Τρίτη 11 Ιουλίου 2023

Βιομηχανικές Φωτοβολταϊκές Εγκαταστάσεις (Θερμικές φούσκες1)

Λιούζας Στέφανος

Βιοκαλλιεργητής και Ηλεκτρολόγος Τεχνολόγος  Μηχανικός  

Βασιλειάδα Καστοριάς   

Φεβρουάριος 2023    


Έχουν διατυπωθεί  αρκετές και σημαντικές παρατηρήσεις για τις επιπτώσεις που έχουν στο φυσικό περιβάλλον  οι Βιομηχανικές *1  Εγκαταστάσεις Παραγωγής ενέργειας - Φωτοβολταϊκά και Ανεμογεννήτριες.
Στο σημείωμα αυτό δεν θα επαναλάβω ό,τι ήδη έχει διατυπωθεί ευρέως. Θα προσπαθήσω να θέσω ακόμη ορισμένα στοιχεία που αποπειρώνται να αποκαλύψουν, κάπως, την πραγματικότητα.
Θα περιοριστώ  σε αυτό που αρκετές μελέτες και έρευνες, (περιβαλλοντικές, τεχνικές)  έχουν ως συνήθη κατακλείδα… «…Καλές είναι οι ΑΠΕ…  αλλά (ίσως, ενδεχόμενα) χρειάζεται περαιτέρω διερεύνηση ως προς τις  επιπτώσεις …» και... τέλος.
Κατά στο Κυρίαρχο μοντέλο αντιλήψεων (βασικά Πολιτικό και Κοινωνιολογικό, λιγότερο Τεχνικό και Επιστημονικό) ακόμη και αυτό το επίπεδο αμφιβολίας (της περαιτέρω διερεύνησης) είναι αδιανόητο… 

Παράγουν αέρια του θερμοκηπίου τα Φωτοβολταϊκά και οι Ανεμογεννήτριες; 

Έχουν επιπτώσεις στην διάσταση του τοπικού και πλανητικού κλίματος που μας απασχολεί καίρια; 

Και φυσικά όχι! 

Και αλλοίμονο σε όποια άποψη τολμήσει  να θέσει σχετικό προβληματισμό, να θίξει δηλαδή, το … «ιερό δισκοπότηρο» της «νέο - αέρο - οίκο- ανάπτυξης»!  
Αφετηρία στην προκείμενη, μικρή απόπειρα, να τεθούν μερικά ζητήματα με το κεφάλι επάνω, είναι η … θερμότητα και η θερμική δυναμική του πλανήτη!  (Αυτό είναι εξάλλου είναι και το πρωτογενές πρόβλημα μας, ως ανθρωπότητα!) *2

Ας "μετρήσουμε" λοιπόν, για να έχουμε μια πραγματική καταγραφή, στο πεδίο! 

Πόση θερμότητα  (στο υπέρυθρο – αισθητό), επιπλέον της  φυσικής διεργασίας στον πλανήτη, παράγεται και από που!  *3 …(Θα είχε δε, και ιδιαίτερη σημασία αν δείχναμε και από πού συγκρατείται στην ατμόσφαιρα…)

Βιομηχανικά Πάρκα Φωτοβολταϊκών:

(Προσεγγιστικός, εμπειρικός, υπολογισμός με «μέσες» τιμές της, επιπλέον του φυσιολογικού, εκπομπής θερμότητας - επανακτινοβολίας  υπέρυθρης αισθητής - που παρακρατείται από την ατμόσφαιρα - αέρια του θερμοκηπίου …)


Προσέγγιση από Σχετική έρευνα στο πεδίο (https://www.nature.com/articles/srep35070 ).  
Όλες οι τοποθεσίες ήταν εντός των ορίων του Επιστημονικού και Τεχνολογικού Πάρκου του Πανεπιστημίου της Αριζόνα Solar Zone (32,092150°Β, 110,808764°Δ, υψόμετρο: 888 m ASL). 

