Ανανεώσιμη Ενέργεια: ο «Παγκόσμιος Άτλας» των τεχνολογιών – Τι φέρνει το μέλλον

0
866

Οι τεχνολογίες ανανεώσιμης ενέργειας γίνονται ολοένα και φθηνότερες και αντιμετωπίζουν αποτελεσματικότερα το ζήτημα της διαλείπουσας παροχής ενέργειας.

Ορισμένες τεχνολογικές εξελίξεις είναι προ των πυλών, άλλες θα απαιτηθούν δεκαετίες για να ευδοκιμήσουν και χρησιμοποιηθούν εμπορικά.

Σύμφωνα με την αναλύτρια της Ernst&Young, Cat O’Donovan, το σκηνικό που διαμορφώνεται στις τεχνολογίες ανανεώσιμης ενέργειας έχει ως εξής:

—Βραχυπρόθεσμος ορίζοντας

Παλιρροϊκή ενέργεια

Η παλιρροϊκή ενέργεια παράγεται με την εκμετάλλευση της κίνησης των υδάτων κατά την παλίρροια και την άμπωτη από ειδικά τοποθετημένα φράγματα ή από την εκμετάλλευση της κινητικής ενέργειας του “παλιρροϊκού ρεύματος”.

Παρότι τα κόστη εγκατάστασης τέτοιων μονάδων είναι συγκριτικά υψηλά, η κανονικότητα των κύκλων της Σελήνης την καθιστούν προβλέψιμη πηγή ενέργειας, περισσότερο τουλάχιστον από άλλες τεχνολογίες.

Στα τέλη του 2012 λειτουργούσαν κανονικά τέσσερις μονάδες παλλιροϊκής ενέργειας συνολικής ισχύος 517 Μεγαβάτ.

Παρότι δεν έχει αναπτυχθεί όσο άλλες ΑΠΕ, οι τεχνολογίες που αναπτύσσουν εταιρείες όπως η Openhydro, η Hammerfest Strøm και η Hydra Tidal αναμένεται να δείξουν τα πρώτα δείγματα γραφής έως το 2015, παρότι πρόκειται για μια τεχνολογία που εξαρτάται εν πολλοίς από κρατικές επιδοτήσεις έως ότου δημιουργηθούν οικονομίες κλίμακος.

Με την παγκόσμια δυνητική ισχύ να ανέρχεται σε 1 Τεραβάτ, η επενδυτική δραστηριότητα σε αυτή την τεχνολογία αναμένεται να επιταχυνθεί τα επόμενα χρόνια.

Συγκεντρωτική Ηλιακή Ενέργεια (CSP)

Τα συγκεντρωτικά ηλιακά συστήματα δεν θα πρωταγωνιστήσουν σε κάποια τεχνολογική επανάσταση τις επόμενες δεκαετίες, αλλά θα εξαντληθούν οι ανεκμετάλλευτες ακόμα δυνατότητές τους.

Η υψηλή ζήτηση για ενέργεια σε χώρες όπως η Νότιος Αφρική και η Σαουδική Αραβία έχει ανανεώσει το ενδιαφέρον προς τη Συγκεντρωτική Ηλιακή Ενέργεια και οδηγούν προς αναζήτηση φθηνότερων υλικών για συμπίεση του κόστους της.

Τεχνολογίες όπως αυτή του λιωμένου αλατιού, η ανάπτυξη πιο αντανακλαστικών κατόπτρων και η εγκατάσταση περισσότερων πύργων αναμένεται να περιορίσουν το κόστος της κατά 10-20%.

Στα τέλη του 2012, η παγκόσμια εγκατεστημένη ισχύς CSP ανήρχετο σε μόλις 2,8 Γιγαβάτ έναντι 100 Γιγαβάτ στα φωτοβολταϊκά.

Παρόλα αυτά, οι δυνατότητες μείωσης του κόστους της μαζί με τη δυνατότητα ενσωμάτωσης συστημάτων αποθήκευσης θερμικής ενέργειας και η συμπαραγωγή με υβριδικές γεννήτριες αερίου της ανοίγουν μεγάλες προοπτικές εξέλιξης.

Χερσαία αιολικά

Πρόκειται για μια ώριμη ΑΠΕ, αλλά καινοτομίες και δυνατότητες εξοικονόμησης κόστους βελτιώνουν τις βραχυπρόθεσμες προοπτικές της.

Η σχεδιαστική μετάβαση από τον χάλυβα στο τσιμέντο, για την κατασκευή των θεμελίων καθιστά εφικτή την εγκατάσταση ανεμογεννητριών ύψους 100 μέτρων που εκμεταλλεύονται ισχυρότερους και σταθερότερους ανέμους αυξάνοντας την αποδοτικότητα κατά 14% σε σύγκριση με τις σημερινές ύψους 80 μέτρων.

