Για πες μου;

Με αποκαλείς κλέφτη και λαμόγιο. Μήπως είσαι εσύ, που όσο φτιαχνόταν το ΔΙΚΟ ΣΟΥ σπίτι:

 - είχα τις ευθύνες του μισού Ποινικού Κώδικα φορτωμένες στην πλάτη μου κι ας μην ήμουν καν ο επώνυμος κατασκευαστής;

 - τσακωνόμουν για να γίνει η δουλειά σωστά με τον κάθε αλμπάνη μάστορα που μου κουβαλούσες για να αντικατασταστήσει το δικό μου συνεργείο επειδή ακριβώς ήταν "φτηνός" (στην ουσία γνωστός - συγγενής - ρουσφετοβαλμένος);

 - τσιγκουνεύτηκες στα μπετά και τα σίδερα αλλά στα πλακάκια έδωσες ρέστα;

 - άκουγες τον φίλο, ξάδερφο, γείτονα, μπατζανάκη, όλους τους άσχετους μη - μηχανικούς, εκτός από εμένα;

 - έτρεχες και κλαιγόσουν σε εμένα, μετά τον ερχομό της τσιμπίδας της Πολεοδομίας, προκειμένου να σου βρω το κατάλληλο κονέ στην υπηρεσία για να λαδώσεις, να καλυφθούν οι παρανομίες σου και να γλιτώσεις τα πρόστιμα;

 - όταν έπεφτες σε υπάλληλο μηχανικό που ΕΣΥ επέμενες να φέρεις προκειμένου να γλιτώσεις ακόμα και το ψωροευρώ κι εκείνος δεν τα'πιανε, φώναζες απελπισμένος "πού πέσαμε!" κι ερχόσουν πάλι σε εμένα;

 - έσκασες 5000 ευρώ στον μεσίτη, ενώ τσιγκουνεύτηκες να δώσεις ένα 300άρι για να πάρεις έναν μηχανικό να σε συμβουλέψει και τώρα χτυπάς το κεφάλι σου με την μούφα που πήγες κι ψώνισες;

 - εις γνώσιν σου αγόρασες κλεισμένο ημιυπαίθριο από τον χθεσινό μπακάλη - σήμερα κατασκευαστή - υπογράφοντας πλαστά συμβόλαια και τώρα σου φτάιει ο μηχανικός που σε τηλεφωνεί για την νομιμοποίηση;

 - βγάζεις τώρα άχτι γιατί ανήκεις σε έναν επαγγελματικό κλάδο που του γάμησαν - δίκαια ή άδικα, περισσότερο άδικα - τα βάρδουλα με το κάθε νομοσχέδιο της πούτσας που προσπαθούν ύπουλα να περάσουν;

ΟΠΟΙΟΣ ΚΙ ΑΝ ΕΙΣΑΙ.
ΟΤΑΝ ΤΟ ΒΡΑΔΥ ΠΕΦΤΕΙΣ ΝΑ ΚΟΙΜΗΘΕΙΣ, ΝΑ ΣΚΕΦΤΕΣΑΙ ΟΤΙ ΤΟ ΤΑΒΑΝΙ ΠΑΝΩ ΑΠΟ ΤΟ ΚΕΦΑΛΙ ΤΟ ΔΙΚΟ ΣΟΥ ΚΙ ΕΚΕΙΝΑ ΤΗΣ ΟΙΚΟΓΕΝΕΙΑΣ ΣΟΥ ΣΤΕΚΕΤΑΙ ΕΠΕΙΔΗ ΕΧΩ ΚΑΝΕΙ ΚΑΛΑ ΤΗΝ ΔΟΥΛΕΙΑ ΜΟΥ.

 ΚΑΙ ΤΟΤΕ ΠΕΣ ΜΟΥ ΠΟΣΗ ΠΡΕΠΕΙ ΝΑ ΕΙΝΑΙ Η ΑΜΟΙΒΗ ΜΟΥ.

Read more...

Στοιχεία τεχνικής σεισμολογίας

Ακούμε πολλές φορές στις ειδήσεις για καταστρεπτικούς σεισμούς τάδε μεγέθους στην κλίμακα Richter, για σεισμογενείς περιοχές και ζώνες, για μετασεισμούς, για περίοδο επαναφοράς, για κινήσεις λιθοσφαιρικών πλακών κ.τ.λ. Οι περισσότεροι, και πρωτίστως οι δημοσιοκάφροι, νομίζουν ότι γνωρίζουν το ακριβές νόημα των εννοιών αυτών, καθώς και τον αντίκτυπο που μπορεί να έχει στον απλό πολίτη που ενδεχομένως παρακολουθεί τα εκάστοτε νέα. Δεν πρέπει όμως να ξεχνούμε ότι άλλος είναι ο επιστήμονας και άλλος ο επιστημονιστής. Και όπως πολλές φορές διακεκριμένοι σεισμολόγοι προσκλήθηκαν να μιλήσουν σε τηλεπαράθυρα αλλά δεν κατάφεραν να σταυρώσουν λέξη, έτσι υπάρχει μια ιδιαίτερα έντονη ασάφεια σχετικά με τις περισσότερες από τις προαναφερθείσες έννοιες (που αποκτούν ιδιαίτερη σημασία σε μια χώρα σαν την Ελλάδα, με το τόσο βεβαρυμένο σεισμικό ιστορικό), και κυρίως σχετικά με τις δύο σημαντικότερες παραμέτρους που επηρεάζουν τους ανθρώπους ως κοινωνικό σύνολο και τον κύριο αποδέκτη της σεισμικής μανίας, τις κατασκευές τους - την σεισμικότητα και την σεισμική επικινδυνότητα, δύο έννοιες που κακώς συγχέονται. Ας πάρουμε τα πράγματα με την σειρά.

- Γέννηση και γεωγραφική κατανομή των σεισμών

Οι σεισμοί χωρίζονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες: τους τεκτονικούς και τους ηφαιστειογενείς. Οι τεκτονικοί είναι εδαφικές δονήσεις που οφείλονται κυρίως στην θραύση ή την ξαφνική μετακίνηση εδαφικών στρώσεων κατά μήκος ενός υφιστάμενου ρήγματος στον στερεό φλοιό της Γης. Οι ηφαιστειογενείς, που είναι πολύ σπανιότεροι,  οφείλονται στις εκρήξεις των ηφαιστείων. Μια ευρέως παραδεκτή και καλά τεκμηριωμένη θεωρία για την γέννηση των τεκτονικών σεισμών είναι η θεωρία της ελαστικής αναπήδησης (elastic rebound theory) που αναπτύχθηκε το 1906 από τον Reid. Σύμφωνα με αυτήν, οι σεισμοί προκαλούνται από την ξαφνική έκλυση ελαστικής ενέργειας παραμορφώσεως υπό μορφή κινητικής κατά μήκος του γεωλογικού ρήγματος. Η συσσώρευση ελαστικής ενέργειας παραμορφώσεως κατά μήκος των γεωλογικών ρηγμάτων ερμηνεύεται με την θεωρία της κίνησης των λιθοσφαιρικών πλακών στις οποίες χωρίζεται ο στερεός φλοιός της γης και οι οποίες γεννώνται στις μεσωκεάνιες ζώνες και βυθίζονται στο ηπειρωτικό σύστημα διαρρήξεως.

Σχετικές κινήσεις λιθοσφαιρικών πλακών και γέννηση των τεκτονικών ή ηφαιστειογενών σεισμών

Όταν οι λιθοσφαιρικές πλάκες συγκρούονται, μπορεί η μία να ολισθήσει κάτω από το επίπεδο της άλλης. Αυτή η κίνηση αναγκάζει μέρος από το μάγμα του μανδύα, κάτω από τον στερεό φλοιό, να εγκλωβιστεί ανάμεσα στις δύο πλάκες, με αποτέλεσμα να δημιουργούνται εκρηκτικά αποστήματα στην υπερκείμενη πλάκα - τα ηφαίστεια. Η έκρηξη ενός ηφαιστείου συνοδεύεται από τον ανάλογο σεισμό.

Όταν η σύγκρουση των πλακών είναι τελείως μετωπική και τα εδάφη τους κατά κανόνα σκληρά και βραχώδη, με επαρκώς μικρό ποσοστό αργίλου, ιλύος και ιζηματογενών επιφανειών ολίσθησης, εδαφικές στρώσεις τινάζονται προς τα πάνω και παρατηρείται ορογένεση. Οι σεισμοί που προκαλούνται από αυτή η διαδικασία είναι ισχυροί κι επιφανειακοί.

Όταν οι λιθοσφαιρικές πλάκες απομακρύνονται, ο φλοιός σχίζεται κι "αιμορραγεί". Η λάβα του μανδύα που εξέρχεται από την "πληγή" φτάνει στην εδαφική επιφάνεια, ψύχεται, στερεοποιείται και δημιουργεί νέες στρώσεις φλοιού. Τα όρια των πλακών που απομακρύνονται βρίσκονται κυρίως υποθαλάσσια, στις ωκεάνιες λεκάνες, και οι σεισμοί που συνοδεύουν αυτήν την διαδικασία προκαλούν και tsunamis.

 Η σχετική κατά μήκος ολίσθηση δύο πλακών συνήθως προκαλεί ασθενείς σεισμούς. Η κίνηση αυτή δεν είναι πολύ συνηθισμένη και συναντάται κυρίως στις μικρές λιθοσφαιρικές πλάκες στην περιοχή της Καραϊβικής που πιέζονται εκατέρωθεν από τις μεγάλες πλάκες του Ειρηνικού και της Βόρειας Αμερικής.

 Σε ορισμένες περιπτώσεις, πλάκες που τείνουν να ολισθήσουν ή να συγκρουστούν κινούνται τόσο, όσο χρειάζεται για να εμπλακούν τα στερεά εδάφη της μιας με αυτά της άλλης. Η ελαστική ενέργεια παραμόρφωσης σε αυτές τις περιπτώσεις εκδηλώνεται με επιφανειακούς σεισμούς.

Η σύγκριση των ορίων των λιθοσφαιρικών πλακών με τις ζώνες υψηλής πυκνότητες τεκτονικών σεισμών (που αποτελούν τον κανόνα) βρίσκεται σε πολύ καλή σύμπτωση. Η Ελλάδα βρίσκεται πάνω σε μία από αυτές τις ζώνες υψηλής σεισμικότητας.

Τα όρια των λιθοσφαιρικών πλακών.

Οι ζώνες υψηλής πυκνότητας τεκτονικών σεισμών. Είναι εύκολα παρατηρήσιμο το πόσο συμπίπτουν με τα όρια των λιθοσφαιρικών πλακών που δείχνονται στην προηγούμενη εικόνα. Οι πιο σεισμογενείς περιοχές σημειώνονται με κόκκινο χρώμα.

- Συχνότερα παρατηρούμενες κινήσεις των ορίων και των εδαφών της Ευρασιατικής και της Αφρικανικής πλάκας

Η Ελλάδα βρίσκεται στο νοτιότερο άκρο της Ευρασιατικής πλάκας. Έχει παρατηρηθεί ότι γενικά η Αφρικανική πλάκα πιέζει την Ευρασιατική πλησιάζοντάς την, με έναν ρυθμό που πιθανώς να προκαλέσει την σύνθλιψη, μετά από αρκετές χιλιάδες χρόνια, της Κύπρου ή ακόμα και της Κρήτης. Πέρα από το μεγάλο ρήγμα - όριο που κόβει την μεσογειακή λεκάνη στα δύο, οι σχετικές κινήσεις των πλακών δημιουργούν δευτερεύοντα ρήγματα που προχωρούν κάτω και μέσα από τα εδάφη της βόρειας Αφρικής και της νότιας Ευρώπης. Σημαντικότατα τέτοια ρήγματα βρίσκονται στον ελλαδικό χώρο στην Πελοπόννησο, τα Δωδεκάνησα και τα όρια Μακεδονίας - Θράκης. Οι κινήσεις των εδαφών κατά μήκος αυτών των ρηγμάτων φαίνονται στο ακόλουθο σχήμα.

