Prøvekørsel BMW og brint: del et

Brølet fra den forestående storm gentog stadig på himlen, da det enorme fly nærmede sig landingsstedet nær New Jersey. Den 6. maj 1937 lavede Hindenburg luftskib sin første sæsonflyvning med 97 passagerer om bord.

Om et par dage skal en enorm ballon fyldt med brint flyve tilbage til Frankfurt am Main. Alle pladser på flyvningen har længe været reserveret af amerikanske borgere, der er ivrige efter at være vidne til kroningen af ​​den britiske konge George VI, men skæbnen besluttede, at disse passagerer aldrig ville gå om bord i flykæmpen.

Kort efter afslutningen af ​​forberedelserne til luftskibets landing bemærkede dets kommandant Rosendahl flammerne på skroget, og efter et par sekunder forvandlede den enorme kugle sig til en ildevarslende flyvende træstamme og efterlod kun ynkelige metalfragmenter på jorden efter endnu en halv time. minut. En af de mest overraskende ting ved denne historie er det hjertevarmende faktum, at mange af passagererne ombord på det brændende luftskib til sidst formåede at overleve.

Grev Ferdinand von Zeppelin drømte om at flyve i et lettere end luft-køretøj i slutningen af ​​det 1917. århundrede, tegne et groft diagram over et let gasfyldt fly og lancere projekter til dets praktiske gennemførelse. Zeppelin levede længe nok til at se sin skabelse gradvist komme ind i folks liv og døde i 1923, kort før hans land mistede første verdenskrig, og brugen af ​​hans skibe var forbudt i Versailles-traktaten. Zeppelinerne blev glemt i mange år, men alt ændrer sig igen i en svimlende hastighed med Hitlers magt. Det nye leder af Zeppelin, Dr. Hugo Eckner, er stærkt overbevist om, at der kræves en række væsentlige teknologiske ændringer i design af luftskibe, hvoraf den vigtigste er erstatning af brændbart og farligt brint med helium. Desværre kunne De Forenede Stater, som på det tidspunkt var den eneste producent af dette strategiske råmateriale, ikke sælge helium til Tyskland i henhold til en særlig lov vedtaget af Kongressen i 129. Dette er grunden til, at det nye skib, betegnet LZ XNUMX, til sidst er brændstofdrevet.

Konstruktionen af ​​en kæmpe ny ballon lavet af lette aluminiumslegeringer når en længde på næsten 300 meter og har en diameter på ca. 45 meter. Det kæmpe fly svarende til Titanic drives af fire 16-cylindrede dieselmotorer, hver med 1300 hk. Naturligvis savnede Hitler ikke muligheden for at gøre "Hindenburg" til et levende propagandasymbol for Nazityskland og gjorde alt for at fremskynde starten på dens udnyttelse. Som et resultat foretog det "spektakulære" luftskib allerede i 1936 regelmæssige transatlantiske flyvninger.

På den første flyvning i 1937 var landingspladsen i New Jersey fyldt med spændte tilskuere, entusiastiske møder, pårørende og journalister, hvoraf mange ventede i timevis på, at stormen skulle lægge sig. Selv radioen dækker en interessant begivenhed. På et tidspunkt bliver den ængstelige forventning afbrudt af talerens tavshed, som efter et øjeblik hysterisk råber: ”En kæmpe ildkugle falder ned fra himlen! Der er ingen i live ... Skibet lyser pludselig op og ligner øjeblikkeligt en kæmpe brændende fakkel. Nogle passagerer begyndte i panik at hoppe fra gondolen for at undslippe den frygtindgydende brand, men det viste sig at være fatalt for dem på grund af højden på hundrede meter. I sidste ende overlever kun et par af de passagerer, der venter på, at luftskibet nærmer sig land, men mange af dem er svært forbrændte. På et tidspunkt kunne skibet ikke modstå skaderne fra den voldsomme brand, og tusindvis af liter ballastvand i stævnen begyndte at vælte ned i jorden. Hindenburg lister hurtigt, den brændende bagende styrter i jorden og ender i fuldstændig ødelæggelse på 34 sekunder. Chokket fra skuespillet ryster folkemængden, der er samlet på jorden. På det tidspunkt blev den officielle årsag til styrtet anset for at være torden, der forårsagede antændelse af brint, men i de senere år hævder en tysk og amerikansk ekspert kategorisk, at tragedien med Hindenburg-skibet, som gik gennem mange storme uden problemer , var årsagen til katastrofen. Efter adskillige observationer af arkivoptagelser kom de til den konklusion, at branden startede på grund af brændbar maling, der dækkede luftskibets hud. Branden fra et tysk luftskib er en af ​​de mest skumle katastrofer i menneskehedens historie, og mindet om denne frygtelige begivenhed er stadig meget smertefuldt for mange. Selv i dag fremkalder omtalen af ​​ordene "luftskib" og "brint" New Jerseys brændende helvede, selvom den letteste og mest udbredte gas i naturen kunne være yderst nyttig, på trods af dens farlige egenskaber, hvis den "tømmes" på passende vis. Ifølge et stort antal moderne videnskabsmænd er brintets virkelige æra stadig i gang, selvom den anden store del af det videnskabelige samfund på samme tid er skeptisk over for sådanne ekstreme manifestationer af optimisme. Blandt de optimister, der støtter den første hypotese, og de mest ihærdige tilhængere af brint-ideen, skal naturligvis være bayrerne fra BMW. Det tyske bilfirma er nok bedst klar over de uundgåelige udfordringer på vejen mod en brintøkonomi og overvinder frem for alt vanskelighederne ved overgangen fra kulbrintebrændstoffer til brint.

ambitioner

Selve ideen om at bruge et brændstof, der er lige så miljøvenligt og uudtømmeligt som brændstofreserver, lyder som magi for en menneskehed i grebet af en energikamp. I dag er der mere end et eller to "brintsamfund", hvis mission er at fremme en positiv holdning til letgas og konstant organisere møder, symposier og udstillinger. Dækfirmaet Michelin investerer for eksempel massivt i at organisere den stadig mere populære Michelin Challenge Bibendum, et globalt forum med fokus på brint til bæredygtige brændstoffer og biler.

Den optimisme, der udspringer af taler i sådanne fora, er dog stadig ikke nok til den praktiske gennemførelse af en vidunderlig brintidyl, og at komme ind i brintøkonomien er en uendelig kompleks og upraktisk begivenhed på dette teknologiske stadie i civilisationens udvikling.

For nylig har menneskeheden imidlertid stræbt efter at bruge flere og flere alternative energikilder, nemlig brint kan blive en vigtig bro til lagring af solenergi, vind, vand og biomasseenergi og omdanne den til kemisk energi. ... Enkelt sagt betyder det, at den elektricitet, der produceres af disse naturlige kilder, ikke kan lagres i store mængder, men kan bruges til at producere brint ved at nedbryde vand til ilt og brint.

Hvor mærkeligt det end lyder, er nogle olieselskaber blandt de vigtigste fortalere for denne ordning, blandt hvilke den mest konsekvente er den britiske oliegigant BP, som har en specifik investeringsstrategi for betydelige investeringer på dette område. Naturligvis kan brint også udvindes fra ikke-fornybare kulbrintekilder, men i dette tilfælde må menneskeheden lede efter en løsning på problemet med at lagre kuldioxid opnået i denne proces. Det er et ubestrideligt faktum, at de teknologiske problemer med brintproduktion, -lagring og -transport er løselige - i praksis produceres denne gas allerede i store mængder og bruges som råstof i den kemiske og petrokemiske industri. I disse tilfælde er de høje omkostninger ved brint imidlertid ikke dødelige, da det "smelter" ind i de høje omkostninger ved de produkter, som det deltager i syntesen af.

Spørgsmålet om at bruge let gas som energikilde er dog noget mere kompliceret. Forskere har længe knoklet på hjernen på udkig efter et muligt strategisk alternativ til brændselsolie, og indtil videre er de kommet til den enstemmige opfattelse, at brint er det mest miljøvenlige og tilgængeligt i tilstrækkelig energi. Kun han opfylder alle de nødvendige krav til en glidende overgang til en ændring i den nuværende status quo. Baggrunden for alle disse fordele er en enkel, men meget vigtig kendsgerning – udvinding og brug af brint drejer sig om det naturlige kredsløb af vandsammensætning og nedbrydning... Hvis menneskeheden forbedrer produktionsmetoder ved hjælp af naturlige kilder som solenergi, vind og vand, kan brint produceres og brug i ubegrænsede mængder uden at udlede skadelige emissioner. Som en vedvarende energikilde har brint længe været resultatet af betydelig forskning i forskellige programmer i Nordamerika, Europa og Japan. Sidstnævnte indgår til gengæld i arbejdet med en lang række fælles projekter, der sigter mod at skabe en komplet brintinfrastruktur, herunder produktion, opbevaring, transport og distribution. Disse udviklinger er ofte ledsaget af betydelige statslige tilskud og er baseret på internationale aftaler. I november 2003 blev for eksempel den internationale brintøkonomi-partnerskabsaftale underskrevet, som omfatter verdens største industrialiserede lande som Australien, Brasilien, Canada, Kina, Frankrig, Tyskland, Island, Indien, Italien og Japan. , Norge, Korea, Rusland, Storbritannien, USA og Europa-Kommissionen. Formålet med dette internationale samarbejde er "at organisere, stimulere og forene indsatsen fra forskellige organisationer på vejen mod brintæraen, samt at støtte skabelsen af ​​teknologier til produktion, lagring og distribution af brint."

Den mulige vej til brugen af ​​dette miljøvenlige brændstof i bilsektoren kan være todelt. En af dem er enheder kendt som "brændselsceller", hvor den kemiske kombination af brint med ilt fra luften frigiver elektricitet, og den anden er udviklingen af ​​teknologier til at bruge flydende brint som brændstof i cylindrene i en klassisk forbrændingsmotor . Den anden retning er psykologisk tættere på både forbrugere og bilselskaber, og BMW er dens lyseste tilhænger.

Produktion

I øjeblikket produceres mere end 600 milliarder kubikmeter rent brint på verdensplan. Det vigtigste råmateriale til produktionen er naturgas, som forarbejdes i en proces kendt som "reformering". Mindre mængder brint genvindes ved andre processer, såsom elektrolyse af klorforbindelser, delvis oxidation af svær olie, kulforgasning, kulpyrolyse til fremstilling af koks og benzinreformering. Cirka halvdelen af ​​verdens brintproduktion bruges til syntese af ammoniak (som bruges som råmateriale til fremstilling af gødning), til olieraffinering og til syntese af methanol. Disse produktionsordninger belaster miljøet i varierende grad, og desværre tilbyder ingen af ​​dem et meningsfuldt alternativ til den nuværende energistatus quo - for det første fordi de bruger ikke-vedvarende kilder, og for det andet fordi produktionen frigiver uønskede stoffer såsom kulstof dioxid, som er hovedsynderen. Drivhuseffekt. Et interessant forslag til at løse dette problem blev for nylig fremsat af forskere finansieret af EU og den tyske regering, som har skabt en såkaldt "sekvestreringsteknologi", hvor kuldioxid produceret under produktionen af ​​brint fra naturgas pumpes ind i gamle udtømte marker. olie, naturgas eller kul. Denne proces er dog ikke let at implementere, da hverken olie- eller gasfelter er ægte hulrum i jordskorpen, men oftest er porøse sandede strukturer.

Den mest lovende fremtidige metode til at producere brint er fortsat nedbrydning af vand ved elektricitet, kendt siden folkeskolen. Princippet er ekstremt simpelt - en elektrisk spænding påføres to elektroder nedsænket i et vandbad, mens positivt ladede brintioner går til den negative elektrode, og negativt ladede oxygenioner går til den positive. I praksis anvendes flere hovedmetoder til denne elektrokemiske nedbrydning af vand - "alkalisk elektrolyse", "membranelektrolyse", "højtrykselektrolyse" og "højtemperaturelektrolyse".

Alt ville være perfekt, hvis den simple aritmetik af division ikke forstyrrede det ekstremt vigtige problem med oprindelsen af ​​den elektricitet, der er nødvendig til dette formål. Faktum er, at dens produktion på nuværende tidspunkt uundgåeligt udleder skadelige biprodukter, hvis mængde og type varierer afhængigt af, hvordan det gøres, og frem for alt er produktionen af ​​elektricitet en ineffektiv og meget dyr proces.

Det er i øjeblikket kun muligt at bryde det onde og lukke kredsløbet med ren energi, når man bruger naturlig og især solenergi til at generere elektricitet, der er nødvendig for at nedbryde vand. At løse dette problem vil uden tvivl kræve meget tid, penge og kræfter, men i mange dele af verden er det allerede blevet en kendsgerning at generere elektricitet på denne måde.

BMW spiller for eksempel en aktiv rolle i skabelsen og udviklingen af ​​solcelleanlæg. Kraftværket, der er bygget i den lille bayerske by Neuburg, bruger fotovoltaiske celler til at producere energi, der producerer brint. Systemer, der bruger solenergi til at opvarme vand, er særligt interessante, siger virksomhedens ingeniører, og den resulterende damp driver elektricitetsgeneratorer - sådanne solcelleanlæg er allerede i drift i Mojave-ørkenen i Californien, som genererer 354 MW elektricitet. Vindkraft bliver også stadig vigtigere, hvor vindmølleparker på kysterne i lande som USA, Tyskland, Holland, Belgien og Irland spiller en stadig vigtigere økonomisk rolle. Der er også virksomheder, der udvinder brint fra biomasse i forskellige dele af verden.

Opbevaringssted

Brint kan opbevares i store mængder både i gas- og væskefaser. Den største af disse reservoirer, hvor brint har et relativt lavt tryk, kaldes "gasmålere". Mellemstore og mindre tanke er velegnede til opbevaring af brint ved et tryk på 30 bar, mens de mindste specialtanke (dyre enheder lavet af specialstål eller kompositmaterialer forstærket med kulfiber) opretholder et konstant tryk på 400 bar.

Brint kan også lagres i flydende fase ved -253°C pr. volumenhed, indeholdende 0 gange mere energi end ved 1,78 bar - for at opnå den tilsvarende mængde energi i flydende brint pr. volumenhed skal gassen komprimeres op. til 700 bar. Det er netop på grund af den højere energieffektivitet af afkølet brint, at BMW samarbejder med den tyske kølekoncern Linde, som har udviklet moderne kryogene enheder til at gøre brint flydende og opbevare. Forskere tilbyder også andre, men mindre anvendelige, alternativer til brintlagring, for eksempel opbevaring under tryk i specielt metalmel i form af metalhydrider mv.

Transport

I områder med en høj koncentration af kemiske anlæg og olieraffinaderier er der allerede etableret et brintransmissionsnet. Generelt ligner teknologien transporten af ​​naturgas, men brugen af ​​sidstnævnte til brintbehov er ikke altid mulig. Men selv i det sidste århundrede blev mange huse i europæiske byer oplyst af en let gasrørledning, der indeholdt op til 50% brint og blev brugt som brændstof til de første stationære forbrændingsmotorer. Dagens teknologiniveau tillader også transkontinental transport af flydende brint via eksisterende kryogene tankskibe svarende til dem, der bruges til naturgas. På nuværende tidspunkt gør forskere og ingeniører de største forhåbninger og bestræbelser inden for at skabe passende teknologier til fortætning og transport af flydende brint. I denne forstand er det disse skibe, kryogene jernbanetanke og lastbiler, der kan blive grundlaget for den fremtidige transport af brint. I april 2004 blev den første af sin slags flydende brintpåfyldningsstation, der blev udviklet af BMW og Steyr, åbnet i umiddelbar nærhed af München Lufthavn. Med sin hjælp udføres fyldning af tanke med flydende brint fuldstændigt automatisk uden deltagelse og uden risiko for føreren af ​​bilen.