ΕΝΕΡΓΕΙΑ

Οι συμβατικές μορφές ενέργειας καλύπτουν το μεγαλύτερο μέρος των ενεργειακών αναγκών των 27 χωρών - μελών της Ε.Ε. Με βάση το ενεργειακό ισοζύγιο του 2005, ο άνθρακας, το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο καλύπτουν περίπου το 57% της πρωτογενούς ενεργειακής κατανάλωσης. Το υπόλοιπο ποσοστό καλύπτεται από την πυρηνική ενέργεια σε ποσοστό 30%, την υδροηλεκτρική σε ποσοστό 3% και τις ανανεώσιμες μορφές ενέργειας σε ποσοστό 10% (βλ. σχήμα 1). Συγκεκριμένα, οι «παραδοσιακές» ανανεώσιμες μορφές ενέργειας καλύπτουν το 9%, ενώ το υπόλοιπο 1% καλύπτεται από τις λεγόμενες «σύγχρονες». Ο όρος «παραδοσιακές» ανανεώσιμες πηγές ενέργειας περιλαμβάνει τα καυσόξυλα, πυρηνόξυλα και γενικά τη βιομάζα, ενώ ο όρος «σύγχρονες» περιλαμβάνει την αιολική, την ηλιακή και την γεωθερμική ενέργεια.

Σχήμα 1: Ενεργειακό ισοζύγιο στην Ε.Ε. (των 27) - 2005

Η ενεργειακή κατανάλωση συνδέεται με την οικονομική ανάπτυξη. Στον Πίνακα 1 παρουσιάζεται η ενεργειακή κατανάλωση από το 1994 ως το 2005 για τις 27 χώρες της Ε.Ε. στις οποίες διαπιστώνεται η υψηλή ενεργειακή κατανάλωση των οικονομικά ισχυρών χωρών- μελών της Ε.Ε. (Γερμανία, Γαλλία, Ηνωμένο Βασίλειο κ.λπ.).

2.1. Χρήση της ενέργειας
Η κατανομή της ενεργειακής κατανάλωσης σε διάφορες χρήσεις αποτελεί ιδιαίτερα σημαντική πληροφορία, καθώς βοηθάει στην εξαγωγή χρήσιμων συμπερασμάτων σε ό,τι αφορά στις σημερινές ενεργειακές ανάγκες και προτεραιότητες.
Στο σχήμα 2 παρουσιάζεται η κατανομή της ενεργειακής κατανάλωσης για διάφορες χρήσεις στις 27 χώρες – μέλη της Ε.Ε. Όπως διαπιστώνεται, οι μεταφορές αποτελούν τη δραστηριότητα με τις μεγαλύτερες ενεργειακές απαιτήσεις. Ειδικά οι οδικές μεταφορές είναι υπεύθυνες για το 82% περίπου της συνολικής ενεργειακής κατανάλωσης του τομέα των μεταφορών, ενώ ακολουθούν οι εναέριες μεταφορές με ποσοστό 14%.

Σχήμα 2: Κατανομή της ενεργειακής κατανάλωσης στην Ε.Ε (27)

Το μεγαλύτερο ποσοστό της απαιτούμενης ενέργειας εξασφαλίζεται από συμβατικούς πόρους και από ορισμένες Α.Π.Ε. (υδραυλική ενέργεια και βιομάζα). Η χρήση των συμβατικών πόρων ενέργειας έχει ως αποτέλεσμα την έκλυση διοξειδίου του άνθρακα (CO2) στην ατμόσφαιρα και την παραγωγή αέριων ρύπων, που εντείνουν το φαινόμενο του θερμοκηπίου (βλ. ενότητα «Ατμοσφαιρική ρύπανση – Κλιματική Αλλαγή»).
Το πετρέλαιο, οι γαιάνθρακες (κάρβουνο) και το φυσικό αέριο είναι ορυκτά καύσιμα, προέρχονται από την αποικοδόμηση φυτικής και ζωικής ύλης και χρειάστηκαν εκατομμύρια χρόνια για να δημιουργηθούν. Όταν εξαντληθούν τα κοιτάσματά τους, η ανθρωπότητα θα βρεθεί σε δύσκολη θέση, διότι το μεγαλύτερο μέρος της σημερινής παραγωγής ενέργειας προέρχεται από αυτά.
Η καύση των ορυκτών καυσίμων προκαλεί έντονα περιβαλλοντικά προβλήματα αέριας κυρίως ρύπανσης. Βέβαια, αναπτύσσονται συνεχώς νέες τεχνολογίες καύσης, πιο αποδοτικές, με μικρότερες περιβαλλοντικές επιπτώσεις, ενώ βελτιώνονται και οι τεχνολογίες καθαρισμού των καυσαερίων.

