Χρήση του υδρογόνου ωε εναλλακτική πηγή ενέργειας

Abstract

Κατά τα πρώιµα στάδια της ανθρώπινης ιστορίας η κάλυψη των ενεργειακών αναγκών του ανθρώπου γινόταν αποκλειστικά µε την εκµετάλλευση της φυτικής και της ζωικής βιοµάζας. Στα τέλη του 18ου αιώνα, µε την ανακάλυψη της ατµοµηχανής, αξιοποιήθηκε για πρώτη φορά η ενέργεια που προέρχονταν από τους φυσικούς ορυκτούς πόρους και συγκεκριµένα του γαιάνθρακα. Ο γαιάνθρακας αργότερα συµπληρώθηκε µε τη χρήση του πετρελαίου και του φυσικού αερίου, υλικά τα οποία όλα χαρακτηρίζονταν από µεγάλη περιεκτικότητα σε άνθρακα. Το CO2, το οποίο παράγεται από την καύση των διαφόρων ορυκτών καυσίµων, είναι υπεύθυνο για την ένταση του φαινοµένου που εµφανίζεται στην ατµόσφαιρα της γης, γνωστού και ως «φαινοµένου του θερµοκηπίου», το οποίο έχει σαν αποτέλεσµα την παγκόσµια θέρµανση. Η παγκόσµια θέρµανση, µε τη σειρά της, προκαλεί την απελευθέρωση µεγαλύτερων ποσοτήτων CO2, διαλυµένων στα ωκεάνια ύδατα της Γης, αφού η διαλυτότητά του CO2 µέσα στο νερό είναι αντιστρόφως ανάλογη της θερµοκρασίας του. Εκτός απ’ αυτό, κατά τον τελευταίο αιώνα της ιστορίας έχει παρατηρηθεί µια δραµατική αύξηση του παγκόσµιου πληθυσµού, κατά ένα παράγοντα ο οποίος κυµαίνεται περίπου στο 6, ενώ παράλληλα η ενεργειακή κατανάλωση του ανθρώπου σε παγκόσµιο επίπεδο έχει αυξηθεί δυσανάλογα µε την αύξηση του πληθυσµού του κατά ένα παράγοντα της τάξης του 80. Έτσι υπολογίζεται ότι σύντοµα, η ζήτηση σε ορυκτά καύσιµα και ιδιαίτερα σε πετρέλαιο θα υπερκαλύψει την παγκόσµια προσφορά του γήινου υπεδάφους, µε αποτέλεσµα η ανθρωπότητα να βρεθεί τότε µπροστά σε µία παγκόσµια ενεργειακή κρίση χωρίς προηγούµενο. Αυτό σηµαίνει, ότι θα πρέπει από τώρα οι ανθρώπινες κοινωνίες να αναζητήσουν µια εναλλακτική πηγή ενέργειας, η οποία θα είναι κατά το δυνατό ανανεώσιµη, µιας και τα συµβατικά ορυκτά καύσιµα που χρησιµοποιεί επί του παρόντος δεν είναι ανεξάντλητα. Βλέπουµε ιστορικά µία πορεία των ανθρώπινων κοινωνιών, από την κατανάλωση ενεργειακών καυσίµων µε υψηλή περιεκτικότητας σε άνθρακα, σε καύσιµα µε χαµηλότερη περιεκτικότητα σε άνθρακα και µε υψηλότερη περιεκτικότητα σε υδρογόνο, καθώς επίσης και από την κατανάλωση στερεών ενεργειακών καυσίµων στην κατανάλωση υγρών και στη συνέχεια αέριων. Βασιζόµενοι σ’ αυτό το γεγονός οδηγούµαστε αυθόρµητα στο συµπέρασµα, ότι το υδρογόνο αποτελεί το επόµενο κύριο ενεργειακό καύσιµο της ανθρωπότητας, αντικαθιστώντας τον άνθρακα που χρησιµοποιείται σήµερα για την παραγωγή ενέργειας µέσα από τις διάφορες µορφές των ορυκτών καυσίµων. Στο ίδιο συµπέρασµα συνδράµει επίσης το γεγονός, ότι το υδρογόνο είναι από τη φύση του το 2 πιο άφθονο στοιχείο του πλανήτη και ότι το ενεργειακό περιεχόµενό του ανά µονάδα της µάζας του (0,33 kwh/kg) ισοδυναµεί µε το ενεργειακό περιεχόµενο 3 περίπου kg πετρελαίου. Με τον όρο "Οικονοµία του υδρογόνου" ονοµάζουµε την υποδοµή που χρειάζεται να αναπτυχθεί προκειµένου να καλυφθούν οι ενεργειακές ανάγκες του ανθρώπου, η οποία θα είναι βασισµένη στο υδρογόνο και θα περικλείει τις έννοιες της παραγωγής, αποθήκευσης και χρήσης του. Αν η µελλοντικής κλίµακας µαζική παραγωγή του υδρογόνου βασιστεί σε ανανεώσιµες πηγές ενέργειας (ΑΠΕ), οι διαδικασίες της οικονοµίας του θα αποτελέσουν µια καθαρή από ρύπους, κυκλική διαδικασία, η οποία θα σχηµατίζει τον λεγόµενο ανανεώσιµο κύκλο του υδρογόνου. Στις µέρες µας, το ζήτηµα της ανάπτυξης της οικονοµίας του υδρογόνου προσελκύει όλο και περισσότερη προσοχή, πείθοντας συνεχώς για την καταλληλότητα του υδρογόνου ως µελλοντικού φορέα ενέργειας της ανθρωπότητας. Αυτό είναι και αναµενόµενο, καθώς τις τελευταίες δεκαετίες το επίπεδο των εµπλεκοµένων επιστηµών έχει ωριµάσει αρκετά γι’ αυτόν το σκοπό, χωρίς όµως αυτό να σηµαίνει πως δεν απαιτείται και περαιτέρω ανάπτυξη. Αντιθέτως µάλιστα, πολλά πρέπει να γίνουν ακόµη σε επιστηµονικό και τεχνολογικό επίπεδο πριν οι τεχνολογίες του υδρογόνου θεωρηθούν πραγµατικά ώριµες για την µαζική χρήση και αξιοποίησή τους. Εξίσου σηµαντική είναι και η αποδοχή του υδρογόνου ως µελλοντικού φορέα ενέργειας από τον καθηµερινό άνθρωπο, µια διαδικασία η οποία δεν είναι τόσο εύκολη, δεδοµένου των αλλαγών που πρέπει να διαδραµατιστούν στην καθηµερινή του ζωή. Επιπλέον, ας µη ξεχνάµε, ότι το υδρογόνο δεν αποτελεί τη µοναδική εναλλακτική λύση έναντι των παγκόσµιων κλιµατικών αλλαγών και των διαφόρων ορυκτών καυσίµων που τις εντείνουν, αλλά ότι αντίθετα υπάρχουν και αρκετές άλλες ΑΠΕ οι οποίες µπορούν να εφαρµοστούν παράλληλα και αποτελεσµατικά µ’ αυτό. Σε κάθε περίπτωση πάντως, η «Οικονοµία του υδρογόνου» είναι µία ιδέα η οποία, ακόµα κι αν δεν καταφέρει ποτέ να εφαρµοστεί πλήρως στην πράξη, θα έχει συντελέσει σε µεγάλο βαθµό στην ενίσχυση της στροφής της ανθρωπότητας προς µια νέα πιο αειφόρα κάλυψη των απαιτούµενων ενεργειακών της αναγκών και θα ωθήσει την παγκόσµια παραγωγή ενέργειας στην ανάπτυξη νέων τεχνολογιών που θα βασίζονται στις διάφορες ΑΠΕ. Στο σηµείο αυτό θα ήθελα να ευχαριστήσω ιδιαιτέρως την υπεύθυνο της >ιπλωµατικής µου Εργασίας κα. Αθηνά Στέγγου – Σαγιά, Καθηγήτρια του τµήµατος Μηχανολόγων Μηχανικών του ΕΜΠ, για την ευκαιρία που µου έδωσε να ασχοληθώ µε ένα θέµα που παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον για µένα ως προς τη µελλοντική επαγγελµατική µου αναζήτηση στον τοµέα της επιστήµης µου.