Prąd z magicznej kostki

Prąd z magicznej kostki

Bloom Box, małe sześcienne pudełeczko, może być lekarstwem na energetyczne bolączki świata

21 lutego Ameryka, a wraz z nią świat, ujrzała uśmiechniętego dr. K.R. Sridhara, który w programie „60 Minutes” emitowanym przez stację CBS niczym alchemik pokazywał prezenterce dziwy nie z tego świata. W ręku trzymał pudełeczko w kolorze grafitowym, które rzekomo jest w stanie zasilać gospodarstwo domowe. Opowiadał o tym, jak w magiczny sposób zamienia piasek plażowy w cienkie, kwadratowe plasterki, które następnie pokrywa z jednej i drugiej strony innymi tajemniczymi substancjami. 25 takich plasterków umieszcza następnie w pudełku, z którego w efekcie płynie prąd.
Entuzjazm, jaki emanował z indyjskiego naukowca, miał nieodpartą siłę. Jego źródłem może być albo geniusz sprzedawcy, albo szczęście człowieka, któremu udało się zamknąć bardzo ważny etap w życiu. Zapewne to drugie, dr Sridhar bowiem sprzedaje nie zestaw noży na kanale z telezakupami, lecz pewną ideę w programie reporterskim emitowanym bez przerwy od 42 lat, który w Stanach jest legendą.
Rynkowa premiera Bloom Boksa, bo tak nazywa się to pudełeczko, to przełomowy etap w życiu dr. Sridhara i przełomowy etap dla idei ogniwa paliwowego. Te dwa momenty splatają się w chwili premiery grafitowego sześcianu.

Biznes na czystych technologiach

Dr Sridhar ma za sobą długą drogę jako naukowiec. Urodzony na indyjskiej ziemi, licencjat zdobył jeszcze na uniwersytecie w Madrasie. Przeniósł się do Stanów Zjednoczonych na Uniwersytet Stanu Illinois, gdzie zdobył tytuł magistra, a potem obronił doktorat. Kiedy szefował Laboratorium Badań Kosmicznych Uniwersytetu Stanu Arizona, brał udział w marsjańskim programie prowadzonym przez NASA. Owocem jego pracy było urządzenie, które za pomocą elektryczności było w stanie produkować powietrze i paliwo, krytyczne zasoby, jeśli idzie o tak skomplikowaną misję. Program został jednak zawieszony, a Sridhar i współpracownicy postanowili technologię z gwiazd sprowadzić z powrotem na Ziemię.
Powstała w 2001 r. firma Ion America dość szybko znalazła fundusze na swoją działalność. Hojnym mecenasem okazał się fundusz venture capital Kleiner Perkins Caufield & Bers. Ten sam, którego wsparcie w trudnych początkowych chwilach dało nam największy sklep internetowy Amazon i przeglądarkę Google. Jak się wydaje, ani w internecie, ani na komputerach nie da rady już zarobić szybko i dużo, dlatego ambicją funduszu jest powtórzenie dawnych sukcesów na nowym polu: czystych technologii.
Mówi się, że Bloom Energy (firma w międzyczasie zmieniła nazwę) udało się zgromadzić 400 mln dol., które wydano na badania i budowę zakładu produkcyjnego. Zastrzyk finansowy tego rzędu, firmowany nazwą takiego funduszu to jasny komunikat, że nikt tu nie obiecuje gruszek na wierzbie. Nie brakuje jednak głosów sceptycznych.

