Υδρογόνο, η μεγάλη ελπίδα

Peter Hoffmann*, εφ. Το Βήμα (Για έναν πράσινο πλανήτη), 3/1/2010

Στο μυθιστόρημα του Ιουλίου Βερν «Η μυστηριώδης νήσος» που κυκλοφόρησε το 1874 ο ήρωας/μηχανικός Σάιρους Χάρντινγκ δηλώνει ότι «το νερό κάποτε θα χρησιμοποιείται ως καύσιμο, το υδρογόνο και το οξυγόνο που το αποτελούν, ξεχωριστά ή το καθένα μόνο του, θα προσφέρουν μια ανεξάντλητη πηγή θέρμανσης και φωτός». Το νερό, προσθέτει, θα διασπάται σε υδρογόνο και οξυγόνο «μάλλον με τη βοήθεια του ηλεκτρισμού».

Πολλές από τις προβλέψεις του Βερν παραμένουν σήμερα στη σφαίρα της φαντασίας αλλά, όσον αφορά το υδρογόνο, ο γάλλος συγγραφέας έπεσε μέσα: ήρθε όντως η εποχή του. Σήμερα βρίσκονται ήδη σε κυκλοφορία αρκετές εκατοντάδες πρωτότυπα οχήματα που κινούνται με υδρογόνο: αυτοκίνητα, λεωφορεία, βαν και μίνι βαν, μία ή δύο μοτοσικλέτες, μερικά σκουτεράκια, επαγγελματικά (μεταξύ των οποίων ένα περονοφόρο), ακόμη και τρακτέρ. Πριν από δύο χρόνια το Ευρωπαϊκό Κοινοβούλιο στο Στρασβούργο υιοθέτησε με συντριπτική πλειοψηφία διακήρυξη που παροτρύνει προς την κατεύθυνση μιας πράσινης οικονομίας βασισμένης στο υδρογόνο.

«Καθαρές» κυψέλες

Τεχνολογίες που βασίζονται στο υδρογόνο αναπτύσσονται σήμερα στη Βόρεια Αμερική, στην Ευρώπη, στην Ιαπωνία, στην Κορέα, στη Νότια Αμερική και, σε εμβρυϊκό στάδιο, στην Κίνα και στην Ινδία. Τα πιο πολλά υδρογονοκίνητα αυτοκίνητα κινούνται με κυψέλες καυσίμων, αλλά τόσο η BMW όσο και η Mazda έχουν μετατρέψει βενζινοκίνητους κινητήρες σε κινητήρες υδρογόνου (V-12 κινητήρες για την BMW, περιστροφικούς κινητήρες για τη Mazda).

Όντως, μεγάλοι κατασκευαστές αυτοκινήτων όπως η Toyota, η Honda, η Daimler, η General Motors και η Hyundai/Kia σχεδιάζουν να ξεκινήσουν τη βιομηχανική παραγωγή υδρογονοκίνητων αυτοκινήτων τροφοδοτούμενων από κυψέλες καυσίμων. Η Honda παρουσίασε πέρυσι μια πρωτότυπη αλυσίδα συναρμολόγησης τέτοιων αυτοκινήτων, η Daimler εφέτος εγκαινίασε μια αντίστοιχη, η Hyundai/Kia έχει προγραμματίσει την κατασκευή μιας αλυσίδας συναρμολόγησης υδρογονοκίνητων αυτοκινήτων τροφοδοτούμενων από κυψέλες καυσίμων ως το 2012, ενώ η Toyota, ίσως ο μεγαλύτερος «παίκτης» στην αγορά αυτή, σχεδιάζει να κάνει το ίδιο ως το 2015, αρχικά συντηρητικά, κατόπιν σε λίγο μεγαλύτερη κλίμακα και στη συνέχεια αυξάνοντας απότομα την παραγωγή της.

Όπως το φυσικό αέριο, έτσι και το υδρογόνο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο με κάποιες μετατροπές στον κινητήρα του αυτοκινήτου. Οι κατασκευαστές αυτοκινήτων πιστεύουν όμως πως οι κυψέλες καυσίμου είναι η καλύτερη, πιο αποδοτική, πιο αθόρυβη και πιο «καθαρή» πηγή ενέργειας για τα μέσα μεταφοράς. Λειτουργούν περίπου όπως μια μπαταρία, με τη διαφορά πως το καύσιμο τους ανανεώνεται συνεχώς, αντιδρώντας ηλεκτροχημικά με το οξυγόνο της ατμόσφαιρας, για να παράγουν ηλεκτρισμό ο οποίος τροφοδοτεί τον κινητήρα.

Σήμερα τα οχήματα αυτά είναι χειροποίητα και ακριβά, κοστίζουν περίπου 1 εκατομμύριο δολάρια το καθένα. Το κόστος τους όμως αναμένεται να πέσει όταν αρχίσει η μαζική παραγωγή: η Toyota ισχυρίζεται ότι θα «σοκάρει» την παγκόσμια αυτοκινητοβιομηχανία με τη μείωση του κόστους που θα επιτύχει όταν θα ξεκινήσει την εμπορική παραγωγή. Συγκεκριμένα, αναμένει πως το κόστος των κυψελών καυσίμου, της «καρδιάς» δηλαδή του κινητήρα τους, θα πέσει ως και κατά 90%.

Σύμφωνα με μια πρόσφατη ανάλυση του αμερικανικού υπουργείου Ενέργειας, με την τεχνολογία του 2010 και με μια εκτιμώμενη παραγωγή της τάξεως των 500.000 οχημάτων, το κόστος παραγωγής για μια κυψέλη καυσίμου των 80 κιλοβάτ θα κυμαινόταν στα 57 δολάρια ανά κιλοβάτ. Με τις αναμενόμενες τεχνολογικές βελτιώσεις το κόστος ως το 2015 θα έπεφτε αυτομάτως στα 47 δολάρια ανά κιλοβάτ. Η προσδοκία είναι να φτάσει τελικώς στα 30 δολάρια ανά κιλοβάτ, περίπου όσο το ση-μερινό κόστος κατασκευής για έναν βενζινοκίνητο κινητήρα.

Όσον αφορά τους κινητήρες υδρογόνου, δεν έχουμε ακόμη στα χέρια μας κάποια σταθερά νούμερα, αλλά ο στόχος των ΗΠΑ είναι 2-3 δολάρια ανά κιλό ως το 2018 (ένα κιλό υδρογόνο έχει περίπου την ίδια ενεργειακή περιεκτικότητα με ένα γαλόνι βενζίνης). Επειδή όμως οι κυψέλες καυσίμου είναι διπλά πιο αποτελεσματικές απ' ό,τι οι κινητήρες εσωτερικής καύσης, το λειτουργικό κόστος ανά μονάδα απόστασης θα είναι περίπου στο μισό.

Λόμπι ενέργειας

Οι ΗΠΑ παραδοσιακά βρίσκονταν στην πρωτοπορία της έρευνας και της ανάπτυξης στον τομέα αυτόν, τα τελευταία χρόνια όμως το υδρογόνο παραγκωνίστηκε εξαιτίας της έντονης δράσης των λόμπι προς όφελος κάποιων άλλων εναλλακτικών πηγών ενέργειας. Κάποιοι υποστηρικτές τους με ιδιαίτερη επιρροή ισχυρίζονται πως τα υβριδικά και τα τροφοδοτούμενα με μπαταρία ηλεκτροκίνητα αυτοκίνητα ή τα οχήματα που κινούνται με βιοντίζελ είναι περισσότερο έτοιμα για την αγορά και είναι καλύτερα και λιγότερο ακριβά από τα αυτοκίνητα υδρογόνου και κυψελών καυσίμου.

Η άποψη αυτή υιοθετήθηκε από την κυβέρνηση του Μπαράκ Ομπάμα, οδηγώντας, το περασμένο καλοκαίρι, σε αμηχανία τον υπουργό Ενέργειας Στίβεν Τσου, κάτοχο του Βραβείου Νομπέλ Φυσικής. Ο κ. Τσου ανήγγειλε μια περικοπή της τάξεως των 130 εκατομμυρίων δολαρίων στις επιχορηγήσεις για νέες τεχνολογίες μεταφορών βασισμένες στο υδρογόνο και τις κυψέλες καυσίμου. Οι έντονες αντιδράσεις όμως από πολλούς φορείς και οργανώσεις, από την Ένωση Ανήσυχων Επιστημόνων και το Εθνικό Συμβούλιο Ερευνών ως την Αμερικανική Εταιρεία Πνεύμονα και τις μεγάλες αυτοκινητοβιομηχανίες σε συνδυασμό με την ισχυρή υποστήριξη στο Κογκρέσο θα οδηγήσουν μάλλον σε αναθεώρηση της απόφασής του.

Αποτελεσματικά και φθηνά

Αξίζει να τονίσουμε ότι οι υποστηρικτές του υδρογόνου δεν αντιτίθενται στα ηλεκτροκίνητα αυτοκίνητα με μπαταρία και βλέπουν τα βιολογικά καύσιμα σαν μια ακόμη ανανεώσιμη πηγή ενέργειας εναλλακτική στο υδρογόνο. Λόγω όμως του βάρους των ηλεκτρικών μπαταριών, της περιορισμένης τους εμβέλειας, του κόστους τους καθώς και άλλων παραγόντων, οι μπαταρίες ταιριάζουν περισσότερο σε μικρά αυτοκίνητα σχεδιασμένα για χρήση εντός πόλης. Σε κάθε περίπτωση, τα υδρογονοκίνητα αυτοκίνητα με κυψέλες καυσίμου διαθέτουν υβριδικές μπαταρίες, οι οποίες τους επιτρέπουν να διανύουν το βεληνεκές των 300 μιλιών μίνιμουμ που απαιτούν οι καταναλωτές.

Αναρίθμητα εργαστήρια εργάζονται καθημερινά για να αναπτύξουν πιο αποτελεσματικές και φθηνότερες μεθόδους παραγωγής και αποθήκευσης της ενέργειας του υδρογόνου, καθώς και τρόπους για τη μείωση του κόστους και την ενίσχυση της αντοχής των κυψελών καυσίμων και βρίσκονται ήδη σε καλό δρόμο μείωσης του κόστους του και περαιτέρω ενίσχυσης της αντοχής των κυψελών καυσίμου. Και τα δύο αυτά μειονεκτήματα αποτελούν μέγιστο μέλημά μας.

Επιπλέον, θα πρέπει να σχεδιαστεί και μια υποδομή διανομής των καυσίμων υδρογόνου. Αυτό θα κοστίσει ακριβά, όχι όμως πολύ περισσότερο από ό,τι η συντήρηση της υπάρχουσας υποδομής για τα ορυκτά καύσιμα. Πιθανώς μια τέτοια υποδομή θα ξεκινήσει με κόμβους σταθμών στις μεγάλες πόλεις οι οποίοι σταδιακά θα εξαπλώνονται προς την περιφέρεια. Τέτοιοι κόμβοι προωθούνται ήδη στο Λος Άντζελες και στη Νέα Υόρκη και, κυρίως, στην Ιαπωνία. Πράγματι, στο Τόκιο φημολογείται ότι περισσότερες από δέκα μεγάλες εταιρείες ενέργειας συμπράττουν για να προωθήσουν τη δημιουργία υποδομής καυσίμων υδρογόνου σε εθνικό επίπεδο ως το 2015.

Η επανάσταση του υδρογόνου μόλις ξεκίνησε, έστω και με βραδύκαυστους ρυθμούς. Το υδρογόνο δεν αποτελεί το μόνο όπλο στη μάχη εναντίον της υπερθέρμανσης του πλανήτη, είναι όμως ένα ουσιαστικό στοιχείο της - με την πιο αληθινή και κυριολεκτική έννοια του όρου.

* O κ. Πίτερ Χόφμαν είναι συγγραφέας του "Tomorrow's Energy - Hydrogen, Fuel Cells, and the Prospects for a Cleaner Planet» και εκδότης και διευθυντής του «The Hydrogen & Fuel Cell Letter» (www.hfcletter.com).