Ποιες είναι οι σημαντικότερες καθαρές ενέργειες;

Το καθαρή ενέργεια είναι εκείνες που δεν παράγουν τόσο μεγάλη ζημιά στον πλανήτη Γη σε σύγκριση με τα ορυκτά καύσιμα, όπως ο άνθρακας ή το πετρέλαιο.

Αυτά τα καύσιμα, επίσης γνωστά ως βρώμικες ενέργειες, απελευθερώνουν αέρια θερμοκηπίου, διοξείδιο του άνθρακα (CO)₂) έχουν ως επί το πλείστον αρνητικό αντίκτυπο στις κλιματικές συνθήκες του πλανήτη.

Σε αντίθεση με τα καύσιμα, οι καθαρές πηγές ενέργειας δεν εκπέμπουν αέρια θερμοκηπίου ή τα εκπέμπουν σε μικρότερες ποσότητες. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο δεν αποτελούν απειλή για το περιβάλλον. Επιπλέον, είναι ανανεώσιμες, πράγμα που σημαίνει ότι φυσικά επανεμφανίζονται σχεδόν αμέσως μόλις χρησιμοποιηθούν..

Ως εκ τούτου, οι μη ρυπογόνες ενέργειες είναι απαραίτητες για την προστασία του πλανήτη από τις ακραίες καιρικές συνθήκες που ήδη παρουσιάζει. Κατά τον ίδιο τρόπο, η χρήση αυτών των πηγών θα εξασφαλίσει τη διαθεσιμότητα ενέργειας στο μέλλον, επειδή τα ορυκτά καύσιμα δεν είναι ανανεώσιμα.

Αξίζει να σημειωθεί ότι την απόκτηση καθαρής ενέργειας είναι μια σχετικά νέα διαδικασία, η οποία βρίσκεται σε εξέλιξη, οπότε λείπουν μερικά χρόνια μέχρι να αντιπροσωπεύουν ένα πραγματικό ανταγωνισμό για τα ορυκτά καύσιμα.

Ωστόσο, επί του παρόντος, πηγές καθαρής ενέργειας έχουν αποκτήσει σημασία λόγω δύο πτυχές: το υψηλό κόστος της εκμετάλλευσης των ορυκτών καυσίμων και η απειλή ότι η καύση αυτών θέτει προς το περιβάλλον. Οι πιο γνωστές καθαρές ενέργειες είναι η ηλιακή, η αιολική και η υδροηλεκτρική.

Κατάλογος με τις πιο σημαντικές καθαρές ενέργειες

1- Ηλιακή ενέργεια

Αυτός ο τύπος ενέργειας επιτυγχάνεται μέσω εξειδικευμένων τεχνολογιών που συλλαμβάνουν τα φωτόνια που προέρχονται από τον ήλιο (σωματίδια φωτεινής ενέργειας).

Ο ήλιος αποτελεί αξιόπιστη πηγή, καθώς μπορεί να παρέχει ενέργεια για εκατομμύρια χρόνια. Η τρέχουσα τεχνολογία για την καταγραφή αυτού του τύπου ενέργειας περιλαμβάνει φωτοβολταϊκά πάνελ και ηλιακούς συλλέκτες.

Αυτά τα πάνελ μετατρέπουν άμεσα την ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια, πράγμα που σημαίνει ότι δεν υπάρχει ανάγκη για γεννήτριες που θα μπορούσαν να μολύνουν το περιβάλλον.

Τεχνολογία που χρησιμοποιείται για τη λήψη ηλιακής ενέργειας

α) Φωτοβολταϊκά πάνελ

Τα φωτοβολταϊκά πάνελ μετατρέπουν την ενέργεια που προέρχεται από τον ήλιο σε ηλεκτρισμό. Η χρήση φωτοβολταϊκών μονάδων στην αγορά έχει αυξηθεί κατά 25% τα τελευταία χρόνια.

