Τι είναι η οικονομία του υδρογόνου;

Με τον όρο “οικονομία υδρογόνου” ονομάζουμε την υποδομή για την κάλυψη ενεργειακών αναγκών της μελλοντικής κοινωνίας βασισμένη στο υδρογόνο και περικλείει τις έννοιες της παραγωγής, της διανομής, της αποθήκευσης και της χρήσης του. Επιπλέον, αν η παραγωγή του βασιστεί σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, οι παραπάνω διαδικασίες αποτελούν μέρη μίας καθαρής από περιβαλλοντικές επιπτώσεις, κυκλικής διαδικασίας, το λεγόμενο κύκλο του υδρογόνου. Αναμένεται ότι στο μέλλον η οικονομία υδρογόνου θα συντελέσει σε μεγάλο βαθμό προς την εκμετάλλευση ανανεώσιμων και φιλικών προς το περιβάλλον πηγών ενέργειας και στην ανάπτυξη ανάλογων νέων τεχνολογιών.
 
Σημαντικές είναι οι αλλαγές που θα πρέπει να συντελεστούν στο χώρο των υποδομών για την μεταφορά και διανομή αυτού του νέου ενεργειακού φορέα. Υπάρχουν αρκετές διαφορετικές προσεγγίσεις αυτή τη στιγμή για τη μορφή του δικτύου το οποίο θα κατανέμει το υδρογόνο. Από αυτές θα αναφέρουμε δύο βασικές αν και διαφορετικής προσέγγισης μεταξύ τους. Η πρώτη προσέγγιση, έχει μορφή παρόμοια με αυτή των σημερινών ηλεκτρικών δικτύων. Πολλές μονάδες παραγωγής υδρογόνου ικανές να παράγουν μεγάλες ποσότητες υδρογόνου είναι συνδεδεμένες μεταξύ τους με κατάλληλους αγωγούς. Μέρος του δικτύου θα αποτελούν και κέντρα ελέγχου διανομής του υδρογόνου. Αυτά τα κέντρα με τη σειρά τους, θα αναλαμβάνουν την τροφοδότηση με υδρογόνο μικρότερων σταθμών ανεφοδιασμού.
 
Η δεύτερη προσέγγιση είναι μη κεντροποιημένη σε αντίθεση με την προηγούμενη. Το υδρογόνο σε αυτή τη περίπτωση παράγεται τοπικά στα κέντρα ανεφοδιασμών με κάποια κατάλληλη μέθοδο σε ποσότητες αρκετές για να καλυφθεί η τοπική ζήτηση. Ένα βήμα παραπέρα, είναι η παραγωγή κατευθείαν στο σημείο ζήτησης αν μιλάμε για οικιακή χρήση. Σημαντικό πλεονέκτημα της δεύτερης προσέγγισης ως προς την πρώτη, είναι η ανεξαρτησία που αυτή προσφέρει. Δυσλειτουργία σε κάποιο σημείο του δικτύου δε θα επηρεάσει την ομαλή λειτουργία σε άλλα. Συνεπώς, ένα τέτοιο σύστημα θα συνεχίσει να λειτουργεί ικανοποιητικά και σε περιπτώσεις έκτακτης ανάγκης όπως κάποια φυσική καταστροφή.
 
Oι ΗΠΑ, η Ιαπωνία και η Ευρωπαϊκή Ένωση (ΕΕ) έχουν επιδοθεί σε έναν αγώνα δρόμου, όσον αφορά την ανάπτυξη τεχνολογιών παραγωγής και χρήσης υδρογόνου. Επίσης, ειδικό ενδιαφέρον για το υδρογόνο επιδεικνύουν χώρες με πλούσιο δυναμικό σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, με στόχο την απεξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα και μακροπρόθεσμα την εξαγωγή υδρογόνου σε άλλες χώρες. Έτσι, στην Νορβηγία εκπονήθηκε εθνική μελέτη προετοιμασίας για τη χρήση του υδρογόνου ως φιλικού προς το περιβάλλον καυσίμου. Αντίστοιχα, αναπτύσσονται ειδικές μέθοδοι παραγωγής υδρογόνου από διάσπαση υδρογονανθράκων. Σε κέντρο της οικονομίας του υδρογόνου επιδιώκει να εξελιχθεί η Ισλανδία, όπου στοχεύει να απεξαρτηθεί πλήρως από το πετρέλαιο, κάνοντας χρήση υδρογόνου που θα έχει παράγεται από ηλεκτρόλυση με χρήση υδροηλεκτρικής και γεωθερμικής ενέργειας.
 
