24.4 C
Chania
Πέμπτη, 31 Ιουλίου, 2025

Ηλιακή ενέργεια και αφαλάτωση νερού

» Είναι εφικτή η χρήση της στην Κρήτη;

Το νερό και η ενέργεια αποτελούν πολύτιµους πόρους οι οποίοι είναι απαραίτητοι για την ευηµερία των σύγχρονων κοινωνιών. Η Κρήτη διαθέτει άφθονη ηλιακή ενέργεια, περιβάλλεται από θάλασσα ενώ οι υδάτινοι πόροι της είναι οριακοί µε το τρόπο που τους διαχειριζόµαστε σήµερα.

Η χρήση υδάτινων πόρων στη Κρήτη

Αν και το ύψος των ετήσιων βροχοπτώσεων στη Κρήτη κρίνεται ικανοποιητικό σε σχέση µε άλλες περιοχές της χώρας η κάλυψη των αναγκών της σε υδάτινους πόρους είναι σήµερα οριακή. Τα καρστικά πετρώµατα σε πολλές περιοχές του νησιού συµβάλλουν στη τροφοδοσία των υπόγειων υδροφορέων µε καλής ποιότητας νερό. Η γεωργία αποτελεί σήµερα το κύριο καταναλωτή υδάτινων πόρων στη Κρήτη συµµετέχοντας κατά 80% περίπου στη συνολική κατανάλωση τους. Σηµαντικές ποσότητες νερού χρησιµοποιούνται επίσης σε αστικές χρήσεις συµπεριλαµβανοµένου και του τουριστικού τοµέα δεδοµένου ότι πάνω από 6 εκατ. τουρίστες επισκέπτονται το νησί κάθε χρόνο. Η κάλυψη των υδάτινων αναγκών της Κρήτης γίνεται κατά κύριο λόγο µε την αξιοποίηση των υπόγειων υδροφορέων αλλά και των φραγµάτων που έχουν ήδη δηµιουργηθεί (φράγµα Ποταµών, φράγµα Αποσελέµη κ.α.). Αν και το νησί σαν σύνολο έχει ικανοποιητικό ύψος ετήσιων βροχοπτώσεων αυτές είναι άνισα κατανεµηµένες µε τη δυτική Κρήτη να δέχεται αρκετές βροχοπτώσεις ενώ η ανατολική πλευρά του νησιού λιγοστές. Σύµφωνα µε υπάρχουσες µελέτες στη γεωργία δαπανάται το 78.3 % της κατανάλωσης των υδάτινων πόρων της Κρήτης, σε αστικές χρήσεις το 20.9% και σε άλλους τοµείς το υπόλοιπο 0.8%.

