Ενέργεια των ωκεανών

Ενέργεια των ωκεανών ή ωκεάνια-γαλάζια ενέργεια ονομάζεται η ενέργεια που παράγεται από τους ωκεανούς κυρίως λόγω της κατακόρυφης ή περιστροφικής κίνησης των μορίων του νερού. Περιλαμβάνεται στην ενέργεια από ανανεώσιμες πηγές και αποτελεί μία ελπιδοφόρα λύση στο ενεργειακό πρόβλημα με δεδομένο ότι οι ωκεανοί καλύπτουν περισσότερο από το 70% της επιφάνειας της γης και με τις νέες τεχνολογίες που αναπτύσσονται γρήγορα για το σκοπό αυτό μπορούν να αξιοποιηθούν τεράστια ποσά ενέργειας. Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για αξιοποίηση της ενέργειας της θάλασσας: από τις παλίρροιες, από τα κύματα και τα θαλάσσια ρεύματα, από τις διαφορές θερμοκρασίας ή της αλμυρότητας/αλατότητας του νερού.

Ένας από τους βασικούς στόχους της ενεργειακής πολιτικής της Ευρωπαϊκής Ένωσης αφορά την προώθηση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Με βάση τη συμφωνία του Παρισιού για το κλίμα και το σχετικό πλαίσιο πολιτικής της ΕΕ υπάρχει δέσμευση για παραγωγή ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές σε ποσοστό τουλάχιστον 32% έως το 2030 Εκτός από τη δέσμευση αυτή, στην Οδηγία (ΕΕ) 2018/2001 εξειδικεύονται θέματα που αφορούν την ρύθμιση της αυτοκατανάλωσης και τη θέσπιση κοινού συνόλου κανόνων για τη χρήση ΑΠΕ. Αναγνωρίζεται πλέον με τον πιο επίσημο τρόπο από την ΕΕ και πολλές μεγάλες χώρες του πλανήτη, ότι οι θάλασσες και οι ωκεανοί αποτελούν ανεξάντλητη πηγή ανανεώσιμης ενέργειας και με τη χρήση νέων τεχνολογιών μπορούν να συμβάλουν αποφασιστικά στον στόχο για μηδενικές εκπομπές άνθρακα έως το 2050. Τα τελευταία δέκα χρόνια στην Ευρωπαϊκή Ένωση έχουν δαπανηθεί από τα κράτη μέλη και διάφορους φορείς πάνω από 4 δις σε έρευνα και πιλοτικά προγράμματα σχετικά με την ενέργεια των ωκεανών.

Η ανάπτυξη νέων τεχνολογιών που αφορούν τις θαλάσσιες ΑΠΕ διακρίνεται γενικά σε Υπεράκτια αιολική ενέργεια, σε  ενέργεια από βιοκαύσιμα με πρώτες ύλες της θάλασσας και τέλος σε Ωκεάνια-γαλάζια ενέργεια, με υποκατηγορίες την κυματική, παλιρροϊκή, ωκεάνια-θερμική και ωσμωτική ενέργεια

Ενέργεια από τα κύματα 
Η κυματική ενέργεια (υδροκινητική) αποτελεί μία ανεξάντλητη πηγή με ανυπολόγιστες δυνατότητες. Τα κύματα των ωκεανών διαθέτουν κολοσσιαίο ενεργειακό δυναμικό. Σε αρκετές περιοχές του κόσμου οι άνεμοι που φυσούν παρουσιάζουν σημαντική σταθερότητα και συνέχεια, έτσι ώστε να δημιουργούνται συνεχώς κύματα κατά μήκος των ακτών. Η Διακυβερνητική Επιτροπή για την Κλιματική Αλλαγή (Intergovernmental Panel for Climate Change) υπολογίζει τη δυνητική ετήσια παγκόσμια παραγωγή σε 29.500 Τεραβατώρες (TWh). Αυτό είναι περίπου όσο δέκα φορές η Ευρωπαϊκή ετήσια κατανάλωση ρεύματος, η οποία κυμαίνεται περίπου στις 3.000 Τεραβατώρες. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί παράλληλα με άλλες ανανεώσιμες πηγές κι αποτελεί ιδανική λύση για νησιά ή παράκτιες δραστηριότητες.

