Tuesday, 15 June 2010

Ρεύμα (ηλεκτρικό)

Πριν 13 μήνες είχα δημοσιεύσει ένα κειμενάκι γιά το peak oil, το τέλος της αφθονίας πετρελαίου. Ξαναδιαβάζοντας το, βλέπω πολλά ενδιαφέροντα που ισχύουν ακόμα. Ένα πράγμα όμως δεν μπόρεσα να προβλέψω. Ότι λίγους μήνες μετά ανακαλύφθηκαν γιγαντιαία κοιτάσματα πετρελαίου. Το μέγεθος τους είναι 4 φορές μεγαλύτερο από όλο το πετρέλαιο που έχουμε καταναλώσει τα τελευταία 150 χρόνια.
Χοντρικά - έχουμε πετρέλαιο γιά 500 χρόνια ακόμα (με τους σημερινούς ρυθμούς κατανάλωσης).

Το πρόβλημα των νέων κοιτασμάτων είναι ότι είναι εξαιρετικά δυσπρόσιτα. Η άντληση τους ιδιαίτερα ακριβή και επικίνδυνη. Η γεώτρηση ξεκινάει 1500 μέτρα κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας και φτάνει μέχρι 9000 μέτρα κάτω από τον βυθό. Δέκα και μισό χιλιόμετρα !! από σωλήνες και αντλίες που πρέπει να λειτουργούν σε ακράιες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας.
Το πρόσφατο ατύχημα στον κόλπο του Μεξικού - το μεγαλύτεο στην ιστορία της αμερικάνικης ηπείρου - δείχνει ότι ο άνθρωπος δεν έχει τον έλεγχο πάνω σ' αυτήν τεχνολογία.

Το πετρέλαιο από το πρόσφατο ατύχημα έχει ήδη καταστρέψει τα οικοσυστήματα στις ακτές της Αμερικής και απειλεί να καταστρέψει και τους ποταμούς της Ευρώπης (αν μεταφερθεί από το Ρεύμα του Κόλπου).
Σε λίγο η εξόρυξη πετρελαίου κάτω από αυτές τις συνθήκες θα περιέχει τους ίδιους κινδύνους όσο και ένας πυρηνικός αντιδραστήρας.

Λύσεις; Φυσικά και δεν έχω. Αν είχα λύσει το ενεργειακό πρόβλημα του πλανήτη, το τελευταίο που θα με απασχολούσε θα ήταν να γράφω σε μπλογκ.

Μιά λύση θα ήταν να καταργήσουμε τον καπιταλισμό σαν οικονομικό μοντέλο διαχείρησης και να σταματήσουμε να θεωρούμε την "ανάπτυξη" (συνοδευόμενη με ολοένα μεγαλύτερη κατανάλωση ενέργειας) σαν παράγοντα ευημερίας. Αυτό θα μου άρεσε πολύ προσωπικά - αλλά είναι ουτοπικό.

Μιά άλλη λύση θα ήταν οι Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ). Μία συναρπαστική ΑΠΕ είχα παρουσιάσει στο παλιό ποστ (desertec). Φωτοβολταικά, ηλιοθερμία, ανεμογεννήτριες, παλίροια κ.α. Κοινό τους γνώρισμα η παραγωγή ηλεκτρισμού. Αντί γιά πετρέλαιο, θα "καίμε" ηλεκτρικό ρεύμα. Καλή εξέλιξη, γλυτώνουμε και το διοξείδιο με το φαινόμενο του θερμοκηπίου.
Εκτός αν παράγουμε το ηλ. ρεύμα από κάρβουνο - οπότε η εξοικονόμηση υπάρχει μεν, αλλά είναι πολύ μικρότερη.
Χοντρικό παράδειγμα. Με Χ τόνους πετρέλαιο μπορούμε να κινήσουμε 1 εκατομμυριο αυτοκίνητα γιά 1 εκατομμυριο χιλιόμετρα. Αν κάψουμε το ίδιο πετρέλαιο για να παράγουμε ηλεκτρικό ρεύμα και δώσουμε το ρεύμα στα (ηλεκτρικά) αυτοκίνητα, θα κινήσουμε 1.3 εκ. αυτοκίνητα γιά 1.3 εκ. χιλιόμετρα.
Αν τώρα αντί γιά πετρέλαιο πάρουμε το ρεύμα από ΑΠΕ, το όφελος θα είναι πολλαπλάσιο.

Δυστυχώς, το ηλεκτρικό ρεύμα έχει ένα μεγάλο μειονέκτημα. Δεν αποθηκεύεται. Τουλάχιστον όχι εύκολα. Με το πετρέλαιο τα πράγματα είναι απλά. Φτιάχνεις μιά δεξαμενή και βάζεις μέσα όσο θέλεις, γιά όσο χρόνο θέλεις. Με το ηλεκτρικό ρεύμα, αυτό δεν γίνεται εύκολα.

Σαν "αποθήκες" ηλεκτρικού ρεύματος χρησιμεύουν οι μπαταρίες. Μέχρι σήμερα, είναι ελάχιστα αποδοτικές, βαριές και πανάκριβες. Αποθηκέυουν ελάχιστο ρεύμα σε σχέση με το βάρος και με το κόστος τους.

Δεν αποτελει σύμπτωση, ότι η έρευνα για τις ΑΠΕ έχει ατονήσει κάπως τα τελευταία χρόνια. Οι ΑΠΕ έχουν ήδη φτάσει σε ένα μάξιμουμ των δυνατοτήτων τους.
Π.χ. η Δανία μπορεί να καλύψει ΟΛΕΣ της τις ανάγκες σε ηλεκτικό ρεύμα από τις ανεμογεννήτριες που έχει εγκαταστήσει. Όταν φυσάει πολύ, επειδή το ρεύμα δεν μπορεί να αποθηκευτεί, αναγκάζεται να φρενάρει τις ανεμογεννήτριες.
Αρα δεν υπάρχει λόγος να εξελίξουμε τις α/γ κι άλλο - αφού τώρα τις φρενάρουμε.
Όλες οι προσπάθειες έχουν πέσει στην εξέλιξη των μπαταριών.

Οι μπαταρίες παλιού τύπου χρειάζονται κυρίως μόλυβδο. Τεχνολογικά, είναι εντελώς ξεπερασμένες, αν και τις βρίσκουμε σε κάθε αυτοκίνητο. Οι μοντέρνες μπαταρίες έχουν σαν βασικό συστατικό το λίθιο. Για το λίθιο έχω γράψει ένα ποστ πριν 6 μήνες. Δυσεύρετο και πανάκριβο (το λίθιο, όχι το ποστ ;-) ).
Πριν 6 μήνες έγραφα ότι ίσως κάποτε έχουμε "κρίση λιθίου" όπως είχαμε παλιά τις κρίσεις πετρελαίου.
Χθες όμως ανακοίνωσαν οι αμερικάνοι ότι βρήκαν γιγαντιαία κοιτάσματα λιθίου στο Αφγανιστάν. Μόνο με αυτά μπορούν να καλύψουν την παγκόσμια ζήτηση λιθίου γιά τα επόμενα 20 χρόνια.
Πάω στοίχημα, ότι μετά από αυτήν την είδηση, δεν πρόκειται να φύγουν τόσο σύντομα από το Αφγανιστάν οι αμερικάνοι. ;-)

Ακόμα κι αν εξασφαλίσουμε το απαιτούμενο λίθιο, ακόμα κι αν οι μπαταρίες γίνουν πολύ πιό αποδοτικές από τις σημερινές - πάλι θα χρειαστούμε πολλές καινοτομίες, πολλές υποδομές.

Π.χ. αν μετατρέψουμε όλα τα ΙΧ σε ηλεκτρικά, πως θα τα φορτίζουμε; Θα τραβάμε καλώδιο από το διαμέρισμα μας στον 4ο όροφο μέχρι 2 τετράγωνα πιο κάτω που θα έχουμε παρκάρει το ΙΧ;
Φυσικά όχι. Χρειαζόμαστε σταθμούς ηλεκτρικού σε κάθε γωνιά του κάθε δρόμου - ώστε να φορτίζουμε τα οχήματα. Οι σταθμοί αυτοί πρέπει να είναι πολύ πιό "έξυπνοι" από μιά σημερινή πρίζα.
Η πρίζα δεν ξέρει ποιός καταναλώνει το ηλεκτρικό ρεύμα. Οι σταθμοί ανεφοδιασμού σε κάθε γωνιά του δρόμου, πρέπει να το ξέρουν, για να στείλουν το ανάλογο τιμολόγιο. ;-)
Δολιοφθορές και πλαστοπροσωπίες (του στυλ καταναλώνω το ρεύμα, δεν πληρώνω και φεύγω) πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιό δύσκολες.

Γίνονται αυτά φυσικά - δεν είναι τίποτα σπουδαίο. Αλλά απαιτεί χρόνο, χρήμα και υποδομές.

Μιά άλλη εφαρμογή των ΙΧ θα είναι να πουλάνε !! ηλεκτρικό ρεύμα. Μπορεί δλδ. να παράγει ρεύμα από ένα φωτοβολταικό στην σκεπή του και να το παρέχει στο κοινό δίκτυο. Η "πρίζα" ανεφοδιασμού θα είναι αρκετά έξυπνη γιά να στείλει το τιμολόγιο στον αντίθετο παραλήπτη αυτήν την φορά.
'Ετσι θα λυθεί - εν μέρει - και το πρόβλημα της αποθήκευσης. Εκατομμύρια ΙΧ θα έχουν εκατομμύρια μπαταρίες γεμάτες με ηλεκτρικό ρεύμα.
Το επόμενο πρόβλημα θα είναι να πείθονται οι ιδιοκτήτες των ΙΧ να πουλάνε το ρεύμα της μπαταρίας τους όταν έχει ανάγκες το δίκτυο (κι αυτό γίνεται - βάσει ενός συστήματος πλειστηριασμού).

Το ίδιο το δίκτυο πρέπει να γίνει "εξυπνο", αλλιώς όσες ΑΠΕ και να εγκαταστήσουμε δεν θα χρησιμέυσουν. Σήμερα απαιτούνται μεγάλες υποδομές - σε ανθρώπινο δυναμικό, μηχανήματα και χρήματα - για να λειτουργήσει ένα σχετικά απλό δίκτυο.
Την παραγωγή ρεύματος την αναλαμβάνουν εργοστάσια γιγαντιάιων διαστάσεων και μεγεθών. Η κατανάλωση είναι διασκορπισμένη σε κάθε σπίτι και στις βιομηχανίες.
Ο πανευρωπαϊκός συντονισμός ανάμεσα στην - συκεντρωτική - παραγωγή και την διασκορπισμένη κατανάλωση είναι πολύ δύσκολος (αυτήν την εποχή τυχαίνει να δουλεύω ακριβώς πάνω σ' αυτό το πρόβλημα).
Επειδη το ρεύμα δεν αποθηκεύεται, πρέπει οι καταναλωτές να καταναλώνουν όσο ρεύμα παράγουν τα εργοστάσια. Όλα τα ευρωπαϊκα εργοστάσια δεν επιτρέπεται να παράγουν ούτε πολύ περισσότερο ούτε πολύ λιγότερο από όσο καταναλώνουν όλα τα ευρωπαϊκά νοικοκυριά και βιομηχανίες.

Αν το παραπάνω απλό δίκτυο απαιτεί τόσο ανθρώπινο δυναμικό γιά να λειτουργήσει, πόσους θα χρειαστούμε για το καινούργιο δίκτυο;
Το καινούργιο μοντέλο δικτύου (θα) προβλέπει ότι όλοι μας μπορούμε να γίνουμε εναλλάξ παραγωγοί και καταναλωτές ηλεκτρικής ενέργειας. Όλοι αυτοί οι μινι-παραγωγοι και οι μινι-καταναλωτές θα εναλλάσσονται διαρκώς. Χρονικά και τοπικά (πχ. ένα κινούμενο ΙΧ).
Αν κάι όταν κάποτε το ευρωπαϊκό ηλεκτρικό δίκτυο γίνει αρκετά "έξυπνο", μόνο τότε θα μπορέσουν οι ΑΠΕ να αναλάβουν τον ρόλο του πετρελαίου.

