Παντελής Κάπρος: Πανάκριβη η Ανάπτυξη των ΑΠΕ Δίχως Συστήματα Αποθήκευσης Ενέργειας

της Αθηνάς Καλαϊτζόγλου 
Η περαιτέρω ανάπτυξη ΑΠΕ, που εξυπηρετεί έναν από τους στόχους του ενεργειακού Οδικού Χάρτη 2050 για τη μείωση των εκπομπών CO2, συναρτάται άμεσα με την προώθηση νέων συστημάτων αποθήκευσης. Χωρίς αυτά τα συστήματα η μεγαλύτερη διείσδυση των ΑΠΕ θα αποδειχθεί εξαιρετικά κοστοβόρα.
Αυτό είναι το βασικό συμπέρασμα της παρουσίασης του καθηγητή του Πολυτεχνείου Παντελή Κάπρου, που ανέλυσε το ρόλο της αποθήκευσης ενέργειας, στο πλαίσιο του σχεδιαζόμενου μετασχηματισμού του ευρωπαϊκού και του εθνικού ενεργειακού συστήματος, με ορίζοντα το 2050, στην ημερίδα του Εργαστηρίου Υδροδυναμικών Μηχανών του ΕΜΠ.

Με βάση τον ενεργειακό Οδικό Χάρτη της Ευρωπαϊκής Επιτροπής, υπάρχει στόχος για τη μείωση των εκπομπών κατά 80% το 2050 σε σχέση με τα επίπεδα του 1990. Για την εξυπηρέτηση αυτού του στόχου αναπτύσσονται διάφορα σενάρια στον Οδικό Χάρτη, ανάμεσα στα οποία συμπεριλαμβάνεται μια ιδιαίτερα μεγάλη ανάπτυξη των ΑΠΕ, που μπορεί να φθάσει στο 100% της παραγόμενης ενέργειας.
Ο κ. Κάπρος επισήμανε ότι για να επιτευχθεί μεγάλη παραγωγή ενέργειας από ΑΠΕ θα πρέπει να εξασφαλισθεί παράλληλα η αποθήκευση αυτής της ενέργειας, δεδομένης της περιορισμένης τροφοδότησης της, εξαιτίας της μορφής της (άνεμος, ήλιος). Χωρίς συστήματα αποθήκευσης, κατά τον ίδιο, η ανάπτυξη παραγωγής ενέργειας από ΑΠΕ σε επίπεδα πάνω από το 90% συνεπάγεται πολύ μεγάλο κόστος.
Σήμερα αναπτύσσονται σε όλη την Ευρώπη διάφορες τεχνολογίες αποθήκευσης ενέργειας που έχουν βραχυπρόθεσμο και μακροπρόθεσμο ορίζοντα. Στη δεύτερη κατηγορία συγκαταλέγονται οι τεχνολογίες υδρογόνου, τις οποίες παρουσίασε ο κ. Κάπρος, υποστηρίζοντας ότι τα προηγμένα συστήματα αποθήκευσης με βάση το υδρογόνο είναι απολύτως απαραίτητα για την πολύ υψηλή διείσδυση των ΑΠΕ σε επίπεδα πάνω από το 80%. Για τα συστήματα αντλησιοταμίευση ο ίδιος εξέφρασε την άποψη ότι το δυναμικό είναι περιορισμένο και μη επαρκές για να υποστηρίξει τις ΑΠΕ σε πολύ μεγάλη κλίμακα.
Η Γερμανία είναι η πρώτη χώρα στην Ε.Ε. η οποία χρησιμοποίησε τις τεχνολογίες υδρογόνου για τη δημιουργία σταθμού αποθήκευσης ενέργειας, το οποίο λειτουργεί από φέτος σε πειραματικό στάδιο. Την επένδυση υλοποίησε η Ε.ΟΝ. Παράλληλα, σχεδόν το σύνολο των μεγάλων ηλεκτρικών εταιριών της Ευρώπης έχουν συστήσει κονσόρτσιουμ, το οποίο ανέλαβε να διερευνήσει αυτού του είδους τις επενδύσεις σε ευρωπαϊκή κλίμακα. 
 energia.gr
3/12/13 
--
-
ΣΧΕΤΙΚΑ:

• Ένα κτίριο με μηδενικό ενεργειακό ισοζύγιο. -Αυτόνομο υβριδικό σύστημα παροχής ενέργειας από το Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο

• Γερμανία: Υδρογόνο από αιολική ενέργεια στο δίκτυο φυσικού αερίου. 

• Νέα τεχνική παραγωγής καυσίμου υδρογόνου από νερό. Με τη βοήθεια του ήλιου

 

 

Ένα κτίριο με μηδενικό ενεργειακό ισοζύγιο. -Αυτόνομο υβριδικό σύστημα παροχής ενέργειας από το Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο

ΦΩΤΟ: pemptousia.gr,

Μηχανολόγος Μηχανικός - Δημοσιογράφος Νίκος Λουπάκης 

Η ενεργειακή αυτονομία των κτιρίων και οι μηδενικές εκπομπές ρύπων κατά τη λειτουργία τους δεν αποτελούν σενάριο επιστημονικής φαντασίας. Ένα υβριδικό ενεργειακό σύστημα ελαχιστοποίησης εκπομπών αερίων θερμοκηπίου για κτιριακές εφαρμογές λειτουργεί ήδη στο τεχνολογικό πάρκο Λαυρίου, στο πλαίσιο του. ερευνητικού προγράμματος H2SusBuild.

Η ανάγκη για τη δημιουργία ενός κτιρίου μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου, το οποίο έχει τη δυνατότητα να εξασφαλίζει την ενέργεια που χρειάζεται για τις λειτουργίες του κατά τη διάρκεια ενός ολόκληρου έτους από ανανεώσιμες πηγές, δεν προέκυψε βέβαια από το πουθενά, αλλά από το γεγονός ότι το 40% της συνολικής ενέργειας καταναλώνεται στον κτιριακό τομέα. Αυτό εξηγεί και το ότι πριν από 4,5 περίπου χρόνια, τον Απρίλιο του 2009, το Ευρωπαϊκό Κοινοβούλιο έβαλε στόχο όλα τα νέα κτίρια να συμμορφωθούν στα πρότυπα των Κτιρίων Μηδενικού Ενεργειακού Ισοζυγίου (ΚΜΕΙ), με πλήρη εφαρμογή των προτύπων το 2019 για τα δημόσια κτίρια και το 2021 για τα ιδιωτικά κτίρια.

Έτσι προέκυψε το ερευνητικό πρόγραμμα με τίτλο “Development of a clean and energy self-sustained building in the vision of integrating H₂ economy with renewable energy sources – H2SusBuild” που στοχεύει στη δημιουργία ενός ενεργειακά αυτόνομου κτιρίου που εκμεταλλεύεται τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (ΑΠΕ) και το αέριο υδρογόνο (H₂) ως «καθαρό» μέσο αποθήκευσης της ενέργειας. Το πρόγραμμα, συνολικού προϋπολογισμού 10.000.000 ευρώ, χρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Κοινότητα με 6.500.000 ευρώ στο πλαίσιο του 7ου Προγράμματος και συμμετέχουν σ’αυτό 19 εταίροι από 10 χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης.

Κάπου εδώ συναντάμε την παρέμβαση του Εργαστηρίου Μεταλλουργίας της Σχολής Μηχανικών Μεταλλείων-Μεταλλουργών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου, που μεταξύ άλλων έχει επικεντρώσει την ερευνητική του δραστηριότητα στις περιβαλλοντικές και ενεργειακές εφαρμογές όπως επίσης και στο σχεδιασμό ενεργειακών συστημάτων.

Λόγω των εξειδικευμένων αναγκών του ερευνητικού προγράμματος (H2SusBuild), που έχει ως αντικείμενο το σχεδιασμό, την ανάπτυξη και την εφαρμογή αυτόνομου συστήματος παροχής ενέργειας σε κτιριακές εγκαταστάσεις με χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, κρίθηκε αναγκαία η δημιουργία παραρτήματος του Εργαστηρίου στο Τεχνολογικό και Πολιτιστικό Πάρκο Λαυρίου. Το κτίριο που επιλέχθηκε από το Εργαστήριο βρίσκεται στη Νοτιοδυτική πλευρά του Τεχνολογικού και Πολιτιστικού Πάρκου Λαυρίου (ΤΠΠΛ). Το κτίσμα δεν ανήκει στις εγκαταστάσεις της Γαλλικής Εταιρίας Λαυρίου, αλλά κατασκευάστηκε στα τέλη της δεκαετίας του 1990 για βιομηχανική χρήση. Αποτελείται από ισόγειο εμβαδού 375 m² και ημιόροφο εμβαδού 150 m² (συνολικό εμβαδό 530 m²).

Tο κτίριο υπέστη πλήθος τροποποιήσεων, έτσι ώστε να είναι δυνατή η εγκατάσταση του απαιτούμενου εξοπλισμού, η ενεργειακή διαχείρισή του κτιρίου, τηρώντας ταυτόχρονα συγκεκριμένες προδιαγραφές ασφαλείας. Ταυτόχρονα δημιουργήθηκαν χώροι γραφείων, συνεδριάσεων και συναντήσεων.

O εξοπλισμός του κτιρίου και του περιβάλλοντος χώρου περιλαμβάνει:

• Πάρκο ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (συνολικής ισχύος 86 kW), που αποτελείται από φωτοβολταϊκά στοιχεία συνολικής ισχύος 50 kW, και από έξι ανεμογεννήτριες ισχύος 6 kW η κάθε μία.
• Σύστημα διαχείρισης Κτιριακής Εγκατάστασης (BMS) με μεγάλο αριθμό σημείων on-line ελέγχου.
• Ολοκληρωμένο σύστημα καταγραφής και διαχείρισης της παραγόμενης και καταναλωνόμενης ενέργειας, με πολλαπλό σύστημα επιλογών, κατάλληλα διαμορφωμένο για ερευνητικούς σκοπούς.
• Μονάδα Παραγωγής και Αποθήκευσης Υδρογόνου.
• Μονάδα Παραγωγής Ηλεκτρικής και Θερμικής ενέργειας από Υδρογόνο.
• Ολοκληρωμένο υβριδικό σύστημα ελέγχου λειτουργίας όλου του εγκατεστημένου εξοπλισμού.
• Σύστημα ασφαλείας, ανίχνευσης πυρκαγιάς αλλά και διαρροών υδρογόνου σε συνδυασμό με πρότυπο σύστημα καταστολής πυρκαγιών εύφλεκτων αερίων

Το ηλεκτρικό ρεύμα που παράγεται από τις ΑΠΕ χρησιμοποιείται για την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών του κτιρίου, καθώς και για τη ψύξη/θέρμανσή του. Στην περίπτωση που η παραγωγή ενέργειας από τις ΑΠΕ είναι μεγαλύτερη από τις ανάγκες, η πλεονάζουσα ενέργεια χρησιμοποιείται για την παραγωγή αέριου H₂ μέσω ηλεκτρόλυσης, το οποίο αποθηκεύεται συμπιεσμένο σε ειδικές φιάλες. Όταν η παραγόμενη ενέργεια από τις ΑΠΕ δεν επαρκεί για να καλύψει τις ανάγκες, το αποθηκευμένο H₂ αξιοποιείται σαν εφεδρικό καύσιμο μέσω μιας κυψέλης καυσίμου, χωρίς την οποιαδήποτε εκπομπή ρύπων.

Το H₂ παίζει ένα σημαντικό διττό ρόλο. Αφενός, αποτελεί μια εφεδρική πηγή ενέργειας προκειμένου να εξομαλύνονται οι εγγενείς αβεβαιότητες της παραγωγής ενέργειας μέσω ΑΠΕ που οφείλονται στις μεταβολές των μετεωρολογικών συνθηκών. Αφετέρου, προσφέρει αρκετά πλεονεκτήματα σε σχέση με τους συμβατικούς τρόπους αποθήκευσης της ενέργειας που βασίζονται σε συσσωρευτές, με τα σημαντικότερα να είναι ο απαιτούμενος χώρος, καθώς και η μηδενική επιβάρυνση προς το περιβάλλον.

----

Παράρτημα Εργαστηρίου Μεταλλουργίας Ε.Μ.Π. στο Τεχνολογικό και Πολιτιστικό Πάρκο Λαυρίου. Διευθυντής: Καθηγητής Ι. Πασπαλιάρης

Το παράρτημα του Εργαστηρίου στο Λαύριο χρησιμοποιείται συστηματικά για την μελέτη και βελτιστοποίηση του υβριδικού συστήματος παραγωγής και αποθήκευσης ενέργειας και φιλοξενεί:

• Ερευνητές του Εργαστηρίου Μεταλλουργίας, επιφορτισμένους με τη διεξαγωγή του έργου.
• Ερευνητές άλλων συνεργαζόμενων στα πλαίσια του έργου Εργαστηρίων του ΕΜΠ. 
• Σπουδαστές του ΕΜΠ που εκπονούν τη διπλωματική τους εργασία.
• Μεταπτυχιακούς σπουδαστές που εκπονούν τη διδακτορική τους διατριβή.
• Επισκέπτες και ακαδημαϊκούς με αντίστοιχο ερευνητικό πεδίο
• Μαθητές και φοιτητές που εκπαιδεύονται στο κτίριο σε θέματα περιβαλλοντικής διαχείρισης.

Τις εγκαταστάσεις του ερευνητικού προγράμματος H2SusBuild έχουν επισκεφθεί, μεταξύ άλλων, ο Πρέσβης Νορβηγίας στην Ελλάδα (κ. Sjur Larsen), ο Γενικός Γραμματέας του Υπουργείου Ανάπτυξης (κ. Αλέξανδρος Φούρλας), εκπρόσωποι επενδυτικών φορέων της Κίνας (συνοδευόμενοι από την κ. Shi Yan Li – δημοσιογράφο Guangdong Science and Technology News) κ.ά. Επίσης, έχει πραγματοποιηθεί πληθώρα επισκέψεων από μαθητές (όλων των βαθμίδων εκπαίδευσης) και φοιτητές, καθώς και από μέλη της ακαδημαϊκής κοινότητας και άλλους ενδιαφερόμενους φορείς του ιδιωτικού τομέα (π.χ. Vodafone, Eurobank, ΣΕΒ κλπ).

http://www.pemptousia.gr

10/10/13

Γερμανία: Υδρογόνο από αιολική ενέργεια στο δίκτυο φυσικού αερίου.

ΦΩΤΟ: hydrogenics.com

Δύο μήνες μετά από τις πρώτες δοκιμές, υδρογόνο από αιολική ενέργεια διοχετεύθηκε για πρώτη φορά σε βιομηχανική κλίμακα στο δίκτυο φυσικού αερίου της Γερμανίας.

Η μονάδα ισχύος 2MW, στο Φάλκεναγκεν της ανατολικής Γερμανίας, εγκαινιάστηκε παρουσία του Γερμανού υπουργού Οικονομίας, μελών του Ευρωπαϊκού Κοινοβουλίου και αξιωματούχων από το κρατίδιο του Βραδεμβούργου. Σύμφωνα με την E.On, που την διαχειρίζεται από κοινού με τη Swissgas AG,  κάθε ώρα διοχετεύονται στο δίκτυο έως και 360 κυβικά μέτρα υδρογόνου.

Όπως αναφέρει η E.On, η μονάδα χρησιμοποιεί αιολική ενέργεια και εξοπλισμό ηλεκτρόλυσης για να μετατρέψει το νερό σε υδρογόνο, το οποίο με τη σειρά του διοχετεύεται στο υπάρχον τοπικό σύστημα φυσικού αερίου. Ως συστατικό του «κοκτέιλ» φυσικού αερίου, το υδρογόνο μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε πολλές εφαρμογές, π.χ. τη θέρμανση χώρων, την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος ή σε βιομηχανικές διεργασίες.


Η μονάδα, ωστόσο, λειτουργεί κατά κάποιο τρόπο και ως εναλλακτικό μέσο αποθήκευσης αιολικής ενέργειας, αφού αξιοποιείται διαρκώς αντικαθιστώντας ένα ορυκτό καύσιμο, αντί να χρειάζεται π.χ. οι ανεμογεννήτριες να τίθενται εκτός λειτουργίας όταν η ζήτηση είναι χαμηλή ή να διοχετεύεται σε ακριβές μπαταρίες ή να πρέπει να μεταφερθεί αλλού για να πωληθεί.

 «Μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις στη μεταμόρφωση του ενεργειακού συστήματος της Γερμανίας είναι η εξεύρεση τρόπων ενσωμάτωσης του αυξανόμενου μεριδίου διακοπτόμενης ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές», δήλωσε ο υπουργός Οικονομίας της Γερμανίας Φίλιπ Ρέσλερ. «Προκειμένου να διασφαλίσουμε ότι το ενεργειακό σύστημα της χώρας θα παραμείνει σταθερό και ότι η οικονομία μας θα συνεχίσει να έχει την ενέργεια που χρειάζεται, δεν θα πρέπει απλώς να εξαπλώσουμε με ταχείς ρυθμούς τα ενεργειακά μας δίκτυα. Χρειαζόμαστε επίσης καινοτόμες λύσεις, όπως αυτή η μονάδα στο Φάλκεναγκεν.»
naftemporiki.gr
8/9/13
----
-
ΣΧΕΤΙΚΑ:

• Νέα τεχνική παραγωγής καυσίμου υδρογόνου από νερό. Με τη βοήθεια του ήλιου 

• Νέα τεχνική επιτρέπει την παραγωγή υδρογόνου από οποιοδήποτε φυτό .... Βήμα προς την οικονομία του υδρογόνου....

• Ενα βήμα προς το ενεργειακό όνειρο του υδρογόνου....Ενας καταλύτης επιτρέπει την εύκολη ανάκτησή του από τη μεθανόλη

• E.ON inaugurates power-to-gas unit in Falkenhagen in eastern Germany....Unit injects hydrogen into natural gas system for first time on industrial scale..

E.ON inaugurated a power-to-gas (P2G) unit in Falkenhagen in eastern Germany today. The unit uses wind power to run electrolysis equipment that transforms water into hydrogen which is injected into the regional gas transmission system. The hydrogen becomes part of the natural gas mix and can be used in a variety of applications, including space heating, industrial processes, mobility, and power generation. The unit, which has a capacity of two megawatts, can produce 360 cubic meters of hydrogen per hour.

“This project makes E.ON one of the first companies to demonstrate that surplus energy can be stored in the gas pipeline system in order to help balance supply against demand,” said Dr. Ingo Luge, CEO of E.ON Deutschland. “This method of energy storage is considered a key technology for the transformation of Germany’s energy system. It will reduce the need to take wind turbines offline when the local grid is congested and will therefore enable us to harness more wind power.”

E.ON built and is operating the P2G unit in partnership with Swissgas AG, which will procure some of the unit’s hydrogen output. “Swissgas’s involvement in this project demonstrates the significant value of Switzerland’s gas infrastructure, which enables us to transport and store regenerative energy across national boundaries,” emphasized Dr. Heinrich Schwendener, member of the Board of Management of Swissgas.
The inauguration ceremony was attended by Dr. Philipp Rösler (Germany’s Economics Minister), Dr. Christian Ehler (member of the European Parliament), Henning Heidemanns (State Secretary in the Ministry of Economics and European Affairs of the Federal State of Brandenburg), and about 200 other guests from the realms of politics, industry, and science.......http://www.eon.com/en/media/news/press-releases/2013/8/28/eon-inaugurates-power-to-gas-unit-in-falkenhagen-in-eastern-germany.html
28/8/13

--

 

Νέα τεχνική παραγωγής καυσίμου υδρογόνου από νερό. Με τη βοήθεια του ήλιου

Ερευνητές από το πανεπιστήμιο του Κολοράντο στο Μπόλντερ ανέπτυξαν μια νέα, αποδοτικότερη όπως υποστηρίζουν, τεχνική για την παραγωγή καυσίμου υδρογόνου με τη χρήση ηλιακής ενέργειας.
«Σχεδιάσαμε κάτι που διαφέρει σε μεγάλο βαθμό από άλλες μεθόδους και, για να είμαστε ειλικρινείς, κάτι που κανείς δεν θεωρούσε πιθανό έως σήμερα», υποστηρίζει ο καθηγητής Άλαν Ουέιμερ, μέλος της ερευνητικής ομάδας του αμερικανικού πανεπιστημίου. «Η διάσπαση νερού με ηλιακό φως αποτελεί το Ιερό Δισκοπότηρο μιας βιώσιμης οικονομίας υδρογόνου.»

Το ηλιακό-θερμικό σύστημα που ανέπτυξαν οι επιστήμονες βασίζεται στην κατασκευή μιας τεράστιας συστοιχίας κατόπτρων, που θα συσσωρεύουν το ηλιακό φως σε έναν πύργο ύψους πολλών εκατοντάδων μέτρων. Οι θερμοκρασίες θα αγγίζουν τους 1.350 βαθμούς Κελσίου και στη συνέχεια αυτή η ενέργεια θα διοχετεύεται σε έναν αντιδραστήρα με μεταλλικά οξείδια που - όταν θερμαίνονται - θα απελευθερώνουν άτομα οξυγόνου.
Η απελευθέρωση των ατόμων θα αλλάζει τη σύνθεση του υλικού κάνοντας το νέο συστατικό να αναζητά νέα άτομα οξυγόνου, όπως εξηγεί στα Γουέιμερ. Η ομάδα του δείχνει, στην έκθεσή της στην επιθεώρηση Science, ότι η προσθήκη ατμού στο σύστημα με το βρασμό νερού στον αντιδραστήρα μπορεί να προσκολλήσει στην επιφάνεια των μεταλλικών οξειδίων το οξυγόνο από τα μόρια του νερού, απελευθερώνοντας μόρια υδρογόνου για συλλογή υπό τη μορφή καυσίμου.
Οι επιστήμονες υποστηρίζουν ότι η δική τους μέθοδος είναι μοναδική γιατί επιτρέπει δύο χημικές αντιδράσεις στην ίδια θερμοκρασία. «Η όλη διαδικασία πυροδοτείται από το άνοιγμα ή το κλείσιμο μιας βαλβίδας νερού», εξηγεί ο αναπληρωτής καθηγητής Τσαρλς Μάσγκρεϊβ.

Εργαστηριακό μοντέλο ηλιακού αντιδραστήρα στο πανεπιστήμιο του Κολοράντο στο Μπόλντερ.

