Χρειάστηκαν εκατομμύρια χρόνια για να εγκαταλείψουν οι άνθρωποι παραδοσιακές μορφές ενέργειας όπως τα… ζώα και περί τους δύο αιώνες για να καταρριφθεί το ρεκόρ της χρήσης του κάρβουνου. Αλλά και το πετρέλαιο, ο αδιαφιλονίκητος πρωταγωνιστής σήμερα στον χώρο της ενέργειας στον πλανήτη Γη, πιθανόν δεν θα προλάβει να γιορτάσει τα εκατό χρόνια του. Αυτό ισχυρίζονται οι επιστήμονες που πήραν μέρος σε διάσκεψη στις Βρυξέλλες με θέμα «Νέες μορφές ενέργειας». Το αντικείμενο των ερευνών παρουσίασε ο αρμόδιος επίτροπος της Ευρωπαϊκής Ενωσης Φιλίπ Μπισκίν ο οποίος για να αποδείξει των λόγων το αληθές πραγματοποίησε θεαματική άφιξη μέσα σε μια Μερτσέντες κινούμενη με υδρογόνο, που αναμένεται να κυκλοφορήσει στην αγορά ως το 2005.
Κανείς από όσους μακάριζαν την τύχη τους για την εύρεση του μαύρου χρυσού δεν φανταζόταν ότι θα έφθανε η ημέρα που θα μιλούσαν για την αναγκαία χρήση νέων μορφών ενέργειας. Κάποιοι άλλοι, περισσότερο διορατικοί, περίμεναν ωστόσο το τέλος και όχι λόγω της υπεράντλησης των αποθεμάτων αλλά, κυρίως, λόγω των επιπτώσεων που προκαλεί η χρήση του.
Σε αντίθεση με το πετρέλαιο, το υδρογόνο αποτελεί καύσιμο πολύ φιλικό προς το περιβάλλον. Χαρακτηρίστηκε μάλιστα καύσιμο του μέλλοντος καθώς συνδυάζει εξαιρετική αποδοτικότητα και μηδενική ρύπανση, αφού από την καύση του παράγεται μόνο ενέργεια και νερό. Στο πλαίσιο της διάσκεψης των Βρυξελλών παρουσιάστηκαν κυψέλες (ή μπαταρίες ή στοιχεία) καυσίμου (fuel cell), κυψέλες δηλαδή που τροφοδοτούνται με υδρογόνο και παράγουν ηλεκτρική και θερμική ενέργεια.
«Η παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος επιτυγχάνεται με μια διεργασία η οποία είναι αντίστροφη της ηλεκτρόλυσης του νερού. Ενώ στην ηλεκτρόλυση του νερού, χρησιμοποιώντας ηλεκτρικό ρεύμα, παίρνουμε υδρογόνο και οξυγόνο, στο στοιχείο καυσίμου παρέχουμε υδρογόνο και οξυγόνο σε ειδικά ηλεκτρόδια και παίρνουμε ηλεκτρικό ρεύμα και νερό» εξηγεί η δρ Ερση Βραχνού-Ντοριέ, χημικός μηχανικός, πρώην διευθύντρια ερευνών στο κέντρο «Δημόκριτος». «Με το παραγόμενο ηλεκτρικό ρεύμα μπορούν να τροφοδοτηθούν σπίτια, αυτοκίνητα κτλ. Στις κυψέλες καυσίμου μπορεί να χρησιμοποιηθεί επίσης και μεθανόλη ή φυσικό αέριο από τα οποία, μέσω μιας αναμόρφωσης με επίδραση υδρατμών σε υψηλή θερμοκρασία, παράγεται υδρογόνο αλλά σε αυτή την περίπτωση και διοξείδιο του άνθρακα που δεν είναι φιλικό προς το περιβάλλον».
Στις Βρυξέλλες ανακοινώθηκε ότι σε ευρωπαϊκές πόλεις, όπως στη Φρανκφούρτη και στο Τορίνο, υπάρχουν ήδη λεωφορεία που χρησιμοποιούν για την κίνησή τους αυτές τις κυψέλες καυσίμου. Το υδρογόνο αποθηκεύεται σε ειδικό μονωμένο ντεπόζιτο για λιγότερες απώλειες. Από εκεί το υδρογόνο πάει κατ’ ευθείαν στο στοιχείο καυσίμου και παράγει ρεύμα. Ενα από τα πλεονεκτήματα του υδρογόνου σε σχέση με τη βενζίνη είναι ότι είναι πιο ασφαλές διότι από μόνο του δεν αναφλέγεται. Ακόμη και σε περίπτωση διαρροής δεν υπάρχει κίνδυνος, σε ανοιχτούς χώρους, αφού είναι πολύ πιο ελαφρύ από τον αέρα (14,5 φορές) και διαχέεται εύκολα. Το υδρογόνο επίσης μπορεί να παρέχει ενέργεια εύκολα και όπου αυτή απαιτείται καθώς για την παραγωγή του δεν χρειάζονται ογκώδεις εγκαταστάσεις.
* Το κόστος παραγωγής
Υπάρχουν ωστόσο και εκείνοι που διαφωνούν με τη χρήση του υδρογόνου, ισχυριζόμενοι ότι είναι πολύ πιο ακριβό από τα ορυκτά καύσιμα. «Το υδρογόνο, πράγματι, δεν υπάρχει ελεύθερο στη φύση ούτε εξορύσσεται. Για την παραγωγή του χρειάζεται ενέργεια, όπως στη μέθοδο της ηλεκτρόλυσης του νερού. Αν παίρνουμε αυτή την ενέργεια από το δίκτυο τότε δεν κερδίζουμε τίποτε. Αντίθετα, αν χρησιμοποιήσουμε ηλιακή ή αιολική ενέργεια τότε η παραγόμενη ενέργεια είναι εντελώς ανανεώσιμη. Από τις ανεμογεννήτριες και τα φωτοβολταικά στοιχεία, για παράδειγμα, μπορεί να φορτιστεί μία ηλεκτρολυτική συσκευή την ώρα που δεν υπάρχει μεγάλη κατανάλωση ρεύματος. Το αποθηκευμένο πλέον υδρογόνο χρησιμοποιείται για την παραγωγή ενέργειας» λέει η κ. Βραχνού.
Οπως εξηγούν οι επιστήμονες, το υδρογόνο είναι η καλύτερη μέθοδος αποθήκευσης ενέργειας. Για αυτό εξάλλου χρησιμοποιείται στα διαστημικά προγράμματα από τη δεκαετία του ’60. Αξίζει να σημειωθεί ότι το νερό, το οποίο απελευθερώνεται από την παραγωγή του υδρογόνου στις κυψέλες καυσίμου, χρησιμοποιούν οι αστροναύτες για τις ανάγκες τους.
* Παγκόσμιο ενδιαφέρον
Για πρώτη φορά θεωρείται εφικτή η λύση της αντικατάστασης των ορυκτών καυσίμων με υδρογόνο σε παγκόσμιο επίπεδο, γεγονός το οποίο προκαλεί το ενδιαφέρον πολλών κρατών ιδίως όσων δεν διαθέτουν ορυκτά καύσιμα. Σε χώρες όπως ο Καναδάς και η Ισλανδία τα «σενάρια» περί παραγωγής υδρογόνου έχουν γίνει ήδη πραγματικότητα. Στις χώρες αυτές εξοικονομείται σημαντικό μέρος της απαραίτητης ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (όπως υδατοπτώσεις, ηλιακή ή αιολική ενέργεια, βιομάζα, γεωθερμία). Στην Ισλανδία ειδικότερα έχει αρχίσει η εφαρμογή ενός μεγάλου προγράμματος με σκοπό να αντικατασταθούν όλα τα ορυκτά καύσιμα με υδρογόνο, στο οποίο η συμμετοχή της κυβέρνησης φθάνει το 50%.
Η αμερικανική κυβέρνηση μελετάει πολύ σοβαρά ένα μεγάλο πρόγραμμα παραγωγής υδρογόνου με χρήση βιομάζας που προέρχεται από τα κατάλοιπα της γεωργίας, τα φύκια αλλά και υπολείμματα τροφίμων τα οποία έχουν μεγάλη περιεκτικότητα σε άνθρακα. Με τον ίδιο τρόπο που γίνεται η αναμόρφωση του φυσικού αερίου και του πετρελαίου με υδρατμό και αέρα, γίνεται και με τη βιομάζα. Σύμφωνα με μια πρόσφατη ανακάλυψη επίσης είναι δυνατή η παραγωγή υδρογόνου από μια ποικιλία φυκιών! Αυτό επιτυγχάνεται όταν σταματήσει η τροφοδοσία των φυκιών με ενώσεις θείου (αποτελούν θρεπτικό συστατικό γι’ αυτά). Ετσι αντί να κάνουν φωτοσύνθεση παράγουν υδρογόνο. Οταν τα φύκια αρχίζουν να «αδυνατίζουν» τότε τους παρέχεται πάλι θείο για να επιζήσουν κ.ο.κ.
Το 1998, στη συνδιάσκεψη για το περιβάλλον, που πραγματοποιήθηκε στο Κιότο της Ιαπωνίας, οι αυτοκινητοβιομηχανίες και οι εταιρείες πετρελαιοειδών αντιδρώντας στην παρουσίαση μελετών για τη χρήση του υδρογόνου, προκειμένου να προστατέψουν τα συμφέροντά τους, υπέγραψαν ένα πρωτόκολλο που τις δέσμευε να μη συμμορφωθούν με τις αποφάσεις οι οποίες ελήφθησαν. Δεν άργησαν ωστόσο να καταλάβουν πως οι αντιδράσεις τους δεν μπορούν να σταματήσουν τις εξελίξεις. Η μία μετά την άλλη, εταιρείες όπως οι General Motors, Ford, Texaco και Daimler Benz αποσυνδέονται από το πρωτόκολλο και επενδύουν στην παραγωγή υδρογόνου, κατασκευάζουν πρότυπα αυτοκίνητα και σχεδιάζουν δίκτυα διανομής.
* Η ατμοσφαιρική ρύπανση
Αν σκεφθεί κανείς πόσο κοστίζει η ατμοσφαιρική ρύπανση στα κράτη όσον αφορά τις δαπάνες για την υγεία και το υπολογίσει στην υπάρχουσα τιμή των καυσίμων, τότε δεν θα βρει το υδρογόνο πολύ πιο ακριβό. Μόνο στις ΗΠΑ το κόστος από τα προβλήματα υγείας, τα οποία προκαλούνται λόγω της ρύπανσης, ανήλθε το 1997 σε 50 δισ. δολάρια. Οι επιπτώσεις από την εμφάνιση του φαινομένου του θερμοκηπίου, που προκαλείται από τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα, για το ίδιο έτος κόστισαν στις Ηνωμένες Πολιτείες άλλα 9 δισ. δολάρια.
Οι έρευνες στην Ελλάδα
Η παραγωγή υδρογόνου και το κόστος της έχει γίνει αντικείμενο μελετών και στην Ελλάδα. Σύμφωνα με τον κ. Ν. Λυμπερόπουλο, υπεύθυνο Ανάπτυξης του τμήματος Ορθολογικής Ενέργειας της Διεύθυνσης Εφαρμοσμένης Ερευνας: «Το Κέντρο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΚΑΠΕ) αντιμετωπίζει το υδρογόνο και τις κυψέλες καυσίμου ως σημαντικό τρόπο αποθήκευσης ενέργειας από τις ανανεώσιμες πηγές. Ετσι άλλωστε μπορεί να απελευθερωθεί ουσιαστικά η παραγωγή και η χρήση της ενέργειας που παράγουν. Οσο μακροπρόθεσμη θεωρείται ωστόσο η παραγωγή υδρογόνου με τη χρήση ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές τόσο άμεση μπορεί να είναι η παραγωγή του με τη χρήση συμβατικών καυσίμων (π.χ., μεθάνιο). Είναι σημαντικό μάλιστα να εκμεταλλευθούμε την υπάρχουσα υποδομή και το δίκτυο των συμβατικών καυσίμων, προκειμένου να κινηθούμε ευέλικτα και αποτελεσματικά».
