Κώστας Κάππας
Οι ωκεανοί, οι οποίοι καλύπτουν το μεγαλύτερο τμήμα της επιφάνειας του πλανήτη μας (75%) θεωρούνται δυνητικά ως κολοσσιαία, “παγκόσμια” ανανεώσιμη ενεργειακή αποθήκη. Η θάλασσα απορροφά τεράστιες ποσότητες ηλιακής και αιολικής ενέργειας, οι οποίες αποθηκεύονται σε διάφορες μορφές, όπως α) κύματα ή ρεύματα, β) παλίρροια, γ) θερμικό δυναμικό μεταξύ των ανώτερων (θερμότερων) και των κατώτερων (ψυχρότερων) θαλάσσιων στρωμάτων και δ) μεταβολές πυκνότητας σε θαλάσσια στρώματα διαφορετικής αλατότητος.
Κοινή ιδιότητα όλων των μορφών είναι η υψηλή ενεργειακή πυκνότητα αλλά και το γεγονός ότι είναι αρκετά διασκορπισμένες, μακράν του τόπου κατανάλωσής τους και με διαφορετική προέλευση, με συνέπεια την μεγάλη δυσκολία ως προς την συλλογή τους: Η ενέργεια των θαλάσσιων ρευμάτων, των κυμάτων και των ωκεανών προέρχεται από τον ήλιο. Η ενέργεια των παλιρροιακών κυμάτων προέρχεται από την έλξη την οποία ασκούν η σελήνη και ο ήλιος στα ύδατα των ωκεανών. Αναλυτικά:
Η ενέργεια των κυμάτων:Παράγεται από την κίνηση του νερού στην επιφάνεια της θάλασσας, λόγω των ανέμων. Οι πλέον ευνοϊκές τοποθεσίες για να συλλεχθεί αυτή η ενέργεια είναι α) εκεί όπου ο άνεμος είναι πολύ ισχυρός (μεταξύ του 30ου και 60ου παράλληλου και στα δύο ημισφαίρια της Γης) και β) σε τοποθεσίες όπου η επιφάνεια του νερού είναι αχανής, όπως οι ακτές των ωκεανών Ατλαντικού και Ειρηνικού.
Ένα σύστημα συλλογής της κυματικής ενέργειας είναι δυνατόν να τοποθετηθεί • ολικά βυθισμένο στο νερό, • αγκυροβολημένο στον πυθμένα, • σε πλωτή πλατφόρμα, • εγκατεστημένο στα παράλια ή στα αβαθή νερά. Η ανυψωτική κίνηση του κύματος πιέζει τον αέρα ανοδικά και είναι ικανή να θέτει σε περιστροφική κίνηση μία τουρμπίνα, ώστε η γεννήτρια να παράγει ηλεκτρικό ρεύμα.
Πολλές καινοτόμες προτάσεις έχουν κατατεθεί ή λειτουργούν ήδη για την εκμετάλλευση της ενέργειας των κυμάτων: παλλόμενη στήλη ύδατος, πλωτήρες, πλωτές δεξαμενές, πλωτά αρθρωτά συστήματα, κ.α.. Οι παραπάνω τεχνολογίες έχουν ήδη αποδείξει την αξιοπιστία τους στην ανοικτή θάλασσα. Το ηλεκτροπαραγωγικό κόστος παραμένει συγκριτικά υψηλό (0,07 - 0,09euro/kWh), διπλάσιο από την μέση τιμή του ηλεκτρικού ρεύματος με συμβατικά μέσα σήμερα στην ΕΕ, ωστόσο η περαιτέρω τεχνολογική εξέλιξη αναμένεται να οδηγήσει στην μείωσή του.
Ταυτόχρονα, πρόκειται για "καθαρή" και ανανεώσιμη πηγή ενέργειας, έχει σχετικά μικρό κόστος κατασκευής και υψηλή απόδοση: π.χ., σε ημερήσια βάση, η ενέργεια κυματισμού ύψους 1 μέτρου μπορεί - σε μέτωπο πλάτους επίσης ενός μέτρου - να υπερβεί τις 300 kWh. Από την ενέργεια αυτή θα μπορούσε να μετατραπεί σε ηλεκτρισμό τουλάχιστον το 5 – 10%, δηλαδή περίπου 15-30 kWh ημερησίως. Συγκριτικά αναφέρεται ότι μία τετραμελής οικογένεια καταναλώνει κατά μέσον όρο 10 kWh ημερησίως. Χαρακτηριστικά, στις δυτικοευρωπαϊκές ακτές επικρατεί ιδιαίτερα ισχυρός κυματισμός με μέση ισχύ της τάξης των 40-70 kW ανά μέτρο μετώπου κύματος.
Τα οικολογικά προβλήματα σχετίζονται κύρια με τον όγκο των εγκαταστάσεων (αισθητικά προβλήματα), αλλά και με τις καταστροφές στην χλωρίδα και πανίδα, οι οποίες είναι έμμεσες μεν, αλλά αναπόφευκτες.
Η ενέργεια των παλιρροιών: Παλίρροια ονομάζεται η ανύψωση (“πλημμυρίδα”) και η πτώση (“άμπωτη”) της στάθμης της θάλασσας, δύο φορές την ημέρα. Η διαφορά επιπέδων πλημμυρίδας και άμπωτης ονομάζεται “πλάτος της παλίρροιας” και παίζει σημαντικό ρόλο στην παραγωγή ενέργειας. Αυτό το φαινόμενο οφείλεται στην έλξη την οποία ασκούν στην υδρόσφαιρα η Σελήνη λόγω της μικρής απόστασής της από την Γη και ο Ήλιος λόγω της μεγάλης μάζας του.
Οι παλίρροιες έχουν σταθερές περιόδους και για το λόγο αυτό είναι προβλέψιμες. Οι αυξομειώσεις της θαλάσσιας στάθμης κατά την παλίρροια είναι συνυφασμένες με τα λεγόμενα “παλιρροιακά ρεύματα”, δηλαδή οριζόντιες μετατοπίσεις θαλάσσιας μάζας, οι οποίες έχουν περίπου την ίδια περιοδικότητα. Τα ρεύματα είναι ισχυρά και θεωρούνται ιδιαίτερα κατάλληλα για ενεργειακή αξιοποίηση, επειδή εμφανίζονται σε σχετικά μικρά βάθη.
Οι “παλιρροιακοί σταθμοί” ηλεκτροπαραγωγής, στηρίζονται στην δυναμική ενέργεια, η οποία μπορεί να αποθηκευθεί λόγω διαφοράς ύψους της επιφάνειας της θάλασσας, μεταξύ ενός υψηλού και ενός χαμηλού επιπέδου. Τα παλιρροιακά ρεύματα θεωρούνται ιδιαίτερα αποδοτική πηγή ενέργειας. Οι τεχνολογίες είναι παρόμοιες με αυτές της αιολικής ενέργειας, χρησιμοποιούν δηλαδή στροβίλους οριζόντιου ή κατακόρυφου άξονα, πλωτούς ή πακτωμένους στον θαλάσσιο πυθμένα. Λόγω της πολύ μεγαλύτερης πυκνότητος του νερού σε σχέση με τον αέρα, το μέγεθος ενός στροβίλου παλιρροιακού ρεύματος είναι πολύ μικρότερο, περίπου το 1/4, από αυτό μίας ανεμογεννήτριας, της ίδιας ηλεκτρικής ισχύος. Επιπλέον, η οπτική και ακουστική όχληση από στροβίλους παλιρροιακών ρευμάτων είναι μηδαμινή.
Όπως συμβαίνει και στην περίπτωση των ποταμών, είναι αναγκαίο να τοποθετηθεί ένα φράγμα για να δημιουργεί αυτή την διαφορά ύψους. Η τεχνική η οποία εφαρμόζεται είναι η εξής: φράζεται η εκβολή ή ο κόλπος, δημιουργώντας μια λεκάνη της οποίας το επίπεδο διαφέρει από αυτό της θάλασσας. Το φράγμα είναι εφοδιασμένο με "θυρίδες" (από όπου διέρχεται το νερό). Όταν υπάρχει πλημμυρίδα οι θυρίδες είναι ανοικτές, με αποτέλεσμα να συρρέει ο υδάτινος όγκος και η στάθμη του νερού στην λεκάνη ανέρχεται. Όταν η στάθμη του νερού αρχίζει να κατέρχεται, ασφαλίζονται οι θυρίδες, το νερό εγκλωβίζεται στην λεκάνη, υψηλότερα σε σχέση με το επίπεδο της θάλασσας. Μόλις η διαφορά ύψους ανάμεσα στο επίπεδο της λεκάνης και στο επίπεδο της θάλασσας είναι επαρκής, ελευθερώνεται ο εγκλωβισμένος όγκος νερού της λεκάνης και κατευθύνεται στους στροβίλους, οι οποίοι περιστρεφόμενοι παράγουν ηλεκτρισμό, όπως στα υδροηλεκτρικά εργοστάσια.
Τα πλέον κατάλληλα μέρη για την κατασκευή σταθμών ηλεκτροπαραγωγής είναι οι εκβολές ποταμών μικρού πλάτους. Αν και ήδη από τον 11ο αιώνα, οι παλίρροιες χρησιμοποιήθηκαν για την κίνηση μύλων, σήμερα η συνολικά παραγόμενη σε ολόκληρο τον κόσμο ισχύς δεν υπερβαίνει τις μερικές χιλιάδες MW. Οι λόγοι είναι:
Ο μηχανισμός εκμετάλλευσης της ενέργειας, στηρίζεται στην διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του νερού στην (θερμότερη) επιφάνεια και του νερού στον (ψυχρότερο) πυθμένα.
