Καθώς η τιμή των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας μειώνεται και οι τεχνολογίες αποθήκευσης ωριμάζουν, το καύσιμο υδρογόνου τραβάει την προσοχή.

Ο Γιώργος Χατζημαρκάκης τροφοδοτούσε με καύσιμα το αυτοκίνητό του με κύτταρα καυσίμου υδρογόνου σε ένα από τα 50 συν σταθμοί ανεφοδιασμού διασκορπίστηκε στη Γερμανία όταν πλησίασε ένας οδηγός της Tesla, ο οποίος φόρτιζε το δικό του αυτοκίνητο.

Ο άντρας ήταν ενθουσιασμένος που είδε ένα αυτοκίνητο με υδρογόνο σε δράση και ήταν γεμάτο ερωτήσεις. Χατζημαρκάκης, ο οποίος είναι γενικός γραμματέας του Υδρογόνο Ευρώπη, ήταν στην ευχάριστη θέση να τους απαντήσει και οι δυο τους μίλησαν για αρκετά λεπτά.

Μέχρι τότε, το αυτοκίνητο υδρογόνου ανεφοδιάστηκε πλήρως, ενώ ο οδηγός της Tesla αντιμετώπιζε ακόμα μια μακρά αναμονή, ενώ η μπαταρία του φορτιζόταν.

«Αυτή είναι η πραγματικότητα», λέει ο Χατζημαρκάκης. «Σήμερα οι σταθμοί καυσίμων είναι έτοιμοι, το αυτοκίνητο είναι έτοιμο, μπορώ να προγραμματίσω το ταξίδι μου από την Ελβετία στη Δανία και στη Νορβηγία χωρίς κανένα πρόβλημα».

Το όραμα ενός κόσμου με καύσιμο υδρογόνο είχε περισσότερες αστοχίες παρά Wile E. Coyote. Το 1923, ο Βρετανός γενετιστής JBS Haldane φαντάστηκε α δίκτυο ανεμόμυλων που παράγουν υδρογόνο τροφοδοτώντας τη Βρετανία, αλλά τίποτα δεν βγήκε από αυτό. Το 1970, ο ηλεκτροχημικός της Νότιας Αφρικής John Bockris χρησιμοποίησε για πρώτη φορά τον όρο «οικονομία υδρογόνου» σε μια ομιλία του και αργότερα δημοσιεύτηκε ένα βιβλίο που περιγράφει πώς μπορεί να μοιάζει ένας κόσμος που λειτουργεί με ηλιακό υδρογόνο. Αλλά και πάλι, τίποτα δεν άλλαξε. Το 2002, ο Αμερικανός οικονομικός και κοινωνικός θεωρητικός Jeremy Rifkin υποστήριξε ότι το υδρογόνο θα μπορούσε να αναλάβει το πετρέλαιο και ότι το μέλλον της ενέργειας βρίσκεται στις κυψέλες καυσίμου με υδρογόνο.

Αλλά ο κλάδος δεν ήταν έτοιμος, λέει ο Χατζημαρκάκης. "Reallyταν πραγματικά πολύ έγκυρο, αυτό που είπε ο Jeremy Rifkin, αλλά οι πολιτικοί και οι δημοσιογράφοι, θέλουν πάντα να δουν την απόδειξη", λέει. «Και εκείνη την εποχή ήταν πολύ μακριά από την πραγματοποίηση, επειδή η έρευνα δεν ήταν αρκετά προχωρημένη».

Το υδρογόνο έρχεται σε ηλικία

Perhapsσως, επιτέλους, έφτασε η στιγμή του υδρογόνου.

Η Ιαπωνία σχεδιάζει να χρησιμοποιήσει τους Ολυμπιακούς Αγώνες του Τόκιο το 2020 για να επιδείξει τους αγώνες της όραμα για μια κοινωνία υδρογόνου και έχει επενδύσει 348 εκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ για τη δημιουργία σταθμών ανεφοδιασμού υδρογόνου και άλλων υποδομών. Η Γερμανία κυκλοφόρησε την πρώτη στον κόσμο αμαξοστοιχίες με υδρογόνο για να συμπληρώσει έναν αυξανόμενο αριθμό σταθμοί ανεφοδιασμού υδρογόνου σε όλη τη χώρα. Η Ελβετία είναι αγορά 1,000 φορτηγών υδρογόνου, Είχε η Νορβηγία σταθμοί ανεφοδιασμού υδρογόνου από το 2006, και η Νότια Κορέα είναι επένδυση 2.33 δισεκατομμυρίων δολαρίων ΗΠΑ τα επόμενα πέντε χρόνια για τη δημιουργία σταθμών ανεφοδιασμού υδρογόνου, εργοστασίων οχημάτων κυψελών καυσίμου, λεωφορείων κυψελών καυσίμου και συστημάτων αποθήκευσης υδρογόνου. Και η Αυστραλία έχει δει και τα δύο εθνικός οργανισμός επιστημών CSIRO και επικεφαλής επιστήμονας Άλαν Φίνκελ αναφέρουν χωριστά τα οράματά τους για μια χώρα με υδρογόνο και εξαγωγική βιομηχανία.

Το Coradia iLint άρχισε να παρέχει μαζική διέλευση με καύσιμο υδρογόνο στη Γερμανία το 2018. Φωτογραφία ευγενική προσφορά της Alstom | R Frampe

Στο επίκεντρο της οικονομίας του υδρογόνου είναι η χρήση ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές, όπως ηλιακή, αιολική και υδροηλεκτρική, για τη διάσπαση του νερού σε οξυγόνο και υδρογόνο - μια διαδικασία που ονομάζεται ηλεκτρόλυση. Αυτό το "πράσινο υδρογόνο" μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί σε κυψέλες καυσίμου για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και οι κυψέλες καυσίμου μπορούν να χρησιμοποιηθούν μεμονωμένα για την οδήγηση οχημάτων ή σε στοίβες για υποστήριξη ή ακόμη και τροφοδοσία δικτύου. Το καλύτερο από όλα, η εξάτμιση που παράγεται από τις κυψέλες καυσίμου υδρογόνου είναι το νερό, το οποίο μια μέρα μπορεί να ανακτηθεί και να ανακυκλωθεί ξανά για ηλεκτρόλυση.

Οικονομικά και Κλίμα

Τι άλλαξε λοιπόν για να φέρει τελικά το υδρογόνο στο προσκήνιο των παγκόσμιων ενεργειακών σχεδίων; Jenny Hayward, ανώτερη επιστήμονας έρευνας στο CSIRO και συν-συγγραφέας του Εθνικός χάρτης πορείας υδρογόνου 2018, λέει ότι τα πιο ευνοϊκά οικονομικά έχουν παίξει σημαντικό ρόλο.

"Έχετε μειώσει την παραγωγή σε κόστος, αλλά επίσης μειώσατε τη χρήση", λέει ο Hayward. Όχι μόνο η τιμή του ηλεκτρικού ρεύματος από τα ηλιακά φωτοβολταϊκά και τον άνεμο έχει μειωθεί δραματικά, αλλά οι τεχνολογίες ηλεκτρολυτών έχουν γίνει επίσης πολύ φθηνότερες, μεγαλύτερης κλίμακας και πιο αποδοτικές. Ταυτόχρονα, οι κυψέλες καυσίμου υδρογόνου βελτιώνονται τόσο σε απόδοση όσο και σε κόστος, λέει.

Κάντε κλικ για να δείτε ένα infographic του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ σχετικά με τα καύσιμα υδρογόνου.

Ένας άλλος σημαντικός παράγοντας είναι η αυξανόμενη επείγουσα ανάγκη για σημαντικές μειώσεις των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου, λέει ο John Andrews, εμπειρογνώμονας βιώσιμης ενέργειας και καθηγητής στο Πανεπιστήμιο RMIT στη Μελβούρνη, Αυστραλία.

"Είναι τόσο σημαντικό να διατηρήσουμε την εισαγωγή του συνδεδεμένη με το να είναι μέρος της λύσης αντιμετώπισης της κλιματικής αλλαγής", λέει ο Andrews. «Δεν είναι απλώς ζήτημα απόκτησης εναλλακτικού καυσίμου. είναι το ζήτημα της απόκτησης συστήματος καυσίμου και ενέργειας μηδενικών εκπομπών ».

Η πρόοδος της προσαρμογής του υδρογόνου ως καυσίμου δεν ήταν εύκολη. Παρά την αιώνια αναζήτηση για οικονομία υδρογόνου, υπήρξαν κάποιες σημαντικές τεχνολογικές προκλήσεις που πρέπει να ξεπεραστούν για να φτάσουμε σε αυτό το σημείο-και είναι ακόμα νωρίς.

Επίλυση του προβλήματος αποθήκευσης

Ένα βασικό ζήτημα στη χρήση υδρογόνου για τη μεταφορά ήταν χώρος στο δίσκο. Μόλις πρόσφατα κατέστη δυνατή η συμπίεση του υδρογόνου σε ένα δοχείο αρκετά μικρό και ελαφρύ για να χωρέσει στο πίσω μέρος ενός επιβατικού οχήματος, ενώ παράλληλα περιέχει αρκετή ενέργεια για να τροφοδοτήσει αυτό το αυτοκίνητο σε απόσταση τουλάχιστον 300 μιλίων.

«Πάντα πίστευαν ότι θα ήταν πολύ δύσκολο να αποκτηθεί μια αποθήκη υδρογόνου που θα μπορούσε να ξεπεράσει τους στόχους του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ για χρήση με αυτοκίνητα κυψελών καυσίμου υδρογόνου», λέει ο Andrews. Στη συνέχεια ήρθε η ανάπτυξη του α δεξαμενή υδρογόνου υψηλής πίεσης κατασκευασμένα από προηγμένα σύνθετα υλικά, τα οποία ήταν σε θέση να ικανοποιήσουν και ακόμη και να υπερβούν τις απαιτήσεις.

Η αποθήκευση καυσίμων ήταν μια μεγάλη πρόκληση για τις μεταφορές με καύσιμο υδρογόνο. Πρόσφατες βελτιώσεις επέκτειναν τη γκάμα των επιβατικών οχημάτων σε περισσότερα από 300 μίλια ανά γέμισμα. Φωτογραφία © iStockphoto.com/Tramino

«Νομίζω ότι έκανε τους ανθρώπους να κάτσουν να πουν ναι, είναι πιθανό να υπάρχει μια μορφή αποθήκευσης που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να μεταφέρει υδρογόνο στο όχημα και να δώσει αυτονομία συγκρίσιμη με τα συμβατικά αυτοκίνητα και να έχει χρόνο επαναπλήρωσης - αυτό είναι κρίσιμο πλεονέκτημα του υδρογόνου - μόνο λίγων λεπτών », λέει.

Τα οχήματα κυψελών καυσίμου υδρογόνου ταιριάζουν ή ακόμη και ξεπερνούν τη γκάμα των συμβατικών οχημάτων βενζίνης ή ντίζελ. Η Toyota ισχυρίζεται ότι το Mirai παίρνει περίπου 312 μίλια από μια δεξαμενή υδρογόνου. Αυτό τους καθιστά μια πολύ πιο ελκυστική προοπτική για ταξίδια μεγάλων αποστάσεων από ένα ηλεκτρικό όχημα με μπαταρία.

Τα καθιστά επίσης μια βιώσιμη επιλογή για πιο εργατικά οχήματα, λέει η Lisa Ruf, συντονίστρια του Hydrogen Mobility Europe και κύριος σύμβουλος στην Element Energy στο Ηνωμένο Βασίλειο.

«Στις εργασίες για φορτηγά, για ταξί, για υπηρεσίες αντιμετώπισης έκτακτης ανάγκης, πρέπει να έχετε την εμβέλεια και τον χρόνο ανεφοδιασμού που είναι παρόμοιος με τα συμβατικά οχήματα», λέει, αναφέροντας την περίπτωση του Μητροπολιτική αστυνομία του Λονδίνου, η οποία φέτος απέκτησε 11 αυτοκίνητα κυψελών καυσίμου υδρογόνου. 

Τροφοδοσία του πλέγματος

Το υδρογόνο διερευνάται επίσης ως ένας τρόπος για να διατηρηθεί η σταθερότητα ενός ενεργειακού δικτύου με ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, σύμφωνα με τον πρόεδρο του Morry Markowitz. Ενεργειακή ένωση κυψελών καυσίμου και υδρογόνου στις ΗΠΑ

"Επειδή ο ήλιος δεν λάμπει συνεχώς και ο άνεμος δεν φυσάει, οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας έχουν πρόβλημα διακοπτότητας, οπότε πρέπει να είστε σε θέση να βρείτε έναν τρόπο για να αποθηκεύσετε αποτελεσματικά τα ηλεκτρόνια που δημιουργούνται", λέει. Η περίσσεια ηλεκτρικής ενέργειας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ηλεκτρόλυση και την παραγωγή υδρογόνου που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε οχήματα κυψελών καυσίμου ή σταθερές κυψέλες καυσίμου ή να αποθηκευτεί για μεταφορά.

Αυτό το σενάριο είναι ιδιαίτερα ελκυστικό για απομακρυσμένες περιοχές, όπως οι απομακρυσμένες πόλεις στην Αυστραλία που διαφορετικά εξαρτώνται από γεννήτριες με κινητήρα ντίζελ. Οι πόλεις που χρησιμοποιούν συνδυασμό ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και αποθήκευσης υδρογόνου θα μπορούσαν σύντομα να γίνουν οικονομικά αποδοτικές, ειδικά καθώς η τιμή του ντίζελ αυξάνεται, λέει ο Hayward.

Οι εταιρείες φυσικού αερίου βλέπουν επίσης το υδρογόνο ως μια πιθανή εναλλακτική λύση στο φυσικό αέριο, το οποίο θα μπορούσε να κάνει χρήση της υπάρχουσας υποδομής. «Αυτό θα ήταν φανταστικό. τότε δεν βασίζονται σε φορτηγά που έρχονται με ντίζελ, χρειάζονται μόνο τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας », λέει. "Θα μπορούσαν να έχουν ένα σύστημα όπου έχουν μια κυψέλη καυσίμου και θα ανακτήσουν το νερό, οπότε είναι ένα αυτόνομο σύστημα."

Οι εταιρείες φυσικού αερίου βλέπουν επίσης το υδρογόνο ως μια πιθανή εναλλακτική λύση στο φυσικό αέριο, το οποίο θα μπορούσε να αξιοποιήσει την υπάρχουσα υποδομή.

"Ιδιαίτερα εάν πρόκειται να πάμε σε στόχους μείωσης των εκπομπών υψηλών εκπομπών, δεν θα χρησιμοποιηθεί όλη αυτή η υποδομή φυσικού αερίου", λέει ο Hayward. "Αυτό που είναι ενδιαφέρον είναι στα δίκτυα διανομής αερίου, αν είναι κατασκευασμένα από σωλήνες PVC, μπορείτε να έχετε 100 % υδρογόνο, αν και οι συσκευές και οι μετρητές θα πρέπει να αλλάξουν."

Το φαινόμενο Χίντενμπουργκ

Είναι αδύνατο να μιλήσουμε για υδρογόνο χωρίς να μιλήσουμε για το blimp στο δωμάτιο, αυτό που ο Markowitz αποκαλεί «φαινόμενο Hindenburg». Η θεαματική κόλαση με καύσιμο υδρογόνο που ήταν η καταστροφή του αεροσκάφους Χίντενμπουργκ στο Νιου Τζέρσεϊ το 1937 εξακολουθεί να στοιχειώνει τη βιομηχανία υδρογόνου και το ζήτημα της ευφλεκτότητας και της ασφάλειας του υδρογόνου τίθεται αναπόφευκτα στις συζητήσεις σχετικά με την οικονομία του υδρογόνου.

Αλλά ο Markowitz λέει ότι η τεχνολογία υδρογόνου σήμερα είναι πολύ προηγμένη από την τεχνολογία υδρογόνου εκείνης της εποχής.

"Προηγμένα υλικά όπως δεξαμενές από ανθρακονήματα, αισθητήρες, υπολογιστές και άλλα πράγματα έχουν βελτιωθεί τόσο δραματικά ... η ασφάλεια του υδρογόνου δεν θα πρέπει καν να αποτελεί πρόβλημα", λέει. «Στον τομέα των μεταφορών και άλλων περιοχών, τα οχήματα υδρογόνου συναντούν ή ξεπερνούν οτιδήποτε κυκλοφορεί σήμερα».

