Γιατί υπερτερούν τα Οργανικά Ημιδιαφανή Φωτοβολταϊκά συγκριτικά με εκείνα των παλιότερων γενιών και ποιες εφαρμογές τους έχουν αναπτυχθεί μέχρι στιγμής στην Ελλάδα; Είναι το εμβληματικό έργο Flex2Energy η χρυσή ευκαιρία της χώρας μας να πρωταγωνιστήσει στην ενεργειακή παραγωγή της Ευρώπης;

ΟDr. Στέργιος Λογοθετίδης, Ιδρυτής του Εργαστηρίου Νανοτεχνολογίας στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης (ΑΠΘ), Πρόεδρος της εταιρείας «Organic Electronics Technologies» και του Συνδέσμου Ηellenic Organic & Printed Electronics Association (HOPE-A) μας μιλά για τα ιδιαιτέρα χαρακτηριστικά της 3η γενιάς φωτοβολταϊκών, της οποίας είναι ο εμπνευστής, υπογραμμίζοντας τα σημεία που υπερτερούν έναντι εκείνων της 1ης και 2ης γενιάς. Επιπλέον, περιγράφει τις εφαρμογές των φωτοβολταϊκών τρίτης γενιάς που έχουν αναπτυχθεί μέχρι στιγμής στη χώρα μας, ενώ πραγματοποιεί ειδική μνεία στο εμβληματικό έργο Flex2Energy, σημειώνοντας πως θα χρησιμεύσει ως εισιτήριο προκειμένου η χώρα μας να πρωτοστατήσει στην παραγωγή πράσινης ενέργειας στην Ευρώπη.

Ποιες είναι οι ιδιότητες και τα χαρακτηριστικά των φωτοβολταϊκών τρίτης γενιάς και ποια είναι τα σημεία στα οποία υπερτερούν σε σχέση με εκείνα 1ης και 2ης γενιάς;

Τα φωτοβολταϊκά 3ης γενιάς της ΟΕΤ στηρίζονται σε 35 χρόνια δουλειάς βασισμένη στην νανοτεχνολογία και πιο συγκεκριμένα στα Λεπτά Υμένα και στους Οργανικούς Ημιαγωγούς. Έτσι αυτά αφενός, χρησιμοποιούν πολύ μικρότερες ποσότητες πρώτης ύλης κατά την παρασκευή τους, και αφετέρου μας δίνουν νέες ιδιότητες που δεν έχουν οι οργανικοί ημιαγωγοί της 1ης και 2ης γενιάς φωτοβολταϊκών, όπως το ότι διαλύονται στο νερό και μπορούν να εκτυπωθούν στον αέρα, να αναπτυχθούν πάνω σε εύκαμπτη πλαστική επιφάνεια σε πολύ λεπτά στρώματα που τα κάνει πολύ ελαφριά και εύκαμπτα. Επιπλέον, απαιτείται πολύ μικρή ενέργεια για την παραγωγή τους και, τέλος, είναι διαφανή, απαραίτητη ιδιότητα για πολλές νέες εφαρμογές όπου απαιτείται η διαφάνεια!

Λόγω της ευκαμψίας τους μπορούν να ρολάρονται και να μεταφέρονται πολύ εύκολα, ενώ μπορούν να τοποθετηθούν σε οποιαδήποτε επιφάνεια, σε αντίθεση με τα φωτοβολταϊκά 1ης και 2ης γενιάς που αναπτύσσονται πάνω σε άκαμπτες επιφάνειες, όπως το πυρίτιο ή το γυαλί.

Η λεπτότητά τους τα καθιστά εξαιρετικά ελαφριά περίπου μισό κιλό το τετραγωνικό, σε αντίθεση με τα φωτοβολταϊκά 1ης γενιάς, τα οποία ζυγίζουν 22 kg έως 25 kg ανά τετραγωνικό μέτρο. Συγκεκριμένα, τα φωτοβολταϊκά 3ης γενιάς είναι ημιδιαφανή με ρυθμιζόμενη διαφάνεια, επιτρέποντας τη διέλευση του φωτός, μια σημαντική απόκλιση από την αδιαφανή φύση των εναλλακτικών λύσεων 1ης και 2ης γενιάς. Τέλος τα φωτοβολταϊκά 3ης γενιάς της ΟΕΤ λειτουργούν με το διαχεόμενο φωτισμό, και δεν απαιτούν απευθείας στην έκθεση στον ήλιο, όπως συμβαίνει με τα συμβατικά ΦΒ.

