Ενέργεια

Τα διάφορα «πρόσωπα» με τα οποία «εμφανίζεται» η ενέργεια ονομάζονται μορφές ενέργειας. Η ενέργεια παίρνει διάφορες ονομασίες ανάλογα με την προέλευσή της και τον τρόπο με τον οποίο χρησιμοποιείται. 

Η ενέργεια αποθηκεύεται με κάποια μορφή, μετατρέπεται από τη μία μορφή στην άλλη και μετακινείται συνεχώς.

​​Εμείς οι άνθρωποι προσπαθούμε να διαχειριστούμε τον ενεργειακό πλούτο της Γης. Η συνολική ενέργεια διατηρείται. Δε χάνουμε ενέργεια, αλλά δεν μπορούμε και να δημιουργήσουμε ενέργεια.

Μπορούμε όμως με διάφορες μηχανές να μετατρέψουμε την ενέργεια που είναι αποθηκευμένη στη Γη, στη μορφή που μας είναι κάθε φορά χρήσιμη και να ωφεληθούμε από τη μετατροπή αυτή.

Τα σώματα που περιέχουν αποθηκευμένη ενέργεια, την οποία μπορούν να απελευθερώσουν, για να χρησιμοποιηθεί σε μία άλλη μορφή, ονομάζονται πηγές ενέργειας ή αποθήκες ενέργειας.  

Κανονικά θα έπρεπε να τις λέμε «αποθήκες ενέργειας» και όχι «πηγές ενέργειας», γιατί η ενέργεια δε δημιουργείται, αλλά αποθηκεύεται στα σώματα και, όταν ελευθερώνεται, μετατρέπεται σε άλλη μορφή ενέργειας.

Το αργό πετρέλαιο σχηματίστηκε στο υπέδαφος της γης. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι κατά την προϊστορική περίοδο τα σώματα αμέτρητων νεκρών φυτικών και ζωικών οργανισμών (κυρίως θαλάσσιων) εγκλωβίστηκαν μέσα σε πετρώματα. Οι μικροοργανισμοί αυτοί, με την πάροδο εκατομμυρίων χρόνων και σε συνθήκες υψηλής πίεσης και θερμοκρασίας μετασχηματίστηκαν σε πετρέλαιο και φυσικό αέριο.

Το πετρέλαιο είναι ένα μίγμα πολλών χημικών ενώσεων, οι οποίες ονομάζονται υδρογονάνθρακες, γιατί τα μόριά τους αποτελούνται από άτομα άνθρακα και υδρογόνου.

Το πετρέλαιο σχηματίζεται σε πορώδη πετρώματα που το συγκρατούν, όπως το σφουγγάρι συγκρατεί το νερό. Πάνω από το πορώδες πέτρωμα υπάρχει ένα συμπαγές πέτρωμα που δεν επιτρέπει να διασκορπιστεί το πετρέλαιο.

Το αργό πετρέλαιο μεταφέρεται από τους χώρους άντλησης σε βιομηχανικές μονάδες οι οποίες ονομάζονται διυλιστήρια. Εκεί γίνεται ο καθαρισμός, η επεξεργασία και ο διαχωρισμός του πετρελαίου σε κλάσματα.

Για τον διαχωρισμό των κλασμάτων του πετρελαίου εκμεταλλευόμαστε τα διαφορετικά σημεία βρασμού που έχουν οι διάφορες ουσίες. Η διαδικασία της σταδιακής απομάκρυνσης και διαχωρισμού των κλασμάτων του πετρελαίου με κριτήριο το σημείο βρασμού ονομάζεται κλασματική απόσταξη.

Τα κλάσματα του πετρελαίου χρησιμοποιούνται ως καύσιμα σε πολλά μηχανήματα. Η μετατροπή της ενέργειας του πετρελαίου γίνεται σε καυστήρες ή σε κινητήρες εσωτερικής καύσης. Η αξιοποίηση της ενέργειας του πετρελαίου γίνεται καθώς αυτό καίγεται. 

Το πετρέλαιο δημιουργήθηκε από μικροοργανισμούς. Η ενέργεια που είναι αποθηκευμένη στο πετρέλαιο προέρχεται από την ενέργεια που οι μικροοργανισμοί αποθήκευσαν από τον Ήλιο και την τροφή τους.

Στη διάρκεια εκατομμυρίων χρόνων και με τη βοήθεια της ενέργειας της Γης, της γεωθερμίας, τα μόρια των μικροοργανισμών μετατράπηκαν στα μόρια των χημικών ενώσεων που αποτελούν το πετρέλαιο. Όταν το πετρέλαιο καίγεται, η χημική ενέργεια που είναι αποθηκευμένη σε όλα αυτά τα μόρια μετατρέπεται σε κινητική και θερμική ενέργεια.