Η χρήση και η παραγωγή του υδρογόνου αποτελεί βέβαια τμήμα της συνολικής πολιτικής για την ενέργεια, για την οποία όπως όλοι γνωρίζουν οι αποφάσεις μείζονος σημασίας λαμβάνονται κυρίως από τις εξελίξεις στην αγορά. Κάποιοι, ενδεχομένως περισσότερο απαισιόδοξοι, ισχυρίζονται ότι μόνο όταν φθάσουν σε οριακά επίπεδα οι περιβαλλοντικές συνέπειες θα οδηγηθεί ο κόσμος στο υδρογόνο. «Αλλά και πρακτικά να το δει κανείς» τονίζει ο κ. Ν. Λυμπερόπουλος «είναι τόσο απαγορευτικά υψηλές οι τιμές ώστε δεν μπορούμε ακόμη να μιλάμε για άμεση χρήση του υδρογόνου ως καυσίμου. Ενδεικτικά, σας αναφέρω ότι αν μια συμβατική μονάδα συμπαραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και θερμότητας έχει υποτιθέμενο κόστος 1.000 δολάρια ανά εγκατεστημένο Κιλοβάτ, τότε μια μονάδα με κυψέλες καυσίμου (fuel cell) θα είχε τουλάχιστον δεκαπλάσιο κόστος. Μελλοντικά βέβαια μπορούμε να περιμένουμε πτώση των τιμών λόγω του όγκου της παραγωγής αλλά και του ανταγωνισμού της αγοράς».
Διεθνώς γίνεται συστηματική προσπάθεια να μειωθεί το κόστος του υδρογόνου και να φθάσει τα επίπεδα των τιμών των ορυκτών καυσίμων. Στην Ελλάδα, όπως επισημαίνει η κ. Βραχνού, κάτι τέτοιο θεωρείται εφικτό λόγω της αιολικής και της ηλιακής ενέργειας που μπορούμε να εκμεταλλευθούμε. «Στην Ελλάδα έχουμε πολλούς ανέμους και μεγάλη ηλιοφάνεια. Η σύγχρονη τεχνολογία επιτρέπει τώρα την εγκατάσταση ισχυρών ανεμογεννητριών ακόμη και στη θάλασσα, επάνω σε ειδικές σχεδίες. Στον
«Δημόκριτο» και στο Εργαστήριο Ανόργανης Χημείας του Πανεπιστημίου Αθηνών, σε συνεργασία με την κ. καθηγήτρια Χα. Μητσοπούλου και τον καθηγητή κ. Δ. Κατάκη, ασχοληθήκαμε πειραματικά με το θέμα παραγωγής υδρογόνου με διάσπαση του νερού, χωρίς κατανάλωση ηλεκτρισμού, κατ’ ευθείαν με φωτοκαταλυτική δράση. Πραγματικά, βρήκαμε μία σύμπλοκη ένωση του βολφραμίου, το οποίο έχει την ιδιότητα μέσα στο νερό να απορροφά πολύ φως και να δημιουργεί ορισμένες αντιδράσεις. Με κατάλληλη σύνθεση του υδατικού διαλύματος παράγεται υδρογόνο και οξυγόνο. Οι έρευνες που άρχισαν το 1980 συνεχίζονται και σήμερα. Ενδιαφέρον έχουν δείξει το Κέντρο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας, το Πανεπιστήμιο Αθηνών και το Πολυτεχνείο. Υπάρχουν προγράμματα της ΕΕ που μπορούν να χρηματοδοτήσουν την προσπάθεια αλλά με τη συνεργασία επίσης δύο ή περισσότερων κρατών. Είμαστε έτοιμοι να προτείνουμε τον επόμενο μήνα πρόγραμμα παραγωγής υδρογόνου στη Γενική Γραμματεία Ερευνας και Τεχνολογίας».