Ogniwa zasilane nadzieją

Zasadę funkcjonowania ogniw paliwowych opisał po raz pierwszy w 1839 r. niemiecko-szwajcarski chemik Christian Friedrich Schönbein (do jego osiągnięć należy też odkrycie ozonu). Ogniwo składa się z trzech elementów: diody dodatniej, diody ujemnej i elektrolitu. Z jednej strony doprowadzane jest paliwo, a z drugiej utleniacz. Bez wnikania w szczegóły efektem jest prąd elektryczny.
Pierwsze urządzenie tego typu skonstruował trzy lata później Walijczyk sir William Robert Grove. Następnych prawie sto lat nie przyniosło w tej dziedzinie większych przełomów. Aż w latach 60. ubiegłego wieku NASA zdecydowała się użyć ich jako źródła energii elektrycznej w programie kosmicznym Gemini. Później wykorzystano je w programie Apollo, zasilały też stację kosmiczną Skylab. Do dzisiaj wykorzystuje się je w lotach kosmicznych.
Ogniwa, przynajmniej w teorii, mają same zalety. Są ciche, więc nadają się do instalacji domowych. Mają kompaktowe wymiary, więc łatwo je transportować, montować i można ich używać w odległych miejscach. Ponieważ nie posiadają części mechanicznych, mniejsze jest ryzyko awarii. Są w stanie osiągać większą wydajność niż tradycyjne metody generowania prądu (osiągnięto wydajności rzędu 60-70%), w związku z czym emitujemy mniej CO2 (w zależności od używanego paliwa). Energię wytwarzamy na miejscu, odpadają więc straty związane z przesyłem. Dlaczego więc komputer, na którym powstaje ten tekst, nie jest zasilany przez małą kostkę w przedpokoju, tylko przez brudną elektrownię węglową?
Technologia ta, do której początkowo podchodzono z wielkim entuzjazmem, okazała się trudna do opanowania. Po ponad 50 latach intensywnych badań problemy natury technologicznej zostały pokonane, pozostał tylko jeden, najważniejszy, jeśli idzie o umasowienie: koszt. Do budowy niezbędne są platyna lub pallad, i to w jak najczystszej formie, zanieczyszczenia bowiem obniżają wydajność ogniwa. Jak wiele innych zielonych technologii ogniwa są wciąż zbyt drogie i przynoszą zbyt małe oszczędności, aby być atrakcyjne dla przeciętnego konsumenta.
Bloom Energy do budowy swoich ogniw nie wykorzystuje rzadkich metali, lecz elementy ceramiczne. M.in. dlatego mogą snuć śmiałe wizje domowych elektrowni za 3 tys. dol. Komercyjna dostępność Bloom Boksa to nie tylko ważne wydarzenie w życiu dr. Sridhara, to także dobra wiadomość dla entuzjastów ogniw paliwowych.

Gospodarka oparta na kostce

Bloom Energy obecnie ma w swojej ofercie jedynie rozwiązania dla firm. Kostki, którą dr Sridhar wymachiwał w „60 Minutes”, nie można więc zamontować u siebie w garażu. Na ten moment firma ma w ofercie jedynie Bloom Energy Server o mocy 100 kW. Koszt urządzenia waha się od 700 do 800 tys. dol. Uwzględniwszy 30-procentową refundację przez rząd federalny i 20-procentową od rządu stanowego. Co znaczy ni mniej, ni więcej, że serwer kosztuje 1,4-1,6 mln dol. Sytuuje to rzeczywisty koszt kostki o mocy 1 kW w granicach 15 tys. dol., pięć razy więcej od wizji pudełka z prądem dla całej rodziny.
Firma dr. Sridhara nie ma innego wyjścia, jak oprzeć się na klientach instytucjonalnych. W tej chwili tylko oni są w stanie ponieść koszty instalacji i odczuć oszczędności płynące z inwestycji. Jeśli ma zacząć zarabiać – nie mówiąc o przynoszeniu zysku – musi zacząć robić to szybko. W 2008 r. byli 80 mln dol. na minusie, podobnie w 2009 r. Udało im się namówić do instalacji kilku amerykańskich gigantów, którzy dbają o swój zielony wizerunek, m.in. Google, eBay, WalMart czy Coca-Colę. Firma musiała narobić hałasu, aby podbić sprzedaż. Tym bardziej że mało się mówi o rzeczywistych oszczędnościach, a więcej o tym, o ile udało się dzięki serwerom zmniejszyć emisję CO2.
Serwer to nie tylko 100 Bloom Boksów; to także urządzenia tłoczące gaz i powietrze, nie licząc kosztu podłączenia do sieci energetycznej i gazowej. Jeśli takie kostki mają być dostępne dla klientów indywidualnych i stanowić samodzielne jednostki zdolne generować energię elektryczną, muszą być sprzedawane wraz z tymi dodatkami. Kiedy dr Sridhar trzyma w ręku taką kostkę, wszystko wygląda kompaktowo i niezwykle futurystycznie, niemniej jednak końcowy produkt nie będzie aż tak poręczny. Rozwiązanie dla gospodarstw domowych gabarytami będzie raczej przypominać produkty konkurencji.