Όπως σε κάθε θερμική μηχανή όμως, η απόδοση είναι μικρή. Στις θερμικές ‘θαλάσσιες’ μηχανές και στην καλύτερη περίπτωση, εκεί όπου η θερμοκρασία του νερού είναι γύρω στους 28-30 οC (Μεξικό, τροπικά νησιά), η απόδοση παραμένει πολύ χαμηλή.
Η μηχανική ενέργεια των ρευμάτων παρουσιάζει ενδιαφέρον σε ελάχιστες περιοχές της Γης, όπως π.χ. στην θαλάσσια περιοχή μεταξύ Φλώριδας και Κούβας, όπου και πηγάζει το Gulf Stream. Αλλά και σε αυτήν την περίπτωση, μια αξιόλογη εκμετάλλευση, θα απαιτούσε τεράστιους στροβίλους, εγκατεστημένους σε βάθη 30-120 μέτρων με ισχυρότατη θωράκιση, για να ανταπεξέλθουν στα ισχυρά υποθαλάσσια ρεύματα.
Η υδροηλεκτρική ενέργεια (υδροηλεκτρικά φράγματα) είναι αξιόλογη ανανεώσιμη και αποκεντρωμένη πηγή ενέργειας αλλά όχι βασική, καθώς εξαρτάται πολύ από τις τοπικές συνθήκες (εάν υπάρχουν μεγάλοι ποταμοί). Από την αρχή σχεδόν της ανθρώπινης ιστορίας, υδραυλικοί τροχοί, υδρόμυλοι, δριστέλλες, υδροτριβεία, πριονιστήρια, κλωστοϋφαντουργεία και άλλοι μηχανισμοί υδροκίνησης συνεχίζουν ακόμη και σήμερα να χρησιμοποιούν την δύναμη του νερού, συμβάλλοντας σημαντικά στην πρόοδο της τοπικής οικονομίας πολλών περιοχών, με απόλυτα φιλικό προς το περιβάλλον τρόπο.
Οι υψηλοί βαθμοί απόδοσης των υδροστροβίλων και η πολύ μεγάλη διάρκεια ζωής των υδροηλεκτρικών έργων, (η οποία μπορεί να υπερβαίνει και τα 100 έτη), αποτελούν δύο χαρακτηριστικούς δείκτες για την ενεργειακή αποτελεσματικότητα και την τεχνολογική ωριμότητα των μικρών υδροηλεκτρικών σταθμών. Τα μικρά υδροηλεκτρικά έργα παρουσιάζουν σημαντικά πλεονεκτήματα όπως είναι • η δυνατότητα άμεσης σύνδεσης - απόζευξης στο δίκτυο, ή η αυτόνομη λειτουργία τους, • η αξιοπιστία τους, • η παραγωγή ενέργειας αρίστης ποιότητος χωρίς διακυμάνσεις, • η άριστη διαχρονική συμπεριφορά τους, • η μεγάλη διάρκεια ζωής, • ο προβλέψιμος χρόνος απόσβεσης των αναγκαίων επενδύσεων (χαμηλό κόστος συντήρησης και λειτουργίας και ανυπαρξία κόστους πρώτης ύλης), • η φιλικότητα προς το περιβάλλον με τις μηδενικές εκπομπές ρύπων και τις περιορισμένες περιβαλλοντικές επιπτώσεις, • η ταυτόχρονη ικανοποίηση και άλλων αναγκών χρήσης νερού (ύδρευσης, άρδευσης, κλπ.), • η δυνατότητα παρεμβολής τους σε υπάρχουσες υδραυλικές εγκαταστάσεις, κ.α.
Εξ' ορισμού, ένας μικρός υδροηλεκτρικός σταθμός αποτελεί ένα έργο απόλυτα συμβατό με το περιβάλλον, το οποίο μπορεί να συμβάλει ακόμη και στην δημιουργία νέων υδροβιοτόπων μικρής κλίμακος στα ανάντη των μικρών ταμιευτήρων. Το σύνολο των επί μέρους συνιστωσών του έργου μπορεί να ενταχθεί αισθητικά και λειτουργικά στα χαρακτηριστικά του περιβάλλοντος, αξιοποιώντας τα τοπικά υλικά με παραδοσιακό τρόπο και αναβαθμίζοντας τον γύρω χώρο.