Η επάρκεια υδάτινων πόρων στο µέλλον στη Κρήτη

Η επάρκεια των υδάτινων πόρων σε µία περιοχή εξαρτάται από τη προσφορά και τη ζήτηση τους. Όπως προαναφέρθηκε η κάλυψη των αναγκών της Κρήτης επιτυγχάνεται σήµερα µε τη χρήση νερών από υδάτινους ταµιευτήρες και άντλησης τους από υπόγειους υδροφορείς. Σύµφωνα µε τις υπάρχουσες εκτιµήσεις η περιοχή της Κρήτης (και της ανατολικής Μεσογείου) αναµένεται να έχει µειωµένες βροχοπτώσεις στο µέλλον λόγω κλιµατικής κρίσης. Συνεπώς για τη βελτίωση της επάρκειας τους θα πρέπει αφ’ ενός να αυξηθεί η προσφορά τους και αφ’ ετέρου να µειωθεί η ζήτηση τους.
Η αύξηση της προσφοράς υδάτινων πόρων στη Κρήτη θα µπορούσε να προέλθει από:
Α) ∆ηµιουργία νέων ταµιευτήρων νερού για την αποθήκευση του κατά τους χειµερινούς µήνες και χρήση του τους θερινούς,
Β) Επαναχρησιµοποίηση των επεξεργασµένων αστικών λυµάτων για άρδευση γεωργικών εκτάσεων,
Γ) ∆ηµιουργία εγκαταστάσεων αφαλάτωσης θαλάσσιου νερού,
∆) Μείωση των µεγάλων απωλειών νερού στα παλαιωµένα δίκτυα ύδρευσης, και
Ε) Αποφυγή της υπεράντλησης υδάτινων πόρων από υπόγειους υδροφορείς που βρίσκονται πλησίον των ακτών γιατί όταν η στάθµη τους κατέλθει κάτω από τη στάθµη της θάλασσας σταδιακά αυτοί εµπλουτίζονται µε θαλασσινό νερό και δεν είναι πλέον χρήσιµοι για αστική χρήση ή για άρδευση.
Η µείωση της ζήτησης υδάτινων πόρων στο µέλλον στη Κρήτη θα µπορούσε να προέλθει από:
Α) Εξοικονόµηση υδάτινων πόρων στη γεωργία (όπου η χρήση του νερού για άρδευση γίνεται µε παλιές µη αποδοτικές και σπάταλες τεχνικές), στο τουρισµό και σε αστικές χρήσεις, και
Β) Στη καλλιέργεια φυτών και δένδρων µε χαµηλές απαιτήσεις νερού για άρδευση.
Χωρίς τις αναγκαίες αλλαγές του σηµερινού µοντέλου διαχείρισης των υδάτινων πόρων στη Κρήτη είναι πιθανόν η προσφορά τους να µειωθεί στο µέλλον ενώ η ζήτηση τους να αυξηθεί.

Οι τεχνολογίες αφαλάτωσης νερού

Η αφαλάτωση θαλάσσιων ή υφάλµυρων υδάτων περιλαµβάνει την αποµάκρυνση των αλάτων (κυρίως χλωριούχου νατρίου) που περιέχουν και αποτελεί µία ικανοποιητική µέθοδο παραγωγής καλής ποιότητας πόσιµου νερού για αστική, γεωργική, βιοµηχανική και τουριστική χρήση. Μεταξύ των τεχνολογιών αφαλάτωσης νερού περιλαµβάνονται και οι εξής.
Α) Απόσταξη του θαλασσινού νερού
Η απόσταξη του νερού της θάλασσας περιλαµβάνει τη θέρµανση και την ατµοποίηση του. Στη συνέχεια οι υδρατµοί διοχετεύονται σε θαλάµους χαµηλής πίεσης όπου υγροποιούνται παρέχοντας νερό χωρίς άλατα.
Β) Η ηλεκτροδιάλυση του νερού
Η ηλεκτροδιάλυση του νερού περιλαµβάνει τη χρήση ηλεκτρικά φορτισµένων µεµβρανών και ηλεκτροδίων για την αποµάκρυνση των αλάτων από το νερό.
Γ) Η συµπήκνωση των υδρατµών µε τη συµπίεση τους
Η τεχνολογία αυτή περιλαµβάνει τη χρήση µηχανικής ή θερµικής συµπίεσης των υδρατµών, προερχοµένων από την εξάτµιση του νερού, για την υγροποίηση τους. Η εκλυόµενη θερµότητα κατά τη συµπίεση επαναχρησιµοποιείται για την εξάτµιση του νερού.
∆) Η αντίστροφη όσµωση
Η αντίστροφη όσµωση είναι σήµερα η πιο διαδεδοµένη τεχνολογία αφαλάτωσης νερού. Χρησιµοποιεί ηµιπερατές µεµβράνες για να αποµακρύνει τα άλατα και τις ακαθαρσίες από το νερό. Με την εφαρµογή υψηλών πιέσεων (περίπου 55-70 ατµοσφαιρών) τα µόρια του νερού (τα οποία είναι µικρά σε σχέση µε τα µόρια του άλατος) διέρχονται από τους µικρούς πόρους των µεµβρανών διαχωριζόµενα από τα µόρια του άλατος.