Όπως παραδέχονται πάντως οι ίδιοι οι επιστήμονες, κανείς δεν θα χρηματοδοτήσει την κατασκευή του αντιδραστήρα τους μέσα στα επόμενα χρόνια. «Όταν η τιμή του φυσικού αερίου είναι τόσο χαμηλή, δεν υπάρχει κίνητρο για την καύση καθαρής ενέργειας», αναγνωρίζει ο Ουέιμερ. «Θα πρέπει είτε να επιβληθεί σημαντική χρηματική ποινή για την απελευθέρωση διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα είτε οι τιμές των ορυκτών καυσίμων να σημειώσουν πολύ μεγάλη αύξηση.»
 http://www.naftemporiki.gr
9/8/13
--
-
ΣΧΕΤΙΚΑ:

• Νέα τεχνική επιτρέπει την παραγωγή υδρογόνου από οποιοδήποτε φυτό .... Βήμα προς την οικονομία του υδρογόνου....

• Ενα βήμα προς το ενεργειακό όνειρο του υδρογόνου....Ενας καταλύτης επιτρέπει την εύκολη ανάκτησή του από τη μεθανόλη

Νέα τεχνική επιτρέπει την παραγωγή υδρογόνου από οποιοδήποτε φυτό .... Βήμα προς την οικονομία του υδρογόνου....

Ένα ακόμη βήμα για την πολυδιαφημισμένη «οικονομία του υδρογόνου» (η οποία έως τώρα αντιμετωπίζει σημαντικές δυσκολίες διεθνώς στην υλοποίησή της) έκαναν Αμερικανοί ερευνητές, οι οποίοι για πρώτη φορά ανακάλυψαν μια καινοτομική μέθοδο παραγωγής μεγάλων ποσοτήτων υδρογόνου από οποιοδήποτε φυτό και μάλιστα με σχετικά χαμηλό κόστος και χωρίς επιβάρυνση του περιβάλλοντος. Η νέα τεχνολογία θα μπορούσε μελλοντικά να φέρει πραγματική επανάσταση στο πεδίο των βιοκαυσίμων και της εναλλακτικής ενέργειας.
Οι ερευνητές του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου της Βιρτζίνια (Virginia Tech), με επικεφαλής τον καθηγητή μηχανικής βιολογικών συστημάτων Πέρσιβαλ Ζανγκ, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο κορυφαίο περιοδικό χημείας «Angewandte Chemie International Edition», δήλωσαν ότι «η νέα διαδικασία μπορεί να συμβάλει στο τέλος της εξάρτησης από τα ορυκτά καύσιμα. Το υδρογόνο θα αποτελέσει ένα από τα σημαντικότερα βιοκαύσιμα του μέλλοντος».

