Njemačka inzistira na vodikovoj energiji

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-16 16:06

Početkom srpnja 2020. europski povjerenik za energetiku Kadri Simson dao je kratku, ali sažetu izjavu: “Cilj EU-a je postati klimatski neutralan do 2050. godine. To znači da ćemo do tada postupno ukinuti sva fosilna goriva, a svi dobavljači iz EU to bi trebali imati na umu.” Vodik je jedina i jedinstvena alternativa ugljenu, nafti i naftnim derivatima, prirodnom plinu.

Pritom je očito da inicijativa ne dolazi osobno od gospođe Simson – samo je izrazila ono na čemu najviše inzistira Njemačka, čija je vlada već najavila ambiciozan nacionalni program za vodikovu energiju, prema kojemu do 2030. npr., zemlja bi trebala izgraditi 20 GW dodatnih elektrana, čija će svrha biti samo jedna - proizvodnja takozvanog "zelenog" vodika. Temu su aktivno preuzimale i replicirale mnoge novinske, pa čak i analitičke agencije, čiji raspon ocjena počinje od sljedeće, tko zna čega, “smrti Rusije” do optimizma da će upravo naša zemlja moći postati svjetski lider na ovom novom tržištu. Postoji puno informacija, nemoguće ih je nazvati sistematiziranim, pa ih vrijedi pokušati dovesti u red.

Ako vodik tvrdi da nadomješta sve energetske resurse odjednom, onda će morati "preuzeti" sve što se danas tiče algoritma za korištenje bilo kojeg fosilnog goriva. Da bi se ugljen, plin i nafta koristili na ovaj ili onaj način, prije svega ih je potrebno ekstrahirati, a kod vodika prvo je pitanje tehnologija njegove proizvodnje. Nakon ekstrakcije fosilno gorivo podliježe preliminarnom pročišćavanju - isti postupak bit će potreban i za proizvodnju vodika, također mora biti što je moguće očišćeno od štetnih nečistoća. Nadalje, gorivo se mora transportirati do mjesta njegove uporabe ili daljnje obrade - to se u potpunosti odnosi na vodik. Pa, i posljednja točka u lancu je korištenje goriva za namjeravanu svrhu, izgaranje pomoću jedne ili druge tehnologije. Zapravo, iz tog razloga nam je svima naređeno da iskusimo entuzijazam i duhovni entuzijazam - uostalom, kada se gorivo sagorijeva, ne nastaje ugljični dioksid, jedini produkt njegovog izgaranja je voda, čista kao beba suza. Lako ćemo i prirodno izbjeći globalno zatopljenje, gradske će ulice biti očišćene od smoga, sretna Greta Thunberg, oslobođena briga i tjeskobe, opet će ići u školu, cvijeće će cvjetati, leptiri će lepršati po njima, sante leda i ledena polja na Arktiku ponovno će početi rasti ocean, preko Finskog zaljeva opet će se moći skijati zimi, a mi ćemo pjevati i smijati se kao djeca.

Ispričavamo se što smo se udaljili od tradicionalnog pripovijedanja o vodikovoj energiji i krenuli od kraja. No, izvanredni bankar našeg vremena uvjerava da su društvu prije svega potrebni visokokvalitetni potrošači - pa ćemo kao takvi "ostati" još neko vrijeme. Kad kvalitetnog potrošača pitaju odakle mu struja, on samouvjereno daje besprijekorno točan odgovor: "Iz utičnice!" Odbacujemo sve detalje prve tri faze korištenja vodika - proizvodnju, pročišćavanje, transport, crtamo slike divne sreće u svojoj mašti. Vodika ima puno, ima ga, voze se sva vozila bez iznimke, u blizini svake elektrane već su izgrađene kaskade bazena s toplom i čistom vodom, zahvaljujući kojima u Vorkuti cvjetaju banane, beru se dvije berbe ananasa u Magadan, a na ogradama umjesto vrabaca već sjede purani. Kako drugačije? Evo je, cijenjene formule za sagorijevanje vodika:

2N2 + O2 --a 2N2O

A ovu prekrasnu kemijsku reakciju prati oslobađanje puno topline. Pa zamislimo na trenutak da živimo u svijetu u kojem se provodi svaki pojedinačni program za vodik - njemački, američki, program EU i svi ostali, sada ih je puno. Sve, svi su uspjeli i uspjeli, bacili su kape u zrak - i nema više ni nafte, ni plina, ni ugljena s uranom u upotrebi, svugdje i svugdje samo vodik: u elektranama, u rezervoarima automobila pa čak i u pećima u našim kuhinjama. Kako će se točno proizvoditi vodik, sve nijanse razlika između vodika "zelenog", "plavog" pa čak i "smeđeg", razmotrit ćemo sljedeći put.

Zeldovich mehanizam i dušikovi oksidi

“Glavna vodikova formula” potpuno je točna, ali morat ćete početi sa spuštanjem na našu grešnu Zemlju čija se atmosfera uopće ne sastoji od čistog kisika – sadrži ga puno manje od dušika. Temperatura izgaranja vodika u atmosferi kisika može prijeći 2800 stupnjeva, odnosno tisuću stupnjeva viša od temperature izgaranja metana, glavnog sastojka prirodnog plina. Prvo je pitanje već sazrelo – a od kojih se takvih metala prave peći vodikovih elektrana? Koje se od ovih legura ponašaju pristojno na, recimo, 2500 stupnjeva? Ova temperatura je tipična za zrakoplovne i raketne motore čiji je sastav materijala, naravno, poznat, ali je poznata i cijena takvog užitka. Dobro, bacimo ovu dosadnu sitnicu na stranu - imamo puno novca, na Zemlji ima desetak metala otpornih na toplinu - pitat ćemo hoćemo li se naviknuti, izdržavamo se bez novca. Ali ne možete se nositi s kemijom izgaranja vodika u atmosferskom zraku – ne radi se o leptirima na santi leda, to je puno stroža znanost. I, kao i u mnogim drugim granama znanstvenih spoznaja, u njoj postoje neosporni autoriteti, koji su postali neosporni nakon što su to učinili svi koji su im htjeli zamjeriti i bili uvjereni da ništa ne ide - argumenti vodećih ličnosti nepokolebljivi su poput stijene. Sve što se može znati o stvaranju dušikovih oksida rekao je Yakov Borisovič Zeldovich 40-ih godina prošlog stoljeća - još je imao slobodnog vremena za studiranje kemije, nakon stvaranja Posebnog odbora za atomsku energiju bio je zauzet do krajnjih granica sve dok nije razvio teoriju atomske i nuklearne bojeve glave. Kemijske reakcije koje se neizbježno događaju između dušika i kisika u prisutnosti visokih temperatura:

N2 + O à NO + N i N + O2 à Ne + O

Mehanizam stvaranja dušikovih oksida naziva se Zeldovich mehanizam. Nešto kasnije otkriven je i mehanizam Fenimore, nazvan po znanstveniku koji ga je otkrio, no ovaj put nam ne trebaju dodatne suptilnosti, već smo dobro.

Beskrajne priče o štetnosti ugljičnog dioksida su korisne, ali su pod sobom zakopale opis one "radosti i sreće" koju vama i meni pruža prisutnost dušikovog oksida u zraku oko nas. "NO je bez mirisa, ali kada se udiše, može se vezati za hemoglobin u krvi, pretvarajući ga u oblik koji ne može prenositi kisik. Dušikov oksid u visokim koncentracijama nadražuje pluća i može uzrokovati ozbiljne zdravstvene posljedice. Lako se spaja s vodom i otapa u masti te može prodrijeti u kapilare pluća, gdje izaziva upale i astmatične procese. Visoka koncentracija dušikovih oksida najprije izaziva neugodne osjećaje i peckanje, a daljnjim povećanjem uzrokuje smrt. Niže koncentracije mogu uzrokovati glavobolje, probavne probleme, kašalj i probleme s plućima. Bolesnika mogu uznemiriti konjuktivitis, rinitis i faringitis zbog iritacije sluznice, što se očituje kašljem, