Του Δρ. Μηχ. Βασίλη Κική
Του Δρ. Μηχ. Βασίλη Κική, καθηγητής Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΤΕΙ Δ.Μ.
(Μέρος Β)
Με ενεργειακή πυκνότητα τρεις φορές (3x) υψηλότερη από την βενζίνη και απεριόριστη διαθεσιμότητα, το υδρογόνο αποτελεί τον μοναδικό ενεργειακό διάδοχο του πετρελαίου για το μέλλον. Αυτό έχει γίνει κατανοητό από την παγκόσμια επιστημονική κοινότητα και αναφέρεται και σε μια σειρά δημοσιεύματα από έγκυρα επιστημονικά περιοδικά και έγκριτες εφημερίδες στην Γερμανία, όπως το αναγνωρισμένο περιοδικό SPIEGEL, την εφημερίδα ZEIT, το Υπουργείο Παιδείας και Έρευνας και το Υπουργείο Βιομηχανίας. Έτσι έγινε και στο τέλος του 19ου αιώνα όταν άρχισε η εξόρυξη του πετρελαίου και του φυσικού αερίου. Ας θυμηθούμε ότι περί τα 1800 ο φωτισμός γινόταν με το λίπος από τις φάλαινες, πριν την ανακάλυψη του πετρελαίου. Σήμερα το υδρογόνο δημιουργεί τις προϋποθέσεις για τη νέα ενεργειακή επανάσταση. Αυτό αποτελεί μια μοναδική ευκαιρία για τις χώρες που θα το κατανοήσουν και θα ξεκινήσουν έγκαιρα την δημιουργία τεχνολογίας και Κnow How για την αξιοποίηση του. Η έγκυρη εταιρία για τις ενεργειακές αξιολογήσεις McKinsey, σε μελέτες που έχει κάνει, προβλέπει ότι στα επόμενα χρόνια θα δημιουργηθεί μια αγορά της τάξεως των 2,5 τρισεκατομμυρίων δολ. και δημιουργία 30 εκατομμυρίων θέσεων εργασίας. Μία άλλη μελέτη της γερμανικής εταιρίας ενεργειακών αξιολογήσεων, της KPMG, προβλέπει ότι σε λίγα χρόνια θα κυκλοφορούν 200 εκατομμύρια αυτοκίνητα, 20 εκατομμύρια φορτηγά και 5 εκατομμύρια λεωφορεία, τα οποία θα κινούνται με υδρογόνο. Ήδη στην Γερμανία κινείται πιλοτικά αμαξοστοιχία των Γερμανικών Σιδηροδρόμων με υδρογόνο και οι πόλεις της Κολωνίας και του Βούπερταλ έχουν παραγγείλει 40 λεωφορεία υδρογόνου της βελγικής εταιρίας VAN HOOL, που κατασκευάζει λεωφορεία υδρογόνου. Και η Γερμανική αυτοκινητοβιομηχανία MERCEDES έχει ξεκινήσει την κατασκευή οχημάτων με υδρογόνο. Επίσης και άλλες ευρωπαϊκές πόλεις έχουν εντάξει λεωφορεία με υδρογόνο στις αστικές συγκοινωνίες, κυρίως για την μείωση των ρύπων από τα μέχρι τώρα λεωφορεία Diesel. Αυτό θα μπορούσε να γίνει και στις πόλεις της Ελλάδος και ειδικότερα της Αθήνας, Θεσ/νίκης κ.α. και της Δυτικής Μακεδονίας, όταν δημιουργηθεί η υποδομή της παραγωγής, της αποθήκευσης και της διανομής του υδρογόνου. Ήδη στη Γερμανία υπάρχουν 100 πρατήρια υδρογόνου στους αυτοκινητοδρόμους με τάση την ραγδαία αύξηση αυτών, όπως έγινε τα τελευταία χρόνια με το υγραέριο LPG για την αντικατάσταση της βενζίνης. Οι εκτιμήσεις αυτές των οίκων αξιολόγησης McKinsey και KPMG είναι σχετικά συντηρητικές και οι προοπτικές αύξησης διαφαίνονται πολύ πιο αισιόδοξες. Αυτό δημιουργεί επενδυτικές ευκαιρίες στη νέα βιομηχανία και σε όλους τους τομείς εφαρμογής των τεχνολογιών του υδρογόνου. Αρχικά μικρές εταιρίες που θα δημιουργήσουν ή θα αποκτήσουν το Know How στα επόμενα χρόνια θα γιγαντωθούν και θα δημιουργήσουν πόλους ανάπτυξης και νέες θέσεις εργασίας. Οι επενδύσεις στο υδρογόνο αλλά και στις υπόλοιπες ανανεώσιμές πηγές ενέργειας αποτελεί σημαντική ευκαιρία για την Δυτική Μακεδονία, μετά την απώλεια μεγάλου αριθμού θέσεων εργασίας λόγω της απολιγνιτοποίησης της περιοχής. Αυτό θα έχει σαν αποτέλεσμα οι θέσεις εργασίας της ΔΕΗ και των δορυφορικών επιχειρήσεων που θα χαθούν αλλά και η μεγάλη ύφεση που θα προκύψει και στις υπόλοιπες επιχειρήσεις της περιοχής, οι οποίες στηρίζονται στην καταναλωτική δύναμη των εργαζομένων αυτών, να αυξήσει την ανεργία και να φτωχοποιήσει τους κατοίκους της Δυτικής Μακεδονίας. Επειδή στην αντιμετώπιση αυτού του πάρα πολύ σοβαρού προβλήματος που θα προκύψει δεν πρέπει να μείνουμε μόνο στις διαπιστώσεις αλλά θα πρέπει να προχωρήσουμε και στην επόμενη σημαντική φάση, αυτή των προτάσεων!!! Πιστεύω ότι η ανάπτυξη και η αξιοποίηση των τεχνολογιών του υδρογόνου αποτελεί μεταξύ και των άλλων μια ελπιδοφόρα προοπτική ανάπτυξης της περιοχής μας. Και αν αυτό αποτελεί για κάποιους απρόσιτο και μακρινό μέλλον ας δούμε τι έχει γίνει στη Γερμανία και σε άλλες ευρωπαϊκές χώρες. Ποια είναι η σημερινή πραγματικότητα; Μικρές και μεγάλες επιχειρήσεις, οι οποίες ασχολούνται με τις τεχνολογίες υδρογόνου, οι μετοχές τους έχουν εκτιναχθεί στο χρηματιστήριο της Φρανκφούρτης.
Πολλές μικρές, μεσαίες και μεγαλύτερες επιχειρήσεις τις οποίες ανίχνευσα στο χρηματιστήριο της Φρανκφούρτης, με τη βοήθεια ειδικού αναλυτή μετοχών εταιριών ενέργειας, αποδεικνύουν την προοπτική εξέλιξης της αγοράς του υδρογόνου, δημιουργώντας έτσι μία νέα οικονομία, αυτή της οικονομίας του υδρογόνου!
Ο ανταγωνιστής σήμερα της κίνησης στα οχήματα με υδρογόνο είναι το ηλεκτρικό αυτοκίνητο. Αυτό και στο μέλλον θα παίξει τον δικό του ρόλο στην κίνηση των οχημάτων. Όμως τα προβλήματα των ηλεκτρικών αυτοκινήτων είναι τα εξής:
Οι συνεχώς αυξανόμενες τιμές των σπάνιων στοιχείων που υπάρχουν μόνο στην φύση. Τα στοιχεία αυτά τα οποία συνεχώς εξαντλούνται, είναι το Κοβάλτιο, το Νικέλιο και το Λίθιο. Αυτά είναι οι πρώτες ύλες για την κατασκευή των μπαταριών. Τα μεγαλύτερα αποθέματα Λιθίου υπάρχουν στην έρημο Atacama της Νότιας Αμερικής και η εξόρυξη αυτού:
Καταστρέφει το οικοσύστημα της περιοχής
Εξαντλεί τα αποθέματα νερού
Τα μεγαλύτερα αποθέματα Κοβάλτιου υπάρχουν στην Κεντρική Αφρική. Η εξόρυξη αυτού είναι συνδεδεμένη με :
Άθλιες εργασιακές συνθήκες
Εκμετάλλευση των εργαζομένων με εξευτελιστικούς μισθούς
Παιδική εργασία.
Όταν οδηγούμε το ακριβό μας ηλεκτρικό αυτοκίνητο θα πρέπει να σκεφτόμαστε και αυτά τα κοινωνικά και περιβαλλοντολογικά θέματα.
Η περιορισμένη εμβέλεια των ηλεκτροκίνητων αυτοκινήτων μεταξύ 300 και 500 χιλιομέτρων, η οποία μειώνεται αισθητά όταν υπάρχει ανωφέρεια στον δρόμο και απαιτείται μεγαλύτερη ροπή από τον ηλεκτροκινητήρα.
Οι πρόσθετες καταναλώσεις του αυτοκινήτου, όπως η θέρμανση, κλιματισμός και την νύχτα ο φωτισμός του δρόμου, που αντλούν ενέργεια από την μπαταρία.
Ο μεγάλος χρόνος επαναφόρτισης των μπαταριών, η οποία δημιουργεί καθυστερήσεις του ταξιδιού σε ταξίδια μακρινών αποστάσεων . Επίσης όταν συγχρόνως πρέπει να επαναφορτιστούν πολλά αυτοκίνητα στον ίδιο σταθμό φόρτισης κατά την διάρκεια της διαδρομής, αυτό δημιουργεί μεγάλους χρόνους αναμονής.
Η μικρή διάρκεια ζωής των μπαταριών, η οποία ανέρχεται περίπου στα 5 χρόνια.
Η δύσκολη και κοστοβόρα αποσυναρμολόγηση των πρώτων υλών των μπαταριών, του Κοβαλτίου, του Νικελίου και του Λιθίου καθώς επίσης και η προβληματική απόρριψη χρησιμοποιημένων μπαταριών, η οποία δημιουργεί μαζική περιβαλλοντική ρύπανση.
Ο μεγάλος κίνδυνος για τη ζωή των επιβατών σε περίπτωση ατυχήματος. Σε περίπτωση σύγκρουσης και σε επαφή του Λιθίου με το νερό, το Λίθιο καίγεται με έκρηξη. Αυτό έδειξαν περιπτώσεις ατυχημάτων ηλεκτρικών αυτοκινήτων κατά τα οποία τα αυτοκίνητα καταστράφηκαν ολοσχερώς από την έκρηξη και την φωτιά μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα, με αποτέλεσμα και τον θάνατο των επιβατών τους.
Η απαραίτητη ενίσχυση των δικτύων ηλεκτρικής παροχής στους σταθμούς φόρτισης όταν ο αριθμός ηλεκτρικών αυτοκινήτων ανέλθει σε δεκάδες εκατομμύρια.
Η αδυναμία εφαρμογής της ηλεκτροκίνησης στα μεγάλα φορτηγά, στα πλοία, στα τραίνα και στα αεροπλάνα λόγω μεγάλου βάρους και όγκου των μπαταριών, οι οποίες θα πρέπει να μεταφέρονται μαζί κατά τη διαδρομή και ο μεγάλος χρόνος επαναφόρτισης.
Σ’ αυτές τις εφαρμογές το υδρογόνο αποτελεί την μοναδική λύση.