Οι επιστήμονες κατάφεραν να διασπάσουν την ξυλόζη (το πιο άφθονο απλό σάκχαρο των φυτών), με τη βοήθεια ειδικών μικροοργανισμών, αποσπώντας έτσι το υδρογόνο που βρίσκεται δεσμευμένο στα φυτά. Είναι σημαντικό ότι η διαδικασία μπορεί να πραγματοποιηθεί με οποιαδήποτε πηγή φυτικής βιομάζας και όχι μόνο με συγκεκριμένα φυτά.
Η νέα «πράσινη» μέθοδος παραγωγής υδρογόνου χρησιμοποιεί ως πρώτη ύλη ανανεώσιμες πηγές (τα φυτά) και όχι ορυκτά καύσιμα (π.χ. φυσικό αέριο), εκλύει σχεδόν μηδενικά «αέρια του θερμοκηπίου» (αντίθετα με άλλες μεθόδους που εξάγουν υδρογόνο από ορυκτά καύσιμα), ενώ δεν απαιτεί καθόλου τη χρήση ακριβών και βαρέων μετάλλων, αντίθετα με άλλες τεχνικές που γι’ αυτό το λόγο είναι πιο δαπανηρές και επιβαρυντικές για το περιβάλλον.
Το υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ χρηματοδοτεί τέτοιες έρευνες, επειδή «ποντάρει» στο υδρογόνο ως εναλλακτικό καύσιμο του μέλλοντος, με δεδομένο μάλιστα ότι το μοναδικό υποπροϊόν της καύσης υδρογόνου από τα οχήματα είναι το νερό. Πολλές εταιρίες ενέργειας, αυτοκινητοβιομηχανίες κ.α. επίσης επενδύουν σοβαρά στο υδρογόνο.
Εκτιμάται ότι η νέα μέθοδος παραγωγής υδρογόνου από φυτά θα μπορούσε να βγει στην αγορά σε τρία χρόνια, αν αναπτυχθεί έγκαιρα η κατάλληλη τεχνολογία σε μαζικό επίπεδο. Αν όντως αυτό συμβεί, θα μπορούσε να αλλάξει τα δεδομένα του ενεργειακού «παιγνιδιού».
Η νέα τεχνική επιλύει δύο βασικά προβλήματα που έως τώρα εμπόδιζαν την εμπορική παραγωγή υδρογόνου από βιομάζα: το υψηλό κόστος και την μικρή αποδοτικότητα (μικρή ποσότητα υδρογόνου σε σχέση με την πρώτη ύλη των φυτών). Η νέα αντισυμβατική μέθοδος επιστρατεύει ειδικά τροποποιημένα βακτήρια σε ρόλο ενζύμων - καταλυτών, ώστε να «απελευθερώνουν» πιο αποτελεσματικά το δεσμευμένο υδρογόνο από τα φυτά.
Για να είναι πιο παραγωγική η τεχνική της βιοκατάλυσης, οι ερευνητές δημιούργησαν, μέσω της βιοτεχνολογίας, ένα ειδικό «κοκτέίλ» βακτηρίων, που δεν υπάρχει στη φύση, αλλά που έχουν τις επιθυμητές ικανότητες, όταν συνδυάζονται με τη ξυλόζη των φυτών, να παράγουν -σε μεγαλύτερη ποσότητα από ποτέ- άλλοτε καθαρό υδρογόνο.
Είναι επίσης σημαντικό ότι οι χημικές αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα σε σχετικά χαμηλές συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης, ενώ η ενεργειακή αποδοτικότητα του παραγομένου υδρογόνου φθάνει το 100% (άλλες μέθοδοι που μετατρέπουν σάκχαρα σε βιοκαύσιμα, όπως αιθανόλη, έχουν μικρότερη ενεργειακή απόδοση).
Σήμερα, η αγορά για την παραγωγή αερίου υδρογόνου από φυσικό αέριο φθάνει τα 100 δισεκατομμύρια δολάρια, όμως η σχετική τεχνική θεωρείται υψηλού κόστους, ενώ παράλληλα εκλύει στην ατμόσφαιρα μεγάλες ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα, επιταχύνοντας την κλιματική αλλαγή. Το υδρογόνο ήδη χρησιμοποιείται από διάφορες βιομηχανίες (π.χ. πετροχημικών ή λιπασμάτων για την παραγωγή αμμωνίας), όμως αν στο μέλλον καταστεί εφικτή η εμπορική αξιοποίηση της νέας φθηνότερης και πιο αποδοτικής τεχνολογίας παραγωγής «φυτικού» υδρογόνου, θα υπάρξουν νέα δεδομένα στην αγορά.
«Πραγματικά δεν έχει νόημα να χρησιμοποιεί κανείς μη ανανεώσιμες φυσικές πηγές για να παράγει υδρογόνο. Θεωρούμε ότι η ανακάλυψή μας θα αλλάξει κυριολεκτικά τους όρους του ‘παιγνιδιού' στον κόσμο της εναλλακτικής ενέργειας», δήλωσε ο Ζάνγκ.
.kathimerini.com.cy
10/4/13
--
-

• Biofuel breakthrough: Quick cook method turns algae into oil

• Microalgae Produce More Oil Faster for Energy, Food or Products

  • «Μη βιώσιμη» με τις σημερινές τεχνολογίες η παραγωγή καυσίμων από φύκη

   

 

Ενα βήμα προς το ενεργειακό όνειρο του υδρογόνου....Ενας καταλύτης επιτρέπει την εύκολη ανάκτησή του από τη μεθανόλη

Λαλίνα Φαφούτη
.tovima.gr 
Λονδίνο 
Ένα βήμα προς την πολυπόθητη αξιοποίηση της ενέργειας από το υδρογόνο υποστηρίζει ότι έκανε μια ομάδα ερευνητών από τη Γερμανία. Οι επιστήμονες κατόρθωσαν να αναπτύξουν έναν καταλύτη ο οποίος ανακτά εύκολα και σε απλές συνθήκες το υδρογόνο από τη μεθανόλη, προσφέροντας μια λύση στο ακανθώδες πρόβλημα της αποθήκευσης και της μεταφοράς του «ασύλληπτου» αερίου.

Ενεργειακό όνειρο μετ’ εμποδίων
Το υδρογόνο αποτελεί ένα όνειρο δεκαετιών για την εξασφάλιση καθαρής, φθηνής και αστείρευτης ενέργειας. Εχει υψηλή ενεργειακή πυκνότητα και, όταν καίγεται, αφήνει πίσω του μόνο υδρατμούς. Ωστόσο η χρήση του ως πηγής ενέργειας στην πράξη παρουσιάζει σημαντικά προβλήματα.

