1ο ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΟΛΟΗΜΕΡΟ ΔΗΜΟΤΙΚΟ ΣΧΟΛΕΙΟ ΠΟΡΤΑΡΙΑΣ "Ν. ΤΣΟΠΟΤΟΣ"
Τρίτη 5 Οκτωβρίου 2010
Σκωτία: H καρδιά της κυματικής ενέργειας
Ενέργεια Κυμάτων
Η ενέργεια που μπορεί να παραχθεί από τον κυματισμό της θάλασσας, είναι όπως όλες οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας ανεξάντλητη και για αυτό τα τελευταία χρόνια γίνονται αξιοσημείωτες προσπάθειες στην έρευνα, αλλά και τη βελτίωση τεχνολογιών που μπορούν να αξιοποιήσουν αυτήν την ενέργεια αποδοτικά. Η ενέργεια από τα κύματα παρέχει υψηλή ενεργειακή πυκνότητα, χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι ότι αν μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε έστω το 1% της ενέργειας που παράγεται από τους ωκεανούς της γης, θα καλύπταμε στο τετραπλάσιο τις ενεργειακές ανάγκες του πλανήτη. Ο λόγος που οι επενδύσεις σε αυτή την ανανεώσιμη πηγή ενέργειας δεν έχουν προχωρήσει όσο θα έπρεπε, είναι το αντίξοο περιβάλλον που πρέπει να εγκατασταθεί ο εξοπλισμός, διότι ακραία καιρικά φαινόμενα απαιτούν εξοπλισμό που αντέχει σε μηχανικές καταπονήσεις, άρα το κατασκευαστικό κόστος είναι αυξημένο. Υπάρχουν δυο συστήματα εκμετάλλευσης της ενέργειας των κυμάτων. Εγκαταστάσεις παράκτιες, και εγκαταστάσεις θαλάσσιες, διασυνδεδεμένες με την ξηρά. Στις παράκτιες εγκαταστάσεις η αρχή λειτουργίας είναι απλή, και θυμίζει την ενέργεια που παράγεται από τους υδροστροβίλους. Η συσκευή υπερχείλισης αποτελείται από ένα κανάλι το οποίο στενεύει στο επάνω μέρος του με αποτέλεσμα να αυξάνει το ύψος των κυμάτων που εισέρχονται σε αυτό. Στο επάνω μέρος του καναλιού είναι εγκατεστημένη μια δεξαμενή η οποία γεμίζει με νερό καθώς το κύμα εισέρχεται στο κανάλι. Αυτό το νερό διοχετεύεται ξανά στη θάλασσα αφού πρώτα περάσει από έναν υδροστρόβιλο για να παραχθεί η απαραίτητη ενέργεια. Μια εξίσου γνωστή εγκατάσταση αποτελείται από ένα θάλαμο που στο πάνω μέρος του έχει εγκατεστημένο έναν αεριοστρόβιλο συνδεδεμένο με μια ηλεκτρογεννήτρια. Καθώς το κύμα εισέρχεται μέσα στο θάλαμο, συμπιέζει τον αέρα προς τον αεριοστρόβιλο και κινεί την ηλεκτρογεννήτρια παράγοντας ηλεκτρισμό. Στις θαλάσσιες εγκαταστάσεις υπάρχουν διάφοροι τύποι μηχανών που μετατρέπουν την ενέργεια των κυμάτων σε ηλεκτρική. Οι σημειακοί απορροφητήρες επιπλέουν στην επιφάνεια της θάλασσας και μετατρέπουν την καθ’ ύψος κίνησή τους μέσω υδραυλικών ή μηχανικών συστημάτων, σε γραμμική κίνηση ή περιστροφική για την κίνηση ηλεκτρογεννητριών. Παρεμφερής σύστημα είναι οι υποβρύχιες συσκευές διαφορικής υδροστατικής πίεσης, με τη διαφορά ότι ο συγκεκριμένος εξοπλισμός δεν επιπλέει, αλλά είναι εγκατεστημένος κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας και εκμεταλλεύεται την μεταβαλλόμενη υδροστατική πίεση κάτω από τους κυματισμούς. Το «θαλάσσιο φίδι» είναι μια μηχανή που αποτελείται από μεταλλικούς σωλήνες σε μέγεθος ενός τρένου ενωμένους και τοποθετημένους παράλληλα με την κίνηση των κυμάτων. Τα κύματα ταξιδεύουν μέσα από τους σωλήνες προκαλώντας τους ταλάντωση, και ένα υδραυλικό σύστημα εκμεταλλεύεται αυτή την κίνηση για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Ηλιακή ενέργεια
Η ηλιακή ενέργεια στο σύνολό της είναι πρακτικά ανεξάντλητη, αφού προέρχεται από τον ήλιο, και ως εκ τούτου δεν υπάρχουν περιορισμοί χώρου και χρόνου για την εκμετάλλευσή της.
