Prueba de manejo de BMW e hidrógeno: primera parte
El rugido de la tormenta inminente aún resonaba en el cielo cuando el enorme avión se acercaba al lugar de aterrizaje cerca de Nueva Jersey. El 6 de mayo de 1937, el dirigible Hindenburg realizó su primer vuelo de la temporada, llevando 97 pasajeros a bordo.
En unos días, un enorme globo lleno de hidrógeno volará de regreso a Frankfurt am Main. Todos los asientos del vuelo han sido reservados durante mucho tiempo por ciudadanos estadounidenses ansiosos por presenciar la coronación del rey británico Jorge VI, pero el destino decretó que estos pasajeros nunca abordarían el avión gigante.
Poco después de la finalización de los preparativos para el aterrizaje de la aeronave, su comandante Rosendahl notó las llamas en su casco y, después de unos segundos, la enorme bola se convirtió en un ominoso tronco volador, dejando solo lamentables fragmentos de metal en el suelo después de otro medio. minuto. Una de las cosas más sorprendentes de esta historia es el hecho conmovedor de que muchos de los pasajeros a bordo del dirigible en llamas finalmente lograron sobrevivir.
El conde Ferdinand von Zeppelin soñaba con volar en un vehículo más ligero que el aire a finales del siglo XIX, esbozar un diagrama aproximado de un avión ligero lleno de gas y lanzar proyectos para su implementación práctica. Zeppelin vivió lo suficiente para ver que su creación entraba gradualmente en la vida de las personas y murió en 1917, poco antes de que su país perdiera la Primera Guerra Mundial, y el Tratado de Versalles prohibiera el uso de sus barcos. Los zepelines fueron olvidados durante muchos años, pero todo vuelve a cambiar a una velocidad vertiginosa con la llegada al poder de Hitler. El nuevo director de Zeppelin, el Dr. Hugo Eckner, cree firmemente que se requieren una serie de cambios tecnológicos significativos en el diseño de aeronaves, el principal de los cuales es la sustitución del hidrógeno inflamable y peligroso por helio. Desafortunadamente, sin embargo, Estados Unidos, que en ese momento era el único productor de esta materia prima estratégica, no pudo vender helio a Alemania bajo una ley especial aprobada por el Congreso en 1923. Es por eso que el nuevo barco, designado LZ 129, finalmente se alimenta con hidrógeno.
La construcción de un enorme globo nuevo hecho de aleaciones ligeras de aluminio alcanza una longitud de casi 300 metros y tiene un diámetro de unos 45 metros. El avión gigante, equivalente al Titanic, está propulsado por cuatro motores diésel de 16 cilindros, cada uno con 1300 CV. Naturalmente, Hitler no perdió la oportunidad de convertir el "Hindenburg" en un vívido símbolo propagandístico de la Alemania nazi e hizo todo lo posible para acelerar el inicio de su explotación. Como resultado, ya en 1936 la aeronave "espectacular" realizó vuelos transatlánticos regulares.
En el primer vuelo en 1937, el lugar de aterrizaje de Nueva Jersey estaba repleto de espectadores emocionados, encuentros entusiastas, familiares y periodistas, muchos de los cuales esperaron durante horas a que amainara la tormenta. Incluso la radio cubre un evento interesante. En algún momento, la ansiosa expectativa es interrumpida por el silencio del locutor, quien, luego de un momento, grita histéricamente: “¡Una enorme bola de fuego cae del cielo! No hay nadie vivo... El barco se ilumina de repente y al instante parece una antorcha gigante encendida. Algunos pasajeros en pánico comenzaron a saltar de la góndola para escapar del aterrador fuego, pero resultó ser fatal para ellos debido a la altura de cien metros. Al final, solo unos pocos de los pasajeros que esperan que la aeronave se acerque a tierra sobreviven, pero muchos de ellos sufren quemaduras graves. En algún momento, el barco no pudo resistir el daño del fuego furioso, y miles de litros de agua de lastre en la proa comenzaron a verterse en el suelo. El Hindenburg se escora rápidamente, la parte trasera en llamas se estrella contra el suelo y termina en completa destrucción en 34 segundos. La conmoción del espectáculo sacude a la multitud reunida en el suelo. En ese momento, se consideró que la causa oficial del accidente fue un trueno, que provocó la ignición del hidrógeno, pero en los últimos años, un experto alemán y estadounidense argumentan categóricamente que la tragedia con el barco Hindenburg, que pasó por muchas tormentas sin problemas , fue la causa del desastre. Después de numerosas observaciones de imágenes de archivo, llegaron a la conclusión de que el incendio se inició debido a la pintura combustible que cubría la piel de la aeronave. El incendio de un dirigible alemán es uno de los desastres más siniestros en la historia de la humanidad, y el recuerdo de este terrible suceso sigue siendo muy doloroso para muchos. Incluso hoy, la mención de las palabras "dirigible" e "hidrógeno" evoca el infierno de fuego de Nueva Jersey, aunque si se "domestica" adecuadamente, el gas más liviano y abundante en la naturaleza podría ser extremadamente útil, a pesar de sus peligrosas propiedades. Según un gran número de científicos modernos, la verdadera era del hidrógeno aún está en curso, aunque al mismo tiempo, la otra gran parte de la comunidad científica se muestra escéptica ante manifestaciones tan extremas de optimismo. Entre los optimistas que apoyan la primera hipótesis y los más acérrimos defensores de la idea del hidrógeno, por supuesto, deben estar los bávaros de BMW. La empresa automovilística alemana es probablemente la más consciente de los desafíos inevitables en el camino hacia una economía del hidrógeno y, sobre todo, supera las dificultades en la transición de los combustibles de hidrocarburos al hidrógeno.
Ambicion
La sola idea de usar un combustible que sea tan amigable con el medio ambiente e inagotable como las reservas de combustible suena como magia para una humanidad en medio de una lucha energética. Hoy en día, hay más de una o dos "sociedades de hidrógeno" cuya misión es promover una actitud positiva hacia el gas ligero y organizar constantemente reuniones, simposios y exposiciones. La empresa de neumáticos Michelin, por ejemplo, está invirtiendo fuertemente en la organización del cada vez más popular Michelin Challenge Bibendum, un foro mundial centrado en el hidrógeno para combustibles y automóviles sostenibles.
Sin embargo, el optimismo que emana de los discursos en tales foros aún no es suficiente para la implementación práctica de un maravilloso idilio de hidrógeno, y entrar en la economía del hidrógeno es un evento infinitamente complejo e impracticable en esta etapa tecnológica en el desarrollo de la civilización.
Recientemente, sin embargo, la humanidad se ha esforzado por utilizar cada vez más fuentes de energía alternativas, a saber, el hidrógeno puede convertirse en un puente importante para almacenar energía solar, eólica, hídrica y de biomasa, convirtiéndola en energía química. ... En términos simples, esto significa que la electricidad producida por estas fuentes naturales no se puede almacenar en grandes volúmenes, sino que se puede utilizar para producir hidrógeno al descomponer el agua en oxígeno e hidrógeno.
Por extraño que parezca, algunas compañías petroleras se encuentran entre los principales defensores de este esquema, entre las cuales la más consistente es el gigante petrolero británico BP, que tiene una estrategia de inversión específica para inversiones significativas en esta área. Por supuesto, el hidrógeno también se puede extraer de fuentes de hidrocarburos no renovables, pero en este caso, la humanidad debe buscar una solución al problema de almacenar el dióxido de carbono obtenido en este proceso. Es un hecho indiscutible que los problemas tecnológicos de producción, almacenamiento y transporte de hidrógeno son solucionables; en la práctica, este gas ya se produce en grandes cantidades y se utiliza como materia prima en las industrias química y petroquímica. En estos casos, sin embargo, el alto costo del hidrógeno no es fatal, ya que se "funde" con el alto costo de los productos en cuya síntesis participa.
Sin embargo, la cuestión del uso de gas ligero como fuente de energía es algo más complicada. Los científicos se han estado devanando los sesos durante mucho tiempo buscando una posible alternativa estratégica al fuel oil, y hasta ahora han llegado a la opinión unánime de que el hidrógeno es el más ecológico y disponible en suficiente energía. Solo él cumple con todos los requisitos necesarios para una transición sin problemas hacia un cambio en el status quo actual. Detrás de todos estos beneficios hay un hecho simple pero muy importante: la extracción y el uso del hidrógeno giran en torno al ciclo natural de composición y descomposición del agua... Si la humanidad mejora los métodos de producción utilizando fuentes naturales como la energía solar, el viento y el agua, se puede producir hidrógeno. y utilizar en cantidades ilimitadas sin emitir emisiones nocivas. Como fuente de energía renovable, el hidrógeno ha sido durante mucho tiempo el resultado de una importante investigación en varios programas en América del Norte, Europa y Japón. Estos últimos, a su vez, forman parte del trabajo en una amplia gama de proyectos conjuntos destinados a crear una infraestructura completa de hidrógeno, que incluye producción, almacenamiento, transporte y distribución. A menudo, estos desarrollos van acompañados de importantes subsidios gubernamentales y se basan en acuerdos internacionales. En noviembre de 2003, por ejemplo, se firmó el Acuerdo de Asociación de la Economía Internacional del Hidrógeno, que incluye a los países industrializados más grandes del mundo, como Australia, Brasil, Canadá, China, Francia, Alemania, Islandia, India, Italia y Japón. , Noruega, Corea, Rusia, Reino Unido, EE. UU. y la Comisión Europea. El propósito de esta cooperación internacional es "organizar, estimular y unir los esfuerzos de varias organizaciones en el camino hacia la era del hidrógeno, así como apoyar la creación de tecnologías para la producción, almacenamiento y distribución de hidrógeno".
El camino posible hacia el uso de este combustible ecológico en el sector de la automoción puede ser doble. Uno de ellos son los dispositivos conocidos como "pilas de combustible", en los que la combinación química del hidrógeno con el oxígeno del aire libera electricidad, y el segundo es el desarrollo de tecnologías para utilizar hidrógeno líquido como combustible en los cilindros de un motor de combustión interna clásico. . La segunda dirección está psicológicamente más cerca tanto de los consumidores como de las compañías automotrices, y BMW es su partidario más brillante.
Producción
Actualmente, se producen más de 600 mil millones de metros cúbicos de hidrógeno puro en todo el mundo. La principal materia prima para su producción es el gas natural, el cual es procesado en un proceso conocido como “reformado”. Se recuperan cantidades más pequeñas de hidrógeno mediante otros procesos, como la electrólisis de compuestos de cloro, la oxidación parcial de petróleo pesado, la gasificación del carbón, la pirólisis del carbón para producir coque y el reformado de gasolina. Aproximadamente la mitad de la producción mundial de hidrógeno se utiliza para la síntesis de amoníaco (que se utiliza como materia prima en la producción de fertilizantes), en la refinación de petróleo y en la síntesis de metanol. Estos esquemas de producción son una carga para el medio ambiente en diversos grados y, desafortunadamente, ninguno de ellos ofrece una alternativa significativa al statu quo energético actual: en primer lugar, porque utilizan fuentes no renovables y, en segundo lugar, porque esa producción libera sustancias no deseadas como el carbono. dióxido, que es el principal culpable. Efecto invernadero. Una propuesta interesante para resolver este problema fue realizada recientemente por investigadores financiados por la Unión Europea y el gobierno alemán, quienes crearon la llamada tecnología de "secuestro", en la que el dióxido de carbono producido durante la producción de hidrógeno a partir de gas natural se bombea a viejos campos agotados. petróleo, gas natural o carbón. Sin embargo, este proceso no es fácil de implementar, ya que ni los campos de petróleo ni los de gas son verdaderas cavidades en la corteza terrestre, sino que en la mayoría de los casos son estructuras arenosas porosas.
El método futuro más prometedor para producir hidrógeno sigue siendo la descomposición del agua por electricidad, conocida desde la escuela primaria. El principio es extremadamente simple: se aplica un voltaje eléctrico a dos electrodos sumergidos en un baño de agua, mientras que los iones de hidrógeno con carga positiva van al electrodo negativo y los iones de oxígeno con carga negativa al positivo. En la práctica, se utilizan varios métodos principales para esta descomposición electroquímica del agua: "electrólisis alcalina", "electrólisis de membrana", "electrólisis de alta presión" y "electrólisis de alta temperatura".
Todo sería perfecto si la simple aritmética de la división no interfiriera con el importantísimo problema del origen de la electricidad necesaria para este fin. El caso es que en la actualidad, su producción inevitablemente emite subproductos nocivos, cuya cantidad y tipo varía según cómo se haga y, sobre todo, la producción de electricidad es un proceso ineficiente y muy costoso.
Romper el círculo vicioso y cerrar el ciclo de la energía limpia actualmente solo es posible cuando se usa energía natural y especialmente solar para generar la electricidad necesaria para descomponer el agua. Sin duda, resolver este problema requerirá mucho tiempo, dinero y esfuerzo, pero en muchas partes del mundo generar electricidad de esta manera ya se ha convertido en un hecho.
BMW, por ejemplo, juega un papel activo en la creación y desarrollo de plantas de energía solar. La planta de energía, construida en la pequeña ciudad bávara de Neuburg, utiliza células fotovoltaicas para producir energía que produce hidrógeno. Los sistemas que usan energía solar para calentar agua son particularmente interesantes, dicen los ingenieros de la compañía, y el vapor resultante alimenta los generadores de electricidad; tales plantas solares ya están operando en el desierto de Mojave en California, que genera 354 MW de electricidad. La energía eólica también se está volviendo cada vez más importante, con parques eólicos en las costas de países como EE. UU., Alemania, los Países Bajos, Bélgica e Irlanda que juegan un papel económico cada vez más importante. También hay empresas que extraen hidrógeno de la biomasa en diferentes partes del mundo.
lugar de almacenamiento
El hidrógeno se puede almacenar en grandes cantidades tanto en fase gaseosa como líquida. Los más grandes de estos depósitos, en los que el hidrógeno se encuentra a una presión relativamente baja, se denominan "medidores de gas". Los tanques medianos y más pequeños son adecuados para almacenar hidrógeno a una presión de 30 bar, mientras que los tanques especiales más pequeños (dispositivos costosos hechos de acero especial o materiales compuestos reforzados con fibra de carbono) mantienen una presión constante de 400 bar.
El hidrógeno también se puede almacenar en una fase líquida a -253 °C por unidad de volumen, que contiene 0 veces más energía que cuando se almacena a 1,78 bar. Para lograr la cantidad equivalente de energía en hidrógeno licuado por unidad de volumen, el gas debe comprimirse. a 700 bares. Precisamente debido a la mayor eficiencia energética del hidrógeno enfriado, BMW está colaborando con la empresa de refrigeración alemana Linde, que ha desarrollado modernos dispositivos criogénicos para licuar y almacenar hidrógeno. Los científicos también ofrecen otras alternativas, pero menos aplicables, al almacenamiento de hidrógeno, por ejemplo, el almacenamiento bajo presión en harinas metálicas especiales en forma de hidruros metálicos, etc.
Transporte
En áreas con una alta concentración de plantas químicas y refinerías de petróleo, ya se ha establecido una red de transmisión de hidrógeno. En general, la tecnología es similar al transporte de gas natural, pero el uso de este último para las necesidades de hidrógeno no siempre es posible. Sin embargo, incluso en el siglo pasado, muchas casas en las ciudades europeas fueron iluminadas por un gasoducto ligero, que contenía hasta un 50% de hidrógeno y se utilizó como combustible para los primeros motores de combustión interna estacionarios. El nivel de tecnología actual también permite el transporte transcontinental de hidrógeno licuado a través de cisternas criogénicas existentes, similares a las utilizadas para el gas natural. En la actualidad, los científicos e ingenieros están poniendo las mayores esperanzas y esfuerzos en el campo de la creación de tecnologías adecuadas para la licuefacción y transporte de hidrógeno líquido. En este sentido, son estos barcos, cisternas ferroviarias criogénicas y camiones los que pueden convertirse en la base del futuro transporte de hidrógeno. En abril de 2004, se inauguró la primera estación de servicio de hidrógeno licuado de su tipo, desarrollada conjuntamente por BMW y Steyr, en las inmediaciones del aeropuerto de Múnich. Con su ayuda, el llenado de los tanques con hidrógeno licuado se realiza de forma totalmente automática, sin participación y sin riesgo para el conductor del automóvil.
