Αυτονομία ρεύματος με φωτοβολταϊκά και Υδρογόνο. Ένα όνειρο όχι και τόσο μακρινό...
Αυτόνομα φωτοβολταϊκά με πάνελ ισχύος 600Wp ++, μπαταρίες λιθίου, ανεμογεννήτριες καθέτου άξονα, υδρογόνο... Πρίν μόλις μία-δυο δεκαετίες τα παραπάνω αποτελούσαν ένα τεχνολογικό όνειρο στα εργαστήρια των Πολυτεχνείων του κόσμου, όπου τα πιο κοφτερά μυαλά της μηχανολογίας φαντασιώνονταν ένα ενεργειακά αυτόνομο μέλλον... Στην αυγή του 2021 το όνειρο αυτό δεν απέχει πολύ από το να πραγματοποιηθεί.
Δεν αργεί η μέρα εκείνη που ένα αυτόνομο ενεργειακά σπίτι σε κάποια γωνιά της Ελλάδας θα τροφοτείται από τον ήλιο ή/και τον άνεμο, αποθηκεύοντας την πλεονάζουσα ενέργεια σε μία υπερσύγχρονη μπαταρία λιθίου (γιατί όχι Ελληνική - πχ Sunlight Lioness), η οποία όταν γεμίσει θα δίνει εντολή για την ηλεκτρόλυση νερού και την παραγωγή υδρογόνου είτε για το αυτοκίνητο είτε ως δεύτερο buffer αποθήκευσης ενέργειας...
Η αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας για παραγωγή υδρογόνου αποτελεί επίκεντρο πολλών μελετών τα τελευταία χρόνια. Στην Ελλάδα, η άφθονη ηλιακή ενέργεια σε συνδυασμό με την παραγωγή υδρογόνου μπορεί να οδηγήσει στην κάλυψη των ενεργειακών αναγκών ενός κτιρίου εξαλείφοντας την απαίτηση συμβατικών πηγών ενέργειας (ορυκτά καύσιμα) και του αντίκτυπου που έχουν αυτές στο περιβάλλον.
Για την παραγωγή του υδρογόνου από την ηλιακή ενέργεια, χρησιμοποιείται η ενέργεια που παράγεται από το φωτοβολταϊκό σύστημα έτσι ώστε να πραγματοποιηθεί η χημική αντίδραση ηλεκτρόλυσης του νερού (Η2Ο ̶-> Η2 + Ο). Το ¨καθαρό¨ υδρογόνο που παράγεται μπορεί να αποθηκευτεί για μεγάλα χρονικά διαστήματα σε ειδικές φιάλες. Στην συνέχεια, το υδρογόνο μπορεί να χρησιμοποιηθεί με ποικίλους τρόπους:
- Αυτούσιο ως εναλλακτικό καύσιμο σε σταθμό εφοδιασμού οχημάτων υδρογόνου ή σε καυστήρες για θέρμανση αντίστοιχης τεχνολογίας κ.α. με μηδενικές εκπομπές αέριων ρύπων
- Για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας με την χρήση της τεχνολογίας κυψελών καυσίμου (διαδικασία αντίστροφη της ηλεκτρόλυσης του νερού) για κάλυψη αναγκών ηλεκτροδότησης μιας οικίας, επιχείρησης κ.ο.κ.
Να σημειωθεί ότι έως σήμερα το υδρογόνο χρησιμοποιείται κυρίως σε βιομηχανίες και για την παραγωγή του γίνεται χρήση ορυκτών καυσίμων ώστε να εξασφαλιστεί η απαιτούμενη ηλεκτρική ενέργεια ηλεκτρόλυσης με ότι αυτό συνεπάγεται για το περιβάλλον. Όταν η ενέργεια αυτή θα προέρχεται από ανανεώσιμες πηγές (ηλιακή, αιολική) οι ρύποι που θα εκλύονται για την παραγωγή του υδρογόνου θα είναι μηδενική.
Επίσης ενδιαφέρον παρουσιάζει και μια έρευνα επιστημόνων στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Lappeenranta (LUT) της Φινλανδίας, που δημοσιεύτηκε στο Solar Energy, στην οποία εξετάστηκε η τεχνική σκοπιμότητα ενός οικιακού φωτοβολταϊκού συστήματος εκτός δικτύου (off-grid) σε συνδυασμό με βραχυπρόθεσμη αποθήκευση ενέργειας σε μπαταρίες και εποχική αποθήκευση υδρογόνου. Η έρευνα πραγματοποιήθηκε σε μια οικία σε συνθήκες βόρειου κλίματος και κατέληξε, μεταξύ άλλων, στο συμπέρασμα ότι ο συνδυασμός (μπαταρίες και υδρογόνο) θα ήταν μια βιώσιμη λύση για ένα οικιακό σύστημα εκτός δικτύου αν και ο περιορισμός της υψηλής κατανάλωσης ενέργειας θα ήταν κρίσιμος.
Επομένως το υδρογόνο μπορεί να χρησιμοποιηθεί επικουρικά σε ένα σύστημα με μπαταρίες, για αποθήκευση πλεονάζουσας ενέργειας από τα φωτοβολταϊκά, η οποία θα χρησιμοποιηθεί για την φόρτιση των μπαταριών όταν το επίπεδο της φόρτισής τους ¨πέσει¨ κάτω από ένα όριο. Ουσιαστικά σε ένα αυτόνομο φωτοβολταϊκό σύστημα το υδρογόνο μπορεί να μας δώσει περισσότερες ημέρες αυτονομίας κατά τους χειμερινούς μήνες όπου η παραγωγή ενέργειας είναι μειωμένη (κατά 2,5 φορές συγκριτικά με το καλοκαίρι). Ένα τέτοιο σύστημα στην Ελλάδα, όπου η δυνατότητα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από φωτοβολταϊκά είναι πολύ μεγαλύτερη από μια περιοχή της βόρειας Ευρώπης, θα μπορούσε να προσφέρει πραγματική αυτονομία σε μια οικία, καλύπτοντας όλες τις ανάγκες της.
