ΕΝΕΡΓΕΙΑ & ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ - Ορισμοί - ενεργειακή χρήση - Συμβατικές Μορφές Ενέργειας - Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας M. Βλαχογιάννης Καθηγητής, Τμήμα Μηχανολογίας.

Παρουσίαση με θέμα: "ΕΝΕΡΓΕΙΑ & ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ - Ορισμοί - ενεργειακή χρήση - Συμβατικές Μορφές Ενέργειας - Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας M. Βλαχογιάννης Καθηγητής, Τμήμα Μηχανολογίας."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 ΕΝΕΡΓΕΙΑ & ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ - Ορισμοί - ενεργειακή χρήση - Συμβατικές Μορφές Ενέργειας - Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας M. Βλαχογιάννης Καθηγητής, Τμήμα Μηχανολογίας ΤΕΙ Λάρισας

2 Ενότητα 1 ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ

3 3/100 Προβλήματα της ανθρωπότητας Πόλεμοι Έλλειμμα δημοκρατίας Τρομοκρατία Υπερπληθυσμός Φτώχια, ανεργία Βιοποικιλότητα Έλλειψη νερού Κλιματική αλλαγή και άλλα περιβαλλοντικά προβλήματα Ενεργειακό πρόβλημα- Εξάντληση συμβατικών καυσίμων …….

4 4/100 Προβλέψεις για το 2050 Γερμανικό Κέντρο Αεροδιαστημικής (2000) Αποδοτικότερες ηλεκτροπαραγωγικές μονάδες (συμπαραγωγή και στοιχεία καυσίμων) Αποκεντρωμένη χρήση των ΑΠΕ Διακοπή λειτουργίας των πυρηνικών μονάδων Ηλιακές θερμικές μονάδες θα εγκατασταθούν στις μεσογειακές χώρες 50% των ενεργειακών από ΑΠΕ Γερμανικό Κέντρο Αεροδιαστημικής (2000) Αποδοτικότερες ηλεκτροπαραγωγικές μονάδες (συμπαραγωγή και στοιχεία καυσίμων) Αποκεντρωμένη χρήση των ΑΠΕ Διακοπή λειτουργίας των πυρηνικών μονάδων Ηλιακές θερμικές μονάδες θα εγκατασταθούν στις μεσογειακές χώρες 50% των ενεργειακών από ΑΠΕ Περιοδικό Newsweek (8/4/2002) Τέλος εποχής των ορυκτών καυσίμων Ήλιος, άνεμος και Η 2 Η υποδομή του φ.α. χρησιμοποιείται για το Η 2 Πυρηνική (;) Περιοδικό Newsweek (8/4/2002) Τέλος εποχής των ορυκτών καυσίμων Ήλιος, άνεμος και Η 2 Η υποδομή του φ.α. χρησιμοποιείται για το Η 2 Πυρηνική (;) Εταιρεία Shell (2000) Το 60% των ενεργειακών αναγκών από τις ΑΠΕ Εταιρεία Shell (2000) Το 60% των ενεργειακών αναγκών από τις ΑΠΕ Προβλέψεις για το 2100 2007 Survey of Energy Resources - World Energy Council Το 70% των ενεργειακών αναγκών από τις ΑΠΕ 2007 Survey of Energy Resources - World Energy Council Το 70% των ενεργειακών αναγκών από τις ΑΠΕ

5 5/100 Μονάδες ενέργειας Joule (J) (προς τιμήν του James Joule): 1 J = 1 kg∙m/s 2 1000 J = 0,945 BTU (1 BTU=1055 J) Joule (J) (προς τιμήν του James Joule): 1 J = 1 kg∙m/s 2 1000 J = 0,945 BTU (1 BTU=1055 J) Calorie (cal): 1 gram calorie (η ενέργεια που απαιτείται για να ανέβει η θερμοκρασία 1 g νερού κατά 1ºC (από 14,5 σε 15,5ºC) 1 kcal = 1000 cal = 4,184 MJ Calorie (cal): 1 gram calorie (η ενέργεια που απαιτείται για να ανέβει η θερμοκρασία 1 g νερού κατά 1ºC (από 14,5 σε 15,5ºC) 1 kcal = 1000 cal = 4,184 MJ Το BTU (British Thermal Unit) χρησιμοποιείται στις ΗΠΑ, κυρίως για μέτρηση θερμότητας (π.χ. τα κλιματιστικά δίνονται σε BTU). Το Btu αντιπροσωπεύει τη θερμότητα που απαιτείται για την ανύψωση της θερμοκρασίας 1 lb νερού κατά 1 βαθμό Farhenheit. 1 BTU = 1055 J = 0,252 kcal = 0,00029 kWh 1 quad (quadrillion BTU)= 10 15 BTU Το BTU (British Thermal Unit) χρησιμοποιείται στις ΗΠΑ, κυρίως για μέτρηση θερμότητας (π.χ. τα κλιματιστικά δίνονται σε BTU). Το Btu αντιπροσωπεύει τη θερμότητα που απαιτείται για την ανύψωση της θερμοκρασίας 1 lb νερού κατά 1 βαθμό Farhenheit. 1 BTU = 1055 J = 0,252 kcal = 0,00029 kWh 1 quad (quadrillion BTU)= 10 15 BTU

6 6/100 Μονάδες ενέργειας (συν.) kilowatt-hour (kWh) [κιλοβατώρα] Χρησιμοποιείται στην ηλεκτρική ενέργεια και αντιπροσωπεύει ενέργεια που καταναλώνεται σε μια ώρα με ονομαστική ισχύ 1 kW. 1 kWh = 3,6 MJ Ένα MWe αποτελεί ποσότητα ηλεκτρισμού αρκετή για περίπου 2000 άτομα στην Ελλάδα. kilowatt-hour (kWh) [κιλοβατώρα] Χρησιμοποιείται στην ηλεκτρική ενέργεια και αντιπροσωπεύει ενέργεια που καταναλώνεται σε μια ώρα με ονομαστική ισχύ 1 kW. 1 kWh = 3,6 MJ Ένα MWe αποτελεί ποσότητα ηλεκτρισμού αρκετή για περίπου 2000 άτομα στην Ελλάδα. Barrel and TOE (Βαρέλια και Τόνοι ισοδύναμου πετρελαίου – ΤΙΠ) Μονάδες της πετρελαιοβιομηχανίας, αλλά και για σύγκριση διαφορετικών μορφών ενέργειας 1 BBL = 1700 kWh ≈ 6 GJ* 1 TIP (TOE- ton of oil equivalent)= (7,2-7,5) bbl ≈ 42-45 GJ [1 BBL=42 gallons (USA)= 158,99 (L)x(~850 kg/1000 L)x(~10.500 kcal/kg)≈ 6 GJ] 1 BBL πετρελαίου απαιτείται για ταξίδι 1400 km με ένα μέσο αυτοκίνητο Barrel and TOE (Βαρέλια και Τόνοι ισοδύναμου πετρελαίου – ΤΙΠ) Μονάδες της πετρελαιοβιομηχανίας, αλλά και για σύγκριση διαφορετικών μορφών ενέργειας 1 BBL = 1700 kWh ≈ 6 GJ* 1 TIP (TOE- ton of oil equivalent)= (7,2-7,5) bbl ≈ 42-45 GJ [1 BBL=42 gallons (USA)= 158,99 (L)x(~850 kg/1000 L)x(~10.500 kcal/kg)≈ 6 GJ] 1 BBL πετρελαίου απαιτείται για ταξίδι 1400 km με ένα μέσο αυτοκίνητο

7 7/100 Η μεγάλης κλίμακας χρήση των ορυκτών καυσίμων σήμερα αποτελεί βασικό χαρακτηριστικό των βιομηχανικών κοινωνιών. Η χρήση ορυκτών καυσίμων καλύπτει μία ελάχιστη χρονική περίοδο και έχει ημερομηνία λήξης. Ιστορικό της ενεργειακής χρήσης Η πρώτη φάση της χρήσης ενέργειας από τον άνθρωπο συνδέεται με τη χρήση της μυϊκής του δύναμης (~ 25 W). Η ηλιακή ενέργεια, εκτός την άμεση θέρμανση του ανθρώπου, πιθανόν να χρησίμευε για τη ξήρανση τροφών.