Παλιρροιακά ρεύματα-παλιρροϊκή ενέργεια 
Τα παλιρροιακά ρεύματα προκαλούνται από τη μαγνητική επίδραση του ήλιου και της σελήνης. Δημιουργούνται κυρίως γύρω από νησιά, σε όρμους ή σε μεγαλύτερους κόλπους. Η σταθερή ροή τους μετακινεί τεράστιες ποσότητες νερού. Από τα πιο γνωστά είναι το Ρεύμα του Κόλπου (Gulf Stream) στον Ατλαντικό Ωκεανό και το Ρεύμα της Καλιφόρνια (California Current) στον Ειρηνικό. Υπολογίζεται ότι μπορούν να συμβάλουν στην απεξάρτηση από τον άνθρακα με παγκόσμια παραγωγή γύρω στις 800 έως 1200 Τεραβατώρες. Μεγάλο πλεονέκτημα αποτελεί η ακριβής προβλεψιμότητα των φαινομένων, καθώς δεν επηρεάζονται από τα καιρικά φαινόμενα, οπότε συνολικά πρόκειται για πολύ αξιόπιστη πηγή και εκτιμάται ότι θα συντελέσει στην ισορροπία του συνολικού ενεργειακού σχεδιασμού της Ευρώπης.

Ψύξη-Θέρμανση με θαλασσινό νερό 
Ο τομέας της ψύξης και της θέρμανσης αποτελεί τεράστια πρόκληση για την ενεργειακή μετάβαση. Το 2018 αποτελούσε το 50% της παγκόσμιας κατανάλωσης, ενώ η θέρμανση συνεισέφερε κατά 40% στις παγκόσμιες εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα. Ο κλιματισμός με θαλασσινό νερό δίνει μία εξαιρετική λύση στην προσπάθεια απεξάρτησης από τον άνθρακα. Πρόκειται για τεχνολογία που έχει δοκιμαστεί με σημαντικά πλεονεκτήματα στην μείωση των εκπομπών αερίων και της ενεργειακής κατανάλωσης κατά 75%.

Θερμοκρασιακές διαφορές (Ocean Thermal Energy Conversion-OTEC) 
Η τεχνολογία παραγωγής ενέργειας με αξιοποίηση της θερμοκρασιακής διαφοράς είναι δυνατή χάρη στις μεγάλες διαφορές θερμοκρασίας (θερμικές κλίμακες) που παρουσιάζει το νερό στην επιφάνεια των ωκεανών σε σχέση με αυτή σε μεγάλα βάθη. Ο ήλιος θερμαίνει συνεχώς την επιφάνεια των ωκεανών. Ειδικά σε τροπικές περιοχές, η θερμοκρασία στην επιφάνεια μπορεί να είναι σημαντικά υψηλότερη από ό,τι σε μεγάλο βάθος. Αυτές οι διαφορές μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην παραγωγή ενέργειας και σε συστήματα αφαλάτωσης. Η τεχνολογία αυτή μπορεί να αξιοποιηθεί για την απεξάρτηση από τον άνθρακα σε υπεράκτιες περιοχές της Ευρώπης και σε τροπικές περιοχές. Τουλάχιστον 98 κράτη έχουν πρόσβαση στη συγκεκριμένη τεχνολογία κάνοντας χρήση στις αποκλειστικές οικονομικές τους ζώνες. Σε αυτό πρέπει να συνεκτιμηθεί και η δυνατότητα παραγωγής φρέσκου πόσιμου νερού από αφαλάτωση, κάτι το οποίο αποτελεί μόνιμη ανάγκη ειδικά σε τροπικές περιοχές.

Διαφορές αλατότητας (ωσμωτική ενέργεια) 
Άλλη μία συμπληρωματική τεχνολογία, που αξιοποιεί τη γενναιοδωρία των ωκεανών, είναι αυτή που βασίζεται στις διαφορές στη συγκέντρωση άλατος, στις κλίμακες αλατότητας. Είναι μία πηγή ενέργειας συνεχώς διαθέσιμη και προκύπτει από τη διαφορά στη συγκέντρωση άλατος ανάμεσα στο θαλασσινό νερό και το φρέσκο πόσιμο νερό. Η πλέον εξελιγμένη τεχνολογία σήμερα είναι η RED (Reverse ElectroDialysis) βασισμένη σε ανταλλαγή ανιόντων-κατιόντων ηλεκτρικών φορτίων.