2.2.1. Πετρέλαιο
Οι γεωλογικοί σχηματισμοί, μέσα στους οποίους έχει βρεθεί πετρέλαιο, χρονολογούνται μεταξύ 50 και 190 εκατομμυρίων χρόνων. Το πρώτο πετρέλαιο σχηματίστηκε εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια πριν από τους γαιάνθρακες. Καθώς τα υπολείμματα των φυτών και των ζώων κατακάθονταν στον πυθμένα των θαλασσών, τα πρώτα στρώματα καταπλακώνονταν διαδοχικά από νεότερα στρώματα. Αυτά τα πρώτα στρώματα οργανικού υλικού συμπιέστηκαν με ταυτόχρονη παραγωγή θερμότητας με αποτέλεσμα η οργανική ύλη σε συνδυασμό με χημική και βακτηριακή δράση, η οργανική ύλη να μετατραπεί σε υδρογονάνθρακες. Στην συνέχεια, το πετρέλαιο που σχηματίστηκε εγκλωβίστηκε μέσα σε διάφορα γεωλογικά στρώματα, από όπου αντλείται σήμερα.
Το πετρέλαιο είναι, ίσως, το σημαντικότερο καύσιμο για το σύγχρονο άνθρωπο. Αντλείται από τις πετρελαιοπηγές με τη μορφή του αργού πετρελαίου, που είναι ένα παχύρρευστο υγρό. Στη συνέχεια, οδηγείται στα διυλιστήρια, όπου παράγονται τα δύο βασικά προϊόντα, το πετρέλαιο ντίζελ και η βενζίνη, αλλά και η κηροζίνη, το φωτιστικό πετρέλαιο, το προπάνιο, η νάφθα και η άσφαλτος. Ως πρώτη ύλη, χρησιμοποιείται για την παραγωγή των πλαστικών και ορισμένων φαρμακευτικών ουσιών. Με την καύση του εκλύονται διάφοροι ρύποι, αλλά και διοξείδιο του άνθρακα. Η εξόρυξη, η παραγωγή, η μεταφορά και η διανομή του πετρελαίου μπορεί να προκαλέσουν περιβαλλοντικές επιπτώσεις, αν υπάρξει διαρροή στην ξηρά ή στη θάλασσα. Για τη μείωση αυτών των επιπτώσεων έχουν θεσπιστεί κανονισμοί, ενώ έχει αναπτυχθεί η κατάλληλη τεχνολογία για την ασφαλή διαχείρισή του και για την απορρύπανση σε περίπτωση ατυχήματος.
Σε παγκόσμιο επίπεδο, τα γνωστά κοιτάσματα πετρελαίου αναμένεται να διαρκέσουν 75-125 χρόνια, αν διατηρηθεί ο σημερινός ρυθμός κατανάλωσης.

2.2.3. Γαιάνθρακες
Όσο χρονικό διάστημα υπήρχε άφθονο ξύλο, δεν υπήρχε ανάγκη να χρησιμοποιηθεί το κάρβουνο. Όμως, με την ανάπτυξη της βιομηχανίας και την αποψίλωση των δασών έγινε επιτακτική η στροφή προς το κάρβουνο.
Τα στρώματα των γαιανθράκων σχηματίστηκαν από τα υπολείμματα φυτικής ύλης μετά από τη συνδυασμένη δράση θερμότητας και πίεσης απουσία αέρα. Η ανθρακοποίηση, όπως ονομάζεται αυτή η διαδικασία, προχωρά πρώτα στη δημιουργία της τύρφης, μετά του λιγνίτη, μετά των πισσούχων ανθράκων και τέλος του ανθρακίτη, που είναι και ο πλέον σκληρός γαιάνθρακας. Τα κοιτάσματα του λιγνίτη χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρισμού στους θερμοηλεκτρικούς σταθμούς, ενώ η εκμετάλλευση της τύρφης δεν έχει προχωρήσει, κυρίως για περιβαλλοντικούς λόγους (εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα).
Η καύση των γαιανθράκων προκαλεί περιβαλλοντικές επιπτώσεις, καθώς παράγονται αέριοι ρύποι και διοξείδιο του άνθρακα, αλλά υπάρχουν και τοπικά προβλήματα με την εξόρυξή τους, ιδίως στην περίπτωση των επιφανειακών ορυχείων (υποβάθμιση του τοπίου). Η εργασία στους χώρους αυτούς επιβαρύνει την ανθρώπινη υγεία (πνευμονικές παθήσεις) και είναι και επικίνδυνη (ατυχήματα) - για αυτό θα πρέπει να λαμβάνονται ιδιαίτερα μέτρα προφύλαξης.
Υπολογίζεται ότι με τους σημερινούς ρυθμούς χρήσης σε παγκόσμιο επίπεδο, τα κοιτάσματα γαιανθράκων επαρκούν για μια περίοδο περίπου 300 χρόνων.

Αναμφισβήτητα, οι συμβατικές πηγές ενέργειας στήριξαν την ανάπτυξη, την εξέλιξη και τη βιομηχανική πρόοδο. Η πρόοδος αυτή βελτίωσε την ποιότητα ζωής σε ορισμένες τουλάχιστον περιοχές του πλανήτη, αύξησε το μέσο όρο ζωής των ανθρώπων, βελτίωσε το επίπεδο υγείας, ανέπτυξε τις επικοινωνίες και τις μεταφορές, καθώς και το μορφωτικό και πολιτιστικό επίπεδο των ανθρώπων. Παράλληλα, η χρήση των συμβατικών πηγών ενέργειας δημιούργησε μια σειρά από περιβαλλοντικά και κοινωνικά προβλήματα συμπεριλαμβα­νομένων των κλιματικών αλλαγών και της εν γένει ατμοσφαιρικής ρύπανσης (βλ. ενότητα «Ατμοσφαιρική ρύπανση - Κλιματική αλλαγή»).

Το πρόβλημα των κλιματικών αλλαγών συνδέεται, κατά κύριο λόγο, με την ενίσχυση του φυσικού φαινομένου του θερμοκηπίου. Τα επιμέρους περιβαλλοντικά προβλήματα που σχετίζονται με την παραγωγή και τη χρήση συμβατικών μορφών ενέργειας είναι πολυδιάστατα και εκτείνονται σε όλους τους χώρους και τομείς δραστηριότητας του ανθρώπου (βλ. πίνακα 2).

Η χρήση της ενέργειας αποτελεί τη σημαντικότερη πηγή ρύπανσης του πλανήτη. Ένα πλήθος αερίων ρύπων προέρχονται, σε μεγάλο βαθμό ή αποκλειστικά, από τα διάφορα στάδια χρήσης της ενέργειας. Οι κύριοι ρύποι είναι: α) το διοξείδιο του άνθρακα, β) το διοξείδιο του θείου (SO2), και τα οξείδια του αζώτου (NOx) που ευθύνονται για τη δημιουργία της όξινης βροχής και γ) τα αιωρούμενα σωματίδια. Επίσης, σημαντικά είναι τα προβλήματα από τα ραδιενεργά απόβλητα της πυρηνικής ενέργειας και τους τρόπους απόθεσής τους (βλ. ενότητες «Ατμοσφαιρική ρύπανση – Κλιματική αλλαγή» και «Διαχείριση αποβλήτων»).

2.2.6. Εξοικονόμηση ενέργειας
Εξοικονόμηση ενέργειας είναι η προσπάθεια να ξοδέψουμε λιγότερη ενέργεια χωρίς να αλλάξουμε τη ζωή μας. Με την υιοθέτηση τεχνικών εξοικονόμησης ενέργειας και χρήσης φυσικού αερίου και ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, οι αναπτυσσόμενες χώρες μπορούν να αποφύγουν δαπάνες δισεκατομμυρίων δολαρίων, που θα έπρεπε να δαπανηθούν για την κατασκευή σταθμών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.
Σε ό,τι αφορά στην Ελλάδα και σύμφωνα με μελέτες, η ελάχιστη ενέργεια που μπορεί να εξοικονομηθεί στο άμεσο μέλλον από τη βιομηχανία ανέρχεται στο 18% της συνολικής ενεργειακής ζήτησης. Ωστόσο, το μικρό μέγεθος των βιομηχανικών μονάδων, η έλλειψη ενημέρωσης, η έλλειψη τεχνικού προσωπικού και το οικονομικό κόστος των απαιτούμενων μετατροπών αποτελούν ανασταλτικούς παράγοντες προς την κατεύθυνση αυτή. Αντίστοιχες εκτιμήσεις υπάρχουν και για την εξοικονόμηση ενέργειας στις μεταφορές, όπου μέτρα, όπως είναι τα προγράμματα συντήρησης των οχημάτων και οι κυκλοφοριακοί περιορισμοί των αυτοκινήτων, η αύξηση της ελκυστικότητας των δημοσίων μεταφορικών μέσων, υπολογίζεται ότι μπορούν να συμβάλουν, ώστε να περιοριστεί η κατανάλωση ενέργειας κατά 10%. Ανάλογες μειώσεις μπορούν να προκύψουν και από τις υπηρεσίες στον τομέα των κατοικιών, με εφαρμογή μεθόδων εξοικονόμησης ενέργειας, όπως είναι τα ηλιακά συστήματα, η θερμομόνωση, οι βελτιώσεις στην απόδοση των εγκαταστάσεων κεντρικής θέρμανσης κ.λπ.

2.2.6.1.  Εξοικονόμηση ενέργειας στα κτήρια

α) Εξοικονόμηση ενέργειας για τη θέρμανση των κτηρίων

Στην Ε.Ε. υπολογίζεται ότι το 70% της οικιακής κατανάλωσης ενέργειας είναι για τη θέρμανση των κατοικιών. Η μείωση της ενέργειας που καταναλώνεται για τη θέρμανση των κτηρίων μπορεί να επιτευχθεί κυρίως με τους ακόλουθους τρόπους:

• περιορισμό των απωλειών του κτηρίου, προσθέτοντας θερμομόνωση στο εξωτερικό του κτηρίου και χρησιμοποιώντας διπλά τζάμια,
• βελτίωση της απόδοσης του συστήματος παραγωγής και διανομής θερμότητας,
• σωστό προσανατολισμό του κτηρίου, έτσι ώστε να επιτυγχάνεται η αύξηση των άμεσων ηλιακών κερδών.

Σημειώνεται ότι μείωση των απωλειών κατά 10% θα επέφερε εξοικονόμηση ενέργειας της τάξης του 5-7%.

Η μείωση της κατανάλωσης ενέργειας για την ψύξη των κτηρίων μπορεί να επιτευχθεί με τους ακόλουθους τρόπους:

• βελτιστοποίηση του εξωτερικού των κτηρίων, ώστε να αποφεύγεται αύξηση της θερμοκρασίας,
• ηλιοπροστασία και σκιασμός των διαφανών και αδιαφανών στοιχείων του εξωτερικού των κτηρίων,
• θερμομόνωση.

Το 12% της οικιακής κατανάλωσης ενέργειας στην Ε.Ε. δαπανάται για το φωτισμό και τη λειτουργία των ηλεκτρικών συσκευών. Μείωση της ηλεκτρικής ενέργειας που καταναλώνεται για το φωτισμό των εσωτερικών χώρων μπορεί να επιτευχθεί με τους ακόλουθους τρόπους:

• σωστή χρήση του φυσικού φωτισμού (π.χ. κατασκευή μεγάλων και πολλών παραθύρων),
• χρήση φωτιστικών συστημάτων υψηλών αποδόσεων.