8 8/100 Ιστορικό της ενεργειακής χρήσης Σκηνές καθημερινότητας στον Αρχαίο Κόσμο με τη χρήση της μυϊκής δύναμης.

9 9/100 Ιστορικό της ενεργειακής χρήσης Η κατασκευή σπιτιών, σε πολλές περιπτώσεις (Αρχαία Ελλάδα, Ρώμη), συνεπαγόταν και τη χρήση της ηλιακής ενέργειας (παθητικά ηλιακά συστήματα). Στις περιοχές με σχετικά ψυχρό κλίμα, χρησιμοποιήθηκαν μια σειρά από μονωτικά υλικά (π.χ. στέγη από άχυρο) για να μειωθούν οι απώλειες θερμότητας. Πριήνη

10 10/100 Ιστορικό της ενεργειακής χρήσης Οι νερόμυλοι και οι ανεμόμυλοι έπαιξαν κάποιο, μικρό σχετικά, ρόλο στη χρήση ενέργειας. Η παλαιότερη αναφορά ανεμόμυλων σε χρήση είναι από την Ινδία και την Περσία, περίπου πριν από 2300 χρόνια. Αναφορές στους νερόμυλους από Έλληνες και Ρωμαίους γίνονται κατά τον 2 ο π.Χ. αιώνα, ενώ κατά την ίδια εποχή οι Ρωμαίοι και οι Κινέζοι θερμαίνονταν με γεωθερμικά νερά. Το 1400 μ.Χ. οι Ολλανδοί χρησιμοποιούσαν τη ξυλεία για να ανεβάσουν την θερμοκρασία στα χυτήρια σιδήρου στους 1600ºC. H ξυλεία, ο άνεμος και το νερό, δηλαδή ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, κυριαρχούσαν στην αγορά ενέργειας του Δυτικού Πολιτισμού μέχρι τον 16 ο μ.Χ. αιώνα.

11 11/100 Ιστορικό της ενεργειακής χρήσης Από τα τέλη του 1600 ο γαιάνθρακας είχε γίνει η κοινότερη καύσιμη ύλη στην Αγγλία. Τότε τα ορυχεία πλημμύρισαν και απαιτούνταν κατάλληλες συσκευές για την άντληση του νερού. Έτσι, το 1696 αναπτύχθηκε η πρώτη ατμομηχανή (σε ατμοσφαιρική πίεση) από τον Thomas Savery για να κάνει αυτή τη δουλειά, ανοίγοντας με αυτό το τρόπο το δρόμο στη βιομηχανική επανάσταση, η οποία βέβαια βασίστηκε αρχικά στα κοιτάσματα άνθρακα και αργότερα στο πετρέλαιο. Η βιομηχανική επανάσταση, πριν από 200-300 χρόνια, συνδέθηκε με τη χρήση από το άνθρωπο σημαντικών ποσοτήτων ενέργειας. Οι κύριες ενεργειακές πηγές ήταν αρχικά, όπως αναφέρθηκε, τα καυσόξυλα και το κάρβουνο, ενώ η μεγάλη αύξηση στην κατανάλωση ενέργειας κατά τον 20ο αιώνα έγινε δυνατή από τη διαθεσιμότητα φθηνών ορυκτών καυσίμων: κάρβουνου, πετρελαίου και φυσικού αερίου.

12 Ενότητα 2 ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΕΣ ΠΗΓΕΣ

13 13/100 ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΕΣ ΠΗΓΕΣ - ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Ενεργειακές πηγές: οι πηγές από τις οποίες μπορεί να επιτευχθεί ενέργεια για με τη μορφή θερμότητας, φωτός και ισχύος. Ο όρος ενέργεια χρησιμοποιείται για να περιγράψει την ποσότητα του έργου που επιτελείται. Δύο είδη ενέργειας: κινητική ενέργεια (έργο που επιτελείται από την κίνηση της ύλης) και δυναμική-βαρυτική ενέργεια (έργο που βρίσκεται αποθηκευμένο ή σε ηρεμία σε μία ύλη).

14 14/100 Μορφές ενέργειας: (1) Χημική ενέργεια. Προέρχεται από την αλλαγή της χημικής δομής των ουσιών, όπως συμβαίνει κατά την καύση των καυσίμων. (2) Ηλεκτρική ενέργεια. Πηγάζει από την κίνηση ηλεκτρονίων και πρωτονίων ή βρίσκεται αποθηκευμένη σε ένα συσσωρευτή ή σε στοιχείο καυσίμων. (3) Μηχανική ενέργεια. Προέρχεται από δύναμη που εφαρμόζεται ή πρόκειται να εφαρμοστεί σε υλικό μέσο (στερεό, υγρό, αέριο). (4) Θερμική ενέργεια. Απορρέει από τη θερμότητα που δίνεται ή λαμβάνεται από ένα υλικό. (5) Πυρηνική ενέργεια (πυρηνική σχάση). Προέρχεται από τη σχάση του πυρήνα ενός ατόμου σε δύο ή περισσότερα σωματίδια από την πρόσκρουση με νετρόνια, με επακόλουθο την απελευθέρωση της δύναμης με την οποία είναι συνδεδεμένα τα πρωτόνια και τα νετρόνια του πυρήνα. Άλλοι διακρίνουν: κινητική (+θερμική), δυναμική, ηλεκτρική (+χημική + ηλεκτρομαγνητική + ηλιακή) και πυρηνική.

15 15/100 Κύρια ενέργεια (capital energy): οι ενεργειακοί πόροι που υπάρχουν «αποθηκευμένοι» στη γη Πρωτογενής ενέργεια (primary energy): η ενέργεια που προέρχεται κατευθείαν από τον ήλιο ή τη γη (ορυκτά καύσιμα ) Δευτερογενής ενέργεια (secondary energy): περιλαμβάνει τις μορφές ενέργειας που προκύπτουν από τη μετατροπή πρωτογενούς ενέργειας μέσω χημικών, φυσικών, μηχανικών, θερμικών ή πυρηνικών δράσεων (π.χ. βενζίνη, ηλεκτρική ισχύς). Ανανεώσιμη ενέργεια (renewable energy): ο όρος αναφέρεται στις μορφές δυναμικής ενέργειας, οι οποίες σε σταθερό ρυθμό και σχετικά γρήγορα ανανεώνονται. Η λέξη «γρήγορα» είναι η λέξη κλειδί στο ορισμό. Όπως έχει αναφερθεί προηγουμένως και τα ορυκτά καύσιμα ανανεώνονται, αλλά σε εξαιρετικά μικρό ρυθμό. Μη ανανεώσιμη ενέργεια (nonrenewable energy): οποιαδήποτε μορφή δυναμικής ενέργειας που δεν εμπίπτει στον ορισμό της ανανεώσιμης ενέργειας. Ενέργεια από τη διεργασία της καύσης (combustion process): Πολλές από τις δυναμικές μορφές ενέργειας θα πρέπει να αξιοποιηθούν μέσω της διεργασίας της καύσης για να μετατρέψουν την αποθηκευμένη ενέργεια σε έργο.

16 16/100 ΠΡΩΤΟΓΕΝΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑ - παραδείγματα

17 17/100 ΔΕΥΤΕΡΟΓΕΝΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑ- παραδείγματα

18 18/100 Άλλοι χρήσιμοι ορισμοί και δεδομένα Τελική ενέργεια (final energy): η ενέργεια όταν διατίθεται στην μορφή που χρησιμοποιείται στην τελική χρήση (βενζίνη στο ντεπόζιτο μαζί με τις πιθανές απώλειες) Ωφέλιμη/χρήσιμη ενέργεια (useful energy): η ενέργεια που πράγματι συντελεί στην παραγωγή ενός προϊόντος Ορυκτά (ή φυσικά ή ανθρακούχα) Καύσιμα (fossil fuels): αργό πετρέλαιο, φυσικό αέριο, γαιάνθρακας Πυρηνική Ενέργεια (nuclear energy): οι δύο τρόποι με τους οποίους αξιοποιούνται τα ραδιενεργά καύσιμα είναι η σχάση (fission) και η σύντηξη (fusion). Δύο μορφές ενέργειας επικρατούν: η ηλεκτρική ενέργεια («υψηλής ποιότητας» ενέργεια) και τα υγρά (και αέρια) καύσιμα για τις μεταφορές.  Για το ορατό μέλλον φαίνεται ότι η ηλεκτρική ενέργεια θα κυριαρχεί ως μορφή ενέργειας για τελική χρήση, αν και θα πρέπει να χρησιμοποιείται μόνο στις απαιτήσεις για ενέργεια υψηλής ποιότητας (π.χ. λειτουργία υπολογιστών) και όχι ως ενέργεια χαμηλής ποιότητας (θέρμανση χώρων).  Ο ρόλος των καυσίμων είναι και αυτός παγιωμένος τεχνολογικά, εμπορικά και οικονομικά, ιδιαίτερα λόγω της εξάρτησης των σύγχρονων μεταφορικών μέσων από αυτά.