Konkurencja nie śpi

Od jakiegoś czasu na rynku jest obecna firma ClearEdge Power, której udało się z kolei uzyskać przychylność innej poważnej figury na rynku inwestycyjnym, Jerome’a Kohlberga (wymyślił metodę wykupu firm przez lewarowanie, pracował wtedy w Bear Sterns – ktoś jeszcze pamięta ten bank?). Firma oferuje klientom ogniwo paliwowe produkujące energię elektryczną i ciepło o mocy 5 kW w cenie 56 tys. dol., 28 z rządowymi rabatami. W przeliczeniu otrzymujemy 11,2 tys. dol. za kW. Czyli nie dość, że drożej niż u Bloom Energy, to jeszcze połowa tego, co otrzymujemy, to ciepło. Pewne jest, że ClearEgde nie zasypia gruszek w popiele i pracuje nad nowymi produktami. Ich rozwiązanie może być ponadto atrakcyjne dla posiadaczy domków jednorodzinnych, a takich w USA jest wielu.
Do szturmu szykuje się też inna firma prowadzona przez Hindusa, niejakiego Sanjiva Malhotrę, oczywiście Ph.D. Założyciel Oorja Protonics (oorja w sanskrycie znaczy energia) przez całą karierę zawodową związany był albo z bateriami, albo z ogniwami paliwowymi. Jego CV wystarczyło, aby przekonać giganta Sequoia Capital (fundusz dofinansowywał takie firmy jak Apple, Cisco, NVIDIA czy Oracle, bez których trudno wyobrazić sobie dzisiaj branżę komputerową, czy też PayPal, YouTube i Yahoo!, bez których trudno sobie wyobrazić dzisiejszy internet), aby wysupłał nieco zielonych na ogniwa paliwowe zasilane metanolem. Oorja początkowo adresowała ofertę do posiadaczy wózków widłowych, teraz zapowiada produkty dla konsumentów.
Ponieważ technologia jest już obecna, zapowiada się wyścig o zmniejszenie kosztów produkcji. Jedno jest pewne. Jeśli ogniwa paliwowe wchodzą na rynek w taki sposób, to znaczy, że tym razem prędko nie znikną. I być może czeka nas energetyczna rewolucja.

————————————-

Wodorowy sen

Najczęściej, kiedy mówiło się o ogniwach paliwowych, chodziło o te zasilane wodorem. Pierwiastka z liczbą atomową 1, zarówno we wszechświecie, jak i tu, na Ziemi, jest w bród. Jedynym ubocznym efektem produkcji energii w ogniwie wodorowym jest woda. Nie istnieje drugie tak czyste (może poza fuzją termojądrową) źródło energii. Przejście z gospodarki opartej na ropie do gospodarki opartej na wodorze było integralnym elementem wielu wizji XXI w., m.in. tej opisanej przez Jeremy’ego Rifkina w „The Hydrogen Economy”.
Pierwszym elementem gospodarki opartej na wodorze jest napędzany w ten sposób samochód. Poza eksperymentalną fazę udało się wyjść tylko Hondzie, której model FCX Clarity jest napędzany wodorem. Można go jednak spotkać tylko w Japonii i południowej Kalifornii. Masowe auto wydychające parę wodną wydawało się w zasięgu ręki. Niestety, prezydent Obama obciął federalne środki na rozwój gospodarki wodorowej, argumentując, że w perspektywie krótkoterminowej bardziej opłacalne jest zainwestować w auta o napędzie elektrycznym.
Drugim ważnym elementem jest rozproszenie produkcji energii. Ogniwo paliwowe w każdym domu czyni ludzi nie tylko konsumentami, lecz także producentami energii elektrycznej, której nadwyżki można sprzedawać zakładom energetycznym. Nie muszą one jednak czuć się zagrożone, nadal mogą bowiem zarabiać na dystrybucji.

Wydanie: 17/2010, 2010

Kategorie: Nauka

Napisz komentarz

Odpowiedz na treść artykułu lub innych komentarzy