατροπή του φυσικού ποτάμιου συστήματος σε «ανθρωπογενές» και η αλλοίωση των φυσικών οικοσυστημάτων σε πολύ μεγάλες αποστάσεις από τα φράγματα (μετατροπή του ποταμού σε τεχνητό λιμναίο και αλλοιώσεις του έως και τη θάλασσα). • Η αλλαγή της υδροπεριόδου του ποταμού, καθώς μεγάλοι όγκοι νερού κατακρατούνται στους ταμιευτήρες. • Η διακοπή της μετακίνησης ορισμένων ειδών ιχθυοπανίδας από τις ανηφορικές περιοχές προς τις κατηφορικές περιοχές των φραγμάτων και αντίστροφα, αλλά και η αλλαγή στην ποιοτική και ποσοτική σύσταση των ειδών της ιχθυοπανίδας. • Η μείωση της τροφοδοσίας των εκβολών με φερτές ύλες, καθώς οι μεγαλύτεροι όγκοι τους κατακρατούνται στους ταμιευτήρες, με αποτέλεσμα τη διάβρωση της παράκτιας ζώνης.
Οι επιπτώσεις στις μετακινήσεις των ψαριών • Ένα μεγάλο πρόβλημα που συνδέεται άμεσα με την κατασκευή φραγμάτων είναι η μείωση των πληθυσμών των ανάδρομων ειδών. Τα είδη αυτά αναπαράγονται σε ποταμούς, ενώ περνούν την υπόλοιπη ζωή τους στη θάλασσα. Τα φράγματα εμποδίζουν την μετανάστευση τέτοιων ειδών κατά την περίοδο της αναπαραγωγής (κατά την επιστροφή τους στους ποταμούς), προκαλώντας μεγάλες μειώσεις στους πληθυσμούς τους ή ακόμα και την εξαφάνιση τους.
Γεωθερμική ενέργεια
Ιστορική αναδρομή • Η γεωθερμική ενέργεια χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά σε παραγωγική διαδικασία το 1827 στην Τοσκάνη της Ιταλίας . • Ο ατμός της γεωθερμικής ενέργειας αντικατέστησε την καύση ξύλων για θέρμανση διαλυμάτων βορικού οξέος που χρησιμοποιούνταν στην κατασκευή διακοσμητικών σμάλτων.
• Γεωθερμική ενέργεια ονομάζεται η θερμική ενέργεια που. προέρχεται από το εσωτερικό της Γης. Η ενέργεια αυτή έχει σχέση με την δράση των ηφαιστείων και τις ιδιαίτερες γεωλογικές συνθήκες της κάθε περιοχής. Στην αρχή τα γεωθερμικά ρευστά (θερμά νερά) χρησιμοποιήθηκαν για θεραπευτικούς σκοπούς, η χρήση για θεραπευτικούς σκοπούς ήταν γνωστή εδώ και χιλιάδες χρόνια σε όλο σχεδόν τον κόσμο.
Προέλευση της γεωθερμικής ενέργειας • Η Γη αποτελείται από ανομοιογενή στρώματα τα οποία έχουν διαφορετικές θερμοκρασίες και μπορούν να εμφανίζονται σε στερεή, ή ρευστή κατάσταση ανάλογα με τις θερμοκρασίες και πιέσεις που επικρατούν σ’ αυτά. Τα στρώματα αυτά είναι τα παρακάτω:
• Α) H Λιθόσφαιρα έχει βάθος 100 χιλιόμετρα και συνήθως σε αυτήν περιλαμβάνεται και το άνω μέρος του Μανδύα. • Β)Ο Μανδύας φθάνει μέχρι βάθους 2.900 χιλιόμετρων. • Γ)Ο Πυρήνας φθάνει σε ακτίνα 3.500 χιλιόμετρα
Τρόπος μεταφοράς της θερμότηταςΔιάκριση της γεωθερμικής ενέργειας ανάλογα με την θερμοκρασία των ρευστών. • Όσο προχωρούμε προς το κέντρο της, η θερμοκρασία αυξάνεται. Ο ρυθμός αύξησης της θερμοκρασίας ονομάζεται <<γεωθερμική βαθμίδα>> και στο στρώμα της λιθόσφαιρας αυξάνεται η θερμοκρασία περίπου 30 βαθμούς κελσίου ανά χιλιόμετρο. Σε περίπτωση που η θερμοκρασία σε μία περιοχή αυξάνεται με ταχύτερο ρυθμό έχουμε γεωθερμική ανωμαλία. Αυτό είναι γνώρισμα περιοχών οπού υπάρχουν ειδικές γεωλογικές συνθήκες και όπου είναι πιθανό να υπάρχει εκμεταλλεύσιμη γεωθερμική ενέργεια.
Αν η θερμοκρασία των ρευστών είναι μεγαλύτερη των 25C βαθμών, τότε αυτά, σύμφωνα με την ελληνική νομοθεσία, ονομάζονται γεωθερμικά ρευστά. •
Η γεωθερμική ενέργεια ανάλογα με την θερμοκρασία των ρευστών, διακρίνεται σε τρεις κατηγορίες:
•
Χαμηλής ενθαλπίας ( θερμοκρασίας:25-100 βαθμών Κελσίου )
•
Μέσης ενθαλπίας ( θερμοκρασίας:100-150 βαθμών Κελσίου )
•
Υψηλής ενθαλπίας ( θερμοκρασίας:>150 βαθμών Κελσίου )
•
(Ενθαλπία είναι το φυσικό μέγεθος που μας δείχνει την ενέργεια που έχει ένα σώμα σε ορισμένες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας . Η ενθαλπία ενός σώματος μεταβάλλεται, όταν αυτό παίρνει ή δίνει ενέργεια σε κάποιο άλλο σώμα . Η ενθαλπία έχει διαστάσεις θερμότητας, γι’ αυτό μονάδα μέτρησής της είναι το Kcal )
ΜΕΘΟΔΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ • Η Μέθοδος παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος με τη βοήθεια γεωθερμικού ρευστού εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά του, δηλαδή τη θερμοκρασία του, τα διαλυμένα και αιωρούμενα στερεά και το ποσοστό των αερίων που περιέχονται σε αυτό. Η πιο συνηθισμένη μεθοδολογία που εφαρμόζεται είναι η εκτόνωση ατμού, η οποία χρησιμοποιείται όταν το γεωθερμικό ρευστό εξέρχεται από τη γεώτρηση με πίεση και χωρίς τη βοήθεια άντλησης. Με αυτή την μέθοδο, το γεωθερμικό ρευστό διέρχεται από ένα διαχωριστήρα ατμού, ο οποίος στη συνέχεια διοχετεύει τον ατμό για εκτόνωση σε έναν στροβιλοφόρο κινητήρα συνδεδεμένο με μια ηλεκτρογεννήτρια. Περιστρεφόμενος ο στροβιλοφόρος κινητήρας από τον ατμό περιστρέφει τον άξονα της γεννήτριας η οποία παράγει ηλεκτρική ενέργεια
ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ • Ο κυριότερος παράγοντας για να αξιοποιήσουμε την γεωθερμική ενέργεια μίας περιοχής είναι η θερμοκρασία των Τεχνολογία για την λήψηπου της εντοπίζονται γεωθερμικής γεωθερμικών ρευστών σ ενέργειας αυτήν. Εξάλλου η θερμοκρασία των ρευστών καθορίζει και το είδος της εφαρμογής που μπορεί να πραγματοποιηθεί
Εκμετάλλευση γεωθερμικής ενέργειας παραγωγή ηλεκτρικής •
Οι χώρες που διαθέτουν αξιόλογα γεωθερμικά πεδία προτιμούν ν α αναπτύσσουν και να εκμεταλλεύονται τις δικές τους πηγές από το να εισάγουν καύσιμα για παραγωγή ενέργειας. • Επιπλέον η εκμετάλλευση των γεωθερμικών ρευστών , πέρα από τα περιβαλλοντικά οφέλη παρέχει τη δυνατότητα να κατασκευασθούν σχετικά μικρές μονάδες ηλεκτροπαραγωγής . Σαν συνέπεια αυτής της παραμέτρου οι γεωθερμικές μονάδες απαιτούν πολύ μικρότερο χρόνο για εγκατάσταση από μονάδες που χρησιμοποιούν συμβατικά καύσιμα οι οποίες επιπλέον για λόγους οικονομίας κλίμακας έχουν πολύ μεγάλο μέγεθος . Επιπλέον η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας γίνεται περισσότερο αξιόπιστη όταν οι μονάδες παραγωγής είναι διεσπαρμένες και δεν είναι συγκεντρωμένες λίγες μεγάλες μονάδες σε μια μικρή περιοχή. • .
Τεχνολογία για την λήψη της γεωθερμικής ενέργειας • Τα γεωθερμικά ρευστά εμφανίζονται ορισμένες φορές στην επιφάνεια της γης , με τη μορφή θερμού νερού η ατμού, ενώ άλλες φορές πρέπει να γίνει γεώτρηση. Η γεώτρηση γίνεται με ειδικά μηχανήματα, τα γεωτρύπανα, και μπορεί να έχει βάθος από λίγες δεκάδες μέτρα μέχρι μερικά χιλιόμετρα. Το κόστος της γεώτρησης αυξάνει πολύ με την αύξηση του βάθους.
