- ΠΟΣΟ ΚΑΘΑΡΑ ΕΙΝΑΙ ΤΑ "ΚΑΘΑΡΑ" ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΑ?

Πιθανότατα θα έχετε ακούσει για τα νέα ηλεκτρικά αυτοκίνητα που παρουσιάζονται και διαφημίζονται σαν «zero emissions» δηλαδή μηδενικών ρύπων.

Είναι έτσι? Και ναί και όχι!

Εξαρτάται από το πού μετράμε τις εκπομπές ρύπων, που κύριος «εκπρόσωπός» τους είναι το Διοξείδιο του Άνθρακα (ΔτΑ), καθώς είναι το βασικό αέριο που προκαλεί το φαινόμενο του θερμοκηπίου στο γήινο οικοσύστημα.

Γιατί τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα μπορεί να μη ρυπαίνουν στο χώρο που κινούνται, αλλά τα εργοστάσια που παράγουν το ρεύμα με το οποίο φορτίζουν τις μπαταρίες τους (ανάλογα και με το καύσιμο που χρησιμοποιούν) "σχεδόν" σίγουρα ρυπαίνουν την περιοχή που είναι εγκατεστημένα.

Το "σχεδόν" μπαίνει για τις περιορισμένες προς το παρόν περιπτώσεις που η ηλεκτρική ενέργεια δεν προέρχεται από καύση άνθρακα, πετρελαίου ή φυσικού αερίου, αλλά από ανανεώσιμες πηγές υδραυλικής, ηλιακής, αιολικής κλπ ενέργειας, ακόμα και πυρηνικής!

Είναι γεγονός ότι η πυρηνική ενέργεια μπορεί να γίνει καταστροφική σε περίπτωση ατυχήματος όπως έχει δείξει η πρόσφατη εμπειρία, αλλά τα πυρηνικά εργοστάσια σε κανονική λειτουργία δεν εκπέμπουν καθόλου ΔτΑ!

Η προβλεπόμενη εξέλιξη στις μονάδες παραγωγής ισχύος των αυτοκινήτων.

Βλέπετε ότι τα οχήματα με κυψέλες καυσίμου προβλέπεται να επικρατήσουν μακροχρόνια. 

Τα οχήματα αυτά είναι κατά βάση ηλεκτρικά, αλλά η πηγή ενέργειάς τους είναι το υδρογόνο, που συνδυάζεται με το οξυγόνο της ατμόσφαιρας για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος (είναι το αντίστροφο της ηλεκτρόλυσης νερού). Το υδρογόνο στην περίπτωση αυτή παράγεται από φυσικό αέριο και αποθηκεύεται σε ειδικές δεξαμενές στο αυτοκίνητο.

Το πλεονέκτημα λοιπόν των ηλεκτρικών αυτοκινήτων δεν είναι τόσο ότι περιορίζουν σημαντικά* τις εκπομπές ΔτΑ, αλλά ότι τις μεταφέρουν εκτός των πόλεων.

Και όσο για το ΔτΑ μπορεί αυτή η μεταφορά να μην λύνει ουσιαστικά το συνολικό πρόβλημα από το αέριο αυτό, αλλά από την καύση των υδρογονανθράκων παράγονται και άλλα αέρια που είναι δηλητηριώδη (το ΔτΑ δεν είναι), και η μείωση της συγκέντρωσής τους στις πόλεις είναι πολύ σημαντική για την υγεία των κατοίκων τους.

* Να διευκρινιστεί εδώ, ότι παρόλο που η μεταφορά της ηλεκτρικής ενέργειας από τα εργοστάσια παραγωγής της στις πρίζες φόρτισης επιβαρύνεται με κάποιες απώλειες, ο βαθμός απόδοσης των μεγάλων εργοστασίων (50% τα σύγχρονα) είναι πολύ καλύτερος από των κινητήρων εσωτερικής καύσης των αυτοκινήτων (30%), καθώς τα εργοστάσια μπορούν να αξιοποιούν σημαντικό μέρος της θερμικής ενέργειας της καύσης, που αναγκαστικά χάνεται στα αυτοκίνητα στην εξάτμιση και στο ψυγείο.