Επιπλέον, εξελιγμένα υλικά επιτρέπουν την περιστροφή των (ελαφρύτερων) ελίκων με ανέμους χαμηλότερης έντασης, ενώ η αύξηση του μήκους τους από 103 σε 120 μέτρα μπορεί να αυξήσει την αποδοτικότητά τους κατά 15%.

Τα παραπάνω σε συνδυασμό με τη βελτιστοποίηση της χωροθέτησης των ανεμογεννητριών ώστε να αποφευχθεί το φαινόμενο της συλλογικής τους επιβράδυνσης από τις περιδινήσεις των ελίκων σημαίνουν νέες προοπτικές ανάπτυξης για την αιολική ενέργεια.

—Μεσοπρόθεσμος ορίζοντας

Πλωτές υπεράκτιες ανεμογεννήτριες

Οι πλωτές ανεμογεννήτριες μπορούν να συμβάλλουν στην εκμετάλλευση των ισχυρότατων ανέμων που πνέουν στις θαλάσσιες περιοχές μακρυά από την ακτή ή σε μεγάλα βάθη: παράγοντες δηλαδή που αυξάνουν δραματικά το κόστος εγκατάστασης συμβατικών υπεράκτιων ανεμογεννητριών προσδεδεμένων στο βυθό.

Η ανάπτυξη πλωτών ανεμογεννητριών ικανών να ανταπεξέλθουν σε ακραίες καιρικές συνθήκες, με κατάλληλο σχεδιασμό και συστήματα ελέγχου και αξιόπιστη σύνδεση στο δίκτυο θα απαιτήσει πολλά χρόνια καινοτομίας και δοκιμών.

Σε αυτή τη φάση δοκιμάζονται διάφορες πρωτότυπες τεχνολογίες με πρωτοπόρο την Statoil Hywind στη Νορβηγία που διενεργεί δοκιμές στην πρώτη πλωτή ανεμογεννήτρια παγκοσμίως από το 2009.

Άλλες εταιρείες που δραστηριοποιούνται στην τεχνολογία αυτή είναι οι Principle Power, Maruben και η ολλανδική Blue H.

Οργανικά φωτοβολταϊκά

Αντί για το πυρίτιο τα οργανικά φωτοβολταϊκά βασίζονται σε οργανικές χημικές ενώσεις (με βάση τον άνθρακα).

Έχουν τη δυνατότητα για πολύ μικρότερο κόστος παραγωγής και είναι λεπτότερα από τα συμβατικά φωτοβολταϊκά.

Με υψηλό συντελεστή απορρόφησης του ηλιακού φάσματος, είναι ελαφριά, διάφανα και ευαίσθητα σε χαμηλά επίπεδα ακτινοβολίας.

Χάρη σε αυτά τα χαρακτηριστικά αναμένεται να διαδραματίσουν κομβικό ρόλο στην ανάπτυξη της ηλιακής ενέργειας σε περιοχές με ελλιπή υποδομή σε δίκτυα, αλλά και σε εφαρμογές σε αντικείμενα καθημερινής χρήσης, όπως σακίδια, φορητοί ηλεκτρονικοί υπολογιστές, αυτοκίνητα και κινητά τηλέφωνα.

Αυτή τη στιγμή δρατηριοποιούνται λίγοι μόνοι κατασκευαστές στον κλάδο με τη μεγαλύτερη πρόκληση να είναι η αποδοτικότητα.

Ωστόσο, τα αποτελέσματα εταιρειών όπως η Heliatek που πέτυχε αποδοτικότητα 12% έναντι μέσης επίδοσης 15% στα συμβατικά φωτοβολταϊκά, δείχνουν ότι η ώρα μαζικής εκμετάλλευσης της τεχνολογίας αυτής δεν είναι μακρυά.

Αποθήκευση ενέργειας

Οι λύσεις αποθήκευσης συλλέγουν το πλεόνασμα ενέργειας για να το χρησιμοποιήσουν όταν προκύψει ζήτηση αιχμής και θεωρούνται ιδανικές για την βελτιστοποίηση της εκμετάλλευσης των ΑΠΕ, οι οποίες πάσχουν από το πρόβλημα της διαλείπουσας ηλεκτροπαραγωγής.

Οι τεχνολογίες αποθήκευσης που βρίσκονται κοντά στην εμπορική εκμετάλλευση περιλαμβάνουν:

*Μπαταρίες ροής: πρόκειται για επαναφορτιζόμενες κυψέλες καυσίμου εντός των οποίων ένας ηλεκτρολύτης ρέει μέσα από μια ηλεκτροχημική κυψέλη μετατρέποντας τη χημική ενέργεια σε ηλεκτρισμό.

Ένας πρόσθετος ηλεκτρολύτης αποθηκεύεται εξωτερικά για αντλείται κατά την επαναφόρτιση της μπαταρίας.