Επί του παρόντος, το κόστος αυτής της τεχνολογίας είναι κερδοφόρο σε μικρές συσκευές, όπως ρολόγια και αριθμομηχανές. Πρέπει να σημειωθεί ότι σε ορισμένες χώρες η τεχνολογία αυτή εφαρμόζεται ήδη σε μεγάλη κλίμακα. Για παράδειγμα, στο Μεξικό έχουν εγκατασταθεί περίπου 20.000 φωτοβολταϊκά συστήματα σε αγροτικές περιοχές της χώρας.

β) Θερμοδυναμική τεχνολογία

Η ηλιακή θερμική ενέργεια προέρχεται από τη θερμότητα που παράγεται από τον ήλιο. Οι διαθέσιμες τεχνολογίες στη θερμική ενέργεια είναι υπεύθυνες για τη συλλογή της ηλιακής ακτινοβολίας και τη μετατροπή της σε θερμική ενέργεια. Στη συνέχεια, η ενέργεια αυτή μετατρέπεται σε ηλεκτρισμό μέσω μιας σειράς θερμοδυναμικών μετασχηματισμών.

γ) Τεχνολογία για τη χρήση ηλιακής ενέργειας σε κτίρια

Τα συστήματα θέρμανσης και φωτισμού ημέρας είναι η συνηθέστερη ηλιακή τεχνολογία που χρησιμοποιείται στα κτίρια. Τα συστήματα θέρμανσης απορροφούν την ηλιακή ενέργεια και τη μεταφέρουν σε ένα ρευστό υλικό, είτε νερό είτε αέρα.

Στην Ιαπωνία έχουν εγκατασταθεί περισσότερα από δύο εκατομμύρια ηλιακά θερμοσίφωνες. Το Ισραήλ, οι Ηνωμένες Πολιτείες, η Κένυα και η Κίνα είναι άλλες χώρες που έχουν χρησιμοποιήσει παρόμοια συστήματα.

Όσον αφορά τα συστήματα φωτισμού, αυτά συνεπάγονται τη χρήση φυσικού φωτός για το φως ενός χώρου. Αυτό επιτυγχάνεται με την προσθήκη ανακλαστικών πάνελ σε κτίρια (σε οροφές και παράθυρα).

Μειονεκτήματα της ηλιακής ενέργειας

• Το κόστος των ηλιακών συλλεκτών εξακολουθεί να είναι πολύ υψηλό σε σύγκριση με άλλες διαθέσιμες μορφές ενέργειας.
• Η διαθέσιμη τεχνολογία δεν μπορεί να καταγράψει ηλιακή ενέργεια τη νύχτα ή όταν ο ουρανός είναι πολύ θολό.

Όσον αφορά το τελευταίο μειονέκτημα, ορισμένοι επιστήμονες εργάζονται για την απόκτηση ηλιακής ενέργειας απευθείας από το διάστημα. Αυτή η πηγή έχει ονομαστεί "διαστημική ηλιακή ενέργεια".

Η βασική ιδέα είναι να τοποθετήσετε φωτοβολταϊκά πάνελ στον χώρο που θα συλλέξει ενέργεια και θα τα στείλει στη Γη. Με αυτόν τον τρόπο, η πηγή ενέργειας δεν θα ήταν μόνο συνεχής, αλλά θα ήταν επίσης καθαρή και απεριόριστη.

Αεροδιαστημική Μηχανικός Εργαστήριο Ναυτικών Ερευνών των Ηνωμένων Πολιτειών, ο Παύλος Jaffe λέει ότι «αν ένα ηλιακό πάνελ τοποθετείται στο χώρο, αυτό το λάβετε φως 24 ώρες την ημέρα, επτά ημέρες την εβδομάδα, το 99% του χρόνου».

Ο ήλιος λάμπει πολύ περισσότερο στο διάστημα, έτσι ώστε αυτές οι μονάδες θα μπορούσαν να λάβουν έως και 40 φορές περισσότερη ενέργεια από ό, τι θα δημιουργούσε η ίδια γη στη Γη.

Ωστόσο, η αποστολή των μονάδων στο διάστημα θα ήταν υπερβολικά δαπανηρή, πράγμα που αποτελεί εμπόδιο στην ανάπτυξή τους.