Υπάρχουν επίσης ανησυχίες ότι η αυξημένη πρόσληψη υδρογόνου θα μπορούσε να επηρεάσει το στρώμα του όζοντος. ΕΝΑ 2003 μελέτη πρότεινε ότι αν όλη η παραγωγή ενέργειας από ορυκτά καύσιμα αντικατασταθεί με υδρογόνο, η διαρροή του αερίου στην ατμόσφαιρα θα μπορούσε να αντιδράσει με οξυγόνο για να σχηματίσει υδρατμούς που θα μπορούσαν να διαταράξουν το στρώμα του όζοντος σε σημαντική ποσότητα.

Μια άλλη κριτική που γίνεται συχνά από υδρογόνο είναι ότι μια σημαντική ποσότητα είναι ακίνητη παράγεται με χρήση ορυκτών καυσίμων. Στις Ηνωμένες Πολιτείες, το μεγαλύτερο μέρος του υδρογόνου παράγεται μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται μεταρρύθμιση του φυσικού αερίου, στο οποίο το φυσικό αέριο αντιδρά με ατμό υψηλής θερμοκρασίας για να παράγει υδρογόνο, μονοξείδιο του άνθρακα και μικρή ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα. Μπορεί επίσης να γίνει από αεριοποίηση καστανός άνθρακας, το οποίο επίσης έχει ως αποτέλεσμα CO₂ παραγωγή.

"Εάν ακολουθήσετε οποιαδήποτε από αυτές τις διαδρομές για να λάβετε υδρογόνο, υπάρχουν κάποιες εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα που προέρχονται από αυτές τις διαδρομές, οπότε ο μόνος τρόπος που μπορείτε να κάνετε αυτή τη μηδενική εκπομπή είναι να τη συνδυάσετε με τη δέσμευση και αποθήκευση άνθρακα", λέει ο Andrews. «Και αυτό είναι ακόμα ένα μεγάλο ερώτημα εάν αυτό μπορεί να είναι βιώσιμο, αν θα είναι ασφαλές και μπορούμε να διατηρήσουμε το διοξείδιο του άνθρακα για χιλιάδες χρόνια κάτω από το έδαφος και αν μπορεί ποτέ να είναι οικονομικό».

Μετρημένη Προσέγγιση

Υπάρχει μια αίσθηση επείγοντος στις συζητήσεις σχετικά με το υδρογόνο, αντανακλώντας την ευρεία αναγνώριση ότι υπάρχει ανάγκη να απορροφηθούν οι μεταφορές, λέει ο Ruf. Υποστηρίζει ότι ενώ υπάρχει μια σειρά λύσεων στο τραπέζι, το υδρογόνο είναι σε θέση να αντιμετωπίσει ζητήματα που άλλες τεχνολογίες δεν μπορούν να κάνουν τόσο εύκολα ή οικονομικά.

Αλλά ενώ υπάρχει πολύ ενθουσιασμός για τις δυνατότητες του υδρογόνου, ο Ruf συμβουλεύει επίσης μια μετρημένη προσέγγιση.

«Το πρόβλημα που έχουμε υποθέτω ότι ως τομέας υποστήριξης της τεχνολογίας κυψελών καυσίμου υδρογόνου είναι ότι πρέπει να είμαστε επιφυλακτικοί απέναντι στη διαφημιστική εκστρατεία και πρέπει να μπορούμε να διαχειριστούμε τις προσδοκίες», λέει. «Είναι κάτι που απαιτεί χρόνο και επενδύσεις. Δεν θα συμβεί από τη μια μέρα στην άλλη, αλλά μακροπρόθεσμα είναι μια πολύ καλή λύση ».

Αυτό το άρθρο αρχικά εμφανίστηκε Ensia

Σχετικά με το Συγγραφέας

Η Μπιάνκα Νόγκραντι είναι ανεξάρτητη δημοσιογράφος επιστήμης που δεν έχει γνωρίσει ακόμα ένα κομμάτι έρευνας που δεν της φαίνεται συναρπαστικό. Γράφει για διάφορα καταστήματα, συμπεριλαμβανομένων Nature, The Guardian, Australian Geographic, BBC Future και η Australian Broadcasting Corporation.  twitter.com/BiancaNogrady biancanogrady.com

Σημείωση συντάκτη: Ο συγγραφέας έχει γράψει συμβόλαια για την CSIRO στο παρελθόν, αν και δεν σχετίζεται με καύσιμο υδρογόνου.

Βιβλία από αυτόν τον συντάκτη

at InnerSelf Market και Amazon