Page 13 - open2U-June-2021

Φάκελος: ΑΕΙ και Περιβάλλον 13

ΙΟΥΝΙΟΣ 2021

Συστήµατα υδρογόνου

για την ενεργειακή κάλυψη

Τα χρώµατα του υδρογόνου
Οι µέθοδοι παραγωγής του υδρογόνου έχουν κατηγοριοποιηθεί
µε τέσσερα χρώµατα που καθορίζουν το αντίκτυπο ενός
ολοκληρωµένου συστήµατος υδρογόνου στο περιβάλλον και το
κόστος λειτουργίας του. Ως ‘πράσινο’ λογίζεται το υδρογόνο
που παράγεται χωρίς εκποµπές ρύπων µέσα από διάσπαση του
νερού µε χρήση τεχνολογιών Α.Π.Ε. (Ηλεκτρόλυση ή Θερµόλυση),
Του Σοφοκλή Μακρίδη, το ‘γκρι’ υδρογόνο παράγεται από καύση-αεριοποίηση-µερική
οξείδωση υδρογονανθράκων µε απευθείας εκποµπή ρύπων στην
αναπληρωτή καθηγητή ατµόσφαιρα, το ‘γκρι’ υδρογόνο ωστόσο γίνεται ‘µπλε’ εάν
πανεπιστηµίου Πατρών, µέλους ΣΕΠ Ελ- δεσµεύσει κανείς µεγάλο ποσοστό των αερίων ρύπων µε τις
ληνικού Ανοιχτού Πανεπιστηµίου και διευ- αντίστοιχες τεχνολογίες (Carbon Capture & Storage/Utilization),
τέλος ως «τιρκουάζ» ορίζεται το υδρογόνο που παράγεται από
θυντή του Εργαστηρίου «Φυσικής την καταλυτική πυρόλυση (θερµική αποσύνθεση) βιοµάζας και
Περιβάλλοντος και µικροβιακής ηλεκτρόλυσης της υγρής φάσης που προκύπτει.
Αποθήκευση υδρογόνου
Τεχνολογιών Υδρογόνου» Η αποθήκευση του υδρογόνου είναι ιδιαίτερα σηµαντική «το άγιο
δισκοπότηρο» αν λάβει κανείς υπόψη και την φύση του (τη
µεγαλύτερη ταχύτητα διαφυγής). Σε ότι αφορά τις εφαρµογές
σε οικιστική ζώνη ή ακόµη και βαριά βιοµηχανία συναντά
κανείς ταµιευτήρες υψηλής πίεσης υδρογόνου (τυπικά µεταξύ
200-700 bar, για την υγροποίηση απαιτείται πίεση ~1730 bar ή
χαµηλές θερµοκρασίες) ενώ σε κάποιες περιπτώσεις είναι Κυκλική Ενεργειακή Οικονοµία Υδρογόνου
πιθανό να αποθηκεύεται υδρογόνο και σε ταµιευτήρες µε σκόνη και χρόνος αλλαγής ελαίων του κινητήρα µεταξύ άλλων). Την
µεταλλικών υδριδίων όπου δεσµεύεται σε χαµηλές συνθήκες τρέχουσα περίοδο υπάρχουν έτοιµες Μ.Ε.Κ. υδρογόνου µε
πίεσης και αποδεσµεύεται µε αύξηση της θερµοκρασίας του απόδοση ισχύος έως και 4 ΜW, των οποίων οι απαιτήσεις
ταµιευτήρα σε λογικά πλαίσια (θερµό ρευστό).
καθαρότητας καυσίµου είναι αρκετά χαµηλές, κάτι που σηµαίνει
o υδρογόνο αποτελεί τη βάση για τη µετάβαση στη ότι οι µηδενικές εκποµπές άνθρακα συνδιάζονται µε πολύ χαµηλό
µεταλιγνιτική εποχή, ο βασικός λόγος για τον οποίο η Ε.Ε. κόστος καυσίµου. Οι παραπάνω µηχανές είναι ιδανικές για
Tκινείται στην κατεύθυνση του υδρογόνου µέσω της αποκεντρωµένο powerplant ή για χρήση σε µία µόνο κτηριακή
‘Πράσινης Συµφωνίας’, όπου 470 δις ευρώ έχουν δεσµευτεί για εγκατάσταση λόγω της ευελιξίας τους.
τις αντίστοιχες επενδύσεις είναι το γεγονός πως η αξιοποίηση
του δεν επιφέρει ρύπους άνθρακα ενώ υπάρχει και η βάση και
η ανάγκη για να παράγεται ‘πράσινο’ υδρογόνο λόγω TRL των PEM Κυψέλες καυσίµου
τεχνολογιών Α.Π.Ε. και αδυναµία αποθήκευσης της παραγόµενης Οι PEM κυψέλες καυσίµου υδρογόνου είναι ηλεκτροχηµικές