Επιπλέον, εφόσον τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα θα φορτίζονται κυρίως το βράδυ, τα εργοστάσια παραγωγής θα έχουν πιο ομοιογενή λειτουργία στον 24-ωρο κύκλο, που θα βελτιώνει ακόμα περισσότερο την απόδοσή τους.

Ακόμα, η ύπαρξη μπαταρίας κίνησης στα ηλεκτρικά (αλλά και τα υβριδικά) αυτοκίνητα τους προσφέρει ένα σημαντικό ενεργειακό πλεονέκτημα, καθώς επιτρέπει την ανάκτηση και αποθήκευση μέρους της ενέργειας του φρεναρίσματος, που αλλιώς θα χάνονταν σε θερμότητα.

Πρόβλεψη για το 2020 των εκπομπών ΔτΑ ανάλογα του καυσίμου και του κινητήριου συστήματος του αυτοκινήτου, λαμβάνοντας υπόψη την συνολική επιβάρυνση της ατμόσφαιρας με ΔτΑ, από την παραγωγή του καυσίμου μέχρι και τη χρήση του. Βλέπετε ότι οι εκπομπές ΔτΑ ποτέ δεν πλησιάζουν το μηδέν, γι’αυτό καλό είναι να έχουμε υπόψη και τον επόμενο (παρακάτω) πίνακα.

Παραδόξως όμως, μπορεί ο κινητήρας εσωτερικής καύσης να είναι ακόμα πιο «οικολογικός» από τον ηλεκτροκινητήρα, σε ότι αφορά τις εκπομπές ΔτΑ τουλάχιστον.
Αυτό μπορεί να γίνει όταν ο κινητήρας καταναλίσκει καύσιμο που έχει παραχθεί από βιοκαλλιέργειες, όπως αλκοόλη ή βιοντίζελ (αν και το τελευταίο προς το παρόν πρέπει να αναμιχτεί με κανονικό ντίζελ για να καεί).

Στην περίιπτωση της αλκοόλης όμως, έχουμε στην πραγματικότητα «ανακύκλωση» σε μεγάλο βαθμό του ΔτΑ, καθώς τα φυτά από τα οποία παράγεται απορροφούν ΔτΑ από την ατμόσφαιρα για την ανάπτυξή τους, το οποίο στη συνέχεια αποδίδεται πίσω στην ατμόσφαιρα κατά την καύση της αλκοόλης.

Βέβαια τα πράγματα δεν είναι τόσο ιδανικά στην περίπτωση των βιοκαυσίμων, με κυριότερο πρόβλημα τη δέσμευση γης για την καλλιέργεια φυτών που θα παράγουν καύσιμο, με αποτέλεσμα να υπάρξει πιθανότατα σημαντική αύξηση στις τιμές των γεωργικών τροφίμων, καθώς η διαθέσιμη γη για τις υπόλοιπες καλλιέργειες θα μειωθεί.
Επιπλέον, στα παραπάνω δεν έχει ληφθεί υπόψη η δαπάνη ενέργειας για την κατασκευή του ίδιου του αυτοκινήτου, για την παραγωγή των καυσίμων του, για την ανακύκλωση των συσσωρευτών των ηλεκτρικών αυτοκινήτων κλπ.

 Καλό είναι να έχουμε πάντα κατά νού και την «ανά επιβάτη» παραγωγή ΔτΑ των διαφόρων μέσων μεταφοράς, που στον παραπάνω πίνακα παρουσιάζονται σε σχέση με τον συνολικό αριθμό των επιβαινόντων. Οι «δεκαδικοί» άνθρωποι προφανώς είναι αποτέλεσμα στατιστικής. 

Πάντως, παρόλο που προς το παρόν δεν υπάρχει «μαγική» λύση, η ηλεκτροκίνηση είναι η πλέον υποσχόμενη μέθοδος για να μειώσει τόσο την παραγωγή ΔτΑ από τα αυτοκίνητα, αλλά και τις δηλητηριώδεις εκπομπές τους στις πόλεις.

 To μεγάλο μειονέκτημα της ηλεκτροκίνησης είναι η περιορισμένη εμβέλεια που δίνουν οι ηλεκτρικοί συσσωρευτές, που οφείλεται στην πολύ χαμηλή ενεργειακή πυκνότητά τους. Παρότι το μέγεθος αυτό έχει βελτιωθεί σημαντικά τις τελευταίες δεκαετίες όπως δείχνει το διάγραμμα (και θα συνεχίσει να βελτιώνεται), βρίσκεται προς το παρόν 60 περίπου φορές χαμηλότερο από το αντίστοιχο των υγρών καυσίμων (συσσωρευτές 200 Wh/kg ή 0.75 ΜJ/kg, υγρά καύσιμα 46 ΜJ/kg). Σήμερα (2016), η ενεργειακή πυκνότητα των συσσωρευτών βρίσκεται στις 300 Wh/kg, ενώ μέχρι το τέλος της δεκαετίας αναμένεται να φθάσει τις 400 Wh/kg.

ΙΟΥΛΙΟΣ 2015 (AUTOBILD)
H Audi ισχυρίζεται ότι έχει βρεί τρόπο, ώστε τα αυτοκίνητά της που καίνε φυσικό αέριο να είναι ουδέτερα ως προς το ΔτΑ.
Η μέθοδος είναι να χρησιμοποιεί αιολική ενέργεια από ένα εργοστάσιό της ηλεκτροπαραγωγής στη Γερμανία, για να παράγει υδρογόνο με ηλεκτρόλυση.
Το υδρογόνο αυτό, σε ειδικό τμήμα του εργοστασίου "μεθανοποιείται" συνδυάζεται δηλαδή με ΔτΑ για να δώσει μεθάνιο (φυσικό αέριο), το οποίο μπορεί να διατεθεί στο δίκτυο της χώρας.
Ο οδηγός τώρα ενός Audi φυσικού αερίου, έχει μια πιστωτική κάρτα στην οποία του χρεώνεται το καύσιμο απ' όποιον σταθμό της χώρας και αν "γεμίσει".

Η κάρτα αυτή όμως, επικοινωνεί ταυτόχρονα και με το εργοστάσιο παραγωγής μεθανίου της Audi, ώστε να τροφοδοτήσει το εθνικό δίκτυο με ισόποση ποσότητα φυσικού αερίου, με αυτή που γέμισε το αυτοκίνητο. 

Εδώ χρειάζεται να γίνει και μια αναφορά στο φυσικό αέριο (δηλαδή το μεθάνιο) σαν καύσιμο οχημάτων, μια και εμφανίζεται σαν πολύ καθαρότερο στην καύση του από τα κλασικά αποστάγματα του πετρελαίου, τη βενζίνη και το πετρέλαιο. 
Και πράγματι έτσι είναι, αλλά μόνο στο περιβάλλον που κινείται το όχημα.

Η μέθοδος της υδραυλικής ρηγμάτωσης για τη συλλογή του φυσικού αερίου, φθηνότερη από την κλασική, αλλά επιβαρυντική για το περιβάλλον.

Γιατί, μία από τις πιο διαδεδομένες διαδικασίες εξόρυξης του φυσικού αερίου (χρησιμοποιείται και για το πετρέλαιο), η υδραυλική ρηγμάτωση (ή ρωγμάτωση) που χρησιμοποιείται για την εξόρυξή του από σχιστολιθικά πετρώματα ειδικά στις ΗΠΑ, φαίνεται ότι είναι πολύ επιβαρυντική για το ευρύτερο περιβάλλον της περιοχής εξόρυξης.

Σύμφωνα με τη διαδικασία αυτή, νερό ανακατεμμένο με άμμο και κάποια χημικά στέλνεται με πίεση σε μεγάλο βάθος στο πέτρωμα, όπου του δημιουργεί ρηγμάτωση, διευκολύνοντας έτσι το αέριο να μετακινηθεί και να αντληθεί στη συνέχεια από τους ίδιους σωλήνες, που έχουν και το ρόλο του συλλέκτη του αερίου.

Η μέθοδος αυτή όμως, κατ’ αρχή χρησιμοποιεί μεγάλες ποσότητες νερού, το οποίο αν και ανακυκλώνεται σε αρκετό ποσοστό επιστρέφει μολυσμένο από το έδαφος (ακόμα και με ραδιενεργά υλικά) με μεγάλες πιθανότητες να μολύνει τον υδροφόρο ορίζοντα, ενώ ποσότητα μεθανίου που μπορεί να φθάσει και το 10% του αντλούμενου διαφεύγει στην ατμόσφαιρα, και πέρα από την τοπική ρύπανση συμβάλλει (με πολλαπλάσια επίδραση από ίση ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα) στο φαινόμενο του θερμοκηπίου.

Ακόμα και σεισμοί συνδέονται με την υδραυλική ρηγμάτωση, καθόλου παράξενο καθώς τα πετρώματα μετακινούνται έστω και λίγο κατά την εφαρμογή της υδραυλικής πίεσης.

Για τους παραπάνω λόγους η υδραυλική ρηγμάτωση συναντά έντονη αντίδραση ειδικά στην Ευρώπη, όπου ουσιαστικά δεν εφαρμόζεται, ενώ στις ΗΠΑ εφαρμόζεται εκτεταμένα καθώς εκεί για οικονομικο-στρατηγικο-πολιτικούς λόγους, δίνεται προτεραιότητα στην ενεργειακή ανεξαρτησία της χώρας.

Με την ευκαιρία, και μια πληροφορία που πρέπει να ενδιαφέρει τους "κρεατοφάγους" με οικολογική συνείδηση. 
Για την "παραγωγή" ενός κιλού βοδινού κρέατος εκλύεται στην ατμόσφαιρα μεθάνιο, που αντιστοιχεί σε 35 περίπου κιλά ΔτΑ (το μεθάνιο έχει περισσότερο από 20 φορές δυσμενέστρο "αποτύπωμα" από το ΔτΑ, για το φαινόμενο του θερμοκηπίου).
Η ίδια ποσότητα ΔτΑ εκλύεται και από ένα υβριδικό Toyota Prius (με εκπομτές ΔτΑ 70 gr/km), για να κάνει σχεδόν 500 km!
(Και για την παραγωγή ενός κιλού γάλακτος εκλύεται μεθάνιο που αντιστοιχεί σε πάνω από 2 κιλά ΔτΑ).   

ΙΟΥΛΙΟΣ 2016

Μία μέθοδος αποθήκευσης του υδρογόνου μέσα στο μόριο του φορμικού (μυρμηκικού) οξέος μοιάζει να είναι πολλά υποσχόμενη τόσο για την δέσμευση μέρους του διοξειδίου του άνθρακα (ΔτΑ) που εκλύεται στην ατμόσφαιρα, όσο και για την εύκολη αποθήκευση του  υδρογόνου, ώστε να χρησιμοποιηθεί σε κυψέλες καυσίμου για την κίνηση των ηλεκτρικών οχημάτων.

Το μόριο του φορμικού οξέος αποτελείται ουσιαστικά από ΔτΑ και υδρογόνο (HCOOH), με το τελευταίο να περιέχεται σε ποσότητα 53 g ανά λίτρο φορμικού οξέος.

Σύγκριση της ποσότητας  ηλεκτρικής ενέργειας που μπορεί να δώσει το φορμικό οξύ (μέσω μιάς κυψέλης καυσίμου), σε σχέση με τις μπαταρίες. Βέβαια, αν και πρόκειται για μια σημαντική βελτίωση σε σχέση με την ενεργειακή πυκνότητα των μπαταριών, βρίσκεται ακόμα 13 φορές χαμηλότερα από την ενεργειακή πυκνότητα των υγρών καυσίμων.

Αυτό βέβαια ήταν γνωστό, όπως και ότι το φορμικό οξύ μπορεί να μεταφέρεται μέσα σε δοχεία σε συνθήκες περιβάλλοντος, αλλά η πρόσφατη εξέλιξη αφορά τη μέθοδο ανάκτησης του υδρογόνου από το φορμικό οξύ, που παρουσία ενός διμεταλλικού καταλύτη παλλαδίου – χρυσού, φαίνεται να μπορεί να γίνει με αρκετά απλό και αποδοτικό τρόπο.

  

                                                                                                                        Γ. Μεταξάς