Το ερευνητικό έργο του Πανεπιστημίου Κρήτης και η στοχοθεσία της Γνωμοδοτικής Επιτροπής «Για το Υδρογόνο στην Κρήτη» της Περιφέρειας Κρήτης
Σκαλοπάτι για την πράσινη μετάβαση του νησιού και ένα ρεαλιστικά αξιοποιήσιμο πράσινο καύσιμο για τα επόμενα χρόνια είναι το υδρογόνο, το οποίο σε μία εποχή εξάντλησης των φυσικών πόρων και των ορυκτών καυσίμων, επιβάρυνσης του περιβάλλοντος και επιδείνωσης προβλημάτων, όπως η λειψυδρία και τα υψηλά ενεργειακά κόστη, προβάλλει ως μονόδρομη μελλοντική λύση. Το ερευνητικό έργο του Πανεπιστημίου Κρήτης σχετικά με τη συγκέντρωση, την αποθήκευση και τη βέλτιστη δυνατή αξιοποίηση του υδρογόνου είναι ένα χρήσιμο πρώτο βήμα στην κατεύθυνση εξερεύνησης εναλλακτικών μεθόδων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Με γνώμονα τα διαθέσιμα ερευνητικά εργαλεία και τις υφιστάμενες ενεργειακές ανάγκες, συστάθηκε πρόσφατα από την Περιφέρεια Κρήτης, Γνωμοδοτική Επιτροπή για το Υδρογόνο, με στόχο να συγκεντρώσει, να συντονίσει και να κατευθύνει τις προσπάθειες αξιοποίησης του υδρογόνου ως καύσιμο στην Κρήτη, καθώς και να αναδείξει τις βασικές κατευθυντήριες γραμμές στις οποίες πρέπει να κινηθούν ερευνητικοί και ακαδημαϊκοί, αιρετοί, ιδιωτικοί και δημόσιοι φορείς. Το υδρογόνο αποτελεί ένα καύσιμο εύκολα εντοπίσιμο μεν, το οποίο μάλιστα παράγει πέντε φορές περισσότερη ενέργεια σε σχέση με άλλα ορυκτά καύσιμα, αλλά είναι δύσκολο να συγκεντρωθεί και κυρίως να αποθηκευτεί, λόγω της αραιής του σύστασης. Όπως εξήγησε μεταξύ άλλων μιλώντας στα «Ρ.Ν.», ο Γιώργος Φρουδάκης, καθηγητής στο τμήμα Χημείας του Πανεπιστημίου Κρήτης, υπεύθυνος του Εργαστηρίου Materials Modeling and Design Group και επιστημονικά υπεύθυνος της Γνωμοδοτικής Επιτροπής για το Υδρογόνο της Περιφέρειας Κρήτης, μπορεί η εγκατάσταση μονάδων και η δημιουργία εργαλείων για τη χρήση υδρογόνου να είναι μία πολυέξοδη υπόθεση, ωστόσο κρίνεται αναγκαία σε μία περίοδο που οι επιλογές στη διαθεσιμότητα ορυκτών καυσίμων μειώνονται και η αποδοτικότητά τους περιορίζεται. Η Κρήτη παρότι κινείται ακόμα σε πολύ ρηχά νερά όσον αφορά το υδρογόνο, βρίσκεται σε εξέλιξη και σε τροχιά υλοποίησης η σύσταση δύο κοιλάδων υδρογόνου, δηλαδή μέρη συλλογής και παραγωγής υδρογόνου. Οι προτάσεις του Πανεπιστημίου επικεντρώνονται στην αποθήκευση υδρογόνου μέσα από τα υλικά MOF (Metal-Organic Frameworks), δηλαδή πορώδη, υβριδικά κρυσταλλικά υλικά που δημιουργούνται από την αυτοσυναρμολόγηση μεταλλικών ιόντων ή συστάδων με οργανικά συνδετικά μόρια. Τα MOF πέρα από το γεγονός ότι δίνουν τη δυνατότητα να αξιοποιηθεί το υδρογόνο για την παραγωγή ενέργειας, μπορούν ακόμα να λειτουργήσουν ως πάτημα για τη δημιουργία εφαρμογών και εργαλείων παραγωγής νερού. «Το υδρογόνο είναι σίγουρα το καύσιμο του μέλλοντος. Πρόκειται για ένα πράσινο καύσιμο, η καύση του υδρογόνου, δηλαδή η ένωση με οξυγόνο, παράγει μόνο καθαρό νερό», ανέφερε μεταξύ άλλων ο κ. Φρουδάκης.
