Καθαρό υδρογόνο από θαλασσινό νερό: Η επαναστατική λύση που αλλάζει το ενεργειακό παιχνίδι

Στο πλαίσιο της εύρεσης λύσεων για το ενεργειακό πρόβλημα και φυσικά την ελαχιστοποίηση των εκπομπών άνθρακα, το πράσινο υδρογόνο αναδεικνύεται ως το χαμένο κομμάτι του παζλ. Το υδρογόνο αυτό παράγεται μέσω ηλεκτρόλυσης του νερού με χρήση ενέργειας από ΑΠΕ, κυρίως ηλιακής ή αιολικής, μετατρέποντας το σε ένα «καθαρό ενεργειακό φορέα». Όμως η διαδικασία αυτή απαιτεί τεράστιες ποσότητες καθαρού νερού, ένα ολοένα και πιο δυσεύρετο αγαθό σε πολλές περιοχές του πλανήτη που πλήττονται από χρόνια ξηρασία.

Το αίνιγμα του νερού και η λύση της θάλασσας

Η προφανής λύση είναι η χρήση θαλασσινού νερού. Ωστόσο, το υψηλό ποσοστό αλάτων και ακαθαρσιών στη θάλασσα διαβρώνει τον εξοπλισμό και μειώνει την απόδοση της ηλεκτρόλυσης. Μέχρι σήμερα, η επιλογή απαιτούσε είτε εξωτερικά συστήματα αφαλάτωσης, με επιπλέον ενεργειακό και οικονομικό κόστος, είτε υπερανθεκτικούς ηλεκτρολύτες, οι οποίοι βρίσκονται ακόμη στο στάδιο της ανάπτυξης.

Μια νέα λύση από κορυφαία πανεπιστήμια

Μια τρίτη, καινοτόμος προσέγγιση έρχεται από μια συνεργασία κορυφαίων αμερικανικών πανεπιστημίων: MIT, Cornell, Johns Hopkins και Michigan State University. Η νέα μέθοδος αφορά ένα σύστημα που παράγει πράσινο υδρογόνο απευθείας από θαλασσινό νερό, με υψηλή απόδοση, χρήση ηλιακής ενέργειας και μάλιστα παράγει και πόσιμο νερό ως παραπροϊόν.

Το σύστημα ονομάζεται HSD-WE (Hybrid Solar Distillation – Water Electrolysis) και αξιοποιεί στο έπακρο το πλήρες φάσμα της ηλιακής ακτινοβολίας. Σε αντίθεση με τους συμβατικούς φωτοβολταϊκούς πίνακες που μετατρέπουν μόνο ένα μέρος της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρισμό (περίπου 25%), η νέα τεχνολογία αξιοποιεί και τη θερμότητα που χάνεται, για την αφαλάτωση του θαλασσινού νερού.

Πώς λειτουργεί το HSD-WE

Η αρχή λειτουργίας είναι απλή αλλά ιδιοφυής: Στην μπροστινή πλευρά των ηλιακών πάνελ πραγματοποιείται η μετατροπή του φωτός σε ηλεκτρική ενέργεια. Στο πίσω μέρος, υπάρχει ένας θερμικός αποστακτήρας που χρησιμοποιεί τη θερμότητα από τα πάνελ για να εξατμίσει το θαλασσινό νερό μέσω μιας μεμβράνης. Ο παραγόμενος καθαρός υδρατμός μεταφέρεται κατευθείαν στον ηλεκτρολύτη, όπου συμπυκνώνεται και μετατρέπεται σε υπερκαθαρό νερό, ιδανικό για ηλεκτρόλυση.

Τα πρώτα πειράματα του MIT, τόσο σε εργαστηριακές συνθήκες όσο και σε εξωτερικό περιβάλλον, επιβεβαίωσαν την υψηλή απόδοση του συστήματος: 35,9 λίτρα ξηρού υδρογόνου ανά τετραγωνικό μέτρο ηλιακού πάνελ ανά ώρα, με χρήση πραγματικού θαλασσινού νερού. Σε όρους απόδοσης, το σύστημα αγγίζει το 12,6%, ποσοστό συγκρίσιμο ή και ανώτερο από τις σημερινές τεχνολογίες που βασίζονται σε πόσιμο νερό.

Οικονομική προοπτική και αλλαγή του ενεργειακού παιχνιδιού

Πέρα από το τεχνολογικό άλμα, και οι οικονομικές προβλέψεις για το νέο σύστημα είναι εξαιρετικά ενθαρρυντικές. Το μηδενικό κόστος για καθαρό νερό και η δωρεάν ηλιακή ενέργεια μειώνουν δραστικά τα λειτουργικά έξοδα. Έτσι, ενώ η συμβατική ηλεκτρόλυση κοστίζει περίπου 10 δολάρια ανά κιλό υδρογόνου, το HSD-WE αναμένεται να ρίξει την τιμή στα 5 δολάρια μέσα σε τρία χρόνια λειτουργίας και ακόμη και στο 1 δολάριο σε βάθος 15ετίας.

Μια τέτοια μείωση θα μεταμορφώσει την αγορά του πράσινου υδρογόνου, κάνοντάς το πιο ανταγωνιστικό και προσιτό από ποτέ — με τεράστιες συνέπειες για τον τομέα της ενέργειας, τη βιομηχανία, τις μεταφορές και το περιβάλλον.

Η ανακάλυψη του HSD-WE ανοίγει τον δρόμο για αειφόρο παραγωγή πράσινου υδρογόνου, αξιοποιώντας το πιο άφθονο στοιχείο του πλανήτη – τη θάλασσα – και τη δύναμη του Ήλιου. Σε έναν κόσμο που αναζητά λύσεις για καθαρές και αξιόπιστες μορφές ενέργειας, η συγκεκριμένη τεχνολογία δείχνει πως το μέλλον μπορεί να είναι πράσινο, βιώσιμο και οικονομικά εφικτό.

[via]