Στον ελεύθερο χρόνο σου αθλείσαι, κάνεις βουτιές στη θάλασσα και παρατηρείς το βυθό μέσα από τη μάσκα σου, απολαμβάνεις τη θάλασσα κάνοντας ιστιοσανίδα, ακούς μουσική με το φορητό κασετοφωνάκι για να χαλαρώσεις... Πίνεις νερό, για να ξεδιψάσεις, τηλεφωνείς στους φίλους σου, για να τα πείτε, απολαμβάνεις τη ζεστασιά του σπιτιού σου το χειμώνα, ζωγραφίζεις, βάφεις το δωμάτιό σου, πλένεις τα ρούχα σου, φροντίζεις τα φυτά σου... Και όλα αυτά χάρη στο πετρέλαιο!

Στα σύγχρονα διυλιστήρια, μετά την κλασματική απόσταξη, γίνεται δευτερογενής επεξεργασία ορισμένων κλασμάτων του αργού πετρελαίου. Ενώ στην πρωτογενή επεξεργασία απομονώνονται τα μόρια των χημικών ενώσεων, των οποίων η καύση απελευθερώνει μεγάλες ποσότητες ενέργειας, στη δευτερογενή διαδικασία απομονώνονται τα μόρια των χημικών ενώσεων από τα οποία κατασκευάζονται χρήσιμα προϊόντα. Η δευτερογενής δηλαδή επεξεργασία μάς δίνει πολύτιμες πρώτες ύλες. Τα προϊόντα που προέρχονται από το πετρέλαιο ονομάζονται πετροχημικά. Τα κυριότερα από αυτά είναι τα πλαστικά, τα απορρυπαντικά, τα χρώματα, τα συνθετικά υφάσματα, κάποια οργανικά λιπάσματα, μερικά καλλυντικά...

Οι ορυκτοί άνθρακες, ή αλλιώς γαιάνθρακες, βρίσκονται στο υπέδαφος. Σχηματίστηκαν εκεί κατά τη διάρκεια πολλών εκατομμυρίων χρόνων από φυτά, που καταπλακώθηκαν από στρώματα εδάφους μετά από φυσικές καταστροφές. Η ενέργεια που είναι αποθηκευμένη στον γαιάνθρακα ήταν από τις πρώτες πηγές που αξιοποιήθηκαν από τον άνθρωπο.

Οι γαιάνθρακες που σχηματίστηκαν στο υπέδαφος δεν έχουν όλη την ίδια μορφή.

Ως τις αρχές του περασμένου αιώνα, στα τρένα, στα πλοία καθώς και στις περισσότερες μηχανές των εργοστασίων, οι άνθρωποι χρησιμοποιούσαν σαν καύσιμο τον ορυκτό άνθρακα. Σταδιακά, η χρήση του πετρελαίου αντικατέστησε τους ορυκτούς άνθρακες στα περισσότερα μέσα μεταφοράς και στα εργοστάσια, όχι μόνο λόγω κόστους, αλλά και ­γιατί εφευρέθηκε η μηχανή εσωτερικής καύσης.

Ο «βασιλιάς» εκθρονίστηκε

    Από τον 18ο αιώνα και μέχρι τις αρχές του 2ού οι ορυκτοί άνθρακες ήταν ο αδιαφιλονίκητος «βασιλιάς» των καυσίμων. Τρένα που ονομάζονταν «καρβουνιάρηδες» και τεράστια ατμόπλοια που διέσχιζαν τους ωεκανούς κινούνταν με τον ατμό που παραγόταν από το νερό το οποίο εξατμιζόταν χάρη στην καύση του άνθρακα. Ακόμη και οι μηχανές των εργοστασίων λειτουργούσαν με καύση του άνθρακα. Η ανακάλυψη της μηχανής εσωτερικής καύσης, που χρησιμοποιεί ως καύσιμο τα παράγωγα του πετρελαίου, έριξε τον «βασιλιά» από τον θρόνο του.

Τα αποθέματα φυσικού αερίου σχηματίστηκαν πριν από 10-15 εκατομμύρια χρόνια από αμέτρητους φυτικούς και ζωικούς μικροοργανισμούς που ζούσαν στη θάλασσα. Αυτοί οι μικροοργανισμοί, αφού πέθαναν, εγκλωβίστηκαν στον πυθμένα της θάλασσας και καλύφθηκαν από λάσπη, άμμο και χώματα, χωρίς οξυγόνο. Με την πάροδο εκατομμυρίων χρόνων σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και πίεσης μετασχηματίστηκαν σε μίγματα υδρογονανθράκων, σε φυσικό αέριο και σε πετρέλαιο. Το φυσικό αέριο συγκεντρώθηκε σε φυσικές κοιλότητες μεταξύ των πετρωμάτων, συνήθως στις ίδιες περιοχές όπου δημιουργήθηκαν και κοιτάσματα πετρελαίου.