Κατ’ αρχάς δεν μπορεί να αντληθεί σε μεγάλες ποσότητες από τη φύση. Μπορεί να παραχθεί από το νερό, όμως για κάτι τέτοιο απαιτείται η χρήση ηλεκτρικής ενέργειας. Ως λύση σε αυτόν τον σκόπελο προτείνεται η χρήση ενέργειας από ανεμογεννήτριες και φωτοβολταϊκά. Ένα δεύτερο σημαντικό πρόβλημα είναι το ότι, ακόμη και αν το αέριο παραχθεί σε πολύ μεγάλες ποσότητες, είναι πολύ δύσκολο να αποθηκευθεί και να μεταφερθεί. Η συμπίεση ή η υγροποίησή του είναι πολύ δύσκολες διαδικασίες και απαιτούν μεγάλες ποσότητες ενέργειας.
Για να υπερπηδηθούν αυτά τα εμπόδια οι ειδικοί μελετούν εδώ και αρκετό καιρό την «παγίδευσή» του μέσα σε κάποιο άλλο, στερεό ή υγρό υλικό. Και εδώ όμως τα πράγματα έχουν αποδειχθεί πολύπλοκα. Αν και πολλά υλικά έχουν εξεταστεί κανένα δεν φαίνεται να είναι κατάλληλο: άλλα δεν παγιδεύουν αρκετό υδρογόνο (και άρα δεν είναι χρήσιμες «αποθήκες») ενώ άλλα «δένονται» τόσο πολύ μαζί του ώστε η ενέργεια που απαιτείται για την ανάκτησή του καθιστά το όλο εγχείρημα ασύμφορο ή και μη πραγματοποιήσιμο.
Καταλύτης σε προβληματικό υλικό
Ένα τέτοιο προβληματικό υλικό, τη μεθανόλη, προσπάθησαν να βελτιώσουν οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Ροστόκ στη Γερμανία. Η μεθανόλη αποτελεί μια πολύ καλή «αποθήκη» του υδρογόνου (το παγιδεύει σε αναλογία 12,5% σε σχέση με το βάρος της), για να απελευθερώσει όμως το αέριο θα πρέπει να θερμανθεί στους 200 βαθμούς Κελσίου σε πίεση 26-50 φορές υψηλότερη από την ατμοσφαιρική.
Ο καταλύτης με βάση το ρουθένιο που ανακάλυψαν ο Ματίας Μπέλερ και οι συνεργάτες του φαίνεται να αλλάζει ριζικά αυτή τη διαδικασία, αφού με την προσθήκη του η μεθανόλη απελευθερώνει το υδρογόνο όταν θερμανθεί στους 65-90 βαθμούς Κελσίου και μάλιστα σε συνθήκες περιβάλλοντος – στη γήινη ατμοσφαιρική πίεση.

Η Ανια Κάμερ, μέλος της ερευνητικής ομάδας, παρακολουθεί μια αντίδραση παραγωγής υδρογόνου στο εργαστήριο Πηγή Barbara Heller, LIKAT

Η διαδικασία βρίσκεται βεβαίως ακόμη σε πολύ αρχικό στάδιο και πολλές πλοευρές της παραμένουν «ανοιχτές». «Είναι δύσκολο να εκτιμήσουμε πόση ενέργεια θα εξοικονομηθεί» ανέφερε ο δρ Μπέλερ στο ειδησεογραφικό τμήμα της επιθεώρησης «Nature», όπου και δημοσιεύθηκε η σχετική μελέτη. Επίσης για να πραγματοποιηθεί η αντίδραση εκτός από τον καταλύτη χρησιμοποιείται και ένα ισχυρό αλκάλιο, παράγοντας μονοξείδιο του άνθρακα (οι ερευνητές θεωρούν ότι αν επιτύχουν την άμεση αποθήκευσή του αυτό θα μπορεί να ανακυκλώνεται για περαιτέρω παραγωγή υδρογόνου). Ο τομέας όπως που χρειάζεται περισσότερη δουλειά είναι το πέρασμα από το εργαστήριο σε μια μεγαλύτερη κλίμακα παραγωγής
Ο δρ Μπέλερ παραδέχεται ότι η διαδικασία που ανακάλυψαν ο ίδιος και οι συνεργάτες του απέχει ακόμη χρόνια από την εμπορική της εφαρμογή. Θεωρεί όμως ότι αποτελεί ένα σημαντικό βήμα προς τη βιώσιμη χρήση του υδρογόνου ως πηγής ενέργειας.
http://www.tovima.gr/science/technology-planet/article/?aid=500876
4/3/13