Όσον αφορά την εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας, θα μπορούσαμε να πούμε ότι χωρίζεται σε τρεις κατηγορίες εφαρμογών: τα παθητικά ηλιακά συστήματα, τα ενεργητικά ηλιακά συστήματα, και τα φωτοβολταϊκά συστήματα. Τα παθητικά και τα ενεργητικά ηλιακά συστήματα εκμεταλλεύονται τη θερμότητα που εκπέμπεται μέσω της ηλιακής ακτινοβολίας, ενώ τα φωτοβολταϊκά συστήματα στηρίζονται στη μετατροπή της ηλιακής ακτινοβολίας σε ηλεκτρικό ρεύμα μέσω του φωτοβολταϊκού φαινομένου.
Καθημερινά ο πλανήτης μας "λούζεται" με ασύλληπτα ποσά ηλιακής ενέργειας. Η ηλιακή ενέργεια είναι ανεξάντλητη, καθαρή, φθηνή, ανανεώσιμη και δε ρυπαίνει το περιβάλλον.
Καθημερινά ο πλανήτης μας "λούζεται" με ασύλληπτα ποσά ηλιακής ενέργειας. Μέσα σ' ένα χρόνο, κάθε τετραγωνικό μέτρο εδάφους οποιασδήποτε περιοχής με μεγάλη ηλιοφάνεια δέχεται πάνω από 2000 κιλοβατόρες φωτεινής ενέργειας. Έτσι, τα τελευταία χρόνια αναζητούνται τρόποι αξιοποίησης της φωτεινής αυτής ενέργειας για τις δραστηριότητες του ανθρώπου.
Ο άνθρωπος εκμεταλλεύεται την ηλιακή ενέργεια χρησιμοποιώντας ηλιακά ηλεκτρικά στοιχεία, πλαίσια ηλιακών κυψελίδων και γιγάντια κάτοπτρα.
Η ηλιακή ενέργεια είναι ανεξάντλητη, καθαρή, φθηνή και ανανεώσιμη. Επιπλέον δεν μολύνει καθόλου την ατμόσφαιρα της γής, ενισχύοντας έτσι τις προσπάθειες για πιο οικολογικές προσεγγίσεις στο θέμα παραγωγής ενέργειας. Αναμένεται, μάλιστα, μέσα στις επόμενες δεκαετίες η ηλιακή ακτινοβολία να καλύπτει ολοένα και μεγαλύτερο μέρος των ενεργειακών αναγκών της ανθρωπότητας.
Τα φωτοβολταϊκά συστήματα είναι μια τεχνολογία πολλά υποσχόμενη, ικανή να δώσει λύσεις στα 2 μεγάλα προβλήματα που αντιμετωπίζει η ανθρωπότητα: στην αναζήτηση ενεργειακών πηγών για τις ανάγκες του πλανήτη και στο περιβαλλοντικό ζήτημα που έχει προκύψει από την κατάχρηση των φυσικών πόρων από τον άνθρωπο.