Μια ενδιαφέρουσα αναπτυσσόμενη εφαρμογή των διατάξεων ηλεκτρόλυσης είναι γνωστή ως “Power-to-Gas”. To υδρογόνο που παράγεται από διατάξεις ηλεκτρόλυσης, σε συνδυασμό και με τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, εισάγεται στο δίκτυο φυσικού αερίου. H προσέγγιση αυτή επιτρέπει τη χρήση αγωγών φυσικού αερίου ως μεγάλες «δεξαμενές αποθήκευσης» αποφεύγοντας την κατασκευή νέων υποδομών. H ποσότητα του υδρογόνου που εισάγεται, εξαρτάται από τους κανονισμούς της κάθε χώρας. Αυτό́ το πρόβλημα μπορεί να ξεπεραστεί με την αντίδραση μεθανοποίησης, όπου το υδρογόνο και το μονοξείδιο/διοξείδιο του άνθρακα μετατρέπονται σε μεθάνιο. To αποθηκευμένο υδρογόνο υπό μορφή αερίου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για θέρμανση, στις μεταφορές ή και να μετατραπεί ξανά σε ηλεκτρισμό. Η τεχνολογία “Power-to-Gas” είναι σήμερα μια υποσχόμενη λύση για την αποθήκευση της ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές, σε μεγάλη κλίμακα.
 
Το υδρογόνο προσφέρει την ευκαιρία να επιλυθούν τα προβλήματα ενεργειακού εφοδιασμού, κλιματικής αλλαγής και ατμοσφαιρικής ρύπανσης που αντιμετωπίζουν οι χώρες. Για την παραγωγή ενέργειας, χρησιμοποιείται υδρογόνο και οξυγόνο, με μοναδικά απόβλητα νερό και θερμότητα. Το οξυγόνο υπάρχει άφθονο στην ατμόσφαιρα, ενώ το υδρογόνο μπορεί να αποσπαστεί από υδρογονάνθρακες, όπως αναμόρφωση φυσικού αερίου, εκλύοντας όμως έτσι σημαντικές ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα, ή από το νερό με τη διαδικασία της ηλεκτρόλυσης, ή χρησιμοποιώντας ηλιακή ενέργεια μέσω θερμοχημικής διάσπασης του νερού σε οξυγόνο και υδρογόνο. Προς αυτή την κατεύθυνση η ΕΕ αναπτύσσει εκτεταμένη στρατηγική για την οικονομία του υδρογόνου με πρόταση νομοθετικών μέτρων και κανονισμών. Σημειώνεται πως η ΕΕ υποστηρίζει την έρευνα στον τομέα του υδρογόνου από το 1989, με συνεχή αύξηση της χρηματοδότησης.
 
Τέλος, το υδρογόνο μπορεί χρησιμοποιηθεί και με ένα εντελώς διαφορετικό τρόπο προκειμένου να παραχθεί ενέργεια. Αυτό γίνεται με τη πυρηνική σύντηξη όπου σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες και πιέσεις, ισότοπα υδρογόνου δίνουν ήλιο και εκλύουν ενέργεια. Η ενέργεια αυτή μετατρέπεται σε ηλεκτρική για τη χρήση της σε μεγάλη κλίμακα. Η λειτουργία του πρώτου πειραματικού σταθμού πυρηνικής σύντηξης αναμένεται το έτος 2025.
 

 

Δρ. Ανδρέας Πουλλικκάς
Πρόεδρος Ρυθμιστικής Αρχής Ενέργειας Κύπρου