Κίνδυνοι: Ο κύριος κίνδυνος πρόκλησης ατυχήματος από την ενεργειακή εκμετάλλευση του υδάτινου δυναμικού προέρχεται κυρίως από τα φράγματα. Υπολογίζεται χονδρικά, ότι κάθε χρόνο σημειώνονται 1,5 ρήξεις φραγμάτων στα υπάρχοντα 15.000 υδροηλεκτρικά φράγματα στον κόσμο. Τα κυριότερα από αυτά ήταν:
Συνολικά, στις 22 σοβαρότερες καταστροφές του αιώνα μας, οι νεκροί κυμάνθηκαν από 35.000 έως 40.000, ανάλογα με τις διάφορες πηγές πληροφοριών.
Η παραγωγή ενέργειας από την θάλασσα ενδιαφέρει άμεσα την Ελλάδα, με τον μεγάλο αριθμό νησιών, αλλά και την τεράστια ακτογραμμή της (13.700 km), η οποία είναι η μακρύτερη στην Ε.Ε. Το κυματικό δυναμικό της χώρας μας είναι το υψηλότερο της Μεσογείου, με την εκμετάλλευση του οποίου θα μπορούσε να καλυφθεί σημαντικό ποσοστό των ενεργειακών αναγκών μας.
Σε πολλά σημεία του ελληνικού χώρου κάποιες παραδοσιακές, αλλά και σύγχρονες εγκαταστάσεις μικρών υδροηλεκτρικών έργων εξακολουθούν να αξιοποιούν την ενέργεια του υδάτινου όγκου για την παραγωγή μηχανικού έργου, αλλά κυρίως πλέον για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος. Η αξιοποίηση του μικρού υδροδυναμικού των χιλιάδων μικρών ή μεγαλύτερων υδατορευμάτων και πηγών της ορεινής Ελλάδος περνά από την υλοποίηση αποκεντρωμένων, αναπτυξιακών μικρών υδροηλεκτρικών σταθμών πολλαπλής σκοπιμότητος, οι οποίοι έχουν την δυνατότητα να λειτουργούν και για την ταυτόχρονη κάλυψη υδρευτικών, αρδευτικών και άλλων τοπικών αναγκών.
Χαρακτηριστικό παράδειγμα η Ήπειρος: Με το έντονο ανάγλυφο του εδάφους και επιφανειακή απορροή 4225 εκατομμύρια κυβικά μέτρα ετησίως, με την κατασκευή Υδροηλεκτρικών Έργων, έχει την δυνατότητα παροχή ηλεκτρικής ενέργειας 20 TWh/yr (20δισεκατομμυρίων κιλοβατώρων ετησίως).
Ήδη από το 2010, παράγεται περίπου το 30% των αναγκών της σε ηλεκτρική ενέργεια από ήδη ανεπτυγμένα μεγάλα Υδροηλεκτρικά Έργα και περίπου το 9% από μικρά υδροηλεκτρικά έργα.
Όλα τα άρθρα του συντάκτη για την ενότητα περιβάλλον θα τα βρείτε ΕΔΩ
Πηγή: artinews.gr
Κώστας Κάππας: Σχετικά με τον Συντάκτη
Οι ωκεανοί, οι οποίοι καλύπτουν το μεγαλύτερο τμήμα της επιφάνειας του πλανήτη μας (75%) θεωρούνται δυνητικά ως κολοσσιαία, “παγκόσμια” ανανεώσιμη ενεργειακή αποθήκη. Η θάλασσα απορροφά τεράστιες ποσότητες ηλιακής και αιολικής ενέργειας, οι οποίες αποθηκεύονται σε διάφορες μορφές, όπως α) κύματα ή ρεύματα, β) παλίρροια, γ) θερμικό δυναμικό μεταξύ των ανώτερων (θερμότερων) και των κατώτερων (ψυχρότερων) θαλάσσιων στρωμάτων και δ) μεταβολές πυκνότητας σε θαλάσσια στρώματα διαφορετικής αλατότητος.
Κοινή ιδιότητα όλων των μορφών είναι η υψηλή ενεργειακή πυκνότητα αλλά και το γεγονός ότι είναι αρκετά διασκορπισμένες, μακράν του τόπου κατανάλωσής τους και με διαφορετική προέλευση, με συνέπεια την μεγάλη δυσκολία ως προς την συλλογή τους: Η ενέργεια των θαλάσσιων ρευμάτων, των κυμάτων και των ωκεανών προέρχεται από τον ήλιο. Η ενέργεια των παλιρροιακών κυμάτων προέρχεται από την έλξη την οποία ασκούν η σελήνη και ο ήλιος στα ύδατα των ωκεανών. Αναλυτικά:
Κύματα ωκεανών - Παλίρροιες
Η ενέργεια των κυμάτων:Παράγεται από την κίνηση του νερού στην επιφάνεια της θάλασσας, λόγω των ανέμων. Οι πλέον ευνοϊκές τοποθεσίες για να συλλεχθεί αυτή η ενέργεια είναι α) εκεί όπου ο άνεμος είναι πολύ ισχυρός (μεταξύ του 30ου και 60ου παράλληλου και στα δύο ημισφαίρια της Γης) και β) σε τοποθεσίες όπου η επιφάνεια του νερού είναι αχανής, όπως οι ακτές των ωκεανών Ατλαντικού και Ειρηνικού.