Χρήσεις Γεωθερμίας • Με τη βοήθεια της γεωθερμικής ενέργειας θερμαίνονται θερμοκήπια, υδατοκαλλιέργειες, κτήρια σταβλισμένων ζώων καθώς και υπαίθριες καλλιέργειες. Η θέρμανση θερμοκηπίων είναι η πιο σπουδαία χρήση της γεωθερμικής ενέργειας
Θέρμανση Θερμοκηπίων Το κόστος για τη θέρμανση των θερμοκηπίων αποτελεί το μεγαλύτερο ποσοστό των συνολικών δαπανών των θερμοκηπίων το οποίο έχει ως αποτέλεσμα στα ψυχρότερα κλίματα να είναι μεγαλύτερο. Η ενέργεια που προσφέρεται από τα γεωθερμικά πεδία είναι κατά πολύ φθηνότερη απ’ ότι αυτήν που προσφέρουν τα συμβατικά καύσιμα.
Σύστημα θέρμανσης θερμοκηπίων • Ένα σύστημα θέρμανσης θερμοκηπίου που χρησιμοποιεί γεωθερμική ενέργεια αποτελείται από: • Την αντλία και τη σωλήνωση, για την άντληση και τη μεταφορά του γεωθερμικού ρευστού • Τον εναλλάκτη θερμότητας, ο οποίος αποδίδει τη θερμική ενέργεια του γεωθερμικού ρευστού στο νερό κυκλοφορίας, όταν το σύστημα θέρμανσης δεν τροφοδοτείται απ’ ευθείας με γεωθερμικό ρευστό • Το θερμαντικό σύστημα το οποίο συνιστούν οι επίπεδοι πλαστικοί σωλήνες ή τα αερόθερμα.
Εφαρμογές της γεωθερμικής για θέρμανση Η γεωθερμική ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη θέρμανση ενός θερμοκηπίου, μετέπειτα για μία υπαίθρια καλλιέργεια και τέλος για μία υδατοκαλλιέργεια. Έτσι μπορεί να επιτευχθεί η απόληψη όλης της θερμικής ενέργειας των γεωθερμικών ρευστών που μπορεί να χρησιμοποιηθεί.
Άλλες σημαντικές εφαρμογές • Σημαντικό πεδίο εφαρμογής της γεωθερμίας στην χώρα μας, κυρίως στους άνυνδρες νησιώτικες και παραθαλάσσιες περιοχές αποτελεί η θερμική αφαλάτωση θαλασσινού νερού με στόχο την απόληψη πόσιμου • Η γεωθερμία μπορεί ακόμη να έχει εφαρμογή στην θέρμανση η στην ψύξη κτηρίων και άλλων εγκαταστάσεων με τη χρήση αντλιών θερμότητας. Τα συστήματα που χρησιμοποιούνται για το σκοπό αυτό ονομάζονται γήινοι εναλλάκτες θερμότητας
ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΑ ΡΕΥΣΤΑ Τα ρευστά τα οποία προέρχονται από το εσωτερικό της γης και έχουν θερμοκρασία μεγαλύτερη των 25c ονομάζονται γεωθερμικά ρευστά.
ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΑΠΟ ΤΗ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ • Μερικές, φορές μαζί με τα γεωθερμικά ρευστά υπάρχουν δύσοσμα αέρια (υδρόθειο) τα οποία αν διαχυθούν στην ατμόσφαιρα προκαλούν υποβάθμιση του περιβάλλοντος. Η αντιμετώπιση αυτών των προβλημάτων είναι εύκολη υπόθεση με τη χρήση της σημερινής τεχνολογίας και μπορεί να γίνει: α) με την επανεισαγωγή των ρευστών στους ταμιευτήρες μέσω μιας δεύτερης γεώτρησης β)Με το διαχωρισμό και την δέσμευση των αεριών χρησιμοποιώντας για αυτό το σκοπό ειδικές συσκευές.