*Μπαταρίες υγρού μετάλλου: ένας ηλεκτρολύτης λιωμένου άλατος τοποθετείται ανάμεσα σε δύο ηλεκτρόδια υγρού μετάλλου με τη διαφορά στη σύσταση των μετάλλων να προκαλεί την ηλεκτρική τάση.

Στο μέλλον αναμένεται να αναπτυχθεί η τεχνολογία πεπιεσμένου αέρα. Σε αυτή την περίπτωση, το πλεόνασμα ενέργειας χρησιμοποιείται για τη συμπίεση αέρα σε υπόγειες δεξαμενές. Η απελευθέρωση του αέρα κινεί μια γεννήτρια που παρέχει ηλεκτρική ενέργεια κατ’ επιλογή.

Οι ερευνητές αναζητούν τρόπους μείωσης των απωλειών θερμικής ενέργειας που απαιτούν τη χρήση φυσικού αερίου κατά τη διαδικασία.

—Μακροπρόθεσμος ορίζοντας

Θερμική ενέργεια των ωκεανών

Η τεχνολογία μετατροπής της θερμικής ενέργειας των ωκεανών (OTEC) μπορεί να αποτελέσει μια άριστη πηγή καθαρής ενέργειας σε περιοχές όπου η διαφορά θερμοκρασίας των υδάτων ανάμεσα στα μεγάλα βάθη και την επιφάνεια ξεπερνά τους 200 βαθμούς Κελσίου.

Το θερμότερο νερό μετατρέπει ένα υγρό με χαμηλό σημείο βρασμού σε ατμό, ο οποίος κινεί μια ηλεκτρογεννήτρια.

Ο ατμός επανασυμπιέζεται με τη χρήση του ψυχρού νερού από τα βάθη του ωκεανού και ο κύκλος της ενέργειας συνεχίζεται.

Η διαφορά θερμοκρασίας αποκλείει την εφαρμογή της τεχνολογίας OTEC σε τροπικά ύδατα και γύρω από τη γραμμή του Ισημερινού. Παρόλα αυτά μπορεί να υλοποιηθεί σε περισσότερες από 100 χώρες με δυνητική ισχύ της τάξης των 150 Γιγαβάτ και μάλιστα σε περιοχές με ισχνές πηγές ενέργειας.

Αυτή τη στιγμή ηγέτες της αγοράς είναι η γαλλική DCNS και η αμερικανική Lockheed Martin.

Τα κόστη ανάπτυξης σε μεγάλη κλίμακα είναι δύσκολο να προσδιοριστούν καθότι εξαρτώνται από τα μεγάλα βάθη εγκατάστασης του εξοπλισμού, το χαμηλό βαθμό μετατροπής σε ενέργεια, και τις θερμοκρασιακές διαφορές.

Ηλιακές εφαρμογές

Παρότι τα φωτοβολταϊκά είναι μια ώριμη τεχνολογία βρίσκεται υπό εξέλιξη η ανάπτυξη πλήθους νέων εφαρμογών που μπορούν να τα εκτοξεύσουν.

Διάφανα οργανικά φωτοβολταϊκά, φωτοβολταϊκά ενσωματωμένα σε κτήρια, ηλιακά παράθυρα όπως αυτά που αναπτύσσουν στο MIT και πειραματικά ηλιακά αεροσκάφη όπως το Solar Impulse δείχνουν ότι ο δρόμος εκμετάλλευσης του ήλιου είναι μακρύς και οι πιθανές και ίσως άγνωστες ακόμα εφαρμογές πολλές.

Γεωθερμία

Η γεωθερμική ενέργεια εκμεταλλεύεται τη θερμότητα από τα έγκατα της γης για να μετατρέψει νερό σε ατμό ο οποίος κινεί μια γεννήτρια. Είναι μια συνεπής ως προς την παραγωγή της τεχνολογία, συχνά φθηνότερη από άλλες μορφές ενέργειας, ωστόσο η μεγάλη διάρκεια της εγκατάστασης και οι κίνδυνοι που συνοδεύουν τις εξορυκτικές εργασίες έχουν καθυστερήσει την εκμετάλλευση των 70-140 Γιγαβάτ του παγκόσμιου γεωθερμικού δυναμικού.

Οι καινοτομίες περιλαμβάνουν τη διερεύνηση του γεωθερμικού πεδίου ερευνών με βάση τις υπέργειες θερμοκρασίες και τη χρήση μεθόδων εναέριας εξερεύνησης όπως αυτή που αναπτύσσει η Lockheed Martin.

Στο μέλλον ο κλάδος θα χρειαστεί να βασιστεί σε συνέργειες με εταιρείες εξόρυξης υδρογονανθράκων προτού αναπτυχθούν φθηνότερες μέθοδοι ερευνών των πιθανών γεωθερμικών πεδίων.

econews

Σχόλια