BMW mtihani gari na hidrojeni: sehemu ya kwanza

Mngurumo wa dhoruba iliyokuwa ukiendelea bado ulisikika angani wakati ndege kubwa ilikaribia eneo la kutua karibu na New Jersey. Mnamo Mei 6, 1937, meli ya ndege ya Hindenburg ilifanya safari ya kwanza ya msimu, ikichukua abiria 97 ndani.

Kwa siku chache, puto kubwa iliyojazwa na haidrojeni inapaswa kuruka kurudi Frankfurt am Main. Viti vyote kwenye ndege hiyo vimehifadhiwa kwa muda mrefu na raia wa Amerika wanaotamani kushuhudia kutawazwa kwa Mfalme George VI wa Uingereza, lakini hatima iliamuru kwamba abiria hawa hawatapanda tena jitu kubwa la ndege.

Muda mfupi baada ya kukamilika kwa maandalizi ya kutua kwa meli hiyo, kamanda wake Rosendahl aliona moto kwenye ngozi yake, na baada ya sekunde chache mpira mkubwa ukageuka kuwa gogo la kutisha la kuruka, ukiacha tu vipande vya chuma vya kusikitisha chini baada ya nusu nyingine. dakika. Mojawapo ya mambo ya kushangaza zaidi kuhusu hadithi hii ni ukweli wa kutia moyo kwamba abiria wengi ndani ya meli inayowaka hatimaye walifanikiwa kuishi.

Hesabu Ferdinand von Zeppelin aliota kuruka kwa gari nyepesi-kuliko-hewa mwishoni mwa karne ya 1917, akichora mchoro mbaya wa ndege nyepesi iliyojaa gesi na kuzindua miradi ya utekelezaji wake. Zeppelin aliishi kwa muda mrefu wa kutosha kuona uumbaji wake ukiingia polepole katika maisha ya watu, na alikufa mnamo 1923, muda mfupi kabla ya nchi yake kupoteza Vita vya Kwanza vya Ulimwengu, na utumiaji wa meli zake ulikatazwa na Mkataba wa Versailles. Zeppelins walisahaulika kwa miaka mingi, lakini kila kitu kinabadilika tena kwa kasi ya kutisha na kuingia madarakani kwa Hitler. Mkuu mpya wa Zeppelin, Dk. Hugo Eckner, ana hakika kabisa kuwa mabadiliko kadhaa muhimu ya kiteknolojia yanahitajika katika muundo wa meli za anga, ambayo kuu ni uingizwaji wa haidrojeni inayowaka na hatari na heliamu. Kwa bahati mbaya, hata hivyo, Merika, ambayo wakati huo ilikuwa mzalishaji pekee wa malighafi hii ya kimkakati, haikuweza kuuza heliamu kwa Ujerumani chini ya sheria maalum iliyopitishwa na Bunge mnamo 129. Hii ndio sababu meli mpya, iliyochaguliwa LZ XNUMX, mwishowe inachochewa na hidrojeni.

Ujenzi wa puto mpya kubwa iliyotengenezwa na aloi nyepesi za alumini hufikia urefu wa karibu mita 300 na ina kipenyo cha karibu mita 45. Ndege kubwa, sawa na Titanic, inaendeshwa na injini nne za dizeli ya silinda 16, kila moja ikiwa na hp 1300. Kwa kawaida, Hitler hakukosa fursa ya kugeuza "Hindenburg" kuwa ishara wazi ya propaganda ya Ujerumani ya Nazi na alifanya kila linalowezekana kuharakisha mwanzo wa unyonyaji wake. Kama matokeo, tayari mnamo 1936 ndege ya "kuvutia" ilifanya safari za kawaida za transatlantic.

