Αποθήκευση υδρογόνου, ηλεκτρολύσεις και καυσίμων στοιχεία
Το υδρογόνο: το πρόβλημα της αποθήκευσης
6 Οκτωβρίου 2007
Πρέπει να εξερευνήσουμε όλες τις δυνατές μορφές παραγωγής και αποθήκευσης ενέργειας. Μία από αυτές είναι ιδιαίτερα ελκυστική: η ηλεκτρόλυση του νερού. Το υδρογόνο είναι από τη φύση του ένα μη ρυπογόνο καύσιμο, επειδή το προϊόν της καύσης του είναι... νερό. Έτσι, μπορούμε να φανταστούμε τεράστιες εγκαταστάσεις σε μεγάλες εκτάσεις άριστων ερημικών περιοχών, κοντά στη θάλασσα, που διασπούν μόρια νερού (π.χ. θαλασσινό νερό) σε μεγάλη κλίμακα.
Ένας αναγνώστης, μηχανικός, Αλαίν Χούμπρεχτ, από τις Βρυξέλλες, προσθέτει μερικές λεπτομέρειες για το υδρογόνο ως καύσιμο (ιδίως για αυτοκίνητα).
DynetekTexaco Ovonic Hydrogen SystemsOvonicsChevronTexaco
Σχετικά με την αποθήκευση υδρογόνου, μερικές πιο ακριβείς πληροφορίες:
Η πλειοψηφία των αυτοκινήτων που λειτουργούν με αέριο υδρογόνο σήμερα είναι εξοπλισμένα με δεξαμενές 350 bar (η DaimlerChrysler ανακοίνωσε πρόσφατα ότι ο υποπαραγωγός της για τα 60 F-Cell θα είναι), αλλά η GM εργάζεται ήδη σε πρωτότυπα με δεξαμενές 700 bar. Αυτό έχει κόστος, επειδή όλες οι στάσεις γέμισης θα πρέπει να εξοπλιστούν με συμπιεστές 700 bar, οι οποίοι είναι ακριβοί, γεγονός που δημιουργεί το ενδιαφέρον για τη λύση που προτείνει η εταιρεία (TOHS, αποτέλεσμα κοινής ανάπτυξης μεταξύ και ) που αποθηκεύει αξιόπιστα και συμπαγώς το υδρογόνο σε πιο λογική πίεση 105 bar.
Η εφεύρεση της TOHS αποτελεί ένα μεταλλικό κράμα, το οποίο απορροφά το υδρογόνο και το αποδίδει όταν θερμαίνεται. Αυτή η νέα ανάπτυξη φαίνεται πιο αποτελεσματική από τα κλασικά μεταλλικά υδρίδια, όπως δείχνει η Toyota Prius, για την οποία η TOHS μετέτρεψε τον εσωτερικής καύσης κινητήρα ώστε να λειτουργεί με υδρογόνο. Η δεξαμενή όγκου 60 λίτρων μπορεί να χωρέσει 3 kg υδρογόνου, προσφέροντας στο αυτοκίνητο αυτονομία 200 km, ενώ μία κλασική δεξαμενή 350 bar του ίδιου όγκου δεν θα επέτρεπε στο αυτοκίνητο να διανύσει περισσότερα από 100 km.
( ) Πριν από την εξέταση μαζικής παραγωγής οχημάτων που λειτουργούν με υδρογόνο, πρέπει να εξετάσουμε τα μειονεκτήματα του υδρογόνου: το κόστος παραγωγής, το κόστος αποθήκευσης και τη διανομή του. Το κόστος παραγωγής υδρογόνου φτάνει τα 8 €/kg στη Γερμανία. Ακόμη και αν λάβουμε υπόψη ότι η ενεργειακή αξία ενός κιλού υδρογόνου ισοδυναμεί με τρία κιλά βενζίνης, το κόστος παραμένει επταπλάσιο από την τιμή της βενζίνης χωρίς φόρους!
Επίσης, η αποθήκευση υδρογόνου σε ένα αυτοκίνητο είναι πολύ ακριβή: 1.000 €/kg. Αν λάβουμε υπόψη ότι χρειάζεται ένα κιλό υδρογόνου για να διανύσεις 100 km, τότε θα πρέπει να μεταφέρεις 5 kg υδρογόνου για να διανύσεις 500 km (σας αφήνω να κάνετε τον υπολογισμό του κόστους αποθήκευσης). Φυσικά, σε μερικά χρόνια, οι κατασκευαστές θα παράγουν μαζικά αυτοκίνητα με υδρογόνο, πράγμα που θα μειώσει το κόστος αποθήκευσης (εκτιμώμενο μεταξύ 200 και 500 €/kg). Οι Αμερικανοί στοχεύουν σε κόστος περίπου 70 €/kg μέχρι το 2015.
Επιπλέον, δεν είναι μόνο η αποθήκευση υδρογόνου που είναι πολύ ακριβή, αλλά και το ίδιο το καύσιμο στοιχείο. Σήμερα, το κόστος είναι 50 έως 100 φορές μεγαλύτερο από αυτό ενός εσωτερικής καύσης κινητήρα. Ένα καύσιμο στοιχείο κοστίζει 5.000 €/kW, ενώ ένας κλασικός κινητήρας κοστίζει 50 €/kW (ή 37 €/ατμό) . Οι κατασκευαστές ελπίζουν να μειώσουν την τιμή μεταξύ 200 και 1.000 €/kW μέχρι το 2010. Τα τιμές είναι τόσο υψηλές επειδή το Nafion (πολυμερές που χρησιμοποιείται σε PEMFC καύσιμα στοιχεία) κοστίζει 400 €/m²!
(Πηγή:
)
Σχετικά με την αποθήκευση υδρογόνου, μερικές πιο ακριβείς πληροφορίες:
Η πλειοψηφία των αυτοκινήτων που λειτουργούν με αέριο υδρογόνο σήμερα είναι εξοπλισμένα με δεξαμενές 350 bar (η DaimlerChrysler ανακοίνωσε πρόσφατα ότι ο υποπαραγωγός της για τα 60 F-Cell θα είναι), αλλά η GM εργάζεται ήδη σε πρωτότυπα με δεξαμενές 700 bar. Αυτό έχει κόστος, επειδή όλες οι στάσεις γέμισης θα πρέπει να εξοπλιστούν με συμπιεστές 700 bar, οι οποίοι είναι ακριβοί, γεγονός που δημιουργεί το ενδιαφέρον για τη λύση που προτείνει η εταιρεία (TOHS, αποτέλεσμα κοινής ανάπτυξης μεταξύ και ) που αποθηκεύει αξιόπιστα και συμπαγώς το υδρογόνο σε πιο λογική πίεση 105 bar.
Η εφεύρεση της TOHS αποτελεί ένα μεταλλικό κράμα, το οποίο απορροφά το υδρογόνο και το αποδίδει όταν θερμαίνεται. Αυτή η νέα ανάπτυξη φαίνεται πιο αποτελεσματική από τα κλασικά μεταλλικά υδρίδια, όπως δείχνει η Toyota Prius, για την οποία η TOHS μετέτρεψε τον εσωτερικής καύσης κινητήρα ώστε να λειτουργεί με υδρογόνο. Η δεξαμενή όγκου 60 λίτρων μπορεί να χωρέσει 3 kg υδρογόνου, προσφέροντας στο αυτοκίνητο αυτονομία 200 km, ενώ μία κλασική δεξαμενή 350 bar του ίδιου όγκου δεν θα επέτρεπε στο αυτοκίνητο να διανύσει περισσότερα από 100 km.
( ) Πριν από την εξέταση μαζικής παραγωγής οχημάτων που λειτουργούν με υδρογόνο, πρέπει να εξετάσουμε τα μειονεκτήματα του υδρογόνου: το κόστος παραγωγής, το κόστος αποθήκευσης και τη διανομή του. Το κόστος παραγωγής υδρογόνου φτάνει τα 8 €/kg στη Γερμανία. Ακόμη και αν λάβουμε υπόψη ότι η ενεργειακή αξία ενός κιλού υδρογόνου ισοδυναμεί με τρία κιλά βενζίνης, το κόστος παραμένει επταπλάσιο από την τιμή της βενζίνης χωρίς φόρους!
Επίσης, η αποθήκευση υδρογόνου σε ένα αυτοκίνητο είναι πολύ ακριβή: 1.000 €/kg. Αν λάβουμε υπόψη ότι χρειάζεται ένα κιλό υδρογόνου για να διανύσεις 100 km, τότε θα πρέπει να μεταφέρεις 5 kg υδρογόνου για να διανύσεις 500 km (σας αφήνω να κάνετε τον υπολογισμό του κόστους αποθήκευσης). Φυσικά, σε μερικά χρόνια, οι κατασκευαστές θα παράγουν μαζικά αυτοκίνητα με υδρογόνο, πράγμα που θα μειώσει το κόστος αποθήκευσης (εκτιμώμενο μεταξύ 200 και 500 €/kg). Οι Αμερικανοί στοχεύουν σε κόστος περίπου 70 €/kg μέχρι το 2015.
Επιπλέον, δεν είναι μόνο η αποθήκευση υδρογόνου που είναι πολύ ακριβή, αλλά και το ίδιο το καύσιμο στοιχείο. Σήμερα, το κόστος είναι 50 έως 100 φορές μεγαλύτερο από αυτό ενός εσωτερικής καύσης κινητήρα. Ένα καύσιμο στοιχείο κο