Тест возење BMW и водород: прв дел

Бучот на претстојната бура сè уште одекнуваше на небото кога огромниот авион се приближуваше до местото за слетување во близина на Newу erseyерси. На 6 мај 1937 година, воздушниот брод Хинденбург го направи својот прв лет во сезоната, носејќи 97 патници.

За неколку дена огромен балон исполнет со водород треба да лета назад кон Франкфурт на Мајна. Сите места на летот биле резервирани од американски граѓани кои сакаат да бидат сведоци на крунисувањето на британскиот крал Georgeорџ Шести, но судбината наложува овие патници никогаш да не се качуваат на авионскиот гигант.

Набргу по завршувањето на подготовките за слетувањето на воздушниот брод, неговиот командант Розендал го забележа пламенот на неговиот труп, а по неколку секунди огромната топка се претвори во застрашувачки летечки трупец, оставајќи само жални метални фрагменти на земјата по уште половина минута. Една од најизненадувачките работи во оваа приказна е трогателниот факт дека многу од патниците на запалениот воздушен брод на крајот успеале да преживеат.

Грофот Фердинанд фон Цепелин сонувал да лета со полесно возило од воздухот на крајот на 1917 век, скицирајќи груб дијаграм на лет исполнет со лесен гас и започнувајќи проекти за негово практично спроведување. Цепелин живеел доволно долго за да ја види својата креација како постепено влегува во животот на луѓето и починал во 1923 година, непосредно пред неговата земја да ја изгуби Првата светска војна, а употребата на неговите бродови била забранета со Версајскиот договор. Цепелините беа заборавени многу години, но сè повторно се менува со вртоглава брзина со доаѓањето на власт на Хитлер. Новиот шеф на Цепелин, д-р Уго Екнер, силно верува дека се потребни голем број значајни технолошки промени во дизајнот на воздушните бродови, од кои главната е замена на запаливиот и опасен водород со хелиум. За жал, сепак, Соединетите држави, кои во тоа време беа единствениот производител на оваа стратешка суровина, не можеа да и продадат хелиум на Германија според посебниот закон донесен од Конгресот во 129 година. Ова е причината зошто новиот брод, означен како LZ XNUMX, на крајот се напојува со водород.

Изградбата на огромен нов балон изработен од лесни легури на алуминиум достигнува должина од скоро 300 метри и има дијаметар од околу 45 метри. Гигантскиот авион, еквивалентен на Титаник, се придвижува од четири 16-цилиндрични дизел мотори, секој со 1300 КС. Нормално, Хитлер не ја пропушти можноста да го претвори „Хинденбург“ во живописен пропаганден симбол на нацистичка Германија и стори сé што е можно за да го забрза почетокот на неговата експлоатација. Како резултат, веќе во 1936 година „спектакуларниот“ воздушен брод изврши редовни трансатлантски летови.

На првиот лет во 1937 година, местото за слетување во Њу Џерси беше преполно со возбудени гледачи, ентузијастички средби, роднини и новинари, од кои многумина чекаа со часови да се смири бурата. Дури и радиото покрива интересен настан. Во одреден момент, вознемиреното очекување го прекинува молкот на говорникот, кој по миг хистерично извикува: „Огромна огнена топка паѓа од небото! Нема никој жив... Бродот одеднаш се пали и веднаш изгледа како џиновски запален факел. Некои патници во паника почнале да скокаат од гондолата за да се спасат од застрашувачкиот пожар, но тоа се покажало кобно за нив поради висината од сто метри. На крајот, преживеале само неколку од патниците кои чекаат авионот да се приближи до копното, но многу од нив се тешко изгорени. Во одреден момент, бродот не можеше да ја издржи штетата од бесниот оган, а илјадници литри баласт вода во лакот почнаа да се слеваат во земјата. Брзо се набројува Хинденбург, запалениот заден дел се удира во земјата и завршува со целосно уништување за 34 секунди. Потресот од спектаклот ја потресува толпата собрана на земја. Тогаш се сметаше дека официјална причина за падот бил громот, кој предизвикал запалување на водород, но во последните години германски и американски експерт категорично тврдат дека трагедијата со бродот Хинденбург, кој поминал низ многу бури без проблеми , беше причина за катастрофата. По бројните набљудувања на архивските снимки, тие дошле до заклучок дека пожарот настанал поради запалива боја која ја покривала кожата на воздушниот брод. Пожарот на германски воздушен брод е една од најзлобните катастрофи во историјата на човештвото, а сеќавањето на овој страшен настан е сè уште многу болно за многумина. И денес спомнувањето на зборовите „воздушен брод“ и „водород“ го евоцира огнениот пекол на Њу Џерси, иако доколку се „припитомува“ соодветно, најлесниот и најзастапениот гас во природата би можел да биде исклучително корисен, и покрај неговите опасни својства. Според голем број современи научници, вистинската ера на водородот сè уште трае, иако во исто време, другиот голем дел од научната заедница е скептичен за ваквите екстремни манифестации на оптимизам. Меѓу оптимистите кои ја поддржуваат првата хипотеза и најжестоките поддржувачи на идејата за водород, секако, мора да бидат Баварците од BMW. Германската автомобилска компанија веројатно е најдобро свесна за неизбежните предизвици на патот кон економијата на водородот и, пред сè, ги надминува тешкотиите во преминот од јаглеводородни горива кон водород.

Амбиција

Самата идеја да се користи гориво кое е еколошки и неисцрпно како резервите на гориво звучи како магија за човештвото во канџите на енергетската борба. Денес, постојат повеќе од едно или две „водородни друштва“ чија мисија е да промовираат позитивен став кон лесен гас и постојано да организираат состаноци, симпозиуми и изложби. Компанијата за гуми Мишелин, на пример, инвестира многу во организирање на се попопуларниот Michelin Challenge Bibendum, глобален форум фокусиран на водородот за одржливи горива и автомобили.

Сепак, оптимизмот што произлегува од говорите на ваквите форуми сè уште не е доволен за практично спроведување на прекрасна водородна идила, а влегувањето во водородната економија е бескрајно сложен и неизводлив настан во оваа технолошка фаза од развојот на цивилизацијата.

Меѓутоа, неодамна, човештвото се обидува да користи се повеќе и повеќе алтернативни извори на енергија, имено, водородот може да стане важен мост за складирање на сончева, ветер, вода и енергија на биомаса, претворајќи ја во хемиска енергија. ... Во едноставни термини, ова значи дека електричната енергија произведена од овие природни извори не може да се складира во големи количини, туку може да се користи за производство на водород со распаѓање на водата во кислород и водород.

Колку и да звучи чудно, некои нафтени компании се меѓу главните заговорници на оваа шема, меѓу кои најконзистентен е британскиот нафтен гигант БП, кој има специфична инвестициска стратегија за значителни инвестиции во оваа област. Се разбира, водородот може да се екстрахира и од необновливи извори на јаглеводороди, но во овој случај човештвото мора да бара решение за проблемот со складирање на јаглерод диоксид добиен во овој процес. Неоспорен факт е дека технолошките проблеми за производство, складирање и транспорт на водород се решливи - во пракса овој гас веќе се произведува во големи количини и се користи како суровина во хемиската и петрохемиската индустрија. Во овие случаи, сепак, високата цена на водородот не е фатална, бидејќи тој се „топи“ во високата цена на производите во чија синтеза учествува.

Сепак, прашањето за користење на лесен гас како извор на енергија е нешто покомплицирано. Научниците долго време ги вртат своите мозоци во потрага по можна стратешка алтернатива за мазутот и досега дојдоа до едногласно мислење дека водородот е најеколошки и достапен во доволна енергија. Само тој ги исполнува сите потребни барања за непречена транзиција кон промена на сегашната статус кво. Во основата на сите овие придобивки е едноставен, но многу важен факт – екстракцијата и употребата на водородот се врти околу природниот циклус на соединување и распаѓање на водата… Ако човештвото ги подобри методите на производство користејќи природни извори како што се сончевата енергија, ветерот и водата, водородот може да се произведе и се користи во неограничени количини без да се испуштаат штетни емисии. Како обновлив извор на енергија, водородот долго време е резултат на значајни истражувања во различни програми во Северна Америка, Европа и Јапонија. Последните, пак, се дел од работата на широк спектар на заеднички проекти насочени кон создавање на целосна водородна инфраструктура, вклучувајќи производство, складирање, транспорт и дистрибуција. Честопати овие случувања се придружени со значителни владини субвенции и се засноваат на меѓународни договори. Во ноември 2003 година, на пример, беше потпишан Меѓународниот договор за партнерство за водородната економија, кој ги вклучува најголемите индустриски развиени земји во светот како Австралија, Бразил, Канада, Кина, Франција, Германија, Исланд, Индија, Италија и Јапонија. , Норвешка, Кореја, Русија, ОК, САД и Европската комисија. Целта на оваа меѓународна соработка е „да се организираат, стимулираат и обединат напорите на различни организации на патот кон водородната ера, како и да се поддржи создавањето технологии за производство, складирање и дистрибуција на водород“.

Можниот пат до употреба на ова еколошки енергенси во автомобилскиот сектор може да биде двоен. Еден од нив се уредите познати како „горивни ќелии“, во кои хемиската комбинација на водород со кислород од воздухот ослободува електрична енергија, а втората е развој на технологии за користење на течен водород како гориво во цилиндрите на класичен мотор со внатрешно согорување. . Вториот правец е психолошки поблизок и до потрошувачите и до автомобилските компании, а БМВ е негов најсветлен поддржувач.

Производство

Во моментов, ширум светот се произведуваат повеќе од 600 милијарди кубни метри чист водород. Главната суровина за неговото производство е природниот гас, кој се преработува во процес познат како „реформирање“. Помали количини на водород се обновуваат со други процеси како што се електролиза на соединенија на хлор, делумна оксидација на тешка нафта, гасификација на јаглен, пиролиза на јаглен за производство на кокс и реформирање на бензинот. Приближно половина од светското производство на водород се користи за синтеза на амонијак (кој се користи како суровина во производството на ѓубрива), во рафинирање на нафта и во синтеза на метанол. Овие производствени шеми ја оптоваруваат животната средина до различен степен и, за жал, ниту една од нив не нуди значајна алтернатива на сегашната енергетска состојба - прво, затоа што користат необновливи извори, и второ, затоа што тоа производство ослободува несакани супстанции како што е јаглеродот. диоксид, кој е главниот виновник. Ефект на стаклена градина. Интересен предлог за решавање на овој проблем неодамна дадоа истражувачи финансирани од Европската унија и германската влада, кои создадоа таканаречена технологија за „секвестрација“, во која јаглеродниот диоксид произведен за време на производството на водород од природен гас се пумпа во стари исцрпени полиња. нафта, природен гас или јаглен. Сепак, овој процес не е лесен за имплементација, бидејќи ниту полињата со нафта ниту гас се вистински шуплини во земјината кора, туку најчесто се порозни песочни структури.

Најперспективниот иден метод за производство на водород останува распаѓањето на водата со електрична енергија, познато уште од основно училиште. Принципот е исклучително едноставен - електричен напон се применува на две електроди потопени во водена бања, додека позитивно наелектризираните водородни јони одат до негативната електрода, а негативно наелектризираните јони на кислород одат кон позитивната. Во пракса, за ова електрохемиско разложување на водата се користат неколку главни методи - „алкална електролиза“, „мембранска електролиза“, „електролиза под висок притисок“ и „електролиза на висока температура“.

Сè би било совршено доколку едноставната аритметика на делење не се меша во исклучително важниот проблем за потеклото на електричната енергија потребна за оваа намена. Факт е дека во моментов неговото производство неминовно испушта штетни нуспроизводи, чија количина и вид варира во зависност од тоа како се прави, а пред се, производството на електрична енергија е неефикасен и многу скап процес.

Прекинување на магичниот и затворање на циклусот на чиста енергија во моментов е можно само кога се користи природна и особено сончева енергија за да се произведе електрична енергија потребна за распаѓање на водата. За решавање на овој проблем несомнено е потребно многу време, пари и напор, но во многу делови на светот, генерирањето електрична енергија на овој начин веќе стана факт.

BMW, на пример, игра активна улога во создавањето и развојот на соларни централи. Електраната, изградена во малиот баварски град Нојбург, користи фотоволтаични ќелии за производство на енергија која произведува водород. Системите кои користат сончева енергија за загревање на водата се особено интересни, велат инженерите на компанијата, а добиената пареа ги напојува генераторите на електрична енергија - такви соларни постројки веќе работат во пустината Мохаве во Калифорнија, која произведува 354 MW електрична енергија. Ветерната енергија, исто така, станува сè поважна, при што ветерните електрани на бреговите на земји како што се САД, Германија, Холандија, Белгија и Ирска играат сè поважна економска улога. Исто така, постојат компании кои извлекуваат водород од биомаса во различни делови на светот.

Место за складирање

Водородот може да се складира во големи количини и во фаза на гас и во течност. Најголемиот од овие резервоари, во кој водородот е на релативно низок притисок, се нарекуваат „броила“. Средните и помалите резервоари се погодни за складирање на водород под притисок од 30 бари, додека најмалите специјални резервоари (скапи уреди изработени од специјален челик или композитни материјали засилени со јаглеродни влакна) одржуваат постојан притисок од 400 бари.

Водородот може да се складира и во течна фаза на -253°C по единица волумен, што содржи 0 пати повеќе енергија отколку кога се складира на 1,78 бари - за да се постигне еквивалентно количество енергија во течен водород по единица волумен, гасот мора да се компресира. до 700 бари. Токму поради повисоката енергетска ефикасност на ладениот водород BMW соработува со германскиот ладилен концерн Linde, кој разви современи криогени уреди за втечнување и складирање на водород. Научниците нудат и други, но помалку применливи, алтернативи за складирање на водород, на пример, складирање под притисок во специјално метално брашно во форма на метални хидриди итн.

Транспорт

Во областите со голема концентрација на хемиски постројки и рафинерии за нафта, веќе е воспоставена мрежа за пренос на водород. Општо, технологијата е слична на транспортот на природен гас, но употребата на последниот за потребите на водород не е секогаш можна. Сепак, дури и во минатиот век, многу куќи во европските градови беа осветлени со лесен гасовод, кој содржеше до 50% водород и се користеше како гориво за првите стационарни мотори со внатрешно согорување. Денешното ниво на технологија овозможува и трансконтинентален транспорт на течен водород преку постојните криогени танкери, слични на оние што се користат за природен гас. Во моментов, научниците и инженерите прават најголеми надежи и напори во областа на создавање соодветни технологии за втечнување и транспорт на течен водород. Во оваа смисла, токму овие бродови, криогени железнички цистерни и камиони можат да станат основа за идниот транспорт на водород. Во април 2004 година, првата од ваков вид станица за полнење со течен водород, заеднички развиена од БМВ и Штајр, беше отворена во непосредна близина на аеродромот во Минхен. Со негова помош, полнењето на резервоарите со течен водород се врши целосно автоматски, без учество и без ризик за возачот на автомобилот.