2 - Αιολική ενέργεια

Με τα χρόνια, ο άνεμος έχει χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία ιστιοφόρων και σκαφών, ελαιοτριβείων ή για την παραγωγή πίεσης κατά την άντληση νερού. Ωστόσο, μέχρι τον 20ό αιώνα οι άνθρωποι άρχισαν να σκέφτονται αυτό το στοιχείο ως αξιόπιστη πηγή ενέργειας.

Σε σύγκριση με την ηλιακή ενέργεια, η αιολική ενέργεια είναι μία από τις πιο αξιόπιστες αφού ο άνεμος είναι συνεπής και σε αντίθεση με τον ήλιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί κατά τη διάρκεια της νύχτας. 

Αρχικά, το κόστος αυτής της τεχνολογίας ήταν υπερβολικά υψηλό, ωστόσο, χάρη στις προόδους που σημειώθηκαν τα τελευταία χρόνια, αυτή η μορφή ενέργειας έχει γίνει όλο και πιο κερδοφόρα. Αυτό αποδεικνύεται από το γεγονός ότι, το 2014, περισσότερες από 90 χώρες κατείχαν εγκαταστάσεις αιολικής ενέργειας, οι οποίες παρείχαν το 3% της συνολικής κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας στον κόσμο..

Τεχνολογία που χρησιμοποιείται για την παραγωγή αιολικής ενέργειας

Οι τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται στον τομέα της αιολικής ενέργειας, οι τουρμπίνες, είναι υπεύθυνες για τη μετατροπή των μαζών του αέρα που κινούνται στην ενέργεια. Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί από μύλους ή να μετατραπεί σε ηλεκτρική ενέργεια μέσω μιας γεννήτριας. Αυτοί οι στρόβιλοι μπορούν να είναι δύο τύπων: στροβίλων οριζόντιου άξονα και στροβίλων κατακόρυφου άξονα.

Μειονεκτήματα της αιολικής ενέργειας

Παρά το γεγονός ότι είναι μία από τις λιγότερο ακριβές μη ρυπογόνες πηγές, η αιολική ενέργεια παρουσιάζει ορισμένα οικολογικά μειονεκτήματα:

• Οι ανεμογεννήτριες επηρεάζουν την αισθητική των φυσικών τοπίων.
• Ο αντίκτυπος που θα μπορούσαν να έχουν αυτοί οι μύλοι και οι στρόβιλοι στον οικοτόπου είναι αβέβαιος.

3- Υδροηλεκτρική ενέργεια

Αυτή η πηγή καθαρής ενέργειας αποκτά ηλεκτρική ενέργεια μέσω της κίνησης του νερού. Τα ρεύματα νερού από τις βροχές ή τα ποτάμια είναι πολύ χρήσιμα.

Τεχνολογία που χρησιμοποιείται για την απόκτηση υδροηλεκτρικής ενέργειας

Οι εγκαταστάσεις για την απόκτηση αυτού του τύπου ενέργειας αξιοποιούν την κινητική ενέργεια που παράγεται από τη ροή του νερού για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Γενικά, η υδροηλεκτρική ενέργεια λαμβάνεται από ποτάμια, ρέματα, κανάλια ή φράγματα.

Η τεχνολογία στον τομέα της υδροηλεκτρικής ενέργειας είναι μία από τις πιο προηγμένες όσον αφορά την απόκτηση ενέργειας. Στην πραγματικότητα, περίπου το 15% της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται στον κόσμο προέρχεται από αυτόν τον τύπο ενέργειας.

Η υδροηλεκτρική ενέργεια είναι πολύ πιο αξιόπιστο από ηλιακή ενέργεια και η αιολική ενέργεια, δεδομένου ότι, από τη στιγμή που τα φράγματα γεμίζουν με νερό, μπορεί να παράγει ηλεκτρική ενέργεια με σταθερό ρυθμό. Επιπλέον, αυτά τα φράγματα δεν είναι μόνο αποτελεσματικά αλλά έχουν σχεδιαστεί έτσι ώστε να είναι μακρόβια και απαιτούν ελάχιστη συντήρηση.

α) Παλιρροιακή ενέργεια

Η παλιρροιακή ενέργεια είναι μια υποδιαίρεση της υδροηλεκτρικής ενέργειας, η οποία βασίζεται στην απόκτηση ενέργειας μέσω των κυμάτων.

Όπως και η αιολική ενέργεια, η ενέργεια αυτή έχει χρησιμοποιηθεί από την εποχή της αρχαίας Ρώμης και του Μεσαίωνα, εξακολουθεί να είναι δημοφιλής μύλους καθοδηγείται από τα κύματα.

Ωστόσο, μέχρι τον 19ο αιώνα η ενέργεια αυτή χρησιμοποιήθηκε για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.

Το πρώτο παλιρροϊκό μονάδα παραγωγής ενέργειας στον κόσμο είναι το παλιρροϊκό σταθμού Rance Ενέργειας, η οποία άρχισε να λειτουργεί από το 1966 και είναι η μεγαλύτερη στην Ευρώπη και παγκοσμίως δεύτερη μεγαλύτερη.

Μειονεκτήματα της υδροηλεκτρικής ενέργειας

• Φράγματα δημιουργεί διαταραχές στην φυσική πορεία των ποταμών, επηρεάζει το επίπεδο των ρευμάτων και επηρεάζει τη θερμοκρασία του νερού, η οποία θα μπορούσε να έχει αρνητικές επιπτώσεις στο οικοσύστημα.
• Εάν το μέγεθος αυτών των φραγμάτων είναι υπερβολικό, θα μπορούσαν να δημιουργήσουν σεισμούς, διάβρωση στη στεριά, λάσπες και άλλες γεωλογικές ζημιές..
• Θα μπορούσαν επίσης να προκαλέσουν πλημμύρες.
• Από οικονομική άποψη, το αρχικό κόστος κατασκευής αυτών των φραγμάτων είναι υψηλό. Ωστόσο, αυτό θα ανταμειφθεί στο μέλλον όταν αρχίσουν να λειτουργούν.
• Εάν έρθουν χρόνοι ξηρασίας και τα φράγματα δεν είναι γεμάτα, δεν μπορεί να παραχθεί ηλεκτρική ενέργεια.

4- Γεωθερμική ενέργεια

Η γεωθερμική ενέργεια είναι αυτή που λαμβάνεται από τη θερμότητα που διατηρείται μέσα στη Γη. Αυτός ο τύπος ενέργειας μπορεί να συλλεχθεί με χαμηλό κόστος μόνο σε περιοχές με υψηλά επίπεδα γεωθερμικών δραστηριοτήτων.

Σε χώρες όπως η Ινδονησία και η Ισλανδία, για παράδειγμα, η γεωθερμική ενέργεια είναι προσβάσιμη και θα μπορούσε να συμβάλει στη μείωση της χρήσης ορυκτών καυσίμων. Το Ελ Σαλβαδόρ, η Κένυα, η Κόστα Ρίκα και η Ισλανδία είναι έθνη στα οποία περισσότερο από το 15% της συνολικής παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας προέρχεται από τη γεωθερμική ενέργεια.

Μειονεκτήματα της γεωθερμικής ενέργειας

• Το μεγαλύτερο μειονέκτημα είναι οικονομικό: το κόστος εκμετάλλευσης και ανασκαφής για την απόκτηση αυτού του τύπου ενέργειας είναι υψηλό.
• Επειδή αυτός ο τύπος ενέργειας δεν είναι εξίσου δημοφιλής με τους προηγούμενους, δεν διαθέτει εξειδικευμένο προσωπικό για να εγκαταστήσει την απαραίτητη τεχνολογία.
• Αν δεν προχωρήσετε με προσοχή, η απόκτηση αυτού του τύπου ενέργειας μπορεί να προκαλέσει σεισμούς.

5. Υδροθερμική ενέργεια

Η υδροθερμική ενέργεια που προέρχεται από υδροηλεκτρικά και θερμικές πηγές ενέργειας και αναφέρεται στο θερμό νερό ή υδρατμούς που είναι παγιδευμένος σε κατάγματα των στρωμάτων γης.

