Παρά την πρόοδο των μπαταριών, οι κυψέλες καυσίμου διατηρούν ρόλο στις βαριές μεταφορές, ενώ νέες τεχνολογίες διευρύνουν τις πηγές παραγωγής πράσινου υδρογόνου - Βιομάζα, φύκια και πλαστικά απόβλητα μπαίνουν στο επίκεντρο
Παρά τη συνεχή πρόοδο στις μπαταρίες των ηλεκτρικών οχημάτων (EV), εξακολουθεί να προκαλεί εντύπωση ότι ορισμένοι παράγοντες της αγοράς μηδενικών εκπομπών συνεχίζουν να στηρίζουν την ηλεκτροκίνηση μέσω κυψελών καυσίμου υδρογόνου.
Ωστόσο, όσο διατηρείται αυτή η στρατηγική, ενισχύεται και η ανάγκη για περισσότερο πράσινο υδρογόνο, ώστε να εκτοπιστούν τα ορυκτά καύσιμα από την παγκόσμια αλυσίδα εφοδιασμού υδρογόνου.
Η βιομάζα ως διαδρομή για την παραγωγή πράσινου υδρογόνου
Η διαμορφούμενη συναίνεση γύρω από το πράσινο υδρογόνο είναι ότι οι εφαρμογές μικρής κλίμακας - όπως τα επιβατικά αυτοκίνητα και η οικιακή θέρμανση - δεν αποτελούν αποδοτική αξιοποίηση των πόρων.
Ωστόσο, ο ρόλος του υδρογόνου στις σύγχρονες βιομηχανικές οικονομίες υπερβαίνει κατά πολύ τις μεταφορές και τα κτίρια.
Η διύλιση πετρελαίου, η παραγωγή χάλυβα, η παραγωγή λιπασμάτων και η χημική βιομηχανία είναι μερικοί μόνο από τους κλάδους όπου το συμβατικό υδρογόνο, που σήμερα παράγεται κυρίως από φυσικό αέριο και σε μικρότερο βαθμό από άνθρακα, θα μπορούσε και θα έπρεπε να αντικατασταθεί από πιο βιώσιμες μορφές.
Η ηλεκτρόλυση έχει προσελκύσει το μεγαλύτερο μέρος της δημόσιας και ιδιωτικής χρηματοδότησης για το λεγόμενο πράσινο υδρογόνο, το οποίο παράγεται με χρήση ανανεώσιμης ενέργειας για τη διάσπαση του νερού και την παραγωγή υδρογόνου.
Αν και το υψηλό κόστος εξακολουθεί να περιορίζει την ευρεία εφαρμογή της, οι καινοτομίες στον τομέα μειώνουν σταδιακά το κόστος των ηλεκτρολυτών.
Παράλληλα, οι νέες δυνατότητες ανάπτυξης ΑΠΕ σε μεγάλη κλίμακα δημιουργούν πρόσθετες προοπτικές για την ηλεκτρόλυση, ενώ startups επικεντρώνονται σε εξειδικευμένες εφαρμογές όπου η διαθεσιμότητα καυσίμου έχει μεγαλύτερη σημασία από την τιμή του.
Λιγότερη προσοχή έχουν λάβει άλλες διαδρομές παραγωγής πράσινου υδρογόνου, όπως η μετατροπή βιομάζας ή πλαστικών αποβλήτων σε υδρογόνο, αν και η δραστηριότητα στους τομείς αυτούς συνεχίζεται.
Για παράδειγμα, τον περασμένο Οκτώβριο, ερευνητική ομάδα του Πανεπιστημίου Yale υπογράμμισε τα κλιματικά οφέλη του υδρογόνου από βιομάζα (Bio-H2) ως συμπληρωματικής λύσης στην ηλεκτρόλυση, επισημαίνοντας ότι η έλλειψη γλυκού νερού αποτελεί έναν από τους βασικούς περιοριστικούς παράγοντες για την αποκλειστική εξάρτηση από τους ηλεκτρολύτες.
Η λύση των φυκιών
Οι ερευνητές που δραστηριοποιούνται στην παραγωγή υδρογόνου από βιομάζα έχουν ήδη εξετάσει γεωργικά και δασικά υπολείμματα, οργανικά απορρίμματα τροφίμων, αστικά λύματα, καθώς και ζωικά απόβλητα.
Ένας τομέας που μέχρι σήμερα παραμένει σχετικά ανεξερεύνητος είναι η αξιοποίηση των θαλάσσιων φυκιών ως οικονομικής πηγής πράσινου υδρογόνου, κυρίως λόγω της υψηλής περιεκτικότητάς τους σε αλάτι.
Μια πολυεθνική ερευνητική ομάδα από το Πανεπιστήμιο Columbia της Νέας Υόρκης και το Πανεπιστήμιο Ewha Womans της Νότιας Κορέας επιχείρησε να αντιμετωπίσει αυτό το πρόβλημα.
Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature, επικεντρώνεται στη μετατροπή καφέ φυκιών μέσω μιας ανθρακικά ουδέτερης διαδικασίας, η οποία θα μπορούσε ακόμη και να καταλήξει σε αρνητικό ισοζύγιο άνθρακα, χάρη στη δυνατότητα δέσμευσης ανθρακικών παραπροϊόντων.
Οι ερευνητές σημειώνουν ότι τα φύκια δεσμεύουν διοξείδιο του άνθρακα με ρυθμό περίπου επτά φορές υψηλότερο από τις χερσαίες μορφές βιομάζας. Επιπλέον, αναπτύσσονται γρήγορα, επιτρέποντας έως και έξι συγκομιδές τον χρόνο χωρίς χρήση λιπασμάτων, ενώ δεν απαιτούν γεωργική γη για την καλλιέργειά τους.
Η ομάδα υπέβαλε τα φύκια σε μια ειδικά σχεδιασμένη αλκαλική θερμική επεξεργασία (Alkaline Thermal Treatment – ATT).
«Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η επεξεργασία ATT της βιομάζας μπορεί να παράγει περισσότερο υδρογόνο από ό,τι ο συνδυασμός αεριοποίησης και αντίδρασης μετατόπισης νερού-αερίου», αναφέρουν οι ερευνητές.
Όπως επισημαίνουν, «πρόκειται για ένα ιδιαίτερα ενθαρρυντικό αποτέλεσμα, δεδομένου ότι η τεχνολογία ATT για βιομάζα βρίσκεται ακόμη στα πρώτα στάδια ανάπτυξης και διαθέτει σημαντικές δυνατότητες βελτίωσης».
Η αξιοποίηση πλαστικών αποβλήτων
Μια ακόμη προσέγγιση αφορά την παραγωγή υδρογόνου από πλαστικά απόβλητα. Αν και περισσότερο αποτελεί λύση διαχείρισης αποβλήτων ορυκτής προέλευσης παρά ανανεώσιμη πηγή ενέργειας, συγκεντρώνει αυξανόμενο επιστημονικό ενδιαφέρον.
Πρόσφατη μελέτη ερευνητών από πανεπιστήμια της Νότιας Κορέας, με συμμετοχή και του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας, η οποία δημοσιεύθηκε στα Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), υποστηρίζει ότι η μέθοδος ATT αποτελεί μια ιδιαίτερα αποδοτική εναλλακτική ανακύκλωσης πλαστικών, παράγοντας ταυτόχρονα υδρογόνο υψηλής καθαρότητας.
Οι ερευνητές υπενθυμίζουν ότι, παρά τη διαρκή έμφαση στην ανακύκλωση, σήμερα ανακυκλώνεται μόλις το 9% των πλαστικών αποβλήτων, ενώ το 79% καταλήγει σε χώρους υγειονομικής ταφής και το 12% αποτεφρώνεται.
«Οι παραδοσιακές πρακτικές διαχείρισης αποβλήτων όχι μόνο αποτυγχάνουν να αντιμετωπίσουν αποτελεσματικά την κρίση των πλαστικών, αλλά συμβάλλουν και σε δευτερογενή περιβαλλοντική ρύπανση, μέσω της απελευθέρωσης μικροπλαστικών, αιωρούμενων σωματιδίων, οξειδίων του θείου (SOx), οξειδίων του αζώτου (NOx), διοξινών και διοξειδίου του άνθρακα», αναφέρουν.
Περισσότερο πράσινο υδρογόνο για λεωφορεία κυψελών καυσίμου
Παρότι η παραγωγή υδρογόνου από βιομάζα και πλαστικά απόβλητα δεν έχει ακόμη αποκτήσει μαζική εμπορική εφαρμογή, η ηλεκτρόλυση ενισχύει καθημερινά τη θέση της, καθώς οι αναταράξεις στις διεθνείς αγορές καυσίμων εντείνουν το ενδιαφέρον για εναλλακτικές λύσεις.
Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί το έργο Ornuba στην Ισπανία, όπου η παραγωγή πράσινης αμμωνίας βασίζεται σε πράσινο υδρογόνο που προέρχεται από τοπικούς ενεργειακούς πόρους, περιορίζοντας την εξάρτηση από τις γεωπολιτικές αναταράξεις.