Αφαλάτωση του νερού µε αντίστροφη όσµωση

Η τεχνολογία της αντίστροφης όσµωσης αποµακρύνει τα άλατα και τις ακαθαρσίες από το νερό σε ποσοστό άνω του 99% παράγοντας νερό πολύ καλής ποιότητας για αστική και γεωργική χρήση. Χρησιµοποιεί κυρίως ηλεκτρική ενέργεια και όχι θερµική που απαιτείται σε άλλες διεργασίες αφαλάτωσης. Η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας ανέρχεται σε 3-4 kWh ανά κυβικό µέτρο παραγόµενου αφαλατωµένου νερού. Σε ένα σύστηµα αφαλάτωσης νερού γίνεται αρχικά µία προεπεξεργασία του για την αποµάκρυνση των µεγάλων σωµατιδίων και των µικροοργανισµών που θα µπορούσαν να φθείρουν τις ηµιπερατές µεµβράνες. Ακολουθεί η διαδικασία της αντίστροφης όσµωσης ενώ η διεργασία ολοκληρώνεται µε µία ακόµη επεξεργασία για τη σταθεροποίηση του αφαλατωµένου νερού. Τα κύρια µειονεκτήµατα της αντίστροφης όσµωσης είναι:
Α) Η δυσκολία διάθεσης του παραγόµενου, µαζί µε το αφαλατωµένο νερό, διαλύµατος µε µεγάλη συγκέντρωση αλάτων το οποίο µπορεί να δηµιουργήσει προβλήµατα σε αποδέκτες όταν διατεθεί,
Β) Η συχνή φθορά των ηµιπερατών µεµβρανών που χρησιµοποιούνται στην αντίστροφη όσµωση. Οι ακαθαρσίες, µικροοργανισµοί και τα άλατα που εµπεριέχονται στο νερό επιδρούν δυσµενώς στις ευαίσθητες µεµβράνες µε αποτέλεσµα να µειώνεται η απόδοση τους. Γι αυτό είναι αναγκαίος ο συχνός καθαρισµός τους ή και η αντικατάσταση τους που επιβαρύνει το κόστος του παραγόµενου αφαλατωµένου νερού.

Η αφαλάτωση του θαλάσσιου νερού στη περιοχή της ανατολικής Μεσογείου

Η περιοχή της ανατολικής Μεσογείου αντιµετωπίζει ήδη πρόβληµα επάρκειας υδάτινων πόρων και η αφαλάτωση θαλάσσιου νερού αποτελεί µία λύση που διασφαλίζει τη παροχή ικανοποιητικής ποσότητας και ποιότητας νερού. ∆ύο χώρες της περιοχής αυτής που έχουν εγκαταστήσει αξιόλογες µονάδες αφαλάτωσης µε αντίστροφη όσµωση είναι η Κύπρος και το Ισραήλ.
Μία εγκατάσταση αφαλάτωσης στη Κύπρο βρίσκεται στη περιοχή του Βασιλικού στη νότια πλευρά του νησιού. Η µονάδα αυτή είναι δυναµικότητας 60.000 Μ3 ηµερησίως, χρησιµοποιεί τη τεχνολογία της αντίστροφης όσµωσης και τροφοδοτεί µε πόσιµο νερό τη Λευκωσία. Μία άλλη µονάδα αφαλάτωσης θαλάσσιου νερού στη Κύπρο βρίσκεται πλησίον του αεροδροµίου της Λάρνακας. Η µονάδα αυτή δυναµικότητας 60.000 Μ3 ηµερησίως χρησιµοποιεί τη τεχνολογία της αντίστροφης όσµωσης και καλύπτει τις ανάγκες ύδρευσης και άρδευσης των ανατολικών περιοχών της Κύπρου.
Το Ισραήλ βασίζεται στη τεχνολογία της αφαλάτωσης θαλάσσιου νερού για τη κάλυψη των αναγκών του για ύδρευση και άρδευση. Το εργοστάσιο αφαλάτωσης νερού µε αντίστροφη όσµωση Ashkelon δυναµικότητας 330.000 Μ3 νερού ηµερησίως είναι ένα από τα µεγαλύτερα του είδους του παγκοσµίως και καλύπτει το 15% των αναγκών της χώρας σε νερό ύδρευσης και άρδευσης. Μία άλλη µεγάλη εγκατάσταση αφαλάτωσης νερού µε αντίστροφη όσµωση στο Ισραήλ είναι η µονάδα Sorek µε δυναµικότητα 624.000 Μ3 νερού ηµερησίως. Η µονάδα αυτή βρίσκεται νότια του Τελ Αβίβ και καλύπτει σηµαντικό µέρος των αναγκών της χώρας σε υδάτινους πόρους.
Εκτός όµως από τις προαναφερθείσες χώρες της ανατολικής Μεσογείου χώρες σε άλλες περιοχές που αντιµετωπίζουν έλλειµµα υδάτινων πόρων χρησιµοποιούν τη τεχνολογία της αντίστροφης όσµωσης για την αφαλάτωση νερού και τη κάλυψη των αναγκών τους.
Το εργοστάσιο αφαλάτωσης νερού Torrevieja βρίσκεται στη περιοχή Alicante της νοτιοανατολικής Ισπανίας. Χρησιµοποιώντας αντίστροφη όσµωση και µε δυναµικότητα αφαλάτωσης 240.000 Μ3 νερού ηµερησίως συµβάλλει στη κάλυψη των αναγκών ύδρευσης και άρδευσης της ευρύτερης περιοχής. Το 80% περίπου του πόσιµου νερού της περιοχής αυτής προέρχεται από µονάδες αφαλάτωσης.
Το εργοστάσιο αφαλάτωσης νερού Carlsbad βρίσκεται στη περιοχή του San Diego της Καλιφόρνιας των ΗΠΑ. Χρησιµοποιώντας τη τεχνολογία της αντίστροφης όσµωσης αφαλατώνει περίπου 190.000 Μ3 νερού ηµερησίως καλύπτοντας τις ανάγκες περίπου 400.000 κατοίκων της περιοχής.