- Είναι ανεξάντλητη, θα υπάρχει για πάντα
- Μας προσφέρεται απλόχερα, δωρεάν
- Είναι ανεξάρτητη από την τροφοδοσία καυσίμων
- Δημιουργεί μηδενική ρύπανση
- Αθόρυβη λειτουργία
- Δυνατότητα επέκτασης
- Μεγάλη διάρκεια ζωής
- Ελάχιστες απαιτήσεις συντήρησης
Πράσινη Ενέργεια
Μορφές Ενέργειας
Η ενέργεια αποτελεί το σημαντικότερο παράγοντα που σχετίζεται με κάθε ανθρώπινη δραστηριότητα. Οι μορφές ενέργειες ανανεώσιμες και μη καλύπτουν ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών και παράλληλα αποτελούτν πεδίο συζητήσεων για την επάρκεια αλλά και τις συνέπειες από την αξιοποίησή τους. Τετάρτη 21 Οκτωβρίου 2009
Ο κοχλίας του Αρχιμήδη «γεννήτρια» ηλεκτρισμού
Ερευνητές της Ανώτατης Σχολής Παιδαγωγικής και Τεχνολογικής Εκπαίδευσης (ΑΣΠΑΙΤΕ) «ανακαλύπτουν» ξανά τον κοχλία του Αρχιμήδη και προτείνουν 23 αιώνες μετά την αντίστροφη χρήση του για την παραγωγή «πράσινης» ηλεκτρικής ενέργειας σε μικρά υδροηλεκτρικά έργα.
Ο Αρχιμήδειος κοχλίας, ή υδρόβιδα, η απλή όσο και ιδιοφυής εφεύρεση του 3ου π.Χ. αιώνα που χρησιμοποιείται μέχρι και σήμερα για την άντληση αρδευτικού νερού από τα ποτάμια, μπορεί να αξιοποιηθεί αντίστροφα σε περιόδους κλιματικής αλλαγής ως μια φθηνή και έξυπνη υδροστροβιλική μηχανή, που θα ανακτά με φιλοπεριβαλλοντικό τρόπο την υδραυλική ενέργεια των υδατοπτώσεων και θα παράγει σημαντικότατες ποσότητες ηλεκτρισμού, συμβάλλοντας στη βιώσιμη ανάπτυξη.
Οπως εξηγεί ο καθηγητής της ΑΣΠΑΙΤΕ, Βασίλειος Στεργιόπουλος, «αντί να περιστρέψουμε τον κοχλία με ηλεκτρικό τρόπο για να αντλήσουμε νερό ξοδεύοντας ενέργεια, μπορούμε να τον περιστρέψουμε με τη δυναμική ενέργεια του νερού, και αυτός να παράγει ηλεκτρισμό».
Χαμηλό κόστος
Σύμφωνα με τον ερευνητή, ο οποίος θα παρουσιάσει την εργασία του μαζί με την Αλκηστη Στεργιοπούλου στο 3ο Πανελλήνιο Συνέδριο του Συμβουλίου Περιβάλλοντος του ΑΠΘ, η υλοποίηση μικρών αρχιμήδειων υδροηλεκτρικών σταθμών είναι σχετικά απλή, με χαμηλό κόστος (τουλάχιστον 30% χαμηλότερο από τους συμβατικούς Υ/Η σταθμούς), ενώ έχει μηδαμινές περιβαλλοντικές επιπτώσεις και δεν αποτελεί εμπόδιο στην ασφαλή διέλευση της ιχθυοπανίδας. Ωστόσο, το μεγαλύτερο πλεονέκτημά τους είναι ότι μπορούν να εγκατασταθούν και σε θέσεις με μικρές υψομετρικές διαφορές (1 ως 10 μ.) και συνεχίζουν να λειτουργούν και υπό συνθήκες μειωμένων παροχών νερού. Αυτό καθιστά τη μέθοδο εφαρμόσιμη σε εκατοντάδες θέσεις σε ελληνικά ποτάμια που μέχρι σήμερα θεωρούνται ως μη αξιοποιήσιμες.