19 Ενότητα 3 ΟΡΥΚΤΑ ΚΑΥΣΙΜΑ

20 20/100 ΟΡΥΚΤΑ ΚΑΥΣΙΜΑ Καύσιμα: ουσίες που όταν καίγονται παράγεται θερμότητα ή έργο Ορυκτά καύσιμα (fossil fuels): ουσίες που έχουν δημιουργηθεί από οργανισμούς και φυτά που έζησαν πριν από εκατομμύρια χρόνια. Τα κυριότερα συστατικά τους είναι ο C και το H. Έχουν διαφορετική εμφάνιση, αλλά κοινά χαρακτηριστικά Προήλθαν από τη διακοπή της «αερόβιας» διεργασίας της αποσύνθεσης των οργανισμών: C 6 H 12 O 6 + 6 O 2  6 CO 2 + 6 H 2 O (γλυκόζη) Τυπικές τιμές θερμογόνου δύναμης ορυκτών καυσίμων Εκπομπές CO 2 (σε kg CO 2 ανά MWh παραγόμενης ενέργειας) από την καύση των ορυκτών καυσίμων.

21 21/100 ΟΡΥΚΤΑ ΚΑΥΣΙΜΑ – αποθέματα - πόροι Αποθέματα καυσίμων (reserves): ποσότητες καυσίμων που έχουν ταυτοποιηθεί ύστερα από εμπεριστατωμένη έρευνα. Δυνατά (possible), πιθανά (probable) και αποδεδειγμένα (proven). Ενεργειακοί πόροι (resources): ποσότητες μιας ενεργειακής πηγής που είναι γνωστές ή υποπτευόμαστε ότι υπάρχουν, ανεξάρτητα από το κόστος και το επίπεδο τεχνολογίας που απαιτείται.

22 22/100 Παγκόσμια αποθέματα πετρελαίου κατά το 2008. Πηγή: BP report, 2009. ΟΡΥΚΤΑ ΚΑΥΣΙΜΑ – αποθέματα - πόροι

23 23/100 ΟΡΥΚΤΑ ΚΑΥΣΙΜΑ – αποθέματα - πόροι Χρόνος διπλασιασμού της ποσότητας με το ποσοστό αύξησης Σύγκριση μεταξύ εκτιμήσεων του Hubbert και πραγματικής παραγωγής πετρελαίου στις Η.Π.Α. O ειδικός του USGS M. King Hubbert απέδειξε στη δεκαετία του 50 ότι η παραγωγή πετρελαίου και φυσικού αερίου έχει σχήμα καμπάνας, φτάνοντας σε ένα μέγιστο και ύστερα μειώνεται. Για συγκεκριμένα αποθέματα αυτό ισχύει (π.χ. παραγωγή πετρελαίου ΗΠΑ). Αλλά, βελτιώσεις στην τεχνολογία έρευνας και ανάκτησης των καυσίμων έχει ως αποτέλεσμα τα αποθέματα να παραμένουν περίπου σταθερά τα τελευταία 20 χρόνια. Όμως, τα ορυκτά καύσιμα εξαντλούνται.

24 24/100 1900 1950 20002050 2100 Bbbl/yr 10 20 30 40 50 Παρα γ ωγή πετρελαίου 2016 2037 2% αύξηση ζήτησης Τελική ανάκτηση: 3000 Bbbl Μη-συμβατικό πετρέλαιο ΠΕΤΡΕΛΑΙΟ: Πότε θα έχουμε το μέγιστο της παραγωγής; EIA: http://tonto.eia.doe.gov/FTPROOT/ presentations/long_term_supply/index.htm R. Kerr, Science 310, 1106 (2005)

25 Ενότητα 4 ΤΟ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟ ΠΡΟΒΛΗΜΑ

26 26/100 ΤΟ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟ ΠΡΟΒΛΗΜΑ Το Ενεργειακό πρόβλημα διατυπώθηκε στις αρχές του 50, αλλά συνειδητοποιήθηκε με τραγικό τρόπο με τις ενεργειακές κρίσεις της δεκαετίας του 1970. Το πρόβλημα μπορεί να τεθεί με μια σειρά ερωτήσεων: Αντιμετωπίζουμε εξάντληση των συμβατικών ενεργειακών πόρων; Η ενεργειακή τροφοδοσία, αλλά και οι τιμή της ενέργειας, θα μείνουν σταθερές; Μπορούμε να μειώσουμε τις εκπομπές επιβλαβών ουσιών; Η τιμή της ενέργειας επηρεάζει τη ζωή μας; Πως μπορούμε να μη εξαρτιόμαστε από το πετρέλαιο; Πως εξασφαλίζεται η απρόσκοπτη παραγωγή ενέργειας χωρίς να τίθεται σε κίνδυνο το μέλλον της ανθρωπότητας; Με τις ΑΠΕ; Ποιο είναι το μέλλον της πυρηνικής ενέργειας (σχάση και, ιδιαίτερα, σύντηξη);

27 27/100 Σημερινά δεδομένα (Ι) 1.Ο πληθυσμός της Γης σήμερα ξεπερνά τα 6,65 δισεκατομμύρια και προβλέπεται ότι μπορεί να ξεπεράσει τα 10 δισεκατομμύρια σε 30 χρόνια. Η αύξηση του πληθυσμού της γης σε σχήμα J με προβλέψεις μέχρι το 2100. (Tyler Miller, 1996) Εκθετική πρόβλεψη: 1 δισ.κάτ:100000-2000000 έτη 2 δισ. κάτοικοι:130 έτη 3 δισ. κάτοικοι:30 έτη 4 δισ. κάτοικοι:15 έτη 5 δισ. κάτοικοι:12 έτη 6 δισ. κάτοικοι:10 έτη (1999) 7 δισ.κάτοικοι:?

28 28/100 Σημερινά δεδομένα (ΙΙ) 2.Η συντριπτική πλειονότητα των ανθρώπων ζουν σε συνθήκες διαβίωσης από μη ικανοποιητικές έως άθλιες. Το κατά κεφαλήν εισόδημα συσχετίζεται προσεγγιστικά με την κατανάλωση ενέργειας. 3.Σχεδόν > 85% των αναγκών της ανθρωπότητας σε ενέργεια προέρχεται από την καύση ορυκτών καυσίμων 4.Εξαντλησιμότητα των ορυκτών καυσίμων και μη δημοκρατική κατανομή τους. 5.Η αύξηση του πληθυσμού της γης και η προσπάθεια των αναπτυσσόμενων χωρών για αύξηση του βιοτικού τους επιπέδου θα οδηγήσει αναπόφευκτα σε μεγαλύτερη κατανάλωση ενέργειας και μεγαλύτερη περιβαλλοντική υποβάθμιση. Απλοποιημένο μοντέλο για το πως τρεις παράγοντες (πληθυσμός, ευμάρεια και τεχνολογία) επιδρούν στην περιβαλλοντική υποβάθμιση.

29 29/100 Σημερινά δεδομένα (ΙΙΙ): Ενέργεια και ευημερία

30 30/100 Σημερινά δεδομένα (ΙΙΙ): Ενέργεια και ευημερία Το προσδόκιμο επιβίωσης αυξάνει με την κατανάλωση ενέργειας. Καθώς μία χώρα φθάνει τα 2000 kWh κατά κεφαλήν το προσδόκιμο γίνεται περίπου 70 χρόνια. [Πηγή: http://www.geni.org/energy/library...]

