ΗΛΙΑΚΟΙ ΣΥΛΛΕΚΤΕΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

O πιο συνηθισμένος τύπος ηλιακού συλλέκτη είναι ο επίπεδος ηλιακός συλλέκτης που χρησιμοποιείται για την παραγωγή ζεστού νερού. Αποτελείται από ένα ορθογώνιο κουτί με διαφανές κάλυμμα, γυάλινο τις περισσότερες φορές, το οποίο διατρέχουν σωλήνες όπου κυκλοφορεί ζεστό νερό ή κάποιο άλλο υγρό. Οι σωλήνες αυτοί είναι ενσωματωμένοι σε μία σκουρόχρωμη μεταλλική απορροφητική επιφάνεια, η οποία απορροφά την ηλιακή θερμότητα και ζεσταίνει το υγρό. Το σύστημα αυτό επιτυγχάνει ετήσια εξοικονόμηση ενέργειας 400-700kWh/τ.μ., εξαρτώμενη από την τοποθεσία και την ποιότητά του.

Οι συλλέκτες αέρα λειτουργούν παρόμοια με τους συλλέκτες υγρού και χρησιμοποιούνται κυρίως για τη θέρμανση των χώρων. Για να επιτευχθεί η κίνηση του αέρα είναι απαραίτητη η χρήση ανεμιστήρα, επειδή όμως ο αέρας χειρότερος αγωγός θερμότητας σε σχέση με ένα υγρό, οι συλλέκτες αυτοί είναι λιγότερο αποδοτικοί με ετήσια απόδοσή που δεν ξεπερνά τα 400kWh/τ.μ. Τέλος, οι συλλέκτες κενού σωλήνα χρησιμοποιούνται κυρίως σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις όπου απαιτείται υψηλή θερμοκρασία νερού, 75-180οC. Ο συγκεκριμένος τύπος συλλέκτη αποτελείται από παράλληλες σειρές γυάλινων σωλήνων, ανάμεσα στους οποίους έχει αφαιρεθεί ο αέρας κατά τη διάρκεια της κατασκευής. Έχουν αρκετά υψηλό κόστος αλλά η απόδοση τους είναι κατά 30-40% υψηλότερη συγκριτικά με τους συλλέκτες υγρού.

ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΑΠΟ ΤΑ ΣΚΟΥΠΙΔΙΑ

Υπάρχει μια ποικιλία μορφών ενέργειας που μπορεί να παραχθεί από την εκμετάλλευση υλικών που συνήθως καταλήγουν ως απορρίμματα στους χώρους υγειονομικής ταφής. Στο μέλλον βέβαια, κάτι τέτοιο δε θα ευδοκιμήσει, καθώς η ενέργεια που μπορεί να εξοικονομηθεί αποφεύγοντας την κατασκευή υλικών, όπως μέταλλο, πλαστικό, γυαλί και χαρτί, με την επαναχρησιμοποίηση τους είναι πολύ μεγαλύτερη σχετικά με την ενέργεια που μπορούν να παράξουν. Εξαίρεση σε αυτόν τον κανόνα αποτελεί η χρήση τεχνολογιών που παράγουν ενέργεια αξιοποιώντας υλικά όπως τα απορρίμματα του φαγητού και του κήπου, καθώς και τα περιττώματα των ανθρώπων και των ζώων. Παρόλα αυτά, η ενέργεια που παράγεται από τα απορρίμματα δε μπορεί να θεωρηθεί ούτε ανανεώσιμη μορφή ούτε ιδιαίτερα ασφαλής.

ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΓΙΑ ΤΗ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΣΥΝΘΗΚΩΝ ΑΝΕΣΗΣ

Η ποιότητα του εσωτερικού περιβάλλοντος μιας κατασκευής εξαρτάται από τη θερμική, οπτική και ακουστική άνεση καθώς και από την ποιότητα του αέρα. Η επίτευξη υψηλής ποιότητας εσωτερικού περιβάλλοντος απαιτεί κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση, ψύξη, αερισμό, φωτισμό, ζεστό νερό καθώς και για τη λειτουργία του ηλεκτρικού εξοπλισμού. Η ενέργεια αυτή προέρχεται κυρίως από τη χημική ενέργεια [πετρέλαιο, φυσικό αέριο, άνθρακας, βιομάζα] που μετατρέπεται σε θερμότητα ή ηλεκτρικό ρεύμα, μέσω της διαδικασίας της καύσης ή από την εκμετάλλευση ανανεώσιμων πηγών [ηλιακή, αιολική].

