Ο αγώνας για καθαρή, φθηνή και άφθονη ενέργεια μπαίνει σε μία νέα τροχιά. Δεν μιλάμε επί του παρόντος μόνο για περισσότερα φωτοβολταϊκά ή ανεμογεννήτριες· μιλάμε για τεχνολογίες που αλλάζουν τους κανόνες του ενεργειακού παιχνιδιού. Σώματα οχημάτων που ταυτόχρονα λειτουργούν ως μπαταρίες, εργοστάσια ηλεκτρισμού που τροφοδοτούνται από τη συνάντηση γλυκού και αλμυρού νερού, και μικροί πυρηνικοί αντιδραστήρες που υπόσχονται ασφαλή, μηδενικών εκπομπών ισχύ για βιομηχανία και δίκτυα. Αυτές είναι οι αιχμές που παρουσιάζει η νέα έκθεση του Παγκόσμιου Οικονομικού Φόρουμ “Top 10 Emerging Technologies of 2025” χαρτογραφώντας το επόμενο μεγάλο άλμα στην ενεργειακή μετάβαση.

Structural Battery Composites, όταν η δομή γίνεται αποθήκη ενέργειας

Η πιο ριζοσπαστική ιδέα που παρουσιάζει η έκθεση του World Economic Forum είναι ότι οι ίδιες οι επιφάνειες ενός οχήματος ή μιας υποδομής μπορούν να λειτουργούν ως μπαταρίες. Τα structural battery composites (SBCs) είναι σύνθετα υλικά –συνήθως ίνες άνθρακα, εποξειδικές ρητίνες ή άλλα ελαφριά και ανθεκτικά υλικά– τα οποία ενσωματώνουν ηλεκτροχημικές ιδιότητες αποθήκευσης ενέργειας. Με απλά λόγια, ένα πάνελ αυτοκινήτου ή το φτερό ενός αεροπλάνου δεν είναι απλώς δομικό στοιχείο αλλά και μπαταρία.

Η τεχνολογία αναπτύχθηκε χάρη στις προόδους της επιστήμης υλικών και της ηλεκτροχημείας. Σήμερα βρίσκεται ακόμη σε πρώιμο στάδιο εμπορικής διάδοσης, ωστόσο τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν εντυπωσιακές προοπτικές. Σύμφωνα με την έκθεση, η μείωση βάρους 10% σε ένα όχημα μπορεί να βελτιώσει την αποδοτικότητα κατά 6-8% και να αυξήσει την αυτονομία ηλεκτρικών αυτοκινήτων έως 70%. Στην αεροπορία, μια πτήση 1.500 χιλιομέτρων θα μπορούσε να καταναλώνει 15% λιγότερο καύσιμο.

Πέρα από την αυτοκινητοβιομηχανία και τα drones, οι εφαρμογές επεκτείνονται στην αεροδιαστημική και στις κατασκευές. Στο μέλλον, κτίρια θα μπορούσαν να λειτουργούν ως ενεργειακές μονάδες, αποθηκεύοντας ενέργεια μέσα στα ίδια τους τα δομικά στοιχεία. Το μεγάλο εμπόδιο είναι η παραγωγή ινών άνθρακα, που παραμένει ενεργοβόρα και περιβαλλοντικά επιβαρυντική. Παράλληλα, απαιτούνται νέα διεθνή πρότυπα ασφάλειας, καθώς τα υλικά θα πρέπει να συνδυάζουν μηχανική αντοχή και ενεργειακή λειτουργία χωρίς να τίθεται σε κίνδυνο η σταθερότητα των υποδομών.

Η στρατηγική σημασία είναι τεράστια: τα SBCs δεν είναι απλώς μια νέα μπαταρία, αλλά μια εντελώς διαφορετική φιλοσοφία σχεδιασμού που θα μπορούσε να οδηγήσει σε πιο ελαφριά οχήματα, πιο αποδοτικές μεταφορές και πιο «έξυπνα» κτίρια.

Ενέργεια από το αλάτι

Η δεύτερη τεχνολογία που ξεχωρίζει το WEF είναι η οσμωτική ισχύς. Η ιδέα βασίζεται στη φυσική διαφορά αλατότητας ανάμεσα σε δύο σώματα νερού: γλυκό και αλμυρό. Όταν νερό ή ιόντα περνούν μέσα από ειδικές μεμβράνες, δημιουργείται διαφορά πίεσης ή ηλεκτρικού φορτίου, η οποία μετατρέπεται σε ενέργεια.

