Test sürüşü BMW ve hidrojen: birinci bölüm

Büyük uçak New Jersey yakınlarındaki iniş alanına yaklaşırken yaklaşan fırtınanın kükremesi gökyüzünde hala yankılanıyordu. 6 Mayıs 1937'de Hindenburg zeplin, 97 yolcu alarak sezonun ilk uçuşunu yaptı.

Birkaç gün içinde, hidrojenle dolu devasa bir balon Frankfurt am Main'e geri dönecek. Uçuştaki tüm koltuklar, İngiliz Kralı VI.George'un taç giyme törenine tanık olmaya istekli Amerikan vatandaşları tarafından uzun süredir ayrılmış durumda, ancak kader, bu yolcuların uçak devine asla binmeyeceğine karar verdi.

Zeplin iniş hazırlıklarının tamamlanmasından kısa bir süre sonra, komutanı Rosendahl, gövdesindeki alevleri fark etti ve birkaç saniye sonra devasa top, uğursuz bir uçan kütüğe dönüştü ve yarım saat sonra yerde yalnızca acınası metal parçaları bıraktı. dakika. Bu hikayeyle ilgili en şaşırtıcı şeylerden biri, yanan hava gemisindeki yolcuların birçoğunun sonunda hayatta kalmayı başarmış olması iç açıcı gerçektir.

Kont Ferdinand von Zeppelin 1917. yüzyılın sonunda havadan hafif bir araçta uçmayı, hafif gazla dolu bir uçağın kaba bir diyagramını çizmeyi ve pratik uygulaması için projeler başlatmayı hayal etti. Zeppelin, yarattığı eserin yavaş yavaş insanların hayatına girdiğini görecek kadar uzun yaşadı ve ülkesinin Birinci Dünya Savaşı'nı kaybetmesinden kısa bir süre önce 1923'de öldü ve gemilerinin kullanımı Versailles Antlaşması ile yasaklandı. Zeplinler yıllarca unutuldu ama Hitler'in iktidara gelmesiyle birlikte her şey baş döndürücü bir hızla değişiyor. Zeppelin'in yeni başkanı Dr. Hugo Eckner, hava gemilerinin tasarımında, yanıcı ve tehlikeli hidrojenin helyum ile yer değiştirmesi olan bir dizi önemli teknolojik değişikliğin gerekli olduğuna kuvvetle inanıyor. Ne yazık ki, o zamanlar bu stratejik hammaddenin tek üreticisi olan Amerika Birleşik Devletleri, 129'te Kongre'nin çıkardığı özel bir yasa uyarınca Almanya'ya helyum satamadı. LZ XNUMX olarak adlandırılan yeni geminin sonunda hidrojen yakıtının verilmesinin nedeni budur.

Hafif alüminyum alaşımlardan yapılmış devasa yeni bir balonun yapımı yaklaşık 300 metre uzunluğa ulaşıyor ve yaklaşık 45 metre çapa sahip. Titanic'e eşdeğer dev uçak, her biri 16 hp gücünde dört adet 1300 silindirli dizel motorla çalışıyor. Doğal olarak Hitler, "Hindenburg" u Nazi Almanyasının canlı bir propaganda sembolü haline getirme fırsatını kaçırmadı ve sömürüsünün başlamasını hızlandırmak için mümkün olan her şeyi yaptı. Sonuç olarak, daha 1936'da "muhteşem" hava gemisi düzenli transatlantik uçuşlar yaptı.

