H Ενεργειακή Πρόκληση των Τεχνολογιών Υδρογόνου: ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ H Ενεργειακή Πρόκληση των Τεχνολογιών Υδρογόνου: Σύγχρονες Εφαρμογές & Τάσεις Ημερίδα: Νέες ενεργειακές τεχνολογίες & βιώσιμη ανάπτυξη Τετάρτη 24 Φεβρουαρίου 2010 Διοργάνωση: ΠΣΧΜ & ΤΕΕ Θεόφιλος Ιωαννίδης Διευθυντής Ερευνών, ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ

Δομή Ομιλίας ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ 1. Υπάρχουσα κατάσταση 2. Ενεργειακά συστήματα 3. Ο ρόλος του Η2 4. Η2 – Παραγωγή 5. Η2 – Αποθήκευση, Διανομή 6. Κυψέλες Καυσίμου 7. Προκλήσεις, Σύνοψη

ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Η μεγαλύτερη παγκόσμια πρόκληση για τις επόμενες δεκαετίες: ΕΝΕΡΓΕΙΑ Επαρκής σε ποσότητα και φθηνή (διασφάλιση της ειρήνης και της ανάπτυξης) Με ελάχιστη περιβαλλοντική επιβάρυνση Απαιτούνται τεχνολογικά άλματα για την επίτευξη του στόχου

Υπάρχουσα κατάσταση Περιβαλλοντικές επιπτώσεις Ασφάλεια τροφοδοσίας ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Υπάρχουσα κατάσταση Χρήση ορυκτών καυσίμων για κάλυψη αναγκών Περιβαλλοντικές επιπτώσεις Ασφάλεια τροφοδοσίας Μελλοντική επάρκεια

Περιβαλλοντικές επιπτώσεις(1) ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Περιβαλλοντικές επιπτώσεις(1) Οι εκπομπές CO2 από την καύση ορυκτών καυσίμων οδηγούν σε αύξηση της συγκέντρωσής του στην ατμόσφαιρα. Αύξηση έντασης του φαινομένου του θερμοκηπίου

Περιβαλλοντικές επιπτώσεις(2) ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Περιβαλλοντικές επιπτώσεις(2) Εκπομπές αέριων ρύπων από την καύση ορυκτών καυσίμων ΝΟχ (σε υψηλή Τ: Ν2 + Ο2 → ΝΟx) VOC (Πτητικές οργανικές ενώσεις) SOx (από την καύση του περιεχόμενου θείου) CO Σωματίδια (PM) Φωτοχημικό νέφος Οξινη βροχή

Ασφάλεια τροφοδοσίας(1) ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Ασφάλεια τροφοδοσίας(1)

Ασφάλεια τροφοδοσίας (2) ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Ασφάλεια τροφοδοσίας (2) Τα αποθέματα πετρελαίου και φυσικού αερίου εντοπίζονται σε λίγες περιοχές, οι οποίες δεν είναι και οι μεγαλύτεροι καταναλωτές. Η γεωγραφική κατανομή των αποθεμάτων ορυκτών καυσίμων επέδρασε (και επιδρά) σημαντικά στις πολιτικές, κοινωνικές και οικονομικές εξελίξεις.

Μελλοντική επάρκεια(1) ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Μελλοντική επάρκεια(1) Σήμερα: 12% του πληθυσμού καταναλώνει 54% της ενέργειας 33% του πληθυσμού δεν έχει πρόσβαση στην ενέργεια Ποιος θα είναι ο ρυθμός αύξησης της κατανάλωσης τα επόμενα χρόνια; - Ρυθμός αύξησης πληθυσμού. - Οικονομική ανάπτυξη Κίνας & Ινδίας. - Ζήτηση ενέργειας από τον Τρίτο Κόσμο.

Μελλοντική επάρκεια (2) ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Μελλοντική επάρκεια (2) Πότε θα τελειώσει το πετρέλαιο; “..the peak of production will soon be passed—possibly within three years”—Dave White, Chief Geologist, USGS, 1919 “the peak of production will be reached in 1989, Campbell, 1989; prior to 2000”—Campbell, 1994; Duncan, 1997;“in 2004”—Campbell, 1997; “in 2010”, Campbell, 2000--subsequently very dire consequences—most people die, we return to caves-- “Olduvai Theory”

Μελλοντική επάρκεια (3) ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Μελλοντική επάρκεια (3) Πετρέλαιο Τρέχουσα κατανάλωση ~30 BBO / Year Αποθέματα ~891 BBO (1/1/96), 1,100 BBO (1/1/2001)—Αύξηση 15% Διαφορετικές απόψεις Το 2000, πρόβλεψη DOE για peak to 2036 Aναθεωρήθηκε το 2002 για 2015-2020 Τα παγκόσμια αποθέματα έχουν σήμερα τη μέγιστη τους τιμή Φυσικό Αέριο: ~ 80-100 χρόνια Ανθρακας: > 100 χρόνια

Μελλοντική ζήτηση & προσφορά ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Μελλοντική ζήτηση & προσφορά Hydroelectric Hydroelectric 1993 100 100 100 BILLION BARRELS Solar , Wind Geothermal New Technologies 80 80 World Energy Demand Billion Billion Barrels Barrels Nuclear Electric of Oil Coal of Oil Coal 60 60 Equivalent Equivalent per per Y Y ear ear (GBOE) (GBOE) Natural Natural Gas Gas 40 40 Fossil Fuels Decreasing Crude Oil Crude Oil 20 20 1900 1900 1920 1920 1940 1940 1960 1960 1980 1980 2000 2000 2020 2020 2040 2040 2060 2060 2080 2080 2100 3000

Δομή Ομιλίας ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ 1. Υπάρχουσα κατάσταση 2. Ενεργειακά συστήματα 3. Ο ρόλος του Η2 4. Η2 – Παραγωγή 5. Η2 – Αποθήκευση, Διανομή 6. Κυψέλες Καυσίμου 7. Προκλήσεις, Σύνοψη

Το Ενεργειακό Σύστημα(1) ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Το Ενεργειακό Σύστημα(1) Πηγές Τεχνολογίες Μετασχηματισμού Ενεργειακά Νομίσματα Υπηρεσιών Υπηρεσίες Ανθρακας Θερμοηλεκτρική μονάδα Ηλεκτρισμός Λαμπτήρας Φωτισμός Πετρέλαιο Διυλιστήριο Βενζίνη Αυτοκίνητο Μεταφορές Φυσικό Αέριο Εξόρυξη, μεταφορά Μεθάνιο Καυστήρας Θέρμανση Ουράνιο Πυρηνικό εργοστάσιο Κουζίνα Μαγείρεμα Ανεμος Ανεμογεννήτρια Ακτίνες Χ Υγεία

Πηγές Ενέργειας & Παλμοί Ανάπτυξης ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Πηγές Ενέργειας & Παλμοί Ανάπτυξης “Logistic” curves Growth Pulses F: Μερίδιο Αγοράς, tce: tons coal equivalent.

Πόσο Η2 έχουν οι ενεργειακές μας πηγές; ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Πόσο Η2 έχουν οι ενεργειακές μας πηγές;

Το Ενεργειακό Σύστημα(2) ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Το Ενεργειακό Σύστημα(2) Πηγές Τεχνολογίες Μετασχηματισμού Ενεργειακά Νομίσματα Υπηρεσιών Υπηρεσίες Ενεργειακά Νομίσματα (Energy Currencies) Eπιτρέπουν τη διενέργεια ενεργειακών πράξεων και διαθέτουν εξειδίκευση. Μετατρεψιμότητα Κόστος μετατροπής (προμήθεια…) Έλλειψη ενεργειακών πηγών ή έλλειψη κατάλληλων ενεργειακών νομισμάτων;

ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Ηλιος >105 TW Ηλιακής ενέργειας φθάνουν στη γη

~ 101 ΤW Απαιτήσεις σε επιφάνεια για κάλυψη αναγκών από τον ήλιο ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Απαιτήσεις σε επιφάνεια για κάλυψη αναγκών από τον ήλιο ~ 101 ΤW

Δομή Ομιλίας ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ 1. Υπάρχουσα κατάσταση 2. Ενεργειακά συστήματα 3. Ο ρόλος του Η2 4. Η2 – Παραγωγή 5. Η2 – Αποθήκευση, Διανομή 6. Κυψέλες Καυσίμου 7. Προκλήσεις, Σύνοψη

Υπηρεσίες & Πηγές Η2 Ηλεκτρισμός Γιατί χρειαζόμαστε το Η2; ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Ορυκτές Πηγές Πετρέλαιο Φυσικό Αέριο Ανθρακας Υπηρεσίες Ηλεκτρισμού Ηλεκτρισμός Υπηρεσίες καυσίμων Μεταφορές Βιομηχανία Άλλες Πηγές Ηλιακή Ανεμος Γεωθερμία Πυρηνική Η2 Γιατί χρειαζόμαστε το Η2;

Γιατί χρειαζόμαστε το Η2; ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Γιατί χρειαζόμαστε το Η2; Οι ανανεώσιμες πηγές εμφανίζουν χρονική διακύμανση και το ενεργειακό τους νόμισμα (ηλεκτρισμός) δεν αποθηκεύεται. Διασύνδεση ανανεώσιμων πηγών και υπηρεσιών μεταφορών.

Δύο «αδελφά» ενεργειακά νομίσματα ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Η2 και ηλεκτρισμός: Δύο «αδελφά» ενεργειακά νομίσματα Κυψέλη Kαυσίμου (Fuel Cell) Η2 Ηλεκτρισμός Η2 Ηλεκτρόλυση Ηλεκτρισμός Πλήρης Αντιστρεψιμότητα Μετατροπή με υψηλή απόδοση Ο ηλεκτρισμός δεν αποθηκεύεται σε αντίθεση με το Η2

Υδρογόνο (Η2) Ενεργειακό περιεχόμενο Βενζίνη 0,01 MJ/Lt (P=1 atm) ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Υδρογόνο (Η2) Αέριο άχρωμο, άοσμο, 14 φορές ελαφρύτερο του αέρα Μοριακό βάρος: 2,016 Σημείο ζέσεως: -253οC Ενεργειακό περιεχόμενο 0,01 MJ/Lt (P=1 atm) 7,6 MJ/Lt (P=700 atm) 121 ΜJ/kg Βενζίνη ~32 ΜJ/Lt ~45 ΜJ/kg Φορείς Η2 Η2Ο Ορυκτά καύσιμα Βιόμαζα

Δομή Ομιλίας 4. Η2 – Παραγωγή ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ 1. Υπάρχουσα κατάσταση 2. Ενεργειακά συστήματα 3. Ο ρόλος του Η2 4. Η2 – Παραγωγή 5. Η2 – Αποθήκευση, Διανομή 6. Κυψέλες Καυσίμου 7. Προκλήσεις, Σύνοψη

Τεχνολογίες παραγωγής Η2 1. Θερμικές Διεργασίες ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Τεχνολογίες παραγωγής Η2 1. Θερμικές Διεργασίες α. Αναμόρφωση καυσίμων CxHyOz + H2O = CO + CO2 + CH4 + H2 Όλα τα καύσιμα μπορούν να «αναμορφωθούν» σε υψηλές θερμοκρασίες (>700οC) προς ένα αέριο καύσιμο πλούσιο σε Η2 β. Θερμοχημική διάσπαση του νερού ZnO = Zn + O2 Zn + H2O = ZnO + H2 Η2Ο = Η2 + Ο2

Τεχνολογίες παραγωγής Η2 1. Θερμικές Διεργασίες(2) ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Τεχνολογίες παραγωγής Η2 1. Θερμικές Διεργασίες(2) Αναμόρφωση καυσίμων Σήμερα το Η2 παράγεται κυρίως μέσω αναμόρφωσης του φυσικού αερίου (μεθανίου) CH4 + H2O = CO + CO2 + 3H2 (T ~800-900oC) CO + H2O = CO2 + H2 (T ~200 – 550oC) Η μεθανόλη (CH3OH) είναι το μόνο καύσιμο, του οποίου η αναμόρφωση απαιτεί χαμηλότερες θερμοκρασίες (300oC) CH3OH + H2O = CO2 + 3H2 (καταλύτες Cu)

Τεχνολογίες παραγωγής Η2 2. Ηλεκτρολυτικές Διεργασίες ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Τεχνολογίες παραγωγής Η2 2. Ηλεκτρολυτικές Διεργασίες 2Η2Ο = 2Η2 + Ο2 2Η2Ο = Ο2 + 4Η+ + 4e- 4H+ + 4e- = 2H2 ΔG = + 237.1 kJ/mol H παραγωγή 1 kg Η2 ιδανικά καταναλώνει 33 kWh ηλεκτρικής ενέργειας Στην πράξη, συντελεστής απόδοσης: ~65-70%. Προφανώς, η απαιτούμενη ηλεκτρική ενέργεια πρέπει να προέρχεται από ανανεώσιμες, CO2-free πηγές.

Τεχνολογίες παραγωγής Η2 3. Φωτολυτικές Διεργασίες ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Τεχνολογίες παραγωγής Η2 3. Φωτολυτικές Διεργασίες Φωτοβιολογική διάσπαση νερού Χρήση μικρο-οργανισμών, οι οποίοι διασπούν το νερό και παράγουν Η2 μέσω μεταβολικών διεργασιών. Φωτοηλεκτροχημική διάσπαση νερού Διάσπαση νερού μέσω απορρόφησης φωτονίων σε κατάλληλους ημιαγωγούς.

Δομή Ομιλίας 5. Η2 – Αποθήκευση, Διανομή ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ 1. Υπάρχουσα κατάσταση 2. Ενεργειακά συστήματα 3. Ο ρόλος του Η2 4. Η2 – Παραγωγή 5. Η2 – Αποθήκευση, Διανομή 6. Κυψέλες Καυσίμου 7. Προκλήσεις, Σύνοψη

Τεχνολογίες αποθήκευσης Η2 1. Ως αέριο υπό πίεση ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Τεχνολογίες αποθήκευσης Η2 1. Ως αέριο υπό πίεση Απαιτείται η ανάπτυξη νέων κυλίνδρων αποθήκευσης χαμηλού βάρους, π.χ. από σύνθετα υλικά (carbon-fiber epoxy resin), αλλά και χαμηλού κόστους. Ενεργειακό περιεχόμενο 0,01 MJ/Lt (P=1 bar) 7,6 MJ/Lt (P=700 bar) Βενζίνη ~32 ΜJ/Lt ~45 ΜJ/kg Στα 700 bar 0,03 kg/Lt

Τεχνολογίες αποθήκευσης Η2 2. Ως υγρό ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Τεχνολογίες αποθήκευσης Η2 2. Ως υγρό ~30% του ενεργειακού περιεχομένου καταναλώνεται για την υγροποίηση. Απαιτείται ελαχιστοποίηση της εξάτμισης του Η2 (boil-off). Ογκομετρική χωρητικότητα 0,07 kg/Lt Ενεργειακό περιεχόμενο ~18 MJ/Lt Βενζίνη ~32 ΜJ/Lt ~45 ΜJ/kg

Τεχνολογίες αποθήκευσης Η2 3. Με δέσμευση σε στερεά υλικά ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Τεχνολογίες αποθήκευσης Η2 3. Με δέσμευση σε στερεά υλικά Μεταλλικά υδρίδια LaNi5H6 = LaNi5 + 3 H2 NaAlH4 = 1/3 Na3AlH6 + 2/3 Al + H2 Na3AlH6 = 3NaH + Al + 3/2H2 6 wt.%: Στόχος χωρητικότητας (DOE) Eπιθυμητό «παράθυρο» λειτουργίας: 25-120οC, 1-10 atm Χημική αποθήκευση NaBH4 + 2H2O = NaBO2 + 4H2 C10H18 = C10H8 + 5H2 Νανοσωλήνες άνθρακα, νέα υλικά υπερυψηλής επιφάνειας, κ.α.

Τεχνολογίες διανομής Η2 ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Τεχνολογίες διανομής Η2 Η τεχνολογία διανομής Η2 (αγωγοί, φορτηγά, κ.α.) είναι σήμερα διαθέσιμη. Οι μεγάλες μονάδες παραγωγής Η2 επιτυγχάνουν οικονομίες κλίμακας, αλλά έχουν και υψηλό κόστος μεταφοράς & διανομής του Η2. Το αντίστροφο ισχύει για μικρές μονάδες παραγωγής. Στις ΗΠΑ υπάρχουν 1.200 km αγωγών Η2 και 1.600.000 km αγωγών φυσικού αερίου.

Δομή Ομιλίας 6. Κυψέλες Καυσίμου ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ 1. Υπάρχουσα κατάσταση 2. Ενεργειακά συστήματα 3. Ο ρόλος του Η2 4. Η2 – Παραγωγή 5. Η2 – Αποθήκευση, Διανομή 6. Κυψέλες Καυσίμου 7. Προκλήσεις, Σύνοψη

Κυψέλες Καυσίμου (Fuel Cells) ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Κυψέλες Καυσίμου (Fuel Cells) Επιτυγχάνουν την οξείδωση του Η2 ηλεκτροχημικά, ώστε να παράγεται ηλεκτρική ενέργεια και όχι θερμότητα κατά την οξείδωση. Ανοδος: 2Η2 = 4Η+ + 4e- Κάθοδος: 4Η+ + 4e- + O2 = 2H2O ΔΗ = - 285.8 kJ/mol ΔG = - 237.1 kJ/mol Ε = 1.23 V Ο ιδανικός συντελεστής απόδοσης μιας κυψέλης καυσίμου είναι 83% (237.1/285.8)

Τύποι Κυψελών Καυσίμου ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Τύποι Κυψελών Καυσίμου SOFC (500-1000 οC) H2 O CO2 O2 (αέρας) (CO2 απομάκρυνση) H2O CO32- Εσωτερική Αναμόρφωση Η2, CO Εξωτερική Αναμόρφωση Η2, (Απομάκρυνση CO) MCFC (650 οC) PAFC (200 οC) H+ PEMFC (80 οC) AFC (70 οC) H2 O2- Ηλεκτρολύτης Η+ ΟΗ-

Κυψέλη Καυσίμου τύπου PEM (Proton-Exchange Membrane) ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Κυψέλη Καυσίμου τύπου PEM (Proton-Exchange Membrane) Ηλεκτρολύτης: Μεμβράνη Nafion Ηλεκτρόδια ανόδου και καθόδου: Pt/C Διπολικές πλάκες μεταφοράς ρεύματος: γραφίτης, ατσάλι, κ.α. Θερμοκρασία λειτουργίας: ~80οC Tροφοδοσία: Αέριο πλούσιο σε Η2 και χωρίς CO.