Υπάρχουν δύο βασικές μέθοδοι. Η πρώτη, pressure-retarded osmosis (PRO), χρησιμοποιεί ημιπερατές μεμβράνες που επιτρέπουν στο νερό να ρέει από περιοχές χαμηλής σε υψηλή αλατότητα, δημιουργώντας πίεση που κινεί τουρμπίνες. Η δεύτερη, reverse electrodialysis (RED), βασίζεται στη ροή θετικών και αρνητικών ιόντων μέσα από μεμβράνες ανταλλαγής ιόντων, παράγοντας ηλεκτρικό ρεύμα απευθείας.

Η δυναμική είναι τεράστια: η τεχνικά διαθέσιμη ισχύς φτάνει, σύμφωνα με την έκθεση, τις 5.177 TWh τον χρόνο – σχεδόν το 20% της παγκόσμιας κατανάλωσης ηλεκτρισμού. Επιπλέον, πρόκειται για μια τεχνολογία σταθερής παραγωγής, που δεν εξαρτάται από τον ήλιο ή τον άνεμο. Στην αγορά έχουν ήδη εμφανιστεί πρωτοπόροι. Η Sweetch Energy στη Γαλλία εγκαθιστά πιλοτικά έργα στην κοιλάδα του Ροδανού, ενώ η SaltPower στη Δανία αξιοποιεί υπερ-αλμυρά διαλύματα που αναβλύζουν από γεωθερμικά πεδία. Στην Ιαπωνία, μονάδες αφαλάτωσης μετατρέπουν την αλμυρή άλμη που απορρίπτεται σε ηλεκτρική ενέργεια, εντάσσοντας την τεχνολογία σε ένα μοντέλο κυκλικής οικονομίας.

Η αξία της οσμωτικής ενέργειας δεν περιορίζεται στην παραγωγή ηλεκτρισμού. Μπορεί να συνδυαστεί με αφαλάτωση, ανάκτηση λιθίου ή δέσμευση CO₂, δημιουργώντας πολλαπλά οφέλη από μια ενιαία διαδικασία. Οι προκλήσεις είναι κυρίως οικονομικές και τεχνικές – το κόστος των μεμβρανών, η αντοχή τους και η ανάγκη για μεγάλης κλίμακας επενδύσεις. Αν ξεπεραστούν, η «ενέργεια του αλατιού» μπορεί να αναδειχθεί σε σημαντικό πυλώνα της ενεργειακής μετάβασης, ιδιαίτερα για παράκτιες πόλεις και νησιά.

Advanced Nuclear Technologies: Μικροί αντιδραστήρες, μεγάλες προοπτικές

Η τρίτη τεχνολογία αφορά την αναγέννηση της πυρηνικής ενέργειας, αυτή τη φορά με νέα τεχνολογικά όπλα που συνδυάζουν ασφάλεια, ευελιξία και χαμηλότερο κόστος. Οι νέας γενιάς πυρηνικοί αντιδραστήρες (Generation III και IV) φέρνουν βελτιωμένα καύσιμα και εναλλακτικά ψυκτικά μέσα όπως τήγματα αλάτων, μέταλλα ή αδρανή αέρια, που λειτουργούν σε υψηλότερες θερμοκρασίες και χαμηλότερες πιέσεις. Αυτό σημαίνει απλούστερους σχεδιασμούς, χαμηλότερο κόστος και υψηλότερη ασφάλεια.

Στο επίκεντρο βρίσκονται οι Small Modular Reactors (SMRs). Πρόκειται για μικρούς, εργοστασιακά κατασκευασμένους αντιδραστήρες που μεταφέρονται έτοιμοι στο σημείο εγκατάστασης. Η ισχύς τους είναι περίπου το ένα τρίτο των κλασικών αντιδραστήρων, αλλά η φιλοσοφία τους είναι «modular»: πολλοί SMRs μπορούν να λειτουργούν μαζί για να αποδώσουν ισχύ ανάλογη ενός μεγάλου πυρηνικού σταθμού, με πολύ μικρότερο κόστος και χρόνο υλοποίησης.
Η χρήση τους δεν περιορίζεται στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Οι αερόψυκτοι αντιδραστήρες υψηλής θερμοκρασίας (600-950°C) μπορούν να παράγουν θερμότητα για βαριά βιομηχανία και για παραγωγή υδρογόνου – τομέας που αντιστοιχεί σε περίπου 15% των παγκόσμιων εκπομπών CO₂ και είναι από τους πιο δύσκολους να απανθρακοποιηθούν.