Συγκεκριμένα, στα κτήρια γραφείων η μέση ετήσια κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας για φωτισμό είναι 20 kWh/m2, που αντιπροσωπεύει περίπου το 25% της συνολικής κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας σε κτήρια γραφείων. Υπολογίστηκε ότι η αντικατάσταση των λαμπτήρων πυρακτώσεως με λαμπτήρες φθορισμού περιορίζει την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας κατά 24%. Η εξοικονόμηση ενέργειας για φωτισμό των κτηρίων επιτυγχάνεται, επίσης, με τη χρήση του «έξυπνου φωτισμού», δηλαδή, φωτισμού που ενεργοποιείται μόνο όταν μέσω αισθητήρων γίνεται αντιληπτή η παρουσία ατόμων στο χώρο (ενδείκνυται για εταιρείες, υπηρεσίες και κοινόχρηστους χώρους). Ακόμα, η εκμετάλλευση του φυσικού φωτισμού σε ένα σωστά σχεδιασμένο κτήριο μπορεί να μειώσει μέχρι και 80% την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας σε σύγκριση με ένα κτήριο που χρησιμοποιεί λαμπτήρες πυρακτώσεως.
Συνοψίζοντας, ορισμένοι πρακτικοί τρόποι για την εξοικονόμηση ενέργειας στα κτήρια είναι η σωστή επιλογή της θερμοκρασίας (συστήματα ψύξης / θέρμανσης) εντός του κτηρίου, η θερμομόνωση, η επιλογή οικιακών συσκευών με κριτήριο την ενεργειακή τους απόδοση (Ευρωπαϊκός Βαθμός Α+), η επιλογή συσκευών με δυνατότητα εξοικονόμησης ενέργειας (energysaver) , η χρήση συμπαγών λαμπτήρων φθορισμού χαμηλής κατανάλωσης κ.λπ.

2.2.6.2.  Εξοικονόμηση ενέργειας στις μεταφορές
Όταν ένα Ι.Χ. ή φορτηγό κινείται με μέσες ταχύτητες, η κατανάλωση ενέργειας και οι προκαλούμενες εκπομπές καυσαερίων παίρνουν τις μικρότερες τιμές. Η αύξηση της ταχύτητας από τα 64 στα 113 χλμ./ώρα ανεβάζει την κατανάλωση καυσίμων (και τη ρύπανση) στο τριπλάσιο. Τα αυτοκίνητα ιδιωτικής χρήσης ευθύνονται για το 10% των εκπομπών θερμοκηπιακών αερίων στην Ε.Ε. Για υψηλότερες ταχύτητες ή για μεγάλες αποστάσεις μόνη ορθολογική λύση αποτελεί ο συνδυασμός του αυτοκινήτου με το σιδηρόδρομο.
Στο επίπεδο των μετακινήσεων στην πόλη χρειάζεται ενίσχυση των μαζικών μεταφορών, βελτίωση της κυκλοφορίας και προώθηση της χρήσης εναλλακτικών μέσων, όπως το ποδήλατο. Ακόμη, έχει βρεθεί ότι για την κάλυψη ίδιας απόστασης με τη χρήση του σιδηροδρόμου έναντι του αυτοκινήτου επιτυγχάνεται μέχρι και 25 φορές χαμηλότερη κατανάλωση καυσίμων.
Οι αερομεταφορές αποτελούν το πιο ενεργοβόρο μεταφορικό μέσο. Ιδίως κατά τη φάση της απογείωσης απαιτούνται εξαιρετικά μεγάλες ποσότητες καυσίμων. Η χρήση του αεροπλάνου είναι ενεργειακά συμφέρουσα για την κάλυψη μεγάλων αποστάσεων (πάνω από 1.000-1.500 χλμ) και κυρίως για επιβατικές μεταφορές.
Οι ποτάμιες μεταφορές, για τις χώρες που τις διαθέτουν, αποτελούν τον οικονομικότερο, αλλά και πιο βραδύ τρόπο μεταφοράς εμπορευμάτων, καθώς εκμεταλλεύονται και το ρεύμα του ποταμού. Το ενεργειακό αυτό πλεονέκτημα εξανεμίζεται, όταν παρεμβάλλονται διώρυγες και υδατοφράκτες που για τη διέλευσή τους απαιτείται μεγαλύτερη κατανάλωση ενέργειας.
Οι θαλάσσιες μεταφορές καλύπτουν τα δυο τρίτα των μεταφορών παγκοσμίως και έχουν τις χαμηλότερες ενεργειακές απαιτήσεις. Με εξαίρεση ειδικές περιπτώσεις – όπως η διακίνηση πετρελαίου – αποτελούν τον ορθολογικότερο τρόπο μεταφοράς.
Συνοψίζοντας, ορισμένοι πρακτικοί τρόποι για την εξοικονόμηση ενέργειας στις μεταφορές είναι η αγορά / αντικατάσταση των αυτοκινήτων με κριτήριο τη χαμηλή κατανάλωση καυσίμου, η σωστή πίεση των ελαστικών στα αυτοκίνητα, η χρήση λαδιού χαμηλής οξύτητας στον κινητήρα του αυτοκινήτου, η «έξυπνη» οδήγηση (αποφυγή απότομων επιταχύνσεων / φρεναρισμάτων), η επιλογή του τρένου αντί του αυτοκινήτου, όταν έχουμε τη δυνατότητα, η χρήση ποδηλάτου αντί αυτοκινήτου για κοντινές αποστάσεις, κ.λπ. 2.2.6.3.  Εξοικονόμηση ενέργειας στη βιομηχανία
Η εξοικονόμηση ενέργειας στη βιομηχανία επιτυγχάνεται με αυτοματοποιημένα συστήματα διαχείρισης ενέργειας (π.χ. μείωση φωτισμού σε τμήματα που δεν λειτουργούν), όπως και με τη χρήση ανακυκλωμένων υλικών (π.χ. χρήση ανακυκλωμένου αργιλίου για την κατασκευή κονσερβών εξοικονομεί 95% της ενέργειας). Η εξοικονόμηση ενέργειας με εισαγωγή νέων τεχνολογιών, εκσυγχρονισμό και προμήθεια σχετικού εξοπλισμού, εφαρμόζεται μόνο σε ελάχιστες περιπτώσεις, που περιορίζονται σε μερικές μεγάλες βιομηχανικές μονάδες, π.χ. τα διυλιστήρια. Η παροχή οικονομικών κινήτρων για την αντικατάσταση και τον εκσυγχρονισμό των τεχνολογιών παραγωγής και η δημιουργία βιομηχανικών ζωνών, όπου οι βιομηχανικές μονάδες τροφοδοτούνται από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, είναι ορισμένα μέτρα που μπορούν να ληφθούν προς την κατεύθυνση μείωσης των ενεργειακών απαιτήσεων της βιομηχανίας.
Η συμμετοχή της βιομηχανίας στο ενεργειακό ισοζύγιο της Ελλάδας έχει περιοριστεί μόλις από το 24% το 1994 στο 20% το 2005. Ωστόσο, τα περιθώρια για εξοικονόμηση ενέργειας είναι μεγάλα. Στους κλάδους με τη μεγαλύτερη ενεργειακή κατανάλωση ανήκουν οι βιομηχανίες τσιμέντων, οικοδομικών υλικών, υαλουργίας, μη σιδηρούχων μετάλλων, χαρτιού, σιδήρου-χάλυβα, ζάχαρης, λιπασμάτων, υφαντουργίας και τροφίμων, που καταναλώνουν περίπου το 70% της συνολικής ενέργειας στη βιομηχανία.
Στην Ε.Ε. περίπου 11.500 βιομηχανικές εγκαταστάσεις, με τη μεγαλύτερη κατανάλωση ενέργειας, συμμετέχουν στο σύστημα εμπορίας δικαιωμάτων εκπομπής (βλ. ενότητα «Ατμοσφαιρική ρύπανση – Κλιματική αλλαγή»), σε μια προσπάθεια να βελτιώσουν την ενεργειακή τους απόδοση και να επενδύσουν σε νέες, φιλικές προς το περιβάλλον τεχνολογίες.