31 31/100 Σημερινά δεδομένα (ΙV): Κόστος ενέργειας και ευημερία Τιμή σε $ της εποχής Τιμή σε $ 2008 Ενεργειακές κρίσεις στη δεκαετία του 1970 2009

32 32/100 1200 1000 1400 1600 1800 2000 240 260 280 300 320 340 360 380 Year AD Atmospheric CO 2 (ppmv) Temperature (°C) - 1.5 - 1.0 - 0.5 0 0.5 1.0 1.5 -- CO 2 -- Global Mean Temp ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ «Φαινόμενο του θερμοκηπίου» - Κλιματική αλλαγή Όξινη βροχή, νέφος, ραδιενεργή ρύπανση, πετρελαιοκηλίδες κτλ.

33 33/100 ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΤΟΥ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΥ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ Προσωρινή μόνο και μερική αντιμετώπιση του προβλήματος:  ανάπτυξη της τεχνολογίας ώστε να γίνει δυνατή η ανακάλυψη νέων και η αξιοποίηση «δύσκολων» κοιτασμάτων πετρελαίου και φυσικού αερίου  έμφαση στις «καθαρές» τεχνολογίες των γαιανθράκων (καλύτερη απόδοση καυστήρων, ανάκτηση θερμότητας, συμπαραγωγή, μετατροπή κτλ) και δέσμευση CO 2. Δύο οι γενικές κατευθύνσεις που μπορούν να δώσουν τουλάχιστο μερική λύση στο να τεθεί υπό έλεγχο το περιβαλλοντικό πρόβλημα και να κληρονομήσουμε και σε επόμενες γενιές ποσότητες ορυκτών καυσίμων. Η ορθολογική χρήση της ενέργειας, δηλαδή η βελτίωση του βαθμού απόδοσης των ενεργειακών μετατροπών, η μείωση των απωλειών θερμότητας, η αντικατάσταση ενεργοβόρων διεργασιών και συσκευών κτλ. Περιλαμβάνει και κοινωνικά μέτρα Διείσδυση των υποκατάσταση των ορυκτών καυσίμων από τις Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ), κατά 50%. Ορισμένοι προβάλλουν για την αντιμετώπιση του ενεργειακού προβλήματος και την περαιτέρω ανάπτυξη της πυρηνικής ενέργειας (σχάσης).

34 Ενότητα 5 ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΟΝ ΚΟΣΜΟ ΚΑΙ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ

35 35/100 Εξέλιξη της παγκόσμιας κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας σε εκατομμύρια ΤΙΠ κατά την περίοδο 1965-2008. Δεν συμπεριλαμβάνονται τα μη-εμπορεύσιμα καύσιμα, όπως βιομάζα, απόβλητα ζώων, τύρφη κτλ. (Πηγή: BP statistical review, 2009.) Κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας στον κόσμο 1965  2008: ~3 φορές 1999  2008: ~25% 2007  2008: 1,4%

36 36/100 Κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας στον κόσμο 2008 Κατανομή της κατανάλωσης πρωτογενούς ενέργειας ανά μορφή ενέργειας κατά το 2008. Συνολική κατανάλωση: 10537 εκατ. ΤΙΠ.

37 37/100 Παραγωγή ηλεκτρισμού στον κόσμο Κατανομή πρωτογενών πηγών ενέργειας στη συνολική παγκόσμια παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας για το 1973 και 2006. Πηγή: IEA Energy Statistics, 2008

38 38/100 Σε μία χώρα δύο είναι οι κυριότεροι ενεργειακοί δείκτες: η κατά κεφαλήν ενεργειακή κατανάλωση και η ένταση ενέργειας. Η ένταση ενέργειας ορίζεται ως ο λόγος της ενεργειακής κατανάλωσης προς κάποιο δείκτη οικονομικής δραστηριότητας. Στην περίπτωση της έντασης ενέργειας κάποιας χώρας, ο λόγος είναι ανάμεσα στη Συνολική Κατανάλωση Ενέργειας προς το Ακαθάριστο Εγχώριο Προϊόν (gross domestic product, GNP) της χώρας, συνήθως σε μονάδες ΜJ/$US. Σε μία χώρα δύο είναι οι κυριότεροι ενεργειακοί δείκτες: η κατά κεφαλήν ενεργειακή κατανάλωση και η ένταση ενέργειας. Η ένταση ενέργειας ορίζεται ως ο λόγος της ενεργειακής κατανάλωσης προς κάποιο δείκτη οικονομικής δραστηριότητας. Στην περίπτωση της έντασης ενέργειας κάποιας χώρας, ο λόγος είναι ανάμεσα στη Συνολική Κατανάλωση Ενέργειας προς το Ακαθάριστο Εγχώριο Προϊόν (gross domestic product, GNP) της χώρας, συνήθως σε μονάδες ΜJ/$US. Eνεργειακοί δείκτες

39 39/100 Κατά κεφαλήν ενεργειακή κατανάλωση

40 40/100 Κατά κεφαλήν κατανάλωση ηλεκτρισμού

41 41/100 Ένταση ενέργειας Μετά την πετρελαϊκή κρίση του 1973, μία μικρή «επανάσταση» άρχισε να πραγματοποιείται σχετικά με την ενεργειακή απόδοση και την ορθολογικότερη χρήση της ενέργειας, κυρίως στις ανεπτυγμένες χώρες. Για δύο δεκαετίες πριν από το 1973, η ενεργειακή κατανάλωση συσχετιζόταν πλήρως με την οικονομική ανάπτυξη της χώρας (Ακαθάριστο Εγχώριο Προϊόν). Από το 1973 μέχρι το 1986, αυτό το πρότυπο διαφοροποιήθηκε δραστικά. Μετά την πετρελαϊκή κρίση του 1973, μία μικρή «επανάσταση» άρχισε να πραγματοποιείται σχετικά με την ενεργειακή απόδοση και την ορθολογικότερη χρήση της ενέργειας, κυρίως στις ανεπτυγμένες χώρες. Για δύο δεκαετίες πριν από το 1973, η ενεργειακή κατανάλωση συσχετιζόταν πλήρως με την οικονομική ανάπτυξη της χώρας (Ακαθάριστο Εγχώριο Προϊόν). Από το 1973 μέχρι το 1986, αυτό το πρότυπο διαφοροποιήθηκε δραστικά.

42 42/100 Ένταση ενέργειας (ΙΙ) Δείκτες ενέργειας της Ευρωπαϊκής Ένωσης (ΕU-27) από το 1990 μέχρι το 2006 (Πηγή: European Commission, Statistical pocketbook 2009)

43 43/100 Τελικές χρήσεις ενέργειας ανά τομέα Κατανομή της κατανάλωσης ενέργειας ανά τομέα χρήσης στον κόσμο το 2006 (European Commission, EU energy and transport in figures — Statistical pocketbook 2007). Οι διάφορες τελικές χρήσεις της ενέργειας ταξινομούνται συνήθως στους παρακάτω τομείς: (1) Οικιακός τομέας (2) Εμπορικός τομέας (3) Βιομηχανικός τομέας (4) Τομέας μεταφορών Οι διάφορες τελικές χρήσεις της ενέργειας ταξινομούνται συνήθως στους παρακάτω τομείς: (1) Οικιακός τομέας (2) Εμπορικός τομέας (3) Βιομηχανικός τομέας (4) Τομέας μεταφορών

44 44/100 Τελικές χρήσεις ενέργειας ανά τομέα (ΕU-27)

45 45/100 Εγκατεστημένη ισχύς ηλεκτρικής ενέργειας (ΕU-27)

46 46/100 Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας (ΕU-27)

47 47/100 Εξέλιξη των εκπομπών CO 2 από κατανάλωση και καύση ορυκτών καυσίμων στον κόσμο (σε εκατ. μετρ. τόνους CO 2 ). Εκπομπές CO 2 Πετρέλαιο Φ.α. άνθρακας

48 48/100 Η συμμετοχή των διαφόρων ορυκτών καυσίμων στις εκπομπές CO 2 στον κόσμο για το 1973 και 2006. Εκπομπές CO 2 ανά καύσιμο

49 49/100 Εκπομπές CO 2 ανά παραγόμενη ενέργεια Εκπομπές CO 2 ανά μονάδα κατανάλωσης πρωτογενούς ενέργειας για το 2006. (Πηγή: Key World Energy Statistics from the IEA, 2008)

50 50/100 Κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας στην Ελλάδα

51 51/100 Κατανάλωση ενέργειας στην Ελλάδα- Φυσικό αέριο

52 52/100 Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας στην Ελλάδα Εγκατεστημένη ισχύς (σε MW) μονάδων της ΔΕΗ (Δεκ. 2006, www.dei.gr)