Ένα σύστημα συλλογής της κυματικής ενέργειας είναι δυνατόν να τοποθετηθεί • ολικά βυθισμένο στο νερό, • αγκυροβολημένο στον πυθμένα, • σε πλωτή πλατφόρμα, • εγκατεστημένο στα παράλια ή στα αβαθή νερά. Η ανυψωτική κίνηση του κύματος πιέζει τον αέρα ανοδικά και είναι ικανή να θέτει σε περιστροφική κίνηση μία τουρμπίνα, ώστε η γεννήτρια να παράγει ηλεκτρικό ρεύμα.
Πολλές καινοτόμες προτάσεις έχουν κατατεθεί ή λειτουργούν ήδη για την εκμετάλλευση της ενέργειας των κυμάτων: παλλόμενη στήλη ύδατος, πλωτήρες, πλωτές δεξαμενές, πλωτά αρθρωτά συστήματα, κ.α.. Οι παραπάνω τεχνολογίες έχουν ήδη αποδείξει την αξιοπιστία τους στην ανοικτή θάλασσα. Το ηλεκτροπαραγωγικό κόστος παραμένει συγκριτικά υψηλό (0,07 - 0,09euro/kWh), διπλάσιο από την μέση τιμή του ηλεκτρικού ρεύματος με συμβατικά μέσα σήμερα στην ΕΕ, ωστόσο η περαιτέρω τεχνολογική εξέλιξη αναμένεται να οδηγήσει στην μείωσή του.
Ταυτόχρονα, πρόκειται για "καθαρή" και ανανεώσιμη πηγή ενέργειας, έχει σχετικά μικρό κόστος κατασκευής και υψηλή απόδοση: π.χ., σε ημερήσια βάση, η ενέργεια κυματισμού ύψους 1 μέτρου μπορεί - σε μέτωπο πλάτους επίσης ενός μέτρου - να υπερβεί τις 300 kWh. Από την ενέργεια αυτή θα μπορούσε να μετατραπεί σε ηλεκτρισμό τουλάχιστον το 5 – 10%, δηλαδή περίπου 15-30 kWh ημερησίως. Συγκριτικά αναφέρεται ότι μία τετραμελής οικογένεια καταναλώνει κατά μέσον όρο 10 kWh ημερησίως. Χαρακτηριστικά, στις δυτικοευρωπαϊκές ακτές επικρατεί ιδιαίτερα ισχυρός κυματισμός με μέση ισχύ της τάξης των 40-70 kW ανά μέτρο μετώπου κύματος.
Τα οικολογικά προβλήματα σχετίζονται κύρια με τον όγκο των εγκαταστάσεων (αισθητικά προβλήματα), αλλά και με τις καταστροφές στην χλωρίδα και πανίδα, οι οποίες είναι έμμεσες μεν, αλλά αναπόφευκτες.
Η ενέργεια των παλιρροιών: Παλίρροια ονομάζεται η ανύψωση (“πλημμυρίδα”) και η πτώση (“άμπωτη”) της στάθμης της θάλασσας, δύο φορές την ημέρα. Η διαφορά επιπέδων πλημμυρίδας και άμπωτης ονομάζεται “πλάτος της παλίρροιας” και παίζει σημαντικό ρόλο στην παραγωγή ενέργειας. Αυτό το φαινόμενο οφείλεται στην έλξη την οποία ασκούν στην υδρόσφαιρα η Σελήνη λόγω της μικρής απόστασής της από την Γη και ο Ήλιος λόγω της μεγάλης μάζας του.
Οι παλίρροιες έχουν σταθερές περιόδους και για το λόγο αυτό είναι προβλέψιμες. Οι αυξομειώσεις της θαλάσσιας στάθμης κατά την παλίρροια είναι συνυφασμένες με τα λεγόμενα “παλιρροιακά ρεύματα”, δηλαδή οριζόντιες μετατοπίσεις θαλάσσιας μάζας, οι οποίες έχουν περίπου την ίδια περιοδικότητα. Τα ρεύματα είναι ισχυρά και θεωρούνται ιδιαίτερα κατάλληλα για ενεργειακή αξιοποίηση, επειδή εμφανίζονται σε σχετικά μικρά βάθη.