Σύμφωνα με την έκθεση, το παγκόσμιο πυρηνικό δυναμικό μπορεί να διπλασιαστεί έως το 2050, προσφέροντας σταθερή, μηδενικών εκπομπών ισχύ σε συνδυασμό με ανανεώσιμες πηγές. Οι μεγάλες προκλήσεις είναι η κοινωνική αποδοχή, η ενίσχυση των εφοδιαστικών αλυσίδων και η ανάπτυξη εξειδικευμένου ανθρώπινου δυναμικού. Παρ’ όλα αυτά, χώρες όπως η Κίνα, οι ΗΠΑ και το Ηνωμένο Βασίλειο κινούνται δυναμικά, επενδύοντας δισεκατομμύρια για να βρεθούν στην πρώτη γραμμή.

Η νέα έκθεση του World Economic Forum δεν περιορίζεται μόνο στις τεχνολογίες που συνδέονται άμεσα με την ενέργεια, αλλά αναδεικνύει ένα ευρύτερο πλέγμα καινοτομιών που επηρεάζουν τη βιωσιμότητα, την υγεία και την ψηφιακή ασφάλεια. Ξεχωριστή θέση καταλαμβάνει η «πράσινη» δέσμευση αζώτου (Green Nitrogen Fixation), η οποία στοχεύει να ανατρέψει το σημερινό ενεργοβόρο και ρυπογόνο μοντέλο παραγωγής αμμωνίας μέσω της διεργασίας Haber-Bosch. Πρόκειται για μια βιομηχανία που ευθύνεται για το 2% της παγκόσμιας κατανάλωσης ενέργειας και παράγει 2,4 τόνους CO₂ για κάθε τόνο αμμωνίας. Οι νέες τεχνολογίες, βασισμένες σε ηλεκτροχημικές διεργασίες που αξιοποιούν ανανεώσιμες πηγές, υπόσχονται να μετατρέψουν αέρα, νερό και πράσινη ηλεκτρική ενέργεια σε αμμωνία με μηδενικό αποτύπωμα. Αυτό δεν αφορά μόνο τη γεωργία – που στηρίζεται σε λιπάσματα από αμμωνία– αλλά και τη ναυτιλία, όπου η αμμωνία αναδεικνύεται ως εναλλακτικό καύσιμο μηδενικών εκπομπών με τη δυνατότητα να καλύπτει το 30% του παγκόσμιου θαλάσσιου καυσίμου μέχρι το 2050.

Εξίσου σημαντική είναι η συνεισφορά των nanozymes, νανοϋλικών που μιμούνται τα ένζυμα και βρίσκουν εφαρμογές όχι μόνο στην ιατρική αλλά και στη βιομηχανία και την περιβαλλοντική προστασία. Η ικανότητά τους να λειτουργούν ως καταλύτες με χαμηλό ενεργειακό κόστος μπορεί να επιταχύνει διαδικασίες παραγωγής, να βελτιώσει την απόδοση καθαρισμού νερού και να μειώσει τις ανάγκες σε χημικά και ενέργεια, συμβάλλοντας έτσι σε μια πιο πράσινη βιομηχανία.

Στην ίδια κατεύθυνση, οι συνεργατικοί αισθητήρες (Collaborative Sensing), που συνδέονται μεταξύ τους και τροφοδοτούνται από τεχνητή νοημοσύνη, μπορούν να βρουν θέση και στα ενεργειακά δίκτυα, επιτρέποντας καλύτερη διαχείριση φορτίου, πρόβλεψη ζήτησης και έλεγχο υποδομών σε πραγματικό χρόνο. Η συμβολή τους στην ενεργειακή αποδοτικότητα θα είναι κρίσιμη, ιδιαίτερα σε ένα μέλλον όπου η ηλεκτροδότηση και η αποκέντρωση των δικτύων θα ενταθούν.

Οι υπόλοιπες τεχνολογίες της λίστας –όπως τα engineered living therapeutics και οι GLP-1 θεραπείες για ασθένειες όπως το Alzheimer, οι αυτόνομοι βιοαισθητήρες που επιτρέπουν συνεχή παρακολούθηση υγείας και περιβάλλοντος, αλλά και τα αόρατα ψηφιακά υδατογραφήματα που προστατεύουν την αυθεντικότητα του περιεχομένου στην εποχή της τεχνητής νοημοσύνης– αναδεικνύουν πώς η τεχνολογική πρόοδος αγγίζει κάθε πτυχή της ζωής.

Διαβάστε ακόμη