Μουσείο Τυπογραφείας

Ηλεκτρικά οχήματα με κυψέλες καυσίμου

Είναι εφικτή η χρήση τους σήμερα στην Κρήτη;

  • Ηλεκτρικό τρένο με κυψέλη καυσίμου και χρήση υδρογόνου. Αναπτύσει ταχύτητες μέχρι 140χλμ ανά ώρα, είναι αθόρυβο και δεν εκπέμπει  ανθρακούχα αέρια. Έχει κατασκευαστεί από τη Γαλλική εταιρία Alstom και κυκλοφορεί στο δίκτυο της βόρειας Γερμανίας
  • Τα ηλεκτρικά οχήματα με κυψέλες καυσίμου ανεφοδιάζονται με υδρογόνο στα πρατήρια καυσίμων τα οποία διαθέτουν το καύσιμο αυτό.
  • Ηλεκρικό όχημα με κυψέλη καυσίμου. Όλο και περισσότερες εταιρίες σήμερα κατασκευάζουν τέτοια οχήματα

Τα μεγάλα περιβαλλοντικά προβλήματα του πλανήτη όπως η κλιματική αλλαγή αλλά και η προσπάθεια αντιμετώπισης της ατμοσφαιρικής ρύπανσης στις πόλεις στις οποίες συσσωρεύεται όλο και μεγαλύτερο μέρος του παγκόσμιου πληθυσμού, έχουν στρέψει το ενδιαφέρον των κυβερνήσεων, των εταιρειών κατασκευής οχημάτων αλλά και των καταναλωτών στη χρήση ηλεκτρικών οχημάτων σε αντικατάσταση των συμβατικών οχημάτων με μηχανές εσωτερικής καύσεως.

PIN1

Πίνακας 1: Ετήσια κατανάλωση καυσίμων οχημάτων στην Κρήτη και εκπομπές CO2 από την χρήση τους (2016)

Σήμερα υπολογίζεται ότι στην Ευρωπαική Ενωση ο τομέας των μεταφορών είναι υπεύθυνος για το ένα τέταρτο (25%) των συνολικών εκπομπών θερμοκηπιακών αερίων. Τα αμιγώς ηλεκτρικά οχήματα διακρίνονται σε δύο κατηγορίες,

Α) Τα ηλεκτρικά οχήματα με επαναφορτιζόμενες μπαταρίες, και
Β) Στα ηλεκτρικά οχήματα με κυψέλες καυσίμου.

PIN2

Πίνακας 2: Ομοιότητες και διαφορές ηλεκτρικών οχημάτων με επαναφορτιζόμενες μπαταρίες και με κυψέλες καυσίμου

Και οι δύο τύποι ηλεκτρικών οχημάτων έχουν ηλεκτρικούς κινητήρες και κινούνται με ηλεκτρική ενέργεια. Στα οχήματα με επαναφορτιζόμενες μπαταρίες η απαιτούμενη ηλεκτρική ενέργεια είναι αποθηκευμένη στη μπαταρία ενώ στα οχήματα μεκυψέλες καυσίμου η ηλεκτρική ενέργεια παράγεται στο ίδιο το όχημα με τη βοήθεια της κυψέλης καυσίμου. Τα ηλεκτρικά οχήματα με επαναφορτιζόμενες μπαταρίες είναι τα πιο διαδεδομένα ηλεκτρικά οχήματα σήμερα και η χρήση τους αυξάνεται συνεχώς υποκαθιστώντας τα συμβατικά οχήματα. Η ηλεκτρική ενέργεια της μπαταρίας τους επαρκεί για ορισμένα χιλιόμετρα και όταν αυτή αποφορτισθεί θα πρέπει να επαναφορτισθεί. Αντίθετα τα ηλεκτρικά οχήματα με κυψέλες καυσίμου είναι εφοδιασμένα με μία συσκευή παραγωγής ηλεκτρισμού – τη κυψέλη καυσίμου – η οποία χρησιμοποιεί κάποιο καύσιμο για να παράξει την απαραίτητη ηλεκτρική ενέργεια στο όχημα. Το καύσιμο το οποίο συνήθως χρησιμοποιείται είναι το υδρογόνο (Η2) το οποίο βρίσκεται στη δεξαμενή καυσίμου του οχήματος. Τα οχήματα αυτά θα πρέπει να ανεφοδιάζονται με υδρογόνο όπως τα συμβατικά οχήματα ανεφοδιάζονται με βενζίνη ή πετρέλαιο κίνησης στα πρατήρια καυσίμων. Η κυψέλη καυσίμου είναι μία συσκευή η οποία παράγει ηλεκτρική ενέργεια με ηλεκτροχημικό τρόπο δηλαδή απ ευθείας με τη καύση του υδρογόνου με οξυγόνο (1) κατ αναλογία με τις μηχανές εσωτερικής καύσης στις οποίες η καύση της βενζίνης ή του πετρελαίου κίνησης παράγει μηχανική ενέργεια η οποία κινεί το όχημα. Το υδρογόνο είναι το ελαφρύτερο και το πιό άφθονο στοιχείο που υπάρχει στη γη και στο σύμπαν και κατά τη καύση του παράγεται μόνο νερό και όχι ανθρακούχα αέρια και άλλοι ρύποι που παράγονται κατά τη καύση των ορυκτών καυσίμων.

Πίνακας 3: Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα αμιγώς ηλεκτρικών οχημάτων και συμβατικών οχημάτων

Πίνακας 3: Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα αμιγώς ηλεκτρικών οχημάτων και συμβατικών οχημάτων

Στη σημερινή εποχή της αειφόρου ανάπτυξης και της κλιματικής αλλαγής η δυνατότητα χρησιμοποίησης μη ανθρακούχων καυσίμων στις μεταφορές αποτελεί μία πολύ ελκυστική προοπτική η οποία θα συμβάλλει στη σημαντική μείωση των συνολικών εκπομπών ανθρακούχων αερίων στην ατμόσφαιρα. Το  υδρογόνο δυστυχώς δεν βρίσκεται σε ελεύθερη μορφή στη γη αλλά θα πρέπει να παραχθεί από άλλες ενώσεις όπως π.χ. οι υδρογονάνθρακες και το νερό. Η παραγωγή του υδρογόνου από υδρογονάνθρακες έχει το μειονέκτημα ότι ταυτόχρονα παράγεται και διοξείδιο του άνθρακα. Αντίθετα η παραγωγή του υδρογόνου από το νερό με τη διαδικασία της ηλεκτρόλυσης δεν συνοδεύεται από ανεπιθύμητους ανθρακούχους ρύπους. Δυστυχώς στη περίπτωση αυτή απαιτείται περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια για τη παραγωγή του υδρογόνου σε σχέση με αυτή που παράγεται με τη μετέπειτα χρήση του στις κυψέλες καυσίμου. Η ενδεικνυόμενη λύση είναι η παραγωγή υδρογόνου από το νερό να γίνεται με ανανεώσιμες πηγές ενέργειας όταν η ηλεκτρική ενέργεια που παράγουν περισσεύει δηλαδή δεν χρειάζεται στο δίκτυο. Τότε αυτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ηλεκτρόλυση του νερού και τη παραγωγή υδρογόνου. Το υδρογόνο, όπως προαναφέρθηκε, είναι ένα πολύ ελαφρύ αέριο που παρουσιάζει πολλές δυσκολίες στη μεταφορά και την αποθήκευση του.

