Είναι έτσι; Και ναι, και όχι!
Εξαρτάται από το πού μετράμε τις εκπομπές αυτές, των οποίων κύριος «εκπρόσωπος» είναι το Διοξείδιο του Άνθρακα (ΔτΑ), το οποίο παρότι δεν αποτελεί τυπικά "ρύπο" είναι το βασικό αέριο που προκαλεί το φαινόμενο του θερμοκηπίου στο γήινο οικοσύστημα.
Γιατί τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα μπορεί να μη ρυπαίνουν στο χώρο που κινούνται, αλλά τα εργοστάσια που παράγουν το ρεύμα με το οποίο φορτίζουν τις μπαταρίες τους (ανάλογα και με το καύσιμο που χρησιμοποιούν), "σχεδόν" σίγουρα ρυπαίνουν την περιοχή που είναι εγκατεστημένα.
Το "σχεδόν" μπαίνει για τις περιορισμένες προς το παρόν περιπτώσεις που η ηλεκτρική ενέργεια δεν προέρχεται (τουλάχιστον σε μεγάλο ποσοστό) από καύση άνθρακα, πετρελαίου ή φυσικού αερίου, αλλά από ανανεώσιμες πηγές υδραυλικής, ηλιακής, αιολικής κλπ ενέργειας, ακόμα και πυρηνικής!
Είναι γεγονός ότι η πυρηνική ενέργεια μπορεί να γίνει καταστροφική σε περίπτωση ατυχήματος όπως έχει δείξει η πρόσφατη εμπειρία, αλλά τα πυρηνικά εργοστάσια σε κανονική λειτουργία δεν εκπέμπουν καθόλου ΔτΑ, ούτε άλλους ρύπους!
Σχετικά πρόσφατα, έρευνα που γίνεται για τη χρήση πυρηνικής ενέργειας στην παραγωγή ηλεκτρισμού, με βασικό "καύσιμο" το βόριο, φαίνεται πολλά υποσχόμενη στο να λύσει τα τρία σημαντικότερα προβλήματα των κλασικών πυρηνικών σταθμών. Αυτό της διαθεσιμότητας του αρχικού ορυκτού, του κινδύνου μιας θερμικής έκρηξης, και της ακτινοβολίας/ αποθήκευσης/διάρκειας ζωής, των πυρηνικών καταλοίπων.
Η προβλεπόμενη ποσοστιαία εξέλιξη στις μονάδες ισχύος των ελαφρών οχημάτων, για την Καλιφόρνια. Είναι φανερό ότι τα οχήματα με κυψέλες καυσίμου υδρογόνου προβλέπεται να επικρατήσουν μακροχρόνια. Τα οχήματα αυτά είναι κατά βάση ηλεκτρικά, αλλά η πηγή ενέργειάς τους είναι το υδρογόνο, που συνδυάζεται με το οξυγόνο της ατμόσφαιρας για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος (είναι η αντίστροφη διαδικασία της ηλεκτρόλυσης νερού).
Πηγή εικόνας: https://www.greencarcongress.com/2011/11/acc-20111118.html
Και μπορεί αυτή η μεταφορά να μην λύνει ουσιαστικά το παγκόσμιο πρόβλημα από το συγκεκριμένο αέριο, αλλά από την καύση των υδρογονανθράκων παράγονται και άλλα αέρια (ρύποι) που είναι δηλητηριώδη (το ΔτΑ δεν είναι), οπότε η μείωση της συγκέντρωσής τους στις πόλεις είναι πολύ σημαντική για την υγεία των κατοίκων τους.
* Να διευκρινιστεί εδώ, ότι παρόλο που η μεταφορά της ηλεκτρικής ενέργειας από τα θερμικά εργοστάσια παραγωγής στις πρίζες φόρτισης επιβαρύνεται με κάποιες απώλειες, ο βαθμός απόδοσης των μεγάλων εργοστασίων (50% τα σύγχρονα) είναι πολύ καλύτερος από των κινητήρων εσωτερικής καύσης των αυτοκινήτων (30%), καθώς τα εργοστάσια μπορούν να αξιοποιούν σημαντικό μέρος της θερμικής ενέργειας της καύσης, που αναγκαστικά χάνεται στα αυτοκίνητα στην εξάτμιση και στο ψυγείο.
Επιπλέον, εφόσον τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα θα φορτίζονται κυρίως το βράδυ, τα εργοστάσια παραγωγής θα έχουν πιο ομοιογενή λειτουργία στον 24-ωρο κύκλο, κάτι που θα βελτιώσει τη συνολική απόδοσή τους.
Ακόμα, η ύπαρξη μπαταρίας κίνησης στα ηλεκτρικά (αλλά και τα υβριδικά) αυτοκίνητα τους προσφέρει ένα σημαντικό ενεργειακό πλεονέκτημα, καθώς επιτρέπει την ανάκτηση και αποθήκευση μέρους της ενέργειας του φρεναρίσματος, που αλλιώς θα χάνονταν σε θερμότητα.
Η εξέλιξη στη μείωση εκπομπών ΔτΑ, των καινούργιων αυτοκινήτων στη Βρετανία. Από το 2035 το νούμερο αυτό για όλη την ΕΕ θα είναι 0, ενώ η Βρετανία έχει θέσει σαν στόχο να το πιάσει το 2030. Πηγή εικόνας: https://www.smmt.co.uk/2014/03/uk-passes-eu-new-car-co2-emissions-landmark/
ΥΓ: Ειδήσεις του ΒΒC στα μέσα Σεπτ. 2023 δείχνουν ότι η Βρετανία μάλλον θα συνταχθεί τελικά με το Ευρωπαϊκό όριο του 2035 για την απαγόρευση των μη ηλεκτροκίνητων νέων οχημάτων. Αντίθετα η Νορβηγία έχει θέσει το δικό της αντίστοιχο όριο για το 2025.
Στην περίπτωση της αλκοόλης όμως, έχουμε στην πραγματικότητα «ανακύκλωση» σε μεγάλο βαθμό του ΔτΑ, καθώς τα φυτά από τα οποία παράγεται απορροφούν ΔτΑ από την ατμόσφαιρα για την ανάπτυξή τους, το οποίο στη συνέχεια αποδίδεται πίσω στην ατμόσφαιρα κατά την καύση της αλκοόλης. Και η ουσιαστική κατανάλωση ενέργειας είναι αυτή του Ήλιου, για να μεγαλώσουν τα φυτά!
Βέβαια, ούτε στην περίπτωση των βιοκαυσίμων τα πράγματα είναι ιδανικά, με κυριότερο πρόβλημα τη δέσμευση γης για την καλλιέργεια των φυτών που θα παράγουν το καύσιμο, με αποτέλεσμα να υπάρξει πιθανότατα σημαντική αύξηση στις τιμές των τροφίμων, καθώς η διαθέσιμη γη για τις υπόλοιπες καλλιέργειες θα μειωθεί.
Παραδόξως, ο κινητήρας εσωτερικής καύσης μπορεί να γίνει ακόμα πιο «οικολογικός» από τον ηλεκτροκινητήρα, σε ότι αφορά τις εκπομπές ΔτΑ τουλάχιστον (οι εκπομπές ΝΟx δεν αποφεύγονται, αν και με τη νεότερη τεχνολογία περιορίζονται).
Αυτό μπορεί να συμβεί όταν ο κινητήρας καταναλίσκει καύσιμο που έχει παραχθεί από βιοκαλλιέργειες, όπως αλκοόλη ή βιοντίζελ (αν και το τελευταίο, προς το παρόν, πρέπει να αναμιχτεί με κανονικό ντίζελ για να καεί).
Αυτό μπορεί να συμβεί όταν ο κινητήρας καταναλίσκει καύσιμο που έχει παραχθεί από βιοκαλλιέργειες, όπως αλκοόλη ή βιοντίζελ (αν και το τελευταίο, προς το παρόν, πρέπει να αναμιχτεί με κανονικό ντίζελ για να καεί).
Στην περίπτωση της αλκοόλης όμως, έχουμε στην πραγματικότητα «ανακύκλωση» σε μεγάλο βαθμό του ΔτΑ, καθώς τα φυτά από τα οποία παράγεται απορροφούν ΔτΑ από την ατμόσφαιρα για την ανάπτυξή τους, το οποίο στη συνέχεια αποδίδεται πίσω στην ατμόσφαιρα κατά την καύση της αλκοόλης. Και η ουσιαστική κατανάλωση ενέργειας είναι αυτή του Ήλιου, για να μεγαλώσουν τα φυτά!
Βέβαια, ούτε στην περίπτωση των βιοκαυσίμων τα πράγματα είναι ιδανικά, με κυριότερο πρόβλημα τη δέσμευση γης για την καλλιέργεια των φυτών που θα παράγουν το καύσιμο, με αποτέλεσμα να υπάρξει πιθανότατα σημαντική αύξηση στις τιμές των τροφίμων, καθώς η διαθέσιμη γη για τις υπόλοιπες καλλιέργειες θα μειωθεί.
Μία άλλη κατεύθυνση για τη συνέχιση χρήσης του κινητήρα εσωτερικής καύσης, είναι η δημιουργία συνθετικών υγρών καυσίμων μηδενικού ανθρακικού αποτυπώματος (e-fuels).
Η Porsche πρωτοπορεί προς αυτή την κατεύθυνση, σκοπεύοντας να παραγάγει συνθετικό καύσιμο στη Χιλή χρησιμοποιώντας αιολική ενέργεια.
Γενικά, για μία πλήρη εκτίμηση του οικολογικού αποτυπώματος ενός αυτοκινήτου θα πρέπει, πέρα από την ίδια την κατανάλωση του καυσίμου του, να λαμβάνεται υπόψη η δαπάνη ενέργειας για την κατασκευή του ίδιου του αυτοκινήτου, όπως και για την παραγωγή/μεταφορά του καυσίμου του, καθώς επίσης και για την ανακύκλωση των εξαρτημάτων του μετά το πέρας της ζωής του.
Για παράδειγμα, η αλλαγή του αυτοκινήτου κάθε δύο χρόνια είναι σαφώς εναντίον της συνολικής εξοικονόμησης ενέργειας, ενώ η αλλαγή του κάθε δέκα χρόνια σίγουρα είναι μια θετική ενέργεια.
Μια έρευνα του 2021 του Reuters, κατέληξε στο ότι ένα μέσο ηλεκτρικό αυτοκίνητο χρειάζεται από μισό μέχρι πέντε χρόνια συνήθους οδήγησης (με τυπικό διάστημα τον ενάμιση χρόνο) για να ισοσταθμίσει την παραγωγή ΔτΑ από την κατασκευή του μέχρι και τη χρήση του εκείνη τη στιγμή, σε σχέση με ένα συμβατικό όχημα, ανάλογα με τη φύση της ενέργειας που χρησιμοποιείται για την παραγωγή του ηλεκτρισμού για τη φόρτισή του. Με τη μικρότερη διάρκεια να αναφέρεται στην παραγωγή του ηλεκτρισμού από υδατοπτώσεις (πχ Νορβηγία), ενώ τη μεγαλύτερη στην παραγωγή από άνθρακα (πχ Πολωνία).
Για παράδειγμα, η αλλαγή του αυτοκινήτου κάθε δύο χρόνια είναι σαφώς εναντίον της συνολικής εξοικονόμησης ενέργειας, ενώ η αλλαγή του κάθε δέκα χρόνια σίγουρα είναι μια θετική ενέργεια.
Μια έρευνα του 2021 του Reuters, κατέληξε στο ότι ένα μέσο ηλεκτρικό αυτοκίνητο χρειάζεται από μισό μέχρι πέντε χρόνια συνήθους οδήγησης (με τυπικό διάστημα τον ενάμιση χρόνο) για να ισοσταθμίσει την παραγωγή ΔτΑ από την κατασκευή του μέχρι και τη χρήση του εκείνη τη στιγμή, σε σχέση με ένα συμβατικό όχημα, ανάλογα με τη φύση της ενέργειας που χρησιμοποιείται για την παραγωγή του ηλεκτρισμού για τη φόρτισή του. Με τη μικρότερη διάρκεια να αναφέρεται στην παραγωγή του ηλεκτρισμού από υδατοπτώσεις (πχ Νορβηγία), ενώ τη μεγαλύτερη στην παραγωγή από άνθρακα (πχ Πολωνία).
Ακόμα, σύμφωνα με στοιχεία στις αρχές του 2024 (https://www.4troxoi.gr/blog/ta-ev-einai-pio-prasina-apo-ta-symvatika/), συγκρίνοντας τις συνολικές εκπομπές ΔτΑ στον πλήρη κύκλο ζωής δύο BMW, της ηλεκτροκίνητης i5 eDrive40 και της (mild) βενζινοκίνητης 520i, τα νούμερα είναι 30 και 46 τόνοι αντίστοιχα.
Υπόψην, ότι στα παραπάνω δεν υπολογίστηκε το "rebound effect" δηλαδή η ενδεχόμενη αύξηση της χρήσης του ηλεκτρικού αυτοκινήτου σε σχέση με το συμβατικό που θα αντικαταστήσει, επειδή θα θεωρείται περισσότερο οικολογικό ή θα είναι πιο οικονομικό στη χρήση του, κάτι που θα αναιρεί μέρος των πλεονεκτημάτων του.
Ενδιαφέρον έχει, ότι θεωρώντας σαν τυπικό κύκλο ζωής ενός αυτοκινήτου τα 200.000km, τα plug-in υβριδικά δίνουν παρόμοια επιβάρυνση ΔτΑ στο περιβάλλον με τα αμιγώς ηλεκτρικά (με δεδομένα του 2023, για την κατασκευή μπαταριών και την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας).
Μάλιστα για το 2024, το συνολικά πιο οικολογικό αυτοκίνητο ανακηρύχθηκε ένα plug-in υβριδικό, το νέο Toyota Prius: (https://www.zougla.gr/automoto/automoto-news/erevna-to-katharotero-ochima-ston-kosmo-einai-yvridiko-kai-ochi-ilektriko/)
Κάποιες βιομηχανίες, προκειμένου να μη σταματήσουν τις γραμμές παραγωγής συμβατικών αυτοκινήτων μέχρι το 2035, οπότε η ΕΕ θα απαγορεύσει την πώληση νέων αυτοκινήτων με θερμικούς κινητήρες, σκοπεύουν να τις μετατρέψουν σε γραμμές ανακατασκευής/εκμοντερνισμού συμβατικών μεταχειρισμένων αυτοκινήτων σε καλή κατάσταση.
Κάτι, που μάλλον θα ωφελήσει το συνολικό ενεργειακό αποτύπωμα της κατασκευής και χρήσης των αυτοκινήτων.
Καλό είναι να έχουμε πάντα κατά νου και την ειδική ενεργειακή κατανάλωση διαφόρων μέσων μεταφοράς, που στον παραπάνω πίνακα δίνονται σε Megajoules ανά επιβάτη και ανά χιλιόμετρο. Η κατανάλωση ενέργειας είναι η καθαρή του οχήματος, χωρίς να ληφθεί υπόψη η ενεργειακή επιβάρυνση από την παραγωγή/διανομή του εκάστοτε καυσίμου.
Πηγή εικόνας: https://luispatricio.ca/2022/04/26/bicycle-the-apex-of-energy-efficiency/
Πάντως, παρόλο που προς το παρόν δεν υπάρχει «μαγική» λύση, η ηλεκτροκίνηση είναι η πλέον υποσχόμενη μέθοδος για να μειώσει τόσο την παραγωγή ΔτΑ από τα αυτοκίνητα, αλλά και τις δηλητηριώδεις εκπομπές τους στις πόλεις.
To μεγάλο μειονέκτημα της ηλεκτροκίνησης είναι η περιορισμένη εμβέλεια που δίνουν οι ηλεκτρικοί συσσωρευτές, που οφείλεται στην πολύ χαμηλή ενεργειακή πυκνότητά τους. Παρότι η τιμή αυτή έχει βελτιωθεί σημαντικά τα τελευταία χρόνια, όπως δείχνει το διάγραμμα επάνω (και θα συνεχίσει να βελτιώνεται), βρίσκεται προς το παρόν 40 περίπου φορές χαμηλότερα από τη αντίστοιχη των υγρών καυσίμων (συσσωρευτές 300 Wh/kg ή 1.1 ΜJ/kg, υγρά καύσιμα 46 ΜJ/kg). Ένα δεύτερο μειονέκτημα είναι ο χρόνος φόρτισης, που έχει όμως μειωθεί σημαντικά με την αύξηση της τάσης και της ισχύος φόρτισης. Πηγή εικόνας: https://www.counterpointresearch.com/competition-driving-innovation-ev-battery-market/ Εκτιμάται, ότι σε μερικές δεκαετίες οι συσσωρευτές ίσως αντικατασταθούν με "υπερπυκνωτές", με μικρότερο βάρος και πολύ μικρότερο χρόνο φόρτισης (εικόνα κάτω).
Η μέθοδος είναι να χρησιμοποιεί αιολική ενέργεια για ηλεκτροπαραγωγή σ' ένα εργοστάσιό της στη Γερμανία, ώστε τελικά να παράγει υδρογόνο με ηλεκτρόλυση.
Το υδρογόνο αυτό, σε ειδικό τμήμα του εργοστασίου "μεθανοποιείται" συνδυάζεται δηλαδή με ΔτΑ για να δώσει μεθάνιο (ουσιαστικά φυσικό αέριο), το οποίο μπορεί να διατεθεί στο δίκτυο της χώρας.
Ο οδηγός λοιπόν ενός Audi φυσικού αερίου, έχει μια πιστωτική κάρτα στην οποία του χρεώνεται το καύσιμο απ' όποιον σταθμό της χώρας και αν "γεμίσει".
Η κάρτα αυτή όμως επικοινωνεί αυτόματα και με το εργοστάσιο παραγωγής μεθανίου της Audi, ώστε να τροφοδοτήσει το εθνικό δίκτυο με ισόποση ποσότητα φυσικού αερίου, με αυτή που γέμισε το αυτοκίνητο.
Εδώ χρειάζεται να γίνει και ένα σχόλιο για το φυσικό αέριο (δηλαδή το μεθάνιο) σαν καύσιμο οχημάτων, καθώς εμφανίζεται σαν πολύ καθαρότερο στην καύση του από τα κλασικά αποστάγματα του πετρελαίου, τη βενζίνη και το πετρέλαιο.
Και πράγματι έτσι είναι, αλλά κυρίως για το περιβάλλον που κινείται το όχημα.
Η μέθοδος της υδραυλικής ρηγμάτωσης-fracking (αριστερά) για τη συλλογή του φυσικού αερίου, σε σχέση με την κλασική (δεξιά) που τρυπάει σε υπάρχοντες θύλακες αερίου. Πηγή εικονας: https://socratic.org/questions/how-does-fracking-differ-from-current-natural-gas-extraction-methods
Γιατί, μία από τις πιο διαδεδομένες διαδικασίες εξόρυξης του φυσικού αερίου (χρησιμοποιείται και για το πετρέλαιο), η υδραυλική ρηγμάτωση (ή ρωγμάτωση) που χρησιμοποιείται για την εξόρυξή του από σχιστολιθικά πετρώματα ειδικά στις ΗΠΑ, φαίνεται ότι είναι πολύ επιβαρυντική για το ευρύτερο περιβάλλον της περιοχής.
Σύμφωνα με τη διαδικασία αυτή, νερό ανακατεμένο με άμμο και κάποια χημικά στέλνεται με πίεση σε μεγάλο βάθος στο πέτρωμα, όπου δημιουργεί ρήγματα, διευκολύνοντας έτσι το αέριο να μετακινηθεί και να αντληθεί στη συνέχεια από τους ίδιους σωλήνες, που έχουν και το ρόλο του συλλέκτη του αερίου.
Η μέθοδος αυτή όμως, κατ’ αρχή χρησιμοποιεί μεγάλες ποσότητες νερού, το οποίο αν και ανακυκλώνεται σε σημαντικό ποσοστό, επιστρέφει μολυσμένο (ακόμα και με ραδιενεργά υλικά) με μεγάλες πιθανότητες να μολύνει τον υδροφόρο ορίζοντα.
Ένα από τα πλεονεκτήματα του φορμικού οξέος είναι ότι μπορεί να μεταφέρεται μέσα σε δοχεία σε συνθήκες περιβάλλοντος, ενώ μια πρόσφατη εξέλιξη αφορά τη μέθοδο ανάκτησης του υδρογόνου από το φορμικό οξύ, που παρουσία ενός διμεταλλικού καταλύτη παλλαδίου – χρυσού, φαίνεται να μπορεί να γίνει με αρκετά πιο απλό και αποδοτικό τρόπο.
Αντέχουν τα εθνικά δίκτυα?
Τα συστήματα αυτά βασίζονται σε ένα μηχανικό σφόνδυλο βάρους 150 kg, ο οποίος επιταχύνεται αργά με περιορισμένη ισχύ από ένα ενσωματωμένο μοτέρ σε χιλιάδες στροφές το λεπτό, και μετά το ίδιο μοτέρ ενεργώντας ως γεννήτρια μπορεί να φορτίσει γρήγορα και με μεγάλη ισχύ τη μπαταρία του αυτοκινήτου. Η αρχή αυτή μάλιστα είχε δοκιμαστεί παλαιότερα και σε εγκατάσταση επάνω σε αυτοκίνητο με σκοπό την κατάργηση των μεγάλων συσσωρευτών, αλλά επηρέαζε τη δυναμική του αυτοκινήτου, ενώ στην προτεινόμενη λύση θα πρόκειται για στατική εφαρμογή.
Το (κοντινό) μέλλον των μπαταριών.
Εικόνα 1. Αγνοείστε τη Mέθοδο 1, που δεν χρησιμοποιείται πλέον. 
Εικόνα 2. Είναι κυρίως οι πρίζες Type 2 στο AC, και CCS2 (Type 3) στο DC, που έχουν ενδιαφέρον για την Ελλάδα. Πηγή εικόνας: https://www.versinetic.com/news-blog/ev-charging-connector-types-guide/
Πηγή εικόνας: https://luispatricio.ca/2022/04/26/bicycle-the-apex-of-energy-efficiency/
Άλλες λύσεις και "τρυκ".
H Audi ισχυρίζεται ότι έχει βρει τρόπο, ώστε όσα αυτοκίνητά της καίνε φυσικό αέριο να είναι ουδέτερα ως προς το ΔτΑ.Η μέθοδος είναι να χρησιμοποιεί αιολική ενέργεια για ηλεκτροπαραγωγή σ' ένα εργοστάσιό της στη Γερμανία, ώστε τελικά να παράγει υδρογόνο με ηλεκτρόλυση.
Το υδρογόνο αυτό, σε ειδικό τμήμα του εργοστασίου "μεθανοποιείται" συνδυάζεται δηλαδή με ΔτΑ για να δώσει μεθάνιο (ουσιαστικά φυσικό αέριο), το οποίο μπορεί να διατεθεί στο δίκτυο της χώρας.
Ο οδηγός λοιπόν ενός Audi φυσικού αερίου, έχει μια πιστωτική κάρτα στην οποία του χρεώνεται το καύσιμο απ' όποιον σταθμό της χώρας και αν "γεμίσει".