ενέργειας για µακρά αποθηκευτική ικανότητα. Η επιβαρής για συστοιχίες που δέχονται υδρογόνο σε συγκεκριµένες
το περιβάλλον τεχνολογία θερµοχηµικής επεξεργασίας καθαρότητες και πιέσεις, ανάλογα µε την κατασκευή. Η
ορυκτών καυσίµων που βρίσκει ευρεία εφαρµογή αυτή τη στιγµή κυψέλες αποδίδουν ηλεκτρική ισχύ και θερµό νερό (περίπου
σε όλο το φάσµα του δοµηµένου περιβάλλοντος είναι δυνατό 45 οC - 50 οC) και οι αποδόσεις τους κινούνται µεταξύ 47-71%.
να αντικατασταθεί µε τεχνολογία υδρογόνου για την κάλυψη To εισερχόµενο διατοµικό υδρογόνο διασπάται στα συνθετικά
ενεργειακών αναγκών όλων των ειδών. Ειδικότερα στον τοµέα του, δύο πρωτόνια και δύο ηλεκτρόνια, τα πρωτόνια διαπερνούν
της οικιστικής ζώνης (κτήρια) όπου είναι ιδιαίτερα έντονο το την πολυµερική µεµβράνη ενώ τα ηλεκτρόνια αναγκαστικά
στοιχείο των καυσαερίων, το υδρογόνο προσφέρει ενεργειακή µεταφέρονται στην κάθοδο µέσω εξωτερικού κυκλώµατος
αυτονοµία, µηδενικούς ρύπους και κάλυψη ηλεκτρικών και (λόγω αρνητικού φορτίου) παράγοντας έτσι ηλεκτρικό ρεύµα,
θερµικών αναγκών ταυτόχρονα, ενώ το λειτουργικό κόστος είναι στην κάθοδο παράγεται νερό από το διατοµικό υδρογόνο που Εφαρµογές του υδρογόνου στο δοµηµένο περιβάλλον
υποπολλαπλάσιο εκείνου των υφιστάµενων συστηµάτων επανασχηµατίζεται και το οξυγόνο που παρέχεται ως συστατικό
(πετρέλαιο θέρµανσης, CNG). του αέρα. Το θερµό νερό είναι το ιδανικό θερµό ρευστό για τη Το υδρογόνο είναι ο βασικός πυλώνας ενός µοντέλου κυκλικής
θέρµανση ενός κτηρίου µέσω σωληνώσεων που κάθε κτηριακή ενεργειακής οικονοµίας καθώς µπορεί να παραχθεί από όλα
εγκατάσταση διαθέτει, η ηλεκτροδότηση και θέρµανση από τα είδη των αποβλήτων, ακόµη και από πολυµερή (Oxford Uni-
υδρογόνο (heat & power system) ανεβάζει την απόδοση της σε versity) ενώ η αξιοποίησή του παράγει νερό. Μέσα από την ευ-
επίπεδα λέβητα πετρελαίου µε πολύ χαµηλότερο λειτουργικό ρεία εξάπλωση των τεχνολογιών είναι δυνατή και η συµπαρα-
κόστος και µηδενικές εκποµπές ρύπων. γωγή υδρογόνου µε ανανεώσιµους υδρογονάνθρακες(bio-oil pro-
cessing+microbial electrolysis) οι οποίοι θα αξιοποιούνται για
την παραγωγή ‘µπλε’ υδρογόνου µέχρι να µην είναι πλέον ανα-
γκαιότητα και η µετάβαση στην ‘πράσινη’ εποχή να έχει ολο-
κληρωθεί.
Τελικά ο κύκλος νερού µπορεί να δώσει µια ανάσα στον πλα-
νήτη µας και αν κάποιος αναζητά περίπτωση εφαρµογής
Εσωτερική καύση υδρογόνου υδρογόνου σε κάποιο πανεπιστήµιο είναι εύκολο να το δει στο
Η θερµικές µηχανές έχουν αποκτήσει αρνητική φήµη λόγω του Ηνωµένο Βασίλειο.
τύπου καυσίµου που εδώ και δεκαετίες αξιοποιούν τους
υδρογονάνθρακες. Η τεχνολογία ωστόσο είναι αρκετά ώριµη
και µε τη χρήση υδρογόνου είναι σε θέση να καλύψει µεγάλες
ενεργειακές απαιτήσεις. Ως προς το λειτουργικό κοµµάτι, µια
Μ.Ε.Κ. υδρογόνου διαφέρει από µια συµβατική σε ορισµένα καίρια
σηµεία (αναφλεκτήρες, γεωµετρία των κυλίνδρων, δάκτυλοι στα
έµβολα, στοίχιση των κυλίνδρων, τρόπος αερισµού της κεφαλής