Εναλλακτικά καύσιμα

Τα ορυκτά καύσιμα που χρησιμοποιούμε σήμερα δεν είναι απεριόριστα. Αντιθέτως. Όσο μάλιστα μειώνονται, τόσο η τιμή τους θα αυξάνει, κάνοντας όλο και πιο επιτακτική την ανάγκη χρήσης εναλλακτικής ενέργειας.

Ανάμεσα στις τεχνολογίες που ακόμα εξελίσσονται, κάποιες ξεχωρίζουν. Ήδη μερικές, όπως η καύση υγραερίου, βιοαιθανόλης και βιοντίζελ χρησιμοποιούνται σε κάποιες χώρες. Το μεγαλύτερο ενδιαφέρον παγκοσμίως συγκεντρώνεται σε εφαρμογές που καταργούν τελείως τα ορυκτά καύσιμα, όπως τα πλήρως ηλεκτρικά αυτοκίνητα, τα πρωτότυπα με ενεργειακές κυψέλες ή οι κινητήρες που καταναλώνουν υδρογόνο.

 

Υγραέριο (LiquidPetroleumGas)

Η καύση υγραερίου (LPG) αποτέλεσε μια έξυπνη ιδέα και ελπίδα για χαμηλότερες τιμές καυσίμων και εκπομπές ρύπων πριν από αρκετά χρόνια. Ακόμα και στη χώρα μας είναι δυνατόν να εξοπλίσουμε ένα αυτοκίνητο με δεξαμενή LPG και να ανεφοδιαζόμαστε σε ειδικά πρατήρια. Το υγραέριο παράγεται από το αργό πετρέλαιο και περιέχει κυρίως χαμηλότερες ενώσεις του άνθρακα, όπως προπάνιο και βουτάνιο. Εντούτοις έχει αρκετά υψηλή θερμιδική απόδοση όταν αναφλέγεται, τέτοια που να μπορεί να συγκριθεί άμεσα με την βενζίνη και το ντίζελ. Το πρόβλημά του είναι ότι δεν είναι σταθερό όταν συμπιέζεται (για παράδειγμα σε ένα κινητήρα εσωτερικής καύσης). Έτσι, όταν χρησιμοποιείται σε κινητήρες με μεγάλη σχέση συμπίεσης, μπορεί μόνο να λειτουργήσει βοηθητικά της βενζίνης. Στην ουσία, μας δίνει μια προσωρινή λύση, μειώνοντας σημαντικά (έως και 40%) την κατανάλωση βενζίνης, όμως δεν λύνει το ενεργειακό πρόβλημα των αυτοκινήτων σε βάθος χρόνου. Το κόστος μετατροπής ενός κινητήρα ώστε να υποστηρίζει και υγραέριο και το μικρό δίκτυο πρατηρίων, το έχουν περιορίσει σε ένα εξαιρετικά μικρό ποσοστό της παγκόσμιας αγοράς. Και οι αντίστοιχες υλοποιήσεις φυσικού αερίου (CNG) όμως είναι ελάχιστες.

 

Αιθανόλη Ε85

Η μόδα που γιγαντώθηκε στην απέναντι όχθη του Ατλαντικού, με μοντέλα που φέρουν το σήμα E85, βασίζεται στο «αραίωμα» της βενζίνης με ένα φθηνότερο, πιο οικολογικό αλλά αρκετά αποδοτικό καύσιμο. Με 85% αιθανόλη (κοινώς οινόπνευμα) και μόλις 15% βενζίνης, ένας ειδικά σχεδιασμένος κινητήρας εσωτερικής καύσης μπορεί να λειτουργήσει χωρίς προβλήματα. Ήδη πολλές αυτοκινητοβιομηχανίες παράγουν αυτοκίνητα που υποστηρίζουν το συγκεκριμένο καύσιμο. Μια απλοϊκή αντιστοίχηση θα έφερνε την Ε85 αιθανόλη ίση με μια βενζίνη 87 οκτανίων. Στη θεωρία δείχνει πολύ ενδιαφέρουσα υλοποίηση καθώς περιορίζει τα ορυκτά καύσιμα στο 1/6. Στην πράξη όμως δεν είναι τόσο απλά τα πράγματα. Η ποσότητα της αιθανόλης παράγεται από καλλιέργειες (πχ. καλαμπόκι) που σε άλλη περίπτωση θα έβγαζαν τρόφιμα, επηρεάζοντας άμεσα τις τιμές των προϊόντων στις αγορές. Οι ίδιες οι καλλιέργειες έχουν ισχυρή επίπτωση στην συνολική παραγωγή CO₂, ενώ απαιτούνται και μεγάλες ποσότητες καθαρού νερού για μια μεγάλη σοδειά.

 

Βιοκαύσιμα

Ένα νεώτερο καύσιμο που προέρχεται από τρόφιμα είναι το βιοντίζελ. Η αλτερνατίβα του παραδοσιακού ντίζελ βασίζεται κυρίως στη σόγια, χωρίς ωστόσο να σταματά εκεί. Χρησιμοποιημένο λάδι, λίπη που ειδάλλως θα κατέληγαν στα σκουπίδια και μια σειρά άχρηστων υλικών, με κατάλληλη επεξεργασία μπορούν να αποτελέσουν ένα πρώτης τάξεως καύσιμο. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί χωρίς πρόσμιξη με το απλό ντίζελ (οπότε ονομάζεται Β100), ή να αναμειχθεί σε ποσοστό (Β20 για ποσοστό 20%). Αξίζει να σημειώσουμε ότι το τελικό προϊόν είναι μη τοξικό και ανανεώσιμο. Όπως και στη βιοαιθανόλη όμως, το πρόβλημα είναι ότι η αγροτική παραγωγή αλλοτριώνεται, οδηγώντας σε σχεδόν βέβαιη αύξηση της τιμής των τροφίμων.

 

Ηλεκτρισμός

Το «αυτοκίνητο με μπαταρίες» έχει αποτελέσει πεδίο έρευνας εδώ και δεκαετίες, όμως σήμερα είναι πιο κοντά μας από ποτέ. Με την πρόοδο της τεχνολογίας, οι μπαταρίες μικραίνουν σε όγκο και βάρος και αποκτούν ολοένα και μεγαλύτερη χωρητικότητα. Αντίστοιχα, οι ηλεκτροκινητήρες έχουν σαφώς καλύτερη απόδοση. Ήδη, οι μεγάλοι κατασκευαστές αυτοκινήτων έχουν παρουσιάσει μοντέλα παραγωγής με αποκλειστικά ηλεκτρική ενέργεια. Ως επί το πλείστον πρόκειται για μικρά, ελαφριά και ευέλικτα αυτοκίνητα πόλης, που δεν έχουν στόχο τις επιδόσεις αλλά την οικονομία. Η μέγιστη ταχύτητά τους ξεπερνά οριακά τα 100 km/h, ενώ ο μέσος όρος αυτονομίας κυμαίνεται στα 150 km. Ύστερα πρέπει να τα ξαναβάλουμε στην πρίζα ώστε να αναπληρώσουν τη χαμένη ενέργεια. Συνήθως η έννοια του ηλεκτρικού αυτοκίνητου είναι σύμφυτη με την ανάκτηση ενέργειας, κάτι που έχουμε ήδη γνωρίσει στην πράξη στα υβριδικά αυτοκίνητα.

Η επιβάρυνση του περιβάλλοντος ωστόσο δεν παύει να υφίσταται. Απλά δεν την βλέπουμε άμεσα. Βλέπετε, για τη φόρτιση ενός ηλεκτροκίνητου αυτοκινήτου χρειάζεται ηλεκτρικό ρεύμα, το οποίο παράγεται από καύσιμα που μολύνουν (βλ. λιγνίτη στη χώρα μας), ακόμη κι αν οι έρευνες βελτιώνουν συνεχώς την ισορροπία υπέρ του περιβάλλοντος.

 

FuelCells

Ή αλλιώς ενεργειακές κυψέλες. Πρόκειται στην ουσία και εδώ για αυτοκίνητα που κινούνται με ηλεκτρικό ρεύμα, όμως η βασική διαφορά είναι ότι δεν τα επαναφορτίζουμε με πρίζα από το υπάρχον δίκτυο. Για να είμαστε περισσότερο ακριβείς, το ηλεκτρικό ρεύμα προέρχεται από μια μεμβράνη πολυμερούς ηλεκτρολύτη. Η ιδέα πίσω από τις κυψέλες ενέργειας είναι η αντίδραση μεταξύ υδρογόνου και οξυγόνου. Κατά την παραγωγή νερού, επιτυγχάνεται η παραγωγή συνεχούς ρεύματος, το οποίο τελικά κινεί το όχημα. Ανάλογα με τη χημική αντίδραση και τη θερμοκρασία λειτουργίας μπορούμε να ξεχωρίσουμε τις ενεργειακές κυψέλες σε διάφορες κατηγορίες. Στην ουσία αυτό που αλλάζει είναι ο καταλύτης που επιταχύνει την αντίδραση ανάμεσα στα δύο βασικά στοιχεία (φωσφορικό οξύ, μεθανόλη, πολυκαρβονικά υλικά κτλ.). Το πρόβλημα μέχρι στιγμής είναι πως για να παραχθεί ρεύμα ικανό να κινήσει ένα αυτοκίνητο κανονικών διαστάσεων, οι ενεργειακές κυψέλες πρέπει να καταλάβουν ένα πολύ σημαντικό όγκο, σχεδόν όσο του χώρου αποσκευών. Στο εξαιρετικά σημαντικό πλεονέκτημα είναι πως η διαδικασία οξείδωσης του υδρογόνου έχει σαφώς καλύτερη απόδοση, κοντά στο 80%, τη στιγμή που ένας εξαιρετικός κινητήρας εσωτερικής καύσης μετατρέπει σε κινητική ενέργεια λιγότερο από το 20% της ενέργειας που εκλύεται.

Τα κυριότερα προβλήματα που έχουν εμφανιστεί μέχρι τώρα στη συγκεκριμένη τεχνολογία είναι κυρίως οικονομικής φύσης. Η μικρή κλίμακα παραγωγής συντελεί σε πολύ ακριβές κυψέλες, καθώς και πολύ ακριβή πρώτη ύλη (υδρογόνο). Επίσης η διαδικασία απομόνωσης του υδρογόνου είναι ακόμα πολύ απαιτητική σε ενέργεια, μειώνοντας το συνολικό κέρδος σε εξοικονόμηση πόρων. Οι ενεργειακές κυψέλες φαίνεται να είναι η επικρατέστερη τεχνολογία του μέλλοντος. Το σίγουρο όμως είναι πως η μαζική χρήση τους θα αργήσει πολύ ακόμα.

 

Πηγές

http://en.wikipedia.org/wiki/Common_ethanol_fuel_mixtures

http://www.esru.strath.ac.uk/EandE/Web_sites/02-03/biofuels/what_bioethanol.htm#bio_production

http://en.wikipedia.org/wiki/Electric_car

http://www.fuelcellknowledge.org/