Ρόμπερτ Λάφλιν στην «Κ»: Η λύση για την αποθήκευση ενέργειας

Ρόμπερτ Λάφλιν στην «Κ»: Η λύση για την αποθήκευση ενέργειας

Οι προκλήσεις για την ενεργειακή μετάβαση και οι προτάσεις που στηρίζονται στους νόμους της φυσικής και της θερμότητας

8' 9" χρόνος ανάγνωσης
Ακούστε το άρθρο

Ο καιρός «τρελάθηκε», η φράση που ακούγεται πιο συχνά λόγω των ασυνήθιστων θερμοκρασιών της περιόδου, με τους επιστήμονες να συνδέουν τα ασταθή φαινόμενα με την κλιματική αλλαγή. Και ενώ οι κυβερνήσεις στην Ευρώπη και στις ΗΠΑ κάνουν στροφή προς την ενεργειακή μετάβαση, πολλοί εκτιμούν πως αυτά τα βήματα δεν είναι αρκετά «πριν σβήσουν τα φώτα».

Αυτόν τον τίτλο προσδίδει στο βιβλίο του ο νομπελίστας φυσικός και καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ, δρ Ρόμπερτ Λάφλιν, συγγραφέας και του βιβλίου «Ενα διαφορετικό Σύμπαν» (εκδόσεις Κάτοπτρο). Ο καταξιωμένος ακαδημαϊκός περιγράφει στην «Κ» τις προκλήσεις για την ενεργειακή μετάβαση, τους περιορισμούς που παρουσιάζονται, ενώ καταθέτει πιθανές προτάσεις – λύσεις για την επίλυση του ενεργειακού ζητήματος, οι οποίες βασίζονται στους νόμους της φυσικής και στις ιδιότητες του «άλατος» και της «θερμότητας», με τους τεχνικούς όρους να υπεραπλουστεύονται για καλύτερη κατανόηση.

Ρόμπερτ Λάφλιν στην «Κ»: Η λύση για την αποθήκευση ενέργειας-1
Καμιά τεχνολογική πρόοδος ή επιτεύγματα δεν έρχονται να μας σώσουν, σημειώνει ο δρ Λάφλιν.

– Καθηγητά Λάφλιν, στο βιβλίο σας «Πριν σβήσουν τα φώτα» (εκδόσεις Κάτοπτρο) επισημαίνετε την ενδεχόμενη επίλυση της ενεργειακής κρίσης. Ποιες βασικές τεχνολογικές εξελίξεις ή ανακαλύψεις θα διαδραματίσουν καθοριστικό ρόλο στην επίτευξη αυτής της επίλυσης;

– Μία από τις σημαντικότερες παρατηρήσεις που έκανα σε αυτό το βιβλίο είναι ότι καμιά τεχνολογική πρόοδος ή επιτεύγματα δεν έρχονται να μας σώσουν. Τα τεχνολογικά μέσα που απαιτούνται για την επίλυση του προβλήματος βρίσκονται ήδη μαζί μας. Αυτό που θα αλλάξει είναι οι οικονομικές προτεραιότητες και αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η ενέργεια είναι ένα μετρούμενο πράγμα που είναι το πιο πρωτόγονο και στοιχειώδες φυσικό μέγεθος σε όλη τη φύση. Επομένως οι νόμοι που τη διέπουν είναι πολύ ισχυροί και περιλαμβάνουν: (1) ότι η ποσότητα της ενέργειας διατηρείται απόλυτα και (2) ότι η ενέργεια φέρει μαζί της μια ποσότητα που ονομάζεται «εντροπία» και η οποία πάντα αυξάνεται. Η αύξηση της εντροπίας είναι αυτή που κάνει την ενέργεια να υποβαθμίζεται κατά τη χρήση της σε απορριπτόμενη θερμότητα – η οποία στη συνέχεια πρέπει να εκπέμπεται προς τα έξω. Κατά συνέπεια, η ενέργεια για τη λειτουργία του πολιτισμού μας πρέπει να προέρχεται από κάπου. Συμπερασματικά, καμιά «τεχνολογία» δεν θα μειώσει σημαντικά την ποσότητα ενέργειας που πρέπει να προμηθευτούμε. Οπότε, το πρώτο πράγμα που πρέπει να αναρωτηθεί κανείς είναι από πού θα προέλθει η εν λόγω ενέργεια και οι επιλογές μας είναι περιορισμένες και τις γνωρίζουμε όλες.

– Η ενεργειακή μετάβαση και η μείωση της χρήσης ορυκτών καυσίμων θεωρούνται ζωτικής σημασίας για το μέλλον της ανθρωπότητας. Πώς μπορούμε να πείσουμε τις κυβερνήσεις να επενδύσουν στην ενεργειακή μετάβαση;

– Μια φράση από την αείμνηστη γιαγιά μου: «Κάποια πράγματα είναι μεγαλύτερα από την κυβέρνηση». Η ευρύτερη απάντηση είναι ότι οι εκλεγμένες κυβερνήσεις είναι ήδη πεπεισμένες για την ανάγκη ενεργειακής μετάβασης, απλώς έχουν περιορισμένες επιλογές για το τι πρέπει να κάνουν λόγω (1) των νόμων της φυσικής και (2) των νόμων της οικονομίας.

Εχω πολλούς φίλους επιστήμονες που ισχυρίζονται ότι δεν υπάρχουν νόμοι της οικονομίας. Αλλά αυτό συμβαίνει επειδή δεν προσπάθησαν ποτέ να ιδρύσουν εταιρείες. Αν το είχαν κάνει, θα είχαν δει πολύ γρήγορα ότι πράγματι υπάρχουν τέτοιοι νόμοι και ότι είναι εξίσου ισχυροί με τους νόμους της φυσικής. Μερικοί από αυτούς τους νόμους είναι πρωτόγονοι και οικείοι –όπως το ότι δεν θέλω να πληρώσω περισσότερα για κάτι από όσα πρέπει– και άλλοι είναι πιο επικαιροποιημένοι.

Τα τεχνολογικά μέσα που απαιτούνται για την επίλυση του προβλήματος βρίσκονται ήδη μαζί μας.

Ενα παράδειγμα των οικονομικών περιορισμών είναι ότι ακόμη και η Γερμανία, η οποία ηγείται αυτή τη στιγμή παγκοσμίως στην ενεργειακή μετάβαση, αντιμετωπίζει οικονομικά προβλήματα εν μέρει λόγω του πολέμου στην Ουκρανία και το σαμποτάζ του αγωγού Nord Stream.

– Μία από τις κρίσιμες προκλήσεις της ενεργειακής μετάβασης είναι η ενεργειακή αποθήκευση. Μπορείτε να μας αναφέρετε πώς καταλήξατε στην ιδέα/πρόταση της αποθήκευσης της ενέργειας με βάση τη θερμότητα;

– Το βασικό πρόβλημα με την αποθήκευση της ενέργειας είναι το κόστος. Είναι τεχνικά απλό να αποθηκεύσετε όση ενέργεια θέλετε σε μπαταρίες, αλλά το κόστος επένδυσης είναι απαγορευτικά υψηλό. Ο λόγος είναι ότι η «μηχανή» μιας μπαταρίας, τα ηλεκτρόδιά της, είναι το ίδιο πράγμα με το μέσο αποθήκευσής της. Συνεπώς, δεν μπορεί κανείς να αγοράσει περισσότερες μονάδες αποθήκευσης χωρίς να αγοράσει επίσης περισσότερες μηχανές. Ο κινητήρας του αποθηκευτικού μέσου είναι ο ακριβός παράγοντας. Ετσι, θεώρησα ότι ο μόνος τρόπος να προχωρήσουμε ήταν να διαχωρίσουμε το μέσο αποθήκευσης από τον κινητήρα. Αυτό θα σας επέτρεπε να τα κοστολογήσετε ξεχωριστά, ενώ αυτό συνεπαγόταν ότι το μέσο αποθήκευσης θα ήταν πολύ φτηνό.

Ρόμπερτ Λάφλιν στην «Κ»: Η λύση για την αποθήκευση ενέργειας-2
Eρχεται μια εποχή κατά την οποία κανείς δεν θα χρησιμοποιεί πια ορυκτά καύσιμα από το έδαφος, είτε επειδή θα έχει απαγορευθεί η πρακτική αυτή είτε επειδή όλα τα καύσιμα θα έχουν τελειώσει.