Katika safari ya kwanza ya ndege mnamo 1937, tovuti ya kutua ya New Jersey ilikuwa imejaa watazamaji wenye msisimko, mikutano ya shauku, jamaa na waandishi wa habari, ambao wengi wao walisubiri kwa masaa mengi ili dhoruba ipungue. Hata redio inashughulikia tukio la kuvutia. Wakati fulani, matarajio ya wasiwasi yanakatishwa na ukimya wa mzungumzaji, ambaye, baada ya muda, anapiga kelele: "Mpira mkubwa wa moto unaanguka kutoka angani! Hakuna aliye hai ... Meli inawaka ghafla na mara moja inaonekana kama tochi kubwa inayowaka. Abiria wengine kwa hofu walianza kuruka kutoka kwenye gondola ili kuepuka moto wa kutisha, lakini ikawa mbaya kwao kwa sababu ya urefu wa mita mia moja. Mwishowe, ni abiria wachache tu wanaongoja meli hiyo ifike nchi kavu ndio wanaosalia, lakini wengi wao wameungua vibaya. Wakati fulani, meli haikuweza kuhimili uharibifu wa moto mkali, na maelfu ya lita za maji ya ballast kwenye upinde walianza kumwagika chini. Hindenburg inaorodhesha kwa haraka, sehemu ya nyuma inayowaka inaanguka ardhini na kuishia kwa uharibifu kamili katika sekunde 34. Mshtuko wa tamasha hilo unatikisa umati uliokusanyika chini. Wakati huo, sababu rasmi ya ajali hiyo ilizingatiwa kuwa radi, ambayo ilisababisha kuwashwa kwa hidrojeni, lakini katika miaka ya hivi karibuni, mtaalam wa Ujerumani na Amerika anasema kimsingi kwamba janga na meli ya Hindenburg, ambayo ilipitia dhoruba nyingi bila shida. , ndio chanzo cha maafa hayo. Baada ya uchunguzi mwingi wa picha za kumbukumbu, walifikia hitimisho kwamba moto ulianza kwa sababu ya rangi inayowaka inayofunika ngozi ya meli. Moto wa ndege ya Ujerumani ni moja ya majanga mabaya zaidi katika historia ya wanadamu, na kumbukumbu ya tukio hili mbaya bado ni chungu sana kwa wengi. Hata leo, kutajwa kwa maneno "airship" na "hidrojeni" kunaibua jehanamu ya moto ya New Jersey, ingawa "ikiwa ya ndani" ipasavyo, gesi nyepesi na nyingi zaidi katika asili inaweza kuwa muhimu sana, licha ya mali yake hatari. Kulingana na idadi kubwa ya wanasayansi wa kisasa, enzi halisi ya hidrojeni bado inaendelea, ingawa wakati huo huo, sehemu nyingine kubwa ya jamii ya kisayansi ina shaka juu ya udhihirisho mbaya kama huo wa matumaini. Miongoni mwa watu wenye matumaini ambao wanaunga mkono nadharia ya kwanza na wafuasi wengi wa wazo la hidrojeni, bila shaka, lazima wawe WaBavaria kutoka BMW. Kampuni ya magari ya Ujerumani pengine inafahamu vyema changamoto zisizoepukika kwenye njia ya uchumi wa hidrojeni na, juu ya yote, inashinda matatizo katika mpito kutoka kwa mafuta ya hidrokaboni hadi hidrojeni.

Tamaa

Wazo lenyewe la kutumia mafuta ambayo ni rafiki kwa mazingira na isiyoweza kuisha kama akiba ya mafuta inaonekana kama uchawi kwa ubinadamu katika mapambano ya nishati. Leo, kuna zaidi ya moja au mbili "jamii za hidrojeni" ambazo dhamira yao ni kukuza mtazamo mzuri kuelekea gesi nyepesi na kuandaa mikutano, kongamano na maonyesho kila wakati. Kampuni ya matairi Michelin, kwa mfano, inawekeza pakubwa katika kuandaa Michelin Challenge Bibendum inayozidi kuwa maarufu, kongamano la kimataifa linaloangazia hidrojeni kwa nishati na magari endelevu.

Walakini, matumaini yanayotokana na hotuba kwenye vikao kama hivyo bado haitoshi kwa utekelezaji wa vitendo wa idyll ya hidrojeni nzuri, na kuingia katika uchumi wa hidrojeni ni tukio ngumu sana na lisilowezekana katika hatua hii ya kiteknolojia katika maendeleo ya ustaarabu.

Hivi karibuni, hata hivyo, ubinadamu umekuwa ukijitahidi kutumia vyanzo mbadala zaidi na zaidi vya nishati, ambayo haidrojeni inaweza kuwa daraja muhimu kwa kuhifadhi nishati ya jua, upepo, maji na nishati ya majani, na kuibadilisha kuwa nishati ya kemikali. ... Kwa maneno rahisi, hii inamaanisha kuwa umeme unaozalishwa na vyanzo hivi vya asili hauwezi kuhifadhiwa kwa idadi kubwa, lakini inaweza kutumika kutengeneza haidrojeni kwa kuvunja maji kuwa oksijeni na hidrojeni.

