«Ευρωπαϊκό Νομπέλ»

Πρόκειται για τον μεγαλύτερο ηλιακό θερμικό αντιδραστήρα, δυναμικότητας 100 KW, στον κόσμο και δικαιολογημένα συγκεντρώνει τα βλέμματα ερευνητών (αλλά και επενδυτών) απ’ όλο τον κόσμο. Δεν είναι τυχαίο το εγκωμιαστικό δημοσίευμα του έγκυρου περιοδικού Chemistry World (τεύχος Απριλίου 2008). Στην καρδιά του προγράμματος βρίσκεται η ομάδα του προγράμματος Hydrosol, η οποία τιμήθηκε με το βραβείο Ντεκάρτ το 2006, αποκαλούμενο και «ευρωπαϊκό Νομπέλ» για την έρευνα. Συντονιστής είναι ο δρ Αθανάσιος Κωνσταντόπουλος, διευθυντής του Ινστιτούτου Τεχνικής Χημικών Διεργασιών του ΕΚΕΤΑ.

Γιατί ακριβώς πρόκειται με απλά λόγια; Στην Αλμερία υπάρχουν δύο «ηλιακοί πύργοι». Δεκάδες κάτοπτρα κατευθύνουν τις ηλιακές ακτίνες σε ένα σημείο, δημιουργώντας μεγάλες θερμοκρασίες. Δεν πρόκειται για καινούργια ανακάλυψη. Με αυτό τον τρόπο ο Αρχιμήδης έκαψε τον ρωμαϊκό στόλο στην αρχαιότητα. Οι σύγχρονοι ηλιοστάτες έχουν βέβαια καλύτερη απόδοση, ενώ με ένα θερμομηχανισμό παρακολουθούν την κίνηση του ήλιου. Το πραγματικά καινοτόμο στοιχείο είναι ο αντιδραστήρας (έργο της ομάδας Hydrosol) που βρίσκεται στο σημείο συγκέντρωσης των ακτίνων. Ο αντιδραστήρας είναι ένα κεραμικό σώμα, δομημένο με ειδικά νανοϋλικά, το οποίο μέσω μιας οξειδοαναγωγικής αντίδρασης διασπά το νερό, αποσπώντας το υδρογόνο και συγκρατώντας το οξυγόνο. Σε μια επόμενη φάση, απελευθερώνεται και το οξυγόνο, ώστε να επαναληφθεί η διαδικασία. Για όλα αυτά χρειάζεται θερμότητα, μέχρι 1.000 βαθμούς Κελσίου, την οποία παίρνουμε από τον ήλιο.

Τι εφαρμογές μπορεί να έχει ο ηλιοθερμικός χημικός αντιδραστήρας, ρωτάμε τον δρα Κωνσταντόπουλο; «Κατ’ αρχήν, το παραγόμενο υδρογόνο μπορεί να διοχετευθεί σε στοιχείο καυσίμου (fuel cell) για την παραγωγή ενέργειας ή σε σημείο καύσης. Επίσης, το υδρογόνο μπορεί να αποθηκευτεί, λύνοντας το πρόβλημα αποθήκευσης και μεταφοράς της ηλιακής ενέργειας. Δεύτερον, ο αντιδραστήρας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανακύκλωση διοξειδίου του άνθρακα. Το υδρογόνο μαζί με το διοξείδιο του άνθρακα μπορεί να μας δώσουν νέα καύσιμα (π.χ. μεθάνιο). Ετσι, δίπλα σε μονάδες που παράγουν CO2 μπορεί να στηθεί ένας τέτοιος αντιδραστήρας. Τρίτον, μπορεί να συμβάλει στην αφαλάτωση του νερού. Πρόκειται δηλαδή για μια ολοκληρωμένη λύση για τα ελληνικά νησιά. Παραγωγή ενέργειας και πόσιμου νερού, μόνο με νερό και ήλιο».