Πάνω αριστερά: εδαφική αστοχία λόγω απομάκρυνσης με υποχώρηση της ασθενέστερης ζώνης. Πάνω δεξιά: εδαφική αστοχία λόγω απομάκρυνσης με ανύψωση της ασθενέστερης ζώνης. Κάτω αριστερά και δεξιά: εδαφικές αστοχίες προς την μία και την άλλη διεύθυνση λόγω διαξονικής επιπόνησης (σύνθλιψη στον έναν άξονα, απομάκρυνση στον άλλον).

- Βασικές έννοιες σχετικές με την τοπολογία ενός σεισμού

Το σημείο στο οποίο γεννιέται ο σεισμός (δηλαδή εκεί από όπου εκλύεται η αποθηκευμένη ελαστική ενέργεια) βρίσκεται, ανάλογα με την περίπτωση, σε δεδομένο βάθος κάτω από την επιφάνεια του εδάφους και λέγεται υπόκεντρο (hypocentre).

Η σεισμική ενέργεια εκλύεται από το υπόκεντρο με τον ίδιο περίπου τρόπο που σχηματίζονται τα ομόκεντρα κυκλικά κύματα στην επιφάνεια του νερού, γύρω από το σημείο όπου μόλις πετάξαμε μια πέτρα. Βέβαια, η ελαστική ενέργεια εδώ ακολουθεί έναν πιο περίπλοκο και στην ουσία τριφασικό χαρακτήρα εξάπλωσης. Οι δύο πρώτες φάσεις γίνονται αισθητές στην επιφάνεια αλλά γεννώνται υπογείως, γύρω από το υπόκεντρο. Συγκεκριμένα, η πρώτη συνίσταται στην εξάπλωση των κυμάτων P και η δεύτερη των κυμάτων S.

Τα κύματα P, ή πρωτεύοντα κύματα, ή κύματα διαμήκους πύκνωσης, είναι τα πρώτα που γίνονται αισθητά. Συνήθως εκδηλώνονται με απότομες δονήσεις. Τα κύματα αυτά προκαλούν διαδοχικά μάζεμα και διάταση των εδαφών κατά την διεύθυνση εξάπλωσής τους, όπως περίπου συμβαίνει με τις σπείρες ενός ελατηρίου.

Τα κύματα S, ή δευτερεύοντα κύματα, ή εγκάρσια, γίνονται αντιληπτά αμέσως μετά τα κύματα P. Οι δονήσεις τους γίνονται αισθητές σαν ένα πιο διαρκές και συνεχές σπρώξιμο. Τα κύματα αυτά προκαλούν παραμορφώσεις κάθετα στην διεύθυνση διάδοσης του κύματος, με την μορφή "όρεων" και "κοιλάδων".

Η προβολή του υποκέντρου πάνω στην επιφάνεια του εδάφους είναι το επίκεντρο (epicentre). Μόλις τα κύματα P και S διασχίσουν τις εδαφικές στρώσεις πάνω από το υπόκεντρο και φτάσουν στην στάθμη του επικέντρου, αρχίζει η τρίτη και τελευταία φάση εκτόνωσης της σεισμικής ενέργειας με τα κύματα Rayleigh και σπανιότερα με τα κύματα Love. Τα δύο αυτά είδη κυμάτων εμφανίζονται μόνο στην επιφάνεια του εδάφους (εν αντιθέσει με τα κύματα P και S), εξαπλώνονται κυκλικά γύρω από το επίκεντρο και γίνονται αισθητά ταυτόχρονα με τα κύματα P και S που συνεχίζουν να έρχονται από το υπέδαφος. Αξίζει να σημειωθεί ότι οι μετασεισμοί οφείλονται στην αποσβενύμενη δράση μόνο των κυμάτων Rayleigh και/ή Love, είναι δηλαδή επιφανειακό φαινόμενο.

Το κύμα Rayleigh μοιάζει με σύζευξη των κυμάτων P και S. Στις κορυφές των "όρεων" έχουμε ταυτόχρονη πύκνωση και στο κατώτατο σημείο των "κοιλάδων" έχουμε διάταση.

Η μορφή αυτή των κυμάτων Rayleigh προκαλεί μια κυκλωτική κίνηση των εδαφών.

Τα κύματα Love μοιάζουν με ξαπλωτά κύματα S. Εμφανίζονται πολύ σπανιότερα από τα κύματα Rayleigh και είναι πιθανότερο να γίνουν αισθητά σε παραθαλάσσιες περιοχές λόγω της ιλυώδους σύστασης των εδαφών τους.

Στο σημείο αυτό είναι χρήσιμο να τονιστεί κάτι που σχεδόν πάντα αναφέρεται λανθασμένα, είτε λόγω άγνοιας και ακούσια, είτε εσκεμμένα για λόγους εκλαΐκευσης. Ακούμε συχνά από τα Μ.Μ.Ε. ότι "το επίκεντρο του x σεισμού βρισκόταν σε τάδε βάθος κ.λ.π." Αυτό όμως δεν ισχύει. Το επίκεντρο βρίσκεται πάντα στην επιφάνεια της εδάφους. Αυτό που μπορεί να βρίσκεται σε διάφορα βάθη είναι το υπόκεντρο. Αυτό εξηγεί γιατί έχει συμβεί περιοχές να βρίσκονται ακριβώς στο επίκεντρο ενός σεισμού αλλά παρ'όλ'αυτά να μην αισθανθούν ιδιαίτερα ισχυρές δονήσεις - γιατί, πολύ απλά, το υπόκεντρο βρισκόταν πολύ βαθιά και σε αυτήν την περίπτωση τα κύματα P και S φτάνουν ήδη εξασθενημένα στην επιφάνεια, λόγω της απόσβεσής τους στα υπεδαφικά στρώματα με την μορφή έκλυσης θερμότητας εξαιτίας τριβής κι ελαστικής παραμόρφωσης, και άρα είναι εξασθενημένα και τα επιφανειακά Rayleigh και Love που θα προκληθούν. Με την ίδια λογική, όταν οι σεισμοί είναι πολύ επιφανειακοί, όταν δηλαδή το υπόκεντρο βρίσκεται ψηλά, κοντά στην επιφάνεια του εδάφους, γίνονται πολύ αισθητοί ακόμα και σε περιοχές μακριά από το επίκεντρο, όπως π.χ. συνέβη με τον περσινό καταστροφικό και πολύνεκρο σεισμό που έπληξε την L'Aquila και τις γύρω περιοχές στην Ιταλία.

Προφανώς οι σεισμολόγοι ή οι διάφοροι ειδικοί και μη που περιγράφουν αυτά τα φαινόμενα στο κοινό δεν μπορούν να είναι τόσο επιστημονικά ακριβείς. Με την σωστή όμως χρήση της ορολογίας γίνεται εύκολα αντιληπτό ότι η απόσταση από το επίκεντρο δεν υποδηλώνει απαραίτητα το αν και πόσο θα πληγεί μια περιοχή. Αυτό, όπως θα δούμε παρακάτω, είναι συνάρτηση πολλών παραγόντων.

- Όργανα καταγραφής σεισμικών κινήσεων

α) Σεισμόμετρα (σεισμογράφοι)

Καταγράφουν την μετακίνηση του εδάφους συναρτήσει του χρόνου, ακόμη και από μακρινούς, σε σχέση με το σημείο που βρίσκεται ο σεισμογράφος, σεισμούς. Λειτουργούν σε συνεχή βάση και οι καταγραφές τους ενδιαφέρουν κυρίως τους σεισμολόγους και τους γεωλόγους.

Σεισμογράφημα από την δόνηση στα Ψαχνά Ευβοίας στις 11 Μαΐου 2010.

β) Επιταχυνσιόμετρα (επιταχυνσιογράφοι)

Καταγράφουν την επιτάχυνση του εδάφους συναρτήσει του χρόνου. Ρυθμίζονται ώστε να διεγείρονται από ορισμένη τιμή της επιτάχυνσης και πάνω. Χρησιμοποιούνται για την καταγραφή ισχυρών σεισμικών κινήσεων και παράγουν τα ανάλογα επιταχυνσιογραφήματα (strong motion accelerographs) που ενδιαφέρουν πρώτιστα τους Πολιτικούς Μηχανικούς, καθώς είναι τα σεισμικά φάσματα που προκύπτουν από τις επιταχύνσεις του εδάφους που χρησιμοποιούνται ως βάση για τον αντισεισμικό υπολογισμό των κατασκευών.

Επιταχυνσιογράφημα από την δόνηση στην Λευκάδα στις 19 Ιανουαρίου 1995.

- Μέγεθος σεισμού

Το μέγεθος του σεισμού μας δείχνει το μέτρο (την "δύναμη", αν και αυτός ο όρος είναι αδόκιμος) του σεισμού στην πηγή (εστία) γέννησής του. Μετριέται μέσω της ποσότητας της ελαστικής ενέργειας που εκλύεται με την μορφή σεισμικών κυμάτων, με μονάδα μέτρησης τα επίπεδα της κλίμακας Richter (από το όνομα του σεισμολόγου που την επινόησε). Η ακριβής εξήγηση του τρόπου υπολογισμού του μεγέθους με βάση την κλίμακα αυτή είναι δύσκολη, λόγω της περίπλοκης μαθηματικής διερεύνησης των αποτελεσμάτων καταγραφής των σεισμογράφων που βρίσκονται σε διάφορες αποστάσεις από την εστία - η οποία διερεύνηση περιλαμβάνει μεταξύ άλλων την λογαρίθμηση κι έπειτα γραφική σύγκριση της παραλληλίας των μεγίστων πλατών μετακίνησης. Αυτό που έχει σημασία είναι ότι εν τέλει, οι τιμές που θα προκύψουν συγκρίνονται με έναν θεωρητικό "σεισμό - βάση" μηδενικού μεγέθους, ο οποίος ορίζεται ως εκείνος ο οποίος καταγράφεται με πλάτος ίσο με 1 micron σε απόσταση 100 Km.

Χαρακτηριστικό είναι ότι από τον περίπλοκο λογαριθμικό τύπο υπολογισμού του μεγέθους ενός σεισμού, αν αυτός λυθεί αναλυτικά, προκύπτει ότι για αύξηση του μεγέθους του σεισμού κατά μία μονάδα (δηλαδή από τους 0 στον 1 βαθμό της κλίμακας Richter, από τον 1 στους 2 κ.ο.κ.), η αντίστοιχη εκλυόμενη ενέργεια αυξάνεται κατά 32 φορές περίπου!

Ο μέγιστος σεισμός που έχει καταγραφεί ως σήμερα ήταν ο τερατώδης σεισμός που χτύπησε την Χιλή στις 22 Μαΐου 1960, μεγέθους 9,5 βαθμών της κλίμακας Richter. Ο σεισμός αυτός προκάλεσε 6.000 θανάτους (όχι μόνο στην Χιλή αλλά και στην Χαβάη και την Ιαπωνία, λόγω των tsunamis που προκάλεσε). Αν σκεφτεί κανείς πως οι σεισμολόγοι θεωρούν χοντρικά ως άνω όριο έντασης τους 10 βαθμούς, για τους οποίους λέγεται ότι αντιστοιχούν σε ολική διάρρηξη του στερεού φλοιού της Γης, αντιλαμβάνεται κανείς πόσο κοντά είχε φτάσει η πολύπαθη λατινοαμερικάνικη χώρα στην ολοσχερή καταστροφή.

