Για την παραγωγή «καθαρής» ενέργειας σε μεγάλη κλίμακα είναι δυνατό
να χρησιμοποιηθούν σε βάθος χρόνου Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας,
όπως η ηλιακή, η αιολική, η υδροηλεκτρική, η γεωθερμία κ.ά..
Από την άλλη μεριά, στο επίπεδο της ατομικής κατανάλωσης,
οικιακής θέρμανσης και αυτοκίνησης είμαστε ακόμη απόλυτα εξαρτημένοι
από τους υγρούς ή αέριους υδρογονάνθρακες (πετρέλαιο και φυσικό αέριο).
Με δεδομένο ότι τα αποθέματα δεν είναι ανεξάντλητα, η παγκόσμια επιστημονική
κοινότητα έχει επιδοθεί σε έναν αγώνα δρόμου για την εύρεση
εναλλακτικών πηγών ενέργειας.

Κυψέλες καυσίμου
Ακούγεται ίσως παράξενο, αλλά μια από τις πιο πολλά υποσχόμενες
ενεργειακές τεχνολογίες ανακαλύφθηκε πριν από δυο αιώνες (το 1839). Η
ενέργεια παράγεται μέσω ηλεκτροχημικών αντιδράσεων σε μια συσκευή που
ονομάζεται κυψέλη καυσίμου. Στην απλούστερη εκδοχή της, η κυψέλη
καυσίμου χρησιμοποιεί υδρογόνο ως καύσιμο και οξυγόνο από τον αέρα για
την παραγωγή ηλεκτρισμού, με τη βοήθεια καταλυτών. Για πρώτη φορά η
τεχνολογία αυτή χρησιμοποιήθηκε από την NASA στα διαστημόπλοια Gemini
και Apollo.
Μια σύγχρονη κυψέλη καυσίμου έχει διαστάσεις λίγων εκατοστών.
Στοιβαγμένες κατά εκατοντάδες μπορούν να παράγουν ικανές ποσότητες
ρεύματος για να κινήσουν έναν ηλεκτροκινητήρα αυτοκινήτου. Σήμερα, σε
πειραματικό επίπεδο και σε αρκετές χώρες (λ.χ. ΗΠΑ, Ιαπωνία, Γερμανία),
υπάρχουν στόλοι αυτοκινήτων με κυψέλες καυσίμου και τα αντίστοιχα
πρατήρια καυσίμου με υδρογόνο για την τροφοδοσία τους. Ακόμη, σε ειδικές
εφαρμογές στην αεροδιαστημική, στα υποβρύχια, στη ναυτιλία κ.ά.
χρησιμοποιούνται κυψέλες καυσίμου για την παραγωγή ενέργειας.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα κυψελών καυσίμου
Οι κυψέλες καυσίμου είναι μια περιβαλλοντικά καθαρή τεχνολογία με
παραπροϊόντα μόνο νερό και, στην περίπτωση της μεθανόλης και της
αιθανόλης που θα εξεταστεί στη συνέχεια, διοξείδιο του άνθρακα. Δεν έχουν
μηχανικά μέρη και ως εκ τούτου δουλεύουν αθόρυβα, χωρίς να απαιτούν
ιδιαίτερη συντήρηση. Επίσης, πέρα από το ευρύ πεδίο εφαρμογών που
αναφέρθηκε, η εξέλιξη της τεχνολογίας έχει οδηγήσει τα τελευταία χρόνια
στην κατασκευή μικροκυψελών για χρήση σε φορητές συσκευές, όπως
κινητά τηλέφωνα, υπολογιστές, κάμερες κ.λπ.
Ωστόσο, ακριβά υλικά (λ.χ. πλατίνα ως καταλύτης) και μικρός όγκος
παραγωγής κρατούν ψηλά τις τιμές τους. Στα μειονεκτήματα της
τεχνολογίας ανήκουν και οι διαρροές σημαντικών ποσοτήτων υδρογόνου
κατά τη μεταφορά και την αποθήκευσή του, που μειώνουν την τελική
απόδοση του συστήματος. Ακόμη, οι δοκιμές πεδίου πρέπει να δείξουν ότι η
τεχνολογία αυτή μπορεί να ανταπεξέλθει στον απαιτητικό κύκλο ζωής ενός
αυτοκινήτου. Μέχρι να φτάσουμε στην πλήρη αξιοποίηση των εν λόγω
πλεονεκτημάτων και την αντιμετώπιση των προβλημάτων μένει ακόμα
πολλή δουλειά.

Χρήση βιοκαυσίμων
Με τα μειονεκτήματα της χρήσης του υδρογόνου να έχουν χαμηλώσει
τις αρχικές προσδοκίες για ένα σταδιακό πέρασμα από την «οικονομία του
πετρελαίου» στην «οικονομία του υδρογόνου» το ενδιαφέρον στράφηκε στην
χρησιμοποίηση εναλλακτικών καυσίμων. Αυτά βρέθηκαν στη μεθανόλη και
την αιθανόλη (οινόπνευμα). Η μεθανόλη είναι τοξική ουσία, αλλά η
αιθανόλη έχει σημαντικά χαρακτηριστικά και μπορεί χρησιμοποιηθεί σε
μεγάλη κλίμακα. Είναι υγρή, μη τοξική και μπορεί να παρασκευαστεί από την
επεξεργασία φυτών, όπως ζαχαρότευτλα, αραβόσιτος, δημητριακά, γλυκό
σόργο κ.ά., δημιουργώντας έτσι μηδενικό περιβαλλοντικό αποτύπωμα.
Δηλαδή, το διοξείδιο του άνθρακα που θα εκλυθεί από τη λειτουργία της
κυψέλης καυσίμου, θα δεσμευτεί από τα ενεργειακά φυτά για την παραγωγή
του καυσίμου.
Σε μια τέτοια εξέλιξη, εκτεταμένες επενδύσεις είναι απαραίτητες στον
γεωργικό και τον βιομηχανικό τομέα. Οι υποδομές στα πρατήρια θα
χρειαστεί να επεκταθούν για να συμπεριλάβουν και το νέο είδος καυσίμου.
Στη Βραζιλία εδώ και δεκαετίες μεγάλες εκτάσεις χρησιμοποιούνται για την
παραγωγή βιοαιθανόλης, που χρησιμοποιείται σε συμβατικούς κινητήρες
εσωτερικής καύσης. Όμως δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι υπάρχουν σε
παγκόσμιο επίπεδο πολλές αντιδράσεις για τη χρησιμοποίηση μεγάλων
εκτάσεων για την καλλιέργεια ενεργειακών φυτών, όταν εκατομμύρια
άνθρωποι λιμοκτονούν.
Η πρόσφατη περιβαλλοντική κρίση με την καταστροφή της πλατφόρμας
άντλησης πετρελαίου Deepwater Horizon στον κόλπο του Μεξικού και η
πολιτική αναταραχή από τις εμφύλιες συγκρούσεις στην
πετρελαιοπαραγωγό Βόρεια Αφρική υπογραμμίζουν τη λεπτή ενεργειακή
ισορροπία, στην οποία βρίσκεται η ανθρωπότητα. Ελπίζουμε να μην είναι
μακρινό το μέλλον, όπου το μεγαλύτερο μέρος των ανθρώπινων
δραστηριοτήτων θα υποστηρίζεται από περιβαλλοντικά φιλικές
τεχνολογίες. Τεχνολογίες, όπως οι κυψέλες καυσίμου, μπορούν να αλλάξουν
τη ζωή μας προς το καλύτερο.

ΠΗΓΕΣ

• N. Menzler, Materials and manufacturing technologies for solid oxide fuel cells, Journal of Materials Science 2010, http://www.springerlink.com/index/1437267112220300.pdf
• The Fuel Cell Review, Οκτώβριος/Νοέμβριος 2004, http://download.iop.org/fcr/fcr_01_03.pdf
• Κυψέλη καυσίμου, βικιπαίδεια, http://el.wikipedia.org/wiki/