Η πορεία του υδρογόνου στην Κρήτη και ο ρόλος της γνωμοδοτικής επιτροπής
Σε πολύ αρχικό στάδιο επεξεργασίας και αξιοποίησης του υδρογόνου βρίσκεται ακόμα η Κρήτη, σύμφωνα με τον κ. Φρουδάκη, ωστόσο τόσο η σύσταση της επιτροπής, όσο και η έρευνα του πανεπιστημίου είναι αξιόλογες βάσεις για την εκκίνηση της πορείας προς την πράσινη μετάβαση. «Στην Κρήτη είμαστε στο μηδέν ακόμα προς την μετάβαση. Τώρα πάνε να δημιουργηθούν δύο κοιλάδες υδρογόνου, δηλαδή μέρη στα οποία θα παράγεται υδρογόνο, γιατί το υδρογόνο υπάρχει και ελεύθερο στην φύση, δεν είναι δηλαδή ότι θα σκάψεις για να το πάρεις, μπορείς να το πάρεις και από την ατμόσφαιρα και συνήθως το παίρνεις, με ηλεκτρόλυση, με ανεμογεννήτριες ή φωτοβολταϊκά, δηλαδή με πράσινη ενέργεια», ανέφερε και στη συνέχεια συμπλήρωσε: «Η επιτροπή του υδρογόνου, που φτιάχτηκε από την Περιφέρεια με πρόταση του Γιώργου Αλεξάκη, έχει καθηγητές από όλα τα ιδρύματα και ουσιαστικά ο ρόλος της είναι να φτιάξει τον οδικό χάρτη του πώς σιγά-σιγά η Κρήτη θα ενισχύσει την έρευνα σε θέματα υδρογόνου και πώς σιγά-σιγά θα περάσουμε τις τεχνολογίες υδρογόνου, για να τις εφαρμόσουμε στο νησί, δηλαδή προτείνουμε για παράδειγμα στον ΒΟΑΚ, όταν φτιαχτεί, να υπάρχουν πρατήρια υδρογόνου. Το νησί θα πρέπει να έχει τουλάχιστον τέσσερα πρατήρια στις τέσσερις μεγάλες πόλεις του ΒΟΑΚ, ώστε να μπορεί και κάποιος να πάρει ένα αυτοκίνητο υδρογόνου». Αναφορικά τώρα με το κατά πόσο αυτό το σενάριο είναι εφικτό, ο κ. Φρουδάκης τόνισε: «Το σενάριο για τον ΒΟΑΚ είναι ρεαλιστικό και δεν θα αποφευχτεί. Ο ΒΟΑΚ μπορεί να μην είναι ρεαλιστικός πότε θα γίνει, αλλά όταν γίνει, πρατήρια θα υπάρξουν, δεν υπάρχει άλλο βιώσιμο σενάριο. Τα ορυκτά καύσιμα σιγά-σιγά εξαντλούνται και η ρύπανση είναι μεγάλη, οπότε θα πρέπει να απομακρυνθούμε από αυτήν την κατεύθυνση». Επιπλέον, ο κ. Φρουδάκης σημείωσε: «Είμαστε σε πολύ αρχικά επίπεδα, υπάρχει όμως και πολύ σοβαρή έρευνα που γίνεται στο Πανεπιστήμιο Κρήτης και επίσης είναι πολύ σημαντικό το βήμα που έγινε από την Περιφέρεια για να φτιαχτεί αυτή η επιτροπή. Δηλαδή βλέπει και η Περιφέρεια Κρήτης ότι το υδρογόνο θα αρχίσει σιγά-σιγά να αξιοποιείται, πρέπει λοιπόν να υπάρξει ένα γνωμοδοτικό όργανο, το οποίο να δίνει κάποιες λύσεις, να σχεδιάζει, να προτείνει, για να μην κινούμαστε στα τυφλά».