Τα οργανικά φωτοβολταϊκά (OΦΒ) ξεχωρίζουν σε σύγκριση με τα φωτοβολταϊκά πυριτίου 1ης και 2ης γενιάς λόγω της δυνατότητας ανακύκλωσής τους. Τα OΦΒ είναι πλήρως ανακυκλώσιμα. Αυτό είναι ένα κρίσιμο πλεονέκτημα επειδή, μέχρι τώρα, οι παλαιότερες εγκαταστάσεις φωτοβολταϊκών με βάση το πυρίτιο (με χρόνο ζωής 20 χρόνια) που έχουν σταματήσει να λειτουργούν καταλήγουν ως απόβλητα, μια και δεν υπάρχει ακόμη τεχνολογία ανακύκλωσης. Η βιομηχανία επομένως δεν έχει σχεδιάσει επαρκώς την ανακύκλωση αυτών των φωτοβολταϊκών, με αποτέλεσμα την σημαντική περιβαλλοντική βλάβη.

Αντίθετα, τα OΦΒ, ως η 3η γενιά φωτοβολταϊκών διασφαλίζουν την περιβαλλοντική βιωσιμότητα. Η υψηλή τους δυνατότητα ανακύκλωσης και η ευκολία ανακύκλωσης καθιστούν τα OΦΒ μια φιλική προς το περιβάλλον εναλλακτική λύση, αντιμετωπίζοντας το πιεστικό ζήτημα των φωτοβολταϊκών απορριμμάτων και συμβάλλοντας θετικά στην κυκλική και κλιματικά ουδέτερη οικονομία.

Η απόδοσή των φωτοβολταϊκών 3ης γενιάς είναι υψηλότερη ή χαμηλότερη σε σχέση με τα παραδοσιακά φωτοβολταϊκά;

Εξαρτάται από τη μονάδα σύγκρισης. Αν συγκρίνουμε την παραγωγή ενέργειας των ΟΦΒ ανά κιλό με την παραγωγή ενέργειας των ΦΒ πυριτίου, τότε τα ΦΒ 3ης γενιάς παράγουν 20 φορές παραπάνω ενέργεια. Επιπλέον τα ΦΒ 1ης και 2ης γενιάς έχουν φτάσει στο πικ της απόδοσης τους εδώ και αρκετά χρόνια, είναι μια παλιά τεχνολογία του 1935-1950. Αντίθετα τα ΦΒ 3ης Γενιάς είναι μία νέα καινοτόμος τεχνολογία -το βραβείο Νόμπελ δόθηκε το 2000- η οποία εξελίσσεται ραγδαία τα τελευταία χρόνια και η απόδοσή τους αυξάνεται συνεχώς κάθε χρόνο.

Για παράδειγμα, στο εργαστήριο η απόδοσή τους είναι υψηλότερη από εκείνη των συμβατικών ΦΒ. Οπότε δεν είναι δυνατό να συγκρίνουμε δύο τεχνολογίες οι οποίες είναι διαφορετικής γενιάς και βρίσκονται σε διαφορετικό στάδιο ανάπτυξης. Επίσης, οι τεχνολογίες των ΟΦΒ αφορούν και χρησιμοποιούνται σε πολύ διαφορετικές και νέες εφαρμογές.

Για παράδειγμα, σε ένα τζάμι μιας οικοδομής δεν είναι εφικτό να τοποθετήσεις ένα συμβατικό ΦΒ, καθώς είναι αδιαφανές και διακόπτει την οπτική επαφή με τον εξωτερικό χώρο. Αντίθετα, η τοποθέτηση ΦΒ 3ης γενιάς είναι μια ιδανική εφαρμογή, καθώς επιτρέπει και την οπτική επαφή με τον εξωτερικό χώρο αλλά και την εκμετάλλευση της επιφάνειας για παραγωγή ενέργειας.

