Η ΕΝΕΡΓΕΙΑ αποτελεί μια θεμελιώδη έννοια στη σύγχρονη Φυσική και την Τεχνολογία και έχει τεράστια σημασία για τη ζωή του ανθρώπου. Μια εργασία του Βασίλη Παπαθανασίου

Ενέργεια είναι η δυνατότητα να παράγουμε έργο Ενέργεια είναι η δυνατότητα να παράγουμε έργο. Ενέργεια είναι η αιτία όλων των αλλαγών που βλέπουμε γύρω μας. Ο άνθρωπος πάντα χρειαζόταν ενέργεια για να κάνει οτιδήποτε.

Η εξέλιξη της ανθρωπότητας είναι στενά συνδεδεμένη με την χρήση της ενέργειας. Σε κάθε περίοδο της ιστορίας ο άνθρωπος χρησιμοποιούσε κάποια μορφή ενέργειας για να επιβιώσει.

Περίπου 500.000 χρόνια πριν έμαθε να χειρίζεται τη φωτιά (για μαγείρεμα, θέρμανση και φωτισμό των σπηλαίων και προστασία από τα ζώα).

Περίπου 10.000 χρόνια πριν έμαθε να καλλιεργεί τη γη και να χρησιμοποιεί την μυϊκή δύναμη των ζώων.

Περίπου 6.000 – 7.000 χρόνια πριν χρησιμοποίησε τον άνεμο για την κίνηση των πλοίων.

Περίπου 5.000 χρόνια πριν κατασκεύασε νερόμυλους που αξιοποιούσε την δυναμική ενέργεια του νερού για άλεση δημητριακών και παροχή πόσιμου νερού.

Περίπου 2.000 – 3.000 χρόνια πριν κατασκεύασε ανεμόμυλους που χρησιμοποιούσαν την δύναμη του ανέμου.

Σε όλο αυτό το τεράστιο διάστημα χρόνου αξιοποιούσε με απλούς τρόπους των ενέργεια του ήλιου και την δική του μυϊκή δύναμη.

Τον 17ο αιώνα μπαίνουμε σε μια νέα εποχή για την χρήση της ενέργειας από τον άνθρωπο που θα φέρει τεράστιες αλλαγές στη ζωή του αλλά και στο περιβάλλον. Ο άνθρωπος αρχίζει να χρησιμοποιεί άνθρακα (δηλαδή κάρβουνο) το οποίο εξορύσσει (δηλαδή βγάζει μέσα από τη γη).

Το 18ο αιώνα κατασκευάζει ατμομηχανή, η οποία αρχικά χρησιμοποιήθηκε για την άντληση νερού από τα υπόγεια ορυχεία και στη συνέχεια για την κίνηση των μηχανών. Έτσι στην αρχή του 19ου αιώνα οι ατμομηχανές δημιουργούν τη βιομηχανία, τα τρένα και τα ατμόπλοια. Οι ατμομηχανές λειτουργούσαν με κάρβουνο.

Πριν τελειώσει ο 19ος αιώνας ο άνθρωπος αρχίζει να χρησιμοποιεί το πετρέλαιο. Σιγά σιγά το πετρέλαιο αντικαθιστά το κάρβουνο στις Βιομηχανίες, στις μηχανές των τρένων (ντιζελομηχανές) και στα πλοία (γίνονται πια πετρελαιοκίνητα ). Οι ατμομηχανές γίνονται πια μηχανές εσωτερικής καύσεως και φτιάχνουμε πλέον αυτοκίνητα και αεροπλάνα.

Και φθάνουμε στην εποχή του ηλεκτρισμού που ξέρουμε πόσο σημαντικός είναι στη ζωή μας. Με την καύση μετατρέπουμε την χημική ενέργεια που βρίσκουμε στα βάθη της γης ( κάρβουνο και πετρέλαιο )σε ηλεκτρική.

Εδώ όμως αρχίζουν να γεννιούνται τα προβλήματα Εδώ όμως αρχίζουν να γεννιούνται τα προβλήματα. Αυτή η καύση παράγει δυστυχώς και καυσαέριο(δηλαδή μείγμα αερίων επιβλαβών για το περιβάλλον(διοξείδιο του άνθρακα (CΟ2), μεθάνιο κ.α.). Δισεκατομμύρια μηχανές πάνω στον πλανήτη συντελούν σε αυτό. Βιομηχανία – μεταφορές (καράβια, αυτοκίνητα, αεροπλάνα) – παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος και θέρμανση σπιτιών κ.λ.π.

Τα εργοστάσια, οι μονάδες παραγωγής ρεύματος και τα αυτοκίνητα παράγουν ένα σωρό από άλλα αέρια. Ακόμα και τα δέντρα όταν κόβονται αφήνουν ελεύθερα άλλα αέρια. Αυτά τα παραπανήσια αέρια ολοένα και δημιουργούν περισσότερη ζεστασιά από τον ήλιο. Αυτό λέγεται φαινόμενο του θερμοκηπίου.

Άρα, ο όρος κλιματική αλλαγή ή φαινόμενο του θερμοκηπίου αναφέρεται στην αύξηση της θερμοκρασίας της γης, η οποία προκαλείται από την αύξηση στην ατμόσφαιρα των συγκεντρωμένων αερίων που έχουν την ιδιότητα να παγιδεύουν θερμότητα, όπως δηλαδή συμβαίνει με το γυαλί που παγιδεύει τη θερμότητα σε ένα θερμοκήπιο. Από τα αέρια του θερμοκηπίου, το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) συμβάλει τα μέγιστα στην κλιματική αλλαγή καθώς αντιστοιχεί στο 80% των συνολικών εκπομπών αερίων.

Επιπλέων τα ακραία καιρικά φαινόμενα, όπως ξηρασίες, πλημμύρες, καταιγίδες γίνονται όλο και πιο έντονα, την ίδια στιγμή που η θερμοκρασία ανεβαίνει προκαλώντας το λιώσιμο των πάγων, κύματα καύσωνα και πυρκαγιές τεράστιας έκτασης. Έρευνα του WWF κατέδειξε ότι η μέση θερμοκρασία σε 16 ευρωπαϊκές χώρες έχει αυξηθεί έως και 2 βαθμούς Κελσίου σε σύγκριση με τη δεκαετία του 1970, ενώ σύμφωνα με την διακυβερνητική επιτροπή (CIPCC) τα τελευταία 100 χρόνια η μέση θερμοκρασία του πλανήτη έχει αυξηθεί κατά 0,74 βαθμούς Κελσίου.

Έρευνες της WWF έχουν δείξει ότι το 33% του πλανήτη βρίσκεται σε κίνδυνο λόγο της κλιματικής αλλαγής, ενώ εκτιμάται ότι πάνω από ένα εκατομμύριο είδη χλωρίδας και πανίδας απειλούνται με εξαφάνιση έως το 2050.

Κάποτε τα καυσαέρια μπαίνουν μέσα στα σύννεφα όπου ανακατεύονται με τη βροχή ή το χιόνι. Έτσι τα οξέα πέφτουν στη γη μαζί με τη βροχή ή το χιόνι, αυτό λέγεται όξινη βροχή. Η όξινη βροχή είναι πάρα πολύ βλαβερή για τα φυτά, τα ποτάμια και τις λίμνες, καθώς και για τα πλάσματα που ζουν εκεί. Σε μερικούς τόπους σκοτώνει ακόμα και τα δάση και μολύνει το νερό που πίνουν τα ζώα και οι άνθρωποι. Επίσης καταστρέφει τα αρχαία μνημεία.

Απόβλητα είναι όλα όσα αποβάλλονται από τα εργοστάσια, τις μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας κ.α. Η διαχείριση τους είναι το μεγαλύτερο και ίσως το άλυτο πρόβλημα της ενέργειας. Τα απόβλητα συσσωρεύονται στη γη και καταλήγουν πολλές φορές στη θάλασσα.

Ένα άλλο πρόβλημα είναι η εξάντληση των φυσικών πόρων Ένα άλλο πρόβλημα είναι η εξάντληση των φυσικών πόρων. Δηλαδή με απλά λόγια: οι πηγές ενέργειας κάποτε στερεύουν. Το κάρβουνο και το πετρέλαιο θα τελειώσουν κάποια στιγμή. Και τότε πως θα ζήσει ο άνθρωπος όταν έχει μάθει να ζει ξοδεύοντας ενέργεια ( π.χ. αυτοκίνητα, ηλεκτρική κουζίνα, ηλεκτρικό ψυγείο, φωτισμός κ.λπ. );

Μετά το πρόβλημα έρχεται η προσπάθεια για λύση Μετά το πρόβλημα έρχεται η προσπάθεια για λύση. Φτάνουμε έτσι στις ήπιες και ανανεώσιμες μορφές ενέργειας και στην οικονομία.

Οι ήπιες μορφές ενέργειας (ή ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (ΑΠΕ), ή νέες πηγές ενέργειας, ή πράσινη ενέργεια) είναι μορφές εκμεταλλεύσιμης ενέργειας που προέρχονται από διάφορες φυσικές διαδικασίες, όπως ο άνεμος, η γεωθερμία, η κυκλοφορία του νερού και άλλες. Ο όρος «ήπιες» αναφέρεται σε δυο βασικά χαρακτηριστικά τους. Καταρχάς, για την εκμετάλλευσή τους δεν απαιτείται κάποια ενεργητική παρέμβαση, όπως εξόρυξη, άντληση ή καύση, όπως με τις μέχρι τώρα χρησιμοποιούμενες πηγές ενέργειας, αλλά απλώς η εκμετάλλευση της ήδη υπάρχουσας ροής ενέργειας στη φύση. Δεύτερον, πρόκειται για «καθαρές» μορφές ενέργειας, πολύ «φιλικές» στο περιβάλλον, που δεν αποδεσμεύουν υδρογονάνθρακες, διοξείδιο του άνθρακα ή τοξικά και ραδιενεργά απόβλητα, όπως οι υπόλοιπες πηγές ενέργειας που χρησιμοποιούνται σε μεγάλη κλίμακα. Ανανεώσιμες λέγονται διότι δεν εξαντλούνται. Έτσι οι ΑΠΕ θεωρούνται από πολλούς μία αφετηρία για την επίλυση των οικολογικών προβλημάτων που αντιμετωπίζει η Γη.

Το ενδιαφέρον για τις ήπιες μορφές ενέργειας ανακινήθηκε τη δεκαετία του 1970, ως αποτέλεσμα κυρίως των απανωτών πετρελαϊκών κρίσεων της εποχής, αλλά και της αλλοίωσης του περιβάλλοντος και της ποιότητας ζωής από τη χρήση κλασικών πηγών ενέργειας. Ιδιαίτερα ακριβές στην αρχή, ξεκίνησαν σαν πειραματικές εφαρμογές. Σήμερα όμως λαμβάνονται υπόψη στους επίσημους σχεδιασμούς των ανεπτυγμένων κρατών για την ενέργεια και, αν και αποτελούν πολύ μικρό ποσοστό της ενεργειακής παραγωγής, ετοιμάζονται βήματα για παραπέρα αξιοποίησή τους. Το κόστος δε των εφαρμογών ήπιων μορφών ενέργειας πέφτει συνέχεια τα τελευταία είκοσι χρόνια και ειδικά η αιολική και υδροηλεκτρική ενέργεια, αλλά και η βιομάζα, μπορούν πλέον να ανταγωνίζονται στα ίσα παραδοσιακές πηγές ενέργειας όπως ο άνθρακας και η πυρηνική ενέργεια. Ενδεικτικά, στις Η.Π.Α. ένα 6% της ενέργειας προέρχεται από ανανεώσιμες πηγές, ενώ στην Ευρωπαϊκή Ένωση το 2010 το 25% της ενέργειας προέρχεται από ανανεώσιμες πηγές (κυρίως υδροηλεκτρικά και βιομάζα) Ειδικά στην Ελλάδα, που έχει μορφολογία και κλίμα κατάλληλο για νέες ενεργειακές εφαρμογές, η εκμετάλλευση αυτού του ενεργειακού δυναμικού θα βοηθούσε σημαντικά στην ενεργειακή αυτονομία της χώρας.

Αιολική ενέργεια. Αιολική ενέργεια ονομάζεται η ενέργεια που παράγεται από την εκμετάλλευση του πνέοντος ανέμου. Χρησιμοποιήθηκε παλιότερα για την άντληση νερού από πηγάδια καθώς και για μηχανικές εφαρμογές (π.χ. την άλεση στους ανεμόμυλους). Έχει αρχίσει να χρησιμοποιείται ευρέως για ηλεκτροπαραγωγή (με ηλεκτρογεννήτριες).

Ηλιακή ενέργεια χαρακτηρίζεται το σύνολο των διαφόρων μορφών ενέργειας που προέρχονται από τον Ήλιο. Χρησιμοποιείται περισσότερο για θερμικές εφαρμογές (ηλιακοί θερμοσίφωνες και φούρνοι) ενώ η χρήση της για την παραγωγή ηλεκτρισμού έχει αρχίσει να κερδίζει έδαφος, με τα φωτοβολείται στοιχεία.

Είναι τα γνωστά υδροηλεκτρικά έργα, που στο πεδίο των ήπιων μορφών ενέργειας εξειδικεύονται περισσότερο στα μικρά υδροηλεκτρικά. Είναι η πιο διαδεδομένη μορφή ανανεώσιμης ενέργειας.

Εκμεταλλεύεται την κινητική ενέργεια των κυμάτων της θάλασσας.

Εκμεταλλεύεται τη βαρύτητα του Ήλιου και της Σελήνης, που προκαλεί ανύψωση της στάθμης του νερού. Το νερό αποθηκεύεται καθώς ανεβαίνει και για να ξανακατέβει αναγκάζεται να περάσει μέσα από μια τουρμπίνα, παράγοντας ηλεκτρισμό. Έχει εφαρμοστεί στην Αγγλία, τη Γαλλία, τη Ρωσία και αλλού.

Προέρχεται από τη θερμότητα που παράγεται απ' τη ραδιενεργό αποσύνθεση των πετρωμάτων της γης. Είναι εκμεταλλεύσιμη εκεί όπου η θερμότητα αυτή ανεβαίνει με φυσικό τρόπο στην επιφάνεια, π.χ. στους θερμοπίδακες ή στις πηγές ζεστού νερού. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί είτε απευθείας για θερμικές εφαρμογές είτε για την παραγωγή ηλεκτρισμού. Η Ισλανδία καλύπτει το 80-90% των ενεργειακών της αναγκών, όσον αφορά τη θέρμανση, και το 20%, όσον αφορά τον ηλεκτρισμό, με γεωθερμική ενέργεια.

Με τον όρο βιομάζα αποκαλείται οποιοδήποτε υλικό παράγεται από ζωντανούς οργανισμούς (όπως είναι το ξύλο και άλλα προϊόντα του δάσους, υπολείμματα καλλιεργειών, κτηνοτροφικά απόβλητα, απόβλητα βιομηχανιών τροφίμων κ.λπ.)

Είναι πολύ φιλικές προς το περιβάλλον, έχοντας ουσιαστικά μηδενικά κατάλοιπα και απόβλητα. Δεν πρόκειται να εξαντληθούν ποτέ, σε αντίθεση με τα ορυκτά καύσιμα. Μπορούν να βοηθήσουν την ενεργειακή αυτάρκεια μικρών και αναπτυσσόμενων χωρών, καθώς και να αποτελέσουν την εναλλακτική πρόταση σε σχέση με την οικονομία του πετρελαίου. Είναι ευέλικτες εφαρμογές που μπορούν να παράγουν ενέργεια ανάλογη με τις ανάγκες του επί τόπου πληθυσμού, καταργώντας την ανάγκη για τεράστιες μονάδες παραγωγής ενέργειας (καταρχήν για την ύπαιθρο) αλλά και για μεταφορά της ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις. Ο εξοπλισμός είναι απλός στην κατασκευή και τη συντήρηση και έχει μεγάλο χρόνο ζωής.

Έχουν αρκετά μικρό συντελεστή απόδοσης, της τάξης του 30% ή και χαμηλότερο. Συνεπώς απαιτείται αρκετά μεγάλο αρχικό κόστος εφαρμογής σε μεγάλη επιφάνεια γης. Γι' αυτό το λόγο μέχρι τώρα χρησιμοποιούνται σαν συμπληρωματικές πηγές ενέργειας. Για τον παραπάνω λόγο προς το παρόν δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κάλυψη των αναγκών μεγάλων αστικών κέντρων. Η παροχή και απόδοση της αιολικής, υδροηλεκτρικής και ηλιακής ενέργειας εξαρτάται από την εποχή του έτους αλλά και από το γεωγραφικό πλάτος και το κλίμα της περιοχής στην οποία εγκαθίστανται. Για τις αιολικές μηχανές υπάρχει η άποψη ότι δεν είναι κομψές από αισθητική άποψη κι ότι προκαλούν θόρυβο και θανάτους πουλιών. Με την εξέλιξη όμως της τεχνολογίας τους και την προσεκτικότερη επιλογή χώρων εγκατάστασης (π.χ. σε πλατφόρμες στην ανοιχτή θάλασσα) αυτά τα προβλήματα έχουν σχεδόν λυθεί.

Σβήνουμε τα φώτα όταν δεν είμαστε στο δωμάτιο. Αντικαθιστούμε τις λάμπες πυράκτωσης με λάμπες φθορισμού. Δεν αφήνουμε την πόρτα του ψυγείου ανοιχτή. Ανάβουμε φώτα και συσκευές μόνο όταν είναι απαραίτητο. Ρυθμίζουμε το θερμοστάτη του ηλεκτρονικού θερμοσίφωνα στους 50ο C και τον ανάβουμε μόνο όταν χρειαζόμαστε άμεσα ζεστό νερό. Δεν αφήνουμε τις ηλεκτρικές συσκευές σε θέση αναμονής. Αντικαταστούμε το πετρέλαιο θέρμανσης με φυσικό αέριο. Κάνουμε ντους αντί για μπάνιο. Εγκαθιστούμε ηλιακούς θερμοσίφωνες. Εγκαθιστούμε ανεμιστήρες οροφής.