Ως συμπέρασμα προκύπτει ότι το ηλεκτρικό αυτοκίνητο μπορεί να καλύψει τις ανάγκες για μικρές και μεσαίες αποστάσεις π.χ City Auto, το οποίο θα χρησιμοποιείται σε μεγάλες πόλεις για την μετάβαση στην δουλειά, για ψώνια, επισκέψεις κτλ, ώστε κατά την διάρκεια της νύχτας να επαναφορτίζεται στο σπίτι.
Στα εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας μπορεί το υδρογόνο να χρησιμοποιηθεί ως ενεργειακή πηγή τροφοδοσίας.
Θα πρέπει να ληφθεί επίσης υπόψη ότι τα πυρηνικά εργοστάσια, τα οποία όμως αποσύρονται σταδιακά από την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, είναι επικίνδυνα κατά την λειτουργία τους. Ας θυμηθούμε τα ατυχήματα στο Τσερνομπίλ και στην Φουκουσίμα όπου χάθηκαν πολλές ζωές και επί πολλά χρόνια δημιουργούν μόλυνση του περιβάλλοντος. Χώρες όπως η Γερμανία και η Γαλλία έχουν δρομολογήσει την διακοπή λειτουργίας των πυρηνικών τους εργοστασίων. Θα πρέπει να σκεφθούμε ότι στη Γαλλία η οποία έχει αρκετά πυρηνικά εργοστάσια, το 40% του πόσιμου νερού της Γαλλίας χρησιμοποιείται για την ψύξη αυτών. Μερικές φορές η τιμή του λίτρου του νερού είναι πιο ακριβή από την τιμή ενός λίτρου αργού πετρελαίου. Μπορεί έτσι να διαφανεί το κόστος και πολύ περισσότερο η επικινδυνότητα λειτουργίας αυτών των εργοστασίων καθώς και οι επιπτώσεις λειτουργίας τους στο περιβάλλον.
Επίσης θα πρέπει να λάβει κανείς υπόψη το κόστος για την αποσυναρμολόγηση των πυρηνικών εργοστασίων, τα οποία έχουν διάρκεια λειτουργίας γύρω στα 30 χρόνια. Η Ομοσπονδία για το Περιβάλλον και την Προστασία της Φύσης έχει εκτιμήσει ότι για την αποσυναρμολόγηση ενός τέτοιου εργοστασίου απαιτούνται περίπου 7 με 8 δισεκατομμύρια ευρώ. Η εναλλακτική λύση στα πυρηνικά εργοστάσια είναι η τεχνολογία της σύντηξης του ατόμου, η οποία όμως απαιτεί μεγάλα μαγνητικά πεδία σε συνδυασμό με την μηδενική ωμική αντίσταση των αγωγών, της supraleitung. Το πρώτο τέτοιο εργοστάσιο, του οποίου η λειτουργία έχει προγραμματιστεί για το έτος 2035, είναι μια συνεργασία Γερμανίας-Γαλλίας. Το υδρογόνο αποτελεί μία εναλλακτική προοπτική με πολύ καλύτερες δυνατότητες και μπορεί να χρησιμοποιηθεί στα άμεσα επόμενα χρόνια.
Επίσης τα εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με άνθρακα, θα κλείσουν εντελώς τα επόμενα χρόνια (Ελλάδα 2028, Γερμανία το 2038, Πολωνία το 2050). Ακολουθούν και οι άλλες χώρες μετά την απόφαση που λήφθηκε στον ΟΗΕ την περασμένη χρονιά για την απεξάρτηση από τον άνθρακα.
