Οι χρήσεις του υδρογόνου - Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα έναντι συμβατικών πηγών ενέργειας

Το υδρογόνο έχει χαρακτηριστεί ως το καύσιμο του μέλλοντος

Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως φορέας ενέργειας, δηλαδή ως μια μορφή ενεργειακού νομίσματος. Μάλιστα αυτή τη στιγμή γίνονται σημαντικές προσπάθειες, κυρίως στα ιδιαίτερα ανεπτυγμένα κράτη, για τη μετατροπή της προσαρμοσμένης στα συμβατικά καύσιμα υποδομής σε υποδομή με βάση το υδρογόνο. Ενδεικτικά, ηΙσλανδία, προβλέπει υποδομή πλήρως βασισμένη στο υδρογόνο μέχρι το 2030 - 2040, ενώ μέχρι το 2030 στόχος του Υπουργείου Οικονομίας των ΗΠΑ είναι η αντικατάσταση του 10% της ενεργειακής κατανάλωσης από ενέργεια προερχόμενη από υδρογόνο.

 

FUEL CELLS

Το υδρογόνο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να παραχθεί ενέργεια είναι οι λεγόμενες κυψέλες καυσίμου (fuel cells), στοιχεία τα οποία χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας με βάση το υδρογόνο.

 

Τα αυτοκίνητα που λειτουργούν με fuel cell

α) Δεν εκπέμπουν διοξείδιο του άνθρακα αλλά υδρατμούς (νερό),

β) Είναι πιο αθόρυβα αλλά

γ) Ακόμα είναι πολύ πιο ακριβά από τα συμβατικά τόσο στην αγορά όσο και για στη λειτουργία τους.

δ) Η διάδοση τέτοιων οχημάτων θα απαιτήσει τα πρατήρια καυσίμων να διαθέτουν υγρό υδρογόνο.

ε) Τα πρατήρια καυσίμων υδρογόνου και οι δεξαμενές υδρογόνου των αυτοκινήτων είναι απαραίτητο να είναι ειδικής κατασκευής ώστε να αντέχουν μεγάλη πίεση.

στ) θα πρέπει ακόμα να βρεθεί τρόπος για την ασφαλή μεταφορά του υδρογόνου απο τον τόπο παρασκευής του στα πρατήρια πώλησης. Αυτό είναι πολύ δύσκολο γιατί αντιδρά με το οξυγόνο και οποιαδήποτε διαρροή μπορεί να προκαλέσει ισχυρή έκρηξη. Έκρηξη θα  συμβεί, και στην περίπτωση που ένα όχημα που κινείται με υδρογόνο έχει ένα άσχημο τρακάρισμα.

Πρέπει να γίνει κατανοητό ότι τα fuel cells δεν είναι μορφή ενέργειας αλλά μια «αποθήκη ενέργειας». Όταν το υδρογόνο καίγεται δεν παράγει καυσαέρια αλλά νερό. Για να πάρουμε όμως το υδρογόνο πρέπει να χρησιμοποιήσουμε ηλεκτρική ενέργεια για να διασπάσουμε το νερό σε υδρογόνο και οξυγόνο. Έτσι η όποια ρύπανση του περιβάλλοντος μετατοπίζεται στο σημείο που παράγεται η ηλεκτρική ενέργεια.

 

Σε συμβατικά αυτοκίνητα

Το υδρογόνο μπορεί να χρησιμοποιηθεί Μηχανές Εσωτερικής Καύσης βενζίνης ή Diesel  αντικαθηστόντας ένα μέρος απο την ποσοτητα του συμβατικού καυσήμου. Οι εταιρείες που παράγουν τα συστήματα παραγωγής υδρογόνου για συμβατικά αυτοκίνητα υποστηρίζουν ότι η εξοικονόμιση του καυσίμου φτάνει μέχρι το 30%.

 

ΑΛΛΕΣ ΧΡΗΣΕΙΣ 

Το υδρογόνο δεν υπάρχει στη φύση με τη μορφή καθαρού αερίου. Οι μέθοδοι παρασκευής χωρίζονται σε 3 κύριες κατηγορίες, τις θερμοχημικές, τις ηλεκτρολυτικές και τις φωτολυτικές. Οι περισσότερες μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή του περιλαμβάνουν τη διαδικασία της υδρόλυσης

Μεταξύ των κυριώτερων χρήσεων του είναι

  • Στην παρασκευή αμμωνίας, μεθανίου ή μεθανόλης. Αυτά χρησιμοποιούνται στη συνέχεια για την παρασκευή άλλων προϊόντων, όπως εκρηκτικά, λιπάσματα, αντιψυκτικά κτλ.

  • Στην τεχνολογία τροφίμων για την παρασκευή υδρογονανθράκων.

  • Στην επιστήμη της φυσικής με εφαρμογή στη μελέτη των στοιχειωδών σωματιδίων.

  • Με τη μορφή υγρού βρίσκει χρήση στη μελέτη της υπεραγωγιμότητας.

