Εισήλθαμε πρόσφατα στον 21ο αιώνα. Ο άνθρωπος-ο δυτικός τουλάχιστον-απολαμβάνει μια άνεση και ποιότητα ζωής ανήκουστη στις παλαιότερες γενιές. Η επιστήμη και η τεχνολογία αναπτύσσονται με ταχύτατους ρυθμούς, και ούτε καν ο ουρανός δεν είναι πια το όριο. Ζούμε στην εποχή των θαυμάτων; Και ναι και όχι. Αυτή η ταχύτατη ανάπτυξη του πολιτισμού μας στον τελευταίο αιώνα, μας έφερε –και μας φέρνει– όλο και πιο κοντά σε μια νέου είδους κρίση. Μια ενεργειακή κρίση-Fuel cells.
Δυστυχώς για εμάς, αλλά και για τον πλανήτη μας ως σύνολο, το μοντέλο της ενεργειακής μας παραγωγής, δίνει τεράστια έμφαση στα ορυκτά καύσιμα (πετρέλαιο, κάρβουνο, φυσικό αέριο, κτλ). Ας αγνοήσουμε για μισό λεπτό το κακό που κάνουμε εμείς οι ίδιοι στον πλανήτη μας και ας σκεφτούμε πώς αυτό θα επηρεάσει κι εμάς. Θα μας επηρεάσει με έναν τρόπο που δεν θα μπορεί να αρνηθεί ούτε ο πιο φανατικός αρνητής της κλιματικής αλλαγής. Και η δυσάρεστη αλήθεια είναι η εξής : το απόθεμα ορυκτών καυσίμων του πλανήτη μας βρίσκεται στα πρόθυρα της εξάντλησης. Τα γνωστά σε μας αποθέματα πετρελαίου υπολογίζεται να εξαντληθούν έως το 2052. Του αερίου, έως το 2060. Του κάρβουνου θα αντέξουν λίγο περισσότερο, έως το 2088. Το έτος 2088 λοιπόν έρχεται η τελική κρίση. Σε αυτό το σημείο θα φανεί αν έχουμε αρκετή συλλογική συνείδηση ως είδος για να επιβιώσουμε. Γιατί άπαξ και ξεμείνουμε από ενέργεια, η κοινωνία μας θα καταρρεύσει. Αυτό δεν χρειάζεται περαιτέρω εξήγηση.
Εδώ πρέπει να γίνει μια μνεία στην πυρηνική ενέργεια. Ο συγγραφέας αυτού του άρθρου τίθεται σθεναρά ΚΑΤΑ της χρήσης της. Με την τεχνολογία που έχουμε τώρα, δεν μπορούμε να διαχειριστούμε κατάλληλα τα απόβλητα των πυρηνικών αντιδραστήρων, με αποτέλεσμα απλά να τα θάβουμε. Αυτά όμως θα παραμείνουν ραδιενεργά για χιλιάδες χρόνια ακόμα, με πιθανότητα μελλοντικής μόλυνσης του περιβάλλοντος. Ακόμα κι αν αυτό ακούγεται υπερβολικό σε κάποιους, δεν μπορούν να αρνηθούν την πιθανότητα ατυχήματος. Δεν χρειάζεται παρά να σκεφτούμε το Τσερνόμπιλ, τη Φουκουσίμα και το Three Mile Island.
Αντίθετα, τάσσομαι φανατικά υπέρ των μορφών ανανεώσιμης ενέργειας (ηλιακή, αιολική, κυμάτων, κλπ) και θα ήθελα να αναφερθώ συγκεκριμένα σε μία μέθοδο παραγωγής ενέργειας ονόματι fuel cells, ελληνιστί κυψέλες καυσίμου. Τα Fuel cells λοιπόν, είναι ηλεκτροχημικές συσκευές που μετατρέπουν τη χημική ενέργεια σε ηλεκτρική. Αυτό συμβαίνει χωρίς την κίνηση μερών ή οποιαδήποτε μορφή καύσης. Άρα, τα fuel cells έχουν θεωρητική απόδοση 100%, καθώς δε δεσμεύονται από τους διάφορους θερμοδυναμικούς κύκλους (πχ Carnot). Πρακτικά, παρότι υπάρχει κάποια απώλεια θερμότητας, η συνολική ενεργειακή απόδοση μπορεί να φτάσει μέχρι και το 80%, ασχέτως μεγέθους του setup.
Τα Fuel cells λειτουργούν, μετατρέποντας την χημική ενέργεια του καυσίμου σε ηλεκτρική. Τα καύσιμα τους είναι συνήθως υδρογόνο (καθαρό είτε προερχόμενο από άλλη πηγή) και οξυγόνο. Παρότι υπάρχουν διαφορές, η βασική διαρρύθμιση είναι η εξής: Υπάρχουν δύο ηλεκτρόδια (άνοδος – κάθοδος) και ένας ηλεκτρολύτης που τα διαχωρίζει. Τα δύο ηλεκτρόδια περιέχουν καταλύτες, οι οποίοι προκαλούν κάποιες αντιδράσεις. Υδρογόνο εισέρχεται στην άνοδο, όπου μέσω μιας χημικής αντίδρασης, οξειδώνεται, δηλαδή του αφαιρούνται τα ηλεκτρόνιά του. Αυτά τα ιονισμένα άτομα υδρογόνου (πρωτόνια δηλαδή) έχουν πλέον θετικό φορτίο. Τα αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια μεταφέρονται μέσω κάποιας αγώγιμης διάταξης στην κάθοδο, δημιουργώντας ηλεκτρικό ρεύμα. Τα θετικά φορτισμένα πρωτόνια ακολουθούν άλλη διαδρομή (μέσω του ηλεκτρολύτη) και βρίσκονται κι αυτά στην κάθοδο. Τι γίνεται όμως εκεί; Στην κάθοδο εισρέει οξυγόνο, το οποίο ενώνεται με τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια για να δώσει νερό. Ναι! Το απόβλητο της όλης διαδικασίας είναι ΝΕΡΟ! Είναι, αν το σκεφτεί κανείς, μια εξαιρετικά κομψή μέθοδος παραγωγής ενέργειας.
Τη σήμερον ημέρα, τα Fuel cells είναι ένα trending θέμα συζήτησης και έρευνας. Υπάρχουν υποσχέσεις για μια πληθώρα εφαρμογών, όπως χρήση σε αυτοκίνητα. Το τρέχον όραμα είναι πως κάποια μέρα θα αντικαταστήσουν την μηχανή εσωτερικής καύσεως. Καλώς ή κακώς, έχουν προταθεί και στρατιωτικές εφαρμογές για χρήση ως κινητή πηγή ενέργειας. Βέβαια, ακόμα και για την πιθανότητα να παρασχεθεί έτσι ηλεκτρισμός σε περιοχές που για κάποιο λόγο δεν είναι συνδεδεμένες στο δίκτυο. Είναι στην πραγματικότητα μια έννοια πιο παλιά απ’όσο νομίζουν οι περισσότεροι. Στην πρώτη της μορφή αναπτύχθηκε από τον Καθηγητή Christian Friendrich το 1838 και από τον William Robert Grove το 1842. Παρόλα τα χρόνια τους όμως, δεν έχουν ερευνηθεί επαρκώς, ίσως επειδή η επιστήμη επέλεξε να «υποστηρίξει» την μηχανή εσωτερικής καύσεως. Από τη δεκαετία του ’60 και ύστερα, η έρευνά τους έχει δείξει σαφείς και γρήγορες προόδους. Η πρώτη τους εφαρμογή έλαβε χώρα το 1969, όταν στοίβες Fuel cells χρησιμοποιήθηκαν ως σύστημα ενέργειας για το διαστημικό πρόγραμμα Apollo της NASA.
Συνοψίζοντας, ορισμένα πλεονεκτήματα αυτής της τεχνολογίας είναι πως έχουν εξαιρετικά υψηλή απόδοση, δεν μολύνουν, αποθηκεύονται και μεταφέρονται εύκολα και συντηρούνται απλά.
Κάθε παραμύθι όμως πρέπει να έχει και τον κακό του. Θα ένιωθα ένοχος σε περίπτωση που δεν έδινα μια πλήρη εικόνα. Και η αλήθεια είναι, πως υπάρχουν κάποια θέματα τα οποία δεν έχουν λυθεί ακόμα. Πρώτο και βασικότερο είναι πως απαιτείται η χρήση ακριβών καταλυτών όπως η πλατίνα, κάνοντας αντίστοιχα ακριβή την κατασκευή τους. Ένα άλλο μειονέκτημα είναι πως το καύσιμο τους, το υδρογόνο, δεν υπάρχει σε μεγάλη ποσότητα στη φύση. Μόνο το 1.2% της ατμόσφαιρας αποτελείται από υδρογόνο. Υπάρχουν βέβαια μέθοδοι παραγωγής του, αλλά με το τρέχον ενεργειακό μοντέλο, απαιτούν τη χρήση ορυκτών καυσίμων. Παρόλα αυτά, ο αναγνώστης δεν πρέπει να αποθαρρυνθεί. Γίνονται αυτή τη στιγμή έρευνες πάνω στα fuel cells, οι οποίες στοχεύουν να αντιμετωπίσουν αυτά τα θέματα. Είναι στα χέρια μας να γίνουμε πιο φιλικοί προς το περιβάλλον και αν κρίνουμε από τις έρευνες, αυτή η επιλογή είναι μονόδρομος. Θα τα καταφέρουμε; Το μέλλον θα δείξει…