Οπότε, βλέποντας τους αριθμούς εταιρειών που είχαν καταφέρει να κάνουν αυτό ακριβώς το πράγμα, αναρωτήθηκα αν θα μπορούσε να γίνει αυτό και με την αιολική ενέργεια, αλλά και με την ηλιακή ενέργεια. Τότε μου ήρθε η ιδέα ότι πράγματι μπορούσε να συμβεί με κάτι που ονομάζεται «κλειστός κύκλος κινητήρα Μπράιτον». Δηλαδή, αν σχεδιάσετε μια τέτοια μηχανή σωστά, θα μπορούσαν να λειτουργήσουν αντίστροφα, έτσι ώστε να αποθηκεύουν ενέργεια στο «καυτό λιωμένο άλας», αντί απλά να την εξάγουν από το αλάτι. Αν το έκανε κανείς αυτό, θα μπορούσε τότε να απαλλαγεί από τους ακριβούς ηλιακούς συλλέκτες και να φτιάξει το ισοδύναμο μιας «μπαταρίας» που θα τροφοδοτούσε με ενέργεια τον μηχανισμό από το να την αποθηκεύει, και στη συνέχεια να την επιστρέφει στο δίκτυο όταν χρειάζεται – όλα αυτά με κόστος για μεγάλους χρόνους αποθήκευσης (10 ώρες ή περισσότερο) που θα ξεπερνούσαν το κόστος των μπαταριών.

– Πόσο αποδοτικό μπορεί να είναι ένα τέτοιο σύστημα από απόψεως κόστους-αποτελεσματικότητας;

– Στην πραγματικότητα πρόκειται για δύο ερωτήματα. Η αποδοτικότητα της θερμικής αποθήκευσης άλατος σε κυκλική διαδρομή είναι, στην καλύτερη περίπτωση, περίπου 72%. Αυτό σημαίνει ότι για κάθε kWh που τοποθετείτε, παίρνετε πίσω μόνο 0,72 kWh. Αυτό εξάγεται από τις ιδιότητες των στροβιλομηχανών. Η διαφορά των 0,28 kWh χάνεται ως απορριπτόμενη θερμότητα. Αυτό είναι ελαφρώς χαμηλότερο από το υδροηλεκτρικό δίκτυο με χρήση αντλιών, η οποία αναφέρεται ότι έχει περίπου 80% απόδοση σε κυκλική διαδρομή. Από την άλλη, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου έχουν απόδοση καλύτερη από 80%.

Οσον αφορά τα τεχνικά χαρακτηριστικά, υπάρχουν δύο μετρητές κόστους στην αποθήκευση. Ο ένας είναι το κόστος του κινητήρα C, που μετριέται σε δολάρια ΗΠΑ ανά Watt. Ο άλλος είναι το κόστος του μέσου αποθήκευσης dC/dt, που μετριέται σε δολάρια ΗΠΑ ανά Watt/ώρα. Το συνολικό κόστος της μονάδας, μετρούμενο σε δολάρια ανά Watt, είναι: C + T x (dC/dt), όπου Τ είναι η διάρκεια αποθήκευσης, μετρούμενη σε ώρες. Στην έρευνά μας, το κόστος που υπολογίσαμε για 10 ώρες αποθήκευσης ήταν μικρότερο από το κόστος της τιμής για την αποθήκευση της αντλούμενης υδροηλεκτρικής ενέργειας, δηλαδή λιγότερο από 1 δολάριο ανά Watt συνολικού κόστους.

Νέα γεωργία στους ωκεανούς για βιομηχανικούς σκοπούς

– Στο βιβλίο σας, αναφέρετε ότι παρά τις όποιες αλλαγές στον τομέα της ενέργειας, οι νόμοι της φυσικής θα παραμείνουν ανέπαφοι, και μεταξύ των εναλλακτικών πηγών ενέργειας με άνθρακα προτείνετε τη χρήση των ζωικών αποβλήτων, των σκουπιδιών και της ηλιακής ενέργειας. Μπορείτε να εξηγήσετε πώς η χρήση των προαναφερθέντων πηγών θα συμβάλει στην επίλυση μέρους του ενεργειακού προβλήματος;

– Αυτό που ανέφερα στο βιβλίο μου είναι ότι έρχεται μια εποχή –τελικά– κατά την οποία κανείς δεν θα χρησιμοποιεί πια ορυκτά καύσιμα από το έδαφος, είτε επειδή θα έχει απαγορευθεί η πρακτική αυτή είτε επειδή όλα τα καύσιμα θα έχουν τελειώσει. Οπότε, φαντάστηκα ότι η μετάβαση σε αυτή τη μελλοντική εποχή θα χαρακτηρίζεται από μια «αντιστροφή των τιμών» κατά την οποία ο άνθρακας θα γίνει πιο ακριβός από την ενέργεια που παράγεται από αυτόν (Αυτή τη στιγμή συμβαίνει το αντίστροφο).

