Υδρογόνο, βιώσιμη εναλλακτική

Μετά την υπογραφή από 195 χώρες του πρωτοκόλλου των Παρισίων (2015), η συζήτηση περιστρέφεται γύρω από τη δραστική μείωση των εκπομπών του άνθρακα (ΕτΑ), αλλά και των εκπομπών του αζώτου (NOx). Για την επίτευξη των στόχων αντιμετώπισης της υπερθέρμανσης του πλανήτη, οι υπογράφοντες δεσμεύτηκαν να περικόψουν τις ΕτΑ κατά 60% ως το 2050. Οι Μεταφορές (σε στεριά/θάλασσα/αέρα) αποτελούν το 25-40% ΕτΑ παγκοσμίως. Η ηλεκτροκίνηση, οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (ΑΠΕ), η μεγαλύτερη διείσδυση του φυσικού αερίου (φ.α.) εξαιτίας της απόρριψης των ορυκτών στερεών καυσίμων (πετρελαίου/λιγνίτη/λιθάνθρακα) από το μείγμα ηλεκτροπαραγωγής έχουν ήδη δρομολογηθεί. Η αποδοτικότερη χρήση της ενέργειας, η εξοικονόμησή της, η μετάβαση στις ΑΠΕ και σε φορείς χαμηλού άνθρακα, η δέσμευση, αποθήκευση και επαναχρησιμοποίηση του διοξειδίου του άνθρακα (CO2) αποτελούν δράσεις για παρόν και μέλλον. Για τις μετακινήσεις εντός πόλης δεν χωρεί αμφισβήτηση σε πόσο πλεονεκτικότερη θέση βρίσκονται οι ηλεκτροκινητήρες έναντι των θερμικών. Η ανάπτυξη σταθμών φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων θα δώσει απάντηση και στην «αγωνία-εύρους» για υπερτοπικές μετακινήσεις.

Η συζήτηση για το υδρογόνο

Περαιτέρω, διεξάγεται διεθνώς ζωηρή συζήτηση για την οικονομία-του-υδρογόνου (Η2). Λίγα λόγια για την παραγωγή Η2. Αυτό προκύπτει σήμερα ως παραπροϊόν της παραγωγής του φ.α./πετρελαιοειδών, γνωστό ως «γκρι Η2», ως παραπροϊόν της σύνθεσης της αμμωνίας, γνωστό ως «καφέ Η2» αν δεν δεσμεύονται οι ΕτΑ ή ως «μπλε Η2» αν δεσμεύεται το CO2, ως προϊόν διαίρεσης του νερού μέσω ηλεκτρόλυσης (πχ. θαλασσινού νερού), γνωστό ως «μπλε Η2» & ως προϊόν ηλεκτρόλυσης με χρήση ΑΠΕ/πυρηνικής ενέργειας, γνωστό ως «πράσινο Η2».

Το κόστος παραγωγής Η2 από ΑΠΕ και ορυκτά καύσιμα κυμαίνεται μεταξύ $85/MWh (από φωτοβολταϊκά) και $20/MWh με χρήση αιολικής ενέργειας, που είναι αντίστοιχο των $3/MΜ Btu για παραγωγή από φ.α.. Αυτό σημαίνει ότι όπου υπάρχει διαθέσιμο αιολικό δυναμικό, καθίσταται οικονομικά προσιτή η παραγωγή Η2. Η χώρα μας αποτελεί, ως εκ τούτου, έναν πιθανό παγκόσμιο παίκτη στην παραγωγή Η2 εξαιτίας του σημαντικού αιολικού δυναμικού στον ευρύτερο χώρο Μεσογείου-Μέσης Ανατολής.

