נסיעת מבחן ב.מ.וו ומימן: חלק ראשון

שאגת הסערה הממשמשת ובאה עדיין הדהדה בשמיים כשהמטוס הענק התקרב לאתר הנחיתה ליד ניו ג'רזי. ב- 6 במאי 1937, ספינת האוויר של הינדנבורג ביצעה את טיסתה הראשונה העונה והעלתה 97 נוסעים.

בעוד מספר ימים אמור לטוס בלון ענק מלא במימן לטוס חזרה לפרנקפורט אם מיין. כל המושבים בטיסה שמורים זה מכבר על ידי אזרחים אמריקאים המבקשים לחזות בהכתרתו של המלך הבריטי ג'ורג 'השישי, אך הגורל קבע כי נוסעים אלו לעולם לא יעלו על ענקית המטוסים.

זמן קצר לאחר השלמת ההכנות לנחיתה של ספינת האוויר, הבחין מפקדה רוזנדאל בלהבות שעל גופה, ולאחר מספר שניות הפך הכדור הענק לבול עץ מעופף מבשר רעות, והותיר רק שברי מתכת מעוררי רחמים על הקרקע לאחר עוד חצי שעה. דַקָה. אחד הדברים המפתיעים ביותר בסיפור הזה הוא העובדה מחממת הלב שרבים מהנוסעים על סיפון ספינת האוויר הבוערת הצליחו בסופו של דבר לשרוד.

הרוזן פרדיננד פון זפלין חלם לטוס ברכב קל יותר מהאוויר בסוף המאה ה -1917, לשרטט תרשים גס של מטוס מלא גז ולהשיק פרויקטים ליישומו המעשי. זפלין חי זמן רב כדי לראות את יצירתו נכנסת בהדרגה לחייהם של אנשים, ומתה בשנת 1923, זמן קצר לפני שמדינתו הפסידה במלחמת העולם הראשונה, והשימוש בספינותיו נאסר על ידי חוזה ורסאי. הצפלינים נשכחו במשך שנים רבות, אך הכל משתנה שוב במהירות מסחררת עם עלייתו לשליטתו של היטלר. ראשו החדש של זפלין, ד"ר הוגו אקנר, משוכנע בתוקף כי נדרשים מספר שינויים טכנולוגיים משמעותיים בתכנון ספינות אוויר, שהעיקרית שבהן היא החלפת מימן דליק ומסוכן בהליום. אולם למרבה הצער, ארצות הברית, שהייתה באותה עת היצרנית היחידה של חומר גלם אסטרטגי זה, לא יכלה למכור הליום לגרמניה על פי חוק מיוחד שהועבר על ידי הקונגרס בשנת 129. זו הסיבה שהספינה החדשה, המכונה LZ XNUMX, מונעת בסופו של דבר במימן.

בנייתו של בלון ענק ענק עשוי מסגסוגות אלומיניום קלות מגיע לאורך של כמעט 300 מטר וקוטרו כ- 45 מטר. מטוס הענק, המקביל לטיטאניק, מונע על ידי ארבעה מנועי דיזל 16 צילינדרים, כל אחד עם 1300 כ"ס. מטבע הדברים, היטלר לא פסח על ההזדמנות להפוך את "הינדנבורג" לסמל תעמולה חי של גרמניה הנאצית ועשה כל שניתן כדי להאיץ את תחילת ניצולו. כתוצאה מכך, כבר בשנת 1936 ביצעה ספינת האוויר "המרהיבה" טיסות טרנס-אטלנטיות סדירות.

בטיסה הראשונה ב-1937, אתר הנחיתה בניו ג'רזי היה עמוס בצופים נרגשים, מפגשים נלהבים, קרובי משפחה ועיתונאים, שרבים מהם חיכו שעות לשיכוך הסערה. אפילו הרדיו מסקר אירוע מעניין. בשלב מסוים, הציפייה המודאגת נקטעת בשתיקתו של הדובר, שאחרי רגע צועק בהיסטריה: “כדור אש ענקי נופל מהשמיים! אין אף אחד בחיים... הספינה נדלקת לפתע ונראית מיד כמו לפיד בוער ענק. כמה נוסעים בבהלה החלו לקפוץ מהגונדולה כדי להימלט מהשריפה המפחידה, אך התברר שהדבר קטלני עבורם בגלל גובהם של מאה מטרים. בסופו של דבר, רק מעטים מהנוסעים שמחכים לספינת האוויר להתקרב ליבשה שורדים, אך רבים מהם נכוו קשות. בשלב מסוים, הספינה לא עמדה בנזק של השריפה המשתוללת, ואלפי ליטרים של מי נטל בחרטום החלו לזרום לקרקע. ההינדנבורג רשימות במהירות, החלק האחורי הבוער מתרסק באדמה ומסתיים בהרס מוחלט תוך 34 שניות. הלם המחזה מטלטל את הקהל שנאסף על הקרקע. באותה תקופה, הגורם הרשמי להתרסקות נחשב לרעם, שגרם להצתת מימן, אך בשנים האחרונות, מומחה גרמני ואמריקאי טוענים קטגורית כי הטרגדיה עם ספינת הינדנבורג, שעברה סערות רבות ללא בעיות , היה הגורם לאסון. לאחר תצפיות רבות בצילומי ארכיון, הם הגיעו למסקנה שהשריפה התחילה עקב צבע דליק שכיסה את עור ספינת האוויר. שריפה של ספינת אוויר גרמנית היא אחד האסונות המרושעים ביותר בתולדות האנושות, והזיכרון של האירוע הנורא הזה עדיין כואב מאוד עבור רבים. אפילו היום, אזכור המילים "ספינת אוויר" ו"מימן" מעורר את הגיהנום הלוהט של ניו ג'רזי, אם כי אם "מבויתים" כראוי, הגז הקל והרב ביותר בטבע יכול להיות שימושי ביותר, למרות תכונותיו המסוכנות. לדברי מספר רב של מדענים מודרניים, העידן האמיתי של המימן עדיין נמשך, אם כי במקביל, החלק הגדול האחר של הקהילה המדעית ספקן לגבי גילויים קיצוניים כאלה של אופטימיות. בין האופטימיים שתומכים בהשערה הראשונה והתומכים הנלהבים ביותר ברעיון המימן, כמובן, חייבים להיות הבווארים מב.מ.וו. חברת הרכב הגרמנית מודעת כנראה בצורה הטובה ביותר לאתגרים הבלתי נמנעים בדרך למשק מימן ומעל הכל מתגברת על הקשיים במעבר מדלקים פחמימניים למימן.

אמביציה

עצם הרעיון של שימוש בדלק ידידותי לסביבה ובלתי נדלה כמו מאגרי דלק נשמע כמו קסם לאנושות שנמצאת באחיזת מאבק אנרגיה. כיום קיימות יותר מ"אגודת מימן" אחת או שתיים אשר ייעודן הוא לקדם גישה חיובית לגז קל ולארגן כל הזמן מפגשים, סימפוזיון ותערוכות. חברת הצמיגים מישלן, למשל, משקיעה רבות בארגון ה-Michelin Challenge Bibendum הפופולרי יותר ויותר, פורום עולמי המתמקד במימן לדלקים ולמכוניות ברי קיימא.

עם זאת, האופטימיות הנובעת מנאומים בפורומים כאלה עדיין אינה מספיקה ליישום מעשי של אידילית מימן נפלאה, והכניסה לכלכלת המימן היא אירוע מורכב עד אינסוף ובלתי מעשי בשלב הטכנולוגי הזה בהתפתחות הציוויליזציה.

אולם לאחרונה, האנושות חותרת להשתמש ביותר ויותר מקורות אנרגיה חלופיים, כלומר מימן יכול להפוך לגשר חשוב לאחסון אנרגיית השמש, הרוח, המים והביומסה ולהפיכתו לאנרגיה כימית. ... במילים פשוטות, משמעות הדבר היא כי החשמל המופק ממקורות טבעיים אלה אינו יכול להיות מאוחסן בכמויות גדולות, אלא ניתן לייצר מימן באמצעות פירוק מים לחמצן ומימן.

ככל שזה נשמע מוזר, חלק מחברות הנפט הן בין התומכים העיקריים בתוכנית זו, מהן העקבית ביותר היא ענקית הנפט הבריטית BP, שיש לה אסטרטגיית השקעה ספציפית להשקעות משמעותיות בתחום זה. כמובן שניתן להפיק מימן גם ממקורות פחמימנים שאינם מתחדשים, אך במקרה זה על האנושות לחפש פתרון לבעיית אגירת הפחמן הדו חמצני המתקבל בתהליך זה. עובדה שאין עליה עוררין היא שהבעיות הטכנולוגיות של ייצור, אחסון ושינוע מימן ניתנות לפתרון – בפועל הגז הזה כבר מיוצר בכמויות גדולות ומשמש כחומר גלם בתעשיות הכימיות והפטרוכימיות. אולם במקרים אלו העלות הגבוהה של המימן אינה קטלנית, שכן היא "נמסה" לעלות הגבוהה של המוצרים בסינתזה שבהם הוא משתתף.

עם זאת, שאלת השימוש בגז קל כמקור אנרגיה היא קצת יותר מסובכת. מדענים עסקו במוחם במשך זמן רב בחיפוש אחר אלטרנטיבה אסטרטגית אפשרית למזוט, ועד כה הם הגיעו לדעה פה אחד כי מימן הוא הידידותי ביותר לסביבה וזמין באנרגיה מספקת. רק הוא עומד בכל הדרישות הנדרשות למעבר חלק לשינוי בסטטוס קוו הנוכחי. בבסיס כל היתרונות הללו עומדת עובדה פשוטה אך חשובה מאוד - ההפקה והשימוש במימן סובבים סביב המחזור הטבעי של תרכובות ופירוק מים... אם האנושות תשפר את שיטות הייצור תוך שימוש במקורות טבעיים כמו אנרגיה סולארית, רוח ומים, ניתן לייצר מימן ולהשתמש בכמויות בלתי מוגבלות ללא פליטת פליטות מזיקות. כמקור אנרגיה מתחדש, מימן הוא זה מכבר תוצאה של מחקר משמעותי בתוכניות שונות בצפון אמריקה, אירופה ויפן. האחרונים, בתורם, הם חלק מהעבודה על מגוון רחב של פרויקטים משותפים שמטרתם ליצור תשתית מימן שלמה, כולל ייצור, אחסון, הובלה והפצה. לעתים קרובות התפתחויות אלו מלוות בסבסוד ממשלתי משמעותי ומבוססות על הסכמים בינלאומיים. בנובמבר 2003, למשל, נחתם הסכם השותפות הבינלאומי לכלכלת המימן, הכולל את המדינות המתועשות הגדולות בעולם כמו אוסטרליה, ברזיל, קנדה, סין, צרפת, גרמניה, איסלנד, הודו, איטליה ויפן. , נורבגיה, קוריאה, רוסיה, בריטניה, ארה"ב והנציבות האירופית. מטרת שיתוף הפעולה הבינלאומי הזה היא "לארגן, לעורר ולאחד את המאמצים של ארגונים שונים בדרך לעידן המימן, כמו גם לתמוך ביצירת טכנולוגיות לייצור, אחסון והפצה של מימן".

הדרך האפשרית לשימוש בדלק ידידותי לסביבה הזה במגזר הרכב יכולה להיות כפולה. אחד מהם הוא מכשירים המכונים "תאי דלק", שבהם השילוב הכימי של מימן עם חמצן מהאוויר משחרר חשמל, והשני הוא פיתוח טכנולוגיות לשימוש במימן נוזלי כדלק בצילינדרים של מנוע בעירה פנימית קלאסי. . הכיוון השני קרוב יותר מבחינה פסיכולוגית הן לצרכנים והן לחברות הרכב, וב.מ.וו היא התומכת הנלהבת ביותר שלה.

הפקה

נכון להיום, יותר מ-600 מיליארד מטרים מעוקבים של מימן טהור מיוצרים ברחבי העולם. חומר הגלם העיקרי להפקתו הוא גז טבעי, המעובד בתהליך המכונה "רפורמה". כמויות קטנות יותר של מימן מוחזרות על ידי תהליכים אחרים כגון אלקטרוליזה של תרכובות כלור, חמצון חלקי של נפט כבד, גיזוז פחם, פירוליזה של פחם להפקת קוקוס, ורפורמת בנזין. כמחצית מתפוקת המימן בעולם משמשת לסינתזה של אמוניה (המשמשת כחומר הזנה לייצור דשנים), בזיקוק נפט ובסינתזה של מתנול. תוכניות ייצור אלה מכבידות על הסביבה בדרגות שונות, ולמרבה הצער, אף אחת מהן לא מציעה אלטרנטיבה משמעותית לסטטוס קוו האנרגטי הנוכחי - ראשית, משום שהן משתמשות במקורות לא מתחדשים, ושנית, משום שהייצור משחרר חומרים לא רצויים כמו פחמן. דו חמצני, שהוא האשם העיקרי. אפקט החממה. הצעה מעניינת לפתרון בעיה זו הועלתה לאחרונה על ידי חוקרים במימון האיחוד האירופי וממשלת גרמניה, שיצרו טכנולוגיית "סקווסטרציה" כביכול, שבה פחמן דו חמצני המופק במהלך הפקת מימן מגז טבעי נשאבת לתוך שדות ישנים מדוללים. נפט, גז טבעי או פחם. עם זאת, תהליך זה אינו קל ליישום, שכן לא שדות נפט או גז הם חללים אמיתיים בקרום כדור הארץ, אלא הם לרוב מבנים חוליים נקבוביים.

השיטה העתידית המבטיחה ביותר להפקת מימן נותרה פירוק מים באמצעות חשמל, הידועה מאז בית הספר היסודי. העיקרון פשוט ביותר - מתח חשמלי מופעל על שתי אלקטרודות הטבולות באמבט מים, בעוד יוני מימן בעלי מטען חיובי עוברים לאלקטרודה השלילית, ויוני חמצן בעלי מטען שלילי עוברים לחיובית. בפועל משתמשים בכמה שיטות עיקריות לפירוק אלקטרוכימי זה של מים – "אלקטרוליזה בסיסית", "אלקטרוליזה ממברנה", "אלקטרוליזה בלחץ גבוה" ו"אלקטרוליזה בטמפרטורה גבוהה".

הכל יהיה מושלם אם החשבון הפשוט של החלוקה לא היה מפריע לבעיה החשובה ביותר של מקור החשמל הדרוש למטרה זו. העובדה היא שכיום ייצורו פולט בהכרח תוצרי לוואי מזיקים, שכמותם וסוגם משתנה בהתאם לאופן הביצוע, ובעיקר, ייצור החשמל הוא תהליך לא יעיל ויקר מאוד.

שבירת האכזריות וסגירת מעגל האנרגיה הנקייה אפשרית כרגע רק כאשר משתמשים באנרגיה טבעית ובעיקר סולארית להפקת חשמל הדרוש לפירוק מים. ללא ספק פתרון משימה זו ידרוש זמן רב, כסף ומאמץ, אך במקומות רבים בעולם ייצור חשמל בדרך זו כבר הפך לעובדה.

BMW, למשל, ממלאת תפקיד פעיל ביצירה ופיתוח של תחנות כוח סולאריות. תחנת הכוח, שנבנתה בעיירה הקטנה נויבורג בבוואריה, משתמשת בתאים פוטו-וולטאיים להפקת אנרגיה המייצרת מימן. מערכות המשתמשות באנרגיה סולארית לחימום מים מעניינות במיוחד, אומרים מהנדסי החברה, והקיטור שנוצר מפעיל מחוללי חשמל - מפעלים סולאריים כאלה כבר פועלים במדבר מוהאבי בקליפורניה, שמייצרים 354 מגה-וואט של חשמל. גם אנרגיית הרוח הופכת חשובה יותר ויותר, כאשר חוות רוח בחופי מדינות כמו ארה"ב, גרמניה, הולנד, בלגיה ואירלנד ממלאות תפקיד כלכלי חשוב יותר ויותר. ישנן גם חברות המפיקות מימן מביומסה בחלקים שונים של העולם.

מקום אחסון

ניתן לאחסן מימן בכמויות גדולות גם בשלבים של גז וגם של נוזלים. הגדולים מבין המאגרים הללו, בהם המימן נמצא בלחץ נמוך יחסית, מכונים "מדי גז". מיכלים בינוניים וקטנים יותר מתאימים לאחסון מימן בלחץ של 30 בר, ואילו המכלים המיוחדים הקטנים ביותר (מכשירים יקרים העשויים מפלדה מיוחדת או מחומרים מרוכבים המחוזקים בסיבי פחמן) שומרים על לחץ קבוע של 400 בר.

ניתן לאחסן מימן גם בשלב נוזלי ב-253 מעלות צלזיוס ליחידת נפח, המכיל פי 0 יותר אנרגיה מאשר כאשר הוא מאוחסן ב-1,78 בר - כדי להשיג את כמות האנרגיה המקבילה של מימן נוזלי ליחידת נפח, יש לדחוס את הגז למעלה עד 700 בר. בדיוק בגלל היעילות האנרגטית הגבוהה יותר של מימן מקורר, ב.מ.וו משתפת פעולה עם קונצרן הקירור הגרמני Linde, שפיתח מכשירים קריוגניים מודרניים להנזלת ואחסון מימן. מדענים מציעים גם חלופות אחרות, אך ישימות פחות, לאחסון מימן, למשל, אחסון בלחץ בקמח מתכת מיוחד בצורת הידריד מתכת וכו'.

הוֹבָלָה

באזורים עם ריכוז גבוה של מפעלים כימיים ובתי זיקוק לנפט, כבר הוקמה רשת העברת מימן. באופן כללי, הטכנולוגיה דומה להובלת גז טבעי, אך השימוש באחרון לצרכי המימן אינו תמיד אפשרי. עם זאת, גם במאה שעברה, בתים רבים בערי אירופה הוארו על ידי צינור גז קל, שהכיל עד 50% מימן ושימש כדלק למנועי הבעירה הפנימית הנייחים הראשונים. הרמה הטכנולוגית של ימינו מאפשרת גם הובלה חוצה יבשות של מימן נוזלי דרך מכליות קריוגניות קיימות הדומות לאלו המשמשות לגז טבעי. נכון לעכשיו, מדענים ומהנדסים עושים את התקוות והמאמצים הגדולים ביותר בתחום יצירת טכנולוגיות נאותות להזרמה ולהובלה של מימן נוזלי. במובן זה ספינות, מיכלי רכבת קריוגניים ומשאיות הם אלה שיכולים להפוך לבסיס להובלה עתידית של מימן. באפריל 2004 נפתחה תחנת מילוי המימן הנוזלי הראשונה מסוגה, שפותחה במשותף על ידי BMW ו- Steyr, בסביבה הקרובה של שדה התעופה במינכן. בעזרתו מילוי המכלים במימן נוזלי מתבצע באופן אוטומטי לחלוטין, ללא השתתפות וללא סיכון לנהג הרכב.