Ο ρόλος των υλικών MOF στην παραγωγή ενέργειας και νερού
Εδώ και περισσότερα από 25 χρόνια, το Πανεπιστήμιο Κρήτης δουλεύει πάνω σε προγράμματα αποθήκευσης υδρογόνου. «Η έρευνα του Πανεπιστημίου είναι πρωτοποριακή, έχουμε πάνω από 100 δημοσιεύσεις σε τρόπους αποθήκευσης, αυτό που προτείνουμε εμείς και εργαζόμαστε είναι στην αποθήκευση υδρογόνου σε πορώδη υλικά (MOF), τα οποία είναι σαν ένα σφουγγάρι που μαζεύει τους πόρους του υδρογόνου και στη συνέχεια μπορούν να τα διοχετεύσουν», ανέφερε ο κ. Φρουδάκης, του οποίου το εργαστήριο χρησιμοποιεί μεθόδους τεχνητής νοημοσύνης για να εντοπίσει αυτά τα υλικά και να εξετάσει ποια από αυτά είναι κατάλληλα για εφαρμογή. Αυτό είναι το πρώτο στάδιο συλλογής του υδρογόνου, για την πρακτική αξιοποίηση του οποίου στη συνέχεια εργάζονται άλλα εργαστήρια του Πανεπιστημίου Κρήτης. «Μάλιστα, η Ελλάδα, το Πανεπιστήμιο Κρήτης μαζί με τον Δημόκριτο, συμμετέχουν σε ένα πολύ μεγάλο ευρωπαϊκό πρόγραμμα που είναι αυτό, πώς δηλαδή θα βρεις αυτά τα υλικά και ποια θα επιλέξεις για να αποθηκεύσεις υδρογόνο», σημείωσε ο κ. Φρουδάκης και στη συνέχεια απαντώντας σε ερώτημα για κατά πόσο το υδρογόνο μπορεί να συμβάλλει στο πρόβλημα της λειψυδρίας, ανέφερε: «Τα υλικά MOF μπορούν να συνδεθούν με το νερό και να προσροφήσουν στους πόρους τους, εκτός από υδρογόνο και νερό». Όπως εξήγησε, πρόσφατα απονεμήθηκε το βραβείο νόμπελ σε δύο καθηγητές του εξωτερικού, οι οποίοι έχουν δημιουργήσει μία συσκευή που χρησιμοποιεί αυτά τα υλικά. «Το βράδυ, λόγω υγρασίας και θερμοκρασίας, παίρνουν στους πόρους τους το νερό σε μορφή υγρασίας και τη μέρα που έχει ζέστη, με τη θερμότητα μόνο και την ενέργεια του ήλιου το αποδίδουν σε καθαρό νερό. Φανταστείτε μία συσκευή, η οποία χωρίς ενεργειακό κόστος μπορεί το βράδυ να μαζεύει υγρασία και την μέρα να σου δίνει καθαρό νερό», εξήγησε, καταλήγοντας στο ότι αυτή είναι η πιο εντυπωσιακή εφαρμογή αυτών των υλικών και μπορεί προφανώς να παράγει συμπληρωματικές λύσεις στο πρόβλημα της λειψυδρίας για την Κρήτη.