Ο φονικότερος σεισμός έγινε στην κεντρική Κίνα, στην επαρχία Shaanxi, τον Φεβρουάριο του 1556 και προκάλεσε τον θάνατο 830.000 ανθρώπων. Οι μελέτες έχουν δείξει ότι το μέγεθός του ήταν περίπου 8 βαθμοί της κλίμακας Richter. Το επίκεντρό του ήταν στην κοιλάδα του ποταμου Wei κι επηρεάστηκαν τουλάχιστον 97 επαρχίες, όπως οι Henan, Shaanxi, Hebei, Anhui κ.ά. Υπήρχαν πόλεις στις οποίες κανένα κτίριο δεν έμεινε όρθιο, ενώ μερικές στατιστικές δείχνουν ότι κάποιες επαρχίες είχαν απωλέσει μέχρι και το 60% του πληθυσμού τους. Οι μετασεισμικές δονήσεις γίνονταν αισθητές έπι σχεδόν ένα εξάμηνο.

Ο δεύτερος πιο φονικός σεισμός συνέβη τον Δεκέμβριο του 2004, όταν στη νοτιοανατολική Ασία, στον Ινδικό Ωκεανό, η περιοχή βόρεια της Σουμάτρας επλήγη από 9,3 βαθμούς της κλίμακας Richter και από μια σειρά από μετασεισμούς που άφησαν πίσω τους 300.000 νεκρούς. Ο συγκεκριμένος σεισμός είναι ο δεύτερος μεγαλύτερος που έχει καταγραφεί, μετά τον σεισμό της Χιλής το 1960. Από το σεισμό και το τεράστιο  tsunami που ακολούθησε επλήγησαν πολλές χώρες, μεταξύ των οποίων η Σρι Λάνκα, η Ινδία, οι Μαλδίβες, η Μαλαισία, η Ινδία και η Ταϊλάνδη, με τραγικό απολογισμό, εκτός από τους νεκρούς, και πάνω από 1 εκατομμύριο αστέγους. 

Σύμφωνα με πολλούς επιστήμονες, από το σεισμό αυτό επηρεάστηκε όλος ο πλανήτης. Όπως αναφέρεται, κατά τη διάρκειά του εμφανίστηκε απότομα ένα ύψωμα 10 μέτρων και μήκους εκατοντάδων χιλιομέτρων στον πυθμένα του Ινδικού Ωκεανού. Παράλληλα, εκτιμάται ότι απελευθερώθηκε ενέργεια ένα εκατομμύριο φορές μεγαλύτερη από την πυρηνική έκρηξη στην Χιροσίμα. 

Αυτός ο σεισμός ήταν τόσο ισχυρός ώστε μετέβαλλε τον εδαφολογικό χάρτη της Ασίας, μετακινώντας τις νήσους γύρω από τη Σουμάτρα. Συγκεκριμένα, το Αμερικανικό Εθνικό Κέντρο Πληροφόρησης τόνισε ότι οι νήσοι μετατοπίστηκαν κατακόρυφα. Η N.A.S.A., από την άλλη πλευρά, θεωρεί πως ο σεισμός αυτός μετακίνησε τον άξονα της Γης κατά περίπου επτά εκατοστά και έχει μικρύνει τη διάρκεια της μέρας κατά 6,8 μικροδευτερόλεπτα (εκατομμυριοστά του δευτερολέπτου).

Πρόσφατοι φονικοί σεισμοί συνέβησαν στην L'Aquila τον Απρίλιο του 2009 (6,3 Richter) όπου 300 άνθρωποι έχασαν τη ζωή τους και 66.000 έμειναν άστεγοι, τις νήσους Σαμόα της Αμερικής  (8,1 Richter) και την Σουμάτρα της Ινδονησίας (7,6 Richter) τον Σεπτέμβριο του 2009, που στοίχισαν τη ζωή τουλάχιστον 200 ανθρώπων στην πρώτη περίπτωση και άνω των 1.100 ανθρώπων στην δεύτερη, και φυσικά  στην πρωτεύουσα της Αϊτής, Port - au - Prince, τον Ιανουάριο του 2010 (7,0 Richter). Η ισχυρή σεισμική δόνηση, την οποία ακολούθησαν αρκετοί μετασεισμοί, συγκλόνισε την χώρα λίγο μετά τα μεσάνυχτα, πιάνοντας τους κατοίκους της κυριολεκτικά στον ύπνο. Το επίκεντρο του σεισμού ήταν 16 χιλιόμετρα από την πρωτεύουσα και είχε εστιακό βάθος (βάθος υποκέντρου) μόλις 10 χιλιόμετρα. Τελικός απολογισμός... 230.000 νεκροί και 1.000.000 άστεγοι.

Ιαπωνία, 2004

L'Aquila, 2009

  
Αϊτή, 2010

- Ένταση σεισμού
 

Η καταστροφική ικανότητα του σεισμού, αν και εξαρτάται εν μέρει από το μέγεθός του, είναι συνάρτηση και άλλων εξίσου σημαντικών ή ακόμα και σημαντικότερων ανά περιπτώσεις παραγόντων, όπως το βάθος του υποκέντρου, η επικεντρική απόσταση, η τοπική γεωλογική ιστορία, τα είδη των εδαφών και φυσικά τα τεχνικά χαρακτηριστικά των κατασκευών (αντοχή, ιδιοπερίοδος, πλαστιμότητα κ.ά.). Η ένταση του σεισμού είναι το μέτρο των αποτελεσμάτων του σεισμού στους ανθρώπους και τις κατασκευές μιας ορισμένης περιοχής. Είναι προφανές από τα παραπάνω ότι ο καθορισμός ενός και μόνο φυσικού μεγέθους ως μέτρου των σεισμικών βλαβών και απωλειών είναι αδύνατος. Έτσι γίνεται συνήθως ποιοτική εκτίμηση αυτών με βάση εμπειρικές κλίμακες εντάσεων, όπως η τροποποιημένη κλίμακα Mercalli και η κλίμακα Medvedev, Sponheur & Karnik.

Βλέπουμε λοιπόν, όσο παράξενο και να φαίνεται και παρά την εμπειρική αποτίμηση του θέματος, ότι αυτό που ορίζει το πόσο θα πληγεί μια περιοχή από έναν σεισμό είναι η ένταση του σεισμού (που είναι συνάρτηση και του μεγέθους του), και όχι απλά το μέγεθός του από μόνο του. Με άλλα λόγια, άμα δύο περιοχές πληγούν από δύο όμοιους τοπολογικά 9άρηδες σεισμούς, αυτή που θα έχει π.χ. ασθενέστερο έδαφος και άρα ισχυρότερες καθιζήσεις, κατολισθήσεις κ.λ.π. θα υποφέρει πολύ περισσότερο.

- Σεισμικότητα

Η σεισμικότητα είναι μία μετρική που αυξάνει τόσο με το μέγεθος, όσο και με την συχνότητα των σεισμών στην περιοχή γέννησής τους. Προκύπτει από την στατιστική επεξεργασία (συνηθέστατα με τον νόμο του Gutenberg) στοιχείων από καταλόγους σεισμών που έχουν συμβεί στο παρελθόν. Οι αντίστοιχες παράμετροι στον τύπο του Gutenberg υπολογίστηκαν στην Ελλάδα το 1984 από τον καθηγητή κ. Παπαζάχο.

- Σεισμική επικινδυνότητα

Η σημαντικότερη έννοια της αντισεισμικής τεχνολογίας, αυτή που συνδυάζει όλους τους προαναφερθέντες παράγοντες (δηλαδή την ένταση του σεισμού - και άρα το μέγεθός του, την εστιακή απόσταση, το είδος του εδάφους και όλα τα υπόλοιπα με τα οποία συναρτάται η ένταση - και την σεισμικότητα) και που από τον υπολογισμό της προκύπτουν οι κανονιστικοί κανόνες που διέπουν την αντισεισμική σχεδίαση των κατασκευών προκειμένου να ανθίστανται στην σεισμική μανία.

Η σεισμική επικινδυνότητα ορίζεται ποσοτικά με την πιθανότητα να παρατηρηθεί σε μια περιοχή σεισμική ένταση ή εδαφική επιτάχυνση τιμής μεγαλύτερης από ένα συγκεκριμένο όριο, εντός ορισμένου χρόνου. Ο στατιστικός (θαμιστικός) νόμος που διέπει την σύζευξη, σε ενα ενιαίο μαθηματικό μοντέλο, των παραπάνω παραγόντων, είναι αρκετά περίπλοκος. Με βάση αυτόν όμως, μπορούν να προκύψουν περιοχές (ζώνες) ίσης σεισμικής επικινδυνότητας που πρέπει να αντιμετωπισθούν αναλόγως. Στην Ελλάδα ισχύει ο εξής χάρτης, με την Θεσσαλονίκη να βρίσκεται στην ζώνη σεισμικής επικινδυνότητας ΙΙ.

Το σημαντικότερο τελικό συμπέρασμα είναι το εξής: ενώ μια ευρύτερη περιοχή (όπως η Ελλάδα ή ακόμα και τα νότια παράλια της Ευρώπης συνολικά) μπορεί να έχει μια ενιαία σεισμικότητα τάδε μεγέθους, υπάρχουν επιμέρους ζώνες στις περιοχές αυτές που παρουσιάζουν υψηλότερη σεισμική επικινδυνότητα από τις άλλες. Για παράδειγμα, στην Ελλάδα, η πιο επικίνδυνη σεισμικά περιοχή είναι τα Επτάνησα, ενώ η σεισμικότητα είναι περίπου ενιαία σε όλη την χώρα, με ελαφρά μικρότερες τιμές στον βορειοελλαδικό χώρο.
Μπορεί να συμβεί περιοχές με χαμηλότερη σεισμικότητα να είναι πιο σεισμικά επικίνδυνες από άλλες, λόγω διαφόρων παραγόντων που έχουν να κάνουν κυρίως με την ένταση των σεισμών στην εν λόγω περιοχή. Για παράδειγμα, η Σικελία είναι χαρακτηριστικά πιο σεισμογενής από την νότια Ιταλία, αλλά είναι σεισμικά λιγότερο επικίνδυνη, λόγω της βραχώδους εδαφικής της σύστασης και των μεγάλων κατά κανόνα εστιακών βαθών που έχουν παρατηρηθεί στους μέχρι τώρα σεισμούς που την έχουν πλήξει.

Σε κάθε περίπτωση, η αντισεισμική μελέτη των κατασκευών έχει προχωρήσει, ειδικά στην χώρα μας, αλματωδώς την τελευταία 20ετία, τόσο στην κατασκευή των νέων κτιρίων, όσο και την ενίσχυση των υφιστάμενων κατασκευών. Με την εφαρμογή των πιο σύγχρονων πειραματικών αποτελεσμάτων και κανονιστικών διατάξεων και σωστή μελέτη κι επίβλεψη στην φάση της κατασκευής μπορεί να διασφαλιστεί (όπως όλοι ελπίζουμε, τουλάχιστον) η βιωσιμότητα των κατασκευών και άρα η αποφυγή των θυμάτων για τους πλέον ισχυρούς και καταστρεπτικούς σεισμούς που υπολογίζεται ότι είναι πιθανό να πλήξουν τον ελλαδικό χώρο.

Read more...

