Δρ. Βασίλης Γρηγορίου (Advent Technologies): «Κλειδί» για την Απανθρακοποίηση της Ναυτιλίας οι Κυψέλες Καυσίμου με Μεθανόλη
«Πιστεύουμε ακράδαντα ότι η μεθανόλη θα αποτελέσει το καύσιμο του μέλλοντος για την παγκόσμια ναυτιλιακή βιομηχανία, αλλά και ένα ιδανικό μέσο αποθήκευσης ενέργειας». Αυτό λέει σε συνέντευξή του στη «Ναυτεμπορική» ο Δρ. Βασίλης Γρηγορίου, Πρόεδρος και Διευθύνων Σύμβουλος της Advent Technologies, η οποία ξεκίνησε στην Πάτρα πριν από 17 χρόνια ως νεοφυής επιχείρηση προηγμένης τεχνολογίας και σήμερα είναι εισηγμένη στο αμερικανικό χρηματιστήριο, «τρέχοντας» μακρόπνοα επενδυτικά πλάνα στην Ευρώπη και τις ΗΠΑ. ΣΥΝΕΧΕΙΑ ΕΔΩ
Η εταιρεία εστιάζει σε μεγάλο βαθμό στο χώρο της ναυτιλίας, αναπτύσσοντας τις κυψέλες καυσίμου «SereneU». Αυτές λειτουργούν με μεθανόλη, χρησιμοποιώντας έναν ενσωματωμένο αναμορφωτή, ο οποίος μετατρέπει εντός του πλοίου (on-board) την μεθανόλη σε υδρογόνο, και μετά την χημική αντίδραση, σε ηλεκτρική ενέργεια.
«Ως φορέας υδρογόνου, η μεθανόλη επιτρέπει την απλούστερη αποθήκευση και συμβάλλει στη μείωση του κόστους της εφοδιαστικής αλυσίδας, σε σύγκριση με το καθαρό υδρογόνο και ενισχύει σημαντικά την ασφάλεια των σχετικών διεργασιών και χειρισμών» επισημαίνει ο Δρ. Γρηγορίου.
Μάλιστα, οι κυψέλες καυσίμου έχουν εφαρμογή, πέραν της ποντοπόρου ναυτιλίας, σε μεγάλα σκάφη αναψυχής, αλλά και σε ιστιοπλοϊκά και επιβατηγά πλοία της ακτοπλοΐας.
Σημειώνεται πως μολονότι τα μεγέθη της Advent υπερβαίνουν τα σύνορα της Ελλάδας, η χώρα μας εξακολουθεί να αποτελεί εφαλτήριο επιχειρηματικών πρωτοβουλιών. «Σκοπός της Advent είναι να αντιστρέψει το brain drain από το οποίο υποφέρει η Ελλάδα τα τελευταία χρόνια και να το μετατρέψει σε brain gain» υπογραμμίζει ο Δρ. Γρηγορίου.
Αναλυτικά η συνέντευξή του στη «Ν»:
Πείτε μας λίγα εισαγωγικά σχόλια για την εταιρεία. Πώς ξεκίνησε και πώς αναπτύχθηκε στα μεγέθη που γνωρίζουμε σήμερα;
Η Advent ξεκίνησε στην Πάτρα το 2006 ως μια start-up προηγμένης τεχνολογίας που έβλεπε πολλά χρόνια μπροστά. Το όραμά μας είναι η δημιουργία ενός κόσμου με καθαρή, ασφαλή, βιώσιμη και προσιτή ενέργεια που προέρχεται από το υδρογόνο. Το υδρογόνο μπορεί να αντικαταστήσει τα ορυκτά καύσιμα ειδικά στους τομείς:
● της βιομηχανίας (παραγωγή χάλυβα, αμμωνίας, τσιμέντου, λιπασμάτων, διυλιστήρια κλπ.) και
● στα μεγάλου όγκου οχήματα (φορτηγά, πλοία, και πιθανόν αεροπλάνα).
Οι δύο αυτοί τομείς συμβάλλουν πολύ περισσότερο από τα επιβατικά αυτοκίνητα στην κλιματική κρίση (παράγουν πάνω από 30% των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα) και την μόλυνση του περιβάλλοντος. Σε αυτούς τους τομείς είναι αδύνατον να αντικαταστήσουμε την ενέργεια που χρειάζονται με μπαταρίες, και είναι απαραίτητο να βρούμε ένα εναλλακτικό καύσιμο. Αυτό είναι το πράσινο υδρογόνο.
Στην Advent αναπτύσσουμε δύο προϊόντα:
● Εlectrolysers, δηλαδή μηχανές παραγωγής πράσινου υδρογόνου από νερό και ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Οι μηχανές αυτές θα είναι οι καθαρές «πετρελαιοπηγές» του μέλλοντος και θα μπορούν να εγκατασταθούν σε κάθε χώρα.
● Fuel Cells (Κυψέλες Καυσίμου), δηλαδή μηχανές που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια και θερμότητα. Οι μηχανές αυτές θα αντικαταστήσουν σταδιακά τις μηχανές εσωτερικής καύσης και τις γεννήτριες ντίζελ παγκοσμίως.
Με περισσότερες από 150 πατέντες στην τεχνολογία κυψελών καυσίμου, έχουμε ολοκληρώσει 38 έργα Έρευνας και Ανάπτυξης που έχουν χρηματοδοτηθεί από την Ευρωπαϊκή Ένωση, τις ΗΠΑ, αλλά και σε εθνικό επίπεδο από τις χώρες που δραστηριοποιούμαστε.
Τον Φεβρουάριο του 2021, η Advent εισήχθη στο Χρηματιστήριο NASDAQ της Νέας Υόρκης επιτυγχάνοντας να αντλήσει 158,3 εκατ. Δολάρια ΗΠΑ για την υλοποίηση του επιχειρηματικού μας σχεδίου και ξεκίνησε το επενδυτικό της πρόγραμμα σε ΗΠΑ, Ευρώπη και Ασία.
Το 2022 αποτέλεσε μία χρονιά ορόσημο για την ανάπτυξη της εταιρείας μας. Τον Ιούλιο του 2022, το Green HiPo της Advent, ένα Σημαντικό Έργο Κοινού Ευρωπαϊκού Ενδιαφέροντος της αλυσίδας αξίας «Τεχνολογίες και Συστήματα Υδρογόνου» (IPCEI Hydrogen), έλαβε επικύρωση από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή, κατόπιν κοινοποίησης από το Ελληνικό Κράτος. Το έργο θα υλοποιηθεί στην Δυτική Μακεδονία και θα συμβάλει σημαντικά στην οικονομική ανάπτυξη της περιοχής, μέσα από την κατασκευή και λειτουργία μίας υπερσύγχρονής βιομηχανικής μονάδας καθώς και εγκαταστάσεων Έρευνας και Ανάπτυξης παραγωγής καινοτόμων συστημάτων κυψελών καυσίμου και μονάδων ηλεκτρόλυσης. Το συνολικό ύψος της χρηματοδότησης δύναται να ξεπεράσει τα 700 εκατομμύρια ευρώ και θα ολοκληρωθεί σε έξι χρόνια.
Επιπλέον, αυτήν τη στιγμή αναπτύσσουμε τη νέα μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων υψηλής θερμοκρασίας επόμενης γενιάς της Advent, σε συνεργασία με το Εθνικό Ερευνητικό Κέντρο Los Alamos του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ, το Εθνικό Εργαστήριο Brookhaven και το Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας. Η νέα μεμβράνη ανοίγει νέες προοπτικές στην παγκόσμια βιομηχανία κυψελών καυσίμου και οι δυνατότητές της ήδη εξετάζονται από μεγάλες εταιρείες στον τομέα της αυτοκινητοβιομηχανίας, όπως η Hyundai Motor Company.
Ποιες λύσεις αναπτύσσει η εταιρεία για τη ναυτιλιακή βιομηχανία;
Η κύρια δραστηριότητα της Advent αυτήν τη στιγμή είναι οι κυψέλες καυσίμου. Οι κυψέλες καυσίμου θεωρούνται η πιο βιώσιμη εναλλακτική στους κινητήρες εσωτερικής καύσης, στις ντηζελογεννήτριες και στις μηχανές πλοίων και αεροσκαφών. Η εδραίωση των κυψελών καυσίμου ως αξιόπιστη πηγή ηλεκτρικής ενέργειας αποτελεί μονόδρομο για την επίτευξη καθαρών μηδενικών εκπομπών ρύπων σε τομείς, που δεν μπορούν να στηριχθούν στην αποκλειστική χρήση μπαταριών, συμπεριλαμβανομένου και αυτού της ναυτιλίας.
Η προηγμένη τεχνολογία μας επιτρέπει στις κυψέλες καυσίμου να λειτουργούν σε υψηλές θερμοκρασίες, μεταξύ 80°C και 240°C, χρησιμοποιώντας καύσιμα-φορείς υδρογόνου με χαμηλές (μεθανόλη, βιομεθανόλη) ή μηδενικές (πράσινη μεθανόλη) εκπομπές.
Για να αποφύγουμε την σύγχυση εδώ να τονίσουμε ότι η πράσινη μεθανόλη δεν είναι παρά ένα παράγωγο προϊόν του πράσινου υδρογόνου και θεωρείται ο βέλτιστος τρόπος να χρησιμοποιηθεί το πράσινο υδρογόνο στα πλοία.
Διαβάσαμε στη διάρκεια του 2022 ότι η εταιρεία υπέγραψε μνημόνια συνεργασίας με μεγάλα ονόματα της ελληνικής ναυτιλίας για τη διενέργεια δοκιμαστικών projects επί προϊόντων που παράγει. Υπάρχουν στα σκαριά κι άλλες παρόμοιες συμφωνίες με Έλληνες ή ξένους πλοιοκτήτες;
Τον Ιούνιο του 2022 ανακοινώσαμε την έναρξη πιλοτικών προγραμμάτων με ελληνικές εφοπλιστικές εταιρείες αναγνωρισμένου κύρους. Τα προγράμματα αυτά αφορούν την εγκατάσταση των κυψελών καυσίμου “SereneU” της Advent που λειτουργούν με μεθανόλη σε επιλεγμένα πλοία των συνεργατών μας, με στόχο την αξιολόγησή τους ως πηγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Τον Ιανουάριο του 2023 ανακοινώσαμε μια νέα και πολλά υποσχόμενη συνεργασία με την Alfa Laval, έναν παγκόσμιο ηγέτη στο χώρο της τεχνολογίας πλοίων. Η συνεργασία στοχεύει στο να αξιολογήσει τις κυψέλες καυσίμου SereneU της Advent που λειτουργούν με μεθανόλη –και αργότερα με πράσινη μεθανόλη με μηδενικές εκπομπές– στη ναυτιλιακή βιομηχανία με σκοπό την αντικατάσταση των γεννητριών παροχής ηλεκτρικής ισχύος. Το έργο αυτό χρηματοδοτείται από το Πρόγραμμα Ανάπτυξης και Επίδειξης Ενεργειακής Τεχνολογίας (Energy Technology Development and Demonstration Program) της Δανίας ενώ για την υλοποίησή του θα συνεργαστούν η Advent, η Alfa Laval και ομάδα Δανών πλοιοκτητών.
Τόσο εντός όσο και εκτός Ελλάδας, διακρίνουμε ένα ολοένα και αυξανόμενο ενδιαφέρον για τη χρήση κυψελών καυσίμου, που τροφοδοτούνται με μεθανόλη από εταιρείες-ηγέτες στο χώρο της ναυτιλίας.
Πώς λειτουργούν οι κυψέλες καυσίμου SereneU επί του πλοίου και τι πλεονεκτήματα προσφέρουν; Πιστεύετε ότι η μεθανόλη είναι η απάντηση στη δύσκολη «εξίσωση» των εναλλακτικών καυσίμων στη ναυτιλία;
Οι κυψέλες καυσίμου SereneU λειτουργούν με μεθανόλη, χρησιμοποιώντας έναν ενσωματωμένο αναμορφωτή, ο οποίος μετατρέπει εντός του πλοίου (on-board) την μεθανόλη σε υδρογόνο, και μετά την χημική αντίδραση, σε ηλεκτρική ενέργεια. Στόχος μας είναι η ένταξη των SereneU σε ενιαία υβριδικά συστήματα, τα οποία χρησιμοποιούν ένα συνδυασμό διαφορετικών πηγών ενέργειας (μπαταρίες, γεννήτριες και κυψέλες καυσίμου) . Παρέχοντας αξιόπιστη ενέργεια, οι κυψέλες καυσίμου SereneU είναι άκρως φιλικές προς το περιβάλλον, μειώνοντας αξιοσημείωτα τις εκπομπές CO2 και λειτουργώντας αθόρυβα.
Στη Advent, πιστεύουμε ακράδαντα ότι η μεθανόλη θα αποτελέσει το καύσιμο του μέλλοντος για την παγκόσμια ναυτιλιακή βιομηχανία, αλλά και ένα ιδανικό μέσο αποθήκευσης ενέργειας, συνεισφέροντας αισθητά στην επίτευξη των φιλόδοξων στόχων του Διεθνούς Ναυτιλιακού Οργανισμού (IMO).
Ως φορέας υδρογόνου, η μεθανόλη επιτρέπει την απλούστερη αποθήκευση και συμβάλλει στη μείωση του κόστους της εφοδιαστικής αλυσίδας, σε σύγκριση με το καθαρό υδρογόνο και ενισχύει σημαντικά την ασφάλεια των σχετικών διεργασιών και χειρισμών. Από το 2020, ο IMO έχει εγκρίνει την χρήση της μεθανόλης ως ασφαλούς καυσίμου για τη ναυτιλία, ενώ αξίζει να σημειωθεί ότι η μεθανόλη μπορεί να ενσωματωθεί εύκολα στην ήδη υπάρχουσα υποδομή τροφοδοσίας, κάτι το οποίο δεν ισχύει για το καθαρό υδρογόνο. Επιπρόσθετα, η μεθανόλη φαίνεται ότι θα αποτελέσει την πιθανότερη πηγή ενέργειας ώστε να τροφοδοτηθούν τα πλοία με πράσινο υδρογόνο (καθώς η πράσινη μεθανόλη παράγεται από πράσινο υδρογόνο).
Πρόσφατα η εταιρεία ανακοίνωσε συνεργασία για την ανάπτυξη λύσεων σε superyachts. Πώς θα λειτουργούν τα συγκεκριμένα συστήματα και τι αποτέλεσμα θα έχουν;
Η Advent θα συνεργαστεί με την Siemens Εnergy για την ανάπτυξη μιας μεταβλητής κλίμακας καινοτόμου λύσης παροχής ενέργειας, που θα κυμαίνεται από 50kW έως 500kW και θα έχει εφαρμογές σε μια ευρεία γκάμα βιομηχανιών, όπως αυτή των yachts.
Η συγκεκριμένη λύση θα βασίζεται στις κυψέλες καυσίμου SereneU και αρχικά αναμένεται να χρησιμοποιηθεί ως υβριδική πηγή ενέργειας, αντικαθιστώντας τους συμβατικούς κινητήρες ντίζελ σε διαδικασίες, όπως η αγκυροβολία και η πραγματοποίηση ελιγμών. Παράλληλα, οι κυψέλες καυσίμου SereneU αναμένεται να καλύψουν τις ενεργειακές ανάγκες βασικών λειτουργιών του «ξενοδοχειακού» φορτίου των yachts.
Πρόσφατα υποδεχτήκαμε στις εγκαταστάσεις μας στο Aalborg της Δανίας στελέχη της Siemens Energy και της Sanlorenzo για να συζητήσουμε τα επόμενα βήματα ενός έργου που θα στοχεύει στην ανάπτυξη κυψελών καυσίμου υψηλής θερμοκρασίας, που λειτουργούν με πράσινη μεθανόλη, για την Sanlorenzo.
Είναι εφικτή η χρήση των τεχνολογικών λύσεων που αναπτύσσει η εταιρεία σε κλάδους, όπως η ακτοπλοΐα; Και αν ναι, με ποιόν τρόπο;
Οι κυψέλες καυσίμου της Advent μπορούν να ενταχθούν σε συστήματα πρόωσης πλοίων μικρού μεγέθους (σκάφη αναψυχής, ιστιοπλοϊκά και επιβατηγά πλοία), ενώ ανεξαρτήτως μεγέθους του πλοίου, μπορούν επίσης να εγκατασταθούν σε υβριδικά συστήματα παροχής ενέργειας, αντικαθιστώντας τις υπάρχουσες γεννήτριες ντίζελ. Επιπρόσθετα, μπορούν να χρησιμεύσουν ως βοηθητικές μονάδες ισχύoς σε μεγαλύτερα πλοία αλλά και στην ηλεκτροδότηση ελλιμενισμένων πλοίων από την ξηρά (cold ironing), συμβάλλοντας έτσι σε μια πιο οικολογική λειτουργία των λιμένων.
Παράλληλα, η καταλληλόλητα των κυψελών καυσίμου SereneU για χρήση σε επιβατηγά πλοία έχει επιβεβαιωθεί από το 2017, όπου και ολοκληρώσαμε επιτυχώς άλλο ένα έργο στα πλοία MV Mariella και MS Innogy. Στην περίπτωση αυτή, το υβριδικό σύστημα παροχής ενέργειας αποτελούνταν από τις κυψέλες καυσίμου της Advent και μπαταρίες. Οι κυψέλες καυσίμου SereneU χρησιμοποιήθηκαν ως range extenders, επιτρέποντας στο επιβατηγό πλοίο να ηλεκτροδοτείται για μια ολόκληρη ημέρα, εκπέμποντας σημαντικά λιγότερους ρύπους, σε σχέση με τα σημερινά αντίστοιχα συστήματα παροχής ενέργειας.
Ποιο είναι το επενδυτικό πλάνο της εταιρείας για τα επόμενα χρόνια; Που σκοπεύει να επενδύσει; Ποια θέση έχει η χώρα μας στους σχεδιασμούς;
Το επενδυτικό μας πλάνο περιλαμβάνει επενδύσεις τόσο στην Ευρώπη όσο και στις ΗΠΑ. Πρόσφατα ολοκληρώσαμε την κατασκευή μιας νέας υπερσύγχρονης μονάδας παραγωγής στο Hood Park campus που βρίσκεται στο Charlestown της Μασαχουσέτης, λίγα μίλια από τα διάσημα πανεπιστήμια Harvard και ΜΙΤ. Η μονάδα έχει τεθεί ήδη σε λειτουργία και επικεντρώνεται στην ανάπτυξη και παραγωγή της επόμενης γενιάς εξαρτημάτων κυψελών. Η νέα μονάδα παραγωγής θα μας επιτρέψει να αυξήσουμε σημαντικά τις παραγωγικές μας δυνατότητες και να ανταποκριθούμε στην αυξανόμενη παγκόσμια ζήτηση καινοτόμων προϊόντων στον τομέα των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Παράλληλα, από το 2006 διατηρούμε ερευνητική και παραγωγική δραστηριότητα στην Πάτρα. Οπότε, δε χωρά αμφιβολία ότι η Ελλάδα αποτέλεσε και θα συνεχίσει να αποτελεί το εφαλτήριο των επιχειρηματικών μας πρωτοβουλιών και προσπαθειών.
Μέσα σε αυτό το πλαίσιο της συνεχούς μας ανάδρασης με το ελληνικό γίγνεσθαι θα πρέπει να τοποθετήσουμε και το “Green HIPo”. Στοχεύοντας στη δημιουργία περίπου 650 άμεσων και πολλαπλάσιων έμμεσων θέσεων εργασίας τα επόμενα χρόνια, ευελπιστούμε ότι το “Green HiPo” θα αποτελέσει πόλο έλξης για άρτια καταρτισμένο επιστημονικό και τεχνικό προσωπικό που έχει φοιτήσει στα παγκοσμίου φήμης πανεπιστήμια που διαθέτει η χώρα.
Σκοπός της Advent είναι να αντιστρέψει το brain drain από το οποίο υποφέρει η Ελλάδα τα τελευταία χρόνια και να το μετατρέψει σε brain gain, φέρνοντας πίσω στην χώρα, γνώση και δυνατότητες που έχασε τα προηγούμενα χρόνια.
(από την εφημερίδα "ΝΑΥΤΕΜΠΟΡΙΚΗ")
===============
-------------------
------------------
Στις μέρες μας έχει ξεκινήσει η συζήτηση για την «Οικονομία του υδρογόνου», ως υποκατηγορία της Οικονομίας χαμηλών ρύπων. Το υδρογόνο είναι το ελαφρύτερο και αφθονότερο στοιχείο στο σύμπαν το οποίο φημίζεται για τη μεγάλη ενεργειακή του πυκνότητα. Το ελαφρύ αυτό αέριο ανακάλυψε για πρώτη φορά ο Henry Cavendish το 1766 ενώ ο Antoine Lavoisier το 1787 το βάφτισε υδρογόνο (από το hydro and genes) ως αναπόσπαστο συστατικό του νερού. Στη συνέχεια οι επιστήμονες δεν άργησαν να ανακαλύψουν τον τρόπο παραγωγής του μέσω ηλεκτρόλυσης, διαχωρίζοντας το νερό στα δυο συστατικά του, το υδρογόνο και το οξυγόνο. Δυο διαδοχικές πετρελαϊκές κρίσεις, 1973 και 1979, έστρεψαν ξανά το ενδιαφέρον των ερευνητών στη διάσπαση του νερού προκειμένου να παραχθεί ενέργεια που προσφέρει εναλλακτικές στα ορυκτά καύσιμα. Είναι γεγονός ότι το υδρογόνο μπορεί πράγματι να παράγει περισσότερη ενέργεια ανά μονάδα βάρους από τα ορυκτά καύσιμα (τρείς φορές ισχυρότερο από τη βενζίνη όταν μετράται κατ’ όγκο).
Σήμερα, το πρόβλημα της κλιματικής αλλαγής αλλά και ο πόλεμος στην Ουκρανία έχουν στρέψει τα βλέμματα όλων στις μεθόδους αλλά και στην ενέργεια που απαιτείται για το «ξεκλείδωμα» του υδρογόνου από το νερό ή από ενώσεις όπως οι υδρογονάνθρακες (μεθάνιο, CH4) και άλλες μορφές οργανικής ύλης. Η εξαγωγή του από αυτές τις ενώσεις είναι το πρώτο βήμα για να λειτουργήσει το υδρογόνο ως καύσιμο. Στη συνέχεια χρησιμοποιείται όπως το φυσικό αέριο, ή αναμειγμένο με αυτό, για την κάλυψη ενεργειακών αναγκών (θέρμανση σπιτιών), την κάλυψη αναγκών στη βιομηχανία (διύλιση πετρελαίου, επεξεργασία μετάλλων, παραγωγή λιπασμάτων, επεξεργασία τροφίμων) αλλά και στον τομέα των μεταφορών (υδρογονοκίνητα αυτοκίνητα, λεωφορεία, τρένα και πλοία). Χάρη στο μεγάλο εύρος εφαρμογών του, το υδρογόνο έχει χαρακτηριστεί σαν Ελβετικό στρατιωτικό μαχαίρι πολλαπλών χρήσεων («Swiss Army Knife»).
Προς το παρόν το υδρογόνο παίζει αμελητέο ρόλο στον τομέα της ενέργειας αντιπροσωπεύοντας μόλις 2% του ενεργειακού μείγματος της ΕΕ. Παγκοσμίως, σχεδόν όλη η παραγωγή του προέρχεται από πηγές υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα αφού το 96% του παραγόμενου υδρογόνου προέρχεται από ορυκτά καύσιμα, ενώ μόνο 4% μέσω ηλεκτρόλυσης νερού. Η σύγχρονη έρευνα ωστόσο στοχεύει σε καθαρούς τρόπους μαζικής παραγωγής του απομονώνοντας το «θαυματουργό» αέριο από τις αρχικές του πηγές. Εκτιμάται ότι το πράσινο υδρογόνο, το οποίο παράγεται με τη μέθοδο της ηλεκτρόλυσης νερού από ηλεκτρικό ρεύμα προερχόμενο από ΑΠΕ, θα παίξει βασικό ρόλο στο περίπλοκο και μακρύ ταξίδι προς τη δραστική μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου καθώς καίγεται χωρίς να παράγει ρύπους, απελευθερώνοντας μόνο ενέργεια και νερό.
Ηλεκτρόλυση
Προκειμένου το υδρογόνο να
μετατραπεί σε πηγή ενέργειας, χρειάζεται προηγουμένως να καταναλωθεί
ενέργεια ώστε να απελευθερωθεί από τους χημικούς δεσμούς του. Αν για
παράδειγμα θέλουμε να παραχθεί από το νερό (καθαρό ή ανανεώσιμο), για τη
διάσπασή του νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο είναι απαραίτητη η χρήση
ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτή η διαδικασία, γνωστή ως ηλεκτρόλυση,
ανακαλύφθηκε το 1789. Ωστόσο, η λέξη ηλεκτρόλυση, από τις Ελληνικές
λέξεις “ήλεκτρον” (κεχριμπάρι, που τον 17ο αιώνα συνδεόταν με ηλεκτρικά φαινόμενα) και “λύσις” που σημαίνει διάλυση, εισήχθη από τον Michael Faraday το 1834. Πρόκειται για μια ηλεκτροχημική διεργασία κατά την οποία, όταν περάσει ρεύμα μέσα από μια ουσία συντελούνται χημικές μεταβολές που τη διαχωρίζουν στα στοιχεία της.
Συγκεκριμένα, το ηλεκτρικό ρεύμα που τροφοδοτεί μια συσκευή ηλεκτρόλυσης νερού αναγκάζει τα θετικά φορτισμένα ιόντα υδρογόνου να μεταναστεύσουν στην αρνητικά φορτισμένη κάθοδο, όπου σχηματίζονται άτομα υδρογόνου. Τα άτομα αυτά στη συνέχεια συνδυάζονται για να σχηματίσουν αέρια μόρια υδρογόνου (Η2). Στο άλλο ηλεκτρόδιο, τη θετικά φορτισμένη άνοδο, σχηματίζεται οξυγόνο.
Η ηλεκτρόλυση είναι ο καθαρότερος τρόπος παραγωγής υδρογόνου όταν η απαιτούμενη ηλεκτρική ενέργεια προέρχεται από ΑΠΕ (πράσινο υδρογόνο). Το συνεχώς μειούμενο κόστος ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές σε συνδυασμό με τις προσπάθειες περιορισμού της εξάρτησης από πετρελαιοειδή προϊόντα προβλέπεται να επιταχύνουν την υιοθέτηση του υδρογόνου ως καύσιμο που θα εξυπηρετεί πολλούς βιομηχανικούς τομείς και άλλες τελικές χρήσεις. Εντούτοις, λόγω της υψηλής κατανάλωσης ενέργειας και της αρκετά σημαντικής αρχικής επένδυσης (CAPEX) για μαζική παραγωγή υδρογόνου, η ηλεκτρόλυση νερού με τη χρήση ΑΠΕ συμβάλει προς το παρόν μόλις στο 4% της παραγωγής υδρογόνου στην ΕΕ.
Οι κύριες «αποχρώσεις» του υδρογόνου σήμερα
Υπάρχουν διάφορες μορφές υδρογόνου. Κάθε μορφή του έχει κατηγοριοποιηθεί με ένα χρώμα που αντανακλά το ανθρακικό του αποτύπωμα.
Σήμερα επικρατεί το γκρί, που παράγεται από φυσικό αέριο αναμειγμένο με ατμό (Steam Methane Reforming - SMR) σε υψηλές θερμοκρασίες διασπώντας το μεθάνιο σε υδρογόνο και μονοξείδιο του άνθρακα. Η διαδικασία αυτή, παρότι προσφέρει υψηλές αποδόσεις (~74%), είναι ρυπογόνος αφού δεν χρησιμοποιούνται τεχνολογίες περιορισμού του CO2. Βέβαια υπάρχει και το καφέ υδρογόνο που παράγεται από αεριοποιημένο άνθρακα, μια ακόμη πιο ρυπογόνος διαδικασία. Το μπλε υδρογόνο προέρχεται επίσης από φυσικό αέριο αλλά οι εκπομπές άνθρακα δεσμεύονται και αποθηκεύονται στο υπέδαφος (Carbon Capture and Storage). Το πράσινο υδρογόνο παράγεται από την ηλεκτρόλυση του νερού με τη χρήση ηλεκτρικής ενέργειας από ΑΠΕ και ως εκ τούτου δεν εκλύονται καθόλου αέρια του θερμοκηπίου. Μια σχετικά νέα κατηγορία είναι το τιρκουάζ υδρογόνο το οποίο παράγεται από την πυρόλυση του μεθανίου (φυσικό αέριο) αλλά με τεχνολογία δέσμευσης και αποθήκευσης άνθρακα. Τέλος το ροζ υδρογόνο παράγεται μέσω ηλεκτρόλυσης, όπως και το πράσινο, αλλά οι ενεργειακές απαιτήσεις καλύπτονται από πυρηνική ενέργεια.
Η χρήση του υδρογόνου εκτιμάται ότι θα εξελιχθεί σταδιακά, περνώντας από γκρί σε μπλε και καταλήγοντας στο πράσινο. Το πράσινο υδρογόνο, μπορεί να «ξεκλειδώσει» το δυναμικό των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας μετατρέποντας πλεονάζουσα ηλιακή και αιολική ενέργεια σε υδρογόνο και στη συνέχεια σε ηλεκτρική ενέργεια. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία οχημάτων με κυψέλες καυσίμου με μηδενικές εκπομπές ρύπων. Αγωγοί φυσικού αερίου χρησιμοποιούνται για τη μεταφορά του σε τελικά σημεία διανομής αφού υπάρχει σήμερα η τεχνολογία διαχωρισμού και καθαρισμού για την εξαγωγή υδρογόνου από τον αγωγό ή το μείγμα φυσικού αερίου. Ακόμη, σε περιοχές όπου δεν είναι εφικτή η επέκταση του δικτύου αγωγών, το υδρογόνο μπορεί ακόμα να μεταφερθεί σε τελικά σημεία διανομής με τη χρήση “εικονικών” αγωγών (virtual pipelines) οι οποίοι αποτελούνται από βυτιοφόρα. Απαιτούνται ωστόσο ακόμη σημαντικές επενδύσεις μεγάλης κλίμακας για να δημιουργηθούν οι απαραίτητες υποδομές μεταφοράς υδρογόνου, η ύπαρξη των οποίων θα ενθαρρύνει επίσης την παραγωγή του. Πάντως, τη στιγμή που οι εταιρίες δεσμεύονται να μειώσουν τις εκπομπές από τις αλυσίδες εφοδιασμού τους και, κατ’ απαίτηση των πελατών τους, αναλαμβάνουν πρωτοβουλίες διακυβέρνησης για έναν βιώσιμο πλανήτη (ESG), είναι βέβαιο ότι το πράσινο υδρογόνο αποκτά νέο επενδυτικό momentum.
Ενέργεια χαμηλών εκπομπών άνθρακα
Βασικό πλεονέκτημα του υδρογόνου είναι ότι υπάρχει η δυνατότητα να παραχθεί ως ενέργεια χαμηλών εκπομπών άνθρακα και να ταξιδεύει ακόμη και σε πολύ μεγάλες αποστάσεις, ενώ η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται μπορεί να αποθηκευτεί για να καλυφθούν εβδομαδιαίες ή μηνιαίες ανισορροπίες προσφοράς και ζήτησης εκεί που χρειάζεται. Εμμέσως πλην σαφώς, το υδρογόνο μπορεί να βοηθήσει στην ενίσχυση και τη σύνδεση διαφορετικών ενεργειακών συστημάτων που χρησιμοποιούνται σήμερα για τη θερμότητα, την ηλεκτρική ενέργεια, τη βιομηχανία και τις μεταφορές, μια ιδέα γνωστή ως “σύζευξη τομέων” (sector coupling). Τέλος, μπορεί να συμβάλλει στην ενεργειακή ασφάλεια και ανάπτυξη χωρών που εισάγουν ορυκτά καύσιμα, γεγονός που ανέδειξε έντονα ο πόλεμος στην Ουκρανία. Περισσότερες χώρες πλέον αναζητούν εναλλακτικές λύσεις όσον αφορά την εξάρτησή τους από Ρωσικά ορυκτά καύσιμα ενώ ήδη γίνονται συζητήσεις επί συζητήσεων για την “Οικονομία του υδρογόνου” σε παγκόσμιο επίπεδο.
Γεγονός ότι το πράσινο υδρογόνο καταλαμβάνει σήμερα κεντρική θέση στη στρατηγική που υιοθετήθηκε το 2020 από την Ευρωπαϊκή Ένωση για το Υδρογόνο (EU Hydrogen Strategy). Γεγονός επίσης ότι το υδρογόνο αποτελεί σημαντικό μέρος της στρατηγικής της ΕΕ για την ολοκλήρωση των ενεργειακών συστημάτων (EU Strategy for Energy system integration). Η πρακτική ωστόσο μετάβαση σε μια οικονομία βασισμένη στο υδρογόνο στο άμεσο μέλλον προϋποθέτει τη διείσδυση του καυσίμου σε τομείς από τους οποίους απουσιάζει σήμερα όπως αυτός των κτιρίων, των μεταφορών και της βιομηχανίας. Τότε θα είναι σαν να επαληθεύεται το αφήγημα του Ιουλίου Βερν και οι διάλογοι από το μυθιστόρημά του «Το μυστηριώδες νησί» (1874) ίσως μοιάζουν αληθινοί:
«Και τι θα καίμε αντί για άνθρακα;» ρώτησε ο Pencroft
«Νερό!» είπε αποφασιστικά ο Harding
«Νερό! Νερό σαν καύσιμο για τα πλοία και τις μηχανές, νερό και για να ζεσταίνουμε το νερό!» αναφώνησε ο Pencroft
«Ναι, αλλά νερό που θα είναι διαχωρισμένο στα αρχικά συστατικά του» συμπλήρωσε ο Harding
Πόσο κοντά είμαστε σε έναν τέτοιο στόχο;
Προς το παρόν η παραγωγή του πράσινου υδρογόνου κοστίζει πολύ και δεν φαίνεται να μειώνονται σύντομα οι τιμές. Παράλληλα τίθεται ένα σημαντικό ερώτημα: Υπάρχει αρκετό νερό για να υποστηρίξει την οικονομία του υδρογόνου τη στιγμή που η πιθανότητα να παρουσιαστούν ελλείψεις καθίσταται εμφανής λόγω της κλιματικής αλλαγής; Σε κάθε περίπτωση αξίζει να σημειωθεί ότι, όπως και με το αποτύπωμα άνθρακα, για να έχει η διαδικασία της ηλεκτρόλυσης χαμηλό αποτύπωμα νερού είναι απαραίτητη η τροφοδότησή της με ηλεκτρική ενέργεια που προέρχεται από ΑΠΕ. Σαν γενική αρχή, παρά τα μεγάλα κόστη και τους λοιπούς περιορισμούς, δεν αποκλείεται να επαληθευτεί το όραμα του Ιουλίου Βερν και το νερό να γίνει ο άνθρακας ενός όχι και τόσο μακρινού μέλλοντος.
Ο ενεργειακός οδικός χάρτης της ΕΕ είναι μάλιστα ήδη στραμμένος προς αυτή την κατεύθυνση καθώς η αξιοποίηση του υδρογόνου ως καύσιμο αποτελεί βασικό πυλώνα του σχεδίου REPoweR EU για την απεξάρτηση των κρατών μελών από το Ρωσικό αέριο. Συγκεκριμένα, στο πλαίσιο αυτού του σχεδίου η ΕΕ θέτει ως στόχο να παράγει 10 εκ. τόνους και να εισάγει 10 εκ. τόνους πράσινου υδρογόνου έως το 2030. Η χρηματοδότηση υποδομών ΑΠΕ σε τρίτες χώρες (Β. Αφρική και Μέση Ανατολή) κρίνεται απαραίτητη για την επίτευξη του στόχου που αφορά στις εισαγωγές. Αξίζει επίσης να σημειωθεί ότι περίπου €200 εκ. προορίζονται από το REPoweR EU για την επιτάχυνση της ανάπτυξης κοιλάδων υδρογόνου (hydrogen valleys). Ο συνολικός αριθμός τους σήμερα ανέρχεται στις 25 και στόχος είναι ο διπλασιασμός τους μέχρι το 2025. Όσον αφορά τις σχετικές εξελίξεις στην Ελλάδα, η Ευρωπαϊκή Επιτροπή και βασικοί ενδιαφερόμενοι φορείς υπογράψανε τον προηγούμενο μήνα (Μάρτιος, 2023) κοινή δήλωση με την οποία δεσμεύονται να εντείνουν και να επιταχύνουν τις κοινές δράσεις τους για την έρευνα, την ανάπτυξη, την επίδειξη και τη διάδοση κοιλάδων υδρογόνου. Η προετοιμασίες μάλιστα για τη χρηματοδότηση δύο δράσεων για τη δημιουργία κοιλάδων υδρογόνου μικρής κλίμακας στην Ελλάδα (σε Κόρινθο και Κρήτη) έχουν ήδη ξεκινήσει.
Τέλος, μπορεί μόνο 6 από τα 197 μέλη της Συμφωνίας του Παρισιού (2015) να ανέφεραν το υδρογόνο στο πλαίσιο της εθνικής τους συνεισφοράς στη συμφωνία, ωστόσο το ενδιαφέρον αυξάνεται σταδιακά καθώς και άλλες χώρες εντάσσουν το υδρογόνο στην εθνική τους στρατηγική προκειμένου να προσεγγίσουν τους στόχους μηδενικών εκπομπών ρύπων μέχρι το 2050. Στη λίστα αυτών των χωρών θα έχει πολύ σύντομα θέση και η Ελλάδα η οποία μέσα στο πρώτο τετράμηνο του 2023 θα παρουσιάσει την ολοκληρωμένη Εθνική Στρατηγική της για το Υδρογόνο. Σύμφωνα με το προσχέδιο, για το 2030 θα προβλέπεται εγχώρια παραγωγή 3.500 GWh από ηλεκτρόλυση, συνολικής ισχύος 750 MW, που θα τροφοδοτείται από έργα ΑΠΕ ισχύος 3 GW (80% φωτοβολταϊκά και 20% αιολικά). Το παραγόμενο πράσινο υδρογόνο έχει στόχο να υποκαταστήσει κυρίως τη χρήση φυσικού αερίου και εν μέρει πετρελαιοειδών στους τομείς των διυλιστηρίων, της βιομηχανίας και των μεταφορών. Θα αποδειχθεί άραγε η εν λόγω στρατηγική ικανή να καταστήσει την Ελλάδα σε κόμβο υδρογόνου; Το στοίχημα της ενεργειακής μετάβασης αλλά και η συμμόρφωση με τους στόχους της ΕΕ για 2030 και 2050 μπορεί να είναι πλέον ένα βήμα πιο κοντά για τη χώρα μας.
* Ο κ. Αχιλλέας Σπαής είναι Οικονομολόγος Ενέργειας και Περιβάλλοντος, M.Sc. London School of Economics and Political Science (LSE) Senior Energy Consultant at Watermelon Consulting
Σχόλια