Συγκριτικά πλεονεκτήματα του υδρογόνου και έλλειψη υποδομών
Είναι γνωστό ότι στο εξωτερικό κυκλοφορούν ήδη αυτοκίνητα υδρογόνου, τα οποία το χρησιμοποιούν ως καύσιμο σε κινητήρες εσωτερικής καύσης, στις λεγόμενες κυψέλες καυσίμου (fuel shells) στις οποίες από την μία μπαίνει υδρογόνο και οξυγόνο και παράγεται ηλεκτρισμός, όπως εξήγησε ο κ. Φρουδάκης. Οι βασικοί ανταγωνιστές του υδρογόνου στα αυτοκίνητα λοιπόν είναι η ηλεκτρική μηχανοκίνηση, η οποία ωστόσο σύμφωνα με τον κ. Φρουδάκη είναι περιορισμένων διαστάσεων: «Ας πούμε λοιπόν ότι προχωράμε στο να φτιάξουμε μία οικονομία, στην οποία όλα τα αυτοκίνητα είναι μπαταρίας. Φανταστείτε ξαφνικά όλα τα αμάξια στο Ηράκλειο ή στο Ρέθυμνο να γίνουν ηλεκτρικά, που θα φορτίζουμε όλα αυτά τα αμάξια; Τα δίκτυα των πόλεων που έχουμε σχεδιάσει δεν είναι προετοιμασμένα για να φορτίζουμε κάθε βράδυ όλα τα αυτοκίνητα. Θα χρειαστούμε τεράστιες αλλαγές στις υποδομές. Το να έχεις κάποια ηλεκτρικά αυτοκίνητα είναι καλό, το να έχεις πάρα πολλά ηλεκτρικά είναι πρόβλημα», ανέφερε. Ωστόσο, όπως σημείωσε ο κ. Φρουδάκης, η αποθήκευση υδρογόνου είναι το πιο δύσκολο κομμάτι της αλυσίδας, μέχρι την τελική αξιοποίησή του και μία πολυέξοδη διαδικασία. «Ξεκινάμε με ένα κακό ενεργειακό ισοζύγιο, δηλαδή θα πρέπει να παράξεις ηλεκτρισμό, με πράσινη ενέργεια, να πάρεις νερό, να το ηλεκτρολύσεις, να το κάνεις υδρογόνο και μετά το υδρογόνο να το μεταφέρεις, να το κάψεις και θα το ξανακάνεις νερό και να πάρεις ηλεκτρική ενέργεια, δηλαδή έχεις δύο διαδικασίες, την μία της ηλεκτρόλυσης που έχει ένα κόστος ενεργειακό και την άλλη των κυψελών που έχει επίσης ενεργειακό κόστος», υπογράμμισε και στη συνέχεια πρόσθεσε: «Το πρόβλημα είναι ότι δεν υπάρχουν άλλα πράσινα καύσιμα, δηλαδή δεν μπορούμε να πάμε κάπου αλλού, δεν είναι εύκολο, δεν υπάρχουν άλλες βιώσιμες λύσεις, οπότε κατ’ ανάγκη θα πρέπει να πληρώσουμε το τίμημα». Όσον αφορά τα υλικά MOF τώρα, ο κ. Φρουδάκης ξεκαθάρισε ότι το κόστος παραγωγής τους είναι μεγάλο, όμως σε περίπτωση μαζικής παραγωγής, μπορεί το κόστος να μειωθεί. Τέλος, για το πρόβλημα της αυτοκίνησης υδρογόνου, ο κ. Φρουδάκης κατέληξε: «Στην Ελλάδα δεν έχουμε ακόμα υποδομές και βρισκόμαστε μπροστά στο εξής δίλημμα: Για να γίνουν υδρογονάδικα πρέπει να υπάρχουν αυτοκίνητα υδρογόνου. Υπάρχει το θέμα η κότα έκανε το αυγό ή το αυγό την κότα. Στις άλλες χώρες ανέλαβε το κράτος και προώθηση την ύπαρξη υγρογονάδικων, έτσι και στην Ελλάδα πρέπει να γίνει ένας σχεδιασμός για την μετάβαση στην εποχή του υδρογόνου».
