'Ενα εφιαλτικό σενάριο για την πράσινη ενέργεια
● Το υδρογόνο έχει απόδοση από 13-34%.
● Για μπαταρίες χρειάζεται λίθιο σε μεγάλες ποσότητες.
● Καμιά τεχνολογία δεν μπορεί να ξεφύγει από τους νόμους της θερμοδυναμικής.
● Αν δεν το δούμε, οι πρόσφατες αυξήσεις της κιλοβατώρας θα γίνουν σύντομα ... μια ευχάριστη ανάμνηση.
✎ Α. Μπούνταλης Χημικός Ερευνητής - Ανιχνεύσεις
... εισαγωγή
Πριν λίγο καιρό η Ευρωπαϊκή Ένωση παρουσίασε το σχέδιό της για την «πράσινη μετάβαση». Υπάρχουν σημαντικά τεχνικά κενά τα οποία σπάνια μνημονεύονται.Αναφέρονται πολλές καινοτομίες, όπως επαναδέσμευση CO2, βιοκαύσιμα, έξυπνα δίκτυα, κυκλικότητα. Όμως κεντρικός πυλώνας της πράσινης μετάβασης είναι ο εξηλεκτρισμός της κατανάλωσης από τον τελικό χρήστη.
Πράγμα που δεν έχει κανένα νόημα αν η αυτή ηλεκτρική ενέργεια παράγεται από υδρογονάνθρακες, λίγα χιλιόμετρα μακρύτερα.
Όπως σχολιάζει σκωπτικά φίλος με δεκαετίες εμπειρίας στον χώρο των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΑΠΕ): «Το ηλεκτρικό δεν παράγεται από την πρίζα!».
Η πράσινη μετάβαση βασίζεται στην παραγωγή ενέργειας από ΑΠΕ, οι οποίες δεν εκπέμπουν θερμοκηπικά αέρια, με προνομιούχες ΑΠΕ την αιολική και η ηλιακή, και λιγότερο την υδροηλεκτρική και γεωθερμική.
Εδώ καθόλου δεν θα εξετάσω το περιβαλλοντικό αποτύπωμα εγκατάστασης,, τις λεπίδες των ανεμογεννητριών που είναι εξαιρετικά δύσκολες στην ανακύκλωσή τους και ότι σε μεγάλο βαθμό καταλήγουν να στοιβάζονται σε χωματερές. Ούτε θα ασχοληθώ με το ότι η παρασκευή πυριτίου για τα φωτοβολταϊκά είναι μια εξαιρετικά ενεργοβόρος και ρυπαρή βιομηχανία, ή ότι τα πάνελ περιέχουν πλήθος τοξικών χημικών για τα οποία δεν υπάρχει ολοκληρωμένη στρατηγική ανακύκλωσης.
Θα εστιάσω σε ένα και μόνον χαρακτηριστικό τους το οποίο δεν είναι ευεπίφορο αντιμετώπισης: ότι είναι διαλείπουσες, δηλαδή άνεμος και ηλιοφάνεια δεν εμφανίζονται ούτε συνεχώς, ούτε προβλέψιμα.
Το κλειδί για να είναι «διαθέσιμες» θα είναι η αποθήκευση της περίσσειας ενεργείας, ώστε να την καταναλώσουμε όταν ο ήλιος δεν λάμπει ή ο αέρας δεν φυσάει. Επιστήμονες έχουν προτείνει πολλές ιδέες για την αποθήκευση αυτής της περίσσειας ενέργειας, με προεξάρχουσες την προσωρινή μετατροπή σε υδρογόνο ή την αποθήκευση σε μπαταρίες.
... υδρογόνο
Το υδρογόνο δεν είναι πηγή ενέργειας, αλλά αποθήκη ενέργειας.