 Εικόνα 1

 

Από την παραπάνω έρευνα, στο πεδίο, συνάγεται ότι έχουμε μια  μέση άνοδο της θερμοκρασίας πάνω από την Εγκατάσταση Φωτοβολταικών (1MW ονομαστικής ισχύος, περίπου έκταση εγκατάστασης 10 στρέμματα, με μέση  απόδοση 0,25) κατά 4 βαθμούς Κελσίου, από αντίστοιχη ερημική(!) περιοχή (πόσω μάλλον από μια περιοχή βλάστησης). 


Η πραγματική παραγωγική ικανότητα (προερχόμενη από την ακτινοβολία του Ήλιου (με 18% δυνατότητα μετατροπής) 1MW ονομαστικής ισχύος και 25% απόδοση, είναι  0,25 MW, και αυτό αντιστοιχεί σε 1,1 MW    απόρριψη σε θερμότητα  στο περιβάλλον (80% της εισερχόμενης από τον Ήλιο). Ναι, βεβαίως, και 2% ακτινοβολία "για να τα βλέπουμε"!
Η απόρριψη αυτή, γίνεται με την επανακτινοβολία - «επιστροφή» ενέργειας Υπέρυθρης - Αισθητής, ιδιαίτερα κατά την διάρκεια της νύχτας, από την έκταση της επιφάνειας εγκατάστασης (έδαφος  και  μάζα εγκατάστασης που θερμοκρατεί).
Με υπολογισμούς απλής Φυσικής (Βασική εξίσωση θερμοδυναμικής Q=mcΔθ ), για τους 4 βαθμούς Κελσίου διαφορά θερμοκρασίας, και ποσό θερμότητας- ενέργειας  περί τα 1,1 Mwh,  ή 13,2 MWh κάθε ημέρα ή περίπου 4.800 MWh ετησίως, καλύπτει όγκο αέρα  περίπου  9.000.000 m3 πάνω από την εγκατάσταση, για κάθε ημέρα και όλο το χρόνο (πού παράγει)!
Αυτό μπορεί να μην γίνεται πολύ αισθητό  στο πεδίο (αυτό ισχυρίζονται και οι Εταιρείες Φ/Β), λόγω των ανοδικών ρευμάτων, αλλά είναι, επί πλέον, θέρμανση των αερίων μαζών και της ατμόσφαιρας εν γένει! 

Ωστόσο, ενίοτε, μπορεί να προκαλέσει και το φαινόμενο της «θερμικής νησίδας ή φούσκας», που αιωρείται πάνω από κάθε τέτοια εγκατάσταση με μεγαλύτερες πιέσεις  και θερμοκρασίες από του περιβάλλοντος, με τις ανάλογες μικροτοπικές κλιματολογικές  συνέπειες και επιπτώσεις… (το φαινόμενο αυτό απασχολεί ιδιαίτερα την Επιστημονκή κοινότητα τελευταία...)
Κατά το νόμο  Stefan -  Boltzman  Q=5.67x10-8xExT4   η θερμοκρασία επανακτινοβολίας της επιφάνειας του εδάφους και της προκείμενης εγκατάστασης είναι κοντά στους 17,5 βαθμούς Κελσίου ψηλότερη από του ευρύτερου περιβάλλοντος!

Συσχετίσεις και ισοδύναμα για 1 MW ονομαστικής ισχύος  Βιομηχανικής εγκατάστασης Φωτοβολταικών :


Α) Παραγόμενη ενέργεια προς αισθητή υπέρ-θέρμανση:  

α) Θεωρητικά από τα 168w/m2 εισερχόμενης, στην επιφάνεια του πλανήτη μας, ακτινοβολίας από τον Ήλιο θα έχουμε απόδοση σε ενέργεια ηλεκτρική (max) περί τα 30,24 w/m2 (18%) και θερμική απόρριψη περί τα 134,4 w/m2 (80%), ήτοι σχέση  1/ 4,44 !

