ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

 Όλη η ανθρώπινη δραστηριότητα,μυϊκή και εγκεφαλική αλλά και η χρήση των ηλεκτρικών συσκευών,η βιομηχανία και οι μεταφορές βασίζονται στις μετατροπές διάφορων μορφών ενέργειας.
 Ποια είναι όμως η προέλευση αυτής της ενέργειας;

Πηγή ενέργειας ονομάζεται κάθε φυσικός πόρος που μας δίνει ενέργεια

 Πηγή ενέργειας ονομάζεται κάθε φυσικός πόρος που μας δίνει ενέργεια.Οι πηγές αυτές χωρίζονται σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και σε μη ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.

Οι πηγές ενέργειας χωρίζονται σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και σε μη ανανεώσιμες πηγές ενέργειας

 Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας δεν εξαντλούνται ποτέ και υπάρχουν απεριόριστα μες το περιβάλλον,όπως είναι η αιολική ενέργεια και η ηλιακή ενέργεια και άλλες.

Διάφορες πηγές ενέργειας

 Ενώ οι μη ανανεώσιμες κάποια στιγμή (μπορεί αυτή να αργήσει) θα εξαντληθούν,όπως είναι το πετρέλαιο,ο γαιάνθρακας,το φυσικό αέριο και άλλες.

Ο ΗΛΙΟΣ ΕΙΝΑΙ Η ΠΡΩΤΑΡΧΙΚΗ ΠΗΓΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

 Κύρια πηγή ενέργειας για τον πλανήτη μας είναι ο ήλιος.Στο εσωτερικό του ήλιου πραγματοποιούνται πυρηνικές αντιδράσεις με τις οποίες πυρηνική ενέργεια μετατρέπεται τελικά σε ενέργεια ακτινοβολίας.

Κύρια πηγή ενέργειας για τον πλανήτη μας είναι ο ήλιος

 Ένα μικρό μέρος της ηλιακής ενέργειας φθάνει στη γη.Ο ήλιος θεωρείται σταθερή και ανεξάντλητη πηγή ενέργειας με κριτήριο τη διάρκεια της παρουσίας του ανθρώπου στη γη.

Μετατροπές διάφορων μορφών ενέργειας

 Η βιομάζα (το ξύλο,το ξυλοκάρβουνο,τα φυτικά υπολείμματα) είναι μια πηγή ενέργειας που οφείλεται στη φωτοσύνθεση των φυτών.

Η χημική ενέργεια των τροφών και των καυσίμων προέρχεται από τον ήλιο

 Με τη φωτοσύνθεση,η ηλιακή ενέργεια μετατρέπεται σε χημική η οποία αποθηκεύεται στα φυτά.

Ο κύκλος του νερού και η ηλιακή ενέργεια.1)Οι ωκεανοί απορροφούν την ενέργεια ακτινοβολίας από τον ήλιο, μέρος της οποίας μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια.Η ηλιακή ενέργεια ακτινοβολίας παρέχει την απαραίτητη θερμότητα για να εξατμιστεί το νερό και να παραχθούν υδρατμοί. Οι υδρατμοί μεταφέρονται στην ατμόσφαιρα όπου σχηματίζονται τα σύννεφα.2)Το νερό βρίσκεται σε κάποιο ύφος, οπότε έχει βαρυτική δυναμική ενέργεια.3)Στη συνέχεια πέφτει στο έδαφος με μορφή βροχής ή χιονιού.4)Το νερό ρέει από τα υψηλότερα σημεία της ξηράς προς τη θάλασσα σχηματίζοντας ποταμούς,οπότε η βαρυτική δυναμική ενέργεια μετατρέπεται σε κινητική

 Στην ηλιακή ενέργεια οφείλονται επίσης ο κύκλος του νερού που οδηγεί να γεμίζουν οι τεχνητές λίμνες των φραγμάτων,ο άνεμος που κινεί τους αεροστρόβιλους,τα θαλάσσια κύματα κτλ..

ΣΥΜΒΑΤΙΚΕΣ ΚΑΙ ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

 Η ενέργεια που είναι αποθηκευμένη στα ορυκτά καύσιμα, στον άνθρακα,το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο οφείλεται στον ήλιο.Αυτά τα καύσιμα προήλθαν από φυτά και υδρόβιους οργανισμούς τα οποία βρέθηκαν στο εσωτερικό της γης σε κατάλληλες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης και μετασχηματίστηκαν σε διάστημα περίπου 30 εκατομμυρίων ετών.Συνεπώς,δεν ανανεώνονται κατά την περίοδο ύπαρξης του ανθρώπου στη γη και αναμένεται να εξαντληθούν σε μερικές δεκαετίες.
 Το ουράνιο και το θόριο λέγονται πυρηνικά καύσιμα, γιατί χρησιμοποιούνται στους πυρηνικούς αντιδραστήρες με τελικό σκοπό την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.Η ύπαρξή τους χρονολογείται από την εποχή δημιουργίας της γης πριν από περίπου 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια.Συνεπώς, τα αποθέματά τους δεν ανανεώνονται και μάλλον θα εξαντληθούν μέσα στον 21ο αιώνα.

Σήμερα το μεγαλύτερο ποσοστό της ενέργειας που χρησιμοποιούμε παγκόσμια προέρχεται από ορυκτά καύσιμα (γαιάνθρακες,πετρέλαιο και φυσικό αέριο) και ουράνιο

 Σήμερα το μεγαλύτερο ποσοστό της ενέργειας που χρησιμοποιούμε παγκόσμια προέρχεται από ορυκτά καύσιμα (γαιάνθρακες,πετρέλαιο και φυσικό αέριο) και ουράνιο.Οι συμβατικές όμως αυτές πηγές ενέργειας παρουσιάζουν σοβαρά προβλήματα:

  Πρώτο τα αποθέματά τους θα εξαντληθούν και δεύτερο η χρήση τους συμβάλλει στη ρύπανση και την καταστροφή του περιβάλλοντος.

Η χρήση των ορυκτών καυσίμων έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα.Στη εικόνα φαίνονται τα ποσοστά εκπομπής του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα από διάφορες δραστηριότητες

 Για τους παραπάνω λόγους,η σύγχρονη κοινωνία προσπαθεί να αξιοποιήσει τις λεγόμενες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας,όπως η ηλιακή ενέργεια,που θεωρούνται ανεξάντλητες.Σ' αυτές περιλαμβάνονται διάφορες πηγές που προέρχονται από την ηλιακή ενέργεια,οι παλίρροιες,η γεωθερμική ενέργεια και η ενέργεια από το υδρογόνο.

ΗΛΙΑΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ

 Ένα μικρό ποσοστό της ηλιακής ενέργειας που φθάνει στη γη μπορεί να χρησιμοποιηθεί άμεσα για τη θέρμανση του χώρου κτιρίων ή του νερού (ηλιακός θερμοσίφωνας) ή για τη μετατροπή της σε ηλεκτρική μέσω των φωτοβολταϊκών κυττάρων.

Μετατροπή της ηλιακής ενέργειας για την κίνηση αυτοκινήτου

 Τα φωτοβολταϊκά κύτταρα κατασκευάστηκαν αρχικά για να καλύψουν τις ενεργειακές ανάγκες των δορυφόρων.Η χρήση τους όμως διαδόθηκε ευρύτερα,όπως για παράδειγμα στη λειτουργία των υπολογιστών τσέπης.

ΑΙΟΛΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ

 Από την αρχαιότητα οι άνθρωποι αξιοποίησαν την κινητική ενέργεια του ανέμου (αιολική ενέργεια) στις μετακινήσεις τους με ιστιοφόρα και στο άλεσμα των δημητριακών με ανεμόμυλους.

Για την αξιοποίηση της αιολικής ενέργειας χρησιμοποιούμε σήμερα τις ανεμογεννήτριες,με τις οποίες μετατρέπεται η κινητική ενέργεια του ανέμου σε ηλεκτρική

 Οι ανεμόμυλοι μαζί με τους νερόμυλους συγκαταλέγονται στις πρώτες μηχανές που αντικατέστησαν τους μυς των ζώων και του ανθρώπου ως πηγές ενέργειας.Σήμερα ειδικοί ανεμόμυλοι ή αλλιώς ανεμογεννήτριες χρησιμοποιούνται για τη μετατροπή της αιολικής ενέργειας σε ηλεκτρική.