ΥΔΡΟΒΙΔΑ: Μια μηχανή με ιστορία 23 αιώνων
Ο ατέρμων κοχλίας ή υδρόβιδα, ή αρχιμήδεια κοχλιωτή αντλία αποτελεί μία από τις παλαιότερες μηχανές που παραμένουν ακόμη και σήμερα σε λειτουργία. Η ανακάλυψή του έγινε κατά τον 3ο π.Χ. αιώνα και αποδίδεται στον Αρχιμήδη. Ενα στροφείο με ελικοειδή πτερύγωση, μέσα σε κύλινδρο, είναι βυθισμένο στο νερό με το ένα του άκρο. Με την περιστροφή του το νερό κινείται ανοδικά μέσα στα ελικοειδή πτερύγια και μεταφέρεται στο άνω άκρο της διάταξης. Ο μηχανικός και αρχιτέκτων Βιτρούβιος έδωσε μια λεπτομερή περιγραφή της κατασκευής του αρχιμήδειου κοχλία στο έργο του «De Αrxhitectura» τον 1ο π.Χ. αιώνα. Τον 17ο αιώνα, η περίφημη παρισινή αρχιμήδεια «πολυ-μηχανή» του Marly θεωρήθηκε ως ένα από τα θαύματα του κόσμου της τεχνικής, αποτελώντας το μεγαλύτερο ολοκληρωμένο αρδευτικό σύστημα. Κατασκευάστηκε το 1684 με εντολή του Λουδοβίκου 15ου με στόχο την άντληση νερού από τον Σηκουάνα για την κάλυψη των αρδευτικών αναγκών των παλατιών Βερσαλλιών και Μαρλί και περιελάμβανε 14 υδροτροχούς και 250 κοχλίες.
Τρίτη 12 Μαΐου 2009
Οι... μάγοι της Φυσικής
Με ένα... λεμόνι μπορούμε να επανεκκινήσουμε το σταματημένο ξυπνητήρι ή ό,τι άλλο λειτουργεί με μπαταρία. Αναμιγνύοντας νερό με... λουκουμόσκονη μπορούμε να περπατήσουμε στην επιφάνεια του ίδιου υγρού, όπως ο Χριστός στη λίμνη της Γαλιλαίας. Με τον φούρνο μικροκυμάτων και μια φέτα... κασέρι μπορούμε να μετρήσουμε την ταχύτητα του φωτός, ενώ με ένα ποδήλατο και με πολλές αντοχές μπορούμε να αντικαταστήσουμε τη ΔΕΗ.
Τα παραπάνω μοιάζουν με ταχυδακτυλουργικά, αλλά είναι εφαρμογές απλών νόμων της φυσικής, που διδαχτήκαμε από το δημοτικό, αλλά οι περισσότεροι είτε ξεχάσαμε είτε δεν κατανοήσαμε, γιατί δεν τις είδαμε στην πράξη.
Μια ομάδα φοιτητών του Φυσικού και του Παιδαγωγικού Τμήματος του ΑΠΘ -οι «Παρτιζάνοι»- αποφάσισαν να τα ξαναθυμίσουν, παρουσιάζοντάς τα σε μαθητές σχολείων, φοιτητές και κάθε άλλο ενδιαφερόμενο, στο πλαίσιο της Φοιτητικής Εβδομάδας.
Οι «επαναστατημένοι φυσικοί» τύπωσαν σε
μπλουζάκια το έμβλημα της ομάδας -το πρόσωπο του Αϊνστάιν φορώντας τον μπερέ του Τσε Γκεβάρα- και βγαίνουν σήμερα στην πλατεία Χημείου για να παρουσιάσουν τα πειράματά τους σε εκδήλωση με τον ευρηματικό τίτλο «Φυσικά... μαγικά».