(Η σχέση παραγόμενης προς απορριπτόμενη δεν αλλάζει  και εάν υπολογίσουμε για την χώρα μας  εισερχόμενη από τον Ήλιο ενέργεια περί τα 1.000 w/m2 και παραγωγή 150 -200  w/m2 που υπολογίζουν οι Εταιρείες Φ/Β).

 
β) Το 1 MW Ονομαστικής ισχύος, αυτής της εγκατάστασης παράγει περί τα 1.095 MWh πραγματικά ετησίως και απορρίπτει, όπως προαναφέρθηκε 4.800 MWh ετησίως!
Η σχέση ενέργειας παραγωγής  προς ενέργεια αποβολής, επιπλέον, θερμότητας, είναι: 1.095/4800 ή  1/ 4,38 !  
Υστερεί κατά πολύ έναντι των κλασικών συμβατικών (μείγμα, άνθρακας, πετρέλαιο, αέριο), που είναι  περίπου 1/1 (βιβλιογραφία).

Σε επίπεδο επιφάνειας της χώρας μας αυτό σημαίνει:

1.   Εάν όλη η ετήσια ηλεκτρική ενέργεια  περί τα 50Χ106 MWh στην Ελλάδα παραχθεί μόνο από λιγνίτη με απόδοση 35% και θερμική απόρριψη 65% πρωτογενούς  παραγωγής ενέργειας στην ατμόσφαιρα της χώρας, (σε όγκο όσο η επιφάνεια της  επί ύψος 3.000m) θα ανέβαζε την θερμοκρασία της κατά 0,08 0c ετησίως. 

2.  Εάν όλη η ετήσια παραγωγή παραχθεί μόνο από Φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις με απόδοση 18% και θερμική απόρριψη 80%, τότε η θερμοκρασία της θα ανέβαινε κατά 0,196  0c ετησίως, δηλαδή 2,454 (δυόμιση) φορές πιο γρήγορα! 

«Κλιματική αλλαγή και το διοξείδιο του άνθρακα CO2»: Βασίλης Κουμπάκης .

Και ας ψάξουμε με τι θα ψύξουμε  μετά, τους τόπους μας και τον πλανήτη αφού δεν «βλέπουμε» ούτε το δέντρο ούτε το δάσος!
Β) Ισοδύναμο σε …πετρέλαιο: Για 4.800 Mwh σε ενέργεια υπερθέρμανσης ετησίως, σαν να καίμε 480 Τόνους πετρέλαιο! (θερμογόνος ισχύς πετρελαίου 10 Kwh/ltr)
Γ) Αποτύπωμα σε CO2:

Πρώτη εκδοχή: Το πλεόνασμα εκπομπών θερμότητας 4.800 Mwh ετησίως, ισοδυναμεί, περίπου, με καταστροφή από πυρκαγιά (υπολογισμοί με μέσους όρους)  8000 τόνων δασικής βιομάζας, δηλαδή περίπου από 170 έως 2180 στρέμματα  ενός μεικτού  δάσους της περιοχής μας και με άμεση έκλυση από 50 έως 545 τόνους CO2!

Ενώ για να παραχθεί η ίδια βιομάζα από την  διαδικασία της Φωτοσύνθεσης, θα απορροφούσε αντίστοιχα από την ατμόσφαιρα 48.000 τόνους  CO2!  

Ιδού το δέντρο!

Δεύτερη εκδοχή: Αυτό αντιστοιχεί σε περίπου 4.800 Τόνους CO2!  (Τόσο ποσό θερμότητας - ενέργειας, υποτίθεται ότι συγκρατούνται  σε μόρια του CO2, σύμφωνα με την «επικρατούσα», επιβεβλημένη δια νόμων θεωρία!) Είναι αυτό που λένε οι Εταιρείες: "παράγω 1Mwh από ΑΠΕ, δεν εκπέμπω 1 Τόνο CO2 πληρώστε με και γι΄αυτό..."! Αλλά γιά το θέμα της παραγωγής υπερθέρμανσης απόλυτη σιγή...