«Το όνειρό μας»

Το επόμενο βήμα είναι η κλίμακα του 1 MW. «Το όνειρό μας είναι το Hydrosol III να γίνει στην Ελλάδα. Το κόστος δεν είναι απαγορευτικό. Απαιτούνται τρία εκατομμύρια ευρώ για το 1 MW. Θα μπορούσε η ΔΕΗ, η ΔΕΠΑ να πάρουν την πρωτοβουλία. Ο πρωθυπουργός μίλησε για παράδειγμα για τη Ζώνη Καινοτομίας της Θεσσαλονίκης. Ενας μεγάλος ηλιακός αντιδραστήρας θα μπορούσε να είναι το εμβληματικό έργο της Ζώνης». Εκτός από τον Λευκό Πύργο και ένας μεγάλος Ηλιακός Πύργος. Γιατί δεν προχώρησε μέχρι τώρα; «Υπήρχε ενδιαφέρον, μας έχουν ακούσει πολλοί πολιτικοί και άνθρωποι που παίρνουν αποφάσεις. Αυτό που κυριαρχούσε όμως ήταν η έκπληξη: “πώς τα καταφέρατε, βρε παιδιά...’’. Αργούμε πολύ να καταλάβουμε και ακόμα περισσότερο να δράσουμε!»

Μήπως ήρθε η ώρα παρέμβασης της κυβέρνησης; Μήπως η ΔΕΗ, αντί να επενδύει στον ρυπογόνο λιθάνθρακα του χθες, να επενδύσει στην καινοτομία της ανανεώσιμης ενέργειας;

Του Γιαννη Ελαφρου

29-03-08

http://news.kathimerini.gr/4dcgi/_w_articles_ell_1_29/03/2008_264469

-----------------------------------------

http://technologein.pathfinder.gr/Hydrosol/
Hydrosol: καύσιμα από το νερό και τον ήλιο

Νερό έχουμε άφθονο, ήλιο το ίδιο – καινοτόμο τεχνολογία επίσης έχουμε, πολυβραβευμένη και ακραιφνώς ελληνική, για την εξαγωγή υδρογόνου απ’ αυτές τις καθαρές και απόλυτα ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Θα μπορούσαμε να γίνουμε η νέα παγκόσμια δύναμη στη διαμορφούμενη «Οικονομία του Υδρογόνου», που αλλάζει τους κανόνες του ενεργειακού παιχνιδιού; Μάλλον λογαριάζουμε πάλι χωρίς τον «ξενοδόχο», που λέγεται όραμα και πολιτική βούληση ...

Στο μυθιστόρημά του «Η μυστηριώδης νήσος», που έγραψε το 1875, ο Ιούλιος Βερν βάζει τον ήρωά του, Κύρο Σμιθ, να προφητεύει ότι «θα 'ρθει μια μέρα που θα χρησιμοποιούμε το νερό σαν καύσιμο - το οξυγόνο και το υδρογόνο από τα οποία αποτελείται, θα μας παρέχουν είτε χωριστά είτε μαζί, μια ανεξάντλητη πηγή θερμότητας και φωτός, με ισχύ μεγαλύτερη από εκείνη του άνθρακα... Το νερό είναι ο μελλοντικός άνθρακας!»

Στα 130 και πλέον χρόνια που πέρασαν από τότε, πολλά άλλαξαν στον κόσμο που μας περιβάλλει, είτε προς το καλύτερο είτε προς το χειρότερο. Σίγουρα, όμως, έχουμε γίνει φτωχότεροι ως προς τα ενεργειακά μας αποθέματα, τουλάχιστον σ' ό,τι αφορά στις γνωστές και πολλές φορές βάναυσα χρησιμοποιημένες πηγές ενέργειας.

Ο όλο και πιο ενεργοβόρος σύγχρονος τρόπος ζωής, σε παγκόσμια κλίμακα, σε συνδυασμό με την ανάγκη μείωσης των εκπομπών αερίων, τα οποία εντείνουν το απειλητικό φαινόμενο του θερμοκηπίου, μας έχουν αναγκάσει να στραφούμε τα τελευταία χρόνια σε άλλες, περισσότερο ήπιες μορφές ενέργειας. Ανάμεσά τους και στο υδρογόνο, που αντιμετωπίζεται ως κορυφαίος εναλλακτικός ενεργειακός φορέας.