Τι λέει ο ιταλός καθηγητής Κάρλο Ρουμπία Η επανάσταση θα έλθει σε δύο χρόνια
Ο πρόεδρος του ιταλικού Οργανισμού Εναλλακτικών Ενεργειών, καθηγητής Κάρλο Ρουμπία, παρουσίασε στις Βρυξέλλες τα αποτελέσματα των ερευνών του Οργανισμού για την παραγωγή υδρογόνου ως καύσιμης ύλης.
Κύριε καθηγητά, να περιμένουμε ότι μέσα στην επόμενη δεκαετία ή εικοσαετία ο κόσμος θα… κινείται με υδρογόνο;
«Δέκα χρόνια; Θεωρείτε ότι μπορούμε να περιμένουμε τόσο πολύ; Συγκρατήστε μια πληροφορία για να καταλάβετε τι συμβαίνει και πόσο επιτακτικό είναι πλέον να στραφούμε προς άλλες πηγές ενέργειας. Κάθε λίτρο βενζίνης που καίγεται στη Ρώμη ή σε μια οποιαδήποτε άλλη μεγάλη πόλη, «χρεώνει» το κράτος 1.400 λίρες (δηλαδή 246 δραχμές) για την αντιμετώπιση προβλημάτων στην υγεία. Ακόμη και εκτός αστικής περιοχής, το κόστος παραμένει αλλά σε χαμηλότερα επίπεδα περί τις 700 λίρες (123 δραχμές) πληρώνει τότε το κράτος την καύση ενός λίτρου βενζίνης».
Ο υπολογισμός περιλαμβάνει και τις ζημιές στο περιβάλλον;
«Αναφέρομαι μόνο στις οικονομικές επιπτώσεις λόγω προβλημάτων υγείας (άδειες ασθενείας, νοσήλια, νοσοκομειακή περίθαλψη) που προκαλεί η καύση ενός λίτρου του συγκεκριμένου καυσίμου. Προφανώς σε μεγαλουπόλεις του Τρίτου Κόσμου η κατάσταση επιδεινώνεται από κάθε άποψη. Αν συνυπολογιστούν το δημογραφικό πρόβλημα, η ολοένα αυξανόμενη κατανάλωση ενέργειας και οι επικίνδυνες εκπομπές ρύπων, αντιλαμβάνεστε πόσο λεπτή αλλά και επικίνδυνη γίνεται η κατάσταση. Θεωρώ ότι δεν αρκεί να γίνονται βήματα… σημειωτόν. Χρειάζεται να αρπάξουμε τον ταύρο από τα κέρατα και να κάνουμε πραγματικότητα τουλάχιστον την κυκλοφορία αυτοκινήτων χωρίς τέτοιου είδους παρενέργειες».
Θεωρείτε ότι μπορεί να γίνει άμεσα αυτή η επανάσταση στον χώρο της ενέργειας;
«Μέσα στα επόμενα δύο ή τρία χρόνια. Η Ιταλία μάλιστα είναι έτοιμη να ξεκινήσει τη δική της πετυχημένη πορεία, ενώ η Ευρώπη παραμένει εγκλωβισμένη στη γραφειοκρατία των επιτροπών. Στον Εθνικό Οργανισμό Εναλλακτικών Ενεργειών δουλεύουμε πάνω στο υδρογόνο ήδη έναν χρόνο. Σε κάποιες πόλεις έχουν ήδη γίνει σημαντικά βήματα. Στο Τορίνο κυκλοφορεί λεωφορείο που έχει ως καύσιμο το υδρογόνο. Και αυτό είναι μόνον η αρχή. Νομίζω πως τα μέσα δημόσιας συγκοινωνίας αποτελούν τη μεγάλη πρόκληση για όλους εμάς που δουλεύουμε με το συγκεκριμένο βασικό στοιχείο. Φαντασθείτε ότι ένα λεωφορείο με καύσιμη ύλη το υδρογόνο εξασφαλίζει τουλάχιστον 300 χιλιόμετρα διαδρομής».
Τι κόστος εκτιμάτε ότι θα έχει η τροφοδοσία των οχημάτων κατ’ αυτόν τον τρόπο;
«Σήμερα ένας κινητήρας υδρογόνου κοστίζει τουλάχιστον το διπλάσιο από έναν συμβατικό κινητήρα. Είναι ευνόητο ότι οι πρωτότυποι κοστίζουν πανάκριβα. Εκτιμώ όμως ότι αν αρχίσει να γίνεται μαζική παραγωγή των κινητήρων αρκούν μερικές δεκάδες χιλιάδες κομμάτια η τιμή τους θα γίνει προσιτή· μην ξεχνάτε και τον ανταγωνισμό της αγοράς».
Μιλάτε πάντα για τη χρήση του υδρογόνου στα μέσα μεταφοράς; Τελικά, εκεί βρίσκεται το μέλλον του υδρογόνου;
«Οχι μόνον. Υπάρχουν και κυψέλες καυσίμου (ενεργειακές κυψέλες) που τροφοδοτούνται με άλλα στοιχεία και (που) σε υψηλές θερμοκρασίες παράγουν ηλεκτρική ενέργεια σε ποσοστό 70%-80%».
Αλήθεια, τι εξελίξεις υπάρχουν σχετικά με την οικιακή χρήση του υδρογόνου;
«Για τα σπίτια διατίθενται ήδη κυψέλες καυσίμου, οι οποίες λύνουν όλα τα προβλήματα που σχετίζονται με την παραγωγή θερμικής ενέργειας (ζεστό ή κρύο νερό, όπως και αέρας). Αναλογικά μάλιστα το ίδιος κόστος υπάρχει για όσα νοικοκυριά χρησιμοποιούν αυτές τις μπαταρίες σε σχέση με τις συμβατικές μορφές ενέργειας. Η θερμότητα όμως καταλαμβάνει μόνο το μισό τής συνολικά παραγόμενης με αυτό το σύστημα ενέργειας. Το άλλο μισό είναι ηλεκτρική ενέργεια, η οποία ουσιαστικά «προσφέρεται» καθώς το κόστος της εγκατάστασης αποσβέννυται με τις υπηρεσίες που παρέχει η συγκεκριμένη συσκευή».
Τι προϋποθέτει λοιπόν αυτή η αλλαγή όσον αφορά την υποδομή στις μορφές ενέργειας;
«Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μεθάνιο μέσω δικτύου από το οποίο να παράγουμε υδρογόνο κατά τον ίδιο τρόπο που παράγεται βενζίνη από το πετρέλαιο. Στην περίπτωση αυτή αντιμετωπίζουμε βέβαια ένα σημαντικό πρόβλημα, ότι κατά τη διαδικασία παραγωγής υδρογόνου απελευθερώνεται και διοξείδιο του άνθρακα, ένα αέριο αβλαβές για τους ανθρώπους αλλά επικίνδυνο για την ισορροπία της ατμόσφαιρας (φαινόμενο θερμοκηπίου). Η διαδικασία συνεχίζεται με την παραγωγή, εκτός του υδρογόνου, νερού. Πρόκειται για τόσο καθαρό νερό, ώστε χαρακτηρίζεται πόσιμο. Οι αστροναύτες μάλιστα πρώτοι στη χρήση υδρογόνου ως καυσίμου το έπιναν».
Μπορούμε να υπολογίζουμε ότι η παραγωγή υδρογόνου ως καύσιμης ύλης θα επεκταθεί τόσο όσο και η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας;
«Βεβαιότατα. Μέσα στον επόμενο χρόνο θα διατεθούν στο εμπόριο κάψουλες υδρογόνου οι οποίες θα ανατροφοδοτούνται, όπως γίνεται και με τους αναπτήρες. Ο επόμενος σταθμός του υδρογόνου αφορά την παροχή ενέργειας στους ηλεκτρονικούς υπολογιστές».
