Τι θα ακολουθήσει μετά τα ηλεκτρικά οχήματα, τους ηλιακούς συλλέκτες και τα αιολικά πάρκα;

 

Shutterstock

Έχουμε φτάσει σε ικανοποιητικό βαθμό εμπορικής εκμετάλλευσης όσον αφορά την ηλιακή ενέργεια, την αιολική ενέργεια και τα βιοκαύσιμα ενώ σιγά σιγά προχωράμε και στο πράσινο υδρογόνο. Εκεί που έχουμε ακόμα δρόμο να διανύσουμε είναι στα κεφάλαια που αφορούν τις τεχνολογίες της θαλάσσιας ενέργειας που βασίζεται στη δύναμη των κυμάτων, της δέσμευσης διοξειδίου του άνθρακα από την ατμόσφαιρά και της πυρηνικής σύντηξης. Αμφότερα θα αλλάξουν τον ενεργειακό χάρτη του πλανήτη μας για πάντα.

Η «πράσινη» δύναμη των κυμάτων

Σύμφωνα με το Παγκόσμιο Συμβούλιο για την Ενέργεια, τα κύματα θα μπορούσαν να δώσουν σε ολόκληρο τον πλανήτη 29.500 τεραβατώρες τον χρόνο, με το 14% αυτών να αναλογεί στην Ευρώπη με κατανομή 2.800 τεραβατώρες/έτος στη Δυτική και Βόρεια Ευρώπη και 1.300 στη Μεσόγειο.

Εάν κάποια στιγμή καταφέρουμε να εκμεταλλευτούμε μόνο το 0,1% αυτού του πόρου, θα καταφέρουμε να τροφοδοτήσουμε 50 εκατομμύρια σπίτια και να εξοικονομήσουμε περισσότερους από 50 εκατομμύρια τόνους CO2 ετησίως.

Πρόσφατα στοιχεία από την Ocean Energy Europe δείχνουν ότι μόνο 260 κιλοβατώρες παλιρροιακής ροής προστέθηκαν στην Ευρώπη πέρυσι, ενώ εγκαταστάθηκαν μόλις 200 kW κυματικής ενέργειας. Για λόγους σύγκρισης να αναφέρουμε ότι το 2020 εγκαταστάθηκαν στην Ευρώπη 14,7 gigawatts αιολικής ενέργειας, σύμφωνα με τον οργανισμό WindEurope.

Παρά ταύτα, η παλιρροιακή και η κυματική ισχύς θα μπορούσαν να διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο τα επόμενα χρόνια στην επιτυχία των στόχων για μείωση των εκπομπών ρύπων.

Ο βασικός λόγος που οι τεχνολογικές λύσεις για τη μετατροπή της κυματικής ενέργειας σε μηχανική είναι ακόμη σε πολύ πρώιμο στάδιο είναι το κόστος και ιδιαίτερα εκείνο της μεταφοράς της ενέργειας αυτής στη στεριά. Δεν βοηθούν όμως και τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά της, όπως το εξαιρετικά διαβρωτικό θαλάσσιο περιβάλλον, η τυχαία φύση των κυματισμών και των μεγεθών των φορτίων που ασκούνται.

Εντούτοις, υπάρχει σε διεθνές επίπεδο μεγάλη κινητικότητα στον συγκεκριμένο τομέα καθώς υπάρχουν σημαντικά πλεονεκτήματα: H μεγάλη απόδοση- 40-70 KW ανά μέτρο μετώπων κύματος- και η δυνατότητα παραγωγής υδρογόνου με ηλεκτρόλυση από το άφθονο θαλασσινό νερό που μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο είναι μερικά από αυτά.

Έτσι αν και απουσιάζει προς το παρόν μια ομοιογενής τεχνολογία και δεν έχει επιτευχθεί ακόμη μια βιώσιμη οικονομικά λύση, εντούτοις διευρευνούνται διάφορες ιδέες, όπως ταλαντευόμενα πτερύγια, σημειακοί απορροφητές, εξασθενητές κ.ά. Μάλιστα έχει τεθεί σε λειτουργία ένας μικρός αριθμός πρωτότυπων μετατροπέων κυματικής ενέργειας, ενώ υπό κατασκευήν βρίσκονται συστήματα συνολικής παραγωγής 1,7 GW, εκ των οποίων το 99% αφορά την εκμετάλλευση παλιρροϊκών κυμάτων. (σ.σ: Περισσότερα μπορείτε να διαβάσετε εδώ). https://www.liberal.gr/economy/i-prasini-dunami-ton-okeanon-mporei-na-sosei-ton-planiti/380547

Η καθοριστική για τον πλανήτη δέσμευση CO2 από τον αέρα

Ένα ποσοστό από το διεθνές ράλι των τιμών στην ηλεκτρική ενέργεια οφείλεται στις υψηλές τιμές των δικαιωμάτων ρύπων CO2.

Η τιμή των δικαιωμάτων ρύπων CO2, στο πλαίσιο του συστήματος εμπορίας εκπομπών αέριων ρύπων της Ευρωπαϊκής Ένωσης- που είναι και το μεγαλύτερο στον κόσμο –κινούνται εδώ και εβδομάδες κοντά στα ιστορικά υψηλά, ενώ έως τα μέσα της δεκαετίας –ίσως και νωρίτερα- αναμένονται τιμές ακόμα και πέριξ των 100 ευρώ /τόνο.

Με την ανατροπή της κλιματικής αλλαγής να αποτελεί πλέον μια από τις βασικές προτεραιότητες των κυβερνήσεων, οι τεχνολογίες που καταγράφουν, «συλλαμβάνουν» και αφαιρούν τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου ώστε να μπορούν να ταφούν, είναι το νέο μεγάλο στοίχημα στη μάχη της ανθρωπότητας για την προστασία του πλανήτη.

Σύμφωνα με την Credit Suisse η αγορά αυτών των «εργαλείων» θα μπορούσε να φτάσει τα 2 τρισεκατομμύρια δολάρια την πρώτη δεκαετία της υιοθέτησης τους από τη βαριά βιομηχανία για τη μείωση της ρύπανσης.

Σύμφωνα με υπολογισμούς της στήλης όμως, μέχρι το 2050, η βιομηχανία αυτή θα μπορούσε να αγγίξει ακόμα και τα 10 τρισεκατομμύρια δολάρια.

Βλέπετε, όσο θερμαίνεται ο πλανήτης, «θερμαίνεται» και ο αγώνας για τη μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα. Όμως η μείωση των εκπομπών από μόνη της δεν θα είναι αρκετή για να σταματήσει την κλιματική αλλαγή που ήδη έχει αρχίσει να συντελείται. Ενδεχομένως δεν θα είναι καν αρκετή για τον στόχο της συμφωνίας του Παρισιού.

Παράλληλα με τη μείωση των ρύπων από τη βιομηχανία λοιπόν, χρειαζόμαστε και μια τεχνολογία που θα μας βοηθήσει να απομακρύνουμε τον άνθρακα από την ατμόσφαιρα. Η τεχνολογία αυτή υπάρχει, έχει αρχίσει να γίνεται προσιτή και ήδη σχηματίζει την επόμενη μεγάλη περιβαλλοντική βιομηχανία με στόχο τη διάσωση του πλανήτη.

Μια από τις πρώτες και πολλά υποσχόμενες εμπορικές μονάδες άμεσης δέσμευσης αέρα ξεκίνησε να λειτουργεί στην Ελβετία πριν λίγα χρόνια.

Η Climeworks ιδρύθηκε το 2009 με χρηματοδότηση από την ελβετική τράπεζα Zuercher Kantonalbank, μεγάλους ιδιώτες επενδυτές και οικογενειακά γραφεία (family offices).

Η πρώτη μονάδα δέσμευσης άνθρακα της εταιρείας εγκαταστάθηκε το 2017 πάνω σε μία μονάδα αποτέφρωσης απορριμμάτων λίγο έξω από τη Ζυρίχη. Η μονάδα της Climeworks είναι ιδιαίτερα αποτελεσματική επειδή χρησιμοποιείται συνεχώς, παράγει κάτι εμπορικά χρήσιμο και πάνω από όλα είναι περίπου 1000 φορές πιο αποτελεσματική στην απομάκρυνση του διοξειδίου του άνθρακα από την ατμόσφαιρα από ό,τι η φωτοσύνθεση. Πιο συγκεκριμένα, αφαιρεί περίπου 900 τόνους διοξειδίου του άνθρακα ετησίως.

Το σύστημα της Climeworks είναι ένα «κουτί» με έναν τεράστιο ανεμιστήρα στο ένα άκρο και ένα φίλτρο στο εσωτερικό που προσελκύει μόνο διοξείδιο του άνθρακα. Ο ανεμιστήρας τραβά τον αέρα μέσω του φίλτρου και μόλις κορεστεί το φίλτρο, το κουτί κλείνει. Στη συνέχεια θερμαίνεται στους 100 βαθμούς Κελσίου και το καθαρό διοξείδιο του άνθρακα απελευθερώνεται και συλλέγεται.

Ο άνθρακας που συλλαμβάνεται μπορεί είτε να ταφεί βαθιά υπόγεια, να μετασκευαστεί σε άλλα προϊόντα ή να πωληθεί. Και για όσους απορούν για το ποιες είναι οι πιθανές χρήσεις του, να αναφέρουμε ότι το διοξείδιο του άνθρακα που συλλαμβάνεται μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή καυσίμου, πλαστικών, λιπασμάτων ακόμη και φυσαλίδων σε αναψυκτικά.

Βέβαια θα χρειαστούν εκατοντάδες χιλιάδες τέτοιες μονάδες ώστε να παραμείνει η υπερθέρμανση του πλανήτη κάτω από τα όρια που θέτει η Συμφωνία του Παρισιού.

Αυτός ακριβώς είναι ο λόγος που πολλοί αναλυτές πιστεύουν ότι παρακολουθούμε τη γέννηση της επόμενης μεγάλης περιβαλλοντικής βιομηχανίας μετά τα φωτοβολταϊκά πάνελς, την ηλεκτροκίνηση και τις ανεμογεννήτριες και πιθανότατα δεν θα περιλαμβάνει μόνο την άμεση δέσμευση άνθρακα από τον αέρα, αλλά και άλλες λύσεις αφαίρεσης άνθρακα.

(σ.σ: Περισσότερα για την τεχνολογία δέσμευσης CO2 από τον αέρα και τις επενδυτικές ευκαιρίες που δημιουργεί μπορείτε να διαβάσετε εδώ).

Πυρηνική σύντηξη και ηλιακή συμπύκνωση - Η δύναμη του ήλιου και των αστεριών στα χέρια μας

Η πυρηνική σύντηξη είναι ουσιαστικά το αντίθετο της πυρηνικής σχάσης και είναι η λεγόμενη ενέργεια των αστεριών.

Η γνωστή μας πυρηνική σχάση βασίζεται στη διάσπαση των πυρήνων κάποιου ραδιενεργού υλικού (π.χ., ουράνιο ) με αποτέλεσμα τη μεταστοιχείωση του και την εξαπόλυση ενέργειας, ακτινοβολίας και ραδιενεργών σωματιδίων.

Αντίθετα η πυρηνική σύντηξη αφορά την ένωση δύο ατόμων ισοτόπων του υδρογόνου (δευτέριο ή τρίτιο) με αποτέλεσμα το σχηματισμό ενός ατόμου ηλίου, ενός νετρονίου και την απελευθέρωση ενέργειας. Με λίγα λόγια, η σύντηξη είναι η ένωση δύο ελαφρών πυρήνων ατόμων σε ένα βαρύτερο, η οποία αποδεσμεύει τεράστιες ποσότητες ενέργειας.

Στους αντιδραστήρες πυρηνικής σύντηξης χρησιμοποιείται υδρογόνο, το οποίο, σε αντίθεση με το πλουτώνιο ή το ουράνιο που χρησιμοποιούνται στους πυρηνικούς αντιδραστήρες σχάσης, υπάρχει σε αφθονία παντού και δεν δημιουργεί αέρια του θερμοκηπίου, ούτε ραδιενεργά απόβλητα. Πρόκειται για μια διαδικασία που συμβαίνει διαρκώς στον πυρήνα του ήλιου και μετατρέπει τη μάζα –ύλη σε ενέργεια, δίνοντας την προοπτική μιας απόλυτα καθαρής και αστείρευτης πηγής ενέργειας που θα επιτρέψει την απαλλαγή του πλανήτη από τα ορυκτά καύσιμα.

Η μεγαλύτερη πειραματική εγκατάσταση σύντηξης είναι ο θερμοπυρηνικός αντιδραστήρας ITER που κατασκευάζεται στη Γαλλία και αποτελεί το μεγαλύτερο επιστημονικό πρόγραμμα στην ιστορία της ανθρωπότητας. Αναμένεται να δώσει αποτελέσματα περίπου σε μια δεκαετία.

Για την ιστορία να σημειώσουμε ότι το 2006, ένα δίκτυο 35 χωρών, συμπεριλαμβανομένων όλων των χωρών-μελών της Ε.Ε., του Ηνωμένου Βασιλείου, της Ελβετίας, της Ρωσίας, της Κίνας, της Ινδίας, της Ιαπωνίας, της Νότιας Κορέας και των Ηνωμένων Πολιτειών, αποφάσισαν να αξιοποιήσουν τη δύναμη που κάνει τα αστέρια να λάμπουν!

Υπέγραψαν λοιπόν συμφωνία ελεύθερης διακίνησης όχι μόνο των υλικών των αντιδραστήρων, αλλά και των δικαιωμάτων της πνευματικής ιδιοκτησίας, με στόχο το project ITER να μετουσιωθεί σε ένα σύμβολο διεθνούς ειρήνης και σταθερότητας, που θα μπορεί να παρέχει στην ανθρωπότητα απεριόριστη ενέργεια μέσω της σύντηξης του υδρογόνου, χωρίς κανένα ενεργειακό αποτύπωμα.

Το πρόγραμμα ITER στοχεύει να συνενώσει τα άτομα ενός μίγματος δύο ισοτόπων του υδρογόνου, του δευτέριου και του τρίτιου, που θα έχουν λάβει τη μορφή πλάσματος, στους 150 εκατ. βαθμούς Κελσίου -θερμοκρασία 10 φορές μεγαλύτερη από εκείνη του ήλιου- και να παραγάγει 100 μεγαβάτ θερμότητας.

Ο αντιδραστήρας περιλαμβάνει λέιζερ και ισχυρούς ηλεκτρομαγνήτες που είναι διατεταγμένοι γύρω από ένα υπερψυγμένο δοχείο το οποίο κρατά το υπερθερμασμένο πλάσμα στη θέση του, ενώ ορισμένα κομμάτια του έχουν το μέγεθος τετραώροφου κτιρίου και βάρος εκατοντάδων τόνων.

Η διαδικασία συναρμολόγησης θα διαρκέσει μέχρι το τέλος του 2024, ενώ ο ITER αναμένεται ότι θα μπορεί να παραγάγει το πρώτο πλάσμα έως τις αρχές του 2026 και ο αντιδραστήρας θα λειτουργήσει σε πλήρη ισχύ το 2035.

Κάποια απτά αποτελέσματα όμως είχαμε και από το αμερικανικό ινστιτούτο National Ignition Facility –NIF- το οποίο έχει μια διαφορετική προσέγγιση για την πυρηνική σύντηξη χρησιμοποιώντας ένα ισχυρό λέιζερ για να θερμαίνει και να συμπιέζει το καύσιμο υδρογόνου προκαλώντας σύντηξη.

Σύμφωνα με την ανακοίνωση του NIF, φέτος τον Αύγουστο δημιούργησε «ένα υπέρθερμο σημείο με διάμετρο όσο μια ανθρώπινη τρίχα, παράγοντας πάνω από 10 τετράκις εκατομμύρια watt ενέργειας για 100 τρισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου».

Παρά το γεγονός ότι ούτε το πείραμα ΙTER ούτε το πείραμα του ΝIF έχουν καταφέρει μέχρι στιγμής να παράγουν περισσότερη ενέργεια από ό,τι καταναλώνουν, εντούτοις έχουν δημουργήσει ένα τεράστιο υπόβαθρο για την πρόοδο και τις προοπτικές στο κεφάλαιο της πυρηνικής σύντηξης.

Υπάρχουν φυσικά και άλλες προσπάθειες που στοχεύουν στην ανάπτυξη παρεμφερών τεχνολογιών. Η βρετανική εταιρεία Tokamak Energy προσπαθεί να αξιοποιήσει και αυτή τους νέους υπεραγωγούς αναπτύσσοντας υπεραγώγιμους μαγνήτες ώστε να συγκρατείται το καύσιμο θερμής σύντηξης. Η εταιρεία στοχεύει έως το 2030 να έχει ολοκληρώσει έναν σταθμό παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος που θα συνδέεται με το δίκτυο.

Στην αναζήτηση της αιώνιας ενέργειας έχει αφοσιωθεί και η καναδική General Fusion. Ιδρύθηκε το 2002 και χρησιμοποιεί μια διαφορετική προσέγγιση που αναφέρεται ως μαγνητισμένη στόχευση (MTF), που από πολλούς θεωρείται η ταχύτερη και η πιο πρακτική πορεία προς την εμπορική ενέργεια σύντηξης.

Η εταιρεία χρησιμοποιεί κύματα «κλονισμού» για τη συμπίεση του πλάσματος υδρογόνου, ενώ έχει επιταχύνει την εκτέλεση του προγράμματος για σταθμό παραγωγής ενέργειας με την τεχνολογία της σύντηξης τα επόμενα πέντε χρόνια.

Πιο συγκεκριμένα, η General Fusion θα προβεί σε συμφωνία μακροπρόθεσμης ενοικίασης με τη UK Atomic Energy Authority μετά την κατασκευή της εγκατάστασης σταθμού πυρηνικής σύντηξης στο Κάλαμ στην Αγγλία. Η εγκατάσταση θα κοστίσει περίπου 400 εκατ. δολάρια και προορίζεται να έχει τεθεί σε λειτουργία ως το 2025.

(σ.σ: Περισσότερα για τον ITER αλλά και τους «ανταγωνιστές» του μπορείτε να διαβάσετε εδώ.)

Η ηλιακή ενέργεια ως καύσιμο μηδενικών ρύπων

Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας μέχρι σήμερα έχουν εφαρμοστεί με στόχο την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, ενώ το 75% της παγκόσμιας ενέργειας καταναλώνεται για μη ηλεκτρική χρήση. Για παράδειγμα ο βιομηχανικός τομέας ρουφάει τις μεγαλύτερες ποσότητες ενέργειας, απαιτώντας εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες.

Η βιομηχανία καταναλώνει από το 20% έως το 32% της παγκόσμιας ενέργειας και έχει τη μεγαλύτερη αύξηση εκπομπών ρύπων στις Ηνωμένες Πολιτείες από οποιονδήποτε άλλον τομέα.

Μια εταιρεία κατάφερε να προσφέρει ένα μοναδικό επίτευγμα: Να συμπυκνώσει» την ηλιακή ενέργεια, επιτρέποντας την ανάπτυξη θερμοκρασιών άνω των 1.000 βαθμών Κελσίου. Αυτό ακριβώς το επίπεδο θερμοκρασίας μάς επιτρέπει να αντικαταστήσουμε τα ορυκτά καύσιμα σε κρίσιμης σημασίας βιομηχανικές διαδικασίες, όπως η παραγωγή τσιμέντου, χάλυβα και πετροχημικών.

Πώς το κατάφερε αυτό; Η Heliogen χρησιμοποιεί την Τεχνητή Νοημοσύνη μέσω ενός προηγμένου λογισμικού, που υπολογίζει την τοποθέτηση ενός μεγάλου αριθμού καθρεφτών έτσι ώστε να εστιάζουν το φως του ήλιου σε ένα σημείο.

Χάρη στον αλγόριθμο Τεχνητής Νοημοσύνης που «στοιχίζει» τους καθρέπτες, οι θερμοκρασίες που δημιουργούνται είναι αρκετά υψηλές -ακόμα και 1.800 βαθμοί Κελσίου- και επαρκείς για να κατασκευαστούν υλικά όπως ο χάλυβας και το τσιμέντο, γεγονός που θα μπορούσε να εξαλείψει στο μέλλον μία από τις σημαντικότερες πηγές εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου.

Πρόκειται στην ουσία για έναν «ηλιακό φούρνο» και ενώ η Heliogen δεν είναι η πρώτη που είχε αυτή την ιδέα, εν τούτοις είναι η πρώτη που κατάφερε εμπορικά να πετύχει τόσο υψηλή θερμοκρασία.

Mάλιστα η εταιρεία προτίθεται να διαθέσει την τεχνολογία της και στον κλάδο των μεταφορών, που ευθύνεται για το 14% των παγκόσμιων εκπομπών ρύπων.

Αποποίηση Ευθύνης

Το υλικό αυτό παρέχεται για πληροφοριακούς και μόνο σκοπούς. Σε καμιά περίπτωση δεν πρέπει να εκληφθεί ως προσφορά, συμβουλή ή προτροπή για την αγορά ή πώληση των αναφερόμενων προϊόντων. Παρόλο που οι πληροφορίες που περιέχονται βασίζονται σε πηγές που θεωρούνται αξιόπιστες, ουδεμία διασφάλιση δίνεται ότι είναι πλήρεις ή ακριβείς και δεν θα πρέπει να εκλαμβάνονται ως τέτοιες.