Οι “παλιρροιακοί σταθμοί” ηλεκτροπαραγωγής, στηρίζονται στην δυναμική ενέργεια, η οποία μπορεί να αποθηκευθεί λόγω διαφοράς ύψους της επιφάνειας της θάλασσας, μεταξύ ενός υψηλού και ενός χαμηλού επιπέδου. Τα παλιρροιακά ρεύματα θεωρούνται ιδιαίτερα αποδοτική πηγή ενέργειας. Οι τεχνολογίες είναι παρόμοιες με αυτές της αιολικής ενέργειας, χρησιμοποιούν δηλαδή στροβίλους οριζόντιου ή κατακόρυφου άξονα, πλωτούς ή πακτωμένους στον θαλάσσιο πυθμένα. Λόγω της πολύ μεγαλύτερης πυκνότητος του νερού σε σχέση με τον αέρα, το μέγεθος ενός στροβίλου παλιρροιακού ρεύματος είναι πολύ μικρότερο, περίπου το 1/4, από αυτό μίας ανεμογεννήτριας, της ίδιας ηλεκτρικής ισχύος. Επιπλέον, η οπτική και ακουστική όχληση από στροβίλους παλιρροιακών ρευμάτων είναι μηδαμινή.
Όπως συμβαίνει και στην περίπτωση των ποταμών, είναι αναγκαίο να τοποθετηθεί ένα φράγμα για να δημιουργεί αυτή την διαφορά ύψους. Η τεχνική η οποία εφαρμόζεται είναι η εξής: φράζεται η εκβολή ή ο κόλπος, δημιουργώντας μια λεκάνη της οποίας το επίπεδο διαφέρει από αυτό της θάλασσας. Το φράγμα είναι εφοδιασμένο με "θυρίδες" (από όπου διέρχεται το νερό). Όταν υπάρχει πλημμυρίδα οι θυρίδες είναι ανοικτές, με αποτέλεσμα να συρρέει ο υδάτινος όγκος και η στάθμη του νερού στην λεκάνη ανέρχεται. Όταν η στάθμη του νερού αρχίζει να κατέρχεται, ασφαλίζονται οι θυρίδες, το νερό εγκλωβίζεται στην λεκάνη, υψηλότερα σε σχέση με το επίπεδο της θάλασσας. Μόλις η διαφορά ύψους ανάμεσα στο επίπεδο της λεκάνης και στο επίπεδο της θάλασσας είναι επαρκής, ελευθερώνεται ο εγκλωβισμένος όγκος νερού της λεκάνης και κατευθύνεται στους στροβίλους, οι οποίοι περιστρεφόμενοι παράγουν ηλεκτρισμό, όπως στα υδροηλεκτρικά εργοστάσια.
Τα πλέον κατάλληλα μέρη για την κατασκευή σταθμών ηλεκτροπαραγωγής είναι οι εκβολές ποταμών μικρού πλάτους. Αν και ήδη από τον 11ο αιώνα, οι παλίρροιες χρησιμοποιήθηκαν για την κίνηση μύλων, σήμερα η συνολικά παραγόμενη σε ολόκληρο τον κόσμο ισχύς δεν υπερβαίνει τις μερικές χιλιάδες MW. Οι λόγοι είναι:
- Σπανίζουν οι παλίρροιες οι οποίες είναι αξιοποιήσιμες. Οι περισσότερες έχουν διαφορά υψομέτρου, μεταξύ των δύο φάσεών τους, το πολύ 2 με 3 μέτρα. Μόνο σε 20 περιπτώσεις σ’ ολόκληρη Γη, η διαφορά αυτή αγγίζει ή υπερβαίνει τα 10 μέτρα. Οι πλέον αξιοσημείωτες τοποθεσίες παλιρροιών στον κόσμο είναι: α) Ο κόλπος του Fundy (Καναδάς): με διαφορά υψομέτρου 16 m, β) Ο κόλπος του SanJose (Αργεντινή): 14 m, γ) Ο κόλπος του Lavern (ανατολικά της Μεγάλης Βρετανίας): 14 m και δ) Ο κόλπος του Mont Saint Michel (Γαλλία): 12,5 m.
- Η οικονομική εκμετάλλευσή τους είναι σχετικά ασύμφορη, ακόμα και σε σχέση με ένα μικρό υδροηλεκτρικό φράγμα.
- Υπάρχουν πολλά και σύνθετα οικολογικά προβλήματα για το μικροκλίμα της περιοχής. Χαρακτηριστικά, η εγκατάσταση εργοστασίου εκμετάλλευσης της παλίρροιας στα γαλλικά νησιά Chausey, συνάντησε την σφοδρή αντίδραση των οικολόγων. Σε ότι αφορά στην αισθητική επίδραση ενός συστήματος στο περιβάλλον, αυτό εξαρτάται από τον τύπο ο οποίος θα υιοθετηθεί: ένα σύστημα κυματικής ενέργειας μερικώς βυθισμένο ή τοποθετημένο λίγα χιλιόμετρα στα ανοικτά της θάλασσας, δεν επηρεάζει σημαντικά το περιβάλλον. Αντίθετα, συστήματα τοποθετημένα στις ακτές μπορεί να επιδράσουν αρνητικά στην όλη αισθητική και να μετατρέψουν ένα φυσικό περιβάλλον σε άκρως βιομηχανικό.