(Υποστηρίζεται, πάντως, από μέρος της Επιστημονικής κοινότητας ότι ο περιορισμός της, επιπλέον της φυσιολογικής, επανακτινοβολούμενης Θερμικής - Αισθητής ενέργειας είναι Το σημαντικό κλειδί, για μέτρα και πολιτικές,  με απόδοση σε πολύ συντομότερο χρόνο, από ο,τι το έτος 2100  που  υπολογίζουν οι θιασώτες της θεωρίας του CO2, για μια πιο ισόρροπη υδρολογική λειτουργία του πλανήτη και τον μετριασμό των ακραίων   συνθηκών και μεταβολών στο κλίμα, που έχουν ήδη τεράστιο  οικονομικό και κοινωνικό κόστος στην ανθρωπότητα!  *2 (https://www.regenerate-earth.org/ )

Δ) Αντιστοίχηση σε …δέντρα (μόνο για την ψύξη): 

Για τα 4800 Mwh, σε ενέργεια υπερθέρμανσης ετησίως, έχουμε  σε αντιστοίχηση περίπου 384 δέντρα, που εξασφαλίζουν  μέσω της διαπνοής, ψύξη στην περιοχή και στον πλανήτη, εξατμίζουν νερό,  δημιουργούν  σύννεφα και βροχές και εξασφαλίζουν  την διατήρηση της εδαφικής θερμοκρασίας και της επανακτινοβολίας, εν γένει, σε πολύ χαμηλότερα επίπεδα! 

(100 MWh, σε λανθάνουσα ροή ενέργειας ετησίως, δεσμεύονται από διαπνοή  8 δέντρων δεκάμετρων με ακτίνα όγκου περί τα 5m, ήτοι: 500 m3 - κυβικά μέτρα όγκου).

Συμπέρασμα:  Τα περί «πράσινης» ενέργειας  των Βιομηχανικών  Φωτοβολταικών, είναι τόσο μεγάλη φούσκα όσο και η «θερμική φούσκα» που υψώνεται επάνω από κάθε Βιομηχανική εγκατάσταση Φωτοβολταϊκών. *4 και*5

 (Τις συνέπειες μπορούμε να αξιολογήσουμε και από αντίστοιχες έρευνες για τα «θερμικά νησιά ή φούσκες», πάνω από αστικές περιοχές, πάνω από κοιλάδες - πεδιάδες πρώην γόνιμης γης που έχει σχεδόν εξαντληθεί - ερημοποιηθεί, από τα χημικά λιπάσματα και φυτοφάρμακα, το εξαντλητικό όργωμα, την μη βόσκηση ή την  υπέρ-βόσκηση, τις φωτιές, τις επιδοτούμενες αγραναπαύσεις και άλλες τέτοιες πρακτικές, ακόμη και πάνω από κορυφογραμμές των βουνών από τις Βιομηχανικές Αιολικές Εγκαταστάσεις  *6 ).

Πρόκειται  για ένα  λάθος ενηλικίωσης της ανθρωπότητας;

Σημειώσεις:

*1. Βιομηχανικές, σε αντιπαράθεση με τις ήπιες μικρές εγκαταστάσεις αυτοπαραγωγής στεγών, μικρών γηπέδων για ανάγκες  κοινοτήτων, εγκαταστάσεων άρδευσης, ύδρευσης, παραγωγικών εγκαταστάσεων κλπ, που ήταν ένα αρχικό  αίτημα της οικολογίας και  για Δημοκρατικούς, επιπλέον, λόγους άμεσης χρήσης αυτής της παραγωγής ενέργειας από την κοινωνία (ήδη το αποτύπωμα των χώρων εγκατάστασης τους στο περιβάλλον είναι,  εν πολλοίς, εκφρασμένο!)
 
