Στο νέο κλιματικό νόμο ορίζεται το θεσμικό πλαίσιο για τη σταδιακή μείωση των ανθρωπογενών εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου, με σκοπό την αντιμετώπιση της κλιματικής κρίσης και την επίτευξη κλιματικής ουδετερότητας έως το 2050. Στο νόμο αποτυπώνεται και η συμβολή του κτιριακού τομέα στις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου, αλλά και οι τρόποι περιορισμού τους.
Άρθρο του δρ. Εμμανουήλ Σταματάκη* (έντυπο τεύχος Δεκεμβρίου 2021)
Η κατεύθυνση προς τα πράσινα κτίρια δεν είναι «πολυτέλεια», καθώς, όπως δείχνουν τα στοιχεία της Κομισιόν, ο κτιριακός τομέας είναι ο μεγαλύτερος καταναλωτής ενέργειας στην Ευρώπη και ευθύνεται περίπου για το 40% της κατανάλωσης ενέργειας στην Ευρωπαϊκή Ένωση και για το 36% των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου.
Στο πλαίσιο του κλιματικού νόμου, τα βασικά μέτρα που λαμβάνονται στη χώρα μας για τα κτίρια είναι τα ακόλουθα:
– Από το 2023 ισχύει απαγόρευση καυστήρων πετρελαίου σε νέες οικοδομές, όπου υπάρχει δίκτυο φυσικού.
– Από το 2025 ισχύει απαγόρευση εγκατάστασης καυστήρων πετρελαίου θέρμανσης.
– Από το 2030 ισχύει απαγόρευση χρήσης καυστήρων πετρελαίου θέρμανσης.
Στο δρόμο για την πλήρη απεξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα μέσα από τον κλιματικό νόμο προσδιορίζονται αναλυτικά οι τρόποι θέρμανσης των κτιρίων. Σήμερα, περίπου 550.000 κτίρια και σπίτια είναι συνδεδεμένα στο δίκτυο φυσικού αερίου, αριθμός που αντιστοιχεί περίπου σε 4 – 4,5 εκατομμύρια νοικοκυριά. Αλλά το φυσικό αέριο δεν είναι ο μόνος τρόπος για να θερμάνεις ένα σπίτι.
Ήδη εξετάζονται τόσο σε εθνικό όσο και σε πανευρωπαϊκό επίπεδο εναλλακτικοί τρόποι για τη θέρμανση των κτιρίων, φιλικοί προς το περιβάλλον. Επί του παρόντος, προσφέρονται επιχορηγήσεις (όπως, για παράδειγμα, μέσω του προγράμματος «Εξοικονομώ») σε όσους θερμαίνουν τα σπίτια τους χρησιμοποιώντας ανανεώσιμες πηγές ενέργειας ή αντλίες θερμότητας.
Μια ενδιαφέρουσα εναλλακτική για οικιακή θέρμανση είναι η χρήση υδρογόνου ως υποκατάστατου του φυσικού αερίου σε λέβητες υδρογόνου. Το υδρογόνο, παραγόμενο από ανανεώσιμες πηγές, αποτελεί μια επιλογή μηδενικών εκπομπών άνθρακα, καθώς το μόνο υποπροϊόν της καύσης του είναι το νερό.
Λέβητας υδρογόνου
Ένας λέβητας υδρογόνου κάνει αυτό που λέει: είναι ένας λέβητας που καίει υδρογόνο. Αυτές οι συσκευές λειτουργούν με παρόμοιο τρόπο με τους λέβητες φυσικού αερίου. Η καύση του αερίου υδρογόνου δημιουργεί καυτά καυσαέρια που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη θέρμανση του νερού.
Καθώς το υδρογόνο είναι ελαφρύτερο αέριο από το μεθάνιο, ορισμένα μέρη του λέβητα μπορεί να διαφέρουν ελαφρώς, συμπεριλαμβανομένου του ανιχνευτή φλόγας και του καυστήρα, αλλά λειτουργούν με τον ίδιο τρόπο όπως και ένας συμβατικός λέβητας φυσικού αερίου.
Οι λέβητες υδρογόνου δεν πρέπει να συγχέονται με λέβητες που χρησιμοποιούν κυψέλες καυσίμου υδρογόνου ή με λέβητες έτοιμους για υδρογόνο (hydrogen ready boilers), καθώς πρόκειται για διαφορετικού τύπου συστήματα.
Οι κυψέλες καυσίμου απαιτούν υδρογόνο για να δημιουργήσουν ηλεκτρική ενέργεια. Αντί να βασίζεται στην καύση για τη δημιουργία θερμότητας, είναι μια χημική αντίδραση που μπορεί να παράγει θερμότητα και ηλεκτρισμό. Ως εκ τούτου, οι κυψέλες καυσίμου είναι γενικά συστήματα συνδυασμένης θερμότητας και ισχύος (CHP) ή MCHP, καθώς η θερμότητα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη θέρμανση του σπιτιού και η ηλεκτρική ενέργεια για την τροφοδοσία συσκευών. Αυτό καθιστά αυτά τα είδη συστημάτων εξαιρετικά αποδοτικά.