Αυτός ο τύπος αποτελεί τη μοναδική θερμική ενέργεια που σήμερα εκμεταλλεύεται εμπορικά. Στις Φιλιππίνες, το Μεξικό, την Ιταλία, την Ιαπωνία και τη Νέα Ζηλανδία, έχουν κατασκευαστεί εγκαταστάσεις για να επωφεληθούν από αυτή την πηγή ενέργειας. Στην Καλιφόρνια, Ηνωμένες Πολιτείες, το 6% της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας προέρχεται από αυτό το είδος ενέργειας.

Βιομάζα

Η βιομάζα αναφέρεται στη μετατροπή της οργανικής ύλης σε μορφές χρησιμοποιήσιμης ενέργειας. Αυτός ο τύπος ενέργειας μπορεί να προέρχεται από τα απόβλητα από τη γεωργία, από τη βιομηχανία τροφίμων, μεταξύ άλλων.

Από την αρχαιότητα έχουν χρησιμοποιηθεί μορφές βιομάζας, όπως καυσόξυλα. Ωστόσο, τα τελευταία χρόνια εργαζόμαστε σε μεθόδους που δεν δημιουργούν διοξείδιο του άνθρακα.

Ένα παράδειγμα αυτού είναι τα βιοκαύσιμα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε σταθμούς πετρελαίου και φυσικού αερίου. Σε αντίθεση με τα ορυκτά καύσιμα, τα οποία παράγονται με γεωλογικές διαδικασίες, τα βιοκαύσιμα παράγονται μέσω βιολογικών διεργασιών, όπως η αναερόβια χώνευση.

Η βιοαιθανόλη είναι ένα από τα πιο κοινά βιοκαύσιμα. Αυτό παράγεται μέσω της ζύμωσης των υδατανθράκων από καλαμπόκι ή ζαχαροκάλαμο.

Η καύση της βιομάζας είναι πολύ καθαρότερη από αυτή των ορυκτών καυσίμων, καθώς η συγκέντρωση του θείου στη βιομάζα είναι χαμηλότερη. Επιπλέον, η απόκτηση ενέργειας μέσω της βιομάζας θα επωφεληθεί από τα υλικά που διαφορετικά θα χάνονταν.

Συνοπτικά, οι καθαρές και ανανεώσιμες πηγές ενέργειας έχουν τη δυνατότητα να παρέχουν σημαντικά ποσά ενέργειας. Ωστόσο, λόγω του υψηλού κόστους της τεχνολογίας που χρησιμοποιείται για την απόκτηση ηλεκτρικής ενέργειας από αυτές τις πηγές, είναι προφανές ότι αυτά τα είδη ενέργειας δεν θα αντικαταστήσουν πλήρως τα ορυκτά καύσιμα..

Αναφορές

1. Haluzan, Ned (2010). Ορισμός της καθαρής ενέργειας. Ανακτήθηκε στις 2 Μαρτίου 2017, από την υπηρεσία renewables-info.com.
2. Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και άλλες εναλλακτικές πηγές ενέργειας. Ανακτήθηκε στις 2 Μαρτίου 2017, από dmme.virginia.gov.
3. Ποιοι είναι οι διαφορετικοί τύποι ανανεώσιμων πηγών ενέργειας? Ανακτήθηκε στις 2 Μαρτίου 2017, από phys.org.
4. Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Ανακτήθηκε στις 2 Μαρτίου 2017, από το unfccc.int.
5. 5 Τύποι Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας. Ανακτήθηκε στις 2 Μαρτίου 2017, από το myenergygateway.org.
6. Οι επιστήμονες εργάζονται στη νέα τεχνολογία που θα μπορούσε να παράγει απεριόριστη ενέργεια στη Γη από το διάστημα. Ανακτήθηκε στις 2 Μαρτίου 2017, από businessinsider.com.
7. Καθαρή ενέργεια τώρα και στο μέλλον. Ανακτήθηκε στις 2 Μαρτίου 2017, από epa.gov.
8. Συμπεράσματα: Εναλλακτική ενέργεια. Ανακτήθηκε στις 2 Μαρτίου 2017, από το ems.psu.edu.