Ξέρουμε πια ότι μετά το 2035, όσα συμβατικά αυτοκίνητα -δηλαδή με θερμικούς κινητήρες- υπάρχουν θα πρέπει να κινούνται με συνθετικά καύσιμα (e-Fuels). Σίγουρα έχετε ακούσει κάποια πράγματα για τα e-Fuels (όπως ότι είναι ακόμα πολύ ακριβά) αλλά αυτό το άρθρο θα σας λύσει πολλές απορίες. Π.χ. πώς μπορούν να είναι πραγματικά βιώσιμα (μια ακόμα μεγάλη συζήτηση) και πώς παραγόνται .
Σε παγκόσμιο επίπεδο, ο πλανήτης μας είναι πλούσιος σε ενέργεια χάρη στους ανεξάντλητους πόρους του ήλιου και του ανέμου. Αυτό όμως δεν ισχύει απαραίτητα σε τοπικό επίπεδο, καθώς οι περιοχές με περιορισμένο άνεμο και ήλιο μπορούν να καλύψουν ελάχιστα έως καθόλου τις ενεργειακές τους ανάγκες με αυτές τις πηγές.
Στη Γερμανία, για παράδειγμα, οι ανεμογεννήτριες λειτουργούν σε πλήρη δυναμικότητα μόλις 66 ημέρες κατά μέσο όρο το χρόνο. Σύμφωνα με την επιτροπή ενέργειας και τηλεπικοινωνιών της Γερμανίας, παρείχαν το 25,9% της ηλεκτρικής ενέργειας που καταναλώθηκε το 2022. Στα ηλεκτρικά οχήματα, ένα μέρος αυτής της ανανεώσιμης ενέργειας διαδραματίζει βασικό ρόλο στην αξιολόγηση του κύκλου ζωής της κινητικότητας.
Όμως υπάρχουν σήμερα παγκοσμίως περίπου 1,3 δισεκατομμύρια υφιστάμενα οχήματα με κινητήρες εσωτερικής καύσης που θα παραμείνουν στους δρόμους για πολλά χρόνια ακόμη. Η φιλική προς το περιβάλλον λειτουργία θα απαιτήσει άλλες λύσεις, όπως τα e-fuels, τα οποία είναι συνθετικά καύσιμα που παράγονται με τρόπο σχεδόν ουδέτερο ως προς τον άνθρακα. Η Porsche π.χ. μόλις έφτιαξε μια νέα μονάδα παραγωγής στη Νότια Αμερική.
Πιλοτικό σχέδιο στην Παταγονία
Η Πούντα Αρένας έχει πληθυσμό περίπου 130.000 κατοίκων και βρίσκεται στην περιοχή της Παταγονίας στο νότιο άκρο της Χιλής, καθιστώντας την τη νοτιότερη μεγάλη πόλη στον κόσμο. Είναι επίσης το σημαντικότερο εμπορικό κέντρο στη δυτική ακτή του Στενού του Μαγγελάνου.
Η μονάδα παραγωγής Haru Oni στην Punta Arenas της Χιλής θα παράγει περίπου 130.000 λίτρα e-Fuel ετησίως
Η περιοχή αυτή είναι γνωστή για τους ισχυρούς ανέμους της, οι οποίοι πνέουν αδιάκοπα στο άγονο τοπίο, σχεδόν πάντα από την ίδια κατεύθυνση. Είναι τόσο ισχυροί που μπορούν να μετατρέψουν τα δέντρα σε παράξενα γλυπτά, τα οποία αναφέρονται ως “δέντρα-σημαίες”. Οι ανεμογεννήτριες θα μπορούσαν να λειτουργούν στο μέγιστο δυναμικό 270 ημέρες το χρόνο, και όμως η περιοχή δεν χρησιμοποιεί την αιολική ενέργεια.
Η Porsche είναι πρόθυμη να αξιοποιήσει αυτόν τον πόρο με διεθνείς εταίρους και έχει μερίδιο 11,6% στη χιλιανή εταιρεία Highly Innovative Fuels (HIF). Στόχος είναι να χρησιμοποιηθεί η αιολική ενέργεια εκεί για την παραγωγή συνθετικών καυσίμων. Η μονάδα παραγωγής που εγκαινιάστηκε τον Δεκέμβριο του 2022 κοντά στην Πούντα Αρένας ονομάζεται Haru Oni, που στην τοπική διάλεκτο σημαίνει “γη των ανέμων”. Το χρονοδιάγραμμα παραγωγής για την τρέχουσα πιλοτική φάση είναι 130.000 λίτρα e-Fuel ετησίως.
Καύσιμα από τον αέρα και το νερό
Το πρώτο βήμα για την παραγωγή των συνθετικών καυσίμων -η ηλεκτρόλυση για την παραγωγή υδρογόνου- απαιτεί μεγάλη ποσότητα ενέργειας, γεγονός που καθιστά τόσο σημαντική τη διαρκή διαθεσιμότητα πράσινης ηλεκτρικής ενέργειας.
Το νερό (H₂O) είναι μια πολύ σταθερή χημική ένωση. Δύο άτομα υδρογόνου (H) συνδέονται με ένα άτομο οξυγόνου (O) για να σχηματίσουν ένα μόριο νερού. Χρειάζεται μεγάλη ποσότητα ενέργειας για την εξαγωγή υδρογόνου από αυτή την ένωση. Επειδή ο άνεμος της Παταγονίας προσφέρει ανεξάντλητη ενέργεια, το υδρογόνο μπορεί να παραχθεί εκεί πιο βιώσιμα και οικονομικά. Σε περιοχές με περιορισμένη ενέργεια, η όποια παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια πρέπει να χρησιμοποιείται άμεσα για το μεγαλύτερο όφελος.
Το τελικό καύσιμο αποτελείται από CO₂ και νερό και, όπως και τα άλλα καύσιμα, είναι προσβάσιμο σε μια αντλία βενζίνης
Εκτός από το υδρογόνο, η παραγωγή του eFuel απαιτεί ένα δεύτερο συστατικό, το διοξείδιο του άνθρακα (CO₂), το οποίο είναι αέριο του θερμοκηπίου που σε υψηλές συγκεντρώσεις στην ατμόσφαιρα προάγει την υπερθέρμανση του πλανήτη. Το CO₂ μπορεί να φιλτραριστεί από τον αέρα με τη χρήση άμεσης δέσμευσης αέρα, μια διαδικασία κατά την οποία ο αέρας περνάει από ένα κεραμικό φίλτρο παρόμοιο με τον καταλυτικό μετατροπέα σε ένα αυτοκίνητο.
Κατά τη διαδικασία παραγωγής, το διοξείδιο του άνθρακα (CO₂) φιλτράρεται απευθείας από τον αέρα του περιβάλλοντος
Ωστόσο, αντί για πολύτιμα μέταλλα, τα κανάλια ροής χρησιμοποιούν μια χημική ουσία για τη δέσμευση των μορίων CO₂. Μόλις όλοι οι χώροι γεμίσουν με CO₂, το φίλτρο κλείνει, εκκενώνεται και θερμαίνεται. Η θερμότητα απελευθερώνει το CO₂, το οποίο μπορεί στη συνέχεια να απορροφηθεί με κενό αέρος σε μια δεξαμενή. Συγκεκριμένα, για ένα λίτρο συνθετικού καυσίμου απαιτείται υδρογόνο από τρία λίτρα αφαλατωμένου θαλασσινού νερού και CO₂ από 6.000 κυβικά μέτρα αέρα.
Προετοιμασία και χρήση των συνθετικών καυσίμων
Στη συνέχεια, μια μονάδα σύνθεσης δεσμεύει το υδρογόνο και το CO₂ για να δημιουργήσει μεθανόλη, η οποία είναι ανθεκτική στην ηλικία και κατάλληλη για αποθήκευση και μεταφορά. Οι κινητήρες των πλοίων είναι σήμερα σχεδιασμένοι για λειτουργία με μεθανόλη.
Ωστόσο, η χρήση σε επιβατικά αυτοκίνητα απαιτεί περαιτέρω επεξεργασία, με πρόσθετες ενώσεις άνθρακα που προστίθενται στο τελικό στάδιο της σύνθεσης, μεθανόλη σε βενζίνη. Το τελικό προϊόν είναι μια εναλλακτική λύση για βενζίνη και ντίζελ, καθώς και συνθετικού καυσίμου για ανάμιξη με συμβατικά καύσιμα με βάση το ορυκτέλαιο για συνεχή μείωση των εκπομπών.
Το όραμα
Τα καύσιμα που παράγονται στη Χιλή αποτελούνται από αέρα και νερό και μπορούν να πωλούνται σε πρατήρια καυσίμων σε όλο τον κόσμο. Αξίζει επίσης να σημειωθεί ότι όλοι οι κινητήρες εσωτερικής καύσης μπορούν να λειτουργήσουν με eFuel, από κλασικά αυτοκίνητα έως αγωνιστικά αυτοκίνητα υψηλών επιδόσεων.
Μόλις η διαθεσιμότητα φτάσει σε ένα ορισμένο επίπεδο, η καύση δεν θα απελευθερώνει περισσότερο CO₂ από αυτό που απορροφήθηκε από τον αέρα του περιβάλλοντος κατά τη διαδικασία παραγωγής, γεγονός που θα έκλεινε το κύκλωμα.
Η ετήσια παραγωγή στο Punta Arenas θα πρέπει να φτάσει τα 55 εκατομμύρια λίτρα συνθετικών καυσίμων μέχρι τα μέσα της δεκαετίας και τα 550 εκατομμύρια λίτρα δύο χρόνια αργότερα – και θα συνεχίσει να αυξάνεται. Αυτό ισοδυναμεί με το 1,2% των αναγκών της Γερμανίας σε καύσιμα για επιβατικά αυτοκίνητα. Μια νέα αρχή με μεγάλες δυνατότητες.
Με πληροφορίες από newsroom.porsche.com