Λέβητας έτοιμος για υδρογόνο
Σε αντίθεση τόσο με έναν λέβητα υδρογόνου όσο και με έναν λέβητα που χρησιμοποιεί κυψέλες καυσίμου υδρογόνου, ένας λέβητας έτοιμος για υδρογόνο (20% μείγμα) είναι μια συσκευή που έχει την ικανότητα να καίει τόσο φυσικό αέριο όσο και υδρογόνο.
Η βιωσιμότητα αυτής της προσέγγισης βρίσκεται ακόμη υπό πρώιμη έρευνα και ανάπτυξη. Ωστόσο, αναμένεται να είναι μία από τις πολλές μεθόδους υποστήριξης της συνολικής απαλλαγής από τον άνθρακα για τη θέρμανση του οικιακού τομέα, με τον Διαχειριστή του Εθνικού Συστήματος Φυσικού Αερίου (ΔΕΣΦΑ) να την έχει θέσει ήδη ως βασική επιδίωξη, έχοντας υλοποιήσει προμελέτη για μετατροπή του δικτύου του σε hydrogen ready.
Το πρόγραμμα HyDeploy που «τρέχει» αυτή τη στιγμή στη Μεγάλη Βρετανία δοκιμάζει τα αποτελέσματα της χρήσης μείγματος υδρογόνου και φυσικού αερίου. Τα πρώτα αποτελέσματα δείχνουν ότι με 20% υδρογόνο και 80% φυσικό αέριο, δεν θα χρειαζόταν να γίνουν αλλαγές στην πλειονότητα των βρετανικών λεβήτων, οπότε η αλλαγή θα μπορούσε να γίνει σχεδόν αμέσως. Ο τρέχων στόχος τους είναι να το επιτύχουν μέχρι το 2025.
Επί του παρόντος, δεν υπάρχουν εμπορικά διαθέσιμοι λέβητες για χρήση 100% υδρογόνου, καθώς αυτή η τεχνολογία δεν έχει ακόμη αναπτυχθεί· ωστόσο μερικοί από τους μεγάλους κατασκευαστές λεβήτων έχουν δημιουργήσει πρωτότυπα.
Οι λέβητες που είναι έτοιμοι για υδρογόνο λειτουργούν με τον ακόλουθο τρόπο:
- Οξυγόνο και υδρογόνο εισέρχονται στην κύρια μονάδα του λέβητα: Το υδρογόνο θα προέρχεται από την κύρια παροχή αερίου (ως μείγμα με το φυσικό αέριο) όταν αυτό θα γίνει εφικτό, ενώ το οξυγόνο θα προέρχεται από τον αέρα. Η είσοδος αερίου περιέχει μια βαλβίδα που ελέγχει πόση ποσότητα από κάθε αέριο μπορεί να εισέλθει στο λέβητα. Αυτό είναι σημαντικό, καθώς η ποσότητα του αερίου μπορεί να επηρεάσει το μέγεθος της φλόγας.
- Τα αέρια υδρογόνου και οξυγόνου αναμειγνύονται μεταξύ τους πριν αναφλεγούν σε καταλυτικό καυστήρα. Το υδρογόνο είναι πιο εύφλεκτο από το φυσικό αέριο, γι’ αυτό οι καυστήρες στους λέβητες υδρογόνου είναι ειδικά σχεδιασμένοι έτσι ώστε οι φλόγες να μπορούν να περιοριστούν εάν ρέει πολύ αέριο. Σε ένα λέβητα μόνο υδρογόνου απαιτείται επίσης να υπάρχει ένα εξάρτημα ανίχνευσης φλόγας, καθώς οι φλόγες υδρογόνου είναι αόρατες.
- Τα καυτά καυσαέρια που δημιουργούνται από την καύση, εισέρχονται στον εναλλάκτη θερμότητας. Ο εναλλάκτης θερμότητας αποτελείται από μια σειρά σωλήνων, μέσα από τους οποίους περνά το ζεστό αέριο. Γύρω από αυτούς τους σωλήνες υπάρχει κρύο νερό. Καθώς το ζεστό αέριο κινείται μέσα στους σωλήνες, θερμαίνει το περιβάλλον νερό, το οποίο στη συνέχεια να μπορεί να χρησιμοποιηθεί στο σύστημα θέρμανσης ή να μας τροφοδοτήσεις με ζεστό νερό χρήσης.
- Το μόνο υποπροϊόν της καύσης υδρογόνου και οξυγόνου είναι το νερό, γι’ αυτό απαιτείται συμπύκνωμα για να διαφεύγει αυτό το νερό από το σύστημα. Τα θερμά καυσαέρια (υδρογόνο και οξυγόνο) μπορούν επίσης να εξέλθουν από το σύστημα μέσω του καπναγωγού μαζί με ορισμένες εκπομπές NOx, ως αποτέλεσμα της καύσης υδρογόνου. Ο λέβητας υδρογόνου συνεχίζει να τραβάει περισσότερο υδρογόνο και οξυγόνο, έτσι ώστε όλη αυτή η διαδικασία να μπορεί να επαναλαμβάνεται ξανά και ξανά.
Αποθήκευση υδρογόνου για οικιακούς λέβητες
Δεν θα υπάρχει ανάγκη για αποθήκευση υδρογόνου στο σπίτι, π.χ. σε κάποια δεξαμενή. Αντίθετα, το υδρογόνο θα εγχέεται στο δίκτυο φυσικού αερίου της χώρας, και ως εκ τούτου θα καίγεται αυτόματα από το λέβητα του σπιτιού.
Πόσο θα κοστίζουν οι λέβητες υδρογόνου
Οι λέβητες υδρογόνου βρίσκονται ακόμα στο στάδιο του πρωτοτύπου, αλλά οι κατασκευαστές είναι σίγουροι ότι δεν θα κοστίζουν περισσότερο από τους αντίστοιχους λέβητες φυσικού αερίου. Άλλωστε, επειδή λειτουργούν με παρόμοιο τρόπο, δεν θα πρέπει να υπάρχει μεγάλο επιπλέον κόστος όταν πρόκειται για εργασίες όπως είναι η εγκατάσταση και η συντήρηση.
Εδώ αξίζει να σημειωθεί ότι στη Μεγάλη Βρετανία τέσσερις μεγάλοι κατασκευαστές συμφώνησαν να πουλάνε λέβητες «έτοιμους για υδρογόνο» με το ίδιο κόστος με τις αντίστοιχες τεχνολογίες τους που σήμερα λειτουργούν με φυσικό αέριο. Συγκεκριμένα, η Ideal, η Baxi, η Worcester Bosch και η Vaillant συμφώνησαν ότι μια νέα γενιά λεβήτων οι οποίοι μπορούν να μετατραπούν, ώστε να λειτουργούν με υδρογόνο, δεν θα κοστίζει περισσότερο από ισοδύναμα συστήματα που λειτουργούν με φυσικό αέριο.
Η πρωτοβουλία αυτή σηματοδοτεί την τελευταία σε μια σειρά διακλαδικών δεσμεύσεων από κατασκευαστές λεβήτων για υποστήριξη μιας στροφής προς τη χρήση υδρογόνου για τη θέρμανση των σπιτιών στη Μεγάλη Βρετανία. Ένας εμπορικός οργανισμός που εκπροσωπεί τους κατασκευαστές λεβήτων δήλωσε πέρυσι ότι έχει ήδη επιτευχθεί συμφωνία σχετικά με τον τεχνικό ορισμό ενός λέβητα έτοιμου υδρογόνου. Πρόκειται για ένα σύστημα που μπορεί να λειτουργήσει με φυσικό αέριο και στη συνέχεια να μετατραπεί από εξειδικευμένο μηχανικό (ώστε να λειτουργεί με ασφάλεια και αποτελεσματικότητα με υδρογόνο) μέσα σε μία ώρα.
Πότε θα γίνει η μετάβαση στο υδρογόνο
Εικάζεται ότι η εισαγωγή του μείγματος υδρογόνου 20% θα γίνει μέσα στην επόμενη δεκαετία, αλλά η μετάβαση στο υδρογόνο κατά 100% θα διαρκέσει περισσότερο.
Είναι πλέον κοινώς αποδεκτό ότι βρισκόμαστε στην απαρχή μιας παγκόσμιας επανάστασης στη χρήση καθαρού υδρογόνου. Η τεχνολογία παρουσιάζει ιδιαίτερα υψηλά επίπεδα ετοιμότητας, ενώ βλέπουμε χώρες με πολύ διαφορετικό προφίλ να επιδιώκουν ιδιαίτερα φιλόδοξες πολιτικές για ανάπτυξη της δικής τους οικονομίας υδρογόνου. Υπάρχει έντονη πολιτική στήριξη που βασίζεται στη Συμφωνία των Παρισίων, η οποία έχει θέσει ποσοτικοποιημένους στόχους, ενώ παράλληλα δρομολογούνται τεράστια έργα σε παγκόσμιο επίπεδο. Σε κάθε περίπτωση, ένα πιο καθαρό και πιο πράσινο hydrogen future είναι προ των πυλών!
*Ο δρ. Εμμανουήλ Σταματάκης είναι ερευνητής – χημικός μηχανικός στο Ινστιτούτο Γεωενέργειας του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας (ΙΓ/ΙΤΕ) των Χανίων και μέλος της επιτροπής για τη χάραξη της Εθνικής Στρατηγικής για το Υδρογόνο.