2.3. Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (Α.Π.Ε.)
Ανανεώσιμες ή ήπιες μορφές ενέργειας θεωρούνται: η ηλιακή, η αιολική, η βιομάζα, η γεωθερμική και η υδραυλική. Σε αντίθεση με τις συμβατικές πηγές ενέργειας, οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας δεν είναι εξαντλήσιμες. Επιπλέον, οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις από την παραγωγή και χρήση τους είναι πολύ περιορισμένες έως μηδενικές. Όμως, η εκμετάλλευσή τους συνεπάγεται μεγαλύτερο κόστος σε σχέση με τις συμβατικές πηγές, αν και, εξαιτίας της έρευνας και των τεχνολογικών επιτευγμάτων, το κόστος εκμετάλλευσής τους είναι πλέον ανταγωνιστικό με αυτό των συμβατικών μορφών.

2.3.1. Ηλιακή ενέργεια
Η ενέργεια που προέρχεται από τον ήλιο είναι πρακτικά ανεξάντλητη και αυτό είναι το βασικό προσόν της. Επιπλέον, επειδή υπάρχει σχετικά ομοιόμορφη κατανομή της στο χώρο, δεν απαιτείται πάντα η μεταφορά της σε μεγάλες αποστάσεις, επομένως, με τη χρήση μικρών ηλιακών συστημάτων μπορεί να αξιοποιείται στον τόπο παραγωγής της.
Ταυτόχρονα, η παραγωγή και κατανάλωσή της δεν ρυπαίνει και δεν απαιτεί δύσκολες και δαπανηρές εγκαταστάσεις για τη χρήση της, τουλάχιστον για τις απλές εφαρμογές. Το μειονέκτημα έγκειται στο γεγονός ότι δεν υπάρχει διαθέσιμη κατά τη διάρκεια όλης της μέρας. Έτσι, θα πρέπει να συγκεντρώνεται για ορισμένο διάστημα με ειδικά συστήματα που απαιτούν μεγάλες επιφάνειες για να μπορεί να χρησιμοποιηθεί όταν δεν υπάρχει ηλιοφάνεια.
Στην Ελλάδα υπάρχει συνεχής επέκταση της χρήσης της ηλιακής ενέργειας. Ενδεικτικά αναφέρονται, το «Ηλιακό Χωριό» στην Πεύκη Αττικής, οι αθλητικές εγκαταστάσεις του Σταδίου Ειρήνης και Φιλίας στο Νέο Φάληρο Αττικής, που χρησιμοποιούν την ηλιακή ενέργεια, αλλά και η εκτεταμένη χρήση ηλιακού θερμοσίφωνα για οικιακή χρήση. Οι εγκατεστημένοι ηλιακοί θερμοσίφωνες στη χώρα μας, εξοικονομούν 1,1 δισεκατομμύρια κιλοβατώρες το χρόνο, όση ενέργεια παράγει, δηλαδή, ένας συμβατικός σταθμός ηλεκτροπαραγωγής, ισχύος 200 μεγαβάτ.

