Οι αλλαγές των κλιματικών συνθηκών καθιστούν επιτακτική την ανάγκη αναζήτησης εκείνων των πηγών ενέργειας που θα περιορίσουν τις αρνητικές επιδράσεις στο περιβάλλον και την υγεία του ανθρώπου. Ως εκ τούτου η απεξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα και η στροφή σε φιλικές προς το περιβάλλον ενεργειακές πηγές αποτελεί μονόδρομο.
Μια από τις πιο ριζοσπαστικές, όσο και ελπιδοφόρες ερευνητικά προοπτικές που αναπτύσσονται σε αυτή την κατεύθυνση, είναι τα ηλιακά καύσιμα. Ουσιαστικά, μιλάμε για μετατροπή της ηλιακής ενέργειας απευθείας σε χημική, χωρίς την παρεμβολή ενδιάμεσων σταδίων (όπως π.χ. η μετατροπή σε ηλεκτρική ενέργεια).
Όπως, μάλιστα, εξηγεί ο Δρ. Δημήτρης Δημητράκης, χημικός μηχανικός-συνεργαζόμενος ερευνητής στο Ινστιτούτο Χημικών Διεργασιών και Ενεργειακών Πόρων του ΕΚΕΤΑ, η υπεροχή των ηλιακών καυσίμων έγκειται στην παραγωγή τους με μηδενικό αποτύπωμα άνθρακα, ενώ ταυτόχρονα τα ηλιακά καύσιμα μπορεί να είναι υδρογονάνθρακες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως έχουν σε συμβατικούς κινητήρες εσωτερικής καύσης.
Ο Δρ. Δ. Δημητράκης μίλησε αναλυτικά για την τεχνολογία των ηλιακών καυσίμων και για εφαρμογές αξιοποίησης της ηλιακής ενέργειας που ερευνώνται στην ομάδα που συμμετέχει σε συνέντευξη που παραχώρησε στην Αιμιλία Δρόσου για το newsletter του ΕΚΕΤΑ.
Αναλυτικά, η συνέντευξη του Δρ. Δημητράκη έχει ως εξής:
-Δρ. Δημητράκη, δεδομένης της ραγδαίας αλλαγής των κλιματικών συνθηκών ποια είναι η τωρινή εικόνα κατανάλωσης ενέργειας στην ΕΕ και ποια η μεσοπρόθεσμη – μακροπρόθεσμη προοπτική;
-Η ενέργεια που κατανάλωσε η ΕΕ το 2016, προέρχεται σε ποσοστό άνω του 70% από ορυκτά καύσιμα, με μόνο 14% να προέρχεται από ανανεώσιμες πηγές (ηλιακή, υδροηλεκτρική, αιολική, παλιρροϊκή, γεωθερμική αλλά και βιοκαύσιμα). Μακροπρόθεσμα περιμένουμε οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας να συμμετέχουν σε ολοένα και μεγαλύτερο ποσοστό στο ενεργειακό μείγμα τόσο σε Ελλάδα όσο και σε ΕΕ και πράγματι παρατηρείται σταθερή αυξητική τάση. Ωστόσο αυτή αφορά σχεδόν αποκλειστικά τον τομέα της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Αν επιθυμούμε μια έστω και εν μέρει απεξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα θα χρειαστεί να εφαρμοστούν εναλλακτικές τεχνολογίες, οι οποίες θα πρέπει να συμπεριλαμβάνουν τόσο τον τομέα των μεταφορών όσο και ανάγκες της βιομηχανίας εν γένει.
-Πού εστιάζει η δική σας ερευνητική δουλειά;
-Εστιάζουμε σε μεθόδους μετατροπής της ηλιακής απευθείας σε χημική ενέργεια χωρίς την παρεμβολή ενδιάμεσων σταδίων, όπως για παράδειγμα τη μετατροπή σε ηλεκτρική Αυτό μπορεί γενικά να ονομαστεί ηλιακά καύσιμα. Η χημική ενέργεια παρουσιάζει μια σειρά από πλεονεκτήματα με κυριότερα την εύκολη αποθήκευση, τη φορητότητα και την πολύ μεγάλη ενεργειακή πυκνότητα. Στη πράξη αυτό σημαίνει πως στο εργαστήριό μας, το Εργαστήριο Τεχνολογίας Σωματιδίων και Αερολυμάτων του Ινστιτούτου Χημικών Διεργασιών και Ενεργειακών Πόρων του ΕΚΕΤΑ κατασκευάζουμε ηλιοθερμοχημικούς αντιδραστήρες που ακτινοβολούνται από τον ήλιο, μέσα στους οποίους πραγματοποιούνται αντιδράσεις που παράγουν ενεργειακούς φορείς. Οι αντιδράσεις αυτές βασίζονται σε υλικά που συνθέτουμε και απαιτούν υψηλές και πολύ υψηλές θερμοκρασίες, άνω των 1000οC, οι οποίες αναπτύσσονται χάρη στη συγκεντρωμένη ηλιακή ακτινοβολία. Επίσης μας ενδιαφέρουν περιπτώσεις, όπου μπορεί να γίνει χρήση της ηλιακής ενέργειας σε βιομηχανικές εφαρμογές κυρίως όπου υπάρχει η ανάγκη για πηγή θερμότητας μέσα σε κάποια διεργασία.
-Τι υποδομές απαιτούνται για τη διερεύνηση αυτών των τεχνολογιών και των εφαρμογών τους;
-Στο ΕΚΕΤΑ αναπτύχθηκαν μοναδικές υποδομές όπως ο ηλιακός προσομοιωτής και ο ηλιακός κλίβανος. Σε αυτές τις υποδομές υπάρχει η δυνατότητα για πειράματα με συγκεντρωμένη ηλιακή ακτινοβολία με θερμοκρασίες που ξεπερνούν τους 1600oC σε συνθήκες που προσομοιάζουν την πραγματική λειτουργία πεδίου.
-Μπορείτε να μας δώσετε μερικά παραδείγματα της ερευνητικής σας δραστηριότητας τόσο πάνω στα ηλιακά καύσιμα όσο και στην εφαρμογή της συγκεντρωμένης ηλιακής ακτινοβολίας;
-Ως το πιο χαρακτηριστικό παράδειγμα ερευνητικής δουλειάς μας πάνω στα ηλιακά καύσιμα πρέπει να αναφερθεί το έργο HYDROSOL-beyond. Στο έργο αυτό εκτελούνται πειράματα σε ηλιοθερμοχημικό αντιδραστήρα 750kWth, με σκοπό την παραγωγή υδρογόνου από τη οξειδοαναγωγική διάσπαση του νερού. Το υδρογόνο παραλαμβάνεται στην έξοδο του αντιδραστήρα ενώ το οξυγόνο εκλύεται σε δεύτερο στάδιο ξεχωριστά. Η ίδια μεθοδολογία μπορεί να εφαρμοστεί και για τη διάσπαση του διοξειδίου του άνθρακα σε μονοξείδιο και οξυγόνο. Παραδείγματα της δουλειάς μας στην εφαρμογή της (συγκεντρωμένης) ηλιακής ακτινοβολίας σε βιομηχανικές ανάγκες είναι τα έργα SolCement και MobiSol, στο οποίο πρώτο ερευνάται η ηλιακή ασβεστοποίηση για την τσιμεντοβιομηχανία ενώ στο δεύτερο εξετάζεται η επεξεργασία οργανικών αποβλήτων για παραγωγή χρήσιμων κλασμάτων.
-Πού εντοπίζονται τα πλεονεκτήματα των ηλιακών καυσίμων σε σχέση με τα συμβατικά καύσιμα ή άλλες εναλλακτικές μεθόδους παραγωγής ενέργειας;
-Η υπεροχή των ηλιακών καυσίμων έγκειται στην παραγωγή τους με μηδενικό αποτύπωμα άνθρακα, δηλαδή η μοναδική είσοδος ενέργειας που απαιτείται είναι η ηλιακή. Ταυτόχρονα όμως και σε αντίθεση με εναλλακτικές μεθόδους όπως τα φωτοβολταϊκά ή η ηλεκτρόλυση, τα ηλιακά καύσιμα μπορεί να είναι υδρογονάνθρακες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως έχουν σε συμβατικούς κινητήρες εσωτερικής καύσης -σε οδικές και αεροπορικές μεταφορές ή σε μονάδες παραγωγής- χωρίς την ανάγκη αλλαγής των υποδομών. Ας φανταστούμε λοιπόν την εξής εικόνα για ένα ενεργειακό μέλλον με ηλιακά καύσιμα: Η υπάρχουσα υποδομή (δίκτυα μεταφοράς, κινητήρες και εργοστάσια) η οποία σε μεγάλο βαθμό είναι ήδη βελτιστοποιημένη, μπορεί να παραμείνει ως έχει. Το διοξείδιο του άνθρακα που εκπέμπεται από τις διάφορες πηγές, μπορεί να δεσμευτεί και να μεταφερθεί σε περιοχές στις οποίες υπάρχουν μονάδες παραγωγής ηλιακών καυσίμων. Σε αυτές τις μονάδες το διοξείδιο του άνθρακα μαζί με νερό με τη βοήθεια του ήλιου μετατρέπεται σε μίγμα μονοξειδίου του άνθρακα και υδρογόνου – αέριο σύνθεσης. Το αέριο σύνθεσης μεταφέρεται σε συμβατικές χημικές μονάδες όπου μετατρέπεται σε υδρογονάνθρακες, οι οποίοι χρησιμοποιούνται ως καύσιμο, κλείνοντας έτσι τον κύκλο και υποκαθιστώντας έτσι τους ορυκτούς πόρους με ανανεώσιμους ενεργειακούς πόρους.