Διάγραμμα λειτουργίας PEMFC ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Διάγραμμα λειτουργίας PEMFC Ο συντελεστής απόδοσης μειώνεται με αύξηση της παραγόμενης ισχύος

Πλεονεκτήματα κυψελών καυσίμου ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Πλεονεκτήματα κυψελών καυσίμου Μηδενικές εκπομπές ρύπων Υψηλός συντελεστής απόδοσης, 30-65% ανεξαρτήτως μεγέθους Απουσία κινούμενων μερών, ήσυχη λειτουργία

Η2 & Κυψέλες Καυσίμου: Εφαρμογές ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Η2 & Κυψέλες Καυσίμου: Εφαρμογές Σταθερές (stationary) Kινητές – Οχήματα (mobile) Φορητές (Portable)

ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Σταθερές Εφαρμογές Συμπαραγωγή ηλεκτρισμού & θερμότητας σε επίπεδο κατοικίας, οικοδ. τετραγώνου, εργοστασίου, κ.α. Αποκεντρωμένη παραγωγή, Υψηλή απόδοση λόγω αξιοποίησης της παραγόμενης θερμότητας

Εφαρμογές σε Οχήματα Κυψέλες τύπου PEM ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Τροφοδοσία με Η2 ή υγρό καύσιμο και παραγωγή Η2 on-board? The chicken and egg problem Οι αυτοκινητοβιομηχανίες δεν ξεκινούν την παραγωγή λόγω ανυπαρξίας δικτύου διανομής Η2. Το δίκτυο διανομής Η2 δεν κατασκευάζεται λόγω απουσίας οχημάτων Η2.

Κόστος Κυψελών Καυσίμου PEM ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Κόστος Κυψελών Καυσίμου PEM Κόστος σήμερα: ~3.000 € / kW Για σταθερές εφαρμογές πρέπει να μειωθεί στα 500-1.000 € / kW (* 40.000 ώρες λειτουργίας) Για οχήματα πρέπει να μειωθεί στα 40-70 € / kW (* 5.000 ώρες λειτουργίας)

Δομή Ομιλίας 7. Προκλήσεις, Σύνοψη ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ 1. Υπάρχουσα κατάσταση 2. Ενεργειακά συστήματα 3. Ο ρόλος του Η2 4. Η2 – Παραγωγή 5. Η2 – Αποθήκευση, Διανομή 6. Κυψέλες Καυσίμου 7. Προκλήσεις, Σύνοψη

Το «Αόρατο» Η2 Παραδείγματα ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Σε πολλές από τις υπό ανάπτυξη τεχνολογίες, το Η2 παράγεται και χρησιμοποιείται άμεσα εντός του συστήματος. Θεωρώντας το σύστημα ως ένα «μαύρο-κουτί», ο εξωτερικός παρατηρητής-χρήστης δεν αντιλαμβάνεται το ρόλο του Η2 στη διεργασία. Παραδείγματα DMFC («μπαταρία μεθανόλης») Οχημα PEMFC με χρήση βενζίνης, μεθανόλης ή αιθανόλης. Το Η2 παράγεται πάνω στο όχημα σε ειδικό επεξεργαστή και χρησιμοποιείται άμεσα στην κυψέλη καυσίμου. Γεννήτρια SOFC τροφοδοτούμενη με φυσικό αέριο. Το Η2 παράγεται μέσω αναμόρφωσης και καταναλώνεται άμεσα από την κυψέλη καυσίμου.

ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Pt & PEMFC Ο λευκόχρυσος (Pt) είναι το νευραλγικό συστατικό των ηλεκτροδίων στις κυψέλες καυσίμου PEM. Μια κυψέλη ισχύος 60 kW (για ένα μικρό αυτοκίνητο) περιέχει 101 g Pt. Η ετήσια παραγωγή Pt είναι ~108 g Pt. Χρησιμοποιώντας όλη την παραγωγή Pt, μπορούμε να παράγουμε 10.000.000 αυτοκίνητα ετησίως. Επιπλέον, τα αποθέματα Pt εντοπίζονται σε λίγες περιοχές του κόσμου, με τη Νότιο Αφρική να διαθέτει πάνω από 50% των αποθεμάτων. H αντικατάσταση του Pt είναι ένα κύριο τεχνολογικό εμπόδιο και μια από τις κρισιμότερες ερευνητικές προκλήσεις.