Αρχή λειτουργίας μιας ανεμογεννήτριας

 Φυσικά οι ανεμογεννήτριες εγκαθίστανται σε περιοχές όπου πνέουν ισχυροί άνεμοι,όπως για παράδειγμα τα νησιά του Αιγαίου.

ΥΔΡΑΥΛΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ

 Το 10% περίπου της ηλεκτρικής ενέργεια στην Ελλάδα προέρχεται από τα υδροηλεκτρικά εργοστάσια.Το νερό της τεχνητής λίμνης έχει δυναμική ενέργεια,η οποία μετασχηματίζεται σε κινητική καθώς αυτό πέφτει και τελικά μετασχηματίζεται σε ηλεκτρική στη στροβιλογεννήτρια.

 Εκτός της δυναμικής ενέργειας των υδατοταμιευτήρων,υπάρχουν και άλλες μορφές υδραυλικής ενέργειας.Το νερό των θαλασσών,εξαιτίας των κυμάτων που δημιουργούνται από τους ανέμους,των ρευμάτων και των παλιρροιών,βρίσκεται σε διαρκή κίνηση.

 Υδροηλεκτρικό φράγμα και εργοστάσιο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας

 Έχουν προταθεί διάφορες διαδικασίες αξιοποίησης αυτής της δυναμικής ή της κινητικής ενέργειας,ειδικά σε περιοχές όπου τα παραπάνω φαινόμενα είναι ιδιαίτερα έντονα.

Η βαρυτική δυναμική ενέργεια του νερού μετατρέπεται σε ηλεκτρική

 Η λειτουργία των υδροηλεκτρικών μονάδων βασίζεται στην κίνηση του νερού που περιστρέφει μια τουρμπίνα η οποία θέτει σε λειτουργία μια γεννήτρια.Οι περισσότερες υδροηλεκτρικές μονάδες χρησιμοποιούν ένα φράγμα το οποίο συγκρατεί μια μεγάλη ποσότητα νερού δημιουργώντας έτσι μια μεγάλη δεξαμενή. 

Η λειτουργία των υδροηλεκτρικών μονάδων βασίζεται στην κίνηση του νερού που περιστρέφει μια τουρμπίνα η οποία θέτει σε λειτουργία μια γεννήτρια

 Κάποιες θύρες στο φράγμα ανοίγουν και λόγω της βαρύτητας το νερό περνάει σε έναν αγωγό ο οποίος το οδηγεί σε μια τουρμπίνα.Καθώς αυτό περνάει από τον αγωγό δημιουργεί μεγάλη πίεση.Το νερό πέφτει πάνω στις φτερωτές μιας τουρμπίνας και την περιστρέφει.Η περιστροφική αυτή κίνηση μεταφέρεται στην γεννήτρια η οποία είναι συνδεδεμένη με την τουρμπίνα με ένα άξονα.Καθώς οι φτερωτές της τουρμπίνας περιστρέφονται,περιστρέφουν τους μαγνήτες της γεννήτριας γύρω από ένα πηνίο θέτοντας σε κίνηση ηλεκτρόνια και δημιουργώντας έτσι εναλλασσόμενο ηλεκτρικό ρεύμα.

ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ

 Η γεωθερμική ενέργεια σχετίζεται με τη θερμική ενέργεια των υπόγειων πετρωμάτων ή των υπόγειων νερών.Προκειμένου να τη μετασχηματίσουμε σε άλλες μορφές,αξιοποιούμε τη διαφορά θερμοκρασίας ανάμεσα στα υπόγεια πετρώματα ή νερά και στην επιφάνεια της γης.Τα υπόγεια υλικά που έχουν υψηλότερες θερμοκρασίες είναι πηγές θερμικής ενέργειας που μπορεί να χρησιμοποιηθεί είτε άμεσα είτε να μετασχηματιστεί σε ηλεκτρική ενέργεια.

Χρήση γεωθερμικής ενέργειας

 Γεωθερμική ενέργεια υπάρχει προφανώς παντού,αλλά η χρησιμότητά της είναι οικονομικά συμφέρουσα μόνο όταν υπάρχουν φυσικές δεξαμενές θερμού νερού ή ατμού πολύ κοντά στην επιφάνεια,όπως στις Θερμοπύλες ή στη Μήλο.Στην Ισλανδία η γεωθερμική ενέργεια (θερμό νερό) χρησιμοποιείται τόσο για θέρμανση κτιρίων όσο και για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.