Θερμότητα μπορεί να προέρχεται και από μέρη όπως το έδαφος και τα υπόγεια και επιφανειακά ύδατα καθώς και από στοιχεία που εξαρτώνται από τη λειτουργία του κτιρίου, όπως η ανθρώπινη παρουσία και δραστηριότητα[1], ο τεχνητός φωτισμός και η λειτουργία των ηλεκτρικών και ηλεκτρονικών συσκευών. Τα άμεσα θερμικά κέρδη εξαρτώνται από το κλίμα και το περιβάλλον του κτιρίου, ενώ επηρεάζονται από τα ενεργητικά και παθητικά ηλιακά συστήματα και το κέλυφος της κατασκευής. Τέλος, τα συστήματα κλιματισμού και αερισμού καθώς και οι διαρροές αέρα συμβάλλουν σημαντικά στη διαμόρφωση εσωτερικών συνθηκών άνεσης, καταναλώνοντας σημαντικές ποσότητες ενέργειας. Παρόλα αυτά, η επίτευξη θερμικής άνεσης εξαρτάται και από άλλους παράγοντες, απαραίτητους να ληφθούν υπόψη κατά τη διάρκεια του αρχικού σχεδιασμού. Τέτοιοι είναι, η χρήση που θα έχει το κτίριο, οι ώρες και οι περίοδοι λειτουργίας του, η γεωμετρία και το μέγεθός του καθώς και η σχέση μεταξύ των ανοικτών και των συμπαγών επιφανειών του κελύφους του.


[1] ένας άνθρωπος σε ήπια δραστηριότητα παράγει ισχύ περίπου 100W, η οποία αθροιζόμενη σε χώρους συγκέντρωσης μπορεί να μειώσει αρκετά την ανάγκη για θέρμανση το χειμώνα, θα αυξήσει όμως αντίστοιχα την ανάγκη για ψύξη το καλοκαίρι

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ

Ανεμογεννήτριες, φωτοβολταϊκά πάνελ και μικρές υδροηλεκτρικές εγκαταστάσεις μπορούν να τοποθετηθούν κατά την κατασκευή ενός κτιρίου. Και μπορεί η παράγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας να είναι εξαιρετικά δαπανηρή και να απαιτεί συγκεκριμένες τοπογραφικές συνθήκες, ωστόσο η εκμετάλλευση της αιολικής και ηλιακής ενέργειας είναι ήδη αρκετά αποδοτική, ενώ τα επόμενα χρόνια αναμένεται να γίνουν και ανταγωνιστικές οικονομικά. Είναι χαρακτηριστικό ότι οι περιβαλλοντικές συνθήκες στον ελλαδικό χώρο ευνοούν τόσο τη εγκατάσταση φωτοβολταϊκών όσο και ανεμογεννητριών.

Η ετήσια προσπίπτουσα ηλιακή ακτινοβολία κυμαίνεται μεταξύ 1.500 και 2.000kWh/τ.μ., έτσι το κόστος εγκατάστασης φωτοβολταϊκών έχει σχετικά μικρό χρονικό διάστημα απόσβεσης που συνήθως δεν ξεπερνά τα 10 έτη. Και αν αναλογισθεί κανείς ότι η διάρκεια ζωής τους κυμαίνεται μεταξύ 25 και 50 έτη, και οι απώλειές τους λόγο παλαιότητας στο διάστημα αυτό είναι 5-8%, καταλαβαίνει ότι επρόκειτο για ένα αρκετά αποδοτικό τρόπο παραγωγής ενέργειας. Εξίσου αποδοτική όμως μπορεί να είναι η εγκατάσταση ανεμογεννητριών καθώς η μέση ετήσια ταχύτητα των ανέμων ξεπερνά τα 4m/s[1] σε πολλά σημεία της χώρας, ενώ σε ορισμένα ξεπερνά και τα 10m/s.


[1] ταχύτητα ικανή να παράξει ηλεκτρικό ρεύμα, θέτοντας μια ανεμογεννήτρια μεγάλου μεγέθους σε λειτουργία. Αξίζει να σημειωθεί ότι για διπλάσια ταχύτητα ανέμου, οκταπλασιάζεται η ισχύς της ανεμογεννήτριας. Ανεμογεννήτριες μικρότερου μεγέθους μπορούν να τεθούν σε λειτουργία και με μικρότερη ταχύτητα ανέμου

ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΕΡΓΑ ΜΙΚΡΗΣ ΚΛΙΜΑΚΑΣ

Για τη δημιουργία κατασκευών με μηδενικό ισοζύγιο διοξειδίου του άνθρακα, αποτελεί απαραίτητη προϋπόθεση η δυνατότητά τους να παράγουν ενέργεια, που τις περισσότερες φορές μεταφράζεται σε ηλεκτρικό ρεύμα. Η εκμετάλλευση των ανανεώσιμων πηγών θα πρέπει να αποτελεί το τελικό στάδιο της μελέτης, εφόσον έχουν ληφθεί πρωτίστως όλα τα απαιτούμενα μέτρα που σχετίζονται με τη μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης και έχουν υπολογιστεί οι υπολειπόμενες ενεργειακές απαιτήσεις της κατασκευής. Τέτοιου είδους μέτρα αφορούν τον αρχικό σχεδιασμό της κατασκευής, την εγκατάσταση ενεργειακά αποδοτικού εξοπλισμού και τέλος την ενημέρωση, την ενεργή συμμετοχή και την ευαισθητοποίηση των χρηστών.

