Η διασύνδεση του ενεργειακού τομέα, της βιομηχανίας και των μεταφορών αποτελεί ένα από τα βασικά ζητούμενα για τη βελτίωση του οικονομικού αλλά και περιβαλλοντικού αποτυπώματος συνδυασμένων οικονομικών δραστηριοτήτων ευρείας κλίμακας.

Για το λόγο αυτό, βρίσκεται στο επίκεντρο σημαντικών προσπαθειών για την ανάπτυξη καινοτόμων τεχνολογικών εφαρμογών.

Οι ειδικοί εκτιμούν ότι το «πράσινο» υδρογόνο, που παράγεται με ηλεκτρόλυση και χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, μπορεί να αποτελέσει τον βασικό ενεργειακό φορέα για την διασύνδεση αυτή.

Μέχρι στιγμής, όμως, οι προσπάθειες να αναπτυχθεί η παραγωγή του σε εγκαταστάσεις μεγάλης κλίμακας «σκοντάφτουν» σε μια σειρά από προβλήματα, που περιορίζουν την απόδοσή τους.

Μια από τις πιο σημαντικές ερευνητικές προσπάθειες που αναπτύσσονται για να ξεπεραστεί αυτό το πρόβλημα έχει έντονο ελληνικό χρώμα, καθώς συμμετέχει ένα από τα κορυφαία ερευνητικά ιδρύματα της χώρας, αλλά και μια από τις πιο δραστήριες ελληνικές start-up επιχειρήσεις.  

Πρόκειται για το πρόγραμμα PRETZEL, το οποίο χρηματοδοτείται από το Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking (FCH JU), την τεχνολογική πλατφόρμα Υδρογόνου και Κυψελών Καυσίμου της Ευρωπαϊκής Ένωσης έχει διάρκεια 3 έτη και συνολικό προϋπολογισμό 2 εκατ. ευρώ.

Στο έργο, από ελληνικής πλευράς, συμμετέχει η ερευνητική ομάδα του Εργαστηρίου Ανάπτυξης Ολοκληρωμένων Συστημάτων Διεργασιών (ΕΑΝΟΣΥΣ) του Ινστιτούτου Χημικών Διεργασιών και Ενεργειακών Πόρων (ΙΔΕΠ) του Εθνικού Κέντρου Έρευνας και Τεχνολογικής Ανάπτυξης και η Adamant Composites Ltd., μια ελληνική start-up επιχείρηση με εξειδίκευση στην ανάπτυξη νανοσύνθετων υλικών, που ιδρύθηκε το 2012, με έδρα την Πάτρα.

Καινοτόμος προσέγγιση, με πολλαπλά οφέλη

Όπως εξηγούν οι ερευνητές του ΕΚΕΤΑ, η προτιμώμενη τεχνολογία για την παραγωγή «πράσινου» υδρογόνου είναι η ηλεκτρόλυση σε διατάξεις τύπου μεμβράνης εναλλαγής πρωτονίων (Proton Exchange Membrane, PEM).

Το πρόβλημα, όμως, είναι ότι οι μεγάλες εγκαταστάσεις δύσκολα επιτυγχάνουν όλους τους βασικούς δείκτες απόδοσης, όπως αυτοί ορίζονται από την ευρωπαϊκή τεχνολογική πλατφόρμα FCH-JU, όσον αφορά το κόστος, την απόδοση, τη διάρκεια ζωής και τη λειτουργικότητα.

Για να λυθεί το πρόβλημα αυτό, απαιτείται μια μεγάλη βελτίωση στην τεχνολογία.

Αυτός ακριβώς είναι και ο στόχος του ερευνητικού προγράμματος PRETZEL, στο οποίο συμμετέχει και η ερευνητική ομάδα του ΕΚΕΤΑ.

Στόχος του συγκεκριμένου έργου είναι η ανάπτυξη ενός συστήματος ηλεκτρόλυσης PEM ισχύος 25 kW, βασισμένο σε μια καινοτόμο προσέγγιση, η οποία επιτρέπει την λειτουργία σε πίεση έως 100 bar.

Η προσέγγιση αυτή έχει ήδη κατοχυρωθεί με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας.

Όπως εξηγούν οι ερευνητές του ΕΚΕΤΑ, η διάταξη ηλεκτρόλυσης θα μπορεί να λειτουργεί υπό δυναμικές συνθήκες μεταβαλλόμενης ισχύος, που αντιστοιχεί σε τιμές πυκνότητας ρεύματος μεταξύ 4 και 6 Α/cm2 σε θερμοκρασία έως 90°C, επιτυγχάνοντας μια απόδοση 70%.

Το επιπλέον πλεονέκτημα, πέραν της εξαιρετικά υψηλής απόδοσης, είναι ότι αυτή θα μπορεί να παραμένει σταθερή για περισσότερο από 2,000 ώρες συνεχούς λειτουργίας.

Επιπλέον, το κόστος των υλικών που αποτελούν την συστοιχία (stack) ηλεκτρόλυσης θα μειωθεί σε μεγάλο βαθμό. Αυτό θα επιτευχθεί με τη χρήση επιστρώσεων από μη-πολύτιμα μέταλλα και με προηγμένους ηλεκτροκαταλύτες υποστηριγμένους σε κεραμικούς φορείς-υποστρώματα.

Επίσης, θα βελτιστοποιηθούν και όλα τα επιμέρους στοιχεία του συστήματος, με αποτέλεσμα αφενός τη συνολική μείωση του κόστους και αφετέρου την βελτίωση της αξιοπιστίας του.

Πέραν του ΕΚΕΤΑ και της Adamant Composites, οι φορείς που συμμετέχουν στο έργο είναι οι εξής:

-DLR: Deutches Zentrum fur Luft- und Raumfahrt e.V. (Γερμανία - Συντονιστής του έργου) 

-WHS: Westfalische Hochschule Gelsenkirchen, Bocholt, Recklinghausen (Γερμανία)   

-ARMINES: Association pour la Recherche et le Développement des Méthodes et Processus Industriels (Γαλλία)

-UPT: Univesitatea Politehnica Timisoara (Ρουμανία)

-GKN Sinter Metals Filters GmbH Radevormwald (Γερμανία)

-IBERCAT: Soluciones Cataliticas Ibercat, S. L. (Ισπανία)

-iGas Energy GmbH (Γερμανία)