2.3.1.1. Θέρμανση νερού με ηλιακή ενέργεια - ενεργητικά ηλιακά συστήματα
Στους ηλιακούς συλλέκτες (θερμοσίφωνες), για την παραγωγή ζεστού νερού χρήσης, το ζεστό νερό αποθηκεύεται σε καλά μονωμένες δεξαμενές που βρίσκονται συνήθως σε υψηλότερο σημείο από τον ηλιακό συλλέκτη. Το νερό στον ηλιακό συλλέκτη κυκλοφορεί μέσα σε σωλήνες, ζεσταίνεται από την ηλιακή ακτινοβολία και ανέρχεται μέσα στη δεξαμενή αποθήκευσης. Τη θέση του καταλαμβάνει κρύο νερό από το κάτω μέρος του δοχείου και η διαδικασία επαναλαμβάνεται όσο υπάρχει ηλιακή ακτινοβολία και μέχρι να θερμανθεί το νερό της δεξαμενής. Όταν ανοίξει η βρύση του ζεστού νερού, αφαιρείται ζεστό νερό από το επάνω μέρος της δεξαμενής που αναπληρώνεται με κρύο νερό στο κάτω μέρος. Το σύστημα είναι εντελώς απλό και δεν χρειάζεται αντλία για την κυκλοφορία του νερού. Για τις περιόδους που δεν επαρκεί η ηλιακή ενέργεια (ημέρες με συννεφιά, το βράδυ κ.λπ.) υπάρχει μέσα στη δεξαμενή μια ηλεκτρική αντίσταση που μπορεί να ζεστάνει νερό, αν χρειαστεί.
Πιο προηγμένα ηλιακά συστήματα θέρμανσης νερού απαιτούν μεγάλες επιφάνειες συλλεκτών και αντλίες, οι οποίες κυκλοφορούν το ζεστό νερό μέχρι τις δεξαμενές στα υπόγεια των κτηρίων. Τέτοια συστήματα απαιτούν επίσης ηλεκτρονικά συστήματα ελέγχου, ενώ συνήθως συνδυάζονται με συμβατικούς λέβητες πετρελαίου για την πλήρη κάλυψη των αναγκών.

2.3.1.2.   Παραγωγή ηλεκτρισμού σε ηλιακό θερμικό σταθμό - ενεργητικά ηλιακά συστήματα
Για την παραγωγή ηλεκτρισμού απαιτείται η δημιουργία ατμού. Αυτό επιτυγχάνεται με εστίαση κάτοπτρων σε έναν ηλιακό πύργο ή με συγκέντρωση της ηλιακής ακτινοβολίας σε συγκεντρωτικούς ηλιακούς συλλέκτες. Έτσι, αναπτύσσεται ιδιαίτερα υψηλή θερμοκρασία (γύρω στους 1.000οC), με αποτέλεσμα την παραγωγή ατμού. Το μειονέκτημα με τους ηλιακούς σταθμούς είναι ότι λειτουργούν μόνο όταν υπάρχει ήλιος, συνεπώς τις ημέρες που έχει συννεφιά και κατά τη διάρκεια της νύχτας η λειτουργία τους σταματά. Σε αυτές τις περιπτώσεις υπάρχει συνήθως ένα συμβατικό σύστημα, π.χ. με φυσικό αέριο, που εξασφαλίζει την παραγωγή ηλεκτρισμού σε 24ωρη βάση.

2.3.1.3.  Φωτοβολταϊκά κύτταρα - ενεργητικά ηλιακά συστήματα
Ένας ακόμα τρόπος για την παραγωγή ηλεκτρισμού από την ηλιακή ενέργεια είναι με τα φωτοβολταϊκά κύτταρα. Η ανακάλυψή τους ανάγεται στο 1839, όταν ο Μπεκερέλ παρατήρησε ότι με την απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας από ορισμένα υλικά υπήρχε εκτός από παραγωγή θερμότητας, και μικρή παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος. Τέτοια κύτταρα συναντάμε στα ρολόγια, σε κομπιουτεράκια τσέπης, σε σκάφη και αλλού. Είναι κατασκευασμένα από κρυστάλλους πυριτίου, που παράγεται από άμμο.
Η χρήση των φωτοβολταϊκών κυττάρων αποτελεί ένα σύγχρονο τρόπο για την παραγωγή ηλεκτρισμού από την ηλιακή ενέργεια. Η τεχνολογία αυτή είναι ήδη ανταγωνιστική και δίνονται οικονομικά κίνητρα για την εγκατάσταση φωτοβολταϊκών κυττάρων με σκοπό την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.

Εικόνα 52: Φωτοβολταϊκά συστήματα

Οι βασικές αρχές της βιοκλιματικής αρχιτεκτονικής στοχεύουν στο να επιτρέπεται στην ηλιακή ακτινοβολία να εισέρχεται στους χώρους κατά τη διάρκεια του χειμώνα, όταν ο ήλιος βρίσκεται σχετικά χαμηλά στον ορίζοντα και να αποτρέπεται η είσοδός της κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, όταν ο ήλιος είναι ψηλά (βλ. επίσης, ενότητα «Ρύπανση εσωτερικών χώρων» – βιοκλιματική αρχιτεκτονική).