«Θέλουμε να δείξουμε πως η φυσική δεν είναι τετράδια, πίνακες και ασκήσεις, αλλά εφαρμογή, και πως αφορά τον καθένα, καθώς τον βοηθάει να κατανοήσει τον κόσμο γύρω του», λέει στο «Εθνος» το μέλος των «Παρτιζάνων», τελειόφοιτος του Φυσικού, Μιχάλης Μπακάλογλου.
Πώς μπορεί όμως ένα λεμόνι να αντικαταστήσει την μπαταρία του ρολογιού; «Οι μπαταρίες περιέχουν ουσίες που μπορούμε να βρούμε και στη φύση, όπως το κιτρικό οξύ του λεμονιού», εξηγεί ο υποψήφιος
διδάκτορας στο Παιδαγωγικό του ΑΠΘ Γιώργος Πριμεράκης, και εξηγεί: «Ενώνοντας τα καλώδια του ρολογιού με δύο διαφορετικά μέταλλα -ένα χάλκινο νόμισμα, μια βίδα, ένα καρφί κ.ά.- και βυθίζοντας αυτά στο λεμόνι, μπορούμε να το θέσουμε σε λειτουργία».
Στον 10ο όροφο της Παιδαγωγικής, που έχει μετατραπεί σε πειραματικό εργαστήριο για τις τελικές πρόβες, βρήκαμε τους «Παρτιζάνους» σκυμμένους πάνω σε δεκάδες όργανα, εργαλεία και συσκευές.
Ενα λευκό υγρό σε ένα βαθύ πιάτο μετατρέπεται σε πέτρα αν κάτι πέσει πάνω του με δύναμη. «Είναι τα λεγόμενα μη νευτώνεια υλικά, δηλαδή αυτά που δεν υπακούν στους νόμους της Φυσικής», εξηγεί ο κ. Πριμεράκης.
«Το υγρό που προέκυψε από την ανάμειξη νερού με νεσεστέ (λουκουμόσκονη) μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε σαμαράκια δρόμου
τιμωρώντας μόνο τους γρήγορους οδηγούς, ή σε αλεξίσφαιρα γιλέκα, ενώ αν γεμίζαμε μια πισίνα με αυτό, θα μπορούσαμε να επαναλάβουμε το θαύμα του Χριστού, περπατώντας γρήγορα πάνω σ' αυτό», σημειώνει. Μια φέτα κασέρι που ψήνεται μέσα σε φούρνο μικροκυμάτων μπορεί να μας δείξει την ταχύτητα του φωτός. Μετρώντας την απόσταση ανάμεσα στα δύο περισσότερο ψημένα σημεία του κασεριού και χρησιμοποιώντας έναν απλό μαθηματικό τύπο, ο αριθμός βγαίνει 300.000.
Το αβγό περνάει μέσα από το -μισής διαμέτρου- στόμιο ενός μπουκαλιού, όταν αυτό ζεσταθεί, με την εφαρμογή της διαφοράς πιέσεων, ένα κουτάκι κόκα κόλα συντρίβεται όταν ζεσταθεί και κρυώσει λόγω του κενού αέρος, ενώ μια συσκευή με δύο δοχεία στο εσωτερικό της εξηγεί πώς ο Ηρων ο Αλεξανδρεύς μετέτρεπε με «μαγικό» τρόπο το νερό σε κρασί.
Στην άκρη του εργαστηρίου, η γνωστή εφαρμογή με το ποδήλατο που μετατρέπει την κινητική ενέργεια σε ηλεκτρική, δίνοντας φως σε μια λάμπα.
Η σχετική επίδειξη θα γίνει για να δοθεί το οικολογικό μήνυμα. «Αν δεν είχαμε ηλεκτρικό, θα χρειάζονταν 50 άτομα να ποδηλατούν όλη μέρα για τα 2 KW ενέργειας που χρειάζεται για να ψήσουμε το φαγητό στον φούρνο. Ετσι καταλαβαίνουμε πόσο σημαντική είναι η εξοικονόμηση ενέργειας», εξηγούν οι «Παρτιζάνοι».