Το φυσικό αέριο είναι μια πηγή ενέργειας που σήμερα καλύπτει περίπου το 25% των παγκόσμιων ενεργειακών αναγκών, δηλαδή περίπου το ένα τέταρτο της παγκόσμιας ζήτησης ενέργειας. Τα αποθέματά του όμως είναι περιορισμένα. Το φυσικό αέριο χρειάστηκε εκατομμύρια χρόνια για να σχηματιστεί και με τον ρυθμό με τον οποίο το καταναλώνουμε σήμερα εκτιμάται ότι τα αποθέματά του θα εξαντληθούν σε 60 χρόνια περίπου.

Το πετρέλαιο, οι γαιάνθρακες και το φυσικό αέριο χαρακτηρίζονται ορυκτά καύσιμα, διότι είναι αποθηκευμένα στο υπέδαφος και έχουν προέλθει από τον μετασχηματισμό φυτικών ή ζωικών οργανισμών, οι οποίοι εγκλωβίστηκαν στο εσωτερικό της γης για εκατομμύρια χρόνια σε υψηλές θερμοκρασίες και πιέσεις.

Τα αποθέματα των ορυκτών καυσίμων δεν είναι ανεξάντλητα. Τα ορυκτά καύσιμα είναι μη ανανεώσιμοι φυσικοί πόροι. Η υπερεκμετάλλευσή τους θα οδηγήσει σε εξάντλησή τους.

Το μεγαλύτερο μέρος των ενεργειακών μας αναγκών καλύπτεται από τα ορυκτά καύσιμα, το πετρέλαιο, τους ορυκτούς άνθρακες και το φυσικό αέριο. Τα αποθέματα όμως του πετρελαίου και του φυσικού αερίου είναι περιορισμένα, ενώ τα κοιτάσματα των ορυκτών ανθράκων ολοένα και λιγοστεύουν. Ο ρυθμός με τον οποίο αντλούμε και υποβαθμίζουμε αυτές τις πηγές ενέργειας είναι πολύ μεγαλύτερος από το ρυθμό με τον οποίο η φύση τις δημιουργεί. Για να ανανεωθούν αυτές οι πηγές, χρειάζονται χιλιάδες ή και εκατομμύρια χρόνια, γι' αυτό και λέμε ότι πρακτικά είναι μη ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.

Υπάρχουν όμως και πηγές ενέργειας, που όσο και αν τις χρησιμοποιούμε, δεν εξαντλούνται. Μάλιστα, για να τις βρούμε, δε χρειάζεται καν να σκάψουμε! Οι πηγές αυτές ανανεώνονται από τη φύση με πολύ γρήγορο ρυθμό, γι' αυτό τις ονομάζουμε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Όσο υπάρχει ο Ήλιος, το νερό της βροχής και ο άνεμος κι όσο νέα φυτά φυτρώνουν και αναπτύσσονται, θα έχουμε στη διάθεσή μας τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Ωστόσο, το βασικό πρόβλημα αυτών των ενεργειακών πηγών είναι ότι, σε σχέση με τα ορυκτά καύσιμα, η αξιοποίησή τους είναι δύσκολη και ιδιαίτερα δαπανηρή.

Η διαρκής αύξηση των παγκόσμιων ενεργειακών αναγκών οδηγεί στην υπεράντληση των διαθέσιμων φυσικών πόρων. Αυτό θα έχει ως αποτέλεσμα την εξάντληση των μη ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και ταυτόχρονα τη ρύπανση του περιβάλλοντος. Οι μελέτες προβλέπουν ότι, αν δε ληφθούν μέτρα, τα επόμενα χρόνια οι ανάγκες μας σε ενέργεια θα αυξηθούν σε ποσοστό 60%. Η ρύπανση του περιβάλλοντος επηρεάζει το κλίμα, την υγεία των ανθρώπων, τη χλωρίδα και την πανίδα του πλανήτη και έχει σοβαρές επιπτώσεις στην παγκόσμια οικονομία.

Στην εξοικονόμηση ενέργειας μπορεί να συμβάλει ο καθένας μας, με αλλαγή στη στάση ζωής του και με τη βοήθεια της τεχνολογίας, η οποία κατασκευάζει συσκευές που λειτουργούν με λιγότερη ενέργεια και αναπτύσσει τεχνικές για τον σωστότερο ενεργειακό σχεδιασμό των κατοικιών, ώστε να περιορίζεται η σπατάλη της ενέργειας.