Η κάρτα αυτή όμως επικοινωνεί αυτόματα και με το εργοστάσιο παραγωγής μεθανίου της Audi, ώστε να τροφοδοτήσει το εθνικό δίκτυο με ισόποση ποσότητα φυσικού αερίου, με αυτή που γέμισε το αυτοκίνητο.
Και πράγματι έτσι είναι, αλλά κυρίως για το περιβάλλον που κινείται το όχημα.
Γιατί, μία από τις πιο διαδεδομένες διαδικασίες εξόρυξης του φυσικού αερίου (χρησιμοποιείται και για το πετρέλαιο), η υδραυλική ρηγμάτωση (ή ρωγμάτωση) που χρησιμοποιείται για την εξόρυξή του από σχιστολιθικά πετρώματα ειδικά στις ΗΠΑ, φαίνεται ότι είναι πολύ επιβαρυντική για το ευρύτερο περιβάλλον της περιοχής.
Σύμφωνα με τη διαδικασία αυτή, νερό ανακατεμένο με άμμο και κάποια χημικά στέλνεται με πίεση σε μεγάλο βάθος στο πέτρωμα, όπου δημιουργεί ρήγματα, διευκολύνοντας έτσι το αέριο να μετακινηθεί και να αντληθεί στη συνέχεια από τους ίδιους σωλήνες, που έχουν και το ρόλο του συλλέκτη του αερίου.
Η μέθοδος αυτή όμως, κατ’ αρχή χρησιμοποιεί μεγάλες ποσότητες νερού, το οποίο αν και ανακυκλώνεται σε σημαντικό ποσοστό, επιστρέφει μολυσμένο (ακόμα και με ραδιενεργά υλικά) με μεγάλες πιθανότητες να μολύνει τον υδροφόρο ορίζοντα.
Επιπλέον, ποσότητα μεθανίου που μπορεί να φθάσει και στο 10% του αντλούμενου διαφεύγει στην ατμόσφαιρα, και πέρα από την τοπική ρύπανση συμβάλλει (με πολλαπλάσια επίδραση από ίση ποσότητα ΔτΑ) στο φαινόμενο του θερμοκηπίου.
Ακόμα και σεισμοί συνδέονται με την υδραυλική ρηγμάτωση, καθόλου παράξενο καθώς τα πετρώματα μετακινούνται έστω και λίγο κατά την εφαρμογή της υδραυλικής πίεσης.
Για τους παραπάνω λόγους η υδραυλική ρηγμάτωση συναντά έντονη αντίδραση ειδικά στην Ευρώπη, όπου ουσιαστικά δεν εφαρμόζεται, ενώ στις ΗΠΑ εφαρμόζεται εκτεταμένα καθώς εκεί για οικονομικο-στρατηγικο-πολιτικούς λόγους, δίνεται προτεραιότητα στην ενεργειακή ανεξαρτησία της χώρας.
Με την ευκαιρία, μια πληροφορία που πρέπει να ενδιαφέρει τους "κρεατοφάγους" με οικολογική συνείδηση:
Για την "παραγωγή" ενός κιλού βοδινού κρέατος εκλύεται στην ατμόσφαιρα μεθάνιο, που αντιστοιχεί σε 35 περίπου κιλά ΔτΑ (το μεθάνιο έχει περισσότερο από 20 φορές δυσμενέστερο "αποτύπωμα" από το ΔτΑ για το φαινόμενο του θερμοκηπίου, αλλά τουλάχιστον είναι σχετικά βραχύβιο).
Για σύγκριση, αντίστοιχη ποσότητα ΔτΑ εκλύεται από ένα υβριδικό Toyota Prius (με εκπομπές ΔτΑ 70 gr/km), για διαδρομή σχεδόν 500 km!
Μία μέθοδος αποθήκευσης του υδρογόνου μέσα στο μόριο του φορμικού (μυρμηκικού) οξέος μοιάζει να είναι πολλά υποσχόμενη, τόσο για τη δέσμευση μέρους του διοξειδίου του άνθρακα (ΔτΑ) από την ατμόσφαιρα, όσο και για την εύκολη αποθήκευση του υδρογόνου, ώστε να χρησιμοποιηθεί σε κυψέλες καυσίμου για την κίνηση των ηλεκτρικών οχημάτων.
Το μόριο του φορμικού οξέος (HCOOH) αποτελείται ουσιαστικά από ΔτΑ και υδρογόνο, με το τελευταίο να περιέχεται σε ποσότητα 53 g ανά λίτρο φορμικού οξέος.
Το φορμικό οξύ μπορεί να συντεθεί από βιομάζα και ΔτΑ. Πηγή εικόνας:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2468823119305760
Για τους παραπάνω λόγους η υδραυλική ρηγμάτωση συναντά έντονη αντίδραση ειδικά στην Ευρώπη, όπου ουσιαστικά δεν εφαρμόζεται, ενώ στις ΗΠΑ εφαρμόζεται εκτεταμένα καθώς εκεί για οικονομικο-στρατηγικο-πολιτικούς λόγους, δίνεται προτεραιότητα στην ενεργειακή ανεξαρτησία της χώρας.
Με την ευκαιρία, μια πληροφορία που πρέπει να ενδιαφέρει τους "κρεατοφάγους" με οικολογική συνείδηση:
Για την "παραγωγή" ενός κιλού βοδινού κρέατος εκλύεται στην ατμόσφαιρα μεθάνιο, που αντιστοιχεί σε 35 περίπου κιλά ΔτΑ (το μεθάνιο έχει περισσότερο από 20 φορές δυσμενέστερο "αποτύπωμα" από το ΔτΑ για το φαινόμενο του θερμοκηπίου, αλλά τουλάχιστον είναι σχετικά βραχύβιο).
Για σύγκριση, αντίστοιχη ποσότητα ΔτΑ εκλύεται από ένα υβριδικό Toyota Prius (με εκπομπές ΔτΑ 70 gr/km), για διαδρομή σχεδόν 500 km!
Μία μέθοδος αποθήκευσης του υδρογόνου μέσα στο μόριο του φορμικού (μυρμηκικού) οξέος μοιάζει να είναι πολλά υποσχόμενη, τόσο για τη δέσμευση μέρους του διοξειδίου του άνθρακα (ΔτΑ) από την ατμόσφαιρα, όσο και για την εύκολη αποθήκευση του υδρογόνου, ώστε να χρησιμοποιηθεί σε κυψέλες καυσίμου για την κίνηση των ηλεκτρικών οχημάτων.
Το μόριο του φορμικού οξέος (HCOOH) αποτελείται ουσιαστικά από ΔτΑ και υδρογόνο, με το τελευταίο να περιέχεται σε ποσότητα 53 g ανά λίτρο φορμικού οξέος.
Μία άλλη μέθοδος που ανακοινώθηκε στις αρχές του 2024 από Κοεάτες ερευνητές, είναι η απορρόφηση του υδρογόνου σε πορώδες βορο-υδρίδιο του μαγνησίου, με διπλάσια πυκνότητα από τα μέχρι τώρα συμβατικά συστήματα.
Υπόψην ότι, η ενεργειακή πυκνότητα του υδρογόνου (με βάση τη μάζα του), είναι υψηλότερη από αυτήν των υγρών καυσίμων.
Εναλλακτικά, η Toyota μελετά τη χρήση "πράσινης" αμμωνίας σαν καυσίμου και έχει ήδη κατασκευάσει έναν πρότυπο κινητήρα. Το μόριο της αμμωνίας (εικόνα κάτω) αποτελείται άπο ένα άτομο αζώτου και τρία υδρογόνου, οπότε δεν περιέχει άνθρακα και συνεπώς η καύση της δεν μπορεί να δώσει ΔτΑ.
Και ειδικά στην "πράσινη" αμμωνία, το υδρογόνο με τη σειρά του προέρχεται από ανανεώσιμες πηγές. Όμως και η αμμωνία δεν είναι χωρίς προβλήματα, καθώς είναι διαβρωτική, δηλητηριώδης και αρκετά εύφλεκτη. Ίσως πιο πρακτική θα είναι η χρήση της στους μεγάλους ναυτικούς κινητήρες.
Αντέχουν τα εθνικά δίκτυα?
Πολλοί αναρωτιούνται αν τα εθνικά ηλεκτρικά δίκτυα θα μπορέσουν να ανταπεξέλθουν τόσο στις απαιτήσεις ενός συνεχώς αυξανόμενου αριθμού σημείων φόρτισης, όσο και στις απαιτήσεις μιας τεχνολογίας που επιτρέπει συνεχώς αυξανόμενη ισχύ φόρτισης (βασικού παράγοντα για τη μείωση του χρόνου φόρτισης).
Για το πρώτο, η απάντηση είναι ότι η αύξηση αυτή θα είναι σχετικά αργή, ώστε τα δίκτυα θα προλάβουν να προσαρμοστούν, και εξάλλου κάποιες τεχνικές εξοικονόμησης ενέργειας (όπως η γενίκευση της χρήσης φωτιστικών LED κλπ) θα επιβραδύνουν αυτή την αύξηση.
Για το πρώτο, η απάντηση είναι ότι η αύξηση αυτή θα είναι σχετικά αργή, ώστε τα δίκτυα θα προλάβουν να προσαρμοστούν, και εξάλλου κάποιες τεχνικές εξοικονόμησης ενέργειας (όπως η γενίκευση της χρήσης φωτιστικών LED κλπ) θα επιβραδύνουν αυτή την αύξηση.
Μία άλλη λύση είναι η εφαρμογή μεταβλητής χρέωσης, ώστε η φόρτιση σε ώρες χαμηλότερης χρήσης του δικτύου να είναι πιο συμφέρουσα.
Για το δεύτερο, μια λύση που ήδη εφαρμόζεται, είναι να υπάρχουν συσσωρευτές σε κάθε συγκρότημα φόρτισης μεγάλης ισχύος (το τελευταίο σε μέγεθος κοντέινερ) που θα διατηρούνται φορτισμένοι τραβώντας μέτρια σχετικά ισχύ από το δίκτυο, αλλά θα μπορούν να δώσουν πολύ μεγαλύτερη ισχύ και να φορτίσουν πλήρως μέσα σε 10-15 λεπτά τον συσσωρευτή ενός ηλεκτρικού αυτοκινήτου.
Αν μάλιστα στο μέλλον οι συσσωρευτές αντικατασταθούν από υπερπυκνωτές ή άλλα συστήματα (βλ παρακάτω και το ΥΓ2), η διαδικασία θα γίνει πολύ ταχύτερη.
Για το δεύτερο, μια λύση που ήδη εφαρμόζεται, είναι να υπάρχουν συσσωρευτές σε κάθε συγκρότημα φόρτισης μεγάλης ισχύος (το τελευταίο σε μέγεθος κοντέινερ) που θα διατηρούνται φορτισμένοι τραβώντας μέτρια σχετικά ισχύ από το δίκτυο, αλλά θα μπορούν να δώσουν πολύ μεγαλύτερη ισχύ και να φορτίσουν πλήρως μέσα σε 10-15 λεπτά τον συσσωρευτή ενός ηλεκτρικού αυτοκινήτου.
Αν μάλιστα στο μέλλον οι συσσωρευτές αντικατασταθούν από υπερπυκνωτές ή άλλα συστήματα (βλ παρακάτω και το ΥΓ2), η διαδικασία θα γίνει πολύ ταχύτερη.
Μια εναλλακτική λύση είναι οι συσσωρευτές "κινητικής ενέργειας", όπως της ισραηλινής Chakratec (εικόνα κάτω).
Το (κοντινό) μέλλον των μπαταριών.
Στα μέσα του 2023, η πολυεθνική Stellantis ανακοίνωσε την προοπτική κατασκευής μιας επαναστατικής μπαταρίας κίνησης (IBIS) για ηλεκτρικά αυτοκίνητα, η οποία δεν θα χρειάζεται εξωτερικό ανορθωτή για τη φόρτισή της ούτε μετατροπέα (inverter) για την τροφοδότηση του κινητήρα, μειώνοντας σημαντικά το βάρος του οχήματος. Η πρόβλεψη είναι να βγει στην αγορά μέχρι το τέλος της δεκαετίας.
Επίσης, η Σουηδική Northvolt αναπτύσσει μία μπαταρία ιόντων νατρίου για ηλεκτρικά αυτοκίνητα, η οποία αν και προς το παρόν υπολείπεται της ενεργειακής πυκνότητας των σύγχρονων μπαταριών ιόντων λιθίου, δεν χρησιμοποιεί σπάνια μέταλλα (λίθιο, κοβάλτιο κλπ), τα οποία έχουν καταστήσει την Κίνα κυρίαρχο στην αγορά αυτών των μπαταριών.
Μπαταρίες ιόντων νατρίου, που μάλιστα θεωρεί δεύτερης γενιάς, ετοιμάζει και η κινέζικη CATL για το 2025, με ιδιαίτερο χαρακτηριστό την αντοχή τους σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες.
Η CATL φτάνει επίσης στην ολοκλήρωση των δοκιμών (τέλος 2023) μπαταρίας φωσφορικού σιδήρου λιθίου (LFP) που έχει δυνατότητα φόρτισης 4C, δηλαδή με ένταση τετραπλάσια από αυτή που αντιστοιχεί στην ένταση της εκφόρτισης σε μία ώρα (που είναι ο αριθμός -σε αμπέρ- των ονομαστικών αμπερωρίων μιας μπαταρίας). Αν και πρόσφατα στοιχεία (2024), δείχνουν ότι κορεάτικες εταιρείες με την υποστήριξη της Hyundai ίσως προηγηθούν στην εμπορική κατασκευή των LFP.
Από την άλλη πλευρά, οι Ιάπωνες κατασκευαστές (με προεξάρχουσα την Toyota) ερευνούν εντατικά τις μπαταρίες ηλεκτρολύτη στερεάς κατάστασης, μια μπαταρία που θα χρησιμοποιεί τη μισή ποσότητα λιθίου από τις σύγχρονες υγρού ηλεκτρολύτη, αλλά δεν φαίνεται ότι θα είναι έτοιμες για εμπορική χρήση αρκετά πριν από το τέλος της δεκαετίας.
Στις αρχές του 2024, ανακοινώθηκε ότι στη σχολή Cornell Engineering του ομώνυμου πανεπιστημίου της πολιτείας της Νέας Υόρκης, αναπτύσσονται μπαταρίες με άνοδο από το στοιχείο Ίνδιο, που μπορούν να φορτίσουν σε 5(!) λεπτά, χωρίς έκπτωση στα υπόλοιπα χαρακτηριστικά τους (με εξαίρεση το λίγο μεγαλύτερο βάρος).
Μήπως το μέλλον είναι ήδη εδώ;
Αυτό ουσιαστικά ισχυρίζεται η Ισραηλινο-Αυστραλιανή Electriq~Global η οποία αναπτύσσει από το 2018 ένα είδος "στερού" υδρογόνου (υδρογόνου που έχει σχηματίσει σταθερό δεσμό με κάποιο ειδικό προϊόν-καταλύτη σε μορφή σκόνης), και το οποίο μπορεί εύκολα να απελευθερωθεί χρησιμοποιώντας πολύ μικρότερη δαπάνη ενέργειας από αυτή που απαιτεί η συμβατική παραγωγή του υδρογόνου, είτε με ηλεκτρόλυση είτε με διάσπαση υδρογονανθράκων.
Το 2024 μάλιστα, ανακοίνωσαν την παραγωγή υδρογόνου από συσκευή κατάλληλη για τοποθέτηση σε αυτοκίνητα, η οποία χρησιμοποιώντας νανο-μεμβράνες και χαμηλή ενέργεια μπορεί να απελευθερώνει το υγρογόνο που απαιτείται σε "real time", από ένα "καύσιμο" που περιέχει 60% νερό. Αφού έχει αφαιρεθεί το υδρογόνο από το ειδικό αυτό καύσιμο, το υπόλοιπο αποθηκεύεται για αποστολή και "επαναφόρτιση" στον παραγωγό του.
Η Electriq~Global ισχυρίζεται ότι με αυτή τη μέθοδο η ακτίνα δράσης των οχημάτων διπλασιάζεται σε σχέση με τα ηλεκτρικά, το κόστος μειώνεται στο μισό σε σχέση με αυτά του υδρογόνου σε φιάλες υπό πίεση, και ο χρόνος ανεφοδιασμού γίνεται συγκρίσιμος με αυτόν των συμβατικών καυσίμων. Ενώ, η ενεργειακή πυκνότητα του καυσίμου είναι 15-πλάσια των σύγχρονων μπαταριών.Λίγα για τη φόρτιση των ηλεκτρικών οχημάτων.
Οι μπαταρίες κίνησης των ηλεκτρικών οχημάτων φορτίζουν είτε με εναλλασσόμενο ρεύμα, είτε και με συνεχές ρεύμα. Στην τελευταία περίπτωση, η φόρτιση με συνεχές ρεύμα αναφέρεται και σαν "ταχεία".
Εδώ να σημειωθεί ότι κάθε σύστημα Ηλεκτρικού Αυτοκινήτου από 60 VDC και άνω θεωρείται Υψηλής Τάσης, και εφαρμόζονται ειδικές διατάξεις ασφαλείας.
Υπάρχουν γενικά 3 μέθοδοι φόρτισης στην ΕΕ, που καθορίζονται από τον κανονισμό IEC 61851-1 και αναφέρονται σαν "Mέθοδοι" (Modes): 2, 3 και 4 (η Mέθοδος 1 δεν επιτρέπεται πλέον, επειδή δεν προβλέπει επικοινωνία φορτιστή-αυτοκινήτου).
Υπάρχει και η αμερικανική τυποποίηση κατά SAE J1772 για τη φόρτιση των μπαταριών που αναφέρεται σε "Eπίπεδα" (Levels), 3 συνολικά, αλλά δεν περιλαμβάνει ουσιαστικά επικοινωνία φορτιστή - αυτοκινήτου, οπότε δεν χρησιμοποιείται στην Ευρώπη.
Στην ΕΕ η τροφοδότηση των οχημάτων γίνεται είτε από μονοφασικό ρεύμα 230V, είτε από τριφασικό 400V για μεγαλύτερη ισχύ.
Οι οικιακές φορτίσεις είναι τυπικά με τη Mέθοδο 2 με μονοφασικό ρεύμα, για ονομαστική ισχύ φόρτισης 2.3kW (10A) με συσκευή ελέγχου της φόρτισης ενσωματωμένη στο καλώδιο φόρτισης. Υπάρχουν επίσης και οι ονομαστικές ισχείς 3.7kW (16A) και 7.4 kW (32A) , από επιτοίχιο (μονοφασικό) φορτιστή.
Γενικά, οι επιτοίχιοι ή σταθεροί φορτιστές αναφέρονται και σαν "Σταθμοί Φόρτισης".
Αντίστοιχα, οι εταιρικές ή δημόσιες φορτίσεις είναι με τη Mέθοδο 3, τριφασικές, για ονομαστική ισχύ φόρτισης συνήθως 11kW (16A), ή 22kW (32A).
Κάποιες από τις εταιρικές ή δημόσιες φορτίσεις μπορεί να χρησιμοποιούν και τη Mέθοδο 4 (συνεχούς ρεύματος ή ταχεία), για ονομαστική ισχύ φόρτισης από 40kW μέχρι 350kW.
Να σημειωθεί εδώ, ότι οι τροφοδοτήσεις εναλλασσόμενου ρεύματος (Mεθόδου 2 και 3) μετατρέπονται σε συνεχές ρεύμα για την τροφοδότηση της μπαταρίας από τα συστήματα του ίδιου του αυτοκινήτου, ενώ αυτή της Mεθόδου 4 (ταχεία) μετατρέπει το τριφασικό εναλλασσόμενο του δικτύου σε συνεχές ρεύμα στη σταθερή εγκατάσταση του φορτιστή (εξαιτίας του όγκου και του βάρους των απαιτούμενων εξαρτημάτων) και τροφοδοτεί μέσω του καλωδίου σύνδεσης με συνεχές ρεύμα κατ΄ευθείαν τη μπαταρία του οχήματος (βλ. Εικόνα 2).
Τα υβριδικά plug in αυτοκίνητα χρησιμοποιούν κατά κανόνα τους AC φορτιστές, υπάρχουν όμως και κάποια που μπορούν να χρησιμοποιούν και τους DC.
Σε κάθε περίπτωση όμως, για τη φόρτιση μεσολαβεί μία συσκευή (φορητή ή επιτοίχια στη Μέθοδο 2, σε σταθερή βάση για τις Mεθόδους 3 και 4), για τη μέτρηση και τιμολόγηση της ενέργειας φόρτισης, για να ρυθμίζεται η ισχύς φόρτισης με συνεχή αμφίδρομη επικοινωνία με το σύστημα του αυτοκινήτου, και τέλος για να εξασφαλίζεται η ενημέρωση από και προς τον χρήστη του οχήματος (συγκεκριμένα, η φορητή συσκευή της Mεθόδου 2 εξασφαλίζει μόνο τη ρύθμιση της έντασης φόρτισης).
Πάντως, εφόσον η δυνατότητα ισχύος του σημείου φόρτισης είναι διαφορετική από τις δυνατότητες φόρτισης του οχήματος, η φόρτιση θα γίνει με τη μικρότερη από τις δύο τιμές.
Σχετικά με τους τύπους των ακροδεκτών (πριζών και φις), υπάρχουν ουσιαστικά δύο τύποι, αυτός του εναλλασσόμενου ρεύματος που ονομάζεται Tύπου 2 (Type 2, ή Mennekes) και μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε φορτίσεις Mεθόδου 2 και Mεθόδου 3, και αυτός που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για συνεχές ρεύμα και ονομάζεται CCS2, ή Combo 2, ή Type 3 και χρησιμοποιείται με τη Mέθοδο 4.
Υπάρχει και ένας ιδιαίτερος ακροδέκτης συνεχούς ρεύματος (CHAdeMO) που χρησιμοποιείται από ορισμένα ιαπωνικά οχήματα, καθώς και ένας άλλος τύπος που τον χρησιμοποιεί αποκλειστικά η Tesla με τους δικούς της φορτιστές (Superchargers).
Ανακύκλωση μπαταριών.
Το τοπίο πάντως είναι ακόμα κάπως θολό σε ότι έχει σχέση με την πλήρη ανακύκλωση των μπαταριών των ηλεκτρικών αυτοκινήτων, δεδομένου ότι η τεχνολογία των μπαταριών φαίνεται να απομακρύνεται από τη χρήση σπανίων στοιχείων (πχ κοβαλτίου). Κατά συνέπεια, πολλές επιχειρήσεις διστάζουν να κάνουν μεγάλες επενδύσεις πλήρους ανακύκλωσης, ώστε να ανακτήσουν και να επαναχρησιμοποιήσουν τα υλικά αυτά.
Αναγεννητικό φρενάρισμα.
Σχετικά με το αναγεννητικό φρενάρισμα και τους κινητήρες των ηλεκτρικών αυτοκινήτων, μπορείτε να βρείτε βασικές πληροφορίες στο ίδιο blog, link: https://geometax12.blogspot.com/2018/07/blog-post_9.html, θέματα Νο116 και Νο117.
Γ. Μεταξάς