ΠΕΡΙΒΒΑΛΟΝΤΙΚΑ ΟΦΕΛΗ • Η χρήση της γεωθερμίας συμβάλλει να εξοικονομήσουμε συμβατικά καύσιμα. Η εκμετάλλευση της γεωθερμικής ενέργειας επιτρέπει να χρησιμοποιήσουμε τα συμβατικά καύσιμα (ειδικά του πετρελαίου) σε άλλες εφαρμογές που δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (γεωθερμία) όπως οι μεταφορές. Από περιβαλλοντική άποψη με την παραγωγή ενέργειας από γεωθερμική επιτυγχάνουμε μείωση διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα το οποίο είναι υπεύθυνο για το φαινόμενο του θερμοκηπίου. Το φαινόμενο αυτό δημιουργεί σοβαρές κλιματικές αλλαγές. Επίσης επιτυγχάνεται μείωση και άλλων εκπεμπομένων ρύπων, όπως είναι το διοξείδιο του θείου (προκαλεί την όξινη βροχή) και τα αιωρούμενα σωματίδια. Εάν χρησιμοποιήσουμε μια μονάδα η οποία χρησιμοποιεί γεωθερμία για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και μια μονάδα της ίδιας ισχύος που χρησιμοποιεί άνθρακα τότε η μονάδα που λειτουργεί με γεωθερμία βγάζει το 1/1000 των ρύπων από ότι η μονάδα άνθρακα.
Η ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ • Σήμερα η γεωθερμία χαμηλής θερμοκρασίας χρησιμοποιείται για την θέρμανση θερμοκηπίων, σε υδατοκαλλιέργειες και σε ξήρανση βαμβακιού.
• ΠΕΔΙΑ ΥΨΗΛΗΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ • Η παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος από τα γεωθερμικά πεδία υψηλής θερμοκρασίας μπορεί να γίνει μόνο μετά από χορήγηση σχετικής άδειας από το κράτος.
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ • Η γεωθερμική ενέργεια μπορεί να είναι πολύ κερδοφόρα για τον χρήστη της εξαιτίας του χαμηλού κόστους ενέργεια που προσφέρει. Χρησιμοποιώντας γεωθερμία για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας περιορίζουμε η εξαγωγή συναλλάγματος επίσης επιτυγχάνουμε και την εξοικονόμηση φυσικών πόρων (αποθέματα λιγνίτη). Ένα ακόμα προτέρημα της γεωθερμίας αποτελεί η καθαρότερη και η υγιεινότερη ατμόσφαιρα λόγω ότι δεν εκπέμπει ρύπους στο περιβάλλον όπως επίσης ότι βοηθάει στον περιορισμό της όξινης βροχής αλλά και στην ελάττωση του διοξειδίου του άνθρακα κατά συνέπεια περιορισμός του φαινομένου του θερμοκηπίου.
ΠΕΔΙΑ ΥΨΗΛΗΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ • . Η παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος από τα γεωθερμικά πεδία υψηλής θερμοκρασίας μπορεί να γίνει μόνο μετά από χορήγηση σχετικής άδειας από το κράτος.
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
•
Πηγές:www.cres.gr Ο.Ε.Δ.Β Ηλεκτρική ενέργεια και περιβάλλον Β τάξη 1ΟΥΚύλκλου ΤΕΕ Έκδοση Β΄2001 Βόκας Γεώργιος Κότσαλος Ευθύμιος Κουτουλάκος Χρήστος Σύνδεσμος εταιριών φωτοβολταϊκών (Σ.Ε.Φ.) φωτοβολταiκά ένας πρακτικός οδηγός Ο.Ε.Δ.Β. Στοιχεία ηλεκτρισμού Τάξη Τ.Ε.Λ. Έκδοση Ζ΄ 1993 Μαυρογιαννάκης Εμμανουήλ www.wikipedia.org www.greveniotis.gr www.rsegr.com www.14gym-laris.lar.sch.gr www.nemertes.lis.upatras.gr Προέλευση εικόνων: www.cres.gr www.nachi.org www.ecofriend.com www.bankingtech.com http://el.wikipedia.org/wiki/%CE%A6%CF%81%CE%AC%CE%B3%CE%BC%CE%B1 www.cres.gr www.kape.gr-ενεργειακοί http://gym-dafnis.ach.sch.gr/fragmata.htm http://egpaid.blogspot.com/2009/01/blog-post_6013.html https://www.google.gr/search?q=%CF%85%CE%B4%CF%81%CE%BF%CE%B7%CE%BB%CE %B5%CE%BA%CF%84%CF%81%CE%B9%CE%BA%CE%BF%CE%B9+%CF%83%CF %84%CE%B1%CE%B8%CE%BC%CE%BF%CE %B9&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ei=zamlUsPFIMuUhQehu4DADw&ved=0CAcQ_AUoAQ&bi w=1280&bih=628#imgdii=_ www.tm.teiher.gr