1937'deki ilk uçuşta, New Jersey iniş alanı, çoğu saatlerce fırtınanın dinmesini bekleyen heyecanlı seyirciler, coşkulu karşılaşmalar, akrabalar ve gazetecilerle doluydu. Radyo bile ilginç bir olayı aktarıyor. Bir noktada, endişeli beklenti konuşmacının sessizliğiyle kesintiye uğrar ve bir an sonra histerik bir şekilde bağırır: “Gökten büyük bir ateş topu düşüyor! Canlı kimse yok ... Gemi aniden aydınlanır ve anında yanan dev bir meşale gibi görünür. Panik içindeki bazı yolcular, korkunç ateşten kaçmak için gondoldan atlamaya başladı, ancak yüz metre yüksekliğinden dolayı onlar için ölümcül oldu. Sonunda, zeplin karaya yaklaşmasını bekleyen yolculardan sadece birkaçı hayatta kalır, ancak çoğu kötü bir şekilde yanar. Bir noktada gemi, şiddetli yangının hasarına dayanamadı ve pruvadaki binlerce litre safra suyu yere dökülmeye başladı. Hindenburg hızla yanıyor, yanan arka uç yere çarpıyor ve 34 saniyede tamamen yok oluyor. Gösterinin şoku, yerde toplanan kalabalığı sallar. O zamanlar, kazanın resmi nedeninin hidrojenin tutuşmasına neden olan gök gürültüsü olduğu düşünülüyordu, ancak son yıllarda bir Alman ve Amerikalı uzman, birçok fırtınayı sorunsuz geçen Hindenburg gemisiyle yaşanan trajedinin kategorik olarak iddia ediyor. , felaketin nedeni oldu. Arşiv görüntülerini çok sayıda gözlemledikten sonra, yangının zeplin dış yüzeyini kaplayan yanıcı boya nedeniyle çıktığı sonucuna vardılar. Bir Alman hava gemisinin yanması, insanlık tarihindeki en uğursuz felaketlerden biridir ve bu korkunç olayın hatırası birçokları için hala çok acı vericidir. Bugün bile, "hava gemisi" ve "hidrojen" sözcüklerinden söz edilmesi, New Jersey'in ateşli cehennemini çağrıştırıyor, ancak uygun şekilde "evcilleştirilirse", doğadaki en hafif ve en bol gaz, tehlikeli özelliklerine rağmen son derece yararlı olabilir. Çok sayıda modern bilim insanına göre, hidrojenin gerçek çağı hala devam ediyor, ancak aynı zamanda bilim camiasının diğer büyük kısmı iyimserliğin bu tür aşırı tezahürlerine şüpheyle bakıyor. İlk hipotezi destekleyen iyimserler ve hidrojen fikrinin en sadık destekçileri arasında elbette BMW'den Bavyeralılar olmalı. Alman otomotiv şirketi, hidrojen ekonomisine giden yoldaki kaçınılmaz zorlukların muhtemelen en iyi farkında ve her şeyden önce hidrokarbon yakıtlardan hidrojene geçişteki zorlukların üstesinden geliyor.

hırsları

Yakıt rezervleri kadar çevre dostu ve tükenmez bir yakıt kullanma fikri, enerji mücadelesinin kıskacındaki insanlığa sihir gibi geliyor. Bugün, misyonu hafif gaza karşı olumlu bir tutum geliştirmek ve sürekli toplantılar, sempozyumlar ve sergiler düzenlemek olan bir veya ikiden fazla "hidrojen topluluğu" var. Örneğin lastik şirketi Michelin, sürdürülebilir yakıtlar ve otomobiller için hidrojene odaklanan küresel bir forum olan ve giderek daha popüler hale gelen Michelin Challenge Bibendum'u organize etmek için büyük yatırım yapıyor.

Bununla birlikte, bu tür forumlardaki konuşmalardan yayılan iyimserlik, harika bir hidrojen idilinin pratikte uygulanması için hala yeterli değildir ve hidrojen ekonomisine girmek, medeniyetin gelişiminin bu teknolojik aşamasında son derece karmaşık ve uygulanamaz bir olaydır.

Ancak son zamanlarda insanlık giderek daha fazla alternatif enerji kaynağı kullanmak için uğraşıyor, yani hidrojen, güneş, rüzgar, su ve biyokütle enerjisini kimyasal enerjiye dönüştürmek için önemli bir köprü haline gelebilir. ... Basit bir ifadeyle bu, bu doğal kaynaklar tarafından üretilen elektriğin büyük hacimlerde depolanamayacağı, ancak suyu oksijen ve hidrojene ayırarak hidrojen üretmek için kullanılabileceği anlamına gelir.

Kulağa garip gelse de, bazı petrol şirketleri bu planın ana savunucuları arasında yer alıyor ve aralarında en tutarlı olanı, bu alanda önemli yatırımlar için özel bir yatırım stratejisine sahip olan İngiliz petrol devi BP. Elbette hidrojen, yenilenemeyen hidrokarbon kaynaklarından da çıkarılabilir, ancak bu durumda insanlık bu süreçte elde edilen karbondioksiti depolama sorununa bir çözüm aramak zorundadır. Hidrojen üretimi, depolanması ve taşınması ile ilgili teknolojik sorunların çözülebilir olduğu tartışılmaz bir gerçektir - pratikte bu gaz zaten büyük miktarlarda üretilmekte ve kimya ve petrokimya endüstrilerinde hammadde olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, bu durumlarda, hidrojenin yüksek maliyeti ölümcül değildir, çünkü sentezinde yer aldığı ürünlerin yüksek maliyetine "erir".

Bununla birlikte, hafif gazın bir enerji kaynağı olarak kullanılması sorunu biraz daha karmaşıktır. Bilim adamları uzun süredir akaryakıta olası bir stratejik alternatif aramak için kafa yoruyorlar ve şimdiye kadar hidrojenin en çevre dostu ve yeterli enerjide mevcut olduğu konusunda oybirliğiyle bir görüşe vardılar. Mevcut statükodaki bir değişikliğe yumuşak bir geçiş için gerekli tüm gereksinimleri yalnızca o karşılar. Tüm bu faydaların altında yatan basit ama çok önemli bir gerçek var: Hidrojenin çıkarılması ve kullanılması, suyun birleşmesi ve ayrışmasının doğal döngüsü etrafında dönüyor… İnsanlık, güneş enerjisi, rüzgar ve su gibi doğal kaynakları kullanarak üretim yöntemlerini geliştirirse, hidrojen üretilebilir. ve herhangi bir zararlı emisyon yaymadan sınırsız miktarda kullanın. Yenilenebilir bir enerji kaynağı olarak hidrojen, uzun süredir Kuzey Amerika, Avrupa ve Japonya'daki çeşitli programlarda yapılan önemli araştırmaların sonucudur. İkincisi, üretim, depolama, nakliye ve dağıtım da dahil olmak üzere eksiksiz bir hidrojen altyapısı oluşturmayı amaçlayan çok çeşitli ortak projeler üzerindeki çalışmanın bir parçasıdır. Genellikle bu gelişmelere önemli devlet sübvansiyonları eşlik eder ve uluslararası anlaşmalara dayanır. Örneğin Kasım 2003'te Avustralya, Brezilya, Kanada, Çin, Fransa, Almanya, İzlanda, Hindistan, İtalya ve Japonya gibi dünyanın en büyük sanayileşmiş ülkelerini kapsayan Uluslararası Hidrojen Ekonomisi Ortaklık Anlaşması imzalandı. , Norveç, Kore, Rusya, İngiltere, ABD ve Avrupa Komisyonu. Bu uluslararası işbirliğinin amacı, "hidrojen çağına giden yolda çeşitli kuruluşların çabalarını organize etmek, teşvik etmek ve birleştirmek ve ayrıca hidrojenin üretimi, depolanması ve dağıtımı için teknolojilerin oluşturulmasını desteklemektir."

Bu çevre dostu yakıtın otomotiv sektöründe kullanımının olası yolu iki yönlü olabilir. Bunlardan biri, hidrojenin havadaki oksijenle kimyasal birleşiminin elektrik açığa çıkardığı "yakıt pilleri" olarak bilinen cihazlar, ikincisi ise klasik bir içten yanmalı motorun silindirlerinde yakıt olarak sıvı hidrojenin kullanılmasına yönelik teknolojilerin geliştirilmesidir. . İkinci yön psikolojik olarak hem tüketicilere hem de otomobil şirketlerine daha yakın ve BMW onun en parlak destekçisi.

Üretim

Şu anda dünya çapında 600 milyar metreküpten fazla saf hidrojen üretiliyor. Üretiminin ana hammaddesi, "reformasyon" olarak bilinen bir süreçte işlenen doğal gazdır. Klor bileşiklerinin elektrolizi, ağır petrolün kısmi oksidasyonu, kömür gazlaştırma, kok üretmek için kömür pirolizi ve benzin reformu gibi diğer işlemlerle daha az miktarda hidrojen geri kazanılır. Dünyadaki hidrojen üretiminin yaklaşık yarısı, (gübre üretiminde ham madde olarak kullanılan) amonyak sentezinde, petrol rafinerisinde ve metanol sentezinde kullanılmaktadır. Bu üretim şemaları çevreyi değişen derecelerde zorluyor ve ne yazık ki hiçbiri mevcut enerji statüsüne anlamlı bir alternatif sunmuyor - birincisi, yenilenemeyen kaynaklar kullandıkları için ve ikincisi, bu üretim karbon gibi istenmeyen maddeler saldığı için. ana suçlu olan dioksit. Sera etkisi. Avrupa Birliği ve Alman hükümeti tarafından finanse edilen ve doğal gazdan hidrojen üretimi sırasında üretilen karbondioksitin pompalandığı sözde bir “sekestrasyon” teknolojisi yaratan araştırmacılar tarafından yakın zamanda bu sorunu çözmek için ilginç bir öneri yapıldı. eski tükenmiş alanlar. petrol, doğal gaz veya kömür. Bununla birlikte, ne petrol ne de gaz sahaları yer kabuğunda gerçek boşluklar olmadığından, çoğunlukla gözenekli kumlu yapılar olduğundan, bu işlemin uygulanması kolay değildir.

Gelecekte hidrojen üretmenin en umut verici yöntemi, ilkokuldan beri bilinen, suyun elektrikle ayrışması olmaya devam ediyor. Prensip son derece basittir - bir su banyosuna batırılmış iki elektroda bir elektrik voltajı uygulanırken, pozitif yüklü hidrojen iyonları negatif elektrota ve negatif yüklü oksijen iyonları pozitif olana gider. Uygulamada, suyun bu elektrokimyasal ayrışması için birkaç ana yöntem kullanılır - "alkalin elektroliz", "membran elektroliz", "yüksek basınçlı elektroliz" ve "yüksek sıcaklık elektroliz".

Basit bölme aritmetiği, bu amaç için gerekli olan elektriğin kaynağı gibi son derece önemli bir soruna müdahale etmeseydi, her şey mükemmel olurdu. Gerçek şu ki, şu anda üretimi kaçınılmaz olarak, miktarı ve türü nasıl yapıldığına bağlı olarak değişen zararlı yan ürünler yayıyor ve hepsinden önemlisi, elektrik üretimi verimsiz ve çok pahalı bir süreç.

Kısırlığı kırmak ve temiz enerji döngüsünü kapatmak şu anda yalnızca suyu ayrıştırmak için gereken elektriği üretmek için doğal ve özellikle güneş enerjisi kullanıldığında mümkündür. Bu sorunu çözmek kuşkusuz çok zaman, para ve çaba gerektirecek, ancak dünyanın birçok yerinde bu şekilde elektrik üretmek zaten bir gerçek haline geldi.

Örneğin BMW, güneş enerjisi santrallerinin oluşturulmasında ve geliştirilmesinde aktif bir rol oynamaktadır. Küçük Bavyera kasabası Neuburg'da inşa edilen enerji santrali, hidrojen üreten enerjiyi üretmek için fotovoltaik hücreler kullanıyor. Şirketin mühendisleri, suyu ısıtmak için güneş enerjisini kullanan sistemlerin özellikle ilgi çekici olduğunu ve ortaya çıkan buharın elektrik jeneratörlerine güç verdiğini söylüyor - bu tür güneş enerjisi santralleri halihazırda California'daki Mojave Çölü'nde faaliyet gösteriyor ve 354 MW elektrik üretiyor. ABD, Almanya, Hollanda, Belçika ve İrlanda gibi ülkelerin kıyılarındaki rüzgar çiftliklerinin giderek daha önemli bir ekonomik rol oynamasıyla rüzgar enerjisi de giderek daha önemli hale geliyor. Dünyanın farklı yerlerinde biyokütleden hidrojen çıkaran şirketler de var.

depolama yeri

Hidrojen, hem gaz hem de sıvı fazlarda büyük miktarlarda depolanabilir. Hidrojenin nispeten düşük basınçta olduğu bu rezervuarların en büyüğü "gaz sayaçları" olarak adlandırılır. Orta ve küçük tanklar 30 bar basınçta hidrojeni depolamak için uygundur, en küçük özel tanklar (özel çelikten yapılmış pahalı cihazlar veya karbon fiber ile güçlendirilmiş kompozit malzemeler) sabit bir 400 bar basıncı muhafaza eder.

Hidrojen, birim hacim başına -253°C'de sıvı fazda da depolanabilir ve 0 bar'da depolandığından 1,78 kat daha fazla enerji içerir - birim hacim başına sıvılaştırılmış hidrojende eşdeğer miktarda enerji elde etmek için gazın yukarı doğru sıkıştırılması gerekir 700 bar'a kadar. BMW'nin, hidrojeni sıvılaştırmak ve depolamak için modern kriyojenik cihazlar geliştiren Alman soğutma şirketi Linde ile tam da soğutulmuş hidrojenin daha yüksek enerji verimliliği nedeniyle işbirliği yapmasıdır. Bilim adamları ayrıca hidrojen depolamaya daha az uygulanabilir başka alternatifler de sunarlar; örneğin, metal hidritler, vb. biçimindeki özel metal un içinde basınç altında depolama.

Ulaşım

Kimyasal tesislerin ve petrol rafinerilerinin yoğun olduğu bölgelerde, halihazırda bir hidrojen iletim ağı kurulmuştur. Genel olarak, teknoloji doğal gazın taşınmasına benzer, ancak ikincisinin hidrojen ihtiyaçları için kullanılması her zaman mümkün değildir. Bununla birlikte, geçen yüzyılda bile, Avrupa şehirlerindeki birçok ev,% 50'ye kadar hidrojen içeren ve ilk sabit içten yanmalı motorlar için yakıt olarak kullanılan hafif bir gaz boru hattıyla aydınlatıldı. Günümüzün teknoloji seviyesi, sıvılaştırılmış hidrojenin doğal gaz için kullanılanlara benzer şekilde mevcut kriyojenik tankerler aracılığıyla kıtalararası taşınmasına da izin vermektedir. Şu anda bilim adamları ve mühendisler, sıvı hidrojenin sıvılaştırılması ve taşınması için yeterli teknolojilerin yaratılması alanında en büyük umutları ve çabaları göstermektedir. Bu anlamda, gelecekteki hidrojenin taşınmasının temeli olabilecekler bu gemiler, kriyojenik demiryolu tankları ve kamyonlardır. Nisan 2004'te, BMW ve Steyr tarafından ortaklaşa geliştirilen, türünün ilk örneği olan sıvılaştırılmış hidrojen dolum istasyonu, Münih Havalimanı'nın hemen yakınında açıldı. Yardımı ile, tankların sıvılaştırılmış hidrojen ile doldurulması tamamen otomatik olarak, katılım olmaksızın ve aracın sürücüsü için risk olmaksızın gerçekleştirilir.