Ανάλογα με την μέθοδο παραγωγής του αποδίδεται και κάποιο χρώμα, με το Άγιο Δισκοπότηρο να αποτελεί το «πράσινο υδρογόνο», που θα παράγεται με ηλεκτρόλυση ύδατος από την ηλεκτρική ενέργεια των ΑΠΕ.
Μια τυπική διάταξη είναι:
- Φωτοβολταϊκά ή ανεμογεννήτριες, παράγουν ρεύμα.
- Με το ρεύμα γίνεται ηλεκτρόλυση νερού και παράγεται υδρογόνο.
- Το υδρογόνο αποθηκεύεται σε φιάλες.
- Αποδίδεται σε κυψέλες καυσίμου οι οποίες παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα.
Θεμελιώδεις παρατηρήσεις:
- Η ηλεκτρόλυση έχει απόδοση 50-80%.
- Η συμμπίεση υδρογόνου είναι ενεργοβόρος επίσης.
- Οι κυψέλες καυσίμου έχουν μέγιστη απόδοση 60%.
Τεχνικά στοιχεία υδρογόνου:
- Συμπίεση στα 350 bar απαιτεί 2.07 kWh/kg,
- Συμπίεση στα 700 bar απαιτεί 3.38 kWh/kg.
- Υγροποίησή στους −253 °C απαιτεί από 7 έως 13 kWh/kg.
Ένα κιλό υδρογόνου αποθηκεύει 39 kWh (140 MJ),
- η απλή συμπίεση καταναλώνει από 5.2% (350 bar) έως 8.6% (700 bar) της ονομαστικής ενέργειας.
- Η δε υγροποίηση, η πρακτικότερη μεγάλης κλίμακας μέθοδος αποθήκευσης, μεταξύ 18% και 33%.
... σενάρια λειτουργίας υδρογόνου
Τα αιολικά και φωτοβολταϊκά μας πάρκα όχι μόνον κάλυψαν την κατανάλωση, αλλά και παρήγαν 1000 kWh περίσσειας ενέργειας.Στο καλό σενάριο, το χρήσιμο 80% (800 kWh) της ηλεκτρόλυσης, θα παράξει 20,5 kg H2. Αυτά με την σειρά τους θα παράξουν 479,7 kWh ηλεκτρικής ενέργειας στην κυψέλη καυσίμου, έχοντας όμως απαιτήσει ενδιαμέσως 143,5 kWh (18%) για να υγροποιηθούν, αφήνοντας καθαρές 336,2 kWh.
Στο κακό σενάριο, οι 500 kWh (50%) χρήσιμης ενέργειας θα παράξουν 12,8 kg H2, που θα παράξουν 300 kWh ηλεκτρικής ενέργειας, έχοντας όμως απαιτήσει 166,7 kWh (33%) για να υγροποιηθούν, αφήνοντας καθαρές 133,3 kWh.
Με άλλα λόγια, από τις 1000 kWh περίσσειας «πράσινης» ηλεκτρικής ενέργειας, θα μπορέσουμε τελικώς να χρησιμοποιήσουμε μόνον το 13-34% αν ενδιαμέσως το αποθηκεύσουμε σε υγροποιημένο υδρογόνο.
Και όλα αυτά, παραβλέποντας το ενεργειακό κόστος της αποθήκευσης, μεταφοράς και λιανικής διανομής σε χαμηλή θερμοκρασία, τις απώλειες λόγω βρασμού κλπ. Δηλαδή, τις κακές μέρες μπορεί και να δαπανάμε ενέργεια απλώς για να κρατάμε κρύες τις άδειες δεξαμενές στους −253 °C.
Το πρόβλημα με το υδρογόνο δεν είναι τεχνικό, είναι οικονομικό.
... μπαταρίες
Μια απάντηση αποπειράται να δώσει μελέτη του Φινλανδικού ΙΓΜΕ, που δεν ασχολείται με οικονομικά μεγέθη, τιμές, κόστη και επιδοτήσεις, αλλά με την προμήθεια των απαραιτήτων πρώτων υλών.
Πρωταθλήτρια σήμερα είναι η μπαταρία ιόντων λιθίου, η κατασκευή της οποίας απαιτεί επιπλέον μέταλλα (νικέλιο, κοβάλτιο) και γραφίτη. Μένοντας μόνο στο λίθιο, και βασιζόμενος στην μέθοδο της παραπάνω μελέτης (σελ. 649-655), κάνω κάποιους δικούς μου υπολογισμούς.
Η μάζα λιθίου για περίπου 1,4 δισ. οχήματα πράσινης μετάβασης (ΙΧ, δικύκλων, φορτηγών, αεροπλάνων, πλοίων, λεωφορείων, τραίνων, ηλεκτρικών πατινιών κλπ) θα ανερχόταν σε 6,1 εκ. τόνους.
Αυτό είναι το 29% των βεβαιωμένων παγκοσμίων αποθεμάτων (21 εκ. τόνοι το 2020).
Με ετήσια παραγωγή 95 χιλ. τόνων (κορύφωση της παραγωγής το 2018), θα χρειάζονταν 64 χρόνια εξόρυξης για να παραχθεί αυτή η πρώτη γενιά μπαταριών, η οποία θα είχε διάρκεια ζωής 8-10 ετών....
Και δεν υπολογίσαμε στατικές μπαταρίες σταθεροποίησης δικτύου, κτλ. που θα απαιτούσε επιπλέον 54 εκ. τόνους λιθίου, δηλαδή ποσότητες τριπλάσιες των βεβαιωμένων αποθεμάτων, και χρόνους εξόρυξης 630 ετών.
... άλλες τεχνολογίες
Έχουν παρουσιαστεί και άλλες μέθοδοι αποθήκευσης ενέργειας σε μεγάλη κλίμακα.Σε κάθε περίπτωση όμως, για κάθε μια από αυτές τις τεχνολογίες, όταν και αν κριθούν βιώσιμες, θα πρέπει να γίνει η επώδυνη άσκηση υπολογισμού των εκατομμυρίων τόνων πρώτων υλών που θα απαιτηθούν για να στηρίξουν ένα διηπειρωτικό διασυνδεδεμένο ηλεκτρικό δίκτυο.
- Υπάρχουν τα υλικά διαθέσιμα;
- Πόση ρύπανση θα παράξει αυτή η εξόρυξη και πόσα βουνά θα κατασκάψουμε αναζητώντας «πράσινη» ενέργεια;
- Πόσος καιρός θα απαιτηθεί για την εξόρυξή τους;
... συμπέρασμα
Αργά ή γρήγορα, αυτά τα θεμελιώδη προβλήματα θα αρχίσουν να γίνονται ολοένα πιο εμφανή. Ίσως τα δούμε ως διακοπές ρεύματος, ίσως ως κορυφώσεις των τιμολογίων λόγω ολοένα αυξανόμενης χρήσης μονάδων φορτίου αιχμής (π.χ. φυσικού αερίου), όπως παρατηρούμε σήμερα.Πολυάριθμες τεχνολογικές λύσεις που έχουν προταθεί για την αποθήκευση της ενέργειας από ΑΠΕ είναι ευρηματικότατες, κυρίως όμως όταν εξετάζονται σε απομόνωση. Όταν επιχειρήσουμε να τις συνδυάσουμε σε ένα λειτουργικό σύνολο παρουσιάζουν πρακτικά αδιέξοδα που παραπέμπουν στις–εξίσου ευρηματικές–ιδέες που είχαν προτείνει δεκάδες εφευρέτες για αεικίνητα που αψηφούν τον Α’ και Β’ θερμοδυναμικό νόμο.
Αν δεν επιλέξουμε να κοιτάξουμε κατάματα αυτά τα θεμελιώδη προβλήματα τώρα που είναι ακόμα νωρίς, η Φύση θα το κάνει για μας. Αν φτάσουμε σε μη αντιστρεπτά τετελεσμένα, ακόμα κι αν αναθεωρήσουμε τους στόχους και τα χρονοδιαγράμματα της πράσινης μετάβασης, θα είναι αργά για να αποφύγουμε μια άγρια υποβάθμιση του βιωτικού μας επιπέδου, την οποία θα βιώσουμε είτε ως δραστική μείωση της διαθέσιμης ενέργειας, είτε ως δραστική αύξηση των τιμολογίων ρεύματος.
Αν αφήσουμε τα πράγματα να φτάσουν μέχρι εκεί, οι αυξήσεις της κιλοβατώρας που είδαμε προσφάτως θα είναι συγκριτικώς μια ευχάριστη ανάμνηση.
Σχόλια:
Καλό είναι να θυμηθούμε πως η Ελλάδα επιδότησε τα φωτοβολταϊκά, μέχρι να ξεφορτώσουν οι Γερμανοί το απόθεμά τους. Και μετά "προσάρμοσε" τις αρχικές συμφωνίες.Καλό είναι να θυμηθούμε επίσης πόσο προωθούσαν το φυσικό αέριο ... ήταν και καθαρό και φτηνό. Τώρα που το εγκατάστησαν, και δεν μπορείς να κάνεις αλλιώς .... ήρθε και ο λογαριασμός.
Σήμερα στην Ελλάδα, πράσινη ενέργεια, σημαίνει να αγοράσεις ηλεκτρικό αυτοκίνητο, το διευκολύνουν μέχρι να στο πουλήσουν ... και μετά θα έρθει και ο λογαριασμός. Είδατε διευκολύνσεις για εγκατάσταση οικιακών φωτοβολταϊκών; που παρέχουν μια σχετική αυτονομία στον πληθυσμό;
Για τον λιγνίτη, που άλλες χώρες τον διατηρούν ... το ελληνικό πολιτικό σύστημα ετοιμάζεται να τον πουλήσει ... κυρίως τα αποθέματα. Μετά θα βρεθεί και μια πράσινη τεχνολογία λιγνίτη, αλλά η Ελλάδα δεν θα έχει ούτε τα αποθέματα.
Για τα υδροηλεκτρικά ... επικρατεί σιγή. Μπορεί να ετοιμάζονται να τα πουλήσουν κι' αυτά ... όσο όσο ... ως συνήθως.
Και ο κ. Δένδιας επιμένει συνεχώς ότι δεν θα τρυπήσουμε τη Μεσόγειο ... γιατί είμαστε πράσινοι. Παραχώρησε στην Αίγυπτο το μερίδιο της Ελλάδας από το κοίτασμα Ηρόδοτος. Βέβαια οι λογαριασμοί που πληρώνουν όλοι οι Έλληνες δεν τον απασχολούν και πολύ, ακόμα και άν κάποιοι λιγότερο ευαίσθητοι (όπως η Τουρκία), πάρουν στα χέρια τους τα αποθέματα φυσικού αερίου της Αν. Μεσογείου, και μετά σου πουλάνε όσο θέλουν "πράσινο" ηλεκτρικό ρεύμα.
κτλ.
Οι πολιτικάντηδες εδώ και χρόνια μοιάζουν περισσότερο με ξεπεσμένους πλασιέ ξένων συμφερόντων (με την Τουρκία είναι εμφανές), και ρημάζουν αντί να διαφυλλάσουν τον Ελληνικό πληθυσμό.
Και κάνουν και εκλογές ... όπου ήδη οι μισοί Έλληνες δεν συμμετέχουν ... και κουβαλάνε Πακιστανούς να τους δώσουν δικαίωμα ψήφου ... να υποτάξουν τον Ελληνικό πληθυσμό στο Ισλάμ ... και μιλάνε για πράσινη ενέργεια και πράσινα άλογα ...
Λέξεις εντοπισμού:
