Testa brauciens BMW un ūdeņradis: pirmā daļa
Testa brauciens

Testa brauciens BMW un ūdeņradis: pirmā daļa

Testa brauciens BMW un ūdeņradis: pirmā daļa

Gaidāmās vētras rūkoņa joprojām skanēja debesīs, kad milzīgā lidmašīna tuvojās nosēšanās vietai netālu no Ņūdžersijas. 6. gada 1937. maijā Hindenburgas dirižablis veica pirmo lidojumu sezonā, uzņemot uz kuģa 97 pasažierus.

Pēc dažām dienām milzīgs ar ūdeņradi piepildīts balons lidos atpakaļ uz Frankfurti pie Mainas. Visas vietas lidojumā jau sen ir rezervējušas Amerikas pilsoņi, kuri vēlas redzēt britu karaļa Džordža VI kronēšanu, taču liktenis nolēma, ka šie pasažieri nekad neuzkāps lidmašīnu gigantā.

Neilgi pēc dirižabļa nolaišanās gatavošanās pabeigšanas tā komandieris Rozendāls pamanīja liesmas uz tā korpusa, un pēc dažām sekundēm milzīgā bumba pārvērtās par draudīgi lidojošu baļķi, pēc kārtējā puslaika zemē atstājot vien nožēlojamas metāla lauskas. minūte. Viena no pārsteidzošākajām lietām šajā stāstā ir sirdi sildošais fakts, ka daudziem pasažieriem uz degošā dirižabli beidzot izdevās izdzīvot.

Grāfs Ferdinands fon Zepelins 1917. gadsimta beigās sapņoja par lidojumu ar vieglāku par gaisu transportlīdzekli, ieskicējot aptuvenu viegla ar gāzi pildīta lidmašīnas diagrammu un uzsākot projektus tās praktiskai īstenošanai. Cepelīns nodzīvoja pietiekami ilgi, lai redzētu, kā viņa radītais pamazām ienāk cilvēku dzīvē, un nomira 1923. gadā, īsi pirms viņa valsts zaudēja Pirmo pasaules karu, un viņa kuģu izmantošanu aizliedza Versaļas līgums. Cepelīni tika aizmirsti uz daudziem gadiem, taču viss atkal mainās galvu reibinošā ātrumā līdz ar Hitlera nākšanu pie varas. Jaunais Zeppelin vadītājs doktors Hugo Ekners ir pārliecināts, ka dirižabļu projektēšanā ir nepieciešamas vairākas būtiskas tehnoloģiskas izmaiņas, no kurām galvenā ir uzliesmojoša un bīstama ūdeņraža aizstāšana ar hēliju. Diemžēl tomēr Amerikas Savienotās Valstis, kas tajā laikā bija vienīgā šīs stratēģiskās izejvielas ražotāja, saskaņā ar Kongresa 129. gadā pieņemto īpašo likumu nevarēja pārdot hēliju Vācijai. Tāpēc jaunais kuģis ar nosaukumu LZ XNUMX galu galā tiek darbināts ar ūdeņradi.

Milzīga jauna, no viegliem alumīnija sakausējumiem izgatavota gaisa balona konstrukcija sasniedz gandrīz 300 metru garumu un diametru ir aptuveni 45 metri. Milzīgo lidmašīnu, kas līdzvērtīga Titānikam, darbina četri 16 cilindru dīzeļdzinēji, katrs ar 1300 ZS jaudu. Dabiski, ka Hitlers nepalaida garām iespēju pārvērst "Hindenburgu" par spilgtu nacistiskās Vācijas propagandas simbolu un darīja visu iespējamo, lai paātrinātu tās ekspluatācijas sākumu. Rezultātā jau 1936. gadā "iespaidīgais" dirižablis veica regulārus transatlantiskos lidojumus.