Το υδρογόνο σε Έρευνα και Βιομηχανία

Η χρήση-Η2 στη (βαριά) Βιομηχανία, πχ. στην ανακύκλωση Μετάλλων, όπως στην χαλυβοπαραγωγή από παλαιοσιδήρους (scrap) σε ηλεκτροκαμίνους ή σε υψικαμίνους με χρήση σιδηρομεταλλεύματος, αλλά και στην ανάκτηση άλλων βασικών μετάλλων προς μείωση των τεράστιων εκλυόμενων ΕτΑ, στη Μεταποίηση, στις Μεταφορές, αλλά και στην Ενέργεια αποτελεί, τελευταία, αιχμή του δόρατος ερευνητικά και βιομηχανικά. Ερευνητές έχουν ήδη αποδείξει ότι υφιστάμενες τεχνολογίες έχουν επιτύχει υψηλό επίπεδο ετοιμότητας (TRL–Technology Readiness Level) πράγμα εξόχως ενθαρρυντικό για την διευρυμένη εφαρμογή και χρήση-Η2.
Ποιος είναι ο ρόλος του Η2 λοιπόν στην επίτευξη βιωσιμότητας; Τι ρόλο διαδραματίζει η Μεταλλουργία, η Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών; Πώς μπορεί η χώρα μας να επωφεληθεί από μια διευρυμένη χρήση-Η2 στις κρίσιμες οικονομικές και βιομηχανικές δραστηριότητες;

Το Η2 θεωρείται σήμερα ένας πυλώνας βιώσιμης Οικονομίας. Ωστόσο, η Επιστήμη και η Βιομηχανία πρέπει να αντιμετωπίσουν το βασικό του μειονέκτημα, την έντονα διαβρωτική, καταστρεπτική του δράση στα μεταλλικά υλικά. Και αυτό αφορά στη μεταφορά και αποθήκευσή του, στη χρήση του σε Ενέργεια και Μεταφορές, πχ. σε αεριοστροβίλους ηλεκτροπαραγωγής μέσω υπερθερμου–υπερκρίσιμου ατμού, σε πυρηνικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής, σε εγκαταστάσεις και σε αγωγούς πετρελαίου-φ.α. που περιλαμβάνουν μεγάλα ποσοστά υδρόθειου, πρόσφατα σε αγωγούς μεταφοράς και δεξαμενές/δοχεία-πίεσης για αποθήκευση-Η2, καθώς και στις θαλάσσιες/αέριες/επίγειες μεταφορές. Γίνεται τεράστια προσπάθεια παγκοσμίως υπάρχοντα και νέα υλικά, κυρίως χάλυβες, να αντεπεξέλθουν στις αυξημένες απαιτήσεις των αντίξοων συνθηκών διάβρωσης και αστοχίας, που επιφέρει στα μεταλλικά υλικά το Η2. Επιπλέον, πρέπει να απαντηθούν οι ανάγκες για παραγωγή-διανομή-αποθήκευση και να αναπτυχθούν τεχνολογικές λύσεις για διευρυμένη χρήση-Η2.

Στην Ευρώπη έχει συσταθεί από 200+ μεγάλους Βιομηχανικούς παίκτες, 26 Εθνικούς φορείς, 90+ ερευνητικούς φορείς ένας οργανισμός υποστήριξης-Η2, ο «Hydrogen Europe»,  (https://www.hydrogeneurope.eu/about-us/115-2/), με στόχο την ανάδειξη των τεχνολογιών-Η2 (κελιά καυσίμου/παραγωγή-Η2) και την υιοθέτησή του σε Βιομηχανία και Μεταφορές. Η συμμαχία αυτή υποστηρίζει ενεργά την ευρωπαϊκή ερευνητική δράση «Clean Hydrogen for Europe» και αποτελεί ένα εργαλείο-κλειδί στην εφαρμογή της Ευρωπαϊκής Στρατηγικής Υδρογόνου.

