Πως παράγεται το ηλεκτρικό ρεύμα

Στην εποχή μας το ηλεκτρικό ρεύμα το θεωρούμε καθημερινό αγαθό. Η ηλεκτρική ενέργεια φαίνεται μία εύκολη υπόθεση, πατάς ένα κουμπί και αμέσως έχεις ρεύμα λες και είναι κρυμμένο μέσα στην πρίζα. Είναι όμως έτσι;

Οι μέθοδοι παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας συνδέονται στενά με την διαθεσιμότητα των αναγκαίων πρωτογενών μορφών ενέργειας. Οι λεγόμενες «συμβατικές μέθοδοι» παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στηρίζονται στα ορυκτά στερεά καύσιμα, όπως οι γαιάνθρακες (λιθάνθρακας, λιγνίτης), στα υγρά καύσιμα, όπως το πετρέλαιο ή στα αέρια καύσιμα, όπως το φυσικό αέριο ή την πυρηνική ενέργεια. Από τις λεγόμενες «συμβατικές μεθόδους» παραγωγής αντιδιαστέλλονται οι μέθοδοι παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (ΑΠΕ) που χρησιμοποιούν ανεξάντλητες πηγές, όπως ο άνεμος, ο ήλιος ή το νερό ή ανανεώσιμα καύσιμα υλικά (π.χ. βιομάζα).

Ποια είναι όμως η παραγωγική διαδικασία;

Συμβατικές Μέθοδοι: Στη αρχή η πρώτη ύλη πάει στον καυστήρα και καίγεται. Από την καύση της παράγεται καπνός που φεύγει από τις ψηλές καμινάδες του εργοστασίου. Ο καυστήρας παράγει θερμότητα και ζεσταίνει μία μεγάλη δεξαμενή με νερό που ονομάζεται λέβητας, το νερό που ζεσταίνεται στον λέβητα γίνεται ατμός και ο ατμός φεύγει από τον λέβητα με μεγάλη πίεση και πηγαίνει στο στρόβιλο. Ο στρόβιλος έχει μεγάλα πτερύγια, όπως αυτά του ανεμόμυλου, τα οποία, πιεζόμενα από τον ατμό, γυρνάνε με ταχύτητα. Τα πτερύγια με τη σειρά τους μεταδίδουν τη κίνηση σε ένα μαγνήτη, ο οποίος παράγει το ηλεκτρικό ρεύμα. Ο μαγνήτης αυτός είναι μέρος της μηχανής που ονομάζουμε ηλεκτρογεννήτρια. Ο ατμός κρυώνει, γίνεται νερό και επιστρέφει στον λέβητα για να ξαναζεσταθεί. Για την ψύξη του ατμού ψεκάζεται νερό πάνω στους σωλήνες που τον μεταφέρουν, το νερό εξατμίζεται και αποβάλλεται μέσα από τις χαρακτηριστικά μεγάλες καμινάδες που φαίνεται σα να δημιουργούν τα σύννεφα.

Καύση → Ατμός → Στρόβιλος → Ηλεκτρογεννήτρια → Ρεύμα

Αφού το ρεύμα παραχθεί στα εργοστάσια μεταφέρεται σε όλη την Ελλάδα με καλώδια τα οποία βρίσκονται πάνω σε ψηλές κολώνες που λέγονται πυλώνες.

Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας: Οι ΑΠΕ αποτελούν τις πλέον περιβαλλοντικά καθαρές τεχνολογίες παραγωγής ενέργειας και προς το παρόν η χρήση τους διαφαίνεται ότι έχει τη δυναμική να περιορίσει δραστικά τα αυξημένα περιβαλλοντικά προβλήματα. Η εκμετάλλευση του ήλιου, του ανέμου, του νερού, της γεωθερμίας και της βιομάζας, που αποτελούν πηγές ενέργειας φιλικές προς το περιβάλλον, μπορούν και πρέπει να γίνουν οικονομικά εκμεταλλεύσιμες ώστε να συμβάλλουν στην αειφόρο ανάπτυξη, εφόσον είναι ανανεώσιμες και ρυπαίνουν ελάχιστα ή καθόλου.

Φωτοβολταϊκά: Η εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας στην παραγωγή ηλεκτρισμού γίνεται κυρίως με τη χρήση των ηλιακών φωτοβολταϊκών συστημάτων (Φ/Β), που η λειτουργία τους στηρίζεται στο φωτοβολταϊκό φαινόμενο, δηλαδή την άμεση μετατροπή της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας σε ηλεκτρικό ρεύμα. Τα φωτοβολταϊκά κύτταρα κατασκευάζονται από ημιαγώγιμα υλικά, όπως το πυρίτιο που είναι το συνηθέστερο. Όταν το ηλιακό φως προσπίπτει στο φωτοβολταϊκό κύτταρο, μέρος της ακτινοβολίας διεγείρει ηλεκτρόνια τα οποία μπορούν να κινούνται σχετικά ελεύθερα μέσα στον ημιαγωγό. Η εφαρμογή ηλεκτρικού πεδίου υποχρεώνει τα ελεύθερα ηλεκτρόνια να κινηθούν προς συγκεκριμένη κατεύθυνση, παράγοντας ηλεκτρικό ρεύμα του οποίου η ισχύς καθορίζεται από τη ροή των ηλεκτρονίων και την εφαρμοζόμενη τάση στο φωτοβολταϊκό κύτταρο. Για να αυξηθεί η ροή των ελεύθερων ηλεκτρονίων, προστίθενται στο καθαρό κρυσταλλικό πυρίτιο προσμίξεις, όπως ο φώσφορος και το βόριο.