Οι δέκα σπουδαιότερες μαθηματικές/υπολογιστικές μέθοδοι του 20ου αιώνα

Στο επετειακό τέυχος του περιοδικού "Computing in Science & Engineering" του Ιανουαρίου/Φεβρουαρίου 2000 (που συνεκδίδεται από το Αμερικανικό Φυσικομαθηματικό Ινστιτούτο και την οργάνωση Ι.Ε.Ε.Ε. - Institute of Electrical and Electronic Engineers - ), οι J. Dongarra και F. Sullivan συνέγραψαν μια λίστα αναφορικά με τους δέκα κορυφαίους μαθηματικούς αλγορίθμους των τελευταίων εκατό ετών. Η λίστα αυτή αποτέλεσε το έναυσμα για το αναλυτικό άρθρο που εμπεριέχεται στο τελευταίο φθινοπωρινό τεύχος του περιοδικού I.A.C.M. Expressions, όπου I.A.C.M. είναι το ακρωνύμιο της Διεθνούς Ομοσπονδίας για θέματα Υπολογιστικής Μηχανικής (International Association for Computational Mechanics). Ακολουθεί μια συνοπτική περίληψη των δέκα αυτών σπουδαίων μεθόδων, που αποτέλεσαν το βασικό εργαλείο για τον υπερκερασμό ανυπέρβλητων μέχρι πρώτινως υπολογιστικών προβλημάτων, ανοίγοντας έτσι τον δρόμο για μεγάλες εφευρέσεις, ανακαλύψεις και εξελίξεις στον επιστημονικό τρόπο σκέψεις σε ένα ευρύ φάσμα επιστημών και τεχνικών ειδικοτήτων.

1) Mέθοδος των πεπερασμένων στοιχείων (Finite Element Method, F.E.M.)

R. Courant 

J. Argyris (Ιωάννης Χατζηαργύρης)

O. C. Zienkiewicz

Κατά πολλούς, η F.E.M. είναι ό,τι σημαντικότερο έχει συλληφθεί στον τομέα της υπολογιστικής μηχανικής. Η μέθοδος των  πεπερασμένων στοιχείων μπορεί να περιγραφεί ως μια γενική αρχή προσεγγιστικής επίλυσης διαφορικών εξισώσεων με μερικές παραγώγους (η αναλυτική επίλυση των οποίων είναι από δύσκολη έως αδύνατη) και βασίζεται στην λεγόμενη μεταβολική (ή ασθενή) διατύπωση. Η μέθοδος είχε συλληφθεί εξαρχής από τον φημισμένο εφαρμοσμένο μαθηματικό R. Courant το 1943 αλλά αγνοήθηκε πλήρως (ίσως και λόγω απουσίας υπολογιστών εκείνη την εποχή), μέχρις ότου επαναδιατυπώθηκε από τους μηχανικούς το 1956. Ένας από τους συνεχιστές ήταν ο R. W. Clough, στον οποίο ανήκει και η πατρότητα του όρου "πεπερασμένα στοιχεία", ενώ ανάμεσα στις άλλες προσωπικότητες που ανέπτυξαν περεταίρω την μέθοδο ήταν ο O. C. Zienkiewicz και φυσικά ο Έλληνας, γεννηθείς στον Βόλο, J. Argyris (Ιωάννης Χατζηαργύρης), ένας από τους μέγιστους παγκοσμίως μαθηματικούς/μηχανικούς όλων των εποχών, ο οποίος ασχολήθηκε, εκτός της F.E.M., με την ανάπτυξη των πρώτων υπολογιστών, την αεροναυτική και την μηχανική των ρευστών. Συνυφασμένη και σχετική με την F.E.M.  είναι η Μέθοδος των Οριακών Στοιχείων που αναπτύχθηκε αρκετά αργότερα και συνδύασε τεχνικές επίλυσης αναπόσπαστων αναλυτικών εξισώσεων και ιδέες των πεπερασμένων στοιχείων.
Η F.E.M. χρησιμοποιείται πλέον κατά κόρον από κάθε υπολογιστικό πρόγραμμα εύρεσης εντατικής κατάστασης (όπως τα στατικά προγράμματα για τις κατασκευές) και διδάσκεται εμβριθώς στα Πολυτεχνεία της Ελλάδας και του εξωτερικού.

2) Διαδραστικοί γραμμικοί αλγεβρικοί τελεστές (interactive linear algebraic solvers)

E. Stiefel

Σχεδόν όλες οι μέθοδοι υπολογισμού που χρησιμοποιούν τις προσεγγιστικές πρακτικές της αριθμητικής ανάλυσης περιλαμβάνουν την επίλυση ενός γραμμικού αλγεβρικού συστήματος που περιλαμβάνει συνθετότερες μορφές της απλοποιημένης έκφρασης [Α]x = [Β]. Είναι όμως κατανοητό ότι οι κλασικές μέθοδοι επίλυσης (όπως η μέθοδος της απαλοιφής του Gauss καθώς και κάθε άλλη μέθοδος μορφοποίησης συστημάτων τέτοιας μορφής) είναι χρησιμοποιήσιμες κι εφικτές για συστήματα μέσου ή μικρού μεγέθους. Απεναντίας, τα συστήματα που προκύπτουν και είναι διάστασης, ας πούμε, μεγαλύτερης των 10.000, πρέπει να λυθούν διαδραστικά. Από την στιγμή λοιπόν που οι σύγχρονες υπολογιστικές απαιτήσεις οδηγούν συχνά στην ανάγκη επίλυσης συστημάτων μερικών εκατοντάδων χιλιάδων εξισώσεων κατ'ελάχιστο, οι διαδραστικοί γραμμικοί αλγεβρικοί τελεστές προβάλλουν εξαιρετικά χρήσιμοι. Αποτελεσματικοί τέτοιοι τελεστές καταφέρουν να επιταχύνουν την επίλυση εκμεταλλευόμενοι τις ειδικές ιδιότητες του μητρώου [Α], όπως την συμμετρία, την αντιστρεψιμότητα και την αραιότητά του. Διαδραστικές μέθοδοι επίλυσης  της [Α]x = [B] πρωτοεμφανίστηκαν το 1950 με την ανάπτυξη του αλγορίθμου των διαστημάτων Krylov και της μεθόδου των συζευγμένων κλίσεων των Hestenes και Stiefel για συμμετρικά μητρώα. Έκτοτε υπήρξε μεγάλη ανάπτυξη στον τομέα αυτό κι εμφανίστηκε μια σωρεία διαδραστικών μεθόδων, όπως η G.M.R.E.S. των Saad και Schultz (1986) για μη συμμετρικά μητρώα που χρησιμοποιείται έως και σήμερα ευρέως και σε πλήθος εφαρμογών.

3) Τελεστές αλγεβρικών ιδιοτιμών (algebraic eigenvalue solvers)

C. Lanczos

Το κλασικό πρόβλημα ιδιοτιμών [K]d = I...d αλλά και η γενικευμένη του μορφή [K]d = J[M]d εμφανίζονται συχνά σε αναλύσεις ταλαντώσεων ή καταστάσεων λυγισμού και συνήθως τα μητρώα [Κ] και [Μ] είναι μεγάλα και αραιά.
Μια ισχυρή μέθοδος επίλυσης των προναφερθέντων προβλημάτων αναπτύχθηκε το 1950 από τον C. Lanczos. Μια δεκαετία ργότερα, ο J. G. F. Francis ανέπτυξε τον πασίγνωστο πλέον ανάμεσα στους μαθηματικούς αλγόριθμο QR. Ο αλγόριθμος QR κυριάρχησε το '60 και το '70, διότι σε αντίθεση με την μέθοδο του Lanczos με την οποία υπολογίζονταν μόνο ορισμένες ακραίες ιδιοτιμές που ανήκαν σε ανώτερες ιδιομορφές των (δύο κυρίως) πρώτων τάξεων (που παρ'όλ'αυτά ευθύνονται κατά βάση κατά 70% έως 90% για την μορφή ενός παραμορφωμένου λόγω λυγισμού ή ταλάντωσης φορέα), ο QR βρίσκει όλες τις ιδιοτιμές ενός λογικά μικρού μητρώου με σχετική ταχύτητα.
Εν τούτοις, όταν κατά την δεκαετία του '80 διαπιστώθηκε η κύρια συμβολή στο τελικό αποτέλεσμα μόνο των αρχικών ιδιομορφών, η μέθοδος του Lanczos έκανε ένα θριαμβευτικό come - back.

4) Μέθοδοι της αποσύνθεσης των μητρώων (matric decomposition methods)

A. Householder

Πολλές αλγεβρικές μέθοδοι επίλυσης (για τελεστές γραμμικών συστημάτων αλλά και προβλήματα ιδιοτιμών) που χρησιμοποιούνται σήμερα, είναι βαθύτατα επηρεασμένες και ιδιαίτερα στηριγμένες στην αποσύνθεση (ή παραγοντοποίηση) των μητρώων, τουτέστιν στην δυνατότητα να εκφραστεί ένα μητρώο ως το προϊόν σύνθεσης απλούστερων μητρώων.

Τα απλούστερα μητρώα μπορούν να είναι διαγώνια, τριγωνικά, συμμετρικά, λοξώς συμμετρικά, ορθογώνια κ.τ.λ. Στις εφαρμογές της στην υπολογιστική μηχανική, η αποσύνθεση παρουσιάζει και φυσική σημασία. Όσων αφορά την επιστήμη του Πολιτικού Μηχανικού, αναφέρεται ενδεικτικά η φασματική αποσύνθεση (κατά την ανάλυση της δυναμικής επιπόνησης μιας κατασκευής από την σεισμική επιτάχυνση του εδάφους, η οποία χρησιμοποιεί αποσυντεθιμένα/παραγοντοποιημένα σεισμικά φάσματα σχεδιασμού που δείχνουν την πορεία εξέλιξης ιδιοπεριόδων ανάλογα με τον χρόνο) και η πολική αποσύνθεση (ταχεία μεταλλαγή από καρτεσιανό σε πολικό σύστημα συντεταγμένων προκειμένου να οριστεί η στροφική αδράνεια π.χ. μιας πολυκατοικίας, αφού έχει πρώτα βρεθεί ότι το κέντρο ελαστικής στροφής της εμφανίζεται σε ευνοϊκό για την κάτοψη σημείο).
Ο πρώτος που έδωσε ώθηση σε αυτό το πεδίο ήταν ο A. Householder ο οποίος, σε μια σειρά συγγραμμάτων που δημοσίευσε από το 1951 και μετά, εξήγησε την χρησιμότητα της παραγοντοποίησης των μητρώων και ανέπτυξε σχετικούς αλγορίθμους.

5) Μέθοδοι πεπερασμένης διαφοροποίησης για προβλήματα κυμάτων (finite difference methods for wave problems)

S. K. Godunov

Στις απαρχές της υπολογιστικής μηχανικής, προβλήματα συστημάτων κοινών διαφοροποιημένων εξισώσεων προερχομένων από (υπερβολικά κυρίως) κύματα, λύνονταν κυρίως με τον αλγόριθμο της χρονικής (αριθμητικής) ολοκλήρωσης του Euler. Εν τούτοις, στα μέσα του '50, έγινε κοινός τόπος στους εφαρμοσμένους μαθηματικούς και τους φυσικούς να βρουν ειδικές μεθόδους επίλυσης αποκλειστικά για προβλήματα κυμάτων. Δύο πρώιμες μέθοδοι αριθμητικής ολοκλήρωσης που χρησιμοποιούνται συχνά ακόμα και στις μέρες μας είναι εκείνη του Newmark (1959) αναφορικά με την δυναμική των κατασκευών κι εκείνη των Lex και Wendroff (1960) για την επίλυση υπερβολικών συστημάτων 1ης τάξης. Αργότερα ακολούθησαν και άλλες πολλές μέθοδοι βελτιωμένες ανά σημεία, όπως αυτή των Hilber, Hughes και Taylor (1978), με μια πιο "σφιχτή" αριθμητική διάχυση των τιμών.
Ένα σημαντικό θέμα που εμφανίζεται στην υπολογιστική επίλυση των υπερβολικών, παραβολικών και υπερβολικών παραβολοειδών προβλημάτων κυμάτων είναι αυτό του ορισμού και της σύλληψης της ασυνέχειας, ιδίως των κρουστικών κυμάτων. Οι κλασικές μέθοδοι πεπερασμένης διαφοροποίησης δεν μπορούσαν να επιλύσουν ικανοποιητικά τις ασυνέχειες. Ο S. K. Godunov ήταν ο πρώτος που αναγνώρισε κι εξέτασε το πρόβλημα και το 1959 πρότεινε, για προβλήματα της μηχανικής των ρευστών, τον πλέον γνωστό αλγόριθμο του Godunov. Αυτό άνοιξε τον δρόμο για διάφορους αλγορίθμους επίλυσης προβλημάτων στροβιλισμού και διάσπασης της ροής, προτεινόμενους από τους van Leer (1974, 1982), Steger και Warming (1979), Roe (1980) και άλλους. Σχετικά στοιχεία παρουσιάζονται ακόμα και στην F.E.M.