Βάσει έρευνας δημοσιευμένης στις 18/12/2019 στο περιοδικό Joule, δημιουργήθηκε μία νέα τεχνολογία συλλογής της ωκεάνιας ενέργειας με πρότυπο τις μεμβράνες στους ιστούς ζωντανών οργανισμών. Κατασκευάστηκε έτσι μία μεμβράνη από νανοΐνες που καθιστά εφικτή την επίλυση πολλών προβλημάτων στο σχεδιασμό τεχνολογιών με βάση την ωσμωτική ενέργεια, αξιοποιώντας τις διαφορές στις βαθμίδες πίεσης και αλατότητας μεταξύ γλυκού και αλμυρού νερού.

Εφαρμογές στην Ελλάδα 
Τις δυνατότητες εφαρμογής ανάλογων τεχνολογιών στην Ελληνική επικράτεια μελετά μία ομάδα επιστημόνων από διάφορα πανεπιστημιακά ιδρύματα και συγκεκριμένα το Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, το Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Κύπρου και το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο του Delft (Ολλανδία). Αφενός μελετώνται περιοχές κοντά σε ακτές και σε μικρά βάθη όπου θα μπορούσαν να εγκατασταθούν παρόμοια συστήματα αξιοποίησης της κυματικής ενέργειας και αφετέρου ο σχεδιασμός μετατροπής της κυματικής ενέργειας σε μηχανική. Οι έως τώρα υπολογισμοί δίνουν ετήσια παραγωγή 208 Μεγαβατώρες (MWh) για βάθη έως 100 μέτρα και απόσταση από τις ακτές έως 2 χιλιόμετρα, 952 MWh στα 6 χιλιόμετρα και 4.638 στα 10 χιλιόμετρα. 

Είναι γεγονός ότι οι τεχνολογίες αυτές είναι ακόμη σε πρώιμο στάδιο και χρειάζεται να αναπτυχθούν συστήματα που να αντιμετωπίζουν αποτελεσματικά προβλήματα όπως η διάβρωση, τα εξαιρετικά μεγάλα φορτία, τα κόστη κατασκευής και άλλα. Ωστόσο, παρουσιάζουν επιτάχυνση οι ρυθμοί ανάπτυξης της «γαλάζιας ενέργειας» με εντυπωσιακή αύξηση των εγκαταστάσεων στην Ευρώπη εντός του 2021. Υπάρχουν μεγάλα και σύνθετα προβλήματα που πρέπει να ξεπεραστούν, αλλά η ανάγκη για καθαρή ενέργεια είναι κατεπείγουσα. Με την ωκεάνια ενέργεια μπορεί να επιτευχθεί αυτονομία των νησιών και γενικότερη ενεργειακή ασφάλεια, παράλληλα με μείωση των εισαγωγών και της εξάρτησης από ορυκτά καύσιμα. Η Ευρώπη μπορεί να πρωταγωνιστήσει σε αυτή την προσπάθεια και να αποφευχθεί σύμφωνα με υπολογισμούς η εκπομπή 234 εκατ. τόνων διοξειδίου του άνθρακα μόνο στην επικράτειά της. Εκτιμάται ότι είναι εφικτή επαρκής παραγωγή ώστε να εξυπηρετούνται ετησίως 94 εκατ. νοικοκυριά. Με την ωκεάνια ενέργεια δεν υπάρχουν καθόλου εκπομπές αερίων, ενώ με βάση τις μέχρι τώρα μελέτες δεν διαταράσσεται η θαλάσσια ζωή από αυτή, όπως συμβαίνει με παραγωγή άλλων μορφών ενέργειας. Με το πλεονέκτημα της προβλεψιμότητας, μπορεί να συνδυαστεί ιδανικά με συστήματα αιολικής και ηλιακής ενέργειας και να εξισορροπείται έτσι το πλέγμα ΑΠΕ. Τα οικονομικά οφέλη, αλλά και οι ευκαιρίες δημιουργίας νέων θέσεων εργασίας είναι προφανώς επιπλέον κίνητρα ταχείας ανάπτυξης τεχνολογίας γαλάζιας ενέργειας.