7 σχολια:

Περαστικός 15 June 2010 at 10:31  

Μα δεν λες πάλι για τη δική μου «αγαπημένη λύση», τις κυψέλες καυσίμου σε συνδυασμό με τη γενικευμένη χρήση του υδρογόνου (οικονομία του υδρογόνου). Σκέψου το εξής ολοκληρωμένο μοντέλο: χρήση των ΑΠΕ για την τροφοδοσία των μονάδων που θα εξάγουν το υδρογόνο από θαλασσινό νερό > χρήση του υδρογόνου στις κυψέλες καυσίμων που τροφοδοτούν αυτοκίνητα, κατοικίες, τα πάντα > εκπομπή καυσαερίων από την οξείδωση του υδρογόνου, δηλαδή, νερού! Δεν νομίζω η τεχνολογία των μπαταριών και το μοντέλο της πρίζας στέκονται τόσο καλά μπροστά στην τεχνολογία των κυψελών που είναι και οικονομική και αρκετά προχωρημένη ήδη. Σκέπτομαι ακόμη και τις προοπτικές αυτονομίας που προσφέρει, μέχρι και κατάργηση των δικτύων ηλεκτροδότησης! .Φαντάσου να πηγαίνεις στο σπίτι σου, να βάζεις ένα δοχείο/μπαταρία με καύσιμο (υδρογόνο) σε μια μονάδα μεγέθους λίγο μεγαλύτερης από τον πίνακα του ηλεκτρικού ρεύματος ή σαν ένα μικρό ντουλαπάκι και με αυτό να καλύπτονται οι ανάγκες του για ημέρες/εβδομάδες ή περισσότερο, δεν θυμάμαι πόσο διαρκεί. Καταλαβαίνεις γιατί μου αρέσει αυτή η τεχνολογία. Ήδη υπάρχουν αυτοκίνητα κανονικού μεγέθους, θηρία 4x4, που κυκλοφορούν με τις επιδόσεις των κανονικών αυτοκινήτων στους δρόμους της Καλιφόρνια (καμία σχέση με υβριδικά ηλεκτρικά ή εκείνες τις ελαφριές ηλεκτρικές κατασκευές). Πολλοί λένε ότι πρόκειται για μια ήδη ώριμη τεχνολογία η οποία όμως δεν εφαρμόζεται καθολικά ακόμη για να δοθεί περισσότερος χρόνος να ρευστοποιήσουν/αποσβέσουν τις επενδύσεις τους μεγάλα συμφέροντα του πετρελαίου. Μιλάμε για μια εξέλιξη με μεγάλες περιβαλλοντικές, οικονομικές και γεωπολιτικές προεκτάσεις που θα αλλάξει την εικόνα του πλανήτη. Νομίζω ότι αυτή είναι η πιο πολλά υποσχόμενη κατεύθυνση, αλλά θα δούμε τι μας επιφυλάσσει το μέλλον.

Jolly Roger 15 June 2010 at 12:54  

Το υδρογονο φιλε περαστικε, εχει το μειονεκτημα οτι στην καθαρη του μορφη ειναι πολυ δυσκολο να αποθηκευτει και να μεταφερθει.

Συνηθως το "δεσμευουν" σε καποιο αλλο υλικο (μεθανολη). Eτσι αντι να μεταφερεις καθαρο υδρογονο σε ειδικα δοχεια και υπο πιεση (φαντασου τι εκρηξη θα γινει σε ενα ατυχημα) το μεταφερεις σε απλα δοχεια οπως το απεσταγμενο νερο. Το προβλημα ειναι οτι η ποσοτητα του υδρογονου που μπορεις να μεταφερεις σε μορφη μεθανολης ειναι ελαχιστο. Αρα χρειαζεσαι μεγαλα ντεποζιτα, τα αυτοκινητα εχουν μικρη αυτονομια κ.α. Και εχεις μεγαλες απωλειες στην μετατροπη υδρογονο - μεθανολη και τουμπαλιν. Μια μετατροπη που χρησιμευει μονο για την μεταφορα - και οχι σε κατι χρησιμο.