53 53/100 Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας στην Ελλάδα -2006 ΑΠΕ: 77% υδροϊσχύς, 22% αιολική, 1% βιομάζα

54 54/100 Κατανάλωση ενέργειας στην Ελλάδα ανά τομέα δραστηριότητας Οικιακός + Εμπορικός τομέας και υπηρεσίες (κτίρια): 36% Μεταφορές: 40%

55 55/100 Τα ενεργειακά αποδοτικά κτίρια (για θέρμανση-ψύξη, ζεστό νερό, φωτισμός, μαγείρεμα κτλ) μπορούν να μειώσουν δραματικά το ενεργειακό κόστος με θετική επίδραση στη χρήση εισαγόμενων καυσίμων και μείωση εκπομπών CO 2. Στα ενεργειακά αποδοτικά κτίρια μπορούν να χρησιμοποιηθούν ΑΠΕ. Τα κύρια τεχνολογικά μέτρα που μπορεί να ληφθούν είναι η καλύτερη μόνωση της τοιχοποιίας, της οροφής και του πατώματος, τα ενεργειακά αποδοτικά παράθυρα, τα συστήματα ανάκτησης θερμότητας, αποδοτικοί λέβητες, ενεργειακά αποδοτικοί λαμπτήρες και συσκευές, βελτιωμένα συστήματα αυτοματισμού κτλ. Εξοικονόμηση ενέργειας σε κτίρια

56 56/100 Παράδειγμα: νέα κτίρια – εξωτερικά χαρακτηριστικά

57 57/100 Παράδειγμα: νέα κτίρια – εσωτερικά χαρακτηριστικά ΚΟΣΤΟΣ;

58 58/100 Εναλλακτικές λύσεις: ακόμη ακριβές

59 Ενότητα 5 ΣΥΜΒΑΤΙΚΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ: ΑΝΘΡΑΚΑΣ

60 60/100 ΑΝΘΡΑΚΑΣ: Χρήσεις Καύση του για την παραγωγή θερμότητας ή ατμού (ηλεκτροπαραγωγή, βιομηχανική & οικιακή θέρμανση) Παραγωγή κοκ (οπτάνθρακα) για χρήση ως αναγωγικό μέσο στην πυρομεταλλουργία. Μετατροπή (ή «εξευγενισμός»: πυρόλυση, υγροποίηση και εξαερίωση)

61 61/100 Καύση Η καύση γίνεται με την παρουσία αέρα και έχει ως αποτέλεσμα την απελευθέρωση θερμικής ενέργειας (θερμότητας) Η κύρια και επιθυμητή αντίδραση της καύσης είναι η τέλεια καύση προς παραγωγή CO 2 : C + O 2  CO 2 (κάθε kg άνθρακα στο κάρβουνο δίνει 3,67 kg CO 2 ) Συγχρόνως όμως μπορεί να συμβούν και πολλές άλλες αντιδράσεις, οι κυριότερες από τις οποίες είναι: C + ½O 2  CO (ατελής καύση) 2Η + ½Ο 2  Η 2 Ο S + O 2  SO 2 N + O 2  NO 2 Παραπροϊόν: +τέφρα Τοξικό Ρυπαντές- όξινη βροχή

62 62/100 Σχηματική παράσταση Ατμοηλεκτρικής Μονάδας (ΑΗΜ) Περισσότερο από το 80% της παραγωγής του άνθρακα καταναλώνεται σε ΑΗΜ Αντλία Νερό Καύσιμο Λέβητας Στρόβιλος ΓεννήτριαΗλεκτρισμός Ατμός 600C, 300 atm Ατμός Συμπυκνωτής Αντλία Ψυχρό νερό Θερμό νερό Ψυχρό νερό Ψυχρός αέρας Θερμος/υγρός αέρας Πύργος ψύξης Υδάτινος ταμιευτήρας

63 63/100 Σχηματική παράσταση Ατμοηλεκτρικής Μονάδας (ΑΗΜ) Τύποι λεβήτων σε ΑΗΜ.

64 64/100 Ατμοηλεκτρική μονάδα (ΙΙ)

65 65/100 Μετατροπή του άνθρακα Μετατροπή του άνθρακα (coal conversion) είναι η διεργασία που μετατρέπει τον άνθρακα σε καθαρότερα και ευκολόχρηστα καύσιμα, υγρά ή αέρια, τα ονομαζόμενα «συνθετικά καύσιμα». Η διεργασία βασίζεται στο γεγονός ότι οι άνθρακες είναι ελλειμματικοί ως προς το υδρογόνο σε σχέση με τα άλλα ορυκτά καύσιμα Οι κυριότερες διεργασίες μετατροπής: πυρόλυση, υγροποίηση και εξαερίωση. Αναλογία τυπικών λόγων C/H των ορυκτών καυσίμων [Άνθρακας] [Αέρια ή υγρά καύσιμα] + υδρογόνο

66 66/100 Περιβαλλοντικά προβλήματα Ο άνθρακας είναι το λιγότερο καθαρό καύσιμο Προβλήματα επίσης δημιουργούνται και στο στάδιο της εξόρυξης, τις εκπομπές CO 2 και αιθάλης, την απόθεση-διάθεση της τέφρας. Μέρος της ιπτάμενης τέφρας μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη βιομηχανία τσιμέντου και κεραμικών, ως εδαφικό πρόσθετο για μείωση της οξύτητας του εδάφους και στην παρασκευή συνθετικών ζεολίθων.

67 67/100 Περιβαλλοντικά προβλήματα – δέσμευση SOx Για την απομάκρυνση των SOx χρησιμοποιούνται ειδικές πλυντρίδες. Ψεκασμός υδατικού διαλύματος ή καλύτερα αιωρήματος νερού με κονιοποιημένου CaCO 3 ή δολομίτη. Η διεργασία αυτή καλείται αποθείωση των καυσαερίων. Η απόδοση της πλυντρίδας ανέρχεται σε 98%. Το κόστος μιας μονάδας αποθείωσης δεν είναι μικρό και αντιπροσωπεύει περίπου το 25% του παγίων κεφαλαίων της ΑΗΜ. Επιπλέον, η προσθήκη της μονάδας μειώνει τη συνολική απόδοση της μονάδας κατά 2-4% και αυξάνει το κόστος της kWh κατά 10-15%.

68 Ενότητα 6 ΣΥΜΒΑΤΙΚΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ: ΠΕΤΡΕΛΑΙΟ

69 69/100 Η αξιοποίηση του αργού πετρελαίου είναι πολύ πιο σύνθετη διεργασία από την αξιοποίηση του άνθρακα. Ειδικότερα, ή όλη προετοιμασία- επεξεργασία του πετρελαίου είναι εξαιρετικά περίπλοκη διαδικασία και περνάει από πολλά στάδια. Ο λόγος είναι ότι τα διάφορα είδη αργού πετρελαίου έχουν πολύ διαφορετική χημική δομή. Αξιοποίηση αργού πετρελαίου - Εισαγωγή

70 70/100 Διύλιση Πετρελαίου (ΙV): Η αλληλουχία των διεργασιών και τα προϊόντα σε διυλιστήριο αργού πετρελαίου (από Σημ. Βασάλου-Λεμονίδου)

71 71/100 Τα διάφορα προϊόντα που λαμβάνονται από τη διύλιση του αργού πετρελαίου μπορούν να ταξινομηθούν στις εξής κατηγορίες:  Καύσιμα μηχανών εσωτερικής καύσης (βενζίνη, ντίζελ, καύσιμα αεροπλάνων)  Καύσιμα θέρμανσης (υγραέρια, ντίζελ θέρμανσης, μαζούτ)  Μη καύσιμα προϊόντα (άσφαλτος, λιπαντικά, διαλύτες, κηροί κ.ά.)  Τροφοδοσίες στην παραγωγή πετροχημικών (νάφθα, αεριέλαιο κ.ά.) Εκτός από την τελευταία κατηγορία, που χρησιμοποιείται όπως λαμβάνεται από τον πύργο απόσταξης, για την παραγωγή των άλλων απαιτούνται διάφορες διεργασίες Διύλιση Πετρελαίου: Προϊόντα Πετρελαίου

72 72/100 Καύσιμα μέσης απόσταξης: Καύσιμα θέρμανσης Χρησιμοποιούνται για τη θέρμανση χώρων και αποτελούν το 15% του όγκου του αργού πετρελαίου Οι κύριες προδιαγραφές αυτού του καυσίμου αφορούν στο σημείο ροής, ανάφλεξης και το ποσοστό θείου. Προέρχονται κυρίως από την ανάμιξη διαφόρων ρευμάτων με όρια απόσταξης 205-400°C απευθείας από τον πύργο απόσταξης, τις μονάδες καταλυτικής πυρόλυσης και εξανθράκωσης. Σε αντίθεση με το ντίζελ κίνησης, για το πετρέλαιο θέρμανσης δεν απαιτείται ελάχιστο όριο στο δείκτη κετανίου, αφού η απόδοση του καυστήρα δεν εξαρτάται από τους ίδιους παράγοντες, όπως με αυτούς της μηχανής εσωτερικής καύσης. Αν και τα χαρακτηριστικά του πετρελαίου κίνησης είναι πολύ κοντά με αυτά του πετρελαίου θέρμανσης, η ποιότητα του τελευταίου είναι σαφώς κατώτερη.

