Bandomasis važiavimas BMW ir vandenilis: pirmoji dalis
Bandomasis važiavimas

Bandomasis važiavimas BMW ir vandenilis: pirmoji dalis

Bandomasis važiavimas BMW ir vandenilis: pirmoji dalis

Artėjančios audros ūžimas vis dar aidėjo danguje, kai didžiulis lėktuvas artėjo prie nusileidimo vietos netoli Naujojo Džersio. 6 m. Gegužės 1937 d. Hindenburgo dirižablis atliko pirmąjį skrydį sezone ir skraidino 97 keleivius.

Po kelių dienų didžiulis vandeniliu užpildytas balionas turi skristi atgal į Frankfurtą prie Maino. Visos vietos skrydyje jau seniai buvo rezervuotos Amerikos piliečių, norinčių liudyti Didžiosios Britanijos karaliaus Jurgio VI karūnavimą, tačiau likimas nutarė, kad šie keleiviai niekada nelips į orlaivio milžiną.

Netrukus po pasirengimo dirižabliui nusileisti, jo vadas Rosendahlas pastebėjo liepsnas ant jo korpuso, o po kelių sekundžių didžiulis kamuolys virto grėsmingu skraidančiu rąstu, po kito pusmečio ant žemės liko tik apgailėtinos metalo skeveldros. minutė. Vienas iš labiausiai stebinančių dalykų šioje istorijoje yra širdį glostantis faktas, kad daugeliui degančio dirižablio keleivių galiausiai pavyko išgyventi.

Pabaigoje grafas Ferdinandas von Zeppelinas svajojo skristi lengvesne už orą transporto priemone, nubrėždamas apytikslę lengvųjų dujomis užpildyto orlaivio schemą ir pradėdamas praktinio jos įgyvendinimo projektus. Zeppelinas gyveno pakankamai ilgai, kad jo kūryba pamažu patektų į žmonių gyvenimą, ir mirė 1917 m., Netrukus prieš jo šaliai pralaimint Pirmąjį pasaulinį karą, o Versalio sutartis uždraudė naudoti jo laivus. Cepelinai buvo užmiršti daugeliui metų, bet atėjus Hitlerio valdžiai viskas vėl kinta svaiginančiu greičiu. Naujasis „Zeppelin“ vadovas daktaras Hugo Eckneris yra tvirtai įsitikinęs, kad projektuojant dirižablius reikia nemažai reikšmingų technologinių pokyčių, kurių pagrindinis yra degaus ir pavojingo vandenilio pakeitimas heliu. Deja, tačiau JAV, kuri tuo metu buvo vienintelė šios strateginės žaliavos gamintoja, negalėjo parduoti helio Vokietijai pagal specialų įstatymą, kurį Kongresas priėmė 1923 m. Štai kodėl naujasis laivas, pavadintas LZ 129, galiausiai yra varomas vandeniliu.

Didžiulio naujo baliono, pagaminto iš lengvojo aliuminio lydinių, konstrukcija siekia beveik 300 metrų ilgį ir yra apie 45 metrų skersmens. Milžinišką lėktuvą, prilygstantį „Titanikui“, varo keturi 16 cilindrų dyzeliniai varikliai, kurių kiekvienas turi 1300 AG. Natūralu, kad Hitleris nepraleido progos paversti „Hindenburgą“ ryškiu nacistinės Vokietijos propagandos simboliu ir padarė viską, kad paspartintų jos išnaudojimo pradžią. Todėl jau 1936 m. „Įspūdingas“ dirižablis reguliariai vykdė transatlantinius skrydžius.

Pirmojo skrydžio metu 1937 m. Naujojo Džersio nusileidimo aikštelė buvo pilna susijaudinusių žiūrovų, entuziastingų susitikimų, giminaičių ir žurnalistų, kurių daugelis laukė valandų valandas, kol audra nurims. Net radijas nušviečia įdomų įvykį. Kažkuriuo metu nerimą keliantį laukimą pertraukia kalbėtojo tyla, kuri po akimirkos isteriškai sušunka: „Iš dangaus krenta didžiulis ugnies kamuolys! Gyvų nėra... Laivas staiga užsidega ir akimirksniu atrodo kaip milžiniškas degantis fakelas. Kai kurie keleiviai, apimti panikos, pradėjo šokinėti iš gondolos, kad išvengtų baisaus gaisro, tačiau tai jiems pasirodė lemtinga dėl šimto metrų aukščio. Galiausiai išgyvena tik keli keleiviai, laukiantys, kol dirižablis priartės prie sausumos, tačiau daugelis jų smarkiai apdegė. Kažkuriuo momentu laivas neatlaikė siautėjančio gaisro žalos, tūkstančiai litrų laivapriekio balastinio vandens pradėjo pilti į žemę. „Hindenburg“ greitai iškyla, deganti galinė dalis atsitrenkia į žemę ir baigiasi visišku sunaikinimu per 34 sekundes. Spektaklio šokas sukrečia ant žemės susirinkusią minią. Tuo metu oficialia katastrofos priežastimi buvo laikomas griaustinis, dėl kurio užsiliepsnojo vandenilis, tačiau pastaraisiais metais vokiečių ir amerikiečių ekspertas kategoriškai įrodinėja, kad tragedija su „Hindenburgo“ laivu, kuris per daug audrų praėjo be problemų. , buvo nelaimės priežastis. Po daugybės archyvinės medžiagos stebėjimų jie padarė išvadą, kad gaisras kilo dėl dirižablio odą dengiančių degių dažų. Vokiečių dirižablio gaisras – viena baisiausių nelaimių žmonijos istorijoje, o šio baisaus įvykio prisiminimas daugeliui iki šiol labai skaudus. Net ir šiandien žodžių „dirižablis“ ir „vandenilis“ paminėjimas primena ugningą Naujojo Džersio pragarą, nors tinkamai „prijaukinus“, lengviausios ir gausiausios gamtoje esančios dujos galėtų būti itin naudingos, nepaisant pavojingų savybių. Daugelio šiuolaikinių mokslininkų nuomone, tikroji vandenilio era vis dar tęsiasi, nors tuo pačiu metu kita didelė dalis mokslo bendruomenės skeptiškai vertina tokias kraštutines optimizmo apraiškas. Tarp optimistų, palaikančių pirmąją hipotezę ir atkakliausių vandenilio idėjos šalininkų, žinoma, turi būti bavarai iš BMW. Vokietijos automobilių kompanija tikriausiai geriausiai žino apie neišvengiamus iššūkius kelyje į vandenilio ekonomiką ir, svarbiausia, įveikia sunkumus pereinant nuo angliavandenilių kuro prie vandenilio.

Ambicija

Pati idėja naudoti degalus, kurie yra nekenksmingi aplinkai ir neišsenkantys kaip kuro atsargos, energetinės kovos gniaužtuose žmonijai skamba kaip magija. Šiandien yra ne viena ir ne dvi „vandenilio draugijos“, kurių misija – skatinti pozityvų požiūrį į lengvąsias dujas ir nuolat rengti susitikimus, simpoziumus, parodas. Pavyzdžiui, padangų kompanija „Michelin“ daug investuoja į vis populiarėjančio „Michelin Challenge Bibendum“ – pasaulinio forumo, kuriame pagrindinis dėmesys skiriamas vandenilio tvariems degalams ir automobiliams, organizavimą.

Tačiau optimizmo, sklindančio iš kalbų tokiuose forumuose, vis dar nepakanka, kad būtų praktiškai įgyvendinta nuostabi vandenilio idilė, o įėjimas į vandenilio ekonomiką yra be galo sudėtingas ir neįgyvendinamas įvykis šiame technologiniame civilizacijos vystymosi etape.

Tačiau pastaruoju metu žmonija stengiasi naudoti vis daugiau alternatyvių energijos šaltinių, būtent vandenilis gali tapti svarbiu tiltu saugant saulės, vėjo, vandens ir biomasės energiją, paverčiant ją chemine energija. ... Paprasčiau tariant, tai reiškia, kad šių natūralių šaltinių pagaminta elektros energija negali būti kaupiama dideliais kiekiais, tačiau gali būti naudojama vandeniliui gaminti, skaidant vandenį deguonimi ir vandeniliu.

Kaip bebūtų keista, tarp pagrindinių šios schemos šalininkų yra kai kurios naftos kompanijos, tarp kurių nuosekliausia yra Didžiosios Britanijos naftos milžinė BP, turinti specifinę investavimo strategiją didelėms investicijoms į šią sritį. Žinoma, vandenilį galima išgauti ir iš neatsinaujinančių angliavandenilių šaltinių, tačiau tokiu atveju žmonija turi ieškoti šio proceso metu gauto anglies dvideginio saugojimo problemos sprendimo. Neginčijamas faktas, kad vandenilio gamybos, laikymo ir transportavimo technologinės problemos yra sprendžiamos – praktiškai šios dujos jau gaminamos dideliais kiekiais ir naudojamos kaip žaliava chemijos ir naftos chemijos pramonėje. Tačiau tokiais atvejais didelė vandenilio kaina nėra mirtina, nes jis „tirpsta“ į didelę produktų, kurių sintezėje jis dalyvauja, kainą.

Tačiau lengvųjų dujų, kaip energijos šaltinio, naudojimo klausimas yra šiek tiek sudėtingesnis. Mokslininkai jau seniai sukosi smegenyse ieškodami galimos strateginės alternatyvos mazutui ir iki šiol prieina prie vieningos nuomonės, kad vandenilis yra ekologiškiausias ir jo turintis pakankamai energijos. Tik jis atitinka visus būtinus reikalavimus sklandžiam perėjimui prie esamo status quo pasikeitimo. Visų šių privalumų pagrindas yra paprastas, bet labai svarbus faktas – vandenilio gavyba ir naudojimas sukasi aplink natūralų vandens susidarymo ir skaidymosi ciklą... Jei žmonija pagerins gamybos metodus, naudodama natūralius šaltinius, tokius kaip saulės energija, vėjas ir vanduo, vandenilį bus galima gaminti. ir naudoti neribotais kiekiais, neišskiriant jokių kenksmingų teršalų. Vandenilis, kaip atsinaujinantis energijos šaltinis, jau seniai buvo reikšmingų tyrimų įvairiose programose Šiaurės Amerikoje, Europoje ir Japonijoje rezultatas. Pastarieji savo ruožtu yra daugelio bendrų projektų, kuriais siekiama sukurti visą vandenilio infrastruktūrą, įskaitant gamybą, saugojimą, transportavimą ir paskirstymą, dalis. Dažnai šiuos pokyčius lydi didelės vyriausybės subsidijos ir jie grindžiami tarptautiniais susitarimais. Pavyzdžiui, 2003 m. lapkritį buvo pasirašyta Tarptautinė vandenilio ekonomikos partnerystės sutartis, į kurią įtrauktos didžiausios pasaulio pramoninės šalys, tokios kaip Australija, Brazilija, Kanada, Kinija, Prancūzija, Vokietija, Islandija, Indija, Italija ir Japonija. , Norvegija, Korėja, Rusija, JK, JAV ir Europos Komisija. Šio tarptautinio bendradarbiavimo tikslas – „organizuoti, skatinti ir suvienyti įvairių organizacijų pastangas kelyje į vandenilio erą, taip pat remti vandenilio gamybos, saugojimo ir paskirstymo technologijų kūrimą“.

Galimas šio aplinką tausojančio kuro naudojimo automobilių sektoriuje kelias gali būti dvejopas. Vienas iš jų – įrenginiai, žinomi kaip „kuro elementai“, kuriuose cheminis vandenilio ir deguonies derinys iš oro išskiria elektros energiją, o antrasis – skystojo vandenilio kaip kuro panaudojimo klasikinio vidaus degimo variklio cilindruose technologijų kūrimas. . Antroji kryptis psichologiškai artimesnė tiek vartotojams, tiek automobilių kompanijoms, o BMW yra ryškiausias jos rėmėjas.

Gamyba

Šiuo metu visame pasaulyje pagaminama daugiau nei 600 milijardų kubinių metrų gryno vandenilio. Pagrindinė žaliava jo gamybai yra gamtinės dujos, kurios apdorojamos vadinamuoju „reformavimu“. Mažesni vandenilio kiekiai išgaunami kitais procesais, tokiais kaip chloro junginių elektrolizė, dalinis sunkiosios naftos oksidavimas, anglių dujinimas, anglies pirolizė, gaminant koksą, ir benzino riformingas. Maždaug pusė pasaulyje pagaminamo vandenilio sunaudojama amoniako (kuris naudojamas kaip trąšų gamybos žaliava) sintezei, naftos perdirbimui ir metanolio sintezei. Šios gamybos schemos įvairiai apkrauna aplinką ir, deja, nė viena iš jų nepasiūlo prasmingos alternatyvos dabartiniam energetikos status quo – pirma, nes jose naudojami neatsinaujinantys šaltiniai, ir, antra, dėl to, kad gaminant išsiskiria nepageidaujamos medžiagos, pvz., anglis. dioksidas, kuris yra pagrindinis kaltininkas. Šiltnamio efektas. Įdomų pasiūlymą šiai problemai išspręsti neseniai pateikė Europos Sąjungos ir Vokietijos vyriausybės finansuojami mokslininkai, sukūrę vadinamąją „sekvestracijos“ technologiją, kurios metu iš gamtinių dujų vandenilio gamybos metu susidaręs anglies dioksidas pumpuojamas į seni išsekę laukai. naftos, gamtinių dujų ar anglies. Tačiau šį procesą įgyvendinti nėra lengva, nes nei naftos, nei dujų telkiniai nėra tikros žemės plutos ertmės, o dažniausiai yra porėtos smėlio struktūros.

Perspektyviausias ateities vandenilio gamybos būdas išlieka vandens skaidymas elektra, žinomas nuo pradinės mokyklos laikų. Principas itin paprastas – ant dviejų į vandens vonią panardintų elektrodų įvedama elektros įtampa, o į neigiamą elektrodą patenka teigiamai įkrauti vandenilio jonai, į teigiamą – į neigiamą krūvį įkrauti deguonies jonai. Praktikoje šiam elektrocheminiam vandens skaidymui naudojami keli pagrindiniai metodai – „šarminė elektrolizė“, „membraninė elektrolizė“, „aukšto slėgio elektrolizė“ ir „aukštos temperatūros elektrolizė“.

Viskas būtų puiku, jei paprasta dalybos aritmetika netrukdytų spręsti itin svarbios tam reikalingos elektros kilmės problemos. Faktas yra tas, kad šiuo metu gaminant ją neišvengiamai išsiskiria kenksmingi šalutiniai produktai, kurių kiekis ir rūšis skiriasi priklausomai nuo to, kaip tai daroma, o, svarbiausia, elektros gamyba yra neefektyvus ir labai brangus procesas.

Nutraukti piktybiškumą ir uždaryti švarios energijos ciklą šiuo metu įmanoma tik naudojant natūralią, o ypač saulės energiją, norint pagaminti elektrą, reikalingą vandeniui skaidyti. Šios užduoties sprendimas neabejotinai pareikalaus daug laiko, pinigų ir pastangų, tačiau daugelyje pasaulio šalių tokiu būdu gaminti elektros energiją jau tapo faktu.

Pavyzdžiui, BMW aktyviai dalyvauja kuriant ir plėtojant saulės elektrines. Nedideliame Bavarijos miestelyje Neuburge pastatyta elektrinė naudoja fotovoltinius elementus energijai gaminti, kuri gamina vandenilį. Bendrovės inžinierių teigimu, ypač įdomios yra sistemos, kurios naudoja saulės energiją vandeniui šildyti, o gautas garas maitina elektros generatorius – tokios saulės elektrinės jau veikia Mohave dykumoje Kalifornijoje, kuri generuoja 354 MW elektros energijos. Vėjo energija taip pat tampa vis svarbesnė – vėjo jėgainės tokių šalių, kaip JAV, Vokietija, Nyderlandai, Belgija ir Airija, pakrantėse atlieka vis svarbesnį ekonominį vaidmenį. Taip pat įvairiose pasaulio vietose yra įmonių, išgaunančių vandenilį iš biomasės.

Sandėliavimo vieta

Vandenilis gali būti laikomas dideliais kiekiais tiek dujų, tiek skysčio fazėse. Didžiausi iš šių rezervuarų, kuriuose vandenilio slėgis yra gana žemas, vadinami „dujų skaitikliais“. Vidutinės ir mažesnės talpyklos tinka vandeniliui laikyti esant 30 barų slėgiui, o mažiausios specialios talpyklos (brangūs įtaisai, pagaminti iš specialaus plieno arba kompozitinių medžiagų, sutvirtintų anglies pluoštu) palaiko pastovų 400 barų slėgį.

Vandenilis taip pat gali būti laikomas skystoje fazėje esant -253°C tūrio vienetui, turinčioje 0 kartų daugiau energijos nei laikant esant 1,78 baro – kad būtų pasiektas lygiavertis energijos kiekis suskystintame vandenilyje tūrio vienete, dujos turi būti suslėgtos. iki 700 barų. Būtent dėl ​​didesnio aušinamo vandenilio energetinio efektyvumo BMW bendradarbiauja su Vokietijos šaldymo koncernu „Linde“, sukūrusiu modernius kriogeninius vandenilio skystinimo ir saugojimo įrenginius. Mokslininkai siūlo ir kitas, bet mažiau taikomas vandenilio saugojimo alternatyvas, pavyzdžiui, laikymą esant slėgiui specialiuose metaliniuose miltuose metalo hidridų pavidalu ir pan.

Transportas

Teritorijose, kuriose yra didelė chemijos gamyklų ir naftos perdirbimo gamyklų koncentracija, jau sukurtas vandenilio perdavimo tinklas. Apskritai technologija yra panaši į gamtinių dujų transportavimą, tačiau pastarąsias panaudoti vandenilio reikmėms ne visada įmanoma. Tačiau net praėjusį šimtmetį daugelis Europos miestų namų buvo apšviesti lengvais dujotiekiais, kuriuose buvo iki 50% vandenilio ir kurie buvo naudojami kaip degalai pirmiesiems stacionariems vidaus degimo varikliams. Šiandienos technologijos lygis taip pat leidžia transkontinentinį transportuoti suskystintą vandenilį esamais kriogeniniais tanklaiviais, panašiais į tuos, kurie naudojami gamtinėms dujoms. Šiuo metu didžiausias viltis ir didžiausias pastangas deda mokslininkai ir inžinieriai tinkamų skysto vandenilio suskystinimo ir transportavimo technologijų kūrimo srityje. Šia prasme būtent šie laivai, kriogeniniai geležinkelio cisternos ir sunkvežimiai gali tapti būsimo vandenilio gabenimo pagrindu. 2004 m. Balandžio mėn. Šalia Miuncheno oro uosto buvo atidaryta pirmoji tokio tipo suskystinto vandenilio degalinė, kurią kartu sukūrė BMW ir „Steyr“. Su jo pagalba bakų užpildymas suskystintu vandeniliu atliekamas visiškai automatiškai, nedalyvaujant ir nerizikuojant automobilio vairuotojui.

Добавить комментарий