Тэст драйв BMW і вадарод: частка першая

Грукат насоўваецца буры ўсё яшчэ рэхам адбіваўся ў небе, калі велізарны самалёт набліжаўся да месца пасадкі недалёка ад Нью-Джэрсі. 6 мая 1937 года дырыжабль "Гіндэнбург" здзейсніў свой першы ў сезоне палёт, узяўшы на борт 97 пасажыраў.

Праз некалькі дзён вялізны паветраны шар, напоўнены вадародам, павінен паляцець назад у Франкфурт-на-Майне. Усе месцы на рэйс ужо даўно зарэзерваваны амерыканскімі грамадзянамі, якія прагнуць стаць сведкамі каранацыі брытанскага караля Георга VI, але лёс распарадзіўся, што гэтыя пасажыры ніколі не сядуць на борт авіягіганта.

Неўзабаве пасля завяршэння падрыхтоўкі да прызямлення дырыжабля яго камандзір Розендаль заўважыў полымя на яго корпусе, а праз некалькі секунд велізарны шар ператварыўся ў злавеснае якое ляціць бервяно, пакінуўшы на зямлі толькі бездапаможныя металічныя абломкі яшчэ праз паўхвіліны. Адна з самых дзіўных рэчаў у гэтай гісторыі - уцешны факт, што шматлікім пасажырам на борце запаленага дырыжабля ў выніку атрымалася выжыць.

Граф Фердынанд фон Цэпелін марыў аб палётах на апараце лягчэй паветра яшчэ ў канцы XIX стагоддзя, накідаўшы грубую схему лёгкага газанапоўненага самалёта і запусціўшы праекты па яе практычнай рэалізацыі. Цэпелін пражыў дастаткова доўга, каб убачыць, як яго тварэнне паступова ўваходзіць у жыццё людзей, і памёр у 1917 годзе, незадоўга да таго, як яго краіна прайграла Першую сусветную вайну, а выкарыстанне яго караблёў было забаронена Версальскай дамовай. Цэпеліны былі забытыя на доўгія гады, але ўсё зноў мяняецца з галавакружнай хуткасцю з прыходам да ўлады Гітлера. Новы кіраўнік кампаніі Zeppelin доктар Х'юга Экнер цвёрда перакананы ў тым, што ў канструкцыі дырыжабляў неабходны шэраг значных тэхналагічных змен, галоўным з якіх з'яўляецца замена лёгкаўзгаральных і небяспечнага вадароду геліем. Нажаль, аднак, Злучаныя Штаты, якія ў той час былі адзіным вытворцам гэтай стратэгічнай сыравіны, не маглі прадаваць гелій Нямеччыны ў адпаведнасці са адмысловым законам, прынятым Кангрэсам у 1923 году. Вось чаму новы карабель, пазначаны LZ 129, з часам запраўляюць вадародам.

Канструкцыя вялізнага новага аэрастата з лёгкіх алюмініевых сплаваў дасягае ў даўжыню амаль 300 м і мае дыяметр каля 45 метраў. Гіганцкі самалёт, эквівалентны "Тытаніку", абсталяваны чатырма 16-цыліндравымі дызельнымі рухавікамі, кожны магутнасцю 1300 л.з. Натуральна, Гітлер не выпусціў магчымасці ператварыць "Гіндэнбург" у яркі прапагандысцкі сімвал нацысцкай Германіі і зрабіў усё магчымае, каб паскорыць пачатак яго эксплуатацыі. У выніку ўжо ў 1936 году "эфектны" дырыжабль здзяйсняў рэгулярныя трансатлантычныя пералёты.

Падчас першага палёту ў 1937 годзе на пасадачнай пляцоўцы ў Нью-Джэрсі сабраўся натоўп узбуджаных гледачоў, захопленых сустрэч, сваякоў і журналістаў, многія з якіх гадзінамі чакалі, пакуль сціхне шторм. Нават радыё асвятляе цікавую падзею. У нейкі момант трывожнае чаканне перарываецца маўчаннем размаўлялага, які праз імгненне істэрычна крычыць: «Вялізны агністы шар падае з неба! Няма нікога жывога… Карабель раптам загараецца і імгненна выглядае як гіганцкая падпаленая паходня. Некаторыя пасажыры ў паніцы пачалі скакаць з гандолы, каб выратавацца ад жахлівага пажару, але гэта аказалася для іх фатальным з-за вышыні ў сто метраў. У рэшце рэшт, выжываюць толькі некаторыя з пасажыраў, якія чакаюць, калі дырыжабль наблізіцца да зямлі, але многія з іх моцна абгарэлі. У нейкі момант карабель не вытрымаў пашкоджанняў бушуючага пажару, і тысячы літраў баластнай вады ў насавой частцы пачалі вылівацца ў зямлю. Гіндэнбург хутка хіліцца, падпаленая задняя частка ўразаецца ў зямлю і ўсё сканчаецца поўным разбурэннем за 34 секунды. Шок ад відовішча трасе натоўп, які сабраўся на зямлі. У той час афіцыйнай прычынай крушэння лічыўся гром, які выклікаў узгаранне вадароду, але ў апошнія гады нямецкі і амерыканскі эксперт катэгарычна сцвярджаюць, што прычынай катастрофы стала трагедыя з караблём Гіндэнбург, які без праблем прайшоў праз мноства штармоў. Пасля шматлікіх назіранняў за кадрамі з архіўнай плёнкі яны прыйшлі да высновы, што пажар пачаўся з-за гаручай фарбы, якая пакрывае ашалёўку дырыжабля. Пажар нямецкага дырыжабля - адна з самых злавесных катастроф у гісторыі чалавецтва, і памяць аб гэтай жудаснай падзеі для многіх да гэтага часу вельмі балючая. Нават сёння згадка слоў "дырыжабль" і "вадарод" выклікае асацыяцыі з вогненным пеклам у Нью-Джэрсі, хоць, калі "прыручыць" адпаведным чынам, самы лёгкі і самы распаўсюджаны газ у прыродзе мог бы быць надзвычай карысным, нягледзячы на ​​небяспечны яго ўласцівасці. Па меркаванні вялікай колькасці сучасных навукоўцаў, сапраўдная эра вадароду ўсё яшчэ працягваецца, хоць у той жа час іншая большая частка навуковай супольнасці скептычна ставіцца да такіх крайніх праяў аптымізму. Сярод аптымістаў, якія падтрымліваюць першую гіпотэзу, і найболей перакананых прыхільнікаў вадароднай ідэі, несумнеўна, павінны быць баварцы з BMW. Нямецкая аўтамабільная кампанія, верагодна, лепш за ўсіх ведае аб непазбежных праблемах на шляху да вадароднай эканомікі і, перш за ўсё, пераадольвае цяжкасці ў працэсе пераходу з вуглевадароднага паліва на вадарод.

Амбіцыі

Сама ідэя выкарыстання паліва, якое з'яўляецца такім жа экалагічна чыстым і невычэрпным, як запасы паліва, гучыць як магія для чалавецтва, ахопленага энергетычнай барацьбой. Сёння існуе больш аднаго-двух "вадародных таварыстваў", задача якіх - садзейнічаць пазітыўным адносінам да лёгкага газу і пастаянна арганізоўваць сустрэчы, сімпозіумы і выставы. Шынная кампанія Michelin, напрыклад, укладвае вялікія сродкі ў арганізацыю які робіцца ўсё папулярнейшым Michelin Challenge Bibendum, сусветнага форума, прысвечанага па-экалагічнаму бяспечным выглядам паліва і аўтамабілям і засяроджанага на вадародзе.

Аднак аптымізму, які зыходзіць ад выступаў на падобных форумах, усё ж недастаткова для практычнай рэалізацыі выдатнай вадароднай ідыліі, а ўваходжанне ў вадародную эканоміку - бясконца складанае і няздзейснае мерапрыемства на дадзеным тэхналагічным этапе развіцця цывілізацыі.

Аднак у апошні час чалавецтва імкнецца выкарыстаць усё больш і больш альтэрнатыўных крыніц энергіі, а менавіта вадарод можа стаць важным мастом для захоўвання энергіі сонца, вятры, воды і біямасы, ператвараючы яе ў хімічную энергію. . Прасцей кажучы, гэта азначае, што электрычнасць, вырабленае гэтымі натуральнымі крыніцамі, не можа захоўвацца ў вялікіх аб'ёмах, але можа выкарыстоўвацца для вытворчасці вадароду шляхам раскладання вады на кісларод і вадарод.

Як гэта ні дзіўна гучыць, некаторыя нафтавыя кампаніі з'яўляюцца аднымі з асноўных прыхільнікаў гэтай схемы, сярод якіх найболей паслядоўным з'яўляецца брытанскі нафтавы гігант BP, у якога ёсць адмысловая інвестыцыйная стратэгія для значных інвестыцый у гэтай сферы. Вядома, вадарод таксама можна здабываць з неаднаўляльных крыніц вуглевадародаў, але ў гэтым выпадку чалавецтва павінна шукаць рашэнне праблемы захоўвання дыяксіду вугляроду, атрыманага ў гэтым працэсе. Бясспрэчны факт, што тэхналагічныя праблемы здабычы, захоўвання і транспарціроўкі вадароду вырашальныя - на практыцы ўжо зараз у велізарных колькасцях гэты газ вырабляецца і выкарыстоўваецца ў якасці сыравіны ў хімічнай і нафтахімічнай прамысловасці. У гэтых выпадках, аднак, высокі кошт вадароду не фатальны, паколькі ён «растае» у высокім кошце прадуктаў, у сінтэзе якіх ён удзельнічае.

Аднак пытанне выкарыстання лёгкага газу ў якасці крыніцы энергіі крыху больш складанае. Навукоўцы доўга ламалі галаву ў пошуках магчымай стратэгічнай альтэрнатывы нафтаваму паліву, і пакуль яны прыйшлі да аднадушнага меркавання, што вадарод з'яўляецца найболей па-экалагічнаму чыстым і даступным у дастатковай колькасці энергіі. Толькі ён адказвае ўсім неабходным патрабаванням для плыўнага пераходу да змены бягучага статут-кво. У аснове ўсіх гэтых пераваг ляжыць просты, але вельмі важны факт - здабыча і выкарыстанне вадароду круцяцца вакол натуральнага цыкла злучэння і раскладання вады ... Калі чалавецтва палепшыць метады вытворчасці з выкарыстаннем прыродных крыніц, такіх як сонечная энергія, вецер і вады, вадарод можна будзе вырабляць і выкарыстоўваць у неабмежаваных колькасцях без вылучэння якія-небудзь шкодных выкідаў. Як аднаўляльная крыніца энергіі вадарод ужо даўно з'яўляецца вынікам значных даследаванняў у розных праграмах у Паўночнай Амерыцы, Еўропе і Японіі. Апошнія, у сваю чаргу, з'яўляюцца часткай работы па шырокім коле сумесных праектаў, накіраваных на стварэнне поўнай вадароднай інфраструктуры, уключаючы вытворчасць, захоўванне, транспарціроўку і размеркаванне. Часта гэтыя распрацоўкі суправаджаюцца значнымі дзяржаўнымі субсідыямі і засноўваюцца на міжнародных пагадненнях. У лістападзе 2003 года, напрыклад, было падпісана Міжнароднае пагадненне аб партнёрстве ў вадароднай эканоміцы, у якое ўваходзяць найбуйнейшыя прамыслова развітыя краіны свету, такія як Аўстралія, Бразілія, Канада, Кітай, Францыя, Германія, Ісландыя, Індыя, Італія і Японія. , Нарвегія, Карэя, Расія, Вялікабрытанія, ЗША і Еўрапейская камісія. Мэтай гэтага міжнароднага супрацоўніцтва з'яўляецца "арганізацыя, стымуляванне і аб'яднанне намаганняў розных арганізацый на шляху да вадароднай эры, а таксама падтрымка стварэння тэхналогій для вытворчасці, захоўвання і размеркавання вадароду".

Магчымы шлях да выкарыстання гэтага па-экалагічнаму чыстага паліва ў аўтамабільным сектары можа быць дваякім. Адно з іх - гэта прылады, вядомыя як "паліўныя элементы", у якіх хімічнае злучэнне вадароду з кіслародам з паветра вызваляе электрычнасць, а другое - распрацоўка тэхналогій выкарыстання вадкага вадароду ў якасці паліва ў цыліндрах класічнага рухавіка з унутранае згаранне. Другое напрамак псіхалагічна бліжэй і спажыўцам, і аўтамабільным кампаніям, і самым яркім яго прыхільнікам з'яўляецца BMW.

Вытворчасць

Цяпер ва ўсім свеце вырабляецца больш за 600 мільярдаў кубаметраў чыстага вадароду. Асноўнай сыравінай для яго вытворчасці з'яўляецца прыродны газ, які перапрацоўваецца ў працэсе, вядомым як "рыформінг". Меншыя колькасці вадароду здабываюцца з дапамогай іншых працэсаў, такіх як электроліз злучэнняў хлору, частковае акісленне цяжкай нафты, газіфікацыя вугалю, піроліз вугалю для вытворчасці коксу і рыформінг бензіну. Прыкладна палова сусветнай вытворчасці вадароду выкарыстоўваецца для сінтэзу аміяку (які выкарыстоўваецца ў якасці сыравіны пры вытворчасці угнаенняў), у нафтаперапрацоўцы і ў сінтэзе метанолу. Гэтыя вытворчыя схемы ў той ці іншай ступені абцяжарваюць навакольнае асяроддзе, і, нажаль, ні адна з іх не прапануе значнай альтэрнатывы цяперашняму энергетычнаму статут-кво - па-першае, таму, што яны выкарыстоўваюць неаднаўляльныя крыніцы, а па-другое, таму, што вытворчасць вылучае непажаданыя рэчывы, такія як дыяксід вугляроду, які з'яўляецца асноўным вінаватым. Парніковы эфект. Цікавая прапанова па вырашэнні гэтай праблемы была нядаўна зроблена даследчыкамі, якія фінансуюцца Еўрапейскім Саюзам і ўрадам Германіі, якія стварылі так званую тэхналогію "секвестрацыі", у якой вуглякіслы газ, які ўтвараецца пры вытворчасці вадароду з прыроднага газу, запампоўваецца ў старыя знясіленыя радовішчы. нафты, прыроднага газу або вугалю. Аднак гэты працэс няпроста рэалізаваць, паколькі ні нафтавыя, ні газавыя радовішчы не з'яўляюцца сапраўднымі паражнінамі ў зямной кары, а часцей за ўсё ўяўляюць сабой сітаватыя пяшчаныя структуры.

Самым перспектыўным будучым спосабам вытворчасці вадароду застаецца разлажэнне вады электрычнасцю, вядомае яшчэ з пачатковай школы. Прынцып лімітава просты - электрычная напруга падаецца на два электрода, пагружаных у вадзяную лазню, пры гэтым дадатна зараджаныя іёны вадароду пераходзяць на адмоўны электрод, а адмоўна зараджаныя іёны кіслароду - на дадатны. На практыцы для гэтага электрахімічнага раскладання вады выкарыстоўваюцца некалькі асноўных метадаў - "шчолачны электроліз", "мембранны электроліз", "электроліз пад высокім ціскам" і "высокатэмпературны электроліз".

Усё было б ідэальна, калі б простая арыфметыка дзялення не ўмешвалася ў надзвычай важную праблему паходжання электрычнасці, неабходнага для гэтай мэты. Справа ў тым, што ў наш час пры яе вытворчасці непазбежна вылучаюцца шкодныя пабочныя прадукты, колькасць і тып якіх вар'іруецца ў залежнасці ад таго, як гэта робіцца, і, першым чынам, вытворчасць электраэнергіі - гэта малаэфектыўны і вельмі дарагі працэс.

Разрыў заганнага і зачыненне цыклу чыстай энергіі ў наш час магчымы толькі пры выкарыстанні натуральнай і асабліва сонечнай энергіі для вытворчасці электрычнасці, неабходнага для раскладання вады. Рашэнне гэтай задачы, несумненна, запатрабуе шмат часу, грошай і намаганняў, але ў многіх частках свету вытворчасць электраэнергіі такім спосабам ужо стала фактам.

BMW, напрыклад, гуляе актыўную ролю ў стварэнні і развіцці сонечных электрастанцый. Электрастанцыя, пабудаваная ў невялікім баварскім мястэчку Нойбург, выкарыстоўвае фотаэлектрычныя элементы для вытворчасці энергіі, якая вырабляе вадарод. Па словах інжынераў кампаніі, сістэмы, у якіх сонечная энергія выкарыстоўваецца для нагрэву вады, асабліва цікавыя, і ў выніку пар прыводзіць у дзеянне электрагенератары - такія сонечныя электрастанцыі ўжо працуюць у пустыні Махавэ ў Каліфорніі, дзе выпрацоўваецца 354 МВт электраэнергіі. Энергія ветру таксама становіцца ўсё важнейшай, і ветраныя электрастанцыі на ўзбярэжжах такіх краін, як ЗША, Нямеччына, Нідэрланды, Бельгія і Ірландыя, гуляюць усё важнейшую эканамічную ролю. Таксама ёсць кампаніі, якія здабываюць вадарод з біямасы ў розных частках свету.

месца захоўвання

Вадарод можа захоўвацца ў вялікіх колькасцях як у газавай, так і ў вадкай фазах. Найбольш буйныя з такіх рэзервуараў, у якіх вадарод знаходзіцца пад адносна нізкім ціскам, называюцца "лічыльнікамі газу". Сярэднія і меншыя рэзервуары падыходзяць для захоўвання вадароду пад ціскам 30 бар, у той час як самыя маленькія спецыяльныя рэзервуары (дарагія прылады са спецыяльнай сталі або кампазітных матэрыялаў, армаваных вугляродным валакном) падтрымліваюць пастаянны ціск 400 бар.

Вадарод таксама можа захоўвацца ў вадкай фазе з тэмпературай -253 ° C на адзінку аб'ёму, якая змяшчае ў 0 разы больш энергіі, чым пры захоўванні пры ціску 1,78 бар - для дасягнення эквівалентнага колькасці энергіі ў звадкаваным вадародзе ў адзінкі аб'ёму, газ павінен быць сціснуты да 700 бар. Менавіта з-за больш высокай энергаэфектыўнасці астуджанага вадароду BMW супрацоўнічае з нямецкім халадзільным канцэрнам Linde, які распрацаваў сучасныя крыягенныя прылады для звадкавання і захоўвання вадароду. Навукоўцы таксама прапануюць іншыя, але менш прыдатныя альтэрнатывы захоўванню вадароду – напрыклад, захоўванне пад ціскам у спецыяльнай металічнай пакуце ў выглядзе гідрыдаў металаў і інш.

Транспарт

У раёнах з высокай канцэнтрацыяй хімічных заводаў і нафтаперапрацоўчых заводаў ужо створана сетка перадачы вадароду. У цэлым тэхналогія аналагічная транспарціроўцы прыроднага газу, але выкарыстанне апошняга для патрэб вадароду не заўсёды магчыма. Аднак яшчэ ў мінулым стагоддзі многія дамы ў еўрапейскіх гарадах асвятляліся трубаправодам лёгкага газу, які змяшчаў да 50 працэнтаў вадароду і выкарыстоўваўся ў якасці паліва для першых стацыянарных рухавікоў унутранага згарання. Сённяшні ўзровень тэхналогій таксама дазваляе транскантынентальна транспартаваць звадкаваны вадарод праз існуючыя крыягенныя танкеры, аналагічныя тым, што выкарыстоўваюцца для прыроднага газу. Цяпер найбольшыя надзеі і найбольшыя намаганні вучоныя і інжынеры прыкладаюць у галіне стварэння адэкватных тэхналогій звадкавання і транспарціроўкі вадкага вадароду. У гэтым сэнсе менавіта гэтыя караблі, крыягенныя чыгуначныя цыстэрны і грузавікі могуць стаць асновай будучага транспарту вадароду. У красавіку 2004 года ў непасрэднай блізкасці ад аэрапорта Мюнхена была адкрыта першая ў сваім родзе заправачная станцыя звадкаваным вадародам, распрацаваная сумесна інжынерамі BMW і Steyr. З яго дапамогай запраўка бакаў звадкаваным вадародам ажыццяўляецца цалкам аўтаматычна, без удзелу і без рызыкі для кіроўцы аўтамабіля.