Αντίστοιχα, οι εφαρμογές στις μεταφορές συνεχίζουν να εξελίσσονται, αν και οι επενδυτές εμφανίζονται πλέον πιο επιφυλακτικοί. Η προσοχή στρέφεται σε εξειδικευμένες χρήσεις όπου η δημόσια πολιτική και οι περιορισμοί των αμιγώς ηλεκτρικών οχημάτων με μπαταρίες δημιουργούν ευκαιρίες.
Στην Ισπανία, η Bosch προμήθευσε τις μονάδες κυψελών καυσίμου για δοκιμαστικό λεωφορείο της Irizar, το οποίο εκτελεί μεγαλύτερες διαδρομές στη Μαδρίτη. Σύμφωνα με την εταιρεία, το λεωφορείο μπορεί να διανύσει περισσότερα από 1.000 χιλιόμετρα πριν από τον ανεφοδιασμό, ο οποίος διαρκεί μόλις 10 έως 15 λεπτά. Η Bosch προωθεί επίσης ισχυρότερα συστήματα για τουριστικά λεωφορεία και βαρέα φορτηγά.
Η Bosch συμμετέχει επίσης σε πιλοτικό πρόγραμμα στη Γερμανία, όπου η MAN δοκιμάζει ηλεκτρικά φορτηγά που συνδυάζουν κυψέλες καυσίμου και μπαταρίες, επιτυγχάνοντας αυτονομία 450-500 χιλιομέτρων.
Η MAN εκτιμά ότι τα ηλεκτρικά φορτηγά με μπαταρίες θα κυριαρχήσουν στις οδικές εμπορευματικές μεταφορές, αφήνοντας ωστόσο χώρο και στις κυψέλες καυσίμου για ειδικές εφαρμογές.
«Οι τεχνολογίες υδρογόνου μπορούν να διαδραματίσουν σημαντικό συμπληρωματικό ρόλο σε συγκεκριμένες χρήσεις, όπως στις πολύ μεγάλες αποστάσεις ή σε περιοχές όπου οι υποδομές φόρτισης είναι ανεπαρκείς», αναφέρει η εταιρεία.
Παράλληλα, η Ballard ανακοίνωσε ότι η τεχνολογία της χρησιμοποιείται σε 410 από τα περίπου 500 λεωφορεία κυψελών καυσίμου που κυκλοφορούν σήμερα στη Γερμανία.
Και στις ΗΠΑ
Στις Ηνωμένες Πολιτείες συνεχίζονται οι επενδύσεις στις υποδομές υδρογόνου.
Η Bosch Rexroth, θυγατρική της Bosch, προμηθεύει προηγμένο σύστημα άντλησης για νέο σταθμό ανεφοδιασμού υδρογόνου στην Καλιφόρνια, που κατασκευάζεται για λογαριασμό της SamTrans, της δημόσιας συγκοινωνίας της κομητείας San Mateo.
Η εγκατάσταση θα μπορεί να εξυπηρετεί έως και 175 λεωφορεία κυψελών καυσίμου, ενώ το σύστημα της Bosch Rexroth έχει δυνατότητα παροχής έως 1.200 κιλών υδρογόνου ανά ώρα, καλύπτοντας ακόμη μεγαλύτερους στόλους.
Στην κομητεία Orange, η Clean Energy Fuels Corp. εξασφάλισε σύμβαση ύψους 27,5 εκατ. δολαρίων από την Orange County Transportation Authority (OCTA) για την κατασκευή σταθμού υδρογόνου στο αμαξοστάσιο Garden Grove.
Η OCTA διαθέτει ήδη 10 λεωφορεία κυψελών καυσίμου και σχεδιάζει να προσθέσει ακόμη 40 έως την ολοκλήρωση του νέου σταθμού.
Βέβαια, οι νέες αυτές εγκαταστάσεις δεν επιλύουν το πρόβλημα των ιδιωτών κατόχων οχημάτων κυψελών καυσίμου στην Καλιφόρνια, οι οποίοι εξακολουθούν να αντιμετωπίζουν σοβαρές ελλείψεις σε λειτουργικούς σταθμούς ανεφοδιασμού.
Την ίδια ώρα, η αμερικανική Hyroad Energy εγκαινίασε νέο σταθμό ανεφοδιασμού υδρογόνου στη Santa Fe Springs, ο οποίος απευθύνεται σε στόλους επαγγελματικών φορτηγών.
www.worldenergynews.gr