Παραπομπές

Πηγές 

 Οδηγία 2009/28/ΕΚ του Ευρωπαϊκού Κοινοβουλίου και του Συμβουλίου (άρθρο 2, ορισμοί ΑΠΕ) 23 Απριλίου 2009, https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EL/TXT/PDF/?uri=CELEX:32009L0028&from=EL (ανακτήθηκε Δευτέρα 2 Μαΐου 2022) 
 Οδηγία (ΕΕ) 2018/2001 «Ενέργεια από ανανεώσιμες πηγές», https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EL/TXT/HTML/?uri=LEGISSUM:4372645#keyterm_E0001 (ανακτήθηκε Δευτέρα 2 Μαΐου 2022)
 European Commission, Energy, Renewable Energy, Ocean and Hydropower, https://energy.ec.europa.eu/topics/renewable-energy/ocean-and-hydropower_en  (ανακτήθηκε Δευτέρα 2 Μαΐου 2022)
 Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, Τμήμα Αρχιτεκτόνων-Μηχανικών, Πρόγραμμα MAESTRALE, https://architecture.web.auth.gr/maestrale/  (ανακτήθηκε Δευτέρα 2 Μαΐου 2022)
 Ocean Energy Europe, https://www.oceanenergy-europe.eu/ocean-energy/  (ανακτήθηκε Δευτέρα 2 Μαΐου 2022)
 US Department of the Interior, Bureau of Ocean Energy Management, https://www.boem.gov/renewable-energy/renewable-energy-program-overview  (ανακτήθηκε Δευτέρα 2 Μαΐου 2022)
 Ένωση Ελλήνων Φυσικών, «Συγκομιδή Ενέργειας Από τον Ωκεανό: Μεμβράνη εμπνευσμένη από τη βιολογία παράγει αποτελεσματικά ηλεκτρική ενέργεια από αλατόνερο»,  https://www.eef.gr/articles/membrani-empenusmeni-biologia-paragei-energeia-alatonero 15 Ιανουαρίου 2020, έκδ. ηλεκτρονική:12:05. (ανακτήθηκε Δευτέρα 2 Μαΐου 2022)
 Τασούλα Καραϊσκάκη, «Καθαρή ηλεκτρική ενέργεια από τα κύματα της θάλασσας», https://www.kathimerini.gr/society/561103738/kathari-ilektriki-energeia-apo-ta-kymata-tis-thalassas/ Η Καθημερινή,       5 Οκτωβρίου 2020 έκδ. ηλεκτρονική: 20:17 (ανακτήθηκε Δευτέρα 2 Μαΐου 2022)
 VGKELERI, Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, Μονάδα Καινοτομίας και Επιχειρηματικότητας, «Η ωσμωτική ενέργεια εξελίσσεται σε βασική ΑΠΕ με νέα τεχνολογία-Τεράστιες δυνατότητες» https://epixeireite.duth.gr/?q=node/6068#.YnIyl-hBy3A 26 Μαρτίου 2013, έκδ. ηλεκτρονική: 10:06. (ανακτήθηκε Δευτέρα 2 Μαΐου 2022)
 Insider, «Σημαντική αύξηση των επενδύσεων στην ωκεάνια ενέργεια», https://www.insider.gr/sustainability/217952/simantiki-ayxisi-ton-ependyseon-stin-okeania-energeia 20 Μαρτίου 2022, έκδ. ηλεκτρονική: 08:50. (ανακτήθηκε Δευτέρα 2 Μαΐου 2022)
 Ευρωπαϊκή Επιτροπή, Δελτίο Τύπου «Αύξηση των υπεράκτιων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας για μια κλιματικά ουδέτερη Ευρώπη» https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/el/ip_20_2096    19 Νοεμβρίου 2020. (ανακτήθηκε Δευτέρα 2 Μαΐου 2022)
 Corpower Ocean, Clean energy from our oceans, https://www.corpowerocean.com/ (ανακτήθηκε Δευτέρα 2 Μαΐου 2022)
 European Commission, Joint Research Centre SETIS-SET Plan information system, Ocean Energy, https://setis.ec.europa.eu/ocean-energy_en 1 Μαΐου 2013 (ανακτήθηκε Δευτέρα 2 Μαΐου 2022)
 EMEC, The European Marine Energy Centre, https://www.emec.org.uk/ (ανακτήθηκε Δευτέρα 2 Μαΐου 2022)
 Βασίλης Ταμπραντζής, «Ωκεάνια ενέργεια, μία ανανεώσιμη πηγή», MAXMAG, https://www.maxmag.gr/texnologia/okeania-energeia-mia-ananeosimi-pigi/ 22 Ιουλίου 2020 (ανακτήθηκε Δευτέρα 2 Μαΐου 2022)