Ajabu kama inavyosikika, baadhi ya makampuni ya mafuta ni miongoni mwa watetezi wakuu wa mpango huu, kati ya ambayo thabiti zaidi ni kampuni kubwa ya mafuta ya Uingereza BP, ambayo ina mkakati maalum wa uwekezaji kwa uwekezaji mkubwa katika eneo hili. Bila shaka, hidrojeni pia inaweza kutolewa kutoka kwa vyanzo vya hidrokaboni visivyoweza kurejeshwa, lakini katika kesi hii, ubinadamu lazima utafute suluhisho la tatizo la kuhifadhi dioksidi kaboni iliyopatikana katika mchakato huu. Ni ukweli usiopingika kwamba matatizo ya kiteknolojia ya uzalishaji, uhifadhi na usafirishaji wa hidrojeni yanaweza kutatuliwa - kwa vitendo, gesi hii tayari imetolewa kwa wingi na kutumika kama malighafi katika tasnia ya kemikali na petrochemical. Katika kesi hizi, hata hivyo, gharama kubwa ya hidrojeni sio mbaya, kwa vile "huyeyuka" kwa gharama kubwa ya bidhaa katika awali ambayo inashiriki.

Walakini, swali la kutumia gesi nyepesi kama chanzo cha nishati ni gumu zaidi. Wanasayansi wamekuwa wakisumbua akili zao kwa muda mrefu wakitafuta njia mbadala ya kimkakati ya mafuta ya mafuta, na hadi sasa wamefikia maoni moja kwamba hidrojeni ndio rafiki wa mazingira zaidi na inapatikana kwa nishati ya kutosha. Ni yeye tu anayekidhi mahitaji yote muhimu kwa mabadiliko ya laini kwa mabadiliko katika hali ya sasa. Msingi wa faida hizi zote ni ukweli rahisi lakini muhimu sana - uchimbaji na matumizi ya hidrojeni huzunguka mzunguko wa asili wa kuchanganya na mtengano wa maji ... Ikiwa ubinadamu utaboresha mbinu za uzalishaji kwa kutumia vyanzo vya asili kama vile nishati ya jua, upepo na maji, hidrojeni inaweza kuzalishwa. na kutumia kwa idadi isiyo na kikomo bila kutoa uzalishaji wowote unaodhuru. Kama chanzo cha nishati mbadala, hidrojeni kwa muda mrefu imekuwa matokeo ya utafiti muhimu katika programu mbalimbali katika Amerika ya Kaskazini, Ulaya na Japan. Mwisho, kwa upande wake, ni sehemu ya kazi ya anuwai ya miradi ya pamoja inayolenga kuunda miundombinu kamili ya hidrojeni, pamoja na uzalishaji, uhifadhi, usafirishaji na usambazaji. Mara nyingi maendeleo haya yanaambatana na ruzuku muhimu za serikali na yanatokana na makubaliano ya kimataifa. Mnamo Novemba 2003, kwa mfano, Mkataba wa Ushirikiano wa Uchumi wa Kimataifa wa Haidrojeni ulitiwa saini, unaojumuisha nchi kubwa zaidi za kiviwanda duniani kama vile Australia, Brazili, Kanada, Uchina, Ufaransa, Ujerumani, Iceland, India, Italia na Japan. , Norway, Korea, Urusi, Uingereza, Marekani na Tume ya Ulaya. Madhumuni ya ushirikiano huu wa kimataifa ni "kuandaa, kuchochea na kuunganisha juhudi za mashirika mbalimbali kwenye njia ya enzi ya hidrojeni, na pia kusaidia uundaji wa teknolojia za uzalishaji, uhifadhi na usambazaji wa hidrojeni."

Njia inayowezekana ya matumizi ya mafuta haya ya kirafiki katika sekta ya magari inaweza kuwa mbili. Mojawapo ni vifaa vinavyojulikana kama "seli za mafuta", ambayo mchanganyiko wa kemikali ya hidrojeni na oksijeni kutoka kwa hewa hutoa umeme, na ya pili ni maendeleo ya teknolojia ya kutumia hidrojeni kioevu kama mafuta kwenye mitungi ya injini ya mwako ya ndani. . Mwelekeo wa pili ni kisaikolojia karibu na watumiaji na makampuni ya gari, na BMW ni msaidizi wake mkali zaidi.

