Οι εξελίξεις στη φυσική και στους συναφείς τομείς της επιστημονικής έρευνας έχουν οδηγήσει σε πολλές ανακαλύψεις στις τεχνολογίες ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, οι οποίες, με τη σειρά τους, μας έχουν δώσει προϊόντα που σήμερα αρχίζουν να κάνουν τη διαφορά στη ζωή των ανθρώπων σε όλο τον κόσμο.

Τι κάνει ένας επιστήμονας στο εργαστήριο, από τη σύλληψη μιας ιδέας μέχρι την ανάπτυξη ενός νέου ηλιακού στοιχείου ή σχεδίου για μια λεπίδα ανεμογεννήτριας; Πώς χρησιμοποιούν οι επιστήμονες τη φυσική, συμπεριλαμβανομένης της κβαντικής και στερεάς κατάστασης φυσικής, της επιστήμης υλικών, της βιοφυσικής, της επιστήμης πολυμερών, της αεροδυναμικής, της θερμοδυναμικής, της υπεραγωγιμότητας και της οπτικής;

Αν και οι ανεμόμυλοι υπάρχουν εδώ και αιώνες και ο ήλιος έχει ζεστάνει κτίρια σε πολλά μέρη του κόσμου για γενιές, αυτές οι τεχνολογίες έκαναν ένα κβαντικό άλμα ξεκινώντας από τις επιστημονικές εξελίξεις της δεκαετίας του 1950 και 1960. Τα φωτοβολταϊκά - η μετατροπή του ηλιακού φωτός σε ηλεκτρική ενέργεια - πήραν την πρώτη τους ώθηση από τους πρώτους δορυφόρους και το διαστημικό πρόγραμμα. Με τη βοήθεια της φυσικής και των προηγμένων υλικών, το κόστος της ηλιακής ηλεκτρικής ενέργειας έχει μειωθεί κατά 100 φορές τις τελευταίες δύο δεκαετίες. Τα ηλιακά πάνελ θα παρέχουν καθαρή και αξιόπιστη ενέργεια σε πολλά μέρη του κόσμου τον ερχόμενο αιώνα, όπως και η αιολική ενέργεια.

Η κατανόηση της αεροδυναμικής, που επιταχύνθηκε από τη βιομηχανία αεροδιαστημικής, μας έχει δώσει σχεδιασμούς αεροτομών που κάνουν την ηλεκτρική ενέργεια από σύγχρονες ανεμογεννήτριες σχεδόν ανταγωνιστική με την ενέργεια από ορυκτά καύσιμα.

Πρέπει να βγάλουμε τη φυσική από το εργαστήριο και να τη φέρουμε στο σπίτι μας. Ποια είναι τα προϊόντα ανανεώσιμης ενέργειας που σήμερα χρησιμοποιούνται από τη βιομηχανία και τους καταναλωτές;

Φωτοβολταϊκά στέγης· ηλιακά στοιχεία και πάνελ λεπτού φιλμ με ρεκόρ αποδοτικότητας· ηλιακοί τοίχοι (ηλιακοί συλλέκτες μεταφοράς)· αυτόνομα συστήματα ηλιακής ενέργειας για το σπίτι και την επιχείρηση· εφαρμογές φωτοβολταϊκών σε κλίμακα κοινής ωφέλειας που παρέχουν ενέργεια σε χιλιάδες πελάτες· μικρές ανεμογεννήτριες για μεμονωμένα κτίρια και τεράστιες ανεμογεννήτριες σε κλίμακα κοινής ωφέλειας που εγκαθίστανται σε αιολικά πάρκα σε όλη τη χώρα.

Ποια έρευνα στο εργαστήριο σήμερα θα μας δώσει την επόμενη γενιά προϊόντων και συστημάτων ανανεώσιμης ενέργειας; 

Παραγωγή και αποθήκευση υδρογόνου· κυψέλες καυσίμου· θερμοφωτοβολταϊκά—χρησιμοποιώντας θερμότητα αντί για ηλιακό φως για τη δημιουργία ηλεκτρικής ενέργειας και προηγμένες ανεμογεννήτριες.

Τι ρόλο μπορεί να παίξει η φυσική και άλλες επιστημονικές ειδικότητες στην ανάπτυξη τεχνολογιών καθαρής ενέργειας που θα βοηθήσουν στην επίλυση σοβαρών περιβαλλοντικών προβλημάτων, όπως η παγκόσμια κλιματική αλλαγή και η ατμοσφαιρική ρύπανση;

Η γραμμική οικονομία είναι ένα σπάταλο σύστημα: πολλά πολύτιμα υλικά “χάνονται” σε χώρους υγειονομικής ταφής, και τα προϊόντα που κατασκευάζονται αξιοποιούνται ελάχιστα.

Η διαχείριση αποβλήτων (ΔΑ) αποτελεί πρόκληση για τις δημόσιες αρχές λόγω της αυξημένης παραγωγής αποβλήτων που ακολουθεί την αύξηση του αστικού πληθυσμού, των οικονομικών βαρών στον δημοτικό προϋπολογισμό και των ενοχλήσεων που αναπόφευκτα προκαλούνται στο περιβάλλον και στους τοπικούς κατοίκους.

Σε αντίθεση με τη γραμμική οικονομία, η κυκλική οικονομία στοχεύει στην αποσύνδεση της ανάπτυξης από την κατανάλωση πεπερασμένων πόρων και είναι αποκαταστατική και αναγεννητική εκ φύσεως.

Η μετάβαση προς μια κυκλική οικονομία είναι δύσκολη, καθώς μόνο το 9 τοις εκατό των αγαθών και προϊόντων της παγκόσμιας οικονομίας κυκλώνεται με κάποιο τρόπο. Μια τέτοια πολυεπιστημονική και πολυδιάστατη διαδικασία χρειάζεται εγγενώς τεκμηριωμένη και επιστημονικά αξιόπιστη πληροφόρηση για τις πιθανές συνέπειες των αποφάσεων που λαμβάνονται.

Παράλληλα με τη βιομηχανική ανάπτυξη, την αύξηση του πληθυσμού, τη γρήγορη αστικοποίηση και τη βελτίωση των συνθηκών διαβίωσης, τεράστιες ποσότητες υλικών σπαταλώνται στην Ευρωπαϊκή Ένωση (ΕΕ) τις τελευταίες δεκαετίες. Τα στατιστικά στοιχεία της ΕΕ δείχνουν ότι έως και 2,6 δισεκατομμύρια τόνοι αποβλήτων (όπως ορίζεται από την Οδηγία 200