Ο χρυσός των κυμάτων

Το μοντέλο της ελληνικής εφεύρεσης Triton II

Καρφώσαμε τα πανάκριβα φουρφουράκια των Δανών στα βουνά μας, καταξοδευτήκαμε απλώνοντας τα φωτοβολταϊκά Κινέζων και Γερμανών στα χωράφια μας και ετοιμαζόμαστε να μοιράσουμε σε Αμερικανούς, Ρώσους, Νορβηγούς και Ισραηλινούς τα υποθαλάσσια οικόπεδα υδρογονανθράκων μας. Καθ’ ότι, αφού άλλοι έχουν το know-how και εμείς τους χρωστάμε το καταπέτασμα, χαλάλι τους!

Τώρα… περπατώντας «στην έρημη γη», κοιτάμε άδειοι και ξέψυχοι τα ασίγαστα κύματα της θάλασσάς μας. Μήπως όμως εκεί κρύβεται ένας θησαυρός ανεξάντλητος, ένα χρυσός που μπορούμε να εκμεταλλευθούμε χωρίς να μας εκμεταλλεύονται; Κάποιοι μάς είπαν πως «ναι»… και «Το Βήμα» βάλθηκε να καταλάβει το «πώς».

Λίκνο ασίγαστο όταν όλοι κοιμούνται

Με αφορμή το άρθρο «Οσα φέρνει ο άνεμος!» (www.tovima.gr/science/article/?aid=484346), ένας αναγνώστης έθεσε μια επιπλέον πτυχή του ζητήματος: «Η διαφορά στην ενεργειακή απόδοση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας είναι η διάρκεια και η ενεργειακή πυκνότητα. Καθώς η ενεργειακή πυκνότητα του νερού είναι 800 φορές μεγαλύτερη εκείνης του ανέμου, ακόμη και ένας μικρός κυματισμός φτάνει για να ενεργοποιήσει έναν πλωτήρα. Ως προς τη διάρκεια, όταν ο άνεμος σταματήσει ή νυχτώσει, ο κυματισμός στη θάλασσα εξακολουθεί να υπάρχει για πολλές ώρες μετά. Και όσο για το κόστος, για να βγάζεις 1 ΜW χρειάζεσαι ανεμογεννήτρια των 1.200.000 – 1.500.000 ευρώ ή φωτοβολταϊκά υπερδιπλάσιου κόστους. Για να βγάζεις όμως αυτό το μεγαβάτ από τα κύματα, φτάνει και περισσεύει μια επένδυση ύψους 700.000 ευρώ. Γιατί δεν την κάνουμε αυτή την επένδυση; Ο νοών νοείτω!».

Ο αναγνώστης μου μιλούσε για κάτι διόλου άγνωστο. Μιλούσε για την ενέργεια που μπορούμε να πάρουμε από τα κύματα της θάλασσας – μιας θάλασσας που τυλίγει ολόγυρα την Ελλάδα. Είναι κάτι που «ψάχνουν» εδώ και χρόνια στις χώρες με ωκεάνια κύματα, αλλά υπάρχει τόσο εύκολη, αποδοτική και συμφέρουσα λύση και για το δικό μας μεσογειακό αρχιπέλαγος, καταπώς ισχυριζόταν ο συνομιλητής μου; Εκλεισα ραντεβού μαζί του για να δω την εφεύρεση που είπε ότι κατέχει και βυθίστηκα στο διάβασμα των μέχρι τούδε προσπαθειών «δαμασμού των κυμάτων».

Το κυνήγι της ενέργειας των κυμάτων

Η ιδέα της άντλησης ενέργειας από την κίνηση των κυμάτων είναι παλιά όσο και ο… Ναπολέοντας: το 1799 ο μαθηματικός και μηχανικός Pierre Girard κατέθεσε μαζί με τον γιο του μια εφεύρεση που υποτίθεται ότι θα αξιοποιούσε τη δύναμη των κυμάτων. Ωστόσο την ίδια χρονιά ακολούθησε τον Ναπολέοντα στην Αίγυπτο, ως επικεφαλής της επιστημονικής αποστολής, οπότε τα σχέδιά του έμειναν στα χαρτιά. Για την ιδέα παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος από τα κύματα χρειάστηκε να περάσει άλλος ένας αιώνας: τον Απρίλιο του 1899 o γερμανός μετανάστης Max Gehre κατέθεσε στον Καναδά την ευρεσιτεχνία του για μια «γεννήτρια ηλεκτρικού ρεύματος από τα κύματα». Η ιδέα του ήταν απλή όσο και το θαλάσσιο ποδήλατο: τα κύματα γυρνούν κάποια «πετάλια» και η κινητική ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική.

Το 1910 πολλοί πίστεψαν ότι η νέα αυτή πηγή ενέργειας θα κυριαρχούσε στον καινούργιο αιώνα, όταν είδαν τον Γάλλο Bochaux-Praceique να ηλεκτροδοτεί από τα κύματα το σπίτι του, λίγο έξω από το Μπορντό. Ωστόσο η διάδοση των δικτύων εναλλασσόμενου ρεύματος και οι παγκόσμιοι πόλεμοι έσβησαν το ενδιαφέρον. Ο μόνος που το αναζωπύρωσε στα σοβαρά ήταν ο Ιάπωνας Yoshio Masuda, μεταξύ των ετών 1940 – 1950. Για να φτάσει το θέμα στα ερευνητικά εργαστήρια των πανεπιστημίων, χρειάστηκε να εκδηλωθεί η πρώτη πετρελαϊκή κρίση, το 1973. Η πιο γνωστή εφεύρεση που προέκυψε τότε ήταν του Stephen Salter (1974 – Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου) που μετέτρεπε το 90% της κίνησης των κυμάτων σε ηλεκτρισμό, με απόδοση 81%. Παρά το εντυπωσιακό της απόδοσης, η επακολουθήσασα επίλυση της κρίσης ξαναβύθισε το ενδιαφέρον στο ναδίρ.

Σήμερα η όλη διερεύνηση θυμίζει τον βρασμό που επικρατούσε πριν από 25 χρόνια με τις ανεμογεννήτριες: μυριάδες πατέντες σχετικές με τα κύματα έχουν κατατεθεί, εκατοντάδες δοκιμάζονται στα εργαστήρια και δεκάδες έχουν φθάσει στη δοκιμή σε πλήρη κλίμακα. Κάποιες – όπως εκείνη της Pelamis Wave Power, που ποντίστηκε το 2009 στα νησιά Ορκνεϊ της Σκωτίας – παρήγαγαν ρεύμα που συνδέθηκε με την τοπική ΔΕΗ. Μάλιστα, η ίδια αυτή εταιρεία λειτούργησε και την πρώτη «φάρμα κυματογεννητριών» – στα πέντε χιλιόμετρα βαθιά από την ακτή του πορτογαλικού Οπόρτο -, ώσπου η οικονομική κρίση βούλιαξε τους χρηματοδότες της. Αλλά τα όνειρα δεν έσβησαν παντού: στην Κορνουάλη της Βρετανίας ετοιμάζεται «φάρμα» ισχύος 20 ΜW, στη Βικτόρια της Αυστραλίας άλλη μία των 19 ΜW και στις ακτές του αμερικανικού Ορεγκον άλλη μία του 1,5 ΜW.

H τεχνολογία των κυματογεννητριών

Ξεφυλλίζοντας τις συναφείς πατέντες, διαπιστώνει κανείς ότι οι μηχανές που έχουν σκαρφιστεί οι απανταχού εφευρέτες κατατάσσονται χονδρικά σε τρεις κατηγορίες: α) Επιπλέουσες, δηλαδή… λουκάνικα που στροβιλίζονται στον αφρό των κυμάτων ή ποντισμένες σημαδούρες με πιστόνια που ανεβοκατεβαίνουν. β) Υποβρύχιες, ήτοι γεννήτριες που κάθονται στον βυθό σαν καιροφυλακτούντα καλαμάρια και παράγουν ρεύμα από το τραμπάλισμά τους. γ) Επάκτιες, δηλαδή εγκαταστάσεις καρφωμένες στα βράχια της ακτής, με κινητά μέρη ποντισμένα στη θάλασσα.

Προκειμένου να δω ό,τι πιο καινούργιο έχει παρουσιαστεί στον τομέα, αναζήτησα τα συμπεράσματα από τη διεθνή έκθεση «Ocean Renewable Energy Conference», που έγινε στις 26 και 27 Σεπτεμβρίου 2012, στο Πόρτλαντ του Ορεγκον (ΗΠΑ). Οπως έγραψε το γνωστό επιχειρηματικό περιοδικό Forbes, τις εντυπώσεις κέρδισαν η γεννήτρια της Atargis (www.atargis.com), το WaveRoller της AW-Energy (aw-energy.com), το iMEC της Oscilla Power (oscillapower.com) και το WET-NZ της WaveEnergy(www.wavenergy.co.nz).

Από τα τέσσερα, πραγματικά καινοτόμο μού φάνηκε το iMEC, το οποίο αξιοποιεί την «ανήκουστη» ιδέα της αντίστροφης μαγνητόστρεψης (reverse magnetostriction). Τι είναι αυτό; Μαγνητόστρεψη είναι η ιδιότητα των σιδηρομαγνητικών υλικών να συστρέφουν τους πόλους τους εσωτερικά και να αλλάζουν εξωτερικά μορφή ή διαστάσεις, κατά τη διάρκεια του μαγνητισμού τους. Η πιο κοντινή επαφή που έχουμε οι κοινοί θνητοί με αυτό το φαινόμενο είναι το βούισμα που ακούμε όταν πλησιάζουμε σε μετασχηματιστές της ΔΕΗ. Το σημαντικό όμως για τις κυματογεννήτριες τύπου iMEC είναι ότι εκμεταλλεύονται το «μαγνητικό στρίψιμο» των πυρήνων τους από την κινητική ενέργεια των κυμάτων και μεταφράζουν σε ηλεκτρική ενέργεια το «ξεστρίψιμό τους»! Κάτι σαν τους πιεζοηλεκτρικούς αναπτήρες δηλαδή. Η κατάληξη είναι να μη χρειάζονται μεγάλες και πολυδάπανες συσκευές στη θάλασσα, αλλά μόνο ποντισμένες στον βυθό αλυσίδες, που όμως οι «θηλιές τους» είναι… μικρογεννήτριες μαγνητόστρεψης.

Τελικά, ετοιμάστηκα για το ραντεβού μου με τον έλληνα εφευρέτη με ανάμεικτα αισθήματα. Από τη μία, το θεωρητικό δυναμικό των κυμάτων ήταν γεμάτο υποσχέσεις: Η European Ocean Energy Association, στις Βρυξέλλες, το εκτιμά μεταξύ 1 και 10 τεραβάτ, όταν όλες οι πηγές ενέργειας του πλανήτη μαζί παράγουν 13 τεραβάτ ετησίως (1 terawatt = 1 δισεκατομμύριο kilowatt). Ακόμη και με τις εκτιμήσεις των σκεπτικιστών ως προς την πραγματική απόδοση των κυματογεννητριών, το δυναμικό αυτό δεν είναι μικρότερο από 0,2 τεραβάτ – αριθμός τριπλάσιος εκείνου των συνολικά εγκατεστημένων ανεμογεννητριών στον πλανήτη. Από την άλλη όμως, το σύνολο σχεδόν των κυματογεννητριών που είχα δει πάσχιζαν να εγκατασταθούν σε ακτές με ωκεάνια κύματα. Ενδεικτικά, η κλίμακα κυματικής ενέργειας του πλανήτη γράφει 10 στην Κύπρο, 13 στην Ελλάδα, 70 στην Ιρλανδία, 97 στο Ακρωτήριο Χορν και 100 στη Νότια Νέα Ζηλανδία. Και ύστερα… ο κύριος λόγος που ακόμη δεν έχει εδραιωθεί αυτή η νέα μορφή ανανεώσιμης ενέργειας είναι οι απανωτές βλάβες από τις τρικυμίες σε πανάκριβα μηχανήματα και εγκαταστάσεις. Χώρια το ότι είχα διαβάσει ένα σωρό μελέτες που έλεγαν πως οι γεννήτριες μέσα στη θάλασσα «τρέλαιναν» τα ψάρια… Τι το κατάλληλο και ασφαλές για τις δικές μας θάλασσες θα είχε να προτείνει αυτός ο άγνωστος εφευρέτης;

Η ελληνική έκπληξη

 

Στο χτύπημα της πόρτας με υποδέχθηκε ένας χαμογελαστός, κομψός και δραστήριος άνθρωπος, ετών… 94! Ο Κώστας Χατζηλάκος με καλωσόρισε στο γραφείο του και έσπευσε να βγάλει από το πλούσιο αρχείο του τους σχετικούς φακέλους. Ωστόσο ο γύρω χώρος με είχε ήδη αιχμαλωτίσει: ήταν ένα ολοζώντανο μουσείο της αεροπορικής ιστορίας της χώρας μας. Ανάμεσα στα δεκάδες μοντέλα πολεμικών αεροσκαφών, έβλεπα φωτογραφίες που θα αποζητούσε κάθε ιστορικό ντοκυμαντέρ: μαχητικά και βομβαρδιστικά μας στον Β’ Παγκόσμιο Πόλεμο… στην Κορέα… Ο Αϊζενχάουερ στην Ελλάδα… και φυσικά σε αυτές ο ίδιος ο κ. Χατζηλάκος, στις τόσες γεμάτες δεκαετίες της ζωής του. Προτού καν συνέλθω, εμφανίστηκε ο γιος του Θανάσης – αρχιτέκτων -, ο οποίος μεταξύ άλλων τον ενημέρωσε για την ασφάλεια της άδειας οδήγησής του. Οδηγούσε και οδηγεί!

Νιώθοντας ήδη… ντροπή για τα γυαλιά όρασης που χρησιμοποιούσα για διάβασμα, ρώτησα τον αντιπτέραρχο ε.α.: «Πότε αποστρατευθήκατε;».

«Το 1967» μου απάντησε. «Ημουν αεροπορικός ακόλουθος στην πρεσβεία μας στις ΗΠΑ, όταν η CIA μού ζήτησε να μετάσχω στο πραξικόπημα. Αρνήθηκα και με αποστράτευσαν».

«Και… η ιδέα της εφεύρεσης πότε και πώς σας προέκυψε;».

«Μετά τη δικτατορία, το 1977, όταν ο Αγγελόπουλος με έκανε διευθυντή στη Χαλυβουργική. Εκεί έκανα διάφορες πατέντες για να διευκολύνω εργονομικά τις δουλειές των εργαζομένων, οπότε πειραματιζόμουν συνεχώς με σίδερα. Παράλληλα όμως πήγαινα τους επισκέπτες για κανένα ψαράκι στην παραλία και το μάτι μου έπεφτε συνεχώς στα καΐκια που σκαμπανέβαζε και το παραμικρό κυματάκι. Αναλογίστηκα τι ανεξάντλητη δύναμη είναι αυτή και πώς θα μπορούσα να την κάνω χρήσιμη ενέργεια. Το 1978 όμως έγινα τεχνικός σύμβουλος της αμερικανικής κατασκευάστριας αεροσκαφών McDonnell Douglas, οπότε άργησα να ολοκληρώσω τα σχέδιά μου. Εφτασα στο στάδιο της κατάθεσης ευρεσιτεχνίας πριν από μία δεκαετία, αφού πρώτα είχα μελετήσει όλες τις προτεινόμενες τεχνολογίες αξιοποίησης των κυμάτων».

«Ξέρετε», του είπα, «όλες όσες διάβασα κι εγώ στοχεύουν σε θάλασσες με πολύ μεγαλύτερο κυματισμό. Και όταν ρώτησα στο ΚΑΠΕ (Κέντρο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας), μου απάντησαν ότι έχουν ακόμη πολλά προβλήματα…».

Ενας Triton στην ακτή

«Εχουν προβλήματα γιατί σκέφτονται το πολύπλοκο και το ακριβό μέσα στη θάλασσα» απάντησε και μου παρουσίασε έναν παχύτατο τόμο, όπου είχε συλλέξει μεθοδικά όλες τις εφευρέσεις του πλανήτη για κυματογεννήτριες. «Ο Triton όμως που σχεδίασα – και τώρα ο Triton II – τοποθετείται στην ακτή, ακόμη και στον πιο μικρό λιμενοβραχίονα ή αχρησιμοποίητο βράχο, και αποδίδει ακόμη και με τον παραμικρό παφλασμό. Οταν μου έστειλαν από τις ΗΠΑ την εκεί κατοχύρωση της ευρεσιτεχνίας μου, μου είπαν “Genious in its simplicity!” (“Μεγαλοφυές εν τη απλότητί του”)».

«Δηλαδή; Τι το διαφορετικό κάνατε από τους άλλους;».

«Απέφυγα οτιδήποτε θα δημιουργούσε προβλήματα στη θάλασσα ή θα επέφερε ενεργειακές απώλειες. Βασίστηκα στον συνδυασμό απλούστατων μηχανισμών. Φανταστείτε ένα πλωτό πιστόνι που ανεβοκατεβαίνει με τη στάθμη της θάλασσας. Μέσω μοχλού καταλήγει σε οριζόντια παλινδρομική κίνηση και μέσω ιμάντα σε μονοκατευθυντήρια περιστροφική, που πανεύκολα μετατρέπεται σε ηλεκτροπαραγωγή. Προσθέστε και έναν μηχανισμό ασφαλείας που ακινητοποιεί τον πλωτήρα (για περιπτώσεις μεγάλης τρικυμίας) και έχετε μια απολύτως αξιόπιστη, λειτουργική, αποδοτική και φθηνή κατασκευή, που παράγει 1 MW σε επιφάνεια εδάφους μόλις 65Χ10 μ. Δείτε την και στο Διαδίκτυο» είπε και μου έδειξε την ιστοσελίδα: www.toswet.com/images/anim640.swf/.

Αναρωτήθηκα πόσοι 94χρονοι παγκοσμίως χειρίζονται τον υπολογιστή με τη δική του άνεση, αλλά… έμεινα στο θέμα: «Την οποία κατασκευή έχετε δοκιμάσει σε πραγματικές συνθήκες;».

«Βεβαίως» απάντησε και μου έδειξε τα πορίσματα μελετών από το 2002 και το 2003. Τα θετικότατα συμπεράσματα υπέγραφαν το ΚΑΠΕ, το ΕΜΠ, το RAMBOLL της Δανίας, το Queens University Belfast της Βρετανίας και το University College Cork της Ιρλανδίας.

Η iMEC μοιάζει με απλή σημαδούρα. Οι «αλυσίδες της» όμως είναι ευαίσθητες στις δονήσεις μικρογεννήτριες.

Πλεονεκτήματα της επάκτιας λύσης

Συνοπτικά, τα πλεονεκτήματα που καταγράφονταν για την εφεύρεση του κ. Χατζηλάκου ήταν:

Ο μηχανισμός μετατροπής των κατακόρυφων κινήσεων της επιφάνειας της θάλασσας σε περιστροφικές για κίνηση ηλεκτρογεννήτριας είναι απλής κατασκευής.

Η επάκτια εγκατάσταση του μηχανισμού εγγυάται υψηλό δείκτη ασφαλείας προσωπικού και μηχανισμών, σε αντίθεση με τις υπεράκτιες εγκαταστάσεις.

Η δυνατότητα εγκατάστασης του μηχανισμού επάνω σε κυματοθραύστη ή προβλήτα συνεπάγεται διττή χρήση του συστήματος: παραγωγή ενέργειας αφενός, προστασία ακτής ή λιμενικής εγκατάστασης αφετέρου.

Λόγω της επάκτιας εγκατάστασης η κατασκευή και λειτουργία του μηχανισμού είναι οικονομική. Η διάβρωση περιορισμένη και η πρόσβαση για έλεγχο / συντήρηση / επισκευή πολύ απλή και ασφαλής.

Γίνεται εκμετάλλευση της ανάκλασης του κύματος επάνω στον κυματοθραύστη ή στην προβλήτα, με αποτέλεσμα την ενίσχυση του προσπίπτοντος κυματισμού και αύξηση της ενεργειακής απόδοσης του κύματος περίπου στο διπλάσιο.

Η απόδοση του ηλεκτρικού ρεύματος είναι άμεση, χωρίς επιβάρυνση του περιβάλλοντος.

Είναι δυνατή και εύκολη η τοποθέτηση σε σειρά πολλών κυματικών μονάδων.

«Ποιο είναι το συνολικό κόστος μιας μονάδας 1 MW;» ρώτησα.

«Με μοναδιαία παραγγελία, αυτή τη στιγμή είναι λιγότερο από 700.000 ευρώ. Αν μπει σε γραμμή παραγωγής, θα υποδιπλασιαστεί. Αλλά, ακόμη και τώρα, σκεφθείτε το διπλάσιο κόστος μιας αντίστοιχης ανεμογεννήτριας ή το πολλαπλάσιο των φωτοβολταϊκών, συν το κόστος γης που επισύρουν. Αλλά υπάρχουν και πλεονεκτήματα που δεν τα σκέφτονται συνήθως όσοι αποφασίζουν για τη χώρα…».

«Τι εννοείτε;» ρώτησα παραξενεμένος.

«Αναλογιστείτε το ενεργειακό τοπίο που προδιαγράφεται με τις έως τώρα επίσημες κατευθύνσεις: ανεμογεννήτριες στα βουνά και στις θάλασσες, φωτοβολταϊκά στα χωράφια, πλατφόρμες άντλησης πετρελαίου και φυσικού αερίου στα πελάγη μας. Και έπειτα σκεφθείτε μονάδες όπως αυτή που προτείνω, σε κάθε λιμάνι ή ακτή της στεριάς μας και των νησιών μας: αλυσίδες ολόκληρες από μικρές μονάδες, που θα παρέχουν αντίστοιχο δυναμικό ηλεκτροπαραγωγής, παραμένοντας αδιόρατες, ακόμη και κάτω από θάμνους. Στην πρώτη περίπτωση έχετε εμφανέστατους και ευάλωτους στόχους σε κάθε σύρραξη, στη δεύτερη δυσδιάκριτους και πανεύκολα επισκευάσιμους». Μιλούσε ο επιτελικός νους, που δεν του αρκούσε η ενεργειακή αυτοτέλεια ως όραμα της χώρας, αλλά απαιτούσε και τη διαφύλαξη της στρατηγικής υποδομής της.

«Εάν όλα είναι τόσο θετικά, τι κρατάει μια τέτοια εφεύρεση μακριά από την εφαρμογή της σε μεγάλη κλίμακα;».

«Πολλά συμφέροντα και πολλοί απατεώνες» μου απάντησε. Δεν θέλησε να μπει σε στενάχωρες λεπτομέρειες, αλλά μου έδειξε κείμενα που καταδείκνυαν σαφώς ότι είχαν επιχειρήσει ακόμη και να του κλέψουν την πατέντα.

«Οπότε, τώρα, πού βρίσκεστε;».

«Εχω κατοχυρώσει την ευρεσιτεχνία μου σε όλες τις παράκτιες χώρες της Ευρώπης, στις ΗΠΑ, στον Καναδά, στη Βραζιλία, στο Ισραήλ, στη Νότια Αφρική, στην Ινδία, στην Ιαπωνία, στη Νότια Κορέα, στην Αυστραλία και στη Χιλή, και βρίσκομαι σε διαπραγματεύσεις με σοβαρούς έλληνες επιχειρηματίες για την επένδυση. Ελπίζω ακόμη ότι υπάρχουν Ελληνες που μπορούν να κατανοήσουν την αξία τού να έχεις ανεξάντλητη και δωρεάν ενέργεια, χωρίς εξάρτηση από τρίτους και ρυπογόνους υδρογονάνθρακες».

Τον αποχαιρέτησα εμφανώς σαστισμένος. Είχα συναντήσει προφανώς ένα μοναδικό δείγμα Ελληνα. Ευχόμουν να αποδειχθεί η εφεύρεσή του τόσο καταλυτική όσο μου την παρουσίασε. Αλλά ευχόμουν και οι νέοι μας να αποκτήσουν την «άσβεστη νιότη» και την καινοτόμο σκέψη που έχει αυτός ο αιωνόβιος θρύλος των αιθέρων μας.