Ενδεικτικά αναφέρεται ότι στη Γερμανία μεγάλες Βιομηχανίες έχουν ήδη προχωρήσει πιλοτικά στη χρήση-Η2 στην χαλυβοπαραγωγή, ενώ και στη χώρα μας μεγάλη μεταποιητική Βιομηχανία, η Cenergy Holdings (μέλος του Hydrogen Europe μαζί με τις ΔΕΣΦΑ, Ελληνικά Πετρέλαια και Motor Oil), συγκεκριμένα η θυγατρική της «Σωληνουργεία Κορίνθου Α.Ε.», έλαβε πρόσφατα πιστοποίηση για κατασκευή αγωγών-μεταφοράς-Η2, κάτι που την φέρνει στην πρωτοπορία διεθνώς.

Το υδρογόνο ευκαιρία ανάπτυξης για την Ελλάδα

Συμπερασματικά, αυτή τη στιγμή υπάρχει μεγάλη κινητικότητα σε ερευνητικό και βιομηχανικό επίπεδο αναφορικά με τις τεχνολογίες-Η2. Είδαμε ότι η παραγωγή του από αιολική ενέργεια μπορεί να είναι προσιτή. Η Ελληνική Βιομηχανία βρίσκεται στις επάλξεις και στην πρωτοπορία. Το Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο (Ε.Μ.Π.) αποτελεί διαχρονικό σύμμαχο Κράτους και Βιομηχανίας.

Τα τελευταία χρόνια παρακολουθώ στενά τις εξελίξεις αυτές. Συγκεκριμένα, ως μέλος ΔΕΠ του τομέα Μεταλλουργίας και Τεχνολογίας Υλικών της Σχολής Μεταλλειολόγων-Μεταλλουργών Μηχανικών Ε.Μ.Π. και βασικός παράγοντας των συνεργειών με τη Βιομηχανία (με Σωληνουργεία Κορίνθου Α.Ε., με ΕΛΚΕΜΕ Α.Ε. κ.α.) στο αντικείμενο αυτό, τόσο ερευνητικά όσο και εκπαιδευτικά, συμβάλλω αποφασιστικά με την ομάδα μου στη μελέτη μηχανισμών διάβρωσης-Η2, στη διεύρυνση παραγωγικών παραμέτρων συγκόλλησης και επεξεργασίας για αυξημένη αντοχή ειδικών-χαλύβων για αγωγούς πετρελαίου–φ.α. ανθεκτικούς σε διάβρωση-Η2 και σε πολλά ακόμα ερευνητικά-εφαρμοσμένα αντικείμενα.

Είναι βαθύτατη η πεποίθησή μου ότι με συνέργειες μεταξύ ακαδημαϊκού χώρου, Βιομηχανίας και Κράτους, με στοχευμένη και σοβαρή επένδυση σε στρατηγικές δράσεις Ε&Α, με σωστή χρηματοδότηση, μπορούμε όχι μόνο να επιτύχουμε τη μετάβαση σε μια Οικονομία-χαμηλού-άνθρακα, αλλά και να γίνουμε ανταγωνιστικοί, να δημιουργήσουμε θέσεις εργασίας καλά αμειβόμενες και υψηλών απαιτήσεων, να καταπολεμήσουμε το «brain drain», να διευρύνουμε και να υποστηρίξουμε τις αποτελεσματικές Βιομηχανικές δραστηριότητες, να δημιουργήσουμε υπεραξία σε Οικονομία&Κοινωνία και να ενδυναμώσουμε την Πατρίδα. Στόχος μας πρέπει να είναι η βελτίωση της θέσης μας διεθνώς τις επόμενες δεκαετίες. Για να το επιτύχουμε αυτό πρέπει να συνεργαστούμε σε σύγχρονους και αναδυόμενους στρατηγικούς τομείς. Διαθέτουμε το δυναμικό, το όραμα. Ας οργανωθούμε και ας ενώσουμε τις δυνάμεις μας, Πανεπιστήμια-Οικονομία-Κράτος.

Σπύρος Α. Παπαευθυμίου, Αν. Καθηγητής ΕΜΠ