Θερμική ενέργεια της θάλασσας
Ο μηχανισμός εκμετάλλευσης της ενέργειας, στηρίζεται στην διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του νερού στην (θερμότερη) επιφάνεια και του νερού στον (ψυχρότερο) πυθμένα.
Όπως σε κάθε θερμική μηχανή όμως, η απόδοση είναι μικρή. Στις θερμικές ‘θαλάσσιες’ μηχανές και στην καλύτερη περίπτωση, εκεί όπου η θερμοκρασία του νερού είναι γύρω στους 28-30 οC (Μεξικό, τροπικά νησιά), η απόδοση παραμένει πολύ χαμηλή.
Η μηχανική ενέργεια των ρευμάτων παρουσιάζει ενδιαφέρον σε ελάχιστες περιοχές της Γης, όπως π.χ. στην θαλάσσια περιοχή μεταξύ Φλώριδας και Κούβας, όπου και πηγάζει το Gulf Stream. Αλλά και σε αυτήν την περίπτωση, μια αξιόλογη εκμετάλλευση, θα απαιτούσε τεράστιους στροβίλους, εγκατεστημένους σε βάθη 30-120 μέτρων με ισχυρότατη θωράκιση, για να ανταπεξέλθουν στα ισχυρά υποθαλάσσια ρεύματα.
Υδάτινο δυναμικό-φράγματα
Η υδροηλεκτρική ενέργεια (υδροηλεκτρικά φράγματα) είναι αξιόλογη ανανεώσιμη και αποκεντρωμένη πηγή ενέργειας αλλά όχι βασική, καθώς εξαρτάται πολύ από τις τοπικές συνθήκες (εάν υπάρχουν μεγάλοι ποταμοί). Από την αρχή σχεδόν της ανθρώπινης ιστορίας, υδραυλικοί τροχοί, υδρόμυλοι, δριστέλλες, υδροτριβεία, πριονιστήρια, κλωστοϋφαντουργεία και άλλοι μηχανισμοί υδροκίνησης συνεχίζουν ακόμη και σήμερα να χρησιμοποιούν την δύναμη του νερού, συμβάλλοντας σημαντικά στην πρόοδο της τοπικής οικονομίας πολλών περιοχών, με απόλυτα φιλικό προς το περιβάλλον τρόπο.
Οι υψηλοί βαθμοί απόδοσης των υδροστροβίλων και η πολύ μεγάλη διάρκεια ζωής των υδροηλεκτρικών έργων, (η οποία μπορεί να υπερβαίνει και τα 100 έτη), αποτελούν δύο χαρακτηριστικούς δείκτες για την ενεργειακή αποτελεσματικότητα και την τεχνολογική ωριμότητα των μικρών υδροηλεκτρικών σταθμών. Τα μικρά υδροηλεκτρικά έργα παρουσιάζουν σημαντικά πλεονεκτήματα όπως είναι • η δυνατότητα άμεσης σύνδεσης - απόζευξης στο δίκτυο, ή η αυτόνομη λειτουργία τους, • η αξιοπιστία τους, • η παραγωγή ενέργειας αρίστης ποιότητος χωρίς διακυμάνσεις, • η άριστη διαχρονική συμπεριφορά τους, • η μεγάλη διάρκεια ζωής, • ο προβλέψιμος χρόνος απόσβεσης των αναγκαίων επενδύσεων (χαμηλό κόστος συντήρησης και λειτουργίας και ανυπαρξία κόστους πρώτης ύλης), • η φιλικότητα προς το περιβάλλον με τις μηδενικές εκπομπές ρύπων και τις περιορισμένες περιβαλλοντικές επιπτώσεις, • η ταυτόχρονη ικανοποίηση και άλλων αναγκών χρήσης νερού (ύδρευσης, άρδευσης, κλπ.), • η δυνατότητα παρεμβολής τους σε υπάρχουσες υδραυλικές εγκαταστάσεις, κ.α.
Εξ' ορισμού, ένας μικρός υδροηλεκτρικός σταθμός αποτελεί ένα έργο απόλυτα συμβατό με το περιβάλλον, το οποίο μπορεί να συμβάλει ακόμη και στην δημιουργία νέων υδροβιοτόπων μικρής κλίμακος στα ανάντη των μικρών ταμιευτήρων. Το σύνολο των επί μέρους συνιστωσών του έργου μπορεί να ενταχθεί αισθητικά και λειτουργικά στα χαρακτηριστικά του περιβάλλοντος, αξιοποιώντας τα τοπικά υλικά με παραδοσιακό τρόπο και αναβαθμίζοντας τον γύρω χώρο.