6) Μη γραμμικοί αλγεβρικοί τελεστές (nonlinear algebraic solvers)

Από τα αριστερά: G. G. Broyden, P. Fletcher, D. Goldfarb και D. F. Shanno

Τα περισσότερα προβλήματα της υπολογιστικής μηχανικής είναι μη γραμμικά. Η διακριτοποίηση χώρου και χρόνου οδηγεί συνήθως σε μη γραμμικό σύστημα αλγεβρικών εξισώσεων. Όταν άρχισαν με τον καιρό να παρουσιάζονται προβλήματα μεγάλης κλίμακας, έγινε αντιληπτό ότι οι συνηθισμένοι μη γραμμικοί τελεστές, όπως της διχοτόμησης, της διατέμνουσας ή ακόμα και του Newton δεν ήταν πλέον επαρκείς.
Μια σημαντική οικογένεια βελτιωμένων τελεστών είναι η λεγομένη ομάδα Quasi Newton (Q.N.). Η πρώτη μέθοδος Q.N. γνωστοποιήθηκε από τον Davidon το 1959 και μετέπειτα βελτιώθηκε περεταίρω κι εκδόθηκε από τους Fletcher και Powell. Μια άλλη μέθοδος Q.N. η οποία έγινε αργότερα (και παρέμεινε στις μέρες μας) ιδιαίτερα γνωστή, είναι η λεγόμενη B.F.G.S. η οποία πρωτοαναπτύχθηκε το 1970 από τους Broyden, Fletcher, Goldfarb και Shanno.
Μια τελείως διαφορετική προσέγγιση των μη γραμμικών προβλημάτων με μη γραμμικότητα μη μονότονης φύσης προσφέρεται από τις μεθόδους μήκους του τόξου (που καλούνται από τους μαθηματικούς μέθοδοι συνέχειας). Οι πρώτοι τέτοιοι αλγόριθμοι προτάθηκαν από τους G. A. Wempner (1971) και E. Riks (1972).

7) Γρήγορος μετασχηματισμός Fourier (Fast Fourier Transform, F.F.T.)

J. W. Tukey

J. Cooley

Οι φασματικές μέθοδοι της υπολογιστικής μηχανικής συχνά στηρίζονται στον διακριτό μετασχηματισμό Fourier. Το σημαντικότερο βήμα εδώ είναι ο υπολογισμός των πρώτων Ν συντελεστών του Fourier μιας συνάρτησης, όταν οι πρώτες Ν τιμές της δίνονται.
Ένας απευθείας υπολογισμός των συντελεστών του Fourier απαιτεί τις λεγόμενες O(N^2) διαδικασίες του κυμαινόμενου σημείου. Ο F.F.T. είναι ένας αλγόριθμος για την περαίωση αυτού του υπολογισμού χρησιμοποιώντας μόνο διαδικασίες του τύπου O(N*logN).
Η μέθοδος F.F.T. αναπτύχθηκε το 1965 από τους J. Cooley της Ι.Β.Μ.  και J. W. Tukey του Πανεπιστημίου του Princeton. Η μέθοδος είχε, μεταξύ άλλων, μεγάλο αντίκτυπο στην επεξεργασία των σημάτων.

8) Μη γραμμικός προγραμματισμός (nonlinear programming)

G. Dantzig

Η μέθοδος Simplex είναι ένας πολύ γνωστός κι εύχρηστος αλγόριθμος για γραμμικό προγραμματισμό, δημιουργημένη από τον  G. Dantzig, κυρίως για προβλήματα βελτιστοποίησης με αντικειμενικώς γραμμικές συναρτήσεις και περιορισμούς στην γραμμική ανισότητα των ενδιάμεσων βημάτων επίλυσης. Παρ'όλ'αυτά, τα περισσότερα προβλήματα βελτιστοποίησης στην υπολογιστική μηχανική σχετίζονται με αντικειμενικώς μη γραμμικές συναρτήσεις.
Σε διακριτό επίπεδο, τα απλούστερα προβλήματα αυτού του τύπου είναι εκείνα του τετραγωνικού προγραμματισμού (quadratic programming, Q.P.), με αντικειμενικώς τετραγωνικές συναρτήσεις και γραμμικούς περιορισμούς. Τέτοιου είδους προβλήματα εμφανίζονται συχνά σε διάφορους τομείς της υπολογιστικής μηχανικής, κι εν προκειμένω όσων αφορά τους Πολιτικούς Μηχανικούς, στην θεωρία της ελαστοπλαστικότητας. Η σημαντικότητα αυτής της κλάσης των θεμάτων συνίσταται και στο ότι η επίλυση πιο περίπλοκων προβλημάτων μπορεί να προσεγγιστεί θεωρώντας μια σειρά από απλούστερα προβλήματα Q.P.
 Πρώιμη δουλειά στον μη γραμμικό προγραμματισμό έγινε από τους Goldfarb (1969), Murtagh και Sargent (1969), McCormick (1970), Fletcher (1971) και Murray (1971). Μέθοδοι βελτιστοποίησης μεγάλης κλίμακας αναπτύχθηκαν από τους Griffith και Stewart (1961) και Murtagh και Saunders (1978).

9) "Ελαφρές" υπολογιστικές μέθοδοι ("soft" computing methods)

Ο... Βούδας (μην τρελαίνεστε, διαβάστε παρακάτω και θα καταλάβετε)

Παραδοσιακά, η υπολογιστική μηχανική βασίστηκε σε αυστηρές μαθηματικές νόρμες που περιλαμβάνουν, μεταξύ άλλων, την θεωρητική μηχανική, την αριθμητική ανάλυση, την συναρτησιακή ανάλυση κ.τ.λ. Εν τούτοις, από τις αρχές του '80 άρχισαν να εφαρμόζονται νέου τύπου υπολογιστικές διαδικασίες, οι οποίες έχει επικρατήσει να αναφέρονται ως "ελαφρές" υπολογιστικές μέθοδοι. Τέτοιου είδους διαδικασίες βασίζονται σε μια πιο "ευρετική" αντιμετώπιση του προβλήματος παρά σε αυστηρά μαθηματικά κι εφαρμόζονται σε τομείς όπως η τεχνητή νοημοσύνη. Παρά την χλυαρή έως καχύποπτη αρχική αντιμετώπιση των μεθόδων αυτών, η εκπληκτική δυναμική τους σε ορισμένους τομείς τις έχουν προσδώσει ιδιαίτερη αξία σε αρκετά πεδία της υπολογιστικής μηχανικής. Τρεις κύριες τεχνικές είναι τα Νευρωνικά Δίκτυα, οι Γενετικοί Αλγόριθμοι και η λεγόμενη Ασαφής Λογική. Και οι τρεις μπορούν να θεωρηθούν ως τεχνικές βελτιστοποίησης, αλλά στηρίζονται σε εντελώς διαφορετικές μεθοδολογίες.
Στοιχεία "ελαφρής" υπολογιστικής λογικής είχαν εμφανιστεί ήδη από το '40. Πιονέροι σε αυτό το πεδίο θεωρούνται οι McCulloch και Pitts στα Νευρωνικά Δίκτυα, ο Holland στους Γενετικούς Αλγορίθμους και ο Zadeh στην Ασαφή Λογική - αν και αρκετοί μαθηματικοί υποστηρίζουν ότι η Ασαφής Λογική εφευρέθηκε από τον Βούδα! Στις δεκαετίες του '60 και του '70 το όλο αυτό πεδίο μελετήθηκε εμβριθώς από τους επιστήμονες των υπολογιστών, αλλά μόνο στις αρχές του '80 άρχισε η συστηματική χρησιμοποίηση των εν λόγω μεθόδων.

10) Μέθοδοι πολλαπλής κλίμακας (multiscale methods)

A. Brandt

Πολλά προβλήματα της υπολογιστικής μηχανικής περιλαμβάνουν περισσότερες από μία κλίμακες τιμών. Επιπροσθέτως, σε αρκετές περιπτώσεις οι διαφορετικές κλίμακες αλληλεπιδρούν με έναν ιδιαίτερα περίπλοκο και μπερδεμένο τρόπο. Αυτό μπορεί να συμβεί σε δύο επίπεδα: το φυσικό επίπεδο, όταν το υπό μελέτη φαινόμενο περιλαμβάνει ταυτόχρονα μικροκλίμακα και μακροκλίμακα (για παράδειγμα, στην αερακουστική και την θραυστομηχανική) και το αριθμητικό επίπεδο, όπου η φτωχή σε ακρίβεια ανάλυση της μίας κλίμακας μπορεί να αλλοιώσει την ακρίβεια της άλλης (νόμος μετάδοσης του σφάλματος σε κλίμακες). Οι μέθοδοι που αντιμετωπίζουν τέτοιου είδους προβλήματα είναι γνωστές ως μέθοδοι πολλαπλής κλίμακας.
Διάσημη τέτοια μέθοδος είναι η τεχνική του πολλαπλού πλέγματος, που πρωτοεφευρέθηκε το 1977 από τον A. Brandt και η οποία μπορεί να εννοηθεί ως μια επαναληπτική μέθοδος αλγεβρικής επίλυσης που απαιτεί μόνο διαδικασίες του τύπου Ο(Ν). Μια άλλη προσέγγιση είναι αυτή των κυματίων η οποία, σαν τα απλά ημίτονα και συνημίτονα, συνίσταται στο "χτίσιμο" ενός αριθμού blocks από γενικές συναρτήσεις που όμως είναι τοπικές κι έχουν ειδικές ιδιότητες μετάφρασης και διαστολής (για την εύρεση των ακροτάτων τους) που τους επιτρέπουν να επιλύουν διαφορετικές κλίμακες. Η μέθοδος των κυματίων εμφανίστηκε για πρώτη φορά στην διατριβή του A. Haar to 1909, αλλά μορφοποιήθηκε στην γνωστή σήμερα μορφή της από το 1985 και μετά από τους S. Mallat, Y. Meyer και I. Daubechies. Η έρευνα στο πεδίο αυτό είναι ακόμα δυναμική.
Νεότερες μέθοδοι πολλαπλής κλίμακας που συνδυάζονται και με την F.E.M. αλλά είναι ακόμα σε ερευνητικό στάδιο περιλαμβάνουν την μέθοδο της μεταβολικής πολλαπλής κλίμακας του T. J. R. Hughes, την μέθοδο του διαχωρισμού της ενότητας των J. M. Melenk και I. Babuoka και την προσέγγιση της ιεραρχικής μοντελοποίησης της ομάδας του J. T. Oden.

Read more...

Περί αιολικής ενέργειας

Έκανα πρόσφατα μια έρευνα περί της αιολικής ενέργειας, τμήματα της οποίας θα δημοσιευτούν στο επόμενο "Πολυμήχανο", εξαμηνιαία περιοδική έκδοση της Πολυτεχνικής Σχολής του Α.Π.Θ. Πιστεύω ότι είναι αρκετά ενδιαφέρουσα και αποφάσισα να σας προ - παρουσιάσω εδώ ορισμένα στοιχεία αυτής.