Στην Ευρώπη και τις υπόλοιπες ανεπτυγμένες χώρες έχουν εντατικοποιηθεί οι προσπάθειες για την εδραίωση της «οικονομίας του υδρογόνου», με σημαντικότατα ποσά να επενδύονται στην έρευνα και την ανάπτυξη προς αυτή την κατεύθυνση.

Έτσι, δεν ξένισε κανέναν η επιλογή της Ευρωπαϊκής Επιτροπής να απονείμει ένα από τα τρία βραβεία Descartes για το 2006 (κορυφαίο επιστημονικό βραβείο, που χαρακτηρίζεται ως το ευρωπαϊκό Νόμπελ για την έρευνα) σε μια νέα, καινοτόμο προσέγγιση παραγωγής υδρογόνου, που είχε ήδη γίνει αποδέκτης δυο άλλων σημαντικών διεθνών βραβείων, μόλις ένα χρόνο νωρίτερα.

Η τεχνολογία Hydrosol, που επινοήθηκε από Έλληνες επιστήμονες και υλοποιήθηκε σε συνεργασία με Βρετανούς, Γερμανούς και Δανούς εταίρους, στο πλαίσιο ευρωπαϊκού ερευνητικού έργου, μπορεί μέσα στην επόμενη δεκαετία να αλλάξει άρδην τους κανόνες του παιχνιδιού στο μέγα θέμα της κάλυψης των ενεργειακών αναγκών μας και να επιταχύνει την αποδέσμευση από το πετρέλαιο κι άλλες ρυπογόνες καύσιμες ύλες, αφού οι δικές της ανάγκες σε πρώτες ύλες είναι μηδαμινές: τα μόνα που χρειάζεται για να μας δώσει υδρογόνο, είναι ήλιος και νερό...

Μια μέθοδος φιλική προς το περιβάλλον

Η ελληνική ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον Δρ. Αθανάσιο Κωνσταντόπουλο - που ήταν και ο συντονιστής του έργου- ανέπτυξε έναν καινοτομικό ηλιακό αντιδραστήρα, για την παραγωγή υδρογόνου από υδρατμούς, ο οποίος μοιάζει με τον γνωστό μονολιθικό καταλυτικό μετατροπέα των αυτοκινήτων.

Άλλωστε, η ίδια ομάδα θεωρείται «εξπέρ» στους μονολιθικούς αντιδραστήρες και τη σύνθεση καταλυτικών νανο-σωματιδίων, πρωταγωνιστώντας την τελευταία ενδεκαετία σε πλήθος διεθνή και εγχώρια ερευνητικά έργα, συνολικού προϋπολογισμού πολλών εκατομμυρίων ευρώ.

Η μοναδικότητα της μεθόδου τους οφείλεται στο συνδυασμό ιδιαίτερα ενεργών νανο-δομημένων υλικών και την εναπόθεσή τους σε ειδικούς πυρίμαχους κεραμικούς μονολιθικούς αντιδραστήρες, με υψηλή ικανότητα απορρόφησης ηλιακής ενέργειας.

Η τεχνολογία Hydrosol (η αρχή λειτουργίας της εμφανίζεται στο Γράφημα 1) βασίζεται στη διέλευση υδρατμών (που ξεκινούν ως νερό, αλλά εξατμίζονται λόγω της υψηλής θερμοκρασίας που αναπτύσσεται από τις συγκεντρωμένες ακτίνες του ήλιου, που πάντως είναι χαμηλότερη από την απαιτούμενη σε άλλες διεργασίες) μέσα από τους καλυμμένους με λεπτή επίστρωση οξειδοαναγωγικού υλικού αυλούς του αντιδραστήρα.

Αυτό δεσμεύει το οξυγόνο, παράγοντας υδρογόνο και μάλιστα με υψηλότατο βαθμό απόδοσης, χωρίς τη χρεία ειδικών ακριβών μεμβρανών όπως σε άλλες μεθόδους. Σε επόμενο στάδιο, η νανοδομημένη επικάλυψη των αυλών αναγεννάται, πάλι με τη βοήθεια της ηλιακής ενέργειας, απελευθερώνοντας το οξυγόνο που έχει δεσμεύσει.