73 Ενότητα 7 ΣΥΜΒΑΤΙΚΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ: ΦΥΣΙΚΟ ΑΕΡΙΟ

74 74/100  Tο φυσικό αέριο είναι ένα μίγμα HC σε αέρια κατάσταση, το οποίο αποτελείται κυρίως από CH 4.  Συνήθως βρίσκεται σε ξεχωριστούς ταμιευτήρες στο φλοιό της γης ή εν διαλύσει στο πετρέλαιο.  Η σύσταση του φυσικού αερίου στην έξοδο της γεώτρησης ποικίλλει σημαντικά τόσο ως προς τα συστατικά, όσο και ως προς τη συγκέντρωση αυτών των συστατικών και εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά του κάθε ταμιευτήρα. Ορισμός

75 75/100 Χαρακτηρισμός φ.α. Συστάσεις φυσικού αερίου από τη Ρωσική Δημοκρατία και την Αλγερία

76 76/100 Από πολλές απόψεις, το φυσικό αέριο αποτελεί το ιδανικό καύσιμο Έχει σχετικά απλή και σχεδόν σταθερή χημική σύσταση, έχει υψηλή θερμογόνο δύναμη και χρειάζεται πολλή μικρή προετοιμασία πριν από τη χρήση του σε σχέση με το πετρέλαιο και τον άνθρακα. Επειδή είναι αέριο, αναμιγνύεται εύκολα με τον αέρα για αποδοτική και πλήρη καύση. Δεν περιέχει στερεά συστατικά και συνεπώς δεν παράγει τέφρα. Αξιοποίηση του Φυσικού Αερίου

77 77/100 Το φυσικό αέριο αποτελεί άριστο καύσιμο για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Τα κυριότερα πλεονεκτήματα του είναι η συνεχής ροή του καυσίμου, οι πολύ μικρότερες εκπομπές ρύπων, η αυξημένη ενεργειακή απόδοση της μονάδας, η ευχέρεια χειρισμού και ελέγχου, η αποκέντρωση της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στη χώρα και η διασπορά στις πρωτογενείς πηγές της χώρας (ή διασπορά της ενεργειακής εξάρτησης). «Μειονέκτημα» της χρήσης του φυσικού αερίου στην ηλεκτροπαραγωγή είναι ότι το κόστος παραγωγής ανά είναι υψηλότερο από ότι το αντίστοιχο κόστος με τη χρήση γαιάνθρακα. Αναφορικά με το CO 2, από την καύση του φυσικού αερίου παράγονται 30% λιγότερες εκπομπές CO 2 σε σχέση με την καύση του πετρελαίου και 45% λιγότερες εκπομπές σε σχέση με την καύση πισσούχου άνθρακα. ΧΡΗΣΕΙΣ Φ.Α.: (1) Ηλεκτροπαραγωγή

78 78/100 Εκπεμπόμενοι ρύποι από μονάδες ατμοπαραγωγής με τη χρήση διαφορετικών καυσίμων (σε mg/MJ παραγόμενης θερμότητας) ΧΡΗΣΕΙΣ Φ.Α.: (1) Ηλεκτροπαραγωγή

79 79/100 Με το φυσικό αέριο παρέχεται η ευκολία συμπαραγωγής ηλεκτρισμού και θερμότητας (ΣΗΘ), στις περιπτώσεις που απαιτούνται ταυτόχρονα σημαντικές ποσότητες θερμικού φορτίου και ηλεκτρισμού. Σε διεθνή κλίμακα, λειτουργεί μεγάλος αριθμός μονάδων ΣΗΘ. ΧΡΗΣΕΙΣ Φ.Α.: (2) Συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας.

80 80/100 Ο βιομηχανικός τομέας χρησιμοποιεί το φυσικό αέριο τόσο για θερμικές χρήσεις, όσο και την παραγωγή πληθώρας προϊόντων. Τέτοια προϊόντα είναι το ακετυλένιο, το χλωρομεθάνιο, ο διθειάνθρακας και, κυρίως, το αέριο σύνθεσης (CO+H 2 ). Η μεγαλύτερη εφαρμογή του φυσικού αερίου στη χημική βιομηχανία είναι αναμφισβήτητα η παραγωγή αερίου σύνθεσης. Η ενδοθερμική αντίδραση παραγωγής του γράφεται ως: CH 4 + Η 2 Ο  CO + 3H 2 Παρουσία καταλυτών το CO αντιδρά με ατμό και παράγεται επιπλέον υδρογόνο, καθώς και διοξείδιο του άνθρακα: CΟ + Η 2 Ο  CO 2 + H 2 ΧΡΗΣΕΙΣ Φ.Α.: (3) Βιομηχανικός τομέας

81 81/100 Η χρήση του φυσικού αερίου (για θέρμανση, παραγωγή ζεστού νερού χρήσης κτλ.) στον εμπορικό τομέα περιλαμβάνει σχεδόν όλες τις κατηγορίες καταναλωτών ενέργειας, όπως καταστήματα, σχολεία, νοσοκομεία, αθλητικά και εμπορικά κέντρα, θερμοκήπια, μεταφορές κ.α. Στα θερμοκήπια ένα επιπλέον πλεονέκτημα της χρήσης του φυσικού αερίου είναι η δυνατότητα εμπλουτισμού της ατμόσφαιρας του θερμοκηπίου με το CO 2 των καυσαερίων. Τα λεωφορεία που κινούνται μέσα στην πόλη, χρησιμοποιώντας φυσικό αέριο εκπέμπουν πολύ λιγότερους ρύπους συγκρινόμενα με τα βενζινοκίνητα ή τα ντιζελοκίνητα αυτοκίνητα και για το λόγο αυτό η χρήση τους διευρύνεται σε μεγάλα αστικά κέντρα. ΧΡΗΣΕΙΣ Φ.Α.: (4) Εμπορικός τομέας

82 82/100 Σημαντική θέση στις χρήσεις του φυσικού αερίου κατέχει παγκοσμίως ο οικιακός τομέας με θέρμανση χώρων, παραγωγή ζεστού νερού, μαγείρεμα, ψύξη κτλ. ΧΡΗΣΕΙΣ Φ.Α.: (5) Οικιακός τομέας Σήμερα (2009), το φυσικό αέριο κατέχει ποσοστό ~21% στην κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας από 16% που ήταν το 1973, και το 20% στην ηλεκτροπαραγωγή. Ο βιομηχανικός τομέας απορροφά περίπου το 46% της παραγωγής (τόσο για θερμικές, όσο και για μη-θερμικές, χημικές χρήσεις). Η οικιακή κατανάλωση, ο εμπορικός τομέας, η γεωργία κτλ. το 48%. Ένα ποσοστό της τάξης του 6% χρησιμοποιείται στις μεταφορές. Ο βιομηχανικός τομέας απορροφά περίπου το 46% της παραγωγής (τόσο για θερμικές, όσο και για μη-θερμικές, χημικές χρήσεις). Η οικιακή κατανάλωση, ο εμπορικός τομέας, η γεωργία κτλ. το 48%. Ένα ποσοστό της τάξης του 6% χρησιμοποιείται στις μεταφορές.

