Testna vožnja BMW i vodik: prvi dio
Probna vožnja

Testna vožnja BMW i vodik: prvi dio

Testna vožnja BMW i vodik: prvi dio

Huk nadolazeće oluje i dalje je odjekivao na nebu dok se golemi zrakoplov približavao mjestu slijetanja u blizini New Jerseyja. 6. svibnja 1937. godine zračni brod Hindenburg izvršio je prvi let u sezoni, uzevši na put 97 putnika.

Za nekoliko dana golemi balon napunjen vodikom trebao bi letjeti natrag u Frankfurt na Majni. Američka su građana željna svjedočenja krunidbi britanskog kralja Georgea VI. Već dugo rezervirala sva mjesta na letu, ali sudbina je odredila da se ti putnici nikada neće ukrcati u zrakoplovni div.

Ubrzo nakon završetka priprema za slijetanje zračnog broda, njegov zapovjednik Rosendahl primijetio je plamen na trupu, a nakon nekoliko sekundi ogromna se lopta pretvorila u zlokobni leteći balvan, ostavljajući na tlu samo jadne metalne krhotine nakon još pola sata. minuta. Jedna od stvari koje najviše iznenađuju u ovoj priči je činjenica da su mnogi putnici na gorućem zračnom brodu na kraju uspjeli preživjeti.

Grof Ferdinand von Zeppelin sanjao je da će krajem 1917. stoljeća letjeti vozilom lakšim od zraka, skicirati okvirni dijagram lakog zrakoplova punjenog lakim plinom i pokrenuti projekte za njegovu praktičnu provedbu. Zeppelin je živio dovoljno dugo da njegova kreacija postupno ulazi u život ljudi, i umro je 1923., malo prije nego što je njegova zemlja izgubila Prvi svjetski rat, a uporaba njegovih brodova bila je zabranjena Versajskim ugovorom. Cepelini su bili zaboravljeni dugi niz godina, ali sve se opet mijenja vrtoglavom brzinom dolaskom Hitlera na vlast. Novi šef Zeppelina, dr. Hugo Eckner, čvrsto vjeruje da su potrebne brojne značajne tehnološke promjene u dizajnu zračnih brodova, od kojih je glavna zamjena zapaljivog i opasnog vodika helijem. Na žalost, Sjedinjene Države, koje su u to vrijeme bile jedini proizvođač ove strateške sirovine, nisu mogle prodati helij Njemačkoj prema posebnom zakonu koji je Kongres donio 129. godine. Zbog toga se novi brod, nazvan LZ XNUMX, na kraju napaja vodikom.

Konstrukcija ogromnog novog balona od laganih aluminijskih legura doseže duljinu od gotovo 300 metara i promjer oko 45 metara. Divovsku letjelicu, ekvivalentnu Titanicu, pokreću četiri 16-cilindrična dizelska motora, svaki s po 1300 KS. Hitler, naravno, nije propustio priliku pretvoriti "Hindenburg" u živopisni propagandni simbol nacističke Njemačke i učinio je sve što je bilo moguće da ubrza početak njegovog iskorištavanja. Kao rezultat toga, već je 1936. godine "spektakularni" zračni brod redovito obavljao transatlantske letove.

Na prvom letu 1937. godine, mjesto slijetanja u New Jerseyju bilo je prepuno uzbuđenih gledatelja, oduševljenih susreta, rodbine i novinara, od kojih su mnogi satima čekali da se oluja stiša. Čak i radio prati zanimljiv događaj. U jednom trenutku tjeskobno iščekivanje prekida šutnja govornika koji nakon trenutka histerično viče: “Ogromna vatrena kugla pada s neba! Nema nikoga živog... Brod se iznenada zasvijetli i odmah izgleda poput goleme goruće baklje. Neki su putnici u panici počeli iskakati iz gondole kako bi pobjegli od zastrašujuće vatre, no pokazalo se da je to za njih bilo kobno zbog visine od stotinu metara. Na kraju preživi tek nekolicina putnika koji čekaju da cepelin priđe kopnu, ali mnogi od njih teško opeku. U jednom trenutku brod nije mogao izdržati štetu od bijesnog požara, a tisuće litara balastne vode u pramcu počelo se slijevati u tlo. Hindenburg se brzo nabraja, gorući stražnji kraj pada u zemlju i završava potpunim uništenjem u 34 sekunde. Šok od spektakla potresa gomilu okupljenu na zemlji. Tada se službenim uzrokom nesreće smatrao grom, koji je izazvao paljenje vodika, no posljednjih godina njemački i američki stručnjaci kategorički tvrde da je tragedija s brodom Hindenburg, koji je bez problema prošao kroz mnoge oluje , bio je uzrok katastrofe. Nakon brojnih promatranja arhivskih snimaka, došli su do zaključka da je požar izbio zbog zapaljive boje koja je prekrila oplate zračnog broda. Požar njemačkog zračnog broda jedna je od najzlokobnijih katastrofa u povijesti čovječanstva, a sjećanje na ovaj strašni događaj za mnoge je još uvijek vrlo bolno. Čak i danas spomen riječi "zračni brod" i "vodik" asocira na vatreni pakao New Jerseyja, iako bi, ako se primjereno "udomaći", najlakši i najzastupljeniji plin u prirodi mogao biti iznimno koristan, unatoč svojim opasnim svojstvima. Prema mišljenju velikog broja suvremenih znanstvenika, prava era vodika još uvijek je u tijeku, iako je u isto vrijeme drugi veliki dio znanstvene zajednice skeptičan prema takvim ekstremnim manifestacijama optimizma. Među optimistima koji podržavaju prvu hipotezu i najzagriženijim zagovornicima vodikove ideje, naravno, moraju biti Bavarci iz BMW-a. Njemačka automobilska kompanija vjerojatno je najbolje svjesna neizbježnih izazova na putu prema vodikovom gospodarstvu i prije svega svladava poteškoće u prijelazu s ugljikovodičnih goriva na vodik.

Ambicija

Sama ideja o korištenju goriva koje je jednako ekološki prihvatljivo i neiscrpno poput rezervi goriva zvuči poput magije čovječanstvu u stisku energetske borbe. Danas postoji više od jednog ili dva "vodikova društva" čija je misija promicanje pozitivnog stava prema lakom plinu te stalno organiziranje sastanaka, simpozija i izložbi. Tvrtka za gume Michelin, primjerice, ulaže velika sredstva u organiziranje sve popularnijeg Michelin Challenge Bibenduma, globalnog foruma usmjerenog na vodik za održiva goriva i automobile.

No, optimizam koji proizlazi iz govora na ovakvim forumima još uvijek nije dovoljan za praktičnu provedbu divne vodikove idile, a ulazak u vodikovu ekonomiju beskrajno je složen i neizvediv događaj na ovom tehnološkom stupnju razvoja civilizacije.

Međutim, u posljednje vrijeme čovječanstvo nastoji koristiti sve više i više alternativnih izvora energije, naime, vodik može postati važan most za skladištenje energije sunca, vjetra, vode i biomase, pretvarajući je u kemijsku energiju. ... Jednostavno rečeno, to znači da se električna energija proizvedena ovim prirodnim izvorima ne može skladištiti u velikim količinama, već se može koristiti za proizvodnju vodika razgradnjom vode na kisik i vodik.

Koliko god čudno zvučalo, neke su naftne kompanije među glavnim zagovornicima ove sheme, među kojima je najdosljedniji britanski naftni div BP, koji ima specifičnu investicijsku strategiju za značajna ulaganja na ovom području. Naravno, vodik se može ekstrahirati i iz neobnovljivih izvora ugljikovodika, no u tom slučaju čovječanstvo mora tražiti rješenje problema skladištenja ugljičnog dioksida dobivenog tim procesom. Nepobitna je činjenica da su tehnološki problemi proizvodnje, skladištenja i transporta vodika rješivi - u praksi se ovaj plin već proizvodi u velikim količinama i koristi kao sirovina u kemijskoj i petrokemijskoj industriji. U tim slučajevima, međutim, skupoća vodika nije kobna, jer se on "pretapa" u skupoću produkata u čijoj sintezi sudjeluje.

Međutim, nešto je složenije pitanje korištenja lakog plina kao izvora energije. Znanstvenici su dugo razbijali glavu tražeći moguću stratešku alternativu loživom ulju, a do sada su došli do jednoglasnog mišljenja da je vodik ekološki najprihvatljiviji i dovoljno energetski dostupan. Samo on ispunjava sve potrebne uvjete za nesmetan prijelaz na promjenu trenutnog statusa quo. U pozadini svih ovih prednosti nalazi se jednostavna, ali vrlo važna činjenica – ekstrakcija i upotreba vodika vrti se oko prirodnog ciklusa spajanja i razgradnje vode… Ako čovječanstvo poboljša proizvodne metode korištenjem prirodnih izvora kao što su sunčeva energija, vjetar i voda, vodik se može proizvesti i koristiti u neograničenim količinama bez ispuštanja štetnih emisija. Kao obnovljivi izvor energije, vodik je dugo bio rezultat značajnih istraživanja u raznim programima u Sjevernoj Americi, Europi i Japanu. Potonji su pak dio rada na širokom spektru zajedničkih projekata usmjerenih na stvaranje cjelovite vodikove infrastrukture, uključujući proizvodnju, skladištenje, transport i distribuciju. Često su ti razvoji popraćeni značajnim državnim subvencijama i temeljeni su na međunarodnim sporazumima. U studenom 2003., primjerice, potpisan je Međunarodni sporazum o partnerstvu u gospodarstvu vodikom koji uključuje najveće industrijske zemlje svijeta poput Australije, Brazila, Kanade, Kine, Francuske, Njemačke, Islanda, Indije, Italije i Japana. , Norveška, Koreja, Rusija, UK, SAD i Europska komisija. Svrha ove međunarodne suradnje je "organizirati, potaknuti i ujediniti napore različitih organizacija na putu prema eri vodika, kao i podržati stvaranje tehnologija za proizvodnju, skladištenje i distribuciju vodika".

Mogući put do korištenja ovog ekološki prihvatljivog goriva u automobilskom sektoru može biti dvojak. Jedan od njih su uređaji poznati kao "gorivne ćelije", u kojima se kemijskom kombinacijom vodika i kisika iz zraka oslobađa električna energija, a drugi je razvoj tehnologija za korištenje tekućeg vodika kao goriva u cilindrima klasičnog motora s unutarnjim izgaranjem. . Drugi smjer psihološki je bliži i potrošačima i automobilskim kompanijama, a BMW je njegov najsvjetliji zagovornik.

Proizvodnja

Trenutno se u svijetu proizvodi više od 600 milijardi kubičnih metara čistog vodika. Glavna sirovina za njegovu proizvodnju je prirodni plin koji se prerađuje u procesu poznatom kao "reforming". Manje količine vodika dobivaju se drugim procesima kao što su elektroliza spojeva klora, djelomična oksidacija teškog ulja, rasplinjavanje ugljena, piroliza ugljena za proizvodnju koksa i reformiranje benzina. Otprilike polovica svjetske proizvodnje vodika koristi se za sintezu amonijaka (koji se koristi kao sirovina u proizvodnji gnojiva), za rafiniranje nafte i za sintezu metanola. Ovi proizvodni programi opterećuju okoliš u različitim stupnjevima i, nažalost, nijedan od njih ne nudi smislenu alternativu trenutnom energetskom statusu quo - prvo, zato što koriste neobnovljive izvore, a drugo, zato što ta proizvodnja oslobađa neželjene tvari poput ugljika dioksid, koji je glavni krivac. Efekt staklenika. Zanimljiv prijedlog za rješavanje ovog problema nedavno su dali istraživači koje financiraju Europska unija i njemačka vlada, koji su stvorili takozvanu tehnologiju "sekvestracije", u kojoj se ugljični dioksid proizveden tijekom proizvodnje vodika iz prirodnog plina pumpa u stara iscrpljena polja. nafta, prirodni plin ili ugljen. Međutim, ovaj proces nije lako provesti, budući da ni naftna ni plinska polja nisu prave šupljine u zemljinoj kori, već su najčešće porozne pješčane strukture.

Buduća metoda proizvodnje vodika koja najviše obećava ostaje razgradnja vode pomoću struje, poznata još od osnovne škole. Princip je krajnje jednostavan - na dvije elektrode uronjene u vodenu kupelj dovodi se električni napon, pri čemu pozitivno nabijeni ioni vodika idu na negativnu elektrodu, a negativno nabijeni ioni kisika na pozitivnu. U praksi se za ovu elektrokemijsku razgradnju vode koristi nekoliko glavnih metoda - "alkalna elektroliza", "membranska elektroliza", "elektroliza visokog pritiska" i "elektroliza visoke temperature".

Sve bi bilo savršeno da jednostavna aritmetika dijeljenja ne zadire u iznimno važan problem podrijetla električne energije potrebne za tu svrhu. Činjenica je da njena proizvodnja danas neizbježno emitira štetne nusproizvode čija količina i vrsta variraju ovisno o tome kako se radi, a prije svega proizvodnja električne energije je neučinkovit i vrlo skup proces.

Prekidanje začaranog kruga i zatvaranje ciklusa čiste energije trenutno je moguće samo kada se prirodna, a posebno sunčeva energija koristi za proizvodnju električne energije potrebne za razgradnju vode. Rješavanje ovog problema nesumnjivo će zahtijevati puno vremena, novca i truda, ali u mnogim dijelovima svijeta stvaranje električne energije na ovaj način već je postalo činjenica.

BMW, primjerice, igra aktivnu ulogu u stvaranju i razvoju solarnih elektrana. Elektrana, izgrađena u malom bavarskom gradu Neuburgu, koristi fotonaponske ćelije za proizvodnju energije koja proizvodi vodik. Posebno su zanimljivi sustavi koji koriste sunčevu energiju za grijanje vode, kažu inženjeri tvrtke, a dobivena para pokreće generatore električne energije - takve solarne elektrane već rade u pustinji Mojave u Kaliforniji, a proizvode 354 MW električne energije. Energija vjetra također postaje sve važnija, a vjetroelektrane na obalama zemalja kao što su SAD, Njemačka, Nizozemska, Belgija i Irska imaju sve važniju gospodarsku ulogu. U različitim dijelovima svijeta postoje i tvrtke koje izvlače vodik iz biomase.

Mjesto pohrane

Vodik se može skladištiti u velikim količinama i u plinskoj i u tekućoj fazi. Najveći od ovih ležišta, u kojima je vodik pod relativno niskim tlakom, nazivaju se "plinomjeri". Srednji i manji spremnici prikladni su za skladištenje vodika pod tlakom od 30 bara, dok najmanji posebni spremnici (skupi uređaji izrađeni od posebnog čelika ili kompozitnih materijala ojačanih ugljičnim vlaknima) održavaju konstantan tlak od 400 bara.

Vodik se također može pohraniti u tekućoj fazi na -253°C po jedinici volumena, sadržavajući 0 puta više energije nego kada je pohranjen na 1,78 bara – da bi se postigla ekvivalentna količina energije u ukapljenom vodiku po jedinici volumena, plin se mora komprimirati do 700 bara. Upravo zbog veće energetske učinkovitosti ohlađenog vodika BMW surađuje s njemačkim rashladnim koncernom Linde koji je razvio moderne kriogene uređaje za ukapljivanje i skladištenje vodika. Znanstvenici nude i druge, ali manje primjenjive, alternative skladištenju vodika, na primjer, skladištenje pod pritiskom u posebnom metalnom brašnu u obliku metalnih hidrida itd.

Prijevoz

U područjima s visokom koncentracijom kemijskih postrojenja i rafinerija nafte, mreža za prijenos vodika već je uspostavljena. Općenito, tehnologija je slična prijevozu prirodnog plina, ali uporaba potonjeg za potrebe vodika nije uvijek moguća. Međutim, čak su i u prošlom stoljeću mnoge kuće u europskim gradovima bile osvijetljene laganim plinovodom koji je sadržavao do 50% vodika i koristio se kao gorivo za prve stacionarne motore s unutarnjim izgaranjem. Današnja razina tehnologije također omogućava transkontinentalni transport ukapljenog vodika preko postojećih kriogenih tankera, sličnih onima koji se koriste za prirodni plin. Trenutno znanstvenici i inženjeri ulažu najveće nade i napore na polju stvaranja adekvatnih tehnologija za ukapljivanje i transport tekućeg vodika. U tom smislu, ti brodovi, kriogeni željeznički spremnici i kamioni mogu postati osnova za budući transport vodika. U travnju 2004. otvorena je prva stanica za punjenje ukapljenog vodika te vrste, koju su zajednički razvili BMW i Steyr, u neposrednoj blizini münchenske zračne luke. Uz njegovu pomoć, punjenje spremnika ukapljenim vodikom vrši se potpuno automatski, bez sudjelovanja i bez rizika za vozača automobila.

Dodajte komentar