Αν υποθεσουμε οτι το υδρογονο παραγεται στην Αφρικη (επειδη εκει υπαρχει ο ηλιος που θα κανει την διασπαση του νερου), δεν μπορεις να το μεταφερεις ευκολα σε τοσο γιγαντιαιες ποσοτητες στις χωρες καταναλωσης - δηλαδη Ευρωπη, Αμερικη, Ασια. Εκτος αν διπλασιασεις τον εμπορικο στολο.

Θα σου δωσω ενα συγκεκριμενο παραδειγμα απο το πλοιο. Καποτε (οικολογικες ανησυχιες γαρ) θελησα να φορτισω τις μπαταριες του πλοιου με κυψελη υδρογονου. Χρειαστηκα 6 λιτρα μεθανολης. Επειδη δεν υπαρχει δικτυο διανομης, ηταν δυσκολο να την βρω, να την κουβαλησω, να την αποθηκευσω στο πλοιο. Η διαδικασια της φορτισης κρατησε 2.5 ωρες.
Αφηνω που η κυψελη κοστιζει 5000 ευρω και προσθετει ενα ακομα πολυπλοκο συστημα (πιθανοτητα βλαβης, αναγκες για σερβις κ.α. ).

Την ιδια δουλεια κανει και η μηχανη του πλοιου. Οι ιδιες μπαταριες φορτιζονται σε 1 ωρα, καταναλωνοντας 0.6 λιστρα ντηζελ.
Το οποιο ειναι ευκολο να μεταφερθει - δικτυο διανομης υπαρχει παντου.

* * * *
Η διαδικασια πετρελαιο --> βενζινη --> διανομη --> ΙΧ εχει αποδοτικοτητα 20% (δλδ. μονο 20% της αρχικης ενεργειας μετατρεπεται στην κινηση του ΙΧ).

Η διαδικασια φυσικο αεριο --> υδρογονο --> διανομη --> καυση σε ΙΧ εχει 30% αποδοση. Καλυτερη μεν απο το πετρελαιο, αλλα οχι σπουδαια διαφορα.

Εναλλακτικα, η διαδικασια ηλιος / ανεμογεννητριες --> υδρογονο --> διανομη --> καυση εχει 25% αποδοση. Ειναι δηλαδη προτιμοτερο να παραγουμε υδρογονο απο φυσικο αεριο παρα απο τον ηλιο (δυστυχως).

Καπως καλυτερα ειναι τα πραγματα αν αφησουμε τα ΙΧ και χρησιμοποιησουμε κυψελες υδρογονου σε μεγαλη κλιμακα. Να αντικαταστησουμε δλδ. τα πυρηνικα εργοστασια με εργοστασια υδρογονου.
Εχουν γινει καποιες προσπαθειες, αλλα κολλανε στο κοστος και στα μεγεθη.
Ενα πυρηνικο εργοστασιο εχει ισχυ 700.000 - 1.500.000 κιλοβατ, ενω μια κυψελη υδρογονου δεν εχει ακομα περασει το φραγμα των 300 κιλοβατ.

* * * *
Γενικα, το ηλεκτρικο ρευμα δεν μπορεις να το αποφυγεις, οσο και αν προσπαθησεις ;-)
Οι κυψελες υδρογονου δεν κανουν τιποτα αλλο απο το να παραγουν ρευμα.

Γιατι λοιπον να χρησιμοποιησω τον ηλιο προκειμενουν να διασπασω το νερο σε υδρογονο; Το οποιο θα πρεπει μετα να μεταφερω (δυσκολα) και να μετατρεψω - μεσω των κυψελων - σε ηλεκτρικο ρευμα;

Ειναι πιο αποδοτικο να χρησιμοποιησω τον ηλιο για να παρω απ' ευθειας ηλεκτρικο ρευμα.

* * * *
Συμπερασμα:
Ψηνεσαι να παμε στο Αφγανισταν να ιδρυσουμε εταιρεια παραγωγης μπαταριων απο λιθιο; ;-)

Kostis 15 June 2010 at 14:59  

skipper θερμά συγχαρητήρια για το άρθρο σου, κωδικοποίησες με φοβερή λεπτομέρεια τα προβλήματα της παραγωγής και διαχείρησης ηλεκτρικού ρεύματος (είπες δουλεύεις σε κάτι αντίστοιχο; τι αν επιτρέπεται, καθαρά από επαγγελματική διαστροφή!)

Λες η δήλωση Ομπάμα να σχετίζεται; «δεν μπορεί να προβλέψει αν η ολοκληρωμένη μετάβαση από μία οικονομία βασισμένη στο πετρέλαιο θα γίνει όσο ο ίδιος ζει, αλλά τόνισε ότι τώρα είναι η στιγμή να αρχίσουμε να πραγματοποιούμε αυτή τη μετάβαση»

Η Αμερική "Σπρώχνει" τις ΑΠΕ;

http://www.naftemporiki.gr/news/cstory.asp?id=1830187

Jolly Roger 15 June 2010 at 16:09  

Γεια σου Κωστη, καλως ορισες εδω.
Ευχαριστω για τα καλα λογια.

Δουλευω για μια μεγαλη επιχειρηση ηλεκτρισμου και φτιαχνω (επεκτεινω ακριβεστερα) το software που χρησιμοποιουν οι ειδικοι στον σχεδιασμο του δικτυου.
Ολα αυτα ειναι προσωρινα, ειμαι ελευθερος επαγγελματιας.

Ευχαριστω για την παραπομπη στην "Ν".
Δεν μπορουμε να ξερουμε τι σχεδιαζει η Αμερικη. Πιστευω οτι αμφιταλαντευεται αναμεσα σε 2 πολους.

Απο την μια ενα πανισχυρο πετρελαικο λομπυ και οι διασυνδεσεις με τους αραβες (ειχα περιγραψει σχετικα στο ποστ μου περι peak oil). Απο την αλλη, βλεπουν την εξαρτηση και θελουν ν' απαλλαγουν απο το πετρελαιο.

Οι προσδοκωμενες επενδυσεις που επεσημανε ο Περαστικος πιο πανω, ειναι αλλος ενας σημαντικος παραγοντας. Η πετρελαικη βιομηχανια εχει μενει πολυ πισω σε επενδυσεις.
Ουσιαστικα βγαζουν ακομα πετρελαιο με μεθοδους του 1930.

Τα καινουργια κοιτασματα απαιτουν προηγμενη τεχνολογια. Το ιδιο και οι ΑΠΕ. Υπαρχει λοιπον ενας συναγωνισμος, που θα γινουν οι επενδυσεις.

Εννοειται οτι ειμαι υπερ των ΑΠΕ, οχι μονο για περιβαλλοντικους λογους.
Οι επενδυσεις στο πετρελαιο θα μεινουν συγκεντρωμενες στις γνωστες "7 αδελφες", ενω οι επενδυσεις στις ΑΠΕ θα εχουν μεγαλη διαχυση σε παγκοσμιο επιπεδο.

Πιστευω οτι ενα μεγαλο μερος των επενδυσεων σε ΑΠΕ μπορουμε να το φερουμε στην Ελλαδα.

Jolly Roger 15 June 2010 at 16:17  

Υ.Γ.1
Κωστη - απο την προσφωνηση που μου εκανες - μαλλον ειμαστε παλιοι γνωριμοι ;-)

Υ.Γ.2
Μολις ειδα το προφιλ σου. Στον τομεα που δουλευεις εχω κανει την διπλωματικη μου εργασια. Εδω και κατι αιωνες

Kostis 15 June 2010 at 18:40  

Όντως σε παρακολουθώ απ' τα παλιά, αν και δε θυμάμαι να έχω ξανασχολιάσει :-)

Anonymous 2 March 2012 at 16:06  

Πολύ καλο άρθρο. Πάντως άσχετα από όλα τα άλλα, είναι σημαντικό η αναφορά στα φωτοβολταικα επειδή θα πρέπει να παίρνονται τέτοιες πρωτοβουλίες εκμετάλλευσης της ηλιακής ενέργειας διότι η χώρα μας τα έχει ανάγκη περισσότερο από κάθε άλλη φορά

  © Blogger template 'Solitude' by Ourblogtemplates.com 2008

Back to TOP