Εδώ θα ήθελα να αναφερθώ σύντομα στο ιστορικό της ηλεκτρικής παραγωγής ενέργειας στην περιοχή μας. Στην δεκαετία του 1950 και μετά, άρχισε η εξόρυξη του λιγνίτη. Αυτός χρησιμοποιήθηκε για δεκαετίες ως καύσιμο στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά παλιότερα και για την θέρμανση των σπιτιών σε μορφή της λεγόμενης μπρικέτας. Στην πάροδο των χρόνων αναπτύχθηκαν ορυχεία επιφανειακής εξόρυξης, τα οποία τροφοδοτούσαν τα εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Μάλιστα στην αποκορύφωση της παραγωγής η περιοχή μας παρήγαγε σχεδόν το 65% της συνολικής απαιτούμενης ηλεκτρικής ενέργειας ολόκληρης της χώρας. Με την απελευθέρωση της αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας δραστηριοποιήθηκαν και ιδιώτες πάροχοι, κυρίως με μονάδες φυσικού αερίου, φωτοβολταϊκα πάρκα και ανεμογεννήτριες, με αποτέλεσμα η μέχρι τότε μονοπωλιακή θέση της ΔΕΗ να περιοριστεί στο 50% της παρεχόμενης ηλεκτρικής ενέργειας στους καταναλωτές. Η δε συνολική λιγνιτική παραγωγή της χώρας να περιοριστεί στο 21% από το 61% που ήταν κάποτε.
Ως γνωστό η συνολική παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια στηρίζεται σε πέντε άξονες:
1. Τα λιγνιτικά εργοστάσια, τα λεγόμενα εργοστάσια βάσης
2. Τα υδροηλεκτρικά εργοστάσια, τα οποία λειτουργούν σε ώρες αιχμής ζήτησης.
3. Τα εργοστάσια που χρησιμοποιούν ως καύσιμο το φυσικό αέριο.
4. Όλα τα συστήματα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, όπως τα φωτοβολταϊκά, ανεμογεννήτριες και εργοστάσια βιομάζας κ.τ.λ.
5. Τις εισαγωγές ηλεκτρικής ενέργειας από άλλες χώρες
Θα πρέπει όμως να σκεφτούμε και την περίπτωση ειδικών εκτάκτων συνθηκών, όπως πόλεμοι στις χώρες οι οποίες μας προμηθεύουν το φυσικό αέριο με συνέπεια να διακοπεί η παροχή αυτού. Αυτό θα δημιουργήσει τεράστιο πρόβλημα στην τροφοδοσία ηλεκτρικής ενέργειας της χώρας.
Υπάρχει βέβαια η μελλοντική προοπτική αξιοποίησης των υδρογονανθράκων των Ελληνικών ΑΟΖ, του Αιγαίου, του Ιονίου και νοτίως της Κρήτης, αλλά δεν είναι ακόμα γνωστό σε τι ποσότητες, με τι κόστος θα γίνει η εκμετάλλευση αυτών, και σε ποιο χρονικό ορίζοντα θα είναι διαθέσιμα.
Μέχρι τότε θα πρέπει να εξασφαλίσουμε την αυτονομία και επάρκεια στηριζόμενοι στα εγχώρια καύσιμα. Στην περιοχή μας το μόνο εργοστάσιο που θα απομείνει είναι η 5η μονάδα στην Πτολεμαΐδα, εργοστάσιο βάσης, νέας τεχνολογίας 660 MW, υψηλού βαθμού απόδοση, περίπου 42%, έναντι των παλιών μονάδων με βαθμό απόδοσης περίπου 25 με 30%, οι οποίες όμως θα κλείσουν. Αυτή έχει κατασκευαστεί για να χρησιμοποιεί το εγχώριο καύσιμο τον λιγνίτη, εκτός αν σύμφωνα με πληροφορίες της ΔΕΗ θα μετατραπεί σε καύση φυσικού αερίου ή βιομάζας από Κινέζους επενδυτές.
(συνεχίζεται)
Δρ. Βασίλης Κικής, Ηλεκτρολόγος Μηχανικός
Ομ. Καθηγητής του ΤΕΙ Δυτικής Μακεδονίας
Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών
Κιν. 6958477590
e-mail : kikis@teiwm.gr