Pirmajā lidojumā 1937. gadā Ņūdžersijas nolaišanās vieta bija pārpildīta ar sajūsminātiem skatītājiem, entuziasma pilniem tikšanās gadījumiem, radiniekiem un žurnālistiem, no kuriem daudzi stundām ilgi gaidīja, līdz vētra norimst. Pat radio atspoguļo interesantu notikumu. Kādā brīdī satraukto gaidību pārtrauc runātāja klusums, kurš pēc mirkļa histēriski kliedz: “No debesīm krīt milzīga ugunsbumba! Nav neviena dzīva ... Kuģis pēkšņi iedegas un acumirklī izskatās pēc milzu degošas lāpas. Daži pasažieri panikā sāka lēkt no gondolas, lai izbēgtu no šausminošā ugunsgrēka, taču tas viņiem izrādījās liktenīgs simts metru augstuma dēļ. Galu galā izdzīvo tikai daži no pasažieriem, kuri gaida, kad dirižablis pietuvosies zemei, taču daudzi no viņiem ir smagi apdeguši. Kādā brīdī kuģis nevarēja izturēt trakojošās uguns postījumus, un tūkstošiem litru balasta ūdens priekšgalā sāka plūst zemē. Hindenburgs strauji sarakstās, degošā aizmugure ietriecas zemē un beidzas ar pilnīgu iznīcināšanu 34 sekundēs. Briļļu trieciens satricina uz zemes sanākušos pūli. Toreiz par oficiālo avārijas cēloni tika uzskatīts pērkons, kas izraisīja ūdeņraža aizdegšanos, taču pēdējos gados kāds vācu un amerikāņu eksperts kategoriski iebilst, ka traģēdija ar Hindenburgas kuģi, kas bez problēmām pārdzīvoja daudzas vētras. , bija katastrofas cēlonis. Pēc neskaitāmiem arhīva materiālu novērojumiem viņi nonāca pie secinājuma, ka ugunsgrēks izcēlies no degošas krāsas, kas klāja dirižabļa ādu. Vācu dirižabļa ugunsgrēks ir viena no draudīgākajām katastrofām cilvēces vēsturē, un šī briesmīgā notikuma atmiņa daudziem joprojām ir ļoti sāpīga. Arī mūsdienās vārdu "dirižablis" un "ūdeņradis" pieminēšana atsauc atmiņā ugunīgo Ņūdžersijas elli, lai gan atbilstoši "pieradināta" dabā vieglākā un bagātīgākā gāze varētu būt ārkārtīgi noderīga, neskatoties uz tās bīstamajām īpašībām. Pēc liela skaita mūsdienu zinātnieku domām, īstais ūdeņraža laikmets joprojām turpinās, lai gan tajā pašā laikā liela daļa zinātnieku aprindas ir skeptiski noskaņota pret šādām ekstrēmām optimisma izpausmēm. Starp optimistiem, kas atbalsta pirmo hipotēzi, un ūdeņraža idejas stingrākajiem atbalstītājiem, protams, ir jābūt bavāriešiem no BMW. Vācijas autobūves uzņēmums, iespējams, vislabāk apzinās neizbēgamos izaicinājumus ceļā uz ūdeņraža ekonomiku un, galvenais, pārvar grūtības, pārejot no ogļūdeņražu degvielas uz ūdeņradi.

Ambīcijas

Pati ideja izmantot degvielu, kas ir tikpat videi draudzīga un neizsmeļama kā degvielas rezerves, cilvēcei, kas atrodas enerģijas cīņas varā, izklausās kā maģija. Mūsdienās ir vairāk nekā viena vai divas "ūdeņraža biedrības", kuru misija ir veicināt pozitīvu attieksmi pret vieglo gāzi un pastāvīgi organizēt sanāksmes, simpozijus un izstādes. Piemēram, riepu kompānija Michelin iegulda lielus līdzekļus, lai organizētu arvien populārāko Michelin Challenge Bibendum — globālu forumu, kas koncentrējas uz ūdeņradi ilgtspējīgām degvielām un automašīnām.

Tomēr ar optimismu, kas izriet no runām šādos forumos, joprojām nepietiek brīnišķīgas ūdeņraža idilles praktiskai īstenošanai, un ieiešana ūdeņraža ekonomikā ir bezgala sarežģīts un nepraktisks notikums šajā civilizācijas attīstības tehnoloģiskajā posmā.

Tomēr pēdējā laikā cilvēce cenšas izmantot arvien vairāk alternatīvu enerģijas avotu, proti, ūdeņradis var kļūt par nozīmīgu tiltu saules, vēja, ūdens un biomasas enerģijas uzkrāšanai, pārveidojot to par ķīmisko enerģiju. ... Vienkārši sakot, tas nozīmē, ka šo dabisko avotu saražoto elektrību nevar uzglabāt lielos apjomos, bet to var izmantot ūdeņraža ražošanai, sadalot ūdeni skābeklī un ūdeņradī.

Lai cik dīvaini tas izklausītos, daži naftas uzņēmumi ir starp galvenajiem šīs shēmas atbalstītājiem, starp kuriem konsekventākais ir Lielbritānijas naftas gigants BP, kuram ir īpaša investīciju stratēģija būtiskām investīcijām šajā jomā. Protams, ūdeņradi var iegūt arī no neatjaunojamiem ogļūdeņražu avotiem, taču šajā gadījumā cilvēcei ir jāmeklē risinājums šajā procesā iegūtā oglekļa dioksīda uzglabāšanas problēmai. Neapstrīdams ir fakts, ka ūdeņraža ražošanas, uzglabāšanas un transportēšanas tehnoloģiskās problēmas ir atrisināmas - praksē šī gāze jau tiek ražota lielos daudzumos un izmantota kā izejviela ķīmiskajā un naftas ķīmijas rūpniecībā. Tomēr šajos gadījumos ūdeņraža augstās izmaksas nav nāvējošas, jo tas "izkūst" to produktu augstajās izmaksās, kuru sintēzē tas piedalās.

Tomēr jautājums par vieglās gāzes izmantošanu kā enerģijas avotu ir nedaudz sarežģītāks. Zinātnieki jau ilgu laiku ir mudinājuši smadzenes, meklējot iespējamo stratēģisko alternatīvu mazutam, un līdz šim nonākuši pie vienprātīga viedokļa, ka ūdeņradis ir videi draudzīgākais un pietiekamā enerģijā pieejams. Tikai viņš atbilst visām nepieciešamajām prasībām vienmērīgai pārejai uz pašreizējā status quo izmaiņām. Visu šo priekšrocību pamatā ir vienkāršs, bet ļoti svarīgs fakts – ūdeņraža ieguve un izmantošana griežas ap dabisko ūdens sajaukšanās un sadalīšanās ciklu… Ja cilvēce uzlabos ražošanas metodes, izmantojot tādus dabiskos avotus kā saules enerģija, vējš un ūdens, ūdeņradi var ražot. un izmantot neierobežotā daudzumā, neizdalot kaitīgas emisijas. Kā atjaunojamais enerģijas avots ūdeņradis jau sen ir bijis nozīmīgu pētījumu rezultāts dažādās programmās Ziemeļamerikā, Eiropā un Japānā. Pēdējie savukārt ir daļa no darba pie plaša kopīgu projektu klāsta, kuru mērķis ir izveidot pilnīgu ūdeņraža infrastruktūru, tostarp ražošanu, uzglabāšanu, transportēšanu un sadali. Bieži vien šīs norises pavada ievērojamas valdības subsīdijas, un tās ir balstītas uz starptautiskiem līgumiem. Piemēram, 2003. gada novembrī tika parakstīts Starptautiskais ūdeņraža ekonomikas partnerības līgums, kurā iekļautas tādas pasaules lielākās rūpnieciski attīstītās valstis kā Austrālija, Brazīlija, Kanāda, Ķīna, Francija, Vācija, Islande, Indija, Itālija un Japāna. , Norvēģija, Koreja, Krievija, Apvienotā Karaliste, ASV un Eiropas Komisija. Šīs starptautiskās sadarbības mērķis ir "organizēt, stimulēt un apvienot dažādu organizāciju centienus ceļā uz ūdeņraža laikmetu, kā arī atbalstīt ūdeņraža ražošanas, uzglabāšanas un izplatīšanas tehnoloģiju radīšanu".

Iespējamais ceļš uz šīs videi draudzīgās degvielas izmantošanu automobiļu sektorā var būt divējāds. Viena no tām ir ierīces, kas pazīstamas kā "degvielas šūnas", kurās ūdeņraža ķīmiskā savienošana ar skābekli no gaisa atbrīvo elektrību, bet otrā ir tehnoloģiju izstrāde šķidrā ūdeņraža kā degvielas izmantošanai klasiskā iekšdedzes dzinēja cilindros. . Otrs virziens ir psiholoģiski tuvāks gan patērētājiem, gan autobūves kompānijām, un BMW ir tā spilgtākais atbalstītājs.

Ražošana

Šobrīd pasaulē tiek saražoti vairāk nekā 600 miljardi kubikmetru tīra ūdeņraža. Galvenā izejviela tās ražošanai ir dabasgāze, kas tiek pārstrādāta procesā, kas pazīstams kā "reformēšana". Mazākus ūdeņraža daudzumus iegūst citos procesos, piemēram, hlora savienojumu elektrolīzē, smagās eļļas daļējā oksidācijā, ogļu gazifikācijā, ogļu pirolīzē, lai iegūtu koksu, un benzīna riformingā. Apmēram puse no pasaulē saražotā ūdeņraža tiek izmantota amonjaka sintēzei (ko izmanto kā izejvielu mēslošanas līdzekļu ražošanā), naftas pārstrādē un metanola sintēzē. Šīs ražošanas shēmas dažādās pakāpēs noslogo vidi, un diemžēl neviena no tām nepiedāvā jēgpilnu alternatīvu pašreizējam enerģētikas status quo — pirmkārt, tāpēc, ka tajās tiek izmantoti neatjaunojami avoti, un, otrkārt, tāpēc, ka ražošana izdala nevēlamas vielas, piemēram, oglekli. dioksīds, kas ir galvenais vaininieks. Siltumnīcas efekts. Interesantu priekšlikumu šīs problēmas risināšanai nesen izteica Eiropas Savienības un Vācijas valdības finansēti pētnieki, kuri radījuši tā saukto “sekvestrācijas” tehnoloģiju, kurā ūdeņraža ražošanas procesā no dabasgāzes tiek iesūknēts oglekļa dioksīds. veci noplicināti lauki. nafta, dabasgāze vai ogles. Tomēr šo procesu nav viegli īstenot, jo ne naftas, ne gāzes atradnes nav īsti dobumi zemes garozā, bet gan visbiežāk porainas smilšainas struktūras.

Daudzsološākā nākotnes metode ūdeņraža iegūšanai joprojām ir ūdens sadalīšana ar elektrību, kas pazīstama kopš pamatskolas. Princips ir ārkārtīgi vienkāršs - diviem elektrodiem, kas iegremdēti ūdens vannā, tiek pielikts elektriskais spriegums, savukārt pozitīvi lādētie ūdeņraža joni nonāk negatīvajā, bet negatīvi lādētie skābekļa joni nonāk pozitīvā. Praksē šai ūdens elektroķīmiskajai sadalīšanai tiek izmantotas vairākas galvenās metodes - "sārma elektrolīze", "membrānas elektrolīze", "augstspiediena elektrolīze" un "augstas temperatūras elektrolīze".

Viss būtu ideāli, ja vienkāršā dalīšanas aritmētika netraucētu risināt ārkārtīgi svarīgo šim nolūkam nepieciešamās elektroenerģijas izcelsmes problēmu. Fakts ir tāds, ka šobrīd tā ražošanā neizbēgami izdalās kaitīgi blakusprodukti, kuru daudzums un veids mainās atkarībā no tā, kā tas tiek darīts, un, galvenais, elektroenerģijas ražošana ir neefektīvs un ļoti dārgs process.

Pārtraukt apburto un noslēgt tīras enerģijas ciklu šobrīd ir iespējams tikai tad, ja dabīgai un jo īpaši saules enerģijai izmanto ūdens sadalīšanai nepieciešamās elektroenerģijas ražošanai. Šīs problēmas risināšana neapšaubāmi prasīs daudz laika, naudas un pūļu, taču daudzviet pasaulē šāda veida elektroenerģijas ražošana jau ir kļuvusi par faktu.

BMW, piemēram, aktīvi piedalās saules elektrostaciju izveidē un attīstībā. Nelielajā Bavārijas pilsētiņā Neiburgā uzceltā spēkstacija izmanto fotoelementus, lai ražotu enerģiju, kas ražo ūdeņradi. Īpaši interesantas ir sistēmas, kas izmanto saules enerģiju ūdens sildīšanai, norāda uzņēmuma inženieri, un iegūtais tvaiks darbina elektrības ģeneratorus – šādas saules elektrostacijas jau darbojas Mohave tuksnesī Kalifornijā, kas saražo 354 MW elektroenerģijas. Arī vēja enerģija kļūst arvien svarīgāka, vēja parkiem tādu valstu piekrastē kā ASV, Vācija, Nīderlande, Beļģija un Īrija ieņem arvien lielāku ekonomisko lomu. Dažādās pasaules daļās ir arī uzņēmumi, kas iegūst ūdeņradi no biomasas.

glabāšanas vieta

Ūdeņradi var uzglabāt lielos daudzumos gan gāzes, gan šķidruma fāzēs. Lielākos no šiem rezervuāriem, kuros ūdeņradis atrodas samērā zemā spiedienā, sauc par "gāzes skaitītājiem". Vidējas un mazākas tvertnes ir piemērotas ūdeņraža uzglabāšanai ar spiedienu 30 bar, savukārt mazākās īpašās tvertnes (dārgas ierīces, kas izgatavotas no īpaša tērauda vai kompozītmateriāliem, kas pastiprinātas ar oglekļa šķiedru) uztur pastāvīgu 400 bāru spiedienu.

Ūdeņradi var uzglabāt arī šķidrā fāzē pie -253°C uz tilpuma vienību, kas satur 0 reizes vairāk enerģijas nekā uzglabājot pie 1,78 bāriem – lai sasniegtu līdzvērtīgu enerģijas daudzumu sašķidrinātajā ūdeņradi tilpuma vienībā, gāze ir jāsaspiež uz augšu. līdz 700 bāriem. Tieši atdzesētā ūdeņraža augstākas energoefektivitātes dēļ BMW sadarbojas ar Vācijas saldēšanas koncernu Linde, kas izstrādājis modernas kriogēnas ierīces ūdeņraža sašķidrināšanai un uzglabāšanai. Zinātnieki piedāvā arī citas, bet mazāk piemērojamas alternatīvas ūdeņraža uzglabāšanai, piemēram, uzglabāšanu zem spiediena īpašos metāla miltos metālu hidrīdu veidā u.c.

Transports

Teritorijās ar augstu ķīmisko rūpnīcu un naftas pārstrādes rūpnīcu koncentrāciju ūdeņraža pārvades tīkls jau ir izveidots. Kopumā tehnoloģija ir līdzīga dabasgāzes transportēšanai, taču pēdējās izmantošana ūdeņraža vajadzībām ne vienmēr ir iespējama. Tomēr pat pagājušajā gadsimtā daudzas mājas Eiropas pilsētās apgaismoja viegls gāzes vads, kurā bija līdz 50% ūdeņraža un ko izmantoja kā degvielu pirmajiem stacionārajiem iekšdedzes dzinējiem. Mūsdienu tehnoloģiju līmenis ļauj arī transkontinentālā veidā pārvadāt sašķidrinātu ūdeņradi, izmantojot esošos kriogēnos tankkuģus, līdzīgi tiem, kurus izmanto dabasgāzei. Pašlaik zinātnieki un inženieri liek vislielākās cerības un pūles, lai izveidotu piemērotas tehnoloģijas šķidrā ūdeņraža sašķidrināšanai un transportēšanai. Šajā ziņā tieši šie kuģi, kriogēnās dzelzceļa cisternas un kravas automašīnas var kļūt par pamatu turpmākajam ūdeņraža transportam. 2004. gada aprīlī Minhenes lidostas tiešā tuvumā tika atvērta pirmā šāda veida sašķidrinātā ūdeņraža uzpildes stacija, kuru kopīgi izstrādāja BMW un Steyr. Ar tās palīdzību tvertņu piepildīšana ar sašķidrinātu ūdeņradi tiek veikta pilnībā automātiski, bez līdzdalības un neriskējot automašīnas vadītājam.

Pievieno komentāru