Η χρήση της ηλιακής ενέργειας στην αφαλάτωση θαλάσσιου νερού µε αντίστροφη όσµωση στη Κρήτη

Η αφθονία της ηλιακής ενέργειας στη Κρήτη σε συνδυασµό µε τις σύγχρονες εξελίξεις στο τοµέα της φωτοβολταϊκής τεχνολογίας κάνουν ιδιαίτερα ελυστική οικονοµικά τη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας µε φωτοβολταϊκά συστήµατα. Μέχρι σήµερα µε τους περιορισµούς που επέβαλε στην ανάπτυξη νέων φωτοβολταϊκών σταθµών η µη διασύνδεση του ηλεκτρικού δικτύου της Κρήτης η ισχύς των φωτοβολταϊκών εγκαταστάσεων στο νησί ανέρχεται σε περίπου 100 MWp. Οι σταθµοί αυτοί παράγουν περίπου 150 GWh ετησίως ποσότητα σχετικά µικρή σε σχέση µε την ετήσια κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας στη Κρήτη που ανέρχεται σε περίπου 3.000 GWh. Όµως η ηλεκτρική ενέργεια που απαιτείται στις εγκαταστάσεις αφαλάτωσης θαλάσσιου νερού µε αντίστροφη όσµωση θα µπορούσε να παραχθεί µε φωτοβολταϊκά συστήµατα κάτι απολύτως εφικτό οικονοµικά και τεχνικά σήµερα δεδοµένης και της ολοκλήρωσης της ηλεκτρικής διασύνδεσης του νησιού µε δύο υποθαλάσσια καλώδια και της αναµενόµενης άρσης των περιορισµών για την εγκατάσταση νέων φωτοβολταϊκών µονάδων στο νησί.
Υπολογίζεται ότι για τη παραγωγή στη Κρήτη µε αφαλάτωση και µε αντίστροφη όσµωση πόσιµου νερού 25.52 εκατ κυβικών µέτρων ετησίως – το οποίο αντιστοιχεί στο 20% των σηµερινών αναγκών του νερού για αστικές χρήσεις – θα απαιτηθεί η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας 114.84 GWh ετησίως. Εφόσον η ενέργεια αυτή παραχθεί µε φωτοβολταϊκά πλαίσια η ονοµαστική τους ισχύς ανέρχεται σε 76.56 MWp ενώ το κόστος εγκατάστασης τους εκτιµάται σε 84.22 εκατ. €. Η ισχύς αυτή των φωτοβολταϊκών πλαισίων αντιστοιχεί περίπου στα τρία τέταρτα της σηµερινής εγκατεστηµένης ισχύος των φωτοβολταϊκών συστηµάτων στη Κρήτη.
Ο συνδυασµός της φωτοβολταϊκής τεχνολογίας µε την αφαλάτωση θαλάσσιου νερού µε αντίστροφη όσµωση στη Κρήτη διασφαλίζει ότι:
Α) Η µεγάλη ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που απαιτεί η αφαλάτωση του θαλάσσιου νερού µε αντίστροφη όσµωση στη Κρήτη µπορεί να προέλθει µε οικονοµικό τρόπο από την ηλιακή ενέργεια που αφθονεί στο νησί και τη χρήση φωτοβολταϊκών συστηµάτων. Εκτιµάται ότι όπως η τιµή των φωτοβολταικών πλαισίων µειώθηκε δραστικά τη τελευταία δεκαπενταετία (2010-2025) είναι πολύ πιθανόν σύντοµα τεχνολογικές καινοτοµίες να µειώσουν σηµαντικά την απαιτούµενη ηλεκτρική ενέργεια για την αφαλάτωση νερού µε αντίστροφη όσµωση µε αποτέλεσµα η τιµή του αφαλατωµένου νερού να µειωθεί σηµαντικά,
Β) Η αφαλάτωση του θαλάσσιου νερού µε αντίστροφη όσµωση – σε συνδυασµό και µε τα άλλα µέτρα που προαναφέρθηκαν – µπορεί να διασφαλίσει τις απαιτούµενες ποσότητες υδάτινων πόρων που χρειάζεται η Κρήτη, και
Γ) Το κόστος των φωτοβολταϊκών συστηµάτων που απαιτούνται για τη παροχή της απαιτούµενης ηλεκτρικής ενέργειας στη µονάδα αφαλάτωσης µε αντίστροφη όσµωση δεν είναι απαγορευτικό ενώ η αδειοδότηση τους δεν αναµένεται να παρουσιάσει δυσκολίες µετά τη διασύνδεση του ηλεκτρικού δικτύου της Κρήτης.
Καθώς η Κρήτη διαθέτει σε αφθονία δύο ανανεώσιµους ενεργειακούς πόρους, την ηλιακή ενέργεια και το θαλάσσιο νερό, αυτοί θα µπορούσαν να συµβάλουν στην εξασφάλιση των απαραίτητων υδάνινων πόρων που χρειάζεται το νησί σήµερα και στο µέλλον.
*Ο Γιάννης Βουρδουµπάς είναι χηµικός
Μηχανικός ΕΜΠ, M.Sc., Ph.D.

Περισσότερα στοιχεία για το θέµα αυτό είναι διαθέσιµα στα ακόλουθα άρθρα του γράφοντος που έχουν δηµοσιευθεί σε αγγλόφωνα επιστηµονικά περιοδικά:
A) Vourdoubas, J. (2025). Possibility of sea water desalinaton using reverse osmosis powered by solar photovoltaic electricity on the island of Crete, Greece, International Journal of Advanced Multidisciplinary Research and Studies, 5(3), 851-858, και
B) Vourdoubas, J. (2021). The water-energy nexus in the island of Crete, Greece, Environmental Management and Sustainable Development, 10(2), 44-57.


Ακολουθήστε τα Χανιώτικα Νέα στο Google News στο Facebook και στο Twitter.

Δημοφιλή άρθρα

Αφήστε ένα σχόλιο

Please enter your comment!
Please enter your name here

Μικρές αγγελίες

aggelies

Βήμα στον αναγνώστη

Στείλτε μας φωτό και video ή κάντε μία καταγγελία

Συμπληρώστε τη φόρμα

Ειδήσεις

Χρήσιμα