- Τι είναι η αιολική ενέργεια;

Γενικά, αιολική ενέργεια ονομάζεται η ενέργεια που παράγεται από την εκμετάλλευση του πνέοντος ανέμου. Ονομάζεται αιολική από τον Αιόλο, θεό του ανέμου στην ελληνική μυθολογία. Η ενέργεια αυτή χαρακτηρίζεται "ήπια μορφή ενέργειας" και περιλαμβάνεται στις "καθαρές" ή "πράσινες" πηγές όπως συνηθίζονται να λέγονται οι πηγές ενέργειας που δεν εκπέμπουν ή δεν προκαλούν ρύπους. Η ιστορικώς αρχαιότερη μορφή εκμετάλλευσης της αιολικής ενέργειας ήταν τα ιστία (πανιά) των πρώτων ιστιοφόρων πλοίων που χρησιμοποιούνταν  για την προώθηση και κίνησή τους και πολύ αργότερα οι ανεμόμυλοι στη ξηρά. Σήμερα η εκμετάλλευσή τους είναι δυνατή με σύγχρονες ανεμμογεννήτριες  υψηλής τεχνολογίας, που παράγουν ηλεκτρική και άλλες μορφές οικιακά χρησιμοποιούμενης ενέργειας.

Η αιολική ενέργεια αποτελεί σήμερα μια ελκυστική λύση στο πρόβλημα της ηλεκτροπαραγωγής. Το καύσιμο είναι άφθονο, αποκεντρωμένο και δωρεάν. Δεν εκλύονται αέρια θερμοκηπίου και άλλοι ρύποι, και οι επιπτώσεις στο περιβάλλον είναι μικρές σε σύγκριση με τα εργοστάσια ηλεκτροπαραγωγής από συμβατικά καύσιμα. Επίσης, τα οικονομικά οφέλη μιας περιοχής από την ανάπτυξη της αιολικής βιομηχανίας είναι αξιοσημείωτα. 

- Διατάξεις εκμετάλλευσης της αιολικής ενέργειας

Ο ανεμόμυλος, που αποτελεί πρόγονο των σημερινών ανεμογεννητριών, είναι αιολική μηχανή (δηλαδή μηχανή που μπορεί να εκμεταλλευτεί την κινητική/δυναμική ενέργεια του ανέμου για να παράγει έργο) οριζόντιου άξονα περιστροφής (δηλαδή ο δρομέας τους είναι τύπου έλικας και βρίσκεται συνεχώς παράλληλος με την κατεύθυνση του ανέμου και του εδάφους). Έχει χρησιμοποιηθεί για την άλεση των δημητριακών και την άντληση νερού. Γνωστός απ' τα αρχαία χρόνια, διαδόθηκε σημαντικά στον ευρωπαϊκό και ελληνικό χώρο. Στην ελληνική ιστορία η πρώτη του εμφάνιση σημειώθηκε τον 1ο αιώνα μ.Χ., οπότε και σχεδιάστηκε από τον Ήρωνα. Αν και ο Ήρωνας ήταν επηρεασμένος από το σχήμα και την μορφή του πανεμόνιου (ανεμόμυλου κάθετου άξονα περιστροφής, ο οποίος βρίσκεται σταθερός και κάθετος προς την επιφάνεια του εδάφους, που χρησιμοποιούταν κυρίως στην Μεσοποταμία και την Κίνα - αν και η μορφή του ήταν ήδη γνωστή στα αλεξανδρινά χρόνια, η εξάπλωσή του στην Ευρώπη και ιδίως στις Κάτω Χώρες έγινε πολύ αργότερα, μετά την Α' Σταυροφορία), η κατασκευή που εφηύρε ήταν οριζόντιου άξονα περιστροφής με τέσσερα πτερύγια. Στην Ελλάδα η χρήση των ανεμόμυλων υπήρξε αρκετά εκτεταμένη, λόγω του πλούσιου αιολικού δυναμικού της χώρας (υψηλές συγκεντρώσεις έντονων βαρομετρικών αυξομειώσεων που δημιουργούσαν ανέκαθεν πολλούς ανέμους, ιδίως στα νησιά του Αιγαίου). Αν και είχαν εμφανιστεί πολλούς αιώνες πριν, η χρήση τους καθιερώθηκε κατά τη Βυζαντινή περίοδο, γνωρίζοντας ακόμα μεγαλύτερη διάδοση κατά την περίοδο της Φραγκοκρατίας, κυρίως στο ανατολικό Αιγαίο αλλά και στην ενδοχώρα. Κατά κανόνα στεγάζονταν σε κυλινδρικά, πέτρινα, διώροφα κτίρια. Στον επάνω όροφο βρισκόταν ο άξονας και το σύστημα μετάδοσης της κίνησης, ενώ στον κάτω όροφο γινόταν η άλεση και αποθήκευση των σιτηρών. Τα πτερύγιά τους ήταν πάνινα, 5-15 μέτρα σε μήκος και πλάτος το 1/5 του μήκους τους. Ένας ανεμόμυλος μπορούσε να αλέσει 20 με 70 κιλά σιτηρών την ώρα, ανάλογα με την ένταση και τη φορά του ανέμου. Σήμερα οι περισσότεροι ανεμόμυλοι έχουν ερειπωθεί και διατηρούνται ελάχιστοι, κυρίως για τουριστικούς λόγους.

Μια παραλλαγή ανεμόμυλου χρησιμοποιήθηκε στο οροπέδιο του Λασηθίου στην Κρήτη, για την άντληση νερού. Αυτοί ήταν σιδερένιες κατασκευές με πάνινα πτερύγια. Από τους 6.000 που υπολογίζεται ότι υπήρχαν στις αρχές του 20ού αιώνα, σήμερα λειτουργούν περίπου οι χίλιοι. Πολλοί από αυτούς διαθέτουν τέσσερα πτερύγια.

Η σημερινή τεχνολογία βασίζεται σε ανεμογεννήτριες οριζοντίου άξονα 2 ή 3 πτερυγίων, με αποδιδόμενη ηλεκτρική ισχύ 200 – 500 ΚW, αν και το μέγεθος και συναρτησιακά και η ισχύς τους είναι συνάρτηση των αναγκών που καλείται να εξυπηρετήσει και μπορεί να φτάσει και μερικά εκατομμύρια Watt. Η απόδοσή τους είναι σχετική με το μέγεθός της καθώς και με την ταχύτητα και την κατεύθυνση των αναμενόμενων ανέμων. Όταν εντοπιστεί μια ανεμώδης περιοχή – και εφόσον βέβαια έχουν προηγηθεί οι απαραίτητες μετρήσεις και μελέτες – για την αξιοποίηση του αιολικού της δυναμικού τοποθετούνται μερικές δεκάδες ανεμογεννήτριες, οι οποίες απαρτίζουν ένα "αιολικό πάρκο". Αν και οι ανεμογεννήτριες είναι κυρίως οριζοντίου τύπου κατά τα πρότυπα του Ήρωνα, υπάρχουν και εκείνες με κατακόρυφο άξονα.

Η εγκατάσταση κάθε ανεμογεννήτριας διαρκεί 1 - 3 μέρες. Αρχικά ανυψώνεται ο πύργος και τοποθετείται τμηματικά πάνω στα θεμέλια. Η κατασκευή της θεμελίωσης γίνεται αυστηρά από οπλισμένο σκυρόδεμα, αλλά η ανωδομή μπορεί να είναι και μεταλλική ή σύμμικτη κατασκευή. Στην συνέχεια τοποθετείται η άτρακτος κίνησης στην κορυφή του πύργου. Στη βάση του πύργου συναρμολογείται ο ρότορας ή δρομέας (οριζοντίου άξονα, πάνω στον οποίο είναι προσαρτημένα τα πτερύγια), ο οποίος αποτελεί το κινητό μέρος της ανεμογεννήτριας. Η άτρακτος περιλαμβάνει το σύστημα μετατροπής (γεννήτρια) της μηχανικής ενέργειας σε ηλεκτρική. Στη συνέχεια ο ρότορας ανυψώνεται και συνδέεται στην άτρακτο. Τέλος, γίνονται οι απαραίτητες ηλεκτρικές συνδέσεις που διαμορφώνουν και τις διόδους εξόδου προς το δίκτυο το οποίο θα τροφοδοτεί η ανεμμογεννήτρια.

Συγκεκριμένα, μια τυπική διάταξη συνηθισμένης ανεμογεννήτριας  ισχύος 500 KW περιλαμβάνει τα εξής στοιχεία:

• Διαστάσεις: διάμετρος δρομέα 40 m, ύψος 40 - 50 m.
• Ο δρομέας αποτελείται από δύο ή τρία πτερύγια από ενισχυμένο πολυεστέρα. Τα πτερύγια προσδένονται πάνω σε μια πλήμνη είτε σταθερά, είτε με τη δυνατότητα να περιστρέφονται γύρω από το διαμήκη άξονα τους μεταβάλλοντας το βήμα.
• Το σύστημα μετάδοσης της κίνησης αποτελείται από τον κύριο άξονα, τα έδρανά του και το κιβώτιο πολλαπλασιασμού στροφών, το οποίο προσαρμόζει την ταχύτητα περιστροφής του δρομέα στη σύγχρονη ταχύτητα της ηλεκτρογεννήτριας. Η ταχύτητα περιστροφής παραμένει σταθερή κατά την κανονική λειτουργία της μηχανής.
• Η ηλεκτρική γεννήτρια, σύγχρονη ή επαγωγική με 4 ή 6 πόλους, συνδέεται με την έξοδο του πολλαπλασιαστή μέσω ενός ελαστικού ή υδραυλικού συνδέσμου και μετατρέπει τη μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρική. Βρίσκεται πάνω στον πύργο της ανεμογεννήτριας. Υπάρχει και το σύστημα πέδησης προς προστασία της γεννήτριας από αναπάντεχα ισχυρούς ανέμους και το οποίο είναι ένα συνηθισμένο δισκόφρενο που τοποθετείται στον κύριο άξονα ή στον άξονα της γεννήτριας.
• Το λεγόμενο σύστημα προσανατολισμού, αναγκάζει συνεχώς τον άξονα περιστροφής του δρομέα να βρίσκεται παράλληλα με τη διεύθυνση του ανέμου.
• Ο πύργος στηρίζει όλη την παραπάνω ηλεκτρομηχανολογική εγκατάσταση. Σε ανεμμογεννήτριες τέτοιου μεγέθους και τύπου είναι συνήθως σωληνωτός ή δικτυωτός και σπανίως από οπλισμένο σκυρόδεμα.
• Ο ηλεκτρονικός πίνακας και ο πίνακας ελέγχου τοποθετούνται στη βάση του πύργου. Το σύστημα ελέγχου παρακολουθεί, συντονίζει και ελέγχει όλες τις λειτουργίες της ανεμογεννήτριας, φροντίζοντας για την απρόσκοπτη λειτουργία της.

 - Πορεία ανάπτυξης της εκμετάλλευσης της αιολικής ενέργειας στην Ελλάδα και διεθνώς

Η εκμετάλλευση της αιολικής ενέργεια γνωρίζει εκρηκτική ανάπτυξη τα τελευταία χρόνια. Μια εικόνα της ανάπτυξης παγκοσμίως φαίνεται στα παρακάτω σχήματα.

Η Ελλάδα είναι μια χώρα με μεγάλη ακτογραμμή και τεράστιο πλήθος νησιών. Ως εκ τούτου, οι ισχυροί άνεμοι που πνέουν κυρίως στις νησιωτικές και παράλιες περιοχές προσδίδουν ιδιαίτερη σημασία στην ανάπτυξη της αιολικής ενέργειας στη χώρα. Το εκμεταλλεύσιμο αιολικό δυναμικό εκτιμάται ότι αντιπροσωπεύει το 13,6% του συνόλου των ηλεκτρικών αναγκών της χώρας.
Αν και το προαναφερθέν δυναμικό παραμένει ως επί το πλείστον αναξιοποίητο, ενέργειες για την ανάπτυξη της αιολικής ενέργειας έχουν γίνει σε ολόκληρη τη χώρα, ενώ στο γεγονός αυτό έχει συμβάλλει και η πολιτική της Ευρωπαϊκής Ένωσης για τις Α.Π.Ε., η οποία ενθαρρύνει και επιδοτεί επενδύσεις στις ήπιες μορφές ενέργειας. Αλλά και σε εθνική κλίμακα, ο αναπτυξιακός νόμος 3299/04, σε συνδυασμό με το νόμο για της ανανεώσιμες πηγές ενέργειας 3486/06, παρέχει ισχυρότατα κίνητρα ακόμα και για επενδύσεις μικρής κλίμακας.
Η περιφέρεια της Δυτικής Ελλάδας, αν και έχει μικρότερο αιολικό δυναμικό σε σύγκριση με άλλες περιοχές, διαθέτει ένα ισχυρό ηλεκτρικό δίκτυο και το γεγονός αυτό σε συνδυασμό με την ύπαρξη ανεμωδών "νησίδων" (λόφοι, υψώματα κ.λπ. με εκμεταλλεύσιμο αιολικό δυναμικό) την καθιστούν ενδιαφέρουσα για την ανάπτυξη αιολικών πάρκων.

Αιολικά πάρκα υπάρχουν και σε πλήθος νησιών, όπως το Αιολικό Πάρκο Μανολάτη - Ξερολίμπα του Δ.Δ. Διλινάτων Δήμου Αργοστολίου στην Κεφαλλονιά. Στο ίδιο νησί έχει ήδη δρομολογηθεί η δημιουργία δυο ακόμη αιολικών πάρκων, στα πλαίσια του μελλοντικού σχεδιασμού Α.Π.Ε. στον νομό Κεφαλληνίας: το Αιολικό Πάρκο στο όρος Αγία Δυνατή του Δήμου Πυλαρέων και το αντίστοιχο στην θέση Ημεροβίγλι στα διοικητικά όρια των Δήμων Αργοστολίου και Πυλαρέων. Όταν ολοκληρωθεί η εγκατάσταση των δυο νέων πάρκων, και σε συνδυασμό με το υφιστάμενο, ο Νομός Κεφαλληνίας θα τροφοδοτεί το δίκτυο ηλεκτροδότησης της χώρας με σύνολο 70,8 MW ηλεκτρικής ισχύος από τα αιολικά της πάρκα. Επιπλέον, σε διαδικασία αδειοδότησης βρίσκονται πέντε ακόμη μονάδες. Αξίζει να σημειωθεί ότι οι ανάγκες του νησιού σε ηλεκτρική ενέργεια και σε περίοδο αιχμής (Αύγουστος) ανέρχονται σε 50 MW. Η αντιστοιχία μεταξύ της ισχύος που αποδίδει η Κεφαλλονιά στο δίκτυο και της ισχύος που καταναλώνει είναι εξαιρετικά ενθαρρυντική για την εξάπλωση της αιολικής ενέργειας και σε πολλά ακόμη νησιά της επικράτειας. Όπως φαίνεται και από το παράδειγμα της Κεφαλλονιάς, τα υπεράκτια αιολικά πάρκα αποτελούν βιώσιμη επένδυση στον τομέα των Α.Π.Ε., πόσο μάλλον όταν το Αιγαίο, λόγω της υψηλότατης ανεμοκίνησης που το διακρίνει όλο σχεδόν τον χρόνο, προσφέρει συγκριτικό πλεονέκτημα - γεγονός που γίνεται ιδιαίτερα αντιληπτό από τον παρακάτω βαρομετρικό χάρτη. Ως καταλληλότερες περιοχές για δημιουργία θαλάσσιων αιολικών πάρκων είναι οι Κυκλάδες, το Βόρειο Αιγαίο, η Νότια Κρήτη, το Βόρειο Ιόνιο καθώς και το νοτιοανατολικό τμήμα των Δωδεκανήσων.

Από τα παραπάνω γίνεται φανερό ότι στην χώρα μας πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη έμφαση στα παράκτια και θαλάσσια αιολικά πάρκα. Σε σχέση με την ξηρά, στη θάλασσα πνέουν εντονότεροι άνεμοι και δεδομένου ότι η παραγόμενη ενέργεια μεταβάλλεται ανάλογα με τον κύβο της ταχύτητας του ανέμου, εκτιμάται ότι κάθε θαλάσσια ανεμογεννήτρια μπορεί να παράξει αρκετή ενέργεια σε έναν χρόνο ώστε να καλύψει τις ανάγκες περίπου 1.500 νοικοκυριών, ενώ ταυτόχρονα περιορίζει κατά 35.000 τόνους την παραγωγή του διοξειδίου του άνθρακα. Αν συνυπολογιστεί και ο χρόνος ζωής της, που στη θάλασσα είναι μεγαλύτερος κατά 25 χρόνια, προκύπτει η μεγάλη σημασία της εκμετάλλευσης της αιολικής ενέργειας για την προστασία του περιβάλλοντος. Περί αυτού του θέματος προέκυψαν χρήσιμα πορίσματα από σχετική μελέτη του Ε.Μ.Π., όπου σημειώθηκε ότι η χώρα μας μπορεί να καλύψει με 500 μεγάλες ανεμογεννήτριες τουλάχιστον το 10% των ενεργειακών αναγκών της, ενώ τα νησιά του Αιγαίου, τα οποία έχουν πολύ υψηλό δυναμικό, εάν διασυνδεθούν με το εθνικό ηλεκτρικό δίκτυο μπορούν να αποτελέσουν αιολικούς σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, αντίστοιχους με τους θερμοηλεκτρικούς της ενδοχώρας. Η ορθή χωροθέτηση ενός αιολικού πάρκου εντός θαλάσσης, προϋποθέτει την εγκατάσταση των ανεμογεννητριών σε μακρινή απόσταση από την ακτογραμμή και σε μικρά βάθη, με διάφορα κριτήρια αλλά βασικότερο όλων προφανώς την οικονομικότητα (κόστος κατασκευής, συντηρήσεως κτλ).
 

Εν τούτοις, η επένδυση πάνω στα αιολικά πάρκα, θαλάσσια και μη, συναντά στην χώρα μας και ορισμένα εμπόδια. Λίγες θαλάσσιες περιοχές πληρούν τις προδιαγραφές, που είναι το μικρό βάθος σε απόσταση λίγων χιλιομέτρων από την ακτή. Η υποδομή του ηλεκτροδοτικού συστήματος είναι εξίσου σοβαρό εμπόδιο. Για παράδειγμα, τα δύο έργα στον Ευβοϊκό και στον Κόλπο της Κύμης, δεν θα αντιμετωπίσουν προβλήματα εφόσον αδειοδοτηθούν, καθώς θα συνδεθούν στα υφιστάμενα δίκτυα της Δ.Ε.Η. (σε Αττική και σε Εύβοια αντίστοιχα), τα οποία και έχουν μεγάλη χωρητικότητα όσον αφορά την απορρόφηση επιπλέον ισχύος. Δεν φαίνεται να ισχύει ωστόσο το ίδιο για τα δύο επενδυτικά σχέδια στο Θρακικό, αφού το δίκτυο της Δ.Ε.Η. στη Θράκη θεωρείται γενικώς κορεσμένο - δεν είναι τυχαίο ότι στα γραφεία της Ρ.Α.Ε. εκκρεμούν δεκάδες αιτήσεις για κατασκευή αιολικών πάρκων στην ευρύτερη περιοχή της Θράκης. Αυτός είναι και ο λόγος για τον οποίο το δίκτυο της Δ.Ε.Η. στη Θράκη δεν μπορεί να "σηκώσει" επιπλέον ισχύ, όχι μόνο από υπεράκτια αιολικά αλλά ούτε από συμβατικά αιολικά πάρκα. Τα επόμενα χρόνια η Δ.Ε.Η. προγραμματίζει σημαντικές επενδύσεις στην περιοχή, με νέες γραμμές των 400 ΚV και αναβάθμιση των υφισταμένων, ωστόσο το πού θα διατεθεί αυτή η επιπλέον χωρητικότητα είναι άγνωστο προς το παρόν. Επίσης, η έλλειψη σοβαρού χωροταξικού σχεδίου έχει ως αποτέλεσμα, αφενός, να μη γνωρίζει κανείς πού μπορεί να κάνει μια τέτοια επένδυση (το ίδιο ισχύει για κάθε μορφής έργο, όχι μόνο στον τομέα της ενέργειας), αφετέρου, για να εγκριθεί μια περιβαλλοντική μελέτη για υπεράκτια αιολικό πάρκο, πρέπει να γνωμοδοτήσουν ούτε λίγο ούτε πολύ 30 υπηρεσίες. Επενδυτές που έχουν καταθέσει αιτήσεις για τέτοια έργα, λένε ότι για να αδειοδοτηθεί ένα θαλάσσιο αιολικό πάρκο χρειάζεται τουλάχιστον μια διετία - τριετία, ενώ για την κατασκευή του δεν απαιτούνται πάνω από δύο χρόνια. Βλέπουμε ότι ο δυσκίνητος γραφειοκρατικός μηχανισμός του Δημοσίου κάνει κι εδώ το θαύμα του.        

- Μειονεκτήματα και ενδεχόμενες δυσμενείς, περιβαλλοντικές και μη, επιπτώσεις από τα αιολικά πάρκα     Προφανώς η κατασκευή αιολικών πάρκων παρουσιάζει ορισμένα μειονεκτήματα. Το σημαντικότερο ίσως είναι το υψηλό κόστος κατασκευής τους. Κι ενώ ένα αιολικό πάρκο ξηράς είναι ήδη ακριβό, στη θάλασσα η κατασκευή του έργου στοιχίζει κατά 50% περισσότερο, καθώς απαιτούνται μεγάλα κεφάλαια τόσο για την εγκατάστασή και τοποθέτησή του στον βυθό όσο και για την σλυνδεσή του μέσω υποθαλάσσιου καλωδίου με το ηπειρωτικό ηλεκτροδοτικό σύστημα. Επιπλέον, οι ανεμογεννήτριες πρέπει να είναι ανθεκτικές σε θύελλες, στα πανύψηλα κύματα και στο αλμυρό νερό. Ακριβώς λόγω του κόστους, έχει προβλεφθεί υψηλή τιμή πώλησης του παραγόμενου ρεύματος προς τον Δ.Ε.Σ.Μ.Η.Ε., η οποία είναι 93 ευρώ/ΜWh για τα θαλάσσια πάρκα, ενώ όσων αφορά τα ηπειρωτικά αυτή η τιμή είναι 75,82 ευρώ/ΜWh για όσα βρίσκονται στο διασυνδεδεμένο σύστημα και 87,42 ευρώ/ΜWh για όσα βρίσκονται σε νησιά.

Το ουσιαστικότερο πρόβλημα των ανεμογεννητριών είναι ο θόρυβος, αλλά είναι συγχρόνως και το ευκολότερο να ελεγχθεί και να προληφθεί. Στις ανεμογεννήτριες ο εκπεμπόμενος θόρυβος μπορεί να υπαχθεί σε δύο κατηγορίες, ανάλογα με την προέλευση του: δηλαδή μηχανικός και αεροδυναμικός.

• Ο πρώτος προέρχεται από τα περιστρεφόμενα μηχανικά τμήματα (κιβώτιο ταχυτήτων, ηλεκτρογεννήτρια, έδρανα κλπ.)

• Ο δεύτερος προέρχεται από την περιστροφή των πτερυγίων.

Οι σύγχρονες ανεμογεννήτριες είναι μηχανές πολύ ήσυχες συγκριτικά με την ισχύ τους, και με συνεχείς βελτιώσεις από τους κατασκευαστές γίνονται όλο και πιο αθόρυβες. Η αντιμετώπιση του θορύβου γίνεται είτε στην πηγή είτε στη διαδρομή του. Οι μηχανικοί θόρυβοι έχουν ελαχιστοποιηθεί με εξαρχής σχεδίαση (γρανάζια πλάγιας οδόντωσης), ή με εσωτερική ηχομονωτική επένδυση στο κέλυφος της κατασκευής. Επίσης ο μηχανικός θόρυβος αντιμετωπίζεται στη διαδρομή του με ηχομονωτικά πετάσματα και αντικραδασμικά πέλματα στήριξης. Αντίστοιχα ο αεροδυναμικός θόρυβος αντιμετωπίζεται με προσεκτική σχεδίαση των πτερυγίων από τους κατασκευαστές, που δίνουν άμεση προτεραιότητα στην ελάττωσή του .

Το επίπεδο του αντιληπτού θορύβου από μία ανεμογεννήτρια σύγχρονων προδιαγραφών σε απόσταση 200 m είναι μικρότερο από αυτό που αντιστοιχεί στο επίπεδο θορύβου περιβάλλοντος μιας μικρής επαρχιακής πόλης και βεβαίως δεν αποτελεί πηγή ενόχλησης. Με δεδομένη δε τη νομοθετημένη απαίτηση να εγκαθίστανται οι ανεμογεννήτριες σε ελάχιστη απόσταση 500 μέτρων από τους οικισμούς, το επίπεδο είναι ακόμη χαμηλότερο και αντιστοιχεί πλέον σε αυτό ενός ήσυχου καθιστικού δωματίου. Επιπλέον, στις ταχύτητες ανέμου που λειτουργούν οι ανεμογεννήτριες ο φυσικός θόρυβος (θόρυβος ανέμου σε δένδρα και θάμνους) υπερκαλύπτει οποιονδήποτε θόρυβο που προέρχεται από τις ίδιες.

Λαμβάνοντας υπόψη τα παραπάνω και σε συνδυασμό με τη θέση των «οικοπέδων» που συνήθως εγκαθίστανται τα αιολικά πάρκα στην Ελλάδα για να έχουν καλύτερη απόδοση, μπορούμε να πούμε με σιγουριά ότι τα αιολικά πάρκα δεν προκαλούν ούτε αύξηση της υπάρχουσας στάθμης θορύβου εκτός των ορίων τους και ακόμη περισσότερο σε κατοικημένες περιοχές, αλλά ούτε και έκθεση ανθρώπων σε υψηλή στάθμη θορύβου.

Ο πιο εύκολος και αποτελεσματικός τρόπος για να πεισθεί κανείς για το ζήτημα του θορύβου είναι μια επίσκεψη σε ένα αιολικό πάρκο μια μέρα που οι ανεμογεννήτριες βρίσκονται σε κανονική λειτουργία.

Σχετική ανησυχία υπάρχει για την πρόκληση από τις γεννήτριες ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών. Η ανησυχία αυτή συνήθως αναφέρεται αφενός σε προβλήματα που προκαλούν οι ανεμογεννήτριες λόγω της θέσης τους σε σχέση με ήδη υπάρχοντες σταθμούς τηλεόρασης ή ραδιόφωνου και αφετέρου σε πιθανές ηλεκτρομαγνητικές εκπομπές από τις ίδιες.

Είναι γεγονός ότι , η διάδοση των εκπομπών στις συχνότητες της τηλεόρασης ή και του ραδιοφώνου (κυρίως στις συχνότητες εκπομπών FM) επηρεάζεται από εμπόδια που παρεμβάλλονται μεταξύ πομπού και δέκτη. Το κυριότερο πρόβλημα από τις ανεμογεννήτριες προέρχεται από τα κινούμενα πτερύγια που μπορούν να προκαλέσουν αυξομείωση σήματος λόγω αντανακλάσεων. Αυτό ήταν πολύ εντονότερο στην πρώτη γενιά ανεμογεννητριών που έφερε μεταλλικά πτερύγια. Τα πτερύγια των συγχρόνων ανεμογεννητριών κατασκευάζονται αποκλειστικά από συνθετικά υλικά, τα οποία έχουν ελάχιστη επίπτωση στη μετάδοση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας.        

Η ελληνική νομοθεσία προβλέπει την προώθηση αδειοδότησης ενός αιολικού πάρκου μόνον εφόσον τηρούνται κάποιες ελάχιστες αποστάσεις από τηλεπικοινωνιακούς ή ραδιοτηλεοπτικούς σταθμούς. Οποιαδήποτε πιθανά προβλήματα παρεμβολών μπορούν να προληφθούν με σωστό σχεδιασμό και χωροθέτηση ή να διορθωθούν με μικρό σχετικά κόστος από τον κατασκευαστή του πάρκου με μια σειρά απλών τεχνικών μέτρων, όπως π.χ. η εγκατάσταση επιπλέον αναμεταδοτών. Σε σχέση με την συμβατότητα και τις παρεμβολές στις τηλεπικοινωνίες, αξίζει να αναφερθεί ότι σε άλλες ευρωπαϊκές χώρες οι πύργοι των ανεμογεννητριών όχι μόνον δεν δημιουργούν εμπόδια, αλλά χρησιμοποιούνται ήδη για την εγκατάσταση κεραιών προς διευκόλυνση υπηρεσιών επικοινωνιών, όπως η κινητή τηλεφωνία!

Όσον αφορά τις εκπεμπόμενες ακτινοβολίες, όπως φαίνεται και από την περιγραφή των τμημάτων της ανεμογεννήτριας, τα μόνα υποσυστήματα που θα μπορούσαμε να πούμε ότι «εκπέμπουν» ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία χαμηλού επιπέδου, είναι η ηλεκτρογεννήτρια και ο μετασχηματιστής μέσης τάσης. Το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο της ηλεκτρογεννήτριας είναι εξαιρετικά ασθενές και περιορίζεται σε μια πολύ μικρή απόσταση γύρω από το κέλυφος της που είναι τοποθετημένο τουλάχιστον 40 - 50 m πάνω από το έδαφος. Για το λόγο αυτό δεν υφίσταται πραγματικό θέμα έκθεσης στην ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία ούτε καν στη βάση της ανεμογεννήτριας. Ο μετασχηματιστής, πάλι, περιβάλλεται πάντα από περίφραξη ασφαλείας ή είναι κλεισμένος σε μεταλλικό υπόστεγο. Η περίφραξη είναι τοποθετημένη σε τέτοια απόσταση που το επίπεδο της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας είναι αμελητέο. Μπορούμε λοιπόν να ισχυριστούμε με βεβαιότητα, ότι αυτά που ακούγονται για εκπομπή ραδιενέργειας η ακτινοβολιών άλλου τύπου από τις ανεμογεννήτριες δεν ευσταθούν.

Μεγάλο θέμα έχει εγερθεί και για το κατά πόσο οι ανεμογεννήτριες παρενοχλούν γεωργικές ή κτηνοτροφικές δραστηριότητες μιας περιοχής. Ωστόσο, δεν υπάρχει καμία ένδειξη ότι τα αιολικά πάρκα επιβαρύνουν τη γεωργία ή την κτηνοτροφία. Δεδομένου ότι περίπου το 99% της γης που φιλοξενεί ένα αιολικό πάρκο είναι διαθέσιμο για άλλες χρήσεις, μπορούμε να κατανοήσουμε ότι οι αγροτικές δραστηριότητες μπορούν να συνεχίζονται και μετά την εγκατάσταση του. Οι συνήθεις θέσεις αιολικών πάρκων είναι σε ορεινές περιοχές με θαμνώδη βλάστηση ακριβώς λόγω των υψηλών ταχυτήτων του ανέμου που ευνοούν την εγκατάσταση του. Σε αυτές τις περιοχές, η χρήση γης είναι κυρίως για βοσκή αιγοπροβάτων οι οποία μπορεί να συνεχισθεί χωρίς κανένα πρόβλημα και μετά την εγκατάσταση του αιολικού πάρκου. Χαρακτηριστικά, σε μερικά αιολικά πάρκα έχει παρατηρηθεί ότι οι ανεμογεννήτριες γίνονται πόλος έλξης αιγοπροβάτων που επωφελούνται από τη δροσιά της σκιάς που προσφέρουν οι πύργοι τους!      

Τέλος, καταγγελίες που έχουν γίνει από ενώσεις κυνηγών και ορνιθολόγων σχετικά με τις επιπτώσεις των αιολικών πάρκων στον πληθυσμό των άγριων πουλιών της εκάστοτε περιοχής, καταγγελίες μάλιστα τόσο σφοδρές που έχουν οδηγήσει ανά περιπτώσεις ακόμα και στο πάγωμα σχετικής αδειοδότησης περισσότερο από οποιαδήποτε άλλη αιτία, είναι ως επί το πλείστον αβάσιμες. Τα πουλιά καθώς πετούν μερικές φορές συγκρούονται με κτίρια και άλλες σταθερές κατασκευές. Οι ανεμογεννήτριες όμως δεν προκαλούν ιδιαίτερο πρόβλημα όπως έχει φανεί από μελέτες που έχουν γίνει σε ευρωπαϊκές χώρες όπως η Γερμανία, η Ολλανδία, η Δανία και η Αγγλία. Συγκεκριμένα, υπολογίσθηκε ότι στον συνολικό αριθμό πουλιών που σκοτώνονται ετησίως, μόνον 20 θάνατοι οφείλονται σε ανεμογεννήτριες (για εγκατεστημένη ισχύ 1000 MW), ενώ αντίστοιχα 1.500 θάνατοι οφείλονται στους κυνηγούς και 2.000 σε πρόσκρουση με οχήματα και τις γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας (καθότι είναι σχεδόν αόρατες για τα πουλιά). Ασφαλώς, βέβαια, το θέμα της προστασίας του πληθυσμού των πουλιών σε ευαίσθητες οικολογικά και προστατευόμενες περιοχές πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά τη φάση σχεδιασμού και χωροθέτησης του αιολικού πάρκου.

- Συνοψίζοντας: στάθμιση πλεονεκτημάτων - μειονεκτημάτων και μελλοντικές εξελίξεις  

Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε, ότι οι οποιεσδήποτε επιπτώσεις από τις ανεμογεννήτριες, αφενός είναι άμεσα «ορατές» και αφετέρου είναι δυνατόν να ελαχιστοποιηθούν με σωστή αντιμετώπιση και προσχεδιασμό. Αντίθετα, οι επιπτώσεις της θερμικής ή πυρηνικής παραγωγής ενέργειας αργούν να φανούν, είναι μακροπρόθεσμες και όση προσπάθεια και κόστος να δαπανηθούν είναι αδύνατον να ελαχιστοποιηθούν. Εν τέλει θα πρέπει να αποφασίσουμε ότι εφόσον πρέπει να παράγουμε ηλεκτρική ενέργεια, είναι σίγουρα προτιμότερο να την παράγουμε με τρόπο που να έχει την μικρότερη δυνατή επιβάρυνση για το περιβάλλον. Από τεχνολογική και οικονομική πλευρά, η πιο ώριμη μορφή ανανεώσιμης και «καθαρής» ενέργειας είναι σήμερα η αιολική. Αυτή μπορεί να συμβάλλει αποτελεσματικά στην αποτροπή των κλιματικών αλλαγών προσφέροντας συγχρόνως ποίκιλα περιβαλλοντικά, κοινωνικά και οικονομικά οφέλη.        

Read more...