Στην παγωμένη και σκοτεινή Ανταρκτική, όπου οι νύχτες διαρκούν έξι μήνες, οι άνεμοι φτάνουν τα 300 χιλιόμετρα την ώρα και οι θερμοκρασίες πέφτουν κάτω από τους −40 βαθμούς Κελσίου, η ιδέα χρήσης ηλιακής και αιολικής ενέργειας φαντάζει αστεία. Ωστόσο, η Κίνα κατάφερε να τροφοδοτήσει τη βάση Qinling με ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, σημειώνοντας ένα τεχνολογικό επίτευγμα που θεωρούν δύσκολο ακόμη και οι πιο φιλόδοξοι επιστήμονες.
Πριν από πέντε χρόνια, ο ηλεκτρολόγος μηχανικός Sun Hongbin, σήμερα πρόεδρος του Taiyuan University of Technology, ανέλαβε μια φαινομενικά αδύνατη αποστολή: να σχεδιάσει και να υλοποιήσει ένα σύστημα ανανεώσιμης ενέργειας που θα αντέχει στις πιο ακραίες και αντίξοες συνθήκες του πλανήτη. Σύμφωνα με το Scientific American, η βασική επιδίωξη ήταν να ευθυγραμμιστεί η νέα σταθμός Qinling με τις περιβαλλοντικές δεσμεύσεις της κινεζικής κυβέρνησης. Το έργο, που κόστισε 14 εκατομμύρια δολάρια, εγκαινιάστηκε επίσημα στις αρχές του 2025 και θεωρείται πρότυπο που άλλες χώρες με βάσεις στην Ανταρκτική τώρα επιθυμούν να ακολουθήσουν.
Οι σταθμοί στην Ανταρκτική βασίζονται σχεδόν αποκλειστικά σε γεννήτριες πετρελαίου ντίζελ, κάτι που συνεπάγεται υψηλό κόστος αλλά και σοβαρές δυσκολίες. Η μεταφορά του ντίζελ είναι εφιάλτης: απαιτείται η κινητοποίηση παγοθραυστικών πλοίων και στρατιωτικού προσωπικού για κάθε ανεφοδιασμό, ο οποίος συνήθως γίνεται μια φορά τον χρόνο. Πέραν αυτών, το περιβαλλοντικό ρίσκο είναι τεράστιο. Τα πετρελαιοκηλίδες είναι συχνές και σε ένα ευαίσθητο οικοσύστημα όπου οι χαμηλές θερμοκρασίες επιβραδύνουν τη διάσπαση των ρύπων, κάθε διαρροή ισοδυναμεί με οικολογική καταστροφή. Επιπλέον, οι εκπομπές ρύπων από την καύση επιβαρύνουν σημαντικά το ήδη εύθραυστο περιβάλλον.
Τα συμβατικά συστήματα ανανεώσιμης ενέργειας δεν άντεχαν στις ακραίες συνθήκες της Ανταρκτικής. Ο παγετός καθιστούσε τα πτερύγια των ανεμογεννητριών εύθραυστα, η απόδοση των ηλιακών πάνελ έπεφτε κατακόρυφα, ενώ οι μπαταρίες λιθίου απλά σταματούσαν να λειτουργούν. Και όλα αυτά χωρίς να υπολογίσουμε το γεγονός ότι για έξι μήνες δεν υπάρχει καθόλου ηλιακό φως.
Αντιμετωπίζοντας αυτά τα προβλήματα, ο Sun Hongbin και η ομάδα του δεν δίστασαν να δημιουργήσουν ένα εργαστήριο 2.000 τετραγωνικών μέτρων στο Taiyuan University of Technology, ένα «κομμάτι» Ανταρκτικής μέσα στην Κίνα. Εκεί προσομοίωσαν παγετώδεις θερμοκρασίες, ανέμους άνω των 200 χιλιομέτρων την ώρα και τεχνητές χιονοθύελλες, προκειμένου να δοκιμάσουν κάθε συστατικό στο όριό του.
Μετά από τέσσερα χρόνια δοκιμών, ανέπτυξαν ένα ανθεκτικό υβριδικό σύστημα που συνδυάζει αιολική και ηλιακή ενέργεια με μπαταρίες και, το πιο σημαντικό, υδρογόνο. Οι ανεμογεννήτριες έχουν κάθετο σχεδιασμό, παρόμοιο με αυτόν των μίξερ κουζίνας, μειώνοντας τις δομικές πιέσεις και χαμηλώνοντας το κέντρο βάρους ώστε να μην παρασύρονται από τους ισχυρούς ανέμους.
Τα ηλιακά πάνελ στηρίζονται σε πλαίσιο από ενισχυμένο πλαστικό με ίνες άνθρακα, που έχει χαμηλή θερμική αγωγιμότητα και αντέχει στις απότομες θερμοκρασιακές αλλαγές χωρίς να παραμορφώνεται. Όσον αφορά τις μπαταρίες, αντί των συνηθισμένων ιόντων λιθίου, χρησιμοποιήθηκαν μπαταρίες λιθίου-τιτανίου, των οποίων η χημεία επιτρέπει την ομαλή κίνηση ιόντων σε υποψήφιες θερμοκρασίες κάτω του μηδενός. Επιπλέον, τοποθετήθηκαν μέσα σε θερμομονωτικό περίβλημα που εκμεταλλεύεται τη θερμότητα που παράγεται, διατηρώντας τις σε ιδανική θερμοκρασία.
Το κλειδί στην επιτυχία του συστήματος είναι η χρήση υδρογόνου ως αποθηκευτικού μέσου ενέργειας. Κατά το πολικό καλοκαίρι, όταν η ηλιακή και η αιολική ενέργεια είναι άφθονες, αυτή τροφοδοτεί έναν ηλεκτρολύτη που διαχωρίζει το νερό σε υδρογόνο και οξυγόνο. Το υδρογόνο αποθηκεύεται σε ειδικές δεξαμενές υψηλής πίεσης. Όταν έρχεται ο χειμώνας και οι άλλες πηγές εξασθενούν, το υδρογόνο ανασυνδυάζεται με το οξυγόνο σε κυψέλες καυσίμου, παράγοντας ηλεκτρική ενέργεια.
Τα μόνα υποπροϊόντα αυτής της διαδικασίας είναι νερό και θερμότητα, που ανακυκλώνονται για τη θέρμανση του ίδιου του συστήματος. Η βάση Qinling μπορεί να λειτουργήσει αποκλειστικά με την ενέργεια από το υδρογόνο για περίπου 48 ώρες.
Το συνολικό ενσωματωμένο σύστημα ηλιακής, αιολικής, υδρογόνου και μπαταριών έχει ισχύ περίπου 230 kW, που καλύπτει το 60% των ενεργειακών αναγκών της βάσης. Το υπόλοιπο 40% εξακολουθεί να εξαρτάται από το ντίζελ ως εφεδρική πηγή, αλλά οι οικονομίες καυσίμου είναι τεράστιες, με αποτέλεσμα να έχει κερδίσει θετικά σχόλια από την παγκόσμια επιστημονική κοινότητα.
Η λύση αυτή χαρακτηρίζεται ως «το πρώτο μεγάλο σύστημα καθαρής ενέργειας παγκοσμίως που λειτουργεί όλο τον χρόνο σε πολικό περιβάλλον» και ήδη άλλες χώρες εξετάζουν τρόπους να την υιοθετήσουν. Η Κίνα από την πλευρά της συνεχίζει να προωθεί τον στόχο της για 100% ανανεώσιμη ενέργεια και απαλλαγή από το ντίζελ στην Ανταρκτική.
[via]