Πίνακας 4: Χρησιμοποιούμενα καύσιμα σε διάφορα οχήματα

Πίνακας 4: Χρησιμοποιούμενα καύσιμα σε διάφορα οχήματα

Όμως η αφθονία των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στη Κρήτη ιδιαίτερα της ηλιακής και αιολικής ενέργειας, παρέχει τη δυνατότητα παραγωγής του απαραίτητου υδρογόνου για τη κίνηση ηλεκτρικών οχημάτων στη Κρήτη από φιλικές στο περιβάλλον ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Η αντικατάσταση των συμβατικών οχημάτων με μηχανές εσωτερικής καύσεως στη Κρήτη με αμιγώς ηλεκτρικά οχήματα είτε με επαναφορτιζόμενες μπαταρίες ή με κυψέλες καυσίμου παρέχει τη δυνατότητα παραγωγής των απαιτούμενων καυσίμων για τη κίνηση τους – ηλεκτρικής ενέργειας και υδρογόνου – από ανανεώσιμες πηγές στο νησί.
Το κόστος αγοράς ενός τέτοιου οχήματος π.χ. του μοντέλου Mirai  της Toyota ανέρχεται σε περίπου 52.000 Ευρώ ενώ εναλλακτικά διατίθεται και με λίζινγκ (leasing). Συγκριτικά το κόστος ενός μικρού ηλεκτρικού οχήματος με επαναφορτιζόμενες μπαταρίες κυμαίνεται σε 15.000- 30.000 Ευρώ ενώ σήμερα κυκλοφορούν πάνω από 1.000.000 ηλεκτρικά οχήματα στην Ευρώπη.Το κόστος του υδρογόνου για τα οχήματα αυτά κυμαίνεται σήμερα σε περίπου 9.5-11.5 λεπτά ανά χιλιόμετρο, ενώ σε μεσοπρόθεσμο ορίζοντα αναμένεται να είναι περίπου το ίδιο με το κόστος των συμβατικών καυσίμων. Συγκριτικά το κόστος καυσίμου (ηλεκτρική ενέργεια) για αμιγώς ηλεκτρικά οχήματα με επαναφορτιζόμενες μπαταρίες είναι σήμερα περίπου 3 λεπτά ανά χλμ.

Για τη προώθηση της χρήσης ηλεκτρικών οχημάτων με κυψέλες καυσίμου στη Κρήτη είναι απαραίτητη η ύπαρξη υποδομών για

Α) Παροχή του καυσίμου αυτού σε πρατήρια καυσίμων ούτως ώστε να διασφαλίζεται ότι ο ιδιοκτήτης του οχήματος θα μπορεί να προμηθευτεί το καύσιμο όταν το χρειαστεί. Συνήθως το υδρογόνο παρέχεται συμπιεσμένο σε πίεση 350-700 ατμοσφαιρών και αποθηκεύεται σε ειδικούς θαλάμους στο όχημα,  και

Β) Εγκαταστάσεων παραγωγής, αποθήκευσης και μεταφοράς του υδρογόνου.

Είναι προφανές ότι η δημιουργία των υποδομών αυτών είναι χρονοβόρα ενώ απαιτούνται σημαντικές επενδύσεις.
Η χρήση ηλεκτρικών οχημάτων με κυψέλες καυσίμου δίδει υπό προυποθέσεις τη δυνατότητα μείωσης των εκπομπών θερμοκηπιακών αερίων από το τομέα των μεταφορών εφόσον όμως η παραγωγή του υδρογόνου γίνεται από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και ηλεκτρόλυση του νερού. Δεδομένου ότι η χρήση των οχημάτων αυτών δεν προκαλεί εκπομπές αέριων ρύπων, η χρήση τους σε πόλεις θα βελτιώσει σημαντικά τη ποιότητα του αέρα τους. Η δυσκολία δημιουργίας των απαραίτητων υποδομών και το αυξημένο σήμερα κόστος των ηλεκτρικών οχημάτων με κυψέλες καυσίμου κάνει προς το παρόν απαγορευτική τη χρήση τους στη Κρήτη. Αντίθετα η χρήση ηλεκτρικών οχημάτων με επαναφορτιζόμενες μπαταρίες η οποία απαιτεί επίσης τη δημιουργία υποδομών επαναφόρτισης των μπαταριών, υποκαθιστώντας τα συμβατικά οχήματα, είναι πολύ πιο πιθανόν να αυξηθεί  όπως γίνεται σε πολλές χώρες σήμερα.

(1) Η χημική αντίδραση είναι υδρογόνο + οξυγόνο = νερό + ηλεκτρική ενέργεια    ή   Η2 + Ο2 → Η2Ο + ηλεκτρική ενέργεια

Ο Γιάννης Βουρδουμπάς είναι Χημικός Μηχανικός, επιστημονικός συνεργάτης του ΜΑΙΧ

Γράψτε το σχόλιό σας

Συμπληρώστε την παρακάτω φόρμα με τα στοιχεία και το μήνυμά σας:
Όλα τα πεδία είναι υποχρεωτικα.

Σχόλια με υβριστικό, απειλητικό, ρατσιστικό ή άλλο περιεχόμενο που η συντακτική ομάδα κρίνει πως δεν προσφέρουν στο γόνιμο διάλογο, δεν θα δημοσιεύονται. Παρακαλούμε να αποφεύγετε τα greeklish.