83 83/100 Παραγωγή και Αποθέματα φ.α. : αποδεδειγμένα αποθέματα το 2008 BP Statistical Review of World Energy 2008

84 84/100 Αγωγοί φ.α. στην Ευρώπη

85 85/100 Παραγωγή και Αποθέματα φ.α. (V) Λόγοι αποθεμάτων φυσικού αερίου προς το ρυθμό παραγωγής του (R/P ratio), δίνοντας έτσι το χρόνο εξάντλησης αυτού του καυσίμου με την προϋπόθεση του σταθερού ρυθμού παραγωγή (ΒP report 2008).

86 86/100 Το σύστημα μεταφοράς φ.α αποτελείται από τα εξής βασικά τμήματα : Κεντρικός αγωγός μεταφοράς αερίου υψηλής πίεσης (70 bar),από τα ελληνοβουλγαρικά σύνορα μέχρι την Αττική, συνολικού μήκους 512 χλμ. Κλάδοι μεταφοράς υψηλής πίεσης προς την ανατολική Μακεδονία και Θράκη, τη Θεσσαλονίκη, το Βόλο και την Αττική, συνολικού μήκους 440 χλμ. Μετρητικοί και ρυθμιστικοί σταθμοί για τη μέτρηση της παροχής αερίου και τη ρύθμιση της πίεσης, Συνοριακός Σταθμός Εισόδου (Border Station) Σύστημα τηλεχειρισμού, ελέγχου λειτουργίας και τηλεπικοινωνιών. Κέντρα λειτουργίας και συντήρησης, στην Αττική, τη Θεσσαλονίκη, τη Θεσσαλία και στην Ξάνθη. Το φ.α στην Ελλάδα

87 87/100 Οι εγκαταστάσεις υγροποιημένου φ.α. (LPG) στη νήσο Ρεβυθούσα περιλαμβάνουν δύο δεξαμενές, χωρητικότητας 130.000 εκ. κ.μ., εγκαταστάσεις ελλιμενισμού δεξαμενόπλοιων, κρυογονικές εγκαταστάσεις και αεροποιητές για την επαναεριοποίηση του υγροποιημένου αερίου. Το φ.α στην Ελλάδα (ΙΙ)

88 Ενότητα 8 ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

89 89/100 Η ορθολογική χρήση της ενέργειας, η βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης συσκευών και διεργασιών, η μείωση των απωλειών θερμότητας, η αντικατάσταση ενεργοβόρων διεργασιών κτλ. Υποκατάσταση των ορυκτών καυσίμων από τις Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ) τουλάχιστον κατά 50%. Πυρηνική Σύντηξη (;) Αντιμετώπιση της Ενεργειακής Πρόκλησης Ανανεώσιμη πηγή ενέργειας (ΑΠΕ): η μορφή ενέργειας που δεν εξαντλείται στο απώτερο ορατό μέλλον της ανθρωπότητας και μπορεί να χρησιμοποιηθεί με σταθερό και αξιόπιστο τρόπο.

90 90/100 * Σύμφωνα με την International Energy Association (IEA) Ηλιακή ενέργεια Υδροηλεκτρική ενέργεια ή υδροϊσχύς Αιολική ενέργεια Καύσιμες ανανεώσιμες πηγές και απορρίμματα (combustible renewables and waste, CRW), βασικά η βιομάζα Γεωθερμία (και οι γεωθερμικές αντλίες θερμότητας) Παλιρροϊκή ενέργεια Ενέργεια από τα κύματα Θερμότητα από τους ωκεανούς Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας*

91 91/100 Κύρια και απόλυτη ΑΠΕ ο ήλιος, με χωρητικότητα ενέργειας μεγαλύτερης κατά 160 φορές από την αποθηκευμένη ενέργεια στη γη. Η ηλιακή ενέργεια που προσπίπτει σε ετήσια βάση στη γη είναι 15000 φορές μεγαλύτερη από την ετήσια κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας στον κόσμο. Όλες οι ΑΠΕ, με εξαίρεση τη γεωθερμία και την παλιρροϊκή ενέργεια, αποτελούν έμμεση ηλιακή ενέργεια Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας

92 92/100 Φωτοσύνθεση 40 TW άνεμοι, κύματα 370 TW Άμεση μετατροπή σε θερμότητα στον αέρα, ξηρά, ωκεανούς 81000 TW Ακτιν. βραχέων κυμάτων Υδρολογικός κύκλος 40000 TW Άμεση ανάκλαση 52000 TW 173000 TW

93 93/100 Σπουδαιότητα των ΑΠΕ Περιβαλλοντικά οφέλη (καθαρές τεχνολογίες, πολύ μικρότερες περιβαλλοντικές επιπτώσεις) Βελτιωμένη ποιότητα νερού Ενέργεια για τα παιδιά των παιδιών μας -αειφορία Νέες θέσεις εργασίας Λιγότερη ενεργειακή εξάρτηση - ασφάλεια

94 94/100 Σύγκριση των μέσων εκπομπών κύκλου ζωής του CO 2 από ΑΠΕ και συμβατικές πηγές ενέργειας. Πηγή: ΙΕΑ, Benign Energy? The Environmental Implications of Renewables, 2002 Περιβαλλοντικά οφέλη από τις ΑΠΕ * μέση τιμή – οι μονάδες δυαδικού κύκλου έχουν μηδενικές εκπομπές ** εκπομπές από τον ΑΗΣ Αγ. Δημητρίου: 1350 kg/MWh ** *

95 95/100 Περιβαλλοντικά οφέλη από τις ΑΠΕ Σύγκριση των μέσων εκπομπών κύκλου ζωής του SO 2 από ΑΠΕ και συμβατικές πηγές ενέργειας.

96 96/100 Τεχνολογίες αξιοποίησης των ΑΠΕ Παραγωγή ηλεκτρισμού  Ηλεκτρική ισχύς παράγεται κυρίως από την υδροϊσχύ, την αιολική ενέργεια και τη γεωθερμία. Επίσης μπορεί να παραχθεί από τη βιομάζα με καύση, τα ηλιακά θερμικά και τα φωτοβολταϊκά συστήματα, τα κύματα και τις παλίρροιες. Μεταφορές  Οι μεταφορές απαιτούν ενέργεια «υψηλής ποιότητας» και μπορεί να χρησιμοποιηθεί η «πράσινη» ηλεκτρική ενέργεια για την κίνηση ηλεκτρικών αυτοκινήτων και τρένων. Υγρά και αέρια βιοκαύσιμα (βιοαιθανόλη, βιοαέριο, βιοντίζελ), καθώς και το Η 2. Θερμότητα  Θερμότητα υψηλής θερμοκρασίας μπορεί να παραχθεί με καύση της βιομάζας και των βιοκαυσίμων καθώς και με συγκεντρωτικά συστήματα ηλιακών συλλεκτών. Χαμηλής θερμοκρασίας θερμότητα μπορεί να παραχθεί από ηλιακούς συλλέκτες, γεωθερμία και καύση απορριμμάτων.

97 97/100 Εκτίμηση των ανανεώσιμων πόρων Η εκτίμηση των ανανεώσιμων πόρων είναι τόσο δύσκολη και αβέβαιη Προσεγγιστικές εκτιμήσεις μπορούν να γίνουν από την ποσότητα της προσπίπτουσας ακτινοβολίας και του ποσοστού της που μετατρέπεται σε άλλες μορφές (ανώτερο όριο των ΑΠΕ). Το ποσοστό των ΑΠΕ που μπορούν να αξιοποιηθούν με οικονομικό τρόπο είναι ασφαλώς πολύ μικρότερο και κάθε φορά (όπως και με τις συμβατικές μορφές ενέργειας) αυτό αποτελεί συνάρτηση του επιπέδου τεχνολογικής ανάπτυξης. Εκτιμήσεις ανανεώσιμων πόρων σε EJ (10 18 J) ανά έτος (πηγή: The World Energy Assessment, UNDP, 2003, p. 148)

98 98/100 Παραγωγή ΑΠΕ στο κόσμο Η συμμετοχή των ΑΠΕ στην παγκόσμια παραγωγή πρωτογενούς ενέργειας το 2004 (πηγή: ΙΕΑ, Renewables in Global Energy Supply, 2007)