Σχήμα 4: Ανεμογεννήτρια


Πηγή: ΚΑΠΕ

Σήμερα έχουν κατασκευαστεί σύγχρονες ανεμογεννήτριες με προηγμένη τεχνολογία που παράγουν ηλεκτρισμό λειτουργώντας είτε αυτόνομα είτε συνδεδεμένες σε ένα ευρύτερο δίκτυο. Στην περίπτωση των αυτόνομων ανεμογεννητριών απαιτείται κάποιας μορφής αποθήκευση της ενέργειας, συνήθως σε μπαταρίες, για τις περιόδους που η ταχύτητα του ανέμου δεν επαρκεί. Είναι επίσης συνηθισμένο στην περίπτωση της αυτόνομης ανεμογεννήτριας, να λειτουργεί σε συνδυασμό με μια συμβατική ηλεκτρογεννήτρια πετρελαίου. Η αιολική ενέργεια, που είναι μια από τις πιο ελκυστικές μορφές ενέργειας, αναμένεται να αναπτυχθεί ακόμα περισσότερο με την κατασκευή νέων ανεμογεννητριών που θα μειώνουν το κόστος και θα κάνουν την αιολική ενέργεια ανταγωνιστική σε ακόμα περισσότερα μέρη.
Γενικά κατασκευάζονται δύο τύποι ανεμογεννήτριας: α) οριζόντιου άξονα και β) κατακόρυφου άξονα, όμως η πλειοψηφία των μηχανών που εγκαθίστανται είναι οριζόντιου άξονα.
Πολύ μικρές ανεμογεννήτριες (κάτω των 5kW) χρησιμοποιούνται σε μεγάλη έκταση για απομακρυσμένους τηλεπικοινωνιακούς σταθμούς, σε ιστιοπλοϊκά σκάφη κ.ά.
Οι λόγοι της μεγάλης διάδοσης της αιολικής ενέργειας σήμερα είναι: α) η αποδοτικότητα στα μέρη όπου η ταχύτητα του ανέμου είναι ικανοποιητική, β) το γεγονός ότι είναι μια καθαρή και ασφαλής ενεργειακή μορφή, χωρίς σημαντικές επιπτώσεις, γ) είναι μια τοπική μορφή ενέργειας, δίνει συνεπώς μια ενεργειακή αυτοδυναμία, χωρίς εξαρτήσεις από ξένους παράγοντες, διακυμάνσεις τιμής κ.λπ., δ) μπορούν να εγκατασταθούν σε σύντομο χρονικό διάστημα που φθάνει και τον ένα χρόνο, ε) η γη που καταλαμβάνεται από το αιολικό πάρκο μπορεί να έχει και άλλες χρήσεις (π.χ. βόσκηση, καλλιέργεια).
Τα περιβαλλοντικά οφέλη από τη χρήση της αιολικής ενέργειας σε εθνική κλίμακα, περιλαμβάνουν την απουσία παραγωγής αέριων ρύπων και την καλή ενεργειακή απόδοση. Μειονεκτήματα σε τοπικό επίπεδο θεωρούνται οι αισθητικές επιπτώσεις στο τοπίο, η διάβρωση του εδάφους από τους δρόμους υποστήριξης, οι παρεμποδίσεις των μεταναστευτικών διαδρομών των πουλιών, οι παρεμβολές στις τηλεπικοινωνίες και η παραγωγή θορύβου. Εξαιτίας των δύο τελευταίων προβλημάτων υπάρχει πρόβλεψη, ώστε η εγκατάσταση των ανεμογεννητριών να είναι μακριά από οικισμούς και τηλεπικοινωνιακούς σταθμούς.

Εικόνα 53: Αιολικό πάρκο

2.3.3. Βιομάζα
Με τον όρο βιομάζα χαρακτηρίζεται οποιοδήποτε προϊόν, υποπροϊόν ή κατάλοιπο προέρχεται από οργανική ύλη. Η καύση της βιομάζας, είτε απευθείας είτε μετά τη μετατροπή της βιομάζας σε κατάλληλο καύσιμο, αποδίδει θερμική ενέργεια, η οποία, στη συνέχεια, μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ποικιλία εφαρμογών.
Πιο συγκεκριμένα, η βιομάζα περιλαμβάνει:
α)   Τις φυτικές ύλες που προέρχονται είτε από φυσικά οικοσυστήματα, όπως αυτοφυή φυτά και δάση, είτε από τις λεγόμενες ενεργειακές καλλιέργειες, δηλαδή φυτά που καλλιεργούνται με σκοπό όχι την παραγωγή τροφίμων ή βιομηχανικών πρώτων υλών, αλλά την παραγωγή ενέργειας. Τέτοια φυτά είναι ο ευκάλυπτος, το καλάμι, κ.λπ.
β) Τα προϊόντα, τα υποπροϊόντα και τα κατάλοιπα της φυτικής, ζωικής, δασικής και αλιευτικής παραγωγής, όπως τα άχυρα, τα κλαδιά δένδρων, τα φύκη, τα κτηνοτροφικά απόβλητα, κ.ά.
γ) Τα υποπροϊόντα, που προέρχονται από τη βιομηχανική επεξεργασία των παραπάνω προϊόντων, όπως το ελαιοπυρηνόξυλο, τα υπολείμματα εκκοκκισμού του βαμβακιού, το πριονίδι, κ.ά.
δ) Τα αστικά λύματα και απορρίμματα, τα κτηνοτροφικά και αγροτοβιομηχανικά απόβλητα, καθώς και τα απόβλητα των βιομηχανιών τροφίμων.
Η βιομάζα μπορεί να αξιοποιηθεί για την κάλυψη ενεργειακών αναγκών (θέρμανσης, ψύξης, ηλεκτρισμού, κ.λπ.) μετατρεπόμενη σε αέρια, υγρά ή / και στερεά καύσιμα, μέσω θερμοχημικών ή βιοχημικών εργασιών. Σε παγκόσμιο επίπεδο, η βιομάζα χρησιμοποιείται κυρίως στις αναπτυσσόμενες χώρες, περισσότερο για παραδοσιακές χρήσεις (καυσόξυλα κ.ά.). Στην Ελλάδα, η βιομάζα χρησιμοποιείται για την παραγωγή θερμότητας οικιακής χρήσης, για τη θέρμανση θερμοκηπίων κ.λπ. Με τη χρήση της βιομάζας δεν έχουμε επιβάρυνση του φαινομένου του θερμοκηπίου, διότι με την καύση εκλύεται το διοξείδιο του άνθρακα που τα φυτά είχαν προηγουμένως αποθηκεύσει με τη φωτοσύνθεση.