Κίνδυνοι: Ο κύριος κίνδυνος πρόκλησης ατυχήματος από την ενεργειακή εκμετάλλευση του υδάτινου δυναμικού προέρχεται κυρίως από τα φράγματα. Υπολογίζεται χονδρικά, ότι κάθε χρόνο σημειώνονται 1,5 ρήξεις φραγμάτων στα υπάρχοντα 15.000 υδροηλεκτρικά φράγματα στον κόσμο. Τα κυριότερα από αυτά ήταν:
- Φράγμα του Malpasset (Γαλλία, 1959). Η ευθραυστότητα του πέτρινου αναχώματος προκάλεσε την απότομη εκκένωση εκατομμυρίων τόνων νερού: 400 νεκροί.
- Φράγμα του Vajon (Ιταλία, 1963). Η υποχώρηση του εδάφους κάτω από τμήμα του φράγματος έδωσε διέξοδο στο νερό (αν και το υπόλοιπο φράγμα άντεξε): 2.500 νεκροί.
- Φράγμα Macchu-2 (Ινδία, 1979). Ένα αρκετά παλιό φράγμα. Υποχώρησε κάτω από την πίεση καταρρακτωδών βροχών: 20.000 νεκροί.
Συνολικά, στις 22 σοβαρότερες καταστροφές του αιώνα μας, οι νεκροί κυμάνθηκαν από 35.000 έως 40.000, ανάλογα με τις διάφορες πηγές πληροφοριών.
Υδάτινο δυναμικό στην Ελλάδα
Η παραγωγή ενέργειας από την θάλασσα ενδιαφέρει άμεσα την Ελλάδα, με τον μεγάλο αριθμό νησιών, αλλά και την τεράστια ακτογραμμή της (13.700 km), η οποία είναι η μακρύτερη στην Ε.Ε. Το κυματικό δυναμικό της χώρας μας είναι το υψηλότερο της Μεσογείου, με την εκμετάλλευση του οποίου θα μπορούσε να καλυφθεί σημαντικό ποσοστό των ενεργειακών αναγκών μας.
Σε πολλά σημεία του ελληνικού χώρου κάποιες παραδοσιακές, αλλά και σύγχρονες εγκαταστάσεις μικρών υδροηλεκτρικών έργων εξακολουθούν να αξιοποιούν την ενέργεια του υδάτινου όγκου για την παραγωγή μηχανικού έργου, αλλά κυρίως πλέον για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος. Η αξιοποίηση του μικρού υδροδυναμικού των χιλιάδων μικρών ή μεγαλύτερων υδατορευμάτων και πηγών της ορεινής Ελλάδος περνά από την υλοποίηση αποκεντρωμένων, αναπτυξιακών μικρών υδροηλεκτρικών σταθμών πολλαπλής σκοπιμότητος, οι οποίοι έχουν την δυνατότητα να λειτουργούν και για την ταυτόχρονη κάλυψη υδρευτικών, αρδευτικών και άλλων τοπικών αναγκών.
Χαρακτηριστικό παράδειγμα η Ήπειρος: Με το έντονο ανάγλυφο του εδάφους και επιφανειακή απορροή 4225 εκατομμύρια κυβικά μέτρα ετησίως, με την κατασκευή Υδροηλεκτρικών Έργων, έχει την δυνατότητα παροχή ηλεκτρικής ενέργειας 20 TWh/yr (20δισεκατομμυρίων κιλοβατώρων ετησίως).
Ήδη από το 2010, παράγεται περίπου το 30% των αναγκών της σε ηλεκτρική ενέργεια από ήδη ανεπτυγμένα μεγάλα Υδροηλεκτρικά Έργα και περίπου το 9% από μικρά υδροηλεκτρικά έργα.
Ενδεικτική Βιβλιογραφία
- Κέντρο Ανανεώσιμων Πηγών και Εξοικονόμησης Ενέργειας, www.cres.gr/kape,
- Ocean Energy Europe, https://www.oceanenergy-europe.eu/
- Νικολάου Ε, Σταμουλάκης Γ, Τσιτογιάννης Κ. “Μικρά Υδροηλεκτρικά Έργα στην Ήπειρο. Η συμβολή τους στο Ενεργειακό Ισοζύγιο”, ΤΕΕ Ηπείρου, http://library.tee.gr/digital/m2380/m2380_nikolaou.pdf
- California Energy Commission, “Ocean Energy”, http://www.energy.ca.gov/oceanenergy/
Όλα τα άρθρα του συντάκτη για την ενότητα περιβάλλον θα τα βρείτε ΕΔΩ
Πηγή: artinews.gr
Κώστας Κάππας: Σχετικά με τον Συντάκτη
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου