αντιδραστήρες Υδρογόνου
Ελληνικός, ο πρώτος ηλιακός αντιδραστήρας υδρογόνου
Στόχος, η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας 10 μεγαβάτ μέσα σε μια πενταετία
Το υδρογόνο έχει χαρακτηριστεί από πολλούς ως το «καύσιμο» του μέλλοντος. Κι αυτό γιατί έχει μεγάλη ενεργειακή δυνατότητα, χωρίς να δημιουργεί καυσαέρια. «Κάποια μέρα, το νερό θα αποτελεί καύσιμη ύλη», έγραφε τον 19ο αιώνα ο Ιούλιος Βερν στο μυθιστόρημα «Η μυστηριώδης νήσος».
Στην αυγή του 21ου αιώνα, η επιστημονική φαντασία γίνεται πραγματικότητα: ένα ελληνικό ερευνητικό εργαστήριο, μαζί με τους διεθνείς συνεργάτες του, παράγει υδρογόνο από ήλιο και νερό, για την ακρίβεια από υδρατμούς, με την βοήθεια ηλιακής ενέργειας. Τόσο απλό, τόσο δύσκολο. Πρόκειται για το πρόγραμμα HYDRO SOL, για το οποίο οι ερευνητές του Εργαστηρίου Τεχνολογίας Σωματιδίων και Αερολυμάτων στο Εθνικό Κέντρο Ερευνας και Τεχνολογικής Ανάπτυξης / Ινστιτούτο Χημικών Διεργασιών της Θεσσαλονίκης τιμήθηκαν με το φετινό βραβείο «Ντεκάρτ» για την έρευνα, που απονέμει η Ευρωπαϊκή Επιτροπή. Τα βραβεία «Ντεκάρτ» είναι τα σπουδαιότερα επιστημονικά βραβεία στο πλαίσιο της Ευρώπης - με μια δόση υπερβολής έχουν ονομαστεί «ευρωπαϊκά Νομπέλ». Η επιτυχία και η αναγνώριση της ελληνικής ομάδας είναι τεράστια, αν και είναι συνηθισμένη από διακρίσεις, καθώς είχε ήδη τιμηθεί στην Ιαπωνία και τη Γαλλία (και μάλιστα σε παγκόσμιο επίπεδο).
Πώς δουλεύει
Τι κατάφερε το πρόγραμμα HYDROSOL; «Δημιουργήσαμε τον πρώτο ηλιακό αντιδραστήρα παραγωγής υδρογόνου στον κόσμο και αποδείξαμε ότι μπορεί να δουλεύει διαρκώς», λέει στην «Κ» ο δρ Θανάσης Κωνσταντόπουλος, συντονιστής του HYDROSOL. Πώς δουλεύει όμως; Ενας καταλυτικός μετατροπέας, που αποτελείται από πολλούς αυλούς, έχει μια επίστρωση από νανο-σωματίδια οξειδοαναγωγικά, δηλαδή συγκρατούν οξυγόνο. Οταν υδρατμοί περνούν μέσα από αυτό το κεραμικό «σφουγγάρι», παρακρατείται το οξυγόνο και αποδίδεται καθαρό υδρογόνο, τελείως καθαρά, χωρίς έκλυση καυσαερίων. Για να πραγματοποιηθεί η πρώτη αυτή αντίδραση, χρειάζεται θερμότητα, η οποία συλλέγεται από τον ήλιο, με σύστημα κατόπτρων. Κάποια στιγμή, όμως, ο καταλύτης «μπουκώνει» και δεν μπορεί να παρακρατήσει άλλο οξυγόνο. Τότε γίνεται μια αντίδραση χημικής επανεργοποίησής του, για την οποία απαιτείται πάλι θερμότητα, μεγαλύτερη μάλιστα, έως 1.000 βαθμούς Κελσίου. Και αυτή προέρχεται από την ανεξάντλητη πηγή του ήλιου.
«Για να μη διακόπτεται η διαδικασία, τοποθετούνται δύο τέτοιοι μονόλιθοι (αντιδραστήρες) παράλληλα. Οταν ο ένας παράγει υδρογόνο, ο άλλος προετοιμάζεται. Ετσι η διαδικασία δεν σταματά», μας λέει ο δρ Κωνσταντόπουλος. Η μοναδικότητα της μεθόδου που ανέπτυξε η ομάδα HYDROSOL βρίσκεται στη δημιουργία ιδιαίτερα αποτελεσματικών νανο-υλικών, που μπορούν να απορροφούν το οξυγόνο, καθώς και στην παραγωγή του αντιδραστήρα από πυρίμαχο μονολιθικό υλικό, με υψηλή ικανότητα απορρόφησης ηλιακής ενέργειας.
Στην «καρδιά» του HYDROSOL βρίσκεται η ελληνική ομάδα της Θεσσαλονίκης (Θ. Κωνσταντόπουλος, Χ. Αγραφιώτης, Σ. Λορέντζου, Χ. Παγκούρα, Α. Ζυγογιάννη, Β. Ζασπάλης, Λ. Ναλμπαντιάν, Α. Εύδου), ενώ υπήρχε συνεργασία με Γερμανούς ειδικούς, που διαθέτουν ηλιακό φούρνο (δεν έχουμε στην Ελλάδα), Ελβετούς που κατασκεύασαν το κεραμικό υλικό και Βρετανούς που έφτιαξαν τον καταλύτη.
Πού χρησιμεύει
Πού μπορεί να χρησιμοποιηθεί όμως το ηλιακό υδρογόνο; «Κατ’ αρχήν στη χημική βιομηχανία, στις κυψέλες καυσίμου των αυριανών αυτοκινήτων, ως αποθηκευτικός χώρος ενέργειας, ακόμα και στους σημερινούς κινητήρες εσωτερικής καύσης των οχημάτων», μας λέει ο δρ Κωνσταντόπουλος.
«Η οικονομία του υδρογόνου είναι το μέλλον. Υπάρχει μια πορεία μείωσης της εξάρτησης από τον άνθρακα: από την καύση κάρβουνου πήγαμε στο πετρέλαιο, ύστερα στο φυσικό αέριο και τώρα στο υδρογόνο. Αλλά το κρίσιμο θέμα είναι να μην εξάγεται το υδρογόνο από ορυκτά καύσιμα, αλλά από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και η ηλιακή ενέργεια έχει τεράστιες δυνατότητες».
Πολύ αποδοτικό σύστημα
Οι επιστήμονες του ΕΚΕΤΑ/ΙΧΔ όμως δεν αναπαύονται στις δάφνες τους, υλοποιούν ήδη το δεύτερο βήμα. «Το HYDROSOL I δημιούργησε έναν αντιδραστήρα 100 κιλοβάτ. Τώρα πάμε για ένα μεγαβάτ, ενώ μέσα στα επόμενα πέντε χρόνια έχουμε στόχο τα 10 μεγαβάτ, αργότερα τα 100...», λέει ο δρ Κωνσταντόπουλος. Ηδη έχουν κλείσει συνεργασία με την πολύ μεγάλη ηλιακή πλατφόρμα της Αλμέιρα στην Ισπανία, όπου υπάρχει άφθονη ηλιακή ενέργεια. «Το σύστημα είναι πολύ αποδοτικό και οικονομικά αποτελεσματικό, γιατί αξιοποιούμε την ηλιακή θερμότητα που έχει απόδοση 70% της ηλιακής ενέργειας». Γιατί δεν θα μπορούσε ένα τέτοιο έργο να γίνει στην Ελλάδα; «Το κόστος κατασκευής του συστήματος δεν είναι οικονομικά αποτρεπτικό. Εάν υπάρχει εθνική ενεργειακή και ερευνητική στρατηγική είμαστε πρόθυμοι να συμβάλλουμε», λέει ο συντονιστής του HYDROSOL. Ο δρ Κωνσταντόπουλος αποφοίτησε από το Πολυτεχνείο Θεσσαλονίκης το 1985 και συνέχισε σπουδές στο εξωτερικό. «Γίνεται σημαντική ερευνητική δουλειά αλλά είναι αποτέλεσμα κυρίως της δουλειάς των ίδιων των ερευνητών και της υποστήριξης από πηγές από το εξωτερικό. Ο κρατικός - τακτικός προϋπολογισμός δεν ξεπερνά το 10% των εξόδων του εργαστηρίου μας. Για να “βγούμε” στηριζόμαστε στα προγράμματα που φέρνουμε».
πηγή καθημερινή ιι.3.2007. lornion.blogspot.com
Στόχος, η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας 10 μεγαβάτ μέσα σε μια πενταετία
Το υδρογόνο έχει χαρακτηριστεί από πολλούς ως το «καύσιμο» του μέλλοντος. Κι αυτό γιατί έχει μεγάλη ενεργειακή δυνατότητα, χωρίς να δημιουργεί καυσαέρια. «Κάποια μέρα, το νερό θα αποτελεί καύσιμη ύλη», έγραφε τον 19ο αιώνα ο Ιούλιος Βερν στο μυθιστόρημα «Η μυστηριώδης νήσος».
Στην αυγή του 21ου αιώνα, η επιστημονική φαντασία γίνεται πραγματικότητα: ένα ελληνικό ερευνητικό εργαστήριο, μαζί με τους διεθνείς συνεργάτες του, παράγει υδρογόνο από ήλιο και νερό, για την ακρίβεια από υδρατμούς, με την βοήθεια ηλιακής ενέργειας. Τόσο απλό, τόσο δύσκολο. Πρόκειται για το πρόγραμμα HYDRO SOL, για το οποίο οι ερευνητές του Εργαστηρίου Τεχνολογίας Σωματιδίων και Αερολυμάτων στο Εθνικό Κέντρο Ερευνας και Τεχνολογικής Ανάπτυξης / Ινστιτούτο Χημικών Διεργασιών της Θεσσαλονίκης τιμήθηκαν με το φετινό βραβείο «Ντεκάρτ» για την έρευνα, που απονέμει η Ευρωπαϊκή Επιτροπή. Τα βραβεία «Ντεκάρτ» είναι τα σπουδαιότερα επιστημονικά βραβεία στο πλαίσιο της Ευρώπης - με μια δόση υπερβολής έχουν ονομαστεί «ευρωπαϊκά Νομπέλ». Η επιτυχία και η αναγνώριση της ελληνικής ομάδας είναι τεράστια, αν και είναι συνηθισμένη από διακρίσεις, καθώς είχε ήδη τιμηθεί στην Ιαπωνία και τη Γαλλία (και μάλιστα σε παγκόσμιο επίπεδο).
Πώς δουλεύει
Τι κατάφερε το πρόγραμμα HYDROSOL; «Δημιουργήσαμε τον πρώτο ηλιακό αντιδραστήρα παραγωγής υδρογόνου στον κόσμο και αποδείξαμε ότι μπορεί να δουλεύει διαρκώς», λέει στην «Κ» ο δρ Θανάσης Κωνσταντόπουλος, συντονιστής του HYDROSOL. Πώς δουλεύει όμως; Ενας καταλυτικός μετατροπέας, που αποτελείται από πολλούς αυλούς, έχει μια επίστρωση από νανο-σωματίδια οξειδοαναγωγικά, δηλαδή συγκρατούν οξυγόνο. Οταν υδρατμοί περνούν μέσα από αυτό το κεραμικό «σφουγγάρι», παρακρατείται το οξυγόνο και αποδίδεται καθαρό υδρογόνο, τελείως καθαρά, χωρίς έκλυση καυσαερίων. Για να πραγματοποιηθεί η πρώτη αυτή αντίδραση, χρειάζεται θερμότητα, η οποία συλλέγεται από τον ήλιο, με σύστημα κατόπτρων. Κάποια στιγμή, όμως, ο καταλύτης «μπουκώνει» και δεν μπορεί να παρακρατήσει άλλο οξυγόνο. Τότε γίνεται μια αντίδραση χημικής επανεργοποίησής του, για την οποία απαιτείται πάλι θερμότητα, μεγαλύτερη μάλιστα, έως 1.000 βαθμούς Κελσίου. Και αυτή προέρχεται από την ανεξάντλητη πηγή του ήλιου.
«Για να μη διακόπτεται η διαδικασία, τοποθετούνται δύο τέτοιοι μονόλιθοι (αντιδραστήρες) παράλληλα. Οταν ο ένας παράγει υδρογόνο, ο άλλος προετοιμάζεται. Ετσι η διαδικασία δεν σταματά», μας λέει ο δρ Κωνσταντόπουλος. Η μοναδικότητα της μεθόδου που ανέπτυξε η ομάδα HYDROSOL βρίσκεται στη δημιουργία ιδιαίτερα αποτελεσματικών νανο-υλικών, που μπορούν να απορροφούν το οξυγόνο, καθώς και στην παραγωγή του αντιδραστήρα από πυρίμαχο μονολιθικό υλικό, με υψηλή ικανότητα απορρόφησης ηλιακής ενέργειας.
Στην «καρδιά» του HYDROSOL βρίσκεται η ελληνική ομάδα της Θεσσαλονίκης (Θ. Κωνσταντόπουλος, Χ. Αγραφιώτης, Σ. Λορέντζου, Χ. Παγκούρα, Α. Ζυγογιάννη, Β. Ζασπάλης, Λ. Ναλμπαντιάν, Α. Εύδου), ενώ υπήρχε συνεργασία με Γερμανούς ειδικούς, που διαθέτουν ηλιακό φούρνο (δεν έχουμε στην Ελλάδα), Ελβετούς που κατασκεύασαν το κεραμικό υλικό και Βρετανούς που έφτιαξαν τον καταλύτη.
Πού χρησιμεύει
Πού μπορεί να χρησιμοποιηθεί όμως το ηλιακό υδρογόνο; «Κατ’ αρχήν στη χημική βιομηχανία, στις κυψέλες καυσίμου των αυριανών αυτοκινήτων, ως αποθηκευτικός χώρος ενέργειας, ακόμα και στους σημερινούς κινητήρες εσωτερικής καύσης των οχημάτων», μας λέει ο δρ Κωνσταντόπουλος.
«Η οικονομία του υδρογόνου είναι το μέλλον. Υπάρχει μια πορεία μείωσης της εξάρτησης από τον άνθρακα: από την καύση κάρβουνου πήγαμε στο πετρέλαιο, ύστερα στο φυσικό αέριο και τώρα στο υδρογόνο. Αλλά το κρίσιμο θέμα είναι να μην εξάγεται το υδρογόνο από ορυκτά καύσιμα, αλλά από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και η ηλιακή ενέργεια έχει τεράστιες δυνατότητες».
Πολύ αποδοτικό σύστημα
Οι επιστήμονες του ΕΚΕΤΑ/ΙΧΔ όμως δεν αναπαύονται στις δάφνες τους, υλοποιούν ήδη το δεύτερο βήμα. «Το HYDROSOL I δημιούργησε έναν αντιδραστήρα 100 κιλοβάτ. Τώρα πάμε για ένα μεγαβάτ, ενώ μέσα στα επόμενα πέντε χρόνια έχουμε στόχο τα 10 μεγαβάτ, αργότερα τα 100...», λέει ο δρ Κωνσταντόπουλος. Ηδη έχουν κλείσει συνεργασία με την πολύ μεγάλη ηλιακή πλατφόρμα της Αλμέιρα στην Ισπανία, όπου υπάρχει άφθονη ηλιακή ενέργεια. «Το σύστημα είναι πολύ αποδοτικό και οικονομικά αποτελεσματικό, γιατί αξιοποιούμε την ηλιακή θερμότητα που έχει απόδοση 70% της ηλιακής ενέργειας». Γιατί δεν θα μπορούσε ένα τέτοιο έργο να γίνει στην Ελλάδα; «Το κόστος κατασκευής του συστήματος δεν είναι οικονομικά αποτρεπτικό. Εάν υπάρχει εθνική ενεργειακή και ερευνητική στρατηγική είμαστε πρόθυμοι να συμβάλλουμε», λέει ο συντονιστής του HYDROSOL. Ο δρ Κωνσταντόπουλος αποφοίτησε από το Πολυτεχνείο Θεσσαλονίκης το 1985 και συνέχισε σπουδές στο εξωτερικό. «Γίνεται σημαντική ερευνητική δουλειά αλλά είναι αποτέλεσμα κυρίως της δουλειάς των ίδιων των ερευνητών και της υποστήριξης από πηγές από το εξωτερικό. Ο κρατικός - τακτικός προϋπολογισμός δεν ξεπερνά το 10% των εξόδων του εργαστηρίου μας. Για να “βγούμε” στηριζόμαστε στα προγράμματα που φέρνουμε».
πηγή καθημερινή ιι.3.2007. lornion.blogspot.com
Comments