Το σύστημα, δηλαδή, λειτουργεί σε δυο κύκλους (παραγωγή υδρογόνου αναγέννηση της επίστρωσης), όμως ο συνδυασμός δυο παράπλευρων μονάδων θα μπορούσε να αποδίδει συνεχώς υδρογόνο...

Το πολύτιμο αέριο μπορεί να αποθηκευτεί και να χρησιμοποιηθεί για ενεργειακές ή άλλες χρήσεις, στη χημική βιομηχανία, στις κυψελίδες καυσίμου που αναμένεται να φέρουν πραγματική επανάσταση στο χώρο των μεταφορών, αλλά και σε κατάλληλα τροποποιημένους κινητήρες εσωτερικής καύσης.

Όπως δήλωσε στο Pathfinder ο συντονιστής του έργου, Δρ. Αθαν. Κωνσταντόπουλος, «σκοπός του Hydrosol, το οποίο συνεχίζουμε να βελτιώνουμε σ' ό,τι αφορά στα νανοσωματίδια της επίστρωσης, είναι να αναπτυχθεί μια νέα μέθοδος παραγωγής υδρογόνου, αποκλειστικά από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, όπως ο ήλιος και το νερό, χωρίς την εκπομπή αερίων θερμοκηπίου, που θα μπορεί είτε να χρησιμοποιηθεί σε τοπικό επίπεδο, είτε να μεταφερθεί με αγωγούς, μακρύτερα».
Νέα εποχή, νέες προκλήσεις

Καλός και άγιος ο στόχος να χρησιμοποιηθεί το φιλικό προς το περιβάλλον (αφού το μόνο κατάλοιπό του είναι απλό νεράκι) καθαρό υδρογόνο ως καύσιμη ύλη στις μεταφορές, όμως, ο συνομιλητής μας δεν πιστεύει ότι μπορούμε να ξεφύγουμε τόσο εύκολα από τον κύκλο της καύσης παραγώγων του άνθρακα, που επί αιώνες αποτελεί βασικό συστατικό και συντηρεί την ανθρώπινη δραστηριότητα.

Έτσι, βλέπει ένα ενδιάμεσο στάδιο, ώστε να λυθεί και το πρόβλημα της διαχείρισης του διοξειδίου του άνθρακα: μπορούμε να το συνδυάσουμε με το ανανεώσιμο υδρογόνο για να φτιάξουμε καινούριες ενώσεις (μεθάνιο κι άλλους υδρογονάνθρακες), όπως είχε διακηρύξει ο σημαντικός χημικός Πολ Σαμπατιέ (Νόμπελ Χημείας, το 1912), με στόχο την ανακύκλωση με ελεγχόμενο τρόπο των υπαρχουσών πρώτων υλών.

Πριν φτάσουμε στο επόμενο στάδιο, πάντως, είναι ακόμα μακρύς ο δρόμος ως την πρακτική υλοποίηση του Hydrosol και πολλά βήματα πρέπει να γίνουν για την κλιμάκωση και αναβάθμιση της σημερινής εγκατάστασης των λίγων KW. Το πρώτο είναι ο πιλοτικός αντιδραστήρας των 100 KW, που ολοκληρώνεται σύντομα στην Plataforma Solar της Αλμερία, για να ακολουθήσουν μια μεγαλύτερη ηλιοθερμική εγκατάσταση του 1 MW κι άλλη μια των 10 MW, από τις οποίες θα εξαχθούν τα τελικά συμπεράσματα.

Η μεγάλη ευκαιρία της Ελλάδας

Μετά την ανακοίνωση του βραβείου Descartes, κυρίαρχο θέμα στα σχόλια που ακολούθησαν ήταν οι νέες ευκαιρίες που προβάλλουν πλέον, για τις χώρες της Νότιας Ευρώπης, οι οποίες μπορούν να γίνουν τοπικοί παραγωγοί ενέργειας, αλλά και της χώρες της Β. Αφρικής που, από μη-προνομιούχες σήμερα, μπορεί να δουν τον ήλιο αύριο σαν ελπίδα και ευλογία.

