BMW et l'hydrogène: première partie
 

BMW et l'hydrogène: première partie

Le rugissement de la tempête imminente résonnait encore dans le ciel alors que l'énorme avion s'approchait du site d'atterrissage près du New Jersey. Le 6 mai 1937, le dirigeable Hindenburg effectue son premier vol de la saison, embarquant 97 passagers.

Dans quelques jours, un énorme ballon rempli d'hydrogène doit rentrer à Francfort-sur-le-Main. Tous les sièges du vol ont longtemps été réservés par des citoyens américains désireux d'assister au couronnement du roi britannique George VI, mais le destin a décrété que ces passagers ne monteraient jamais à bord du géant de l'avion.

Peu de temps après l'achèvement des préparatifs pour l'atterrissage du dirigeable, son commandant Rosendahl a remarqué une flamme sur sa coque, et quelques secondes plus tard, l'énorme boule s'est transformée en une bûche volante inquiétante, ne laissant que des fragments de métal pitoyables au sol après une autre demi-minute. L'une des choses les plus surprenantes à propos de cette histoire est le fait gratifiant que de nombreux passagers à bord du dirigeable éclairé ont finalement réussi à survivre.

Le comte Ferdinand von Zeppelin rêvait de voler dans un véhicule plus léger que l'air à la fin du XIXe siècle, esquissant un schéma approximatif d'un avion léger rempli de gaz et lançant des projets pour sa mise en œuvre pratique. Zeppelin vécut assez longtemps pour voir sa création entrer progressivement dans la vie des gens, et mourut en 1917, peu de temps avant que son pays ne perde la Première Guerre mondiale et que l'utilisation de ses navires soit interdite par le traité de Versailles. Les Zeppelins ont été oubliés pendant de nombreuses années, mais tout change à nouveau à une vitesse vertigineuse avec l'arrivée au pouvoir d'Hitler. Le nouveau directeur de Zeppelin, le Dr Hugo Eckner, croit fermement qu'un certain nombre de changements technologiques importants sont nécessaires dans la conception des dirigeables, dont le principal est le remplacement de l'hydrogène inflammable et dangereux par de l'hélium. Malheureusement, les États-Unis, qui étaient à l'époque le seul producteur de cette matière première stratégique, ne pouvaient malheureusement pas vendre d'hélium à l'Allemagne en vertu d'une loi spéciale adoptée par le Congrès en 1923. C'est pourquoi le nouveau navire, désigné LZ 129, est finalement alimenté en hydrogène.

 

La construction d'un nouveau ballon énorme en alliages légers d'aluminium atteint une longueur de près de 300 mètres et un diamètre d'environ 45 mètres. L'avion géant, équivalent au Titanic, est propulsé par quatre moteurs diesel 16 cylindres de 1300 1936 ch chacun. Naturellement, Hitler n'a pas manqué l'occasion de transformer le "Hindenburg" en un symbole de propagande vivante de l'Allemagne nazie et a fait tout son possible pour accélérer le début de son exploitation. En conséquence, déjà en XNUMX, le dirigeable "spectaculaire" effectuait des vols transatlantiques réguliers.

Lors du vol inaugural en 1937, une foule de spectateurs enthousiastes, d'accueils enthousiastes, de parents et de journalistes se sont rassemblés sur le site d'atterrissage du New Jersey, dont beaucoup ont attendu pendant des heures que la tempête se calme. Même la radio couvre un événement intéressant. À un moment donné, l'attente anxieuse est interrompue par le silence de l'orateur, qui après un moment crie hystériquement: «Une énorme boule de feu tombe du ciel! Il n'y a personne en vie ... Le navire s'illumine soudainement et ressemble instantanément à une torche géante. Certains passagers paniqués ont commencé à sauter de la télécabine pour échapper à l'horrible incendie, mais cela s'est avéré fatal pour eux en raison de la hauteur de cent mètres. Au final, seuls quelques-uns des passagers qui attendent que le dirigeable s'approche du sol survivent, mais beaucoup d'entre eux sont gravement brûlés. À un moment donné, le navire n'a pas pu résister aux dégâts du feu qui faisait rage, et des milliers de litres d'eau de ballast dans la proue ont commencé à se déverser dans le sol. Le Hindenburg roule rapidement, l'arrière brûlant s'écrase dans le sol et se termine par une destruction complète en 34 secondes. Le choc du spectacle secoue la foule rassemblée au sol. À cette époque, la cause officielle de l'accident était considérée comme le tonnerre, qui a provoqué l'inflammation de l'hydrogène, mais ces dernières années, les experts allemands et américains ont catégoriquement fait valoir que la tragédie avec le navire Hindenburg, qui a traversé de nombreuses tempêtes sans problème, était la cause de la catastrophe. Après de nombreuses observations des images du film d'archives, ils sont arrivés à la conclusion que l'incendie avait commencé à cause de la peinture combustible recouvrant la peau du dirigeable. L'incendie du dirigeable allemand est l'une des catastrophes les plus inquiétantes de l'histoire de l'humanité, et le souvenir de ce terrible événement est encore très douloureux pour beaucoup. Même aujourd'hui, les mentions des mots «dirigeable» et «hydrogène» évoquent des associations avec un enfer ardent dans le New Jersey, bien que s'il est «domestiqué» de manière appropriée, le gaz le plus léger et le plus abondant dans la nature pourrait être extrêmement utile, malgré ses propriétés dangereuses. Selon un grand nombre de scientifiques modernes, l'ère actuelle de l'hydrogène se poursuit encore, bien que dans le même temps, une autre grande partie de la communauté scientifique soit sceptique face à ces manifestations extrêmes d'optimisme. Parmi les optimistes qui soutiennent la première hypothèse et les partisans les plus convaincus de l'idée de l'hydrogène, il doit y avoir sans aucun doute les Bavarois de BMW... Le constructeur automobile allemand est probablement le mieux conscient des défis inévitables sur la voie d'une économie de l'hydrogène et, surtout, de surmonter les difficultés de la transition des hydrocarbures à l'hydrogène.

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Ambitions

 

L'idée même d'utiliser des carburants aussi écologiques et inépuisables que les carburants semble magique pour l'humanité dans une lutte énergétique. Il existe aujourd'hui plus d'une ou deux «sociétés de l'hydrogène» dont la mission est de favoriser une attitude positive vis-à-vis des gaz légers et d'organiser en permanence des réunions, des colloques et des expositions. Le fabricant de pneus Michelin, par exemple, investit massivement dans le Michelin Challenge Bibendum de plus en plus populaire, un forum mondial pour les carburants durables et les véhicules axés sur l'hydrogène.

Cependant, l'optimisme émanant des discours prononcés lors de tels forums n'est toujours pas suffisant pour la mise en œuvre pratique de la belle idylle de l'hydrogène, et entrer dans l'économie de l'hydrogène est un événement infiniment difficile et impraticable à ce stade technologique du développement de la civilisation.

Récemment, cependant, l'humanité s'est efforcée d'utiliser de plus en plus de sources d'énergie alternatives, à savoir que l'hydrogène peut devenir un pont important pour stocker l'énergie solaire, éolienne, hydraulique et de la biomasse, en la convertissant en énergie chimique. ... En termes simples, cela signifie que l'électricité produite par ces sources naturelles ne peut pas être stockée en grande quantité, mais peut être utilisée pour produire de l'hydrogène en décomposant l'eau en oxygène et hydrogène.

Aussi étrange que cela puisse paraître, certaines compagnies pétrolières figurent parmi les principaux soutiens de ce dispositif, parmi lesquels le plus cohérent est le géant pétrolier britannique BP, qui a une stratégie d'investissement spécifique pour des investissements importants dans ce domaine. Bien sûr, l'hydrogène peut également être extrait de sources non renouvelables d'hydrocarbures, mais dans ce cas, l'humanité doit chercher une solution au problème du stockage du dioxyde de carbone obtenu dans ce processus. Il est incontestable que les problèmes technologiques de production, de stockage et de transport de l'hydrogène sont résolubles - en pratique, ce gaz est déjà produit en quantités énormes et est utilisé comme matière première dans les industries chimique et pétrochimique. Dans ces cas, cependant, le coût élevé de l'hydrogène n'est pas fatal, car il «fond» dans le coût élevé des produits à la synthèse desquels il participe.

Cependant, la question de l'utilisation du gaz léger comme source d'énergie est un peu plus compliquée. Les scientifiques se creusent la tête depuis longtemps à la recherche d'une éventuelle alternative stratégique au mazout, et jusqu'à présent, ils sont parvenus à l'opinion unanime que l'hydrogène est le plus écologique et le plus abordable en quantité d'énergie suffisante. Seulement, il remplit toutes les conditions nécessaires pour une transition en douceur pour changer le statu quo actuel. Au cœur de tous ces avantages se trouve un fait simple mais très important - la production et l'utilisation d'hydrogène tournent autour du cycle naturel de combinaison et de décomposition de l'eau ... Si l'humanité améliore les méthodes de production en utilisant des sources naturelles telles que l'énergie solaire, le vent et l'eau, l'hydrogène peut être produit et utiliser en quantités illimitées sans émettre d'émissions nocives. En tant que source d'énergie renouvelable, l'hydrogène est depuis longtemps le résultat de recherches importantes dans divers programmes en Amérique du Nord, en Europe et au Japon. Ces derniers, à leur tour, font partie d'un large éventail de projets communs visant à créer une infrastructure d'hydrogène complète, y compris la production, le stockage, le transport et la distribution. Souvent, ces développements s'accompagnent de subventions gouvernementales importantes et sont fondés sur des accords internationaux. En novembre 2003, par exemple, l'Accord de partenariat international pour l'économie de l'hydrogène a été signé, qui comprend les plus grands pays industrialisés du monde tels que l'Australie, le Brésil, le Canada, la Chine, la France, l'Allemagne, l'Islande, l'Inde, l'Italie et le Japon. , Norvège, Corée, Russie, Royaume-Uni, États-Unis et Commission européenne. L'objectif de cette collaboration internationale est «d'organiser, de stimuler et de fédérer les efforts de diverses organisations sur le chemin de l'ère de l'hydrogène, ainsi que de soutenir la création de technologies de production, de stockage et de distribution d'hydrogène».

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La voie possible pour utiliser ce carburant propre dans le secteur automobile peut être double. L'un d'eux concerne les dispositifs appelés "piles à combustible", dans lesquels la combinaison chimique de l'hydrogène et de l'oxygène de l'air libère de l'électricité, et le second est le développement de technologies d'utilisation de l'hydrogène liquide comme carburant dans les cylindres d'un moteur à combustion interne classique. La deuxième direction est psychologiquement plus proche des consommateurs et des constructeurs automobiles, et son partisan le plus important est BMW.

 

fabrication

Actuellement, plus de 600 milliards de mètres cubes d'hydrogène pur sont produits dans le monde. La principale matière première pour sa production est le gaz naturel, qui est traité dans un processus appelé «reformage». De plus petites quantités d'hydrogène sont récupérées par d'autres procédés tels que l'électrolyse du chlore, l'oxydation partielle du pétrole lourd, la gazéification du charbon, la pyrolyse du charbon pour produire du coke et le reformage de l'essence. Environ la moitié de la production mondiale d'hydrogène est utilisée pour la synthèse de l'ammoniac (qui est utilisé comme matière première dans la production d'engrais), dans le raffinage du pétrole et dans la synthèse du méthanol. Ces schémas de production alourdissent l'environnement à un degré ou à un autre et, malheureusement, aucun d'eux n'offre une alternative significative au statu quo énergétique actuel - d'une part, parce qu'ils utilisent des sources non renouvelables, et d'autre part, parce que, cette production libère des substances indésirables comme le dioxyde de carbone, qui est le principal coupable. Effet de serre. Une proposition intéressante pour s'attaquer à ce problème a récemment été faite par des chercheurs financés par l'Union européenne et le gouvernement allemand, qui ont créé une technologie dite de «séquestration», dans laquelle le dioxyde de carbone issu de la production d'hydrogène à partir de gaz naturel est pompé dans de vieux champs épuisés. pétrole, gaz naturel ou charbon. Cependant, ce procédé n'est pas facile à mettre en œuvre, car ni les gisements de pétrole ni de gaz ne sont de véritables cavités dans la croûte terrestre, mais le plus souvent des structures sableuses poreuses.

La future méthode de production d'hydrogène la plus prometteuse reste la décomposition électrique de l'eau, connue depuis l'école primaire. Le principe est extrêmement simple - une tension électrique est appliquée à deux électrodes immergées dans un bain-marie, tandis que des ions hydrogène chargés positivement passent à l'électrode négative et des ions oxygène chargés négativement - à l'électrode positive. En pratique, plusieurs méthodes de base sont utilisées pour cette décomposition électrochimique de l'eau - "électrolyse alcaline", "électrolyse membranaire", "électrolyse haute pression" et "électrolyse haute température".

Tout serait parfait si la simple arithmétique de la division n'interférait pas avec le problème extrêmement important de l'origine de l'électricité nécessaire à cet effet. Le fait est qu'à l'heure actuelle, lors de sa production, des sous-produits nocifs sont inévitablement libérés, dont la quantité et le type varient en fonction de la façon dont cela est fait, et, surtout, la production d'électricité est un processus inefficace et très coûteux.

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Briser le cercle vicieux et fermer le cycle de l'énergie propre n'est actuellement possible qu'en utilisant l'énergie naturelle et surtout solaire pour produire l'électricité nécessaire à la décomposition de l'eau. Résoudre ce problème exigera sans aucun doute beaucoup de temps, d'argent et d'efforts, mais dans de nombreuses régions du monde, produire de l'électricité de cette manière est déjà devenu un fait.

BMW, par exemple, joue un rôle actif dans la création et le développement de centrales solaires. La centrale électrique, construite dans la petite ville bavaroise de Neuburg, utilise des cellules photovoltaïques pour générer de l'énergie qui produit de l'hydrogène. Les systèmes qui utilisent l'énergie solaire pour chauffer l'eau sont particulièrement intéressants, selon les ingénieurs de l'entreprise, et par conséquent, les générateurs électriques alimentent la vapeur - de telles centrales solaires fonctionnent déjà dans le désert de Mojave en Californie, qui génère 354 MW d'électricité. L'énergie éolienne prend également de plus en plus d'importance et les parcs éoliens situés sur les côtes de pays comme les États-Unis, l'Allemagne, les Pays-Bas, la Belgique et l'Irlande jouent un rôle économique de plus en plus important. Il existe également des entreprises produisant de l'hydrogène à partir de la biomasse dans différentes parties du monde.

lieu de stockage

L'hydrogène peut être stocké en grandes quantités à la fois en phase gazeuse et liquide. Les plus grands de ces réservoirs, dans lesquels l'hydrogène est à une pression relativement basse, sont appelés "compteurs de gaz". Les réservoirs moyens et petits conviennent pour stocker de l'hydrogène à une pression de 30 bar, tandis que les plus petits réservoirs spéciaux (appareils coûteux en acier spécial ou matériaux composites renforcés de fibre de carbone) maintiennent une pression constante de 400 bars.

L'hydrogène peut également être stocké en phase liquide à -253 ° C par unité de volume, contenant 0 fois plus d'énergie que lorsqu'il est stocké à 1,78 bar de pression - pour obtenir la quantité d'énergie équivalente en hydrogène liquéfié par unité de volume, le gaz doit être comprimé jusqu'à 700 bar. C'est précisément en raison de la plus grande efficacité énergétique de l'hydrogène refroidi que BMW collabore avec le groupe allemand de réfrigération Linde, qui a développé des dispositifs cryogéniques modernes pour liquéfier et stocker l'hydrogène. Les scientifiques proposent également d'autres alternatives, mais moins applicables, au stockage de l'hydrogène - par exemple, le stockage sous pression dans de la farine métallique spéciale sous forme d'hydrures métalliques, etc.

Transport

Dans les zones à forte concentration d'usines chimiques et de raffineries de pétrole, un réseau de transport d'hydrogène a déjà été mis en place. En général, la technologie est similaire au transport du gaz naturel, mais l'utilisation de ce dernier pour les besoins en hydrogène n'est pas toujours possible. Cependant, même au siècle dernier, de nombreuses maisons des villes européennes étaient éclairées par un gazoduc léger, qui contenait jusqu'à 50% d'hydrogène et était utilisé comme carburant pour les premiers moteurs à combustion interne fixes. Le niveau de technologie actuel permet également le transport transcontinental d'hydrogène liquéfié via des pétroliers cryogéniques existants, similaires à ceux utilisés pour le gaz naturel. À l'heure actuelle, les scientifiques et les ingénieurs font les plus grands espoirs et efforts dans le domaine de la création de technologies adéquates pour la liquéfaction et le transport de l'hydrogène liquide. En ce sens, ce sont ces navires, citernes ferroviaires cryogéniques et camions qui peuvent devenir la base du futur transport d'hydrogène. En avril 2004, la première station de remplissage d'hydrogène liquéfié en son genre, développée conjointement par BMW et Steyr, a été ouverte à proximité immédiate de l'aéroport de Munich. Avec son aide, le remplissage des réservoirs en hydrogène liquéfié est effectué de manière entièrement automatique, sans participation et sans risque pour le conducteur de la voiture.

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