99 99/100 Ανάπτυξη των ΑΠΕ Μέση ετήσια ανάπτυξη των ΑΠΕ κατά την χρονική περίοδο 1971-2004 (πηγή: ΙΕΑ, Renewables in Global Energy Supply, 2007)

100 100/100 1997: Η «Λευκή Βίβλος» της Επιτροπής θέτει στόχο για 12% μερίδιο των ΑΠΕ στην ενεργειακή κατανάλωση το 2010. 2001: Η ΕΕ υιοθετεί την Οδηγία για μερίδιο 21% των ΑΠΕ στη ηλεκτροπαραγωγή το 2020. 2003: Η ΕΕ υιοθετεί την Οδηγία για τα βιοκαύσιμα. Μάρτιος 2007: η συνάντηση κορυφής της ΕΕ ενέκρινε τον «ενεργειακό χάρτη» της Επιτροπής: (α) δεσμευτικός στόχος: 20% της κατανάλωσης ενέργειας το 2020 να προέρχεται από ΑΠΕ (για τη χώρα μας 18%), (β) τουλάχιστον το 10% της κατανάλωσης καυσίμων μεταφοράς από βιοκαύσιμα, υπό τον όρο η παραγωγή τους να γίνεται με αειφορικό τρόπο. 17 Δεκ. 2008: Το Ευρωκοινοβούλιο υπερψήφισε την οδηγία για την προώθηση της χρήσης ανανεώσιμων ενεργειακών πόρων. ΑΠΕ και ΕΕ

101 101/100 ΑΠΕ και ΕΕ

102 102/100 ΟΔΗΓΙΑ 2009/28/ΕΚ της 23ης Απριλίου 2009 σχετικά με την προώθηση της χρήσης ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές: 1)υποχρεωτικό στόχο 20% ως μερίδιο της ενέργειας από ΑΠΕ στη συνολική κατανάλωση ενέργειας της Κοινότητας έως το 2020 (επιμέρους στόχοι για κάθε κράτος μέλος, για τη χώρα μας από 6,9 % το 2005 σε 18 % το 2020) 2)υποχρεωτικό ελάχιστο στόχο 10 % ως μερίδιο των βιοκαυσίμων στην κατανάλωση βενζίνης και πετρελαίου ντίζελ στις μεταφορές έως το 2020 ή γενικά από ΑΠΕ. 3)επίτευξη βελτίωσης της ενεργειακής απόδοσης κατά 20% έως το 2020. ΑΠΕ και ΕΕ

103 103/100  Για την επίτευξη των στόχων της παρούσας οδηγίας θα πρέπει η Κοινότητα και τα κράτη μέλη να διαθέσουν σημαντικό ποσό των χρηματοδοτικών πόρων στην έρευνα και την ανάπτυξη σε σχέση με τις τεχνολογίες ανανεώσιμης ενέργειας.  Κάθε κράτος μέλος διαθέτει διαφορετικό δυναμικό ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές και εφαρμόζει διαφορετικά καθεστώτα στήριξης της ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές σε εθνικό επίπεδο.  Είναι ευκταίο οι τιμές της ενέργειας να αντανακλούν το εξωτερικό κόστος της παραγωγής και κατανάλωσης ενέργειας, συμπεριλαμβανομένων, κατά περίπτωση, του περιβαλλοντικού, κοινωνικού κόστους και των δαπανών υγειονομικής περίθαλψης. ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ IV: Η επαγγελματική επάρκεια των εγκαταστατών συστημάτων βιομάζας, αντλιών θερμότητας, γεωθερμικών μικρού βάθους, ηλιακών φωτοβολταϊκών και ηλιοθερμικών συστημάτων πρέπει να πιστοποιείται στο πλαίσιο αναγνωρισμένου προγράμματος κατάρτισης ή από αναγνωρισμένο πάροχο κατάρτισης. 30 Ιουνίου 2010: Προθεσμία των χωρών της ΕΕ για την εκπόνηση Εθνικών Σχεδίων Δράσης για τις ΑΠΕ. ΑΠΕ και ΕΕ

104 104/100 The Renewable Energy Directive was published in the Official Journal of the European Union on 5 June and entered into force on 25 June 2009. The directive will have to be transposed into national law by December 2010. This directive has been published as part of the Climate-Energy Legislative Package adopted by the Council on 6 April 2009. The Climate and Energy package includes the following acts: Regulation (EC) No 443/2009 - reduction of CO2 emissions from Light Duty Vehicles, Directive 2009/28/EC – Renewable Energy Sources, Directive 2009/29/EC – Emission Trading Scheme, Directive 2009/30/EC – Fuel Quality Directive Directive 2009/31/EC – Carbon Capture and Storage Decision No 406/2009/EC – « effort sharing »

105 105/100 ΟΔΗΓΙΑ 2009/28/ΕΚ, Άρθρο 2: Ορισμοί α) "ενέργεια από ανανεώσιμες πηγές": η ενέργεια από ανανεώσιμες μη ορυκτές πηγές ήτοι αιολική, ηλιακή, αεροθερμική, γεωθερμική, υδροθερμική και ενέργεια των ωκεανών, υδροηλεκτρική, από βιομάζα, από τα εκλυόμενα στους χώρους υγειονομικής ταφής αέρια, από τα αέρια που παράγονται σε μονάδες επεξεργασίας λυμάτων και από τα βιοαέρια. β) "αεροθερμική ενέργεια": η ενέργεια που αποθηκεύεται υπό μορφή θερμότητας στον αέρα. γ) "γεωθερμική ενέργεια": η ενέργεια που αποθηκεύεται υπό μορφή θερμότητας κάτω από τη στερεή επιφάνεια της γης. δ) "υδροθερμική ενέργεια": η ενέργεια που αποθηκεύεται υπό μορφή θερμότητας στα επιφανειακά ύδατα. η) "βιορευστά": υγρά καύσιμα για ενεργειακούς σκοπούς, εκτός από κίνηση, συμπεριλαμβανομένης της ηλεκτρικής ενέργειας και της θέρμανσης και της ψύξης, τα οποία παράγονται από βιομάζα. θ) "βιοκαύσιμα": υγρά ή αέρια καύσιμα κίνησης τα οποία παράγονται από βιομάζα. ΑΠΕ και ΕΕ

106 106/100 Το ποσό της αεροθερμικής, γεωθερμικής ή υδροθερμικής ενέργειας που δεσμεύεται από αντλίες θερμότητας και μπορεί να θεωρηθεί ενέργεια από ανανεώσιμες πηγές για τους σκοπούς της παρούσας οδηγίας, E RES, υπολογίζεται σύμφωνα με τον ακόλουθο τύπο: όπου: Q usable = η υπολογιζόμενη συνολική χρήσιμη θερμική ενέργεια από αντλίες θερμότητας εφαρμόζεται ως εξής: λαμβάνονται υπόψη μόνο αντλίες θερμότητας για τις οποίες SPF = ο υπολογιζόμενος παράγοντας μέσης εποχιακής απόδοσης για τις συγκεκριμένες αντλίες θερμότητας (average seasonal performance factor). η = ο λόγος μεταξύ της συνολικής ακαθάριστης παραγωγής ενέργειας και της κατανάλωσης πρωτογενούς ενέργειας για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και υπολογίζεται ως μέσος όρος της ΕΕ επί τη βάσει στοιχείων της Eurostat. Η Επιτροπή θεσπίζει, το αργότερο την 1η Ιανουαρίου 2013, κατευθυντήριες γραμμές για τον τρόπο με τον οποίο τα κράτη μέλη υπολογίζουν τις αξίες Q usable και SPF για τις διαφορετικές τεχνολογίες και εφαρμογές αντλιών θερμότητας, λαμβάνοντας υπόψη τις διαφορές στις περιβαλλοντικές συνθήκες και ιδιαίτερα τα πολύ ψυχρά κλίματα. ΑΠΕ και ΕΕ

107 107/100 Σημερινή θέση των ΑΠΕ ΕΕ-27 (2006): 6% της συνολικής κατανάλωσης ενέργειας Ελλάδα (2006): 5,3% Ελλάδα (2007): 4,7% Κατανομή ΑΠΕ στη χώρα μας Κατανομή των ΑΠΕ στη χώρα μας κατά το 2006. Πηγή: EU energy and transport in figures - Statistical pocketbook 2009

108 108/100 Ευχαριστώ για την προσοχή σας!