2.3.4. Υδραυλική ενέργεια
Το νερό που τρέχει στα ποτάμια προς τη θάλασσα έχει κινητική ενέργεια και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να παραχθεί έργο. Για χιλιάδες χρόνια το χρησιμοποιούσαν για να γυρίζουν νερόμυλους που άλεθαν σιτηρά, σήμερα το χρησιμοποιούμε για να παράγουμε ηλεκτρισμό.
Για την καλύτερη εκμετάλλευση της ενέργειας του νερού, χτίζονται φράγματα που δημιουργούν τεχνητές λίμνες και στις οποίες το νερό ανέρχεται σε μεγάλο ύψος, αποκτώντας με τον τρόπο αυτό δυναμική ενέργεια. Στη συνέχεια, το νερό οδηγείται μέσα από αγωγούς και αφού αποκτήσει μεγάλη κινητική ενέργεια με την πτώση από το μεγάλο ύψος, προσπίπτει στα πτερύγια υδροστρόβιλων που αναγκάζονται να περιστραφούν. Με την περιστροφή αυτή στρέφονται οι γεννήτριες και παράγεται το ηλεκτρικό ρεύμα. Στην Ελλάδα τέτοια φράγματα υπάρχουν στο Καστράκι Αχελώου, στη λίμνη Ταυρωπού Καρδίτσας, στην Έδεσσα.

Εικόνα 54: Υδροηλεκτρικός σταθμός στο Καστράκι Αχελώου

Το μεγαλύτερο περιβαλλοντικό πρόβλημα των υδροηλεκτρικών σταθμών είναι η δέσμευση μεγάλων εκτάσεων γης κι η αλλαγή χρήσης αυτής, ενώ η λειτουργία των σταθμών απαιτεί μεγάλη προσοχή, ώστε να μη στερείται η περιοχή στα κατάντι του ποταμού του απαιτούμενου νερού για τη διατήρηση της πανίδας και της χλωρίδας. Επιπροσθέτως, συχνά η κατασκευή τεχνητών φραγμάτων δημιουργεί προβλήματα στη μετακίνηση των ειδών (π.χ. σολομοί, χέλια). Παράλληλα, η δημιουργία των τεχνητών λιμνών επιτρέπει την ανάπτυξη δραστηριοτήτων αναψυχής, ενώ οι λίμνες μπορούν να μετατραπούν σε υγροβιότοπους. Ως κύριο μειονέκτημα της υδροηλεκτρικής ενέργειας, θα μπορούσε να θεωρηθεί η διακύμανση της παραγόμενης ισχύος, λόγω της εποχικής διακύμανσης της παροχής νερού (βλ. επίσης ενότητα «Φυσικά Οικοσυστήματα» - εσωτερικά ύδατα).
Τέλος, άλλες Α.Π.Ε. που σχετίζονται με τους υδάτινους πόρους, είναι η ενέργεια που παράγεται από παλίρροιες, κύματα και ωκεανούς. Η εκμετάλλευσή τους, όμως, βρίσκεται ακόμα σε πειραματικό στάδιο.

2.4. Υδρογόνο
Το υδρογόνο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο και πλεονεκτεί συγκριτικά με τα συμβατικά καύσιμα, διότι είναι φιλικό προς το περιβάλλον. Σήμερα το υδρογόνο χρησιμοποιείται ως καύσιμο κυρίως στους πυραύλους και στα διαστημικά λεωφορεία. Προβλέπεται, όμως, ότι το υδρογόνο θα είναι το καύσιμο που θα χρησιμοποιείται ευρύτατα στο μέλλον. Καθώς το υδρογόνο σε ελεύθερη μορφή, υπάρχει στη Γη μόνο σε ελάχιστες ποσότητες, γι’ αυτό θα απαιτηθεί η παραγωγή του από νερό ή υδρογονάνθρακες σε μεγάλες ποσότητες, αν θέλουμε να αντικαταστήσει τις σημερινές συμβατικές πηγές ενέργειας. Η ελκυστικότητα της μεθόδου οφείλεται στο γεγονός ότι το υδρογόνο μπορεί να αποθηκευτεί σε υψηλές πυκνότητες και να παράγει ενέργεια εύκολα, όπως το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο, χωρίς όμως καθόλου ρύπανση. Σήμερα η παραγωγή του υδρογόνου γίνεται κυρίως από το φυσικό αέριο, αλλά μπορεί να παραχθεί και από το νερό με ηλεκτρόλυση. Ο ηλεκτρισμός που απαιτείται για την ηλεκτρόλυση μπορεί να παράγεται με κάποια από τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, συνεπώς, δεν θα υπάρχει καθόλου ρύπανση. Αυτή η απουσία ρύπανσης δίνει την ελπίδα ότι με την ευρεία χρήση του υδρογόνου, ως καύσιμου για τις μεταφορές και τη βιομηχανία, θα έχουμε καθαρές πόλεις χωρίς νέφος και καυσαέρια, καθώς με τη καύση του θα παράγεται μόνο μια μικρή ποσότητα νερού.