Πέρα από τις πολλές του χρήσεις στη χημική βιομηχανία, το υδρογόνο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως φορέας ενέργειας. Σε παγκόσμιο επίπεδο, η τάση κατανάλωσης καυσίμων όλο και λιγότερης περιεκτικότητας σε άνθρακα είναι εμφανής. Το υδρογόνο απαλλαγμένο από κάθε ποσό άνθρακα μπορεί να προσφέρει αρκετή ενέργεια για καθημερινές χρήσεις όπως η ηλεκτροδότηση κτιρίων ή η κίνηση των μεταφορικών μας μέσων. Μάλιστα αυτή τη στιγμή γίνονται σημαντικές προσπάθειες, κυρίως στα ιδιαίτερα ανεπτυγμένα κράτη, για τη μετατροπή της προσαρμοσμένης στα καύσιμα άνθρακα υποδομής σε υποδομή με βάση το υδρογόνο. Ενδεικτικά, η Ισλανδία, προβλέπει σε μία υποδομή πλήρως βασισμένη στο υδρογόνο μέχρι το 2030-2040, ενώ μέχρι το 2030 στόχος του υπουργείου ενέργειας των Η.Π.Α. είναι η αντικατάσταση του 10% της ενεργειακής κατανάλωσης από ενέργεια υδρογόνου.

Χαρακτηριστικό παράδειγμα για το πως το υδρογόνο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να παραχθεί ενέργεια είναι οι λεγόμενες στοιχεία τα οποία χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας με βάση αυτό.

 

 

Πλεονεκτήματα έναντι συμβατικών πηγών ενέργειας

  • Το υδρογόνο έχει τo υψηλότερο ενεργειακό περιεχόμενο ανά μονάδα βάρους από οποιοδήποτε άλλο γνωστό καύσιμο, 120,7 kJ/kg, περίπου τρεις φορές μεγαλύτερο από αυτό της συμβατικής βενζίνης.

  • Kαθαρή καύση. Όταν καίγεται με οξυγόνο παράγει μόνο νερό και θερμότητα. Όταν καίγεται με τον ατμοσφαιρικό αέρα, ο οποίος αποτελείται περίπου από 68% άζωτο, παράγονται επίσης αμελητέες ποσότητες οξειδίων του αζώτου.

  • Εξαιτίας της καθαρής καύσης του δε συμβάλει στη μόλυνση του περιβάλλοντος. Το ποσό του νερού που παράγεται κατά τη καύση είναι τέτοιο ώστε να θεωρείται επίσης αμελητέο και μη ικανό να επιφέρει κάποια κλιματολογική αλλαγή δεδομένης ακόμα και μαζικής χρήσης.

  • Μπορεί να συμβάλει στη μείωση του ρυθμού κατανάλωσης των περιορισμένων φυσικών καυσίμων. Αν και σε πολλές περιπτώσεις αυτά τα ίδια καύσιμα χρησιμοποιούνται για την παρασκευή υδρογόνου το ενεργειακό όφελος είναι μεγάλο. Μάλιστα η πιο συμφέρουσα οικονομικά αυτή τη στιγμή φυσικού αερίου.

  • Μπορεί να παρασκευαστεί με πάρα πολλές μεθόδους σε οποιαδήποτε χώρα και σε οποιοδήποτε μέρος κι επομένως μπορεί να βοηθήσει στην ανάπτυξη αποκεντροποιημένων συστημάτων παραγωγής ενέργειας. Αυτό θα ωφελήσει φτωχότερα και λιγότερο αναπτυγμένα κράτη τα οποία σήμερα εξαρτώνται ενεργειακά από άλλα ισχυρότερα.

     

     

Μειονεκτήματα έναντι συμβατικών πηγών ενέργειας

Τα περισσότερα μειονεκτήματα χρήσης του υδρογόνου έχουν να κάνουν με την ελλιπή σημερινή υποδομή και αποτελούν κυρίως τεχνικά προβλήματα τα οποία αναζητούν λύση.

  • Η αποθήκευση του. Δεδομένου του ότι το υδρογόνο είναι πολύ ελαφρύ, η συμπίεση μεγάλης ποσότητας σε μικρού μεγέθους δεξαμενή είναι δύσκολη λόγω των υψηλών πιέσεων που χρειάζονται για να επιτευχθεί η υγροποίηση.

  • Η έλλειψη οργανωμένου δικτύου διανομής του.

  • Η τιμή του είναι σχετικά υψηλή σε σύγκριση με αυτή της βενζίνης ή του πετρελαίου. Η περισσότερο διαδεδομένη λόγω χαμηλού κόστους μέθοδος παραγωγής υδρογόνου αυτή τη στιγμή είναι η μετατροπή του φυσικού αερίου.

  •  Ωστόσο όσο εξελίσσονται και άλλες μέθοδοι, όπως η μετατροπή της αιολικής ενέργειας, το κόστος θα συνεχίσει να μειώνεται.

  • Αν και στις περισσότερες των περιπτώσεων το υδρογόνο θεωρείται περισσότερο ασφαλές από οποιοδήποτε άλλο καύσιμο, κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες μπορεί να γίνει εξαιρετικά επικίνδυνο.

  • Η αυξημένη τιμή των κυψέλων καυσίμου με τις οποίες αυτή τη στιγμή γίνεται η μεγαλύτερη εκμετάλλευση του υδρογόνου ως καύσιμο. Επιπλέον η τεχνολογία τους δε μπορεί να θεωρηθεί ολοκληρωτικά αξιόπιστη αφού προς το παρόν υπάρχουν αρκετά τεχνικά προβλήματα τα οποία αναζητούν αξιόπιστες λύσεις. Κυψέλες προσανατολισμένες για οικιακή και μεταφορική χρήση χαρακτηρίζονται από μικρή ανοχή σε καύσιμα μη υψηλής καθαρότητας. Αυτό με τη σειρά του αυξάνει το κόστος παραγωγής του καυσίμου. Κυψέλες καυσίμου προσανατολισμένες για βιομηχανική χρήση πάλι χαρακτηρίζονται από πολέλες καυσίμου

 

https://sites.google.com/site/toidrogono/chreseis