Στη συνέχεια προέβλεψα ότι μια νέα «γεωργική βιομηχανία» θα αναπτυχθεί επικεντρωμένη στο έργο της παραγωγής βιομάζας για βιομηχανικούς σκοπούς, όπως για την κατασκευή καυσίμων για αεροσκάφη. Αυτό που αποδεικνύεται είναι ότι οι συμβατικοί υδρογονάνθρακες, όπως αυτοί που χρησιμοποιούμε σήμερα, έχουν τη μεγαλύτερη πυκνότητα αποθήκευσης ενέργειας που επιτρέπει ο φυσικός νόμος. Συνεπώς, δεν θα μπορούσε ποτέ να αντικατασταθεί για τα αεροπορικά ταξίδια –ακόμα και μετά την εξάντληση του πετρελαίου– και αυτό θα ισχύει και για ορισμένα άλλα πράγματα, οπότε θα πρέπει να συνεχίσει να παράγεται. Σήμερα, αυτό γίνεται μαζικά από τις βιομηχανίες πετρελαίου και φυσικού αερίου και αυτό που προέβλεψα είναι ότι η «νέα γεωργία» που προτείνω θα γίνεται στους ωκεανούς, καθώς δεν υπάρχει αρκετή καλλιεργήσιμη γη για την καλλιέργεια τροφίμων αλλά και βιομηχανικού άνθρακα.

Θα αναπτυχθεί επικεντρωμένη στο έργο της παραγωγής βιομάζας για την κατασκευή, μεταξύ άλλων, καυσίμων για αεροσκάφη.

– Ολοκληρώνοντας, τι συμβουλή θα δίνατε στους αρχηγούς κρατών, ιδίως στις πιο ρυπογόνες χώρες, αλλά και τι συμβουλές θα δίνατε στους πολίτες σχετικά με το ενεργειακό ζήτημα;

– Η συζήτηση που πρέπει να κάνουμε είναι με τους συμπολίτες μας για τις προσδοκίες που έχουν και όχι με τους εκλεγμένους αρχηγούς. Η κατανάλωση ορυκτών καυσίμων είναι συνυφασμένη με τα θεμέλια του πολιτισμού μας, οπότε η μείωση αυτής της κατανάλωσης πιθανόν να μην μπορεί να επιτευχθεί μόνο με την ψήφιση μερικών νόμων ή οδηγώντας λιγότερο. Με βάση τη χρονική κλίμακα της γης, δεν έχει σημασία αν μειωθεί ο ρυθμός εκπομπής CO2 κατά 20%. Αυτό σημαίνει απλώς ότι χρειάζεται 20% περισσότερος χρόνος για να καούν όλα τα καύσιμα. Επίσης, κατά τη διάρκεια των τελευταίων δύο δεκαετιών, ενώ η παροχή ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας έχει αυξηθεί εκρηκτικά, ο ρυθμός κατανάλωσης ορυκτών καυσίμων έχει στην πραγματικότητα αυξηθεί. Mε άλλα λόγια, η μάχη για τη μείωση των εκπομπών CO2 στο εγγύς μέλλον είναι χαμένη.

Κατά τη γνώμη μου, ο καλύτερος τρόπος για να σκεφτούμε την ενεργειακή μετάβαση είναι ως μια επένδυση «βαθέoς χρόνου». Δηλαδή να προετοιμαστείς για τη στιγμή που σε αιώνες από τώρα τα ορυκτά καύσιμα δεν θα υπάρχουν πια, σαν να αποθηκεύεις τρόφιμα για τον χειμώνα. Δεν είναι κάτι που μπορείτε να κάνετε σε μια στιγμή, αλλά είναι κάτι που μπορείτε να κάνετε σε μικρά βήματα, όσο ο ήλιος λάμπει, και αυτό πρέπει να το κάνετε, αλλιώς δεν θα τα καταφέρετε να περάσετε τον χειμώνα.

Λάβετε μέρος στη συζήτηση 0 Εγγραφείτε για να διαβάσετε τα σχόλια ή
βρείτε τη συνδρομή που σας ταιριάζει για να σχολιάσετε.
Για να σχολιάσετε, επιλέξτε τη συνδρομή που σας ταιριάζει. Παρακαλούμε σχολιάστε με σεβασμό προς την δημοσιογραφική ομάδα και την κοινότητα της «Κ».
Σχολιάζοντας συμφωνείτε με τους όρους χρήσης.
Εγγραφή Συνδρομή
MHT