*2. Η θερμική δυναμική του πλανήτη διέπεται και καθοδηγείται κατά 95% από το νερό! Το CO2 επηρεάζει το 4% της δυναμικής αυτής.
Με 5% αύξηση της πράσινης βλάστησης στον πλανήτη, «δεσμεύουμε» ποσότητες θερμότητας από το υπέρυθρο – αισθητό, σε λανθάνουσα θερμότητα (φυσικής ψύξης της γήινης επιφάνειας και της ατμόσφαιρας κατά 1%, όση και η, επιπλέον, άνοδος - υπερθέρμανση του πλανήτη!). Ταυτόχρονα αποθηκεύουμε  Άνθρακα στο έδαφος από τα «πλεονάσματα» CO2 στην ατμόσφαιρα περισσότερα από αυτά που εκπέμπουμε «τεχνητά», που αποτελεί και την μεγάλη παρακαταθήκη παραγωγικότητας (σταθεροποιημένη οργανική ουσία στο έδαφος).
 
*3. Γιατί εάν δεν υπάρχει, επιπλέον του φυσιολογικού, επανακτινοβολούμενη θερμότητα - μακρού κύματος υπέρυθρη - εν γένει, πως θα υπέρ - θερμανθούν αυτά τα αέρια του «τεχνητού» μέρους, πλέον του  φυσικού θερμοκηπίου  και θα επιφέρουν γενική αύξηση της θέρμανσης στον πλανήτη; (Σήμερα αυτή η υπερθέρμανση, υπολογίζεται στους 0,7 και ως το έτος 2100 στους 1,3 βαθμούς Κελσίου. Αυτό αντιστοιχεί σε παρακράτηση 3 w/m2 θέρμανσης στην ατμόσφαιρα, 1% περίπου, από την εισερχόμενη 342 w/m2  από τον Ήλιο).
 
*4. Για τις αντίστοιχες Φ/Β Βιομηχανικές εγκαταστάσεις της περιοχής Εορδαίας, θα έχουμε άνοδο της τοπικής θερμοκρασίας  περί τους 6 βαθμούς Κελσίου πάνω από κάθε περιοχή Βιομηχανικής εγκατάστασης (… από εκτιμήσεις  Μηχανικών των έργων)! Θα πρόκειται φυσικά για  επίπεδα Σαχάρας με  αντίστοιχες κλιματολογικές επιπτώσεις τοπικές και ευρύτερες.
 
*5. Για το Φ/Β στο Κωσταράζι (56Mw και έκτασης 256 στρεμμάτων) που έχει ήδη αναγγελθεί, εάν κατασκευαστεί, θα έχουμε μια «θερμική φούσκα», 4 -5 βαθμών Κελσίου πιο πάνω από του περιβάλλοντος, όγκου περί τα 517.000.000 m3  κάθε ημέρα (όσο 500.000 τριώροφα σπίτια!),  και με θερμική  επιβάρυνση της τοπικής ατμόσφαιρας κατά 746,4 Mwh κάθε ημέρα. Κατά το νόμο  Stefan -  Boltzman  Q=5.67x10-8xExT4  η θερμοκρασία επανακτινοβολιας  στο έδαφος και στην μάζα εγκατάστασης, θα είναι κοντά στους 35 βαθμούς Κελσίου ψηλότερη από του ευρύτερου περιβάλλοντος! (και σε ο,τι αυτό συντελεί σε δυσμενείς κλιματολογικές συνέπειες που επισυμβαίνουν με τους «θύλακες» υψηλής θερμοκρασίας και πίεσης...). 
 
*6. Από αντίστοιχη  προσεγγιστική διερεύνηση συνεπειών (https://liouzasstefanos.blogspot.com/2023/07/1-2023-1.html), με ευρήματα …καταπληκτικά!