Με την υπάρχουσα τεχνολογία, δύο είναι οι αποτελεσματικότεροι μέθοδοι για να παράγει κανείς ηλεκτρικό ρεύμα σε κτίρια μικρής κλίμακας, τα φωτοβολταϊκά ηλιακά πάνελ και οι ανεμογεννήτριες μικρού μεγέθους. Η χρήση ανανεώσιμων μορφών ενέργειας προσφέρει επομένως τη δυνατότητα επί τόπου παραγωγής της απαραίτητης ενέργειας, εφόσον πρωτίστως έχουν ληφθεί όλα τα μέτρα για να μειωθεί στο ελάχιστο. Διαφορετικά, η κάλυψη αναγκών σε ενεργειακά σπάταλες κατασκευές, απαιτεί εκτεταμένες εγκαταστάσεις εκμετάλλευσης ανανεώσιμων πηγών, κάτι το οποίο υστερεί σε απόδοση εξαιτίας του υψηλού κόστους κατασκευής και συντήρησης, ενώ δε μπορεί να υλοποιηθεί σε πυκνό αστικό περιβάλλον. 

DESERTEC

Το DESERTEC είναι μία ιδέα που έχουν αναπτύξει οι TREC[1], η οποία βασίζεται στην αξιοποίηση της μεγαλύτερης και τεχνικά πιο προσιτής πηγής ενέργειας στον πλανήτη, δηλαδή της ηλιακής ακτινοβολίας που προσπίπτει στην επιφάνεια της γης και συγκεκριμένα στις ερημικές περιοχές. Αφορά τη δημιουργία ενός πάρκου μεγάλης κλίμακας με φωτοβολταϊκά πάνελ και ενός δικτύου[2] που θα ενώνει την Αφρική με την Ευρώπη και θα μεταφέρει ηλεκτρικό ρεύμα υψηλής τάσης με σχετικά μικρές απώλειες κατά τη μεταφορά[3]. Η ερημική περιοχή της βόρειας Αφρικής αποτελεί την ελπίδα για να καλυφθούν οι ενεργειακές ανάγκες ολόκληρης της Ευρώπης[4] και όχι μόνο, διότι είναι ένα μέρος με πολλές ώρες ηλιοφάνειας ετησίως. Η χρήση ενός τμήματος της ερήμου Σαχάρας, έκτασης ίσης με μιας μικρής χώρας, δεδομένου του μεγέθους της, είναι ικανή να καλύψει αυτές τις ανάγκες.

Η συγκεκριμένη ιδέα βασίζεται στο γεγονός ότι περίπου το 30% της επιφάνειας της γης είναι ερημικές και άγονες περιοχές, που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την εγκατάσταση τέτοιων συστημάτων. Η ηλιακή ακτινοβολία που προσπίπτει στην επιφάνεια της γης είναι 2,5kWh ανά τετραγωνικό μέτρο κάθε ημέρα. Αν υποθέσουμε ότι χρησιμοποιούμε φωτοβολταϊκά πάνελ με απόδοση 12%, όχι ιδιαίτερα υψηλή για τα σημερινά δεδομένα, χρειάζεται μια επιφάνεια μεγέθους 0,75% της γης για να καλύψει τις παγκόσμιες ενεργειακές ανάγκες. Μια τέτοια έκταση αντιστοιχεί περίπου στο 13% της ερήμου Σαχάρα, καλυμμένης με φωτοβολταϊκά πάνελ. Το πιο ελπιδοφόρο πρόγραμμα παγκοσμίως αυτή τη στιγμή τέτοιου είδους βρίσκεται στις Ηνωμένες Πολιτείες και όταν ολοκληρωθεί, το 2012, θα παράγει 1,65gWhs ενέργειας το χρόνο. Υπολογίζεται ότι για να παραχθεί 1gW ενέργειας, χρειάζεται έκταση περίπου 7τ.χλμ. καλυμμένη με φωτοβολταϊκά πάνελ, ωστόσο, η απαιτούμενη έκταση θα μπορούσε να μειωθεί με τη χρήση συμπυκνωμένης ηλιακής ενέργειας.


[1] Trans-Mediterranean Renewable Energy Cooperation, εθελοντική οργάνωση που δημιουργήθηκε το 2003
[2] high-voltage direct current [HVDC], μία τυπική γραμμή του οποίου μπορεί να μεταφέρει 2gW, τόσο υπέργεια, όσο και υποθαλάσσια και χρησιμοποιείται ήδη για την κάλυψη μεγάλων αποστάσεων σε πολλές περιοχές του πλανήτη
[3] 0,6%
[4] υπολογίζεται ότι ένα πρόγραμμα κόστους 75 εκατομμυρίων θα τροφοδοτεί καθένα από τους 500 εκατομμύρια Ευρωπαίους με 11kWh ημερησίως