Uzalishaji

Hivi sasa, zaidi ya mita za ujazo bilioni 600 za hidrojeni safi huzalishwa duniani kote. Malighafi kuu kwa uzalishaji wake ni gesi asilia, ambayo huchakatwa katika mchakato unaojulikana kama "kurekebisha". Kiasi kidogo cha hidrojeni hupatikana kwa michakato mingine kama vile oksidi ya elektroliti ya misombo ya klorini, uoksidishaji wa sehemu ya mafuta mazito, uwekaji gesi ya makaa ya mawe, pairoli ya makaa ya mawe ili kutoa coke, na urekebishaji wa petroli. Takriban nusu ya uzalishaji wa hidrojeni duniani hutumiwa kwa usanisi wa amonia (ambayo hutumiwa kama malisho katika utengenezaji wa mbolea), katika kusafisha mafuta na katika usanisi wa methanoli. Miradi hii ya uzalishaji hulemea mazingira kwa viwango tofauti, na, kwa bahati mbaya, hakuna hata mmoja wao anayetoa njia mbadala ya maana kwa hali ya sasa ya nishati - kwanza, kwa sababu hutumia vyanzo visivyoweza kurejeshwa, na pili, kwa sababu uzalishaji huo hutoa vitu visivyohitajika kama vile kaboni. dioksidi, ambayo ni mkosaji mkuu. Athari ya chafu. Pendekezo la kuvutia la kutatua tatizo hili lilitolewa hivi karibuni na watafiti waliofadhiliwa na Umoja wa Ulaya na serikali ya Ujerumani, ambao wameunda teknolojia inayojulikana kama "sequestration", ambayo dioksidi kaboni inayozalishwa wakati wa uzalishaji wa hidrojeni kutoka gesi asilia inasukumwa ndani. mashamba ya zamani yaliyopungua. mafuta, gesi asilia au makaa ya mawe. Walakini, mchakato huu sio rahisi kutekeleza, kwani sio sehemu za mafuta au gesi sio mashimo ya kweli kwenye ukoko wa dunia, lakini mara nyingi ni miundo ya mchanga yenye vinyweleo.

Njia ya baadaye ya kuahidi ya kuzalisha hidrojeni inabaki kuwa mtengano wa maji na umeme, unaojulikana tangu shule ya msingi. Kanuni ni rahisi sana - voltage ya umeme inatumika kwa elektroni mbili zilizowekwa kwenye umwagaji wa maji, wakati ioni za hidrojeni zilizo na chaji chanya huenda kwa elektrodi hasi, na ioni za oksijeni zilizo na chaji hasi huenda kwa chanya. Katika mazoezi, mbinu kadhaa kuu hutumiwa kwa mtengano huu wa electrochemical wa maji - "electrolysis ya alkali", "electrolysis ya membrane", "electrolysis ya shinikizo la juu" na "electrolysis ya joto la juu".

Kila kitu kitakuwa kamili ikiwa hesabu rahisi ya mgawanyiko haikuingilia kati na shida muhimu sana ya asili ya umeme inayohitajika kwa kusudi hili. Ukweli ni kwamba kwa sasa, uzalishaji wake hutoa bidhaa zenye madhara, kiasi na aina ambayo inatofautiana kulingana na jinsi inafanywa, na zaidi ya yote, uzalishaji wa umeme ni mchakato usiofaa na wa gharama kubwa sana.

Kuvunja mzunguko mbaya wa nishati safi kwa sasa inawezekana tu wakati wa kutumia nishati asilia na haswa nishati ya jua kutoa umeme unaohitajika kuoza maji. Kutatua kazi hii bila shaka itahitaji muda mwingi, pesa na juhudi, lakini katika sehemu nyingi za ulimwengu, uzalishaji wa umeme kwa njia hii tayari imekuwa ukweli.

BMW, kwa mfano, ina jukumu kubwa katika uumbaji na maendeleo ya mitambo ya nishati ya jua. Kiwanda cha kuzalisha umeme, kilichojengwa katika mji mdogo wa Bavaria wa Neuburg, kinatumia seli za photovoltaic kuzalisha nishati inayozalisha hidrojeni. Mifumo inayotumia nishati ya jua kupasha maji inavutia sana, wahandisi wa kampuni hiyo wanasema, na matokeo ya nguvu za mvuke za jenereta za umeme - mitambo kama hiyo ya jua tayari inafanya kazi katika Jangwa la Mojave huko California, ambayo inazalisha MW 354 za umeme. Nishati ya upepo pia inazidi kuwa muhimu, huku mashamba ya upepo kwenye mwambao wa nchi kama vile Marekani, Ujerumani, Uholanzi, Ubelgiji na Ireland yakicheza jukumu muhimu zaidi la kiuchumi. Pia kuna makampuni yanayochimba hidrojeni kutoka kwenye majani katika sehemu mbalimbali za dunia.

Mahali pa kuhifadhi

Hydrojeni inaweza kuhifadhiwa kwa idadi kubwa katika awamu za gesi na kioevu. Kubwa zaidi ya mabwawa haya, ambayo haidrojeni iko katika shinikizo kidogo, huitwa "mita za gesi". Matangi ya kati na madogo yanafaa kuhifadhi hidrojeni kwa shinikizo la bar 30, wakati matangi maalum madogo (vifaa vya gharama kubwa vilivyotengenezwa na chuma maalum au vifaa vyenye mchanganyiko vilivyoimarishwa na fiber kaboni) huweka shinikizo la bar 400.

Hidrojeni pia inaweza kuhifadhiwa katika awamu ya kioevu kwa -253 ° C kwa ujazo wa kitengo, iliyo na nishati mara 0 zaidi kuliko inapohifadhiwa kwenye bar 1,78 - ili kufikia kiwango sawa cha nishati katika hidrojeni iliyoyeyuka kwa ujazo wa kitengo, gesi lazima isindikwe juu. hadi 700 bar. Ni kwa sababu hasa ya ufanisi wa juu wa nishati ya hidrojeni iliyopozwa ndiyo maana BMW inashirikiana na shirika la majokofu la Ujerumani Linde, ambalo limeunda vifaa vya kisasa vya krijeni kwa ajili ya kunyunyiza na kuhifadhi hidrojeni. Wanasayansi pia hutoa njia zingine, lakini hazitumiki, mbadala za hifadhi ya hidrojeni, kwa mfano, kuhifadhi chini ya shinikizo katika unga maalum wa chuma kwa namna ya hidridi za chuma, nk.

Usafiri

Katika maeneo yenye mkusanyiko mkubwa wa mimea ya kemikali na kusafisha mafuta, mtandao wa usafirishaji wa haidrojeni tayari umeanzishwa. Kwa ujumla, teknolojia ni sawa na usafirishaji wa gesi asilia, lakini matumizi ya mwisho kwa mahitaji ya haidrojeni haiwezekani kila wakati. Walakini, hata katika karne iliyopita, nyumba nyingi katika miji ya Uropa ziliwashwa na bomba nyepesi la gesi, ambalo lilikuwa na hidrojeni 50% na ilitumika kama mafuta kwa injini za mwako za kwanza zilizosimama. Kiwango cha teknolojia ya leo pia inaruhusu usafirishaji wa bara bara ya hidrojeni iliyochomwa maji kupitia tanki zilizopo za cryogenic sawa na zile zinazotumika kwa gesi asilia. Kwa sasa, matumaini makubwa na juhudi kubwa zinafanywa na wanasayansi na wahandisi katika uwanja wa kuunda teknolojia za kutosha za kuyeyusha na kusafirisha haidrojeni ya maji. Kwa maana hii, ni meli hizi, mizinga ya reli ya cryogenic na malori ambayo inaweza kuwa msingi wa usafirishaji wa baadaye wa haidrojeni. Mnamo Aprili 2004, kituo cha kwanza cha aina yake kilichojaa maji, kilichobuniwa kwa pamoja na BMW na Steyr, kilifunguliwa karibu na uwanja wa ndege wa Munich. Kwa msaada wake, kujaza mizinga na hidrojeni iliyotiwa maji hufanyika kiatomati kabisa, bila ushiriki na bila hatari kwa dereva wa gari.