Κι εμείς; Νερό έχουμε άφθονο, ήλιο το ίδιο (η χώρα μας εμφανίζει ιδιαίτερα μεγάλη ηλιοφάνεια, όπως φαίνεται στο Γράφημα 2), καινοτόμο τεχνολογία παραγωγής υδρογόνου «made in Greece» και μάλιστα με τη «βούλα» της Ευρωπαϊκής Επιτροπής επίσης έχουμε, τι άλλο θέλουμε για να γίνει η χώρα μας μπροστάρης ή έστω ρυθμιστής των εξελίξεων στη νέα ενεργειακή οικονομία που τώρα διαμορφώνεται; ΄Η, αν δεν συμβεί αυτό λόγω του μικρού μας ίχνους στην παγκόσμια οικονομία, τουλάχιστον να μπορέσει να καλύψει τις δικές της ενεργειακές ανάγκες;

Ο Δρ. Κωνσταντόπουλος πιστεύει πως με μια συνολική εγκατάσταση 460 τετραγωνικών χιλιομέτρων η Ελλάδα θα μπορούσε σ' έναν ορίζοντα 10 χρόνων να καλύπτει πλήρως τις ενεργειακές ανάγκες της. Τι κάνουμε, λοιπόν;

Μάλλον χρειάζεται κι εδώ ο κατάλληλος "καταλύτης", που στη συγκεκριμένη περίπτωση λέγεται όραμα και πολιτική βούληση. Καλές οι τιμητικές εκδηλώσεις και οι συγχαρητήριες επιστολές (σ' αυτήν που απέστειλε ο πρωθυπουργός στον κ. Κωνσταντόπουλο και την ομάδα του «επί τη βραβεύσει», αναφέρεται επί λέξει ότι «καθώς το υδρογόνο αναμένεται να αποτελέσει τον ανανεώσιμο και ανεξάντλητο ενεργειακό πόρο του μέλλοντος, η βράβευσή σας αυτή και η αξιοποίηση των αποτελεσμάτων της έρευνάς σας μπορούν να συμβάλουν σημαντικά στην ανάπτυξη των Νέων Τεχνολογιών καίριας σημασίας για την ενέργεια και το περιβάλλον...»), όμως, επί του πρακτέου ουδέν!

Ούτε καν τα μέσα για μια μικρή πειραματική εφαρμογή της τεχνολογίας Hydrosol επί ελληνικού εδάφους δεν έχουν δοθεί στην ερευνητική ομάδα, η οποία εξακολουθεί να στηρίζεται σε ποσοστό 90% (η κρατική επιχορήγηση καλύπτει μετά βίας το 10% του συνολικού προϋπολογισμού της) στα έσοδα από ευρωπαϊκά προγράμματα και έρευνες για λογαριασμό μεγάλων βιομηχανιών.

Το κόστος για μια τέτοια εφαρμογή δεν ξεπερνά τα 2-3 εκατ. € και τα χρήματα του βραβείου (333.000 €), που «έπεσαν» πάλι στην έρευνα, δεν επαρκούν.

Κι όμως, πολλά θα μπορούσαν να γίνουν... Από προετοιμασία της επόμενης ημέρας για την παραγωγή «πράσινης» ενέργειας και μικρές επιδεικτικές εφαρμογές (πχ. σε νησιά) ως εξαγωγή τεχνογνωσίας/τεχνολογίας στις ηλιόλουστες χώρες της ευρύτερης περιοχής μας.

Πάντως, είτε εμείς προχωρήσουμε είτε χάσουμε κι αυτό το «τραίνο», διεθνείς επιχειρήσεις και οργανισμοί έχουν ήδη δείξει έντονο ενδιαφέρον για την καινοτόμο τεχνολογία, προσεγγίζοντας την ελληνική ερευνητική ομάδα...

ΥΓ. Αρχίσαμε με μια προφητεία του Ιούλιου Βερν, μ' ένα δικό του απόφθεγμα με τη δέουσα σημειολογική αξία θα κλείσουμε: «Εκείνο που κάποιος φαντάζεται, άλλοι θα μπορέσουν να το κάνουν πραγματικότητα».

Γιάννης Ριζόπουλος