Τα πλεονεκτήματα από τη χρήση των φωτοβολταϊκών είναι :

• Μηδενική ρύπανση
• Αθόρυβη λειτουργία
• Αξιοπιστία και μεγάλη διάρκεια ζωής
• Απεξάρτηση από τροφοδοσία καυσίμων
• Δυνατότητα επέκτασης
• Μηδενικό κόστος παραγωγής ενέργειας
• Ελάχιστη συντήρηση

Τα αντίστοιχα μειονεκτήματα είναι:

• Υψηλό κόστος κατασκευής
• Προβλήματα αποθήκευσης ενέργειας

Αιολική Ενέργεια: Η αιολική ενέργεια δημιουργείται έμμεσα από την ηλιακή ακτινοβολία, καθώς η ανομοιόμορφη θέρμανση της επιφάνειας της γης προκαλεί τη μετακίνηση μεγάλων αέριων μαζών από τη μια περιοχή στην άλλη, δημιουργώντας έτσι τους ανέμους. Σήμερα η εκμετάλλευση της αιολικής ενέργειας γίνεται σχεδόν αποκλειστικά με ανεμογεννήτριες, οι οποίες κατατάσσονται σε δύο βασικές κατηγορίες:

• τις ανεμογεννήτριες οριζοντίου άξονα, όπου ο δρομέας είναι τύπου έλικα και ο άξονας μπορεί να περιστρέφεται συνεχώς παράλληλα προς τον άνεμο
• τις ανεμογεννήτριες καθέτου άξονα ο οποίος παραμένει σταθερός.

Γεωθερμική Ενέργεια: Ως γεωθερμική ενέργεια χαρακτηρίζεται η ενέργεια που προέρχεται από το εσωτερικό της γης, μεταφέρεται στην επιφάνεια με αγωγή θερμότητας και με την είσοδο στο φλοιό της γης, λειωμένου μάγματος από τα βαθύτερα στρώματά της, και γίνεται αντιληπτή με τη μορφή θερμού νερού ή ατμού.

Υδροηλεκτρική Ενέργεια: Η μετατροπή της ενέργειας των υδατοπτώσεων με τη χρήση υδροηλεκτρικών έργων (υδατοταμιευτήρας, φράγμα, κλειστός αγωγός πτώσεως, υδροστρόβιλος, ηλεκτρογεννήτρια, διώρυγα φυγής) παράγει την υδροηλεκτρική ενέργεια. Οι υδροηλεκτρικές μονάδες εκμεταλλεύονται τη φυσική διαδικασία του κύκλου του νερού. Κάθε μέρα, ο πλανήτης μας αποβάλλει μια μικρή ποσότητα νερού καθώς η υπεριώδης ακτινοβολία διασπά τα μόρια του νερού σε ιόντα. Ταυτόχρονα νέες ποσότητες νερού εμφανίζονται λόγω της ηφαιστειακής δραστηριότητας, έτσι ώστε η συνολική ποσότητα του νερού να διατηρείται περίπου σταθερή.

Ενέργεια Βιομάζας: Με τον όρο βιομάζα ορίζεται το σύνολο της ύλης που έχει οργανική (βιολογική) προέλευση, εξαιρώντας τα ορυκτά καύσιμα. Με βάση τον ορισμό αυτό, περιλαμβάνεται οποιοδήποτε υλικό προέρχεται άμεσα ή έμμεσα από φυτική ή ζωική ύλη, όπως φυτικές ύλες από φυσικά οικοσυστήματα ή από ενεργειακές καλλιέργειες, καθώς και τα υπολείμματα της εκμετάλλευσής τους, τα υποπροϊόντα της δασικής, γεωργικής, κτηνοτροφικής και αλιευτικής παραγωγής, αλλά και το βιολογικής προέλευσης μέρος των αστικών λυμάτων και απορριμμάτων. Η ενέργεια βιομάζας δημιουργείται με τη μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε χημική μέσω της φωτοσύνθεσης και αποταμιεύεται στις οργανικές δομές των ιστών των ζώντων οργανισμών.

Ο ΗΡΩΝ δραστηριοποιείται δυναμικά στην παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος από το 2001. Είναι ο πρώτος Όμιλος που προχώρησε σε μία τέτοια επένδυση στην Ελλάδα, προσβλέποντας στην απελευθέρωση της αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας, ήδη από το 2000. Σήμερα, η συνολική εγκατεστημένη ισχύς των δύο (2) ηλεκτροπαραγωγικών μονάδων με μόνο καύσιμο το φυσικό αέριο, που βρίσκονται έξω από τη Θήβα, ανέρχεται σε 582 MW. Οι μονάδες παραγωγής διαθέτουν μοναδικά χαρακτηριστικά συγκριτικά με τις υπόλοιπες εγχώριες μονάδες και σημαντικό πλεονέκτημα ως προς τη ταχύτητα εκκίνησης τις σύγχρονες και τεχνολογικά άρτιες εγκαταστάσεις. Με απόδοση 58%, όταν ο μέσος όρος της απόδοσης των εγκατεστημένων στην Ελλάδα μονάδων ηλεκτροπαραγωγής με φυσικό αέριο, δεν ξεπερνά το 54%, κατατάσσεται στην κορυφή της τεχνολογίας. Η υψηλή απόδοση της μονάδας μεταφράζεται σε μειωμένη κατανάλωση καυσίμου και, επομένως, σε χαμηλές εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα (CO₂), που καθιστούν τη συγκεκριμένη μονάδα την πλέον φιλική προς το περιβάλλον μονάδα ηλεκτροπαραγωγής, μετά τις Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας.