Test drive BMW lan hidrogen: bagean siji

Ribut badai mbesuk isih kumandhang ing langit nalika pesawat gedhe nyedhaki lokasi pendaratan cedhak New Jersey. Tanggal 6 Mei 1937, kapal udara Hindenburg nggawe penerbangan kaping pisanan ing musim iki, nggawa 97 penumpang.

Ing sawetara dina, balon ageng sing diisi hidrogen bakal mabur maneh menyang Frankfurt am Main. Kabeh kursi ing pesawat wis suwe dilindhungi undhang-undhang dening warga Amerika sing kepengin banget nyekseni penobatan Raja Inggris George VI, nanging nasibe nemtokake manawa penumpang kasebut ora bakal nuli mlebu ing raksasa pesawat kasebut.

Sakcepete sawise rampung ancang-ancang kanggo kebangkrutan pesawat, komandan Rosendahl ngeweruhi geni ing awak, lan sawise sawetara detik werni ageng dadi log mabur ominous, ninggalake mung pecahan logam melas ing lemah sawise setengah liyane. menit. Salah sawijining perkara sing paling nggumunake babagan crita iki yaiku kasunyatan sing nyenengake manawa akeh penumpang ing pesawat sing kobong iki pungkasane bisa urip.

Count Ferdinand von Zeppelin ngimpi mabur nganggo kendaraan sing luwih entheng ing pungkasan abad kaping 1917, nggawe sketsa diagram atos pesawat sing isi gas ringan lan ngluncurake proyek kanggo implementasi praktis. Zeppelin urip cukup suwe kanggo nyumurupi ciptaane mlebu ing urip masarakat, lan tilar donya ing taun 1923, sadurunge negara kasebut kalah Perang Dunia I, lan panggunaan kapal-kapal kasebut dilarang dening Prajanjian Versailles. Zeppelins dilalekake pirang-pirang taun, nanging kabeh diganti maneh kanthi kacepetan sing pusing karo kekuwatan Hitler. Kepala Zeppelin anyar, Dr. Hugo Eckner, percaya tenan yen ana owah-owahan teknologi sing penting dibutuhake ing desain kapal udara, sing utamane yaiku ngganti hidrogen sing mbebayani lan mbebayani kanthi helium. Nanging, sayang, Amerika Serikat, sing nalika semana dadi siji-sijine produsen bahan baku strategis iki, ora bisa adol helium menyang Jerman miturut undang-undang khusus sing disetujoni dening Kongres ing taun 129. Mula, kapal anyar sing ditunjuk LZ XNUMX iki pungkasane diisi bahan bakar hidrogen.

Pambangunan balon anyar sing gedhe banget digawe saka paduan aluminium ringan sing dawane meh 300 meter lan dhiameter udakara 45 meter. Pesawat raksasa, padha karo Titanic, didhukung dening papat mesin diesel 16 silinder, sing masing-masing duwe 1300 hp. Lumrahe, Hitler ora kliwat kesempatan kanggo ngowahi "Hindenburg" dadi simbol propaganda sing jelas saka Nazi Jerman lan nindakake kabeh cara kanggo nyepetake wiwitan eksploitasi. Akibate, wis ing taun 1936 kapal udara "spektakuler" nggawe penerbangan transatlantik sing rutin.

Ing penerbangan pisanan ing taun 1937, situs pendaratan New Jersey rame karo penonton sing bungah, pertemuan sing antusias, sanak keluarga lan wartawan, akeh sing ngenteni pirang-pirang jam nganti badai suda. Malah radio nyakup acara sing menarik. Ing sawetara titik, pangarep-arep sing kuwatir diselani dening kasepen saka penutur, sing, sawise sawetara wektu, kanthi histeris nguwuh: "Bola geni sing gedhe banget tiba saka langit! Ora ana sing urip ... Kapal kasebut dumadakan murup lan langsung katon kaya obor sing murub. Sawetara penumpang sing gupuh wiwit mlumpat saka gondola kanggo nylametake geni sing nggegirisi, nanging nyatane bisa nyebabake pati amarga dhuwure satus meter. Pungkasane, mung sawetara penumpang sing ngenteni kapal udara nyedhaki darat sing bisa urip, nanging akeh sing kobong banget. Ing sawetara titik, kapal ora bisa nahan karusakan saka geni raging, lan ewu liter banyu ballast ing busur wiwit pour menyang lemah. Daftar Hindenburg kanthi cepet, mburi mburi kobong tubrukan menyang lemah lan rampung ing karusakan lengkap ing 34 detik. Kejutan tontonan sing nggegirisi wong akeh sing padha ngumpul ing lemah. Ing wektu iku, sabab resmi saka kacilakan iki dianggep minangka gludhug, kang nyebabake ignition saka hidrogen, nanging ing taun anyar, pakar Jerman lan Amérika categorically argue sing tragedi karo kapal Hindenburg, kang liwat akeh badai tanpa masalah. , iku sabab saka bilai. Sawise akeh pengamatan saka rekaman arsip, dheweke nyimpulake yen geni diwiwiti amarga cat sing bisa diobong sing nutupi kulit kapal udara. Geni saka airship Jerman iku salah siji saka bilai paling serem ing sajarah manungsa, lan memori saka acara elek iki isih banget nglarani kanggo akeh. Malah saiki, nyebutake tembung "kapal udara" lan "hidrogen" nyebabake neraka murub ing New Jersey, sanajan yen "dikuwasani" kanthi tepat, gas sing paling entheng lan paling akeh ing alam bisa migunani banget, sanajan sifate mbebayani. Miturut akeh ilmuwan modern, jaman nyata hidrogen isih ana, sanajan ing wektu sing padha, bagean gedhe saka komunitas ilmiah mamang babagan manifestasi optimisme sing ekstrem kasebut. Antarane optimis sing ndhukung hipotesis pisanan lan panyengkuyung paling kuat saka ide hidrogen, mesthine kudu dadi Bavarians saka BMW. Perusahaan otomotif Jerman mbokmenawa paling ngerti tantangan sing ora bisa dihindari ing dalan menyang ekonomi hidrogen lan, sing paling penting, ngatasi kesulitan transisi saka bahan bakar hidrokarbon menyang hidrogen.

Ambisi

Ide banget kanggo nggunakake bahan bakar sing ramah lingkungan lan ora bisa entek kaya cadangan bahan bakar kaya sihir kanggo manungsa sajrone perang energi. Saiki, ana luwih saka siji utawa loro "masyarakat hidrogen" sing misi kanggo ningkatake sikap positif marang gas entheng lan terus-terusan nganakake rapat, simposium lan pameran. Perusahaan ban Michelin, contone, nandur modal akeh kanggo ngatur Michelin Challenge Bibendum sing tambah populer, forum global sing fokus ing hidrogen kanggo bahan bakar lan mobil sing lestari.

Nanging, optimisme sing muncul saka pidato ing forum kasebut isih durung cukup kanggo implementasi praktis saka idyll hidrogen sing apik, lan mlebu ekonomi hidrogen minangka acara sing ora bisa ditindakake lan ora bisa ditindakake ing tahap teknologi iki ing pangembangan peradaban.

Nanging, saiki, manungsa ngupayakake nggunakake luwih akeh sumber energi alternatif, yaiku, hidrogen bisa dadi jembatan penting kanggo nyimpen energi surya, angin, banyu lan biomassa, lan dadi energi kimia. ... Kanthi istilah sederhana, iki tegese listrik sing diprodhuksi dening sumber-sumber alam kasebut ora bisa disimpen kanthi volume akeh, nanging bisa digunakake kanggo ngasilake hidrogen kanthi mbuwang banyu dadi oksigen lan hidrogen.

Aneh, sawetara perusahaan minyak kalebu panyengkuyung utama skema iki, ing antarane sing paling konsisten yaiku raksasa minyak Inggris BP, sing duwe strategi investasi khusus kanggo investasi sing signifikan ing wilayah iki. Mesthine, hidrogen uga bisa diekstrak saka sumber hidrokarbon sing ora bisa dianyari, nanging ing kasus iki, manungsa kudu golek solusi kanggo masalah nyimpen karbon dioksida sing dipikolehi ing proses iki. Kasunyatan sing ora bisa dibantah manawa masalah teknologi produksi hidrogen, panyimpenan lan transportasi bisa dipecah - ing praktik, gas iki wis diprodhuksi kanthi jumlah akeh lan digunakake minangka bahan mentah ing industri kimia lan petrokimia. Nanging ing kasus kasebut, biaya hidrogen sing dhuwur ora fatal, amarga "lebur" dadi biaya dhuwur saka produk ing sintesis sing melu.

Nanging, pitakonan babagan nggunakake gas cahya minangka sumber energi rada rumit. Ilmuwan wis racking otak kanggo dangu nggoleki alternatif strategis kanggo bahan bakar lenga, lan nganti saiki padha teka menyang unanimous pendapat sing hidrogen paling lingkungan loropaken lan kasedhiya ing energi cekap. Mung dheweke meets kabeh syarat perlu kanggo transisi Gamelan kanggo owah-owahan ing status quo saiki. Ndhuwur kabeh keuntungan kasebut minangka kasunyatan sing prasaja nanging penting banget - ekstraksi lan panggunaan hidrogen gumantung ing siklus alam panyusun lan dekomposisi banyu ... Yen manungsa nambah cara produksi nggunakake sumber alam kayata energi surya, angin lan banyu, hidrogen bisa diprodhuksi. lan digunakake ing jumlah tanpa watesan tanpa ngetokake emisi sing mbebayani. Minangka sumber energi sing bisa dianyari, hidrogen wis suwe dadi asil riset penting ing macem-macem program ing Amerika Utara, Eropa lan Jepang. Sing terakhir, minangka bagean saka karya ing macem-macem proyek gabungan sing tujuane nggawe infrastruktur hidrogen lengkap, kalebu produksi, panyimpenan, transportasi lan distribusi. Asring pangembangan kasebut diiringi subsidi pemerintah sing signifikan lan adhedhasar perjanjian internasional. Ing November 2003, contone, Perjanjian Kemitraan Ekonomi Hidrogen Internasional ditandatangani, sing kalebu negara industri paling gedhe ing donya kayata Australia, Brazil, Kanada, China, Prancis, Jerman, Islandia, India, Italia lan Jepang. , Norwegia, Korea, Rusia, Inggris, AS lan Komisi Eropa. Tujuan kerjasama internasional iki yaiku "kanggo ngatur, ngrangsang lan nyawijikake upaya saka macem-macem organisasi ing dalan menyang jaman hidrogen, uga kanggo ndhukung penciptaan teknologi kanggo produksi, panyimpenan lan distribusi hidrogen."

Dalan sing bisa digunakake kanggo nggunakake bahan bakar ramah lingkungan ing sektor otomotif bisa dadi loro. Salah sijine yaiku piranti sing dikenal minangka "sel bahan bakar", ing ngendi kombinasi kimia hidrogen karo oksigen saka udara ngeculake listrik, lan sing kapindho yaiku pangembangan teknologi kanggo nggunakake hidrogen cair minangka bahan bakar ing silinder mesin pembakaran internal klasik. . Arah kapindho kanthi psikologis nyedhaki konsumen lan perusahaan mobil, lan BMW minangka panyengkuyung sing paling cerah.

Manufacturing

Saiki, luwih saka 600 milyar meter kubik hidrogen murni diprodhuksi ing saindenging jagad. Bahan baku utama kanggo produksi yaiku gas alam, sing diproses kanthi proses sing diarani "reformasi". Jumlah hidrogen sing luwih cilik ditemokake dening proses liyane kayata elektrolisis senyawa klorin, oksidasi parsial lenga abot, gasifikasi batu bara, pirolisis batubara kanggo ngasilake coke, lan reformasi bensin. Kira-kira setengah saka produksi hidrogen ing donya digunakake kanggo sintesis amonia (sing digunakake minangka bahan baku ing produksi pupuk), ing panyulingan lenga lan ing sintesis metanol. Skema produksi iki mbebani lingkungan kanthi macem-macem derajat, lan, sayangé, ora ana sing menehi alternatif sing migunani kanggo status energi saiki - pisanan, amarga nggunakake sumber sing ora bisa dianyari, lan nomer loro, amarga produksi kasebut ngeculake zat sing ora dikarepake kayata karbon. dioksida, sing dadi penyebab utama. Efek omah kaca. Proposal sing menarik kanggo ngatasi masalah iki bubar digawe dening peneliti sing didanai dening Uni Eropa lan pemerintah Jerman, sing nggawe teknologi "sequestration", ing ngendi karbon dioksida diprodhuksi sajrone produksi hidrogen saka gas alam dipompa menyang sawah-sawah sing wis lawas. lenga, gas alam utawa batu bara. Nanging, proses iki ora gampang dileksanakake, amarga lapangan lenga utawa gas dudu rongga sejati ing kerak bumi, nanging paling asring minangka struktur pasir keropos.

Cara paling apik kanggo ngasilake hidrogen ing mangsa ngarep yaiku dekomposisi banyu kanthi listrik, sing dikenal wiwit sekolah dasar. Prinsip kasebut gampang banget - voltase listrik ditrapake ing rong elektroda sing dicelupake ing adus banyu, nalika ion hidrogen sing diisi positif menyang elektroda negatif, lan ion oksigen sing muatan negatif menyang positif. Ing laku, sawetara cara utama digunakake kanggo dekomposisi elektrokimia banyu - "elektrolisis alkali", "elektrolisis membran", "elektrolisis tekanan dhuwur" lan "elektrolisis suhu dhuwur".

Kabeh bakal sampurna yen aritmetika prasaja divisi ora ngganggu masalah sing penting banget babagan asal-usul listrik sing dibutuhake kanggo tujuan iki. Kasunyatane, saiki, produksie mesthi ngasilake produk sampingan sing mbebayani, jumlah lan jinise beda-beda gumantung saka cara ditindakake, lan, utamane, produksi listrik minangka proses sing ora efisien lan larang banget.

Mecahake energi ganas lan nutup siklus energi sing bersih saiki mung bisa digunakake nalika nggunakake energi alam lan utamane energi surya kanggo ngasilake listrik sing dibutuhake kanggo bosok banyu. Ngatasi masalah iki mesthi bakal mbutuhake akeh wektu, dhuwit lan gaweyan, nanging ing pirang-pirang wilayah ing donya, ngasilake listrik kanthi cara iki wis dadi kasunyatan.

BMW, contone, main peran aktif ing nggawe lan pangembangan pembangkit listrik tenaga surya. Pembangkit listrik, dibangun ing kutha cilik Bavarian Neuburg, nggunakake sel fotovoltaik kanggo ngasilake energi sing ngasilake hidrogen. Sistem sing nggunakake energi solar kanggo panas banyu utamané menarik, engineers perusahaan ngandika, lan asil daya uap generator listrik - tanduran solar kuwi wis operasi ing Gurun Mojave ing California, kang ngasilake 354 MW listrik. Daya angin uga dadi saya penting, amarga peternakan angin ing pesisir negara kayata AS, Jerman, Walanda, Belgia lan Irlandia nduweni peran ekonomi sing saya penting. Ana uga perusahaan sing ngekstrak hidrogen saka biomas ing macem-macem negara.

Lokasi panyimpenan

Hidrogen bisa disimpen kanthi jumlah akeh ing fase gas lan cair. Wadhuk paling gedhe iki, ing endi hidrogen ana tekanan sing cukup murah, diarani "meter gas". Tangki medium lan cilik cocog kanggo nyimpen hidrogen kanthi tekanan 30 bar, dene tank khusus paling cilik (piranti larang digawe saka baja khusus utawa bahan komposit sing dikuatake karo serat karbon) tetep meksa 400 bar.

Hidrogen uga bisa disimpen ing fase cair ing -253 ° C saben volume unit, ngemot energi 0 kaping luwih akeh tinimbang nalika disimpen ing 1,78 bar - kanggo entuk jumlah energi sing padha ing hidrogen cair saben volume unit, gas kudu dikompres munggah. iki 700 bar. Amarga efisiensi energi sing luwih dhuwur saka hidrogen sing digawe adhem, BMW kerja sama karo perusahaan kulkas Jerman Linde, sing wis ngembangake piranti cryogenic modern kanggo liquefying lan nyimpen hidrogen. Para ilmuwan uga nawakake alternatif liyane, nanging kurang ditrapake, kanggo panyimpenan hidrogen, umpamane, panyimpenan ing tekanan ing glepung logam khusus ing bentuk hidrida logam, lsp.

Transportasi

Ing wilayah sing akeh konsentrasi tanduran kimia lan kilang minyak, jaringan transmisi hidrogen wis digawe. Umumé, teknologi kasebut padha karo transportasi gas alam, nanging panggunaan sing terakhir kanggo kabutuhan hidrogen ora mesthi bisa ditindakake. Nanging, sanajan ing abad kepungkur, akeh omah ing kutha-kutha Eropa dinyalakan karo pipa gas ringan, sing isine nganti 50% hidrogen lan digunakake minangka bahan bakar kanggo mesin pembakaran internal stasioner pertama. Tingkat teknologi saiki uga ngidini transportasi transcontinental hidrogen cair liwat tanker cryogenogenik sing ana kaya sing digunakake kanggo gas alam. Saiki, ilmuwan lan insinyur nggawe harapan lan upaya paling gedhe ing bidang nggawe teknologi sing cukup kanggo pencairan lan transportasi hidrogen cair. Ing pangertene iki, kapal-kapal kasebut, tanki truk cryogenik lan truk sing bisa dadi basis transportasi hidrogen mbesuk. Ing wulan April 2004, stasiun pengisi hidrogen cair pertama sing dikembangake dening BMW lan Steyr, dibukak ing sacedhake Bandara Munich. Kanthi pitulung, ngisi tanki hidrogen cair kanthi otomatis, tanpa partisipasi lan tanpa resiko kanggo sopir mobil.