Βεβαίως, να τονίσουμε τα επόμενα χρόνια 5-10 χρόνια, η απόδοση των ΟΦΒ θα είναι πολύ υψηλότερη από αυτή των συμβατικών και θα τα δούμε να εφαρμόζονται στις ανοικτές καλλιέργειες και τα θερμοκήπια, στα κτίρια και κάθε υποδομή υφιστάμενη η καινούργια, στην φόρτιση των ηλεκτρικών αυτοκινήτων , στον τουρισμό, και στις μικροεφαρμογές, κλπ.

Ποιες είναι οι εφαρμογές των φωτοβολταϊκών τρίτης γενιάς που έχουν αναπτυχθεί μέχρι στιγμής στη χώρα μας;

Η παραγωγή ενέργειας από ΑΠΕ είναι πολύ σημαντική στις μέρες μας λόγω της ραγδαίας αύξησης των απαιτήσεων σε πράσινη ενέργεια τόσο στην Ευρώπη, όσο και παγκοσμίως λόγω διάφορων κλιματικών, κοινωνικών και πολιτικών παραγόντων. Η οδηγία για τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας από την Ευρώπη ήταν να φτάσει στο στόχο του 32% το 2030, παρόλα αυτά η οδηγία αναθεωρήθηκε (EU/2023/2413) και αυξάνει τον δεσμευτικό στόχο της ΕΕ για τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας για το 2030 στο ελάχιστο 42,5% με φιλοδοξία να φτάσει το 45%. Αυτό σημαίνει σχεδόν διπλασιασμό του υπάρχοντος μεριδίου ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στην ΕΕ. Η οδηγία τέθηκε σε ισχύ σε όλες τις χώρες της ΕΕ στις 20 Νοεμβρίου 2023.

Όμως, η κύρια πηγή παραγωγής ενέργειας από ΑΠΕ είναι τα συμβατικά φωτοβολταϊκά, της 1ης και 2ης γενιάς. Συγκεκριμένα, το 2023 οι εγκαταστάσεις ΦΒ έφτασαν τα 430GW και αν υποθέσουμε ότι αυτά καταλαμβάνουν 1 μονάδα γης, τότε το 2035 αναμένεται η εγκαταστατημένη ισχύς να φτάσει στα 7TW και να δεσμεύει αντίστοιχα 17 μονάδες γης, ενώ το 2050, προκειμένου να πιάσουμε τους στόχους της πράσινής μετάβασης της ΕΕ (μηδενικές εκπομπές αερίων), η εγκατάσταση των ΦΒ θα πρέπει να είναι της τάξης των 80TW, με δέσμευση 250 μονάδων Γης, που θα την αφαιρούσαν από την φιλοξενία των απαραίτητων καλλιέργειών παραγωγής τροφής.

Γι’ αυτό σαν εταιρεία έχουμε ως όραμα τη Βιώσιμη Παραγωγή Ηλεκτρικής Ενέργειας από Οποιαδήποτε Επιφάνεια και Παντού σε καινούριες και ήδη υφιστάμενες εγκαταστάσεις, για να αντιμετωπιστεί το πρόβλημα δέσμευσης παραγωγικής γης από εγκαταστάσεις ΑΠΕ. Με αυτόν τον τρόπο μπορούμε να επιτύχουμε, για παράδειγμα στον Αγροτικό τομέα, σε θερμοκήπια και σε ανοιχτές καλλιέργειες, τριπλή χρήση γης με ταυτόχρονη παραγωγή ενέργειας και αύξηση της παραγωγής τροφής έως 30%, καθώς επίσης και μείωση της κατανάλωσης πόρων όπως νερό, φυτοφάρμακα κ.α. Η έμφαση στα συστήματα παραγωγής ενέργειας που βασίζονται σε OΦΒ αντιμετωπίζει την πρόκληση της περιορισμένης διαθέσιμης γης για τη γεωργία, για παράδειγμα, προωθώντας υπεύθυνες πρακτικές διαχείρισης της γης.

Τα Αγροβολταϊκά, ιδιαίτερα με OΦΒ, όχι μόνο συμβάλλουν στην επίτευξη του φιλόδοξου στόχου ηλιακής ενέργειας 1 TWp έως το 2030 και του στόχου ηλιακής ενέργειας 80 TWp έως το 2050, αλλά ενισχύουν επίσης σημαντικά την παραγωγή τροφίμων και τη διαχείριση του νερού. Αντίστοιχα, η εφαρμογή των ΟΦΒ σε κτίρια, που εκμεταλλεύεται καινούριες ή ήδη υφιστάμενες κτιριακές και γυάλινες εγκαταστάσεις για παραγωγή ενέργειας και βελτίωσης της αισθητικής των κτιρίων. Μπορούμε να αναφέρουμε πολλές ακόμη εφαρμογές όπως στην αυτοκινητοβιομηχανία, στις συγκοινωνίες, στα σκάφη, στον τουρισμό, στα φορεσημα (wearavles), κ.α.

Μιλήστε μας για το εμβληματικό έργο Flex2Energy. Με ποιον τρόπο θα καταστεί το εισιτήριο για να πρωταγωνιστήσει η χώρα μας στην ενεργειακή παραγωγή της Ευρώπης;

Το έργο Flex2Energy θέτει αρχικά σε Ευρωπαϊκό Επίπεδο δύο πολύ φιλόδοξους και κρίσιμους στόχους: Δημιουργεί το Πρώτο αυτοματοποιημένο Εργοστάσιο (Νανο)Παραγωγής εκτυπωμένων ηλεκτρονικών διατάξεων στον κόσμο, και επιτυγχάνει την μαζική Παραγωγή 3ης γενιάς Φωτοβολταϊκών. Δηλαδή, είναι ο game changer, διότι δημιουργεί στην Ευρώπη την πρώτη παγκοσμίως αυτοματοποιημένη γραμμή παραγωγής Φωτοβολταϊκών 3ης γενιάς με ετήσια παραγωγή 1.000.000 m2 τον χρόνο, αρχικά, και ανοίγει τον δρόμο για την παραγωγή και άλλων παρόμοιων οπτο-ηλεκτρονικών διατάξεων με εκτύπωση, όπως των εύκαμπτων Οργανικών LEDs, Αισθητήρων κλπ., ενώ δίνει λύση στην ίδρυση της καθαρής πράσινης βιομηχανίας και την καθαρή πράσινη ενέργεια!

Η ΟΕΤ έχει λάβει 21,2 εκατ. ευρώ και είναι σε συνεργασία με άλλες πέντε εταιρείες και οργανισμούς από την περιοχή της Θεσσαλονίκης, καθώς και με εννιά ακόμη εταιρείες και φορείς από την Ευρώπη, που εγγυώνται την ταχύτατη αποπεράτωση και επίτευξη των στόχων του. Το έργο Flex2Energy θα χρησιμεύσει ως εισιτήριο για τη χώρα μας να πρωτοστατήσει στην παραγωγή πράσινης ενέργειας στην Ευρώπη με πολλούς βασικούς τρόπους, όπως την κλιματικά – ουδέτερη οικονομία που θα προσφέρει με τις νέες θέσεις εργασίας και τη προώθηση της ανάπτυξης εξειδικευμένου εργατικού δυναμικού, ενισχύοντας έτσι την οικονομική σταθερότητα και ανάπτυξη.

Επίσης. θα ακολουθήσει και θα ενισχύσει τους στόχους βιωσιμότητας που έχει θέσει η Ευρώπη. ενώ ταυτόχρονα οι στρατηγικές συνεργασίες που έχουν δημιουργηθεί γι’ αυτήν την τεχνολογική εξέλιξη θα ενισχύσουν την φήμη της Ευρώπης ως κόμβο καινοτομίας και τεχνολογικής αριστείας στον ενεργειακό τομέα. Επιπλέον, θα δοθεί η δυνατότητα εξαγωγών και θα τεθούμε ως χώρα κύριος προμηθευτής ανανεώσιμων πηγών ενέργειας σε άλλες ευρωπαϊκές χώρες και όχι μόνο, γεγονός που θα ενισχύσει τις εμπορικές μας σχέσεις και την οικονομική επιρροή μας. Αυτό το έργο δείχνει πώς η καινοτομία, η συνεργασία και οι στρατηγικές επενδύσεις μπορούν να οδηγήσουν σε σημαντικές προόδους στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.