Η μετάβαση στην εποχή του Η2 ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Η μετάβαση στην εποχή του Η2 Ενδιάμεση περίοδος: 2010-203(5)0 Χρήση κυρίως ορυκτών καυσίμων για παραγωγή ηλεκτρισμού και Η2 (με CO2 sequestration) Βio-fuels Σταδιακή διείσδυση ανανεώσιμων πηγών Κύρια περίοδος: μετά το 203(5)0 Χρήση σχεδόν αποκλειστικά ανανεώσιμων πηγών για παραγωγή Η2 και ηλεκτρισμού

Τεχνολογικές προκλήσεις ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Τεχνολογικές προκλήσεις Κόστος Ανθεκτικότητα, αξιοπιστία, ασφάλεια Ογκος και βάρος συστημάτων Επιστήμη υλικών (καινοτόμα υλικά), τεχνολογίες μαζικής παραγωγής, σχεδιασμός συστημάτων. Παραδείγματα Ηλεκτροκαταλύτες και μεμβράνες PEMFC Υλικά αποθήκευσης Η2 Υλικά φωτοβολταϊκών διατάξεων Διεργασίες παραγωγής Η2 από βιόμαζα

Ένα ενδιαφέρον παράδειγμα ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Ένα ενδιαφέρον παράδειγμα Υπηρεσίες φωτισμού Υψηλή τιμή του λαδιού φάλαινας (λάμπες φωτισμού – 19ος αιώνας) Κίνητρο για εναλλακτικές λύσεις Ανακάλυψη πετρελαίου. Ελλειψη βαρελιών ουίσκυ για αποθήκευση του πετρελαίου. Το βαρέλι κόστιζε δύο φορές περισσότερο από το πετρέλαιο που περιείχε! Λάμπα πετρελαίου vs. Λαμπτήρας πυρακτώσεως (Thomas Edison) Οι λάμπες πετρελαίου είχαν μικρή απόδοση σε φωτισμό και έντονες εκπομπές ρύπων. Ο λαμπτήρας πυρακτώσεως ήταν σημαντικά ακριβότερος, αλλά έδινε καλύτερη ποιότητα φωτισμού και μηδενικούς ρύπους. Τι θα αποφάσιζε κάποιος; Να αναπτύξει ένα φθηνό φίλτρο ώστε η λάμπα πετρελαίου να μην εκπέμπει ρύπους. Να στραφεί στο λαμπτήρα πυρακτώσεως, ο οποίος μέσω της μαζικής παραγωγής και της καμπύλης μάθησης, θα είναι φθηνότερος στο μέλλον.

ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ Σύνοψη Τα τελευταία 150 χρόνια έχουμε περάσει από την κυριαρχία του άνθρακα στην κυριαρχία του πετρελαίου. Σήμερα κινούμαστε προς την κυριαρχία του φυσικού αερίου και μακροπρόθεσμα στην κυριαρχία των ανανεώσιμων πηγών. Κάθε μετάβαση συνοδεύεται από βελτίωση της ποιότητας των υπηρεσιών ενέργειας. Η αειφορία προϋποθέτει τη χρήση ανανεώσιμων πηγών. Το Η2 και ο ηλεκτρισμός είναι τα ενεργειακά νομίσματα της νέας εποχής. Όπως η μετάβαση από τον άνθρακα στο πετρέλαιο δεν έγινε επειδή τελείωσε ο άνθρακας, έτσι και η μετάβαση από το πετρέλαιο στην ηλιακή ενέργεια δεν θα οφείλεται στην εξάντληση του πετρελαίου.