Ερευνητές στη Γερμανία ανακάλυψαν έναν ιδιαίτερα αποδοτικό τρόπο μετατροπής του ηλιακού φωτός σε καύσιμο υδρογόνου, επιλύοντας δυνητικά ορισμένες από τις σημαντικότερες προκλήσεις που αντιμετωπίζει ο τομέας του πράσινου υδρογόνου και προσφέροντας μια κομψή λύση για τον καθαρισμό ορισμένων από τους πλέον ρυπογόνους κλάδους της οικονομίας
Το νέο πρωτότυπο, το οποίο χρησιμοποιεί έναν τύπο ηλιακών κυψελών που χρησιμοποιούνται σε διαστημόπλοια, αποτελεί απόδειξη της ιδέας για κάτι που θα μπορούσε κάποια ημέρα να καταστήσει την παραγωγή ενός απολύτως καθαρής καύσης καυσίμου μια εμπορικά κλιμακούμενη δυνατότητα.
Επιστήμονες του Ινστιτούτου Συστημάτων Ηλιακής Ενέργειας Fraunhofer (ISE) στο Φράιμπουργκ της Βάδης-Βυρτεμβέργης συνδύασαν φωτοβολταϊκές κυψέλες με κυψέλες ηλεκτρολύτη μεμβράνης ανταλλαγής πρωτονίων, δημιουργώντας ένα εντελώς νέο σύστημα ικανό να μετατρέπει το ηλιακό φως σε υδρογόνο με απόδοση 31,3%.
«Το νέο μας ρεκόρ δείχνει ότι το υδρογόνο μπορεί να παραχθεί πολύ αποδοτικά απευθείας από το ηλιακό φως», δήλωσε ο Frank Dimroth, PhD, στο Interesting Engineering.
Το πρωτότυπο βασίζεται σε ηλιακές κυψέλες III-V, τις πιο αποδοτικές ηλιακές κυψέλες που παράγονται οπουδήποτε. «Οι κυψέλες αυτές χρησιμοποιούνται εδώ και καιρό σε διαστημόπλοια λόγω της υψηλής απόδοσης και της ανθεκτικότητάς τους», αναφέρει το Interesting Engineering.
Το πράσινο υδρογόνο προβάλλεται εδώ και καιρό ως μια κρίσιμη καθαρή εναλλακτική για βιομηχανικούς τομείς που είναι δύσκολο να απανθρακοποιηθούν, όπως η παραγωγή χάλυβα και η ναυτιλία.
Όπως ο θερμικός άνθρακας και το βαρύ μαζούτ υψηλών εκπομπών που τροφοδοτούν αντίστοιχα αυτούς τους κλάδους, το υδρογόνο καίγεται σε υψηλές θερμοκρασίες. Ωστόσο, αντί να αφήνει πίσω του διοξείδιο του άνθρακα και άλλα αέρια του θερμοκηπίου και ρύπους, το υδρογόνο αφήνει πίσω του μόνο υδρατμούς κατά την καύση.
Υπάρχει όμως ένα σημαντικό πρόβλημα
Το υδρογόνο είναι τόσο «πράσινο» όσο και η ενέργεια που χρησιμοποιείται για την παραγωγή του. Η συντριπτική πλειονότητα του υδρογόνου που χρησιμοποιείται στην παγκόσμια οικονομία είναι γκρίζο υδρογόνο, το οποίο παράγεται με χρήση ορυκτών καυσίμων και, ως εκ τούτου, δεν είναι αποτελεσματικό στη μείωση του ανθρακικού αποτυπώματος ενός συγκεκριμένου κλάδου.
Το πράσινο υδρογόνο, που παράγεται με χρήση ΑΠΕ, προβάλλεται εδώ και πολλά χρόνια ως ένα είδος πανάκειας για τη μετάβαση στην καθαρή ενέργεια, αλλά, όπως συμβαίνει συνήθως, η πραγματικότητα είναι πολύ πιο περίπλοκη.
Οι άλλοτε φιλόδοξες παγκόσμιες επιδιώξεις για το πράσινο υδρογόνο έχουν εξασθενήσει σημαντικά τα τελευταία χρόνια.
Μια μελέτη του 2025 με τίτλο «The green hydrogen ambition and implementation gap» διαπίστωσε ότι, το 2023, υλοποιήθηκε λιγότερο από το ένα δέκατο του προγραμματισμένου πράσινου υδρογόνου.
«Παρακολουθώντας 190 έργα σε διάστημα 3 ετών, εντοπίζουμε ένα μεγάλο χάσμα υλοποίησης το 2023, με μόλις το 7% των ανακοινώσεων παγκόσμιας δυναμικότητας να έχει ολοκληρωθεί εντός χρονοδιαγράμματος», αναφέρεται στη μελέτη, η οποία δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Nature Energy.
Σε πολλές - αν όχι στις περισσότερες - εφαρμογές, οι ανανεώσιμοι ενεργειακοί πόροι είναι πιο χρήσιμο να καταναλώνονται απευθείας παρά να χρησιμοποιούνται για την παραγωγή υδρογόνου.
Έκθεση του 2022 του Διεθνούς Οργανισμού Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (IRENA) προειδοποίησε κατά της «αδιάκριτης χρήσης του υδρογόνου», επισημαίνοντας ότι η εκτεταμένη χρήση του «ενδέχεται να μην συνάδει με τις απαιτήσεις ενός κόσμου απανθρακοποιημένου», καθώς «απαιτεί αποκλειστική ανανεώσιμη ενέργεια που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για άλλες τελικές χρήσεις».
Με άλλα λόγια, ακόμη και αν μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε πράσινη ενέργεια για την παραγωγή υδρογόνου χωρίς οικονομική ζημία, εξακολουθούμε να χάνουμε σε αποδοτικότητα και αυτοί οι πόροι καθαρής ενέργειας ενδέχεται να αξιοποιούνται καλύτερα αλλού.
Με πολύ απλά λόγια, το πράσινο υδρογόνο είναι δαπανηρό και μη αποδοτικό στην παραγωγή του
Για τον λόγο αυτό, η σημαντική πρόοδος στο ISE θα μπορούσε να αποδειχθεί ιδιαίτερα ανατρεπτική.
Αντί να παράγεται ηλεκτρική ενέργεια με φωτοβολταϊκά πάνελ και στη συνέχεια αυτή να χρησιμοποιείται για την παραγωγή υδρογόνου, το νέο πρωτότυπο μετατρέπει απευθείας το ηλιακό φως σε υδρογόνο, παρακάμπτοντας το ενδιάμεσο στάδιο.
Καθώς η ηλιακή ακτινοβολία αποτελεί ανεξάντλητο πόρο, αυτή η νέα προσέγγιση θα μπορούσε να αλλάξει τα δεδομένα, απανθρακοποιώντας τη βαριά βιομηχανία χωρίς να αφαιρεί καθαρή ενέργεια από οποιονδήποτε άλλο τομέα.
Ωστόσο, το μοντέλο έχει ακόμη πολύ δρόμο μπροστά του προτού μπορέσει ενδεχομένως να φτάσει στην αγορά και να αλλάξει τα δεδομένα.
«Η ανάπτυξη βρίσκεται ακόμη σε πρώιμο στάδιο και είναι δύσκολο να πούμε πόσο γρήγορα θα μπορέσουμε να επιτύχουμε ανταγωνιστικά συστήματα», δήλωσε ο Dimroth σε δελτίο Τύπου που σχετίζεται με τη μελέτη.
«Για να αναπτύξουμε περαιτέρω την ιδέα, αναζητούμε επενδυτές για τη σχεδιαζόμενη εταιρεία-τεχνοβλαστό μας, Clearsun Energy», κατέληξε ο Dimroth.
Ευτυχώς, η χρονική συγκυρία σπάνια ήταν καλύτερη για την εξασφάλιση χρηματοδότησης στην έρευνα για το πράσινο υδρογόνο.
Έπειτα από χρόνια μειωμένου ενδιαφέροντος για την τεχνολογία και μια «φούσκα» startups που είχε σχεδόν καταρρεύσει, η τρέχουσα παγκόσμια ενεργειακή κρίση που εκπορεύεται από τα Στενά του Ορμούζ έχει αναζωογονήσει το επενδυτικό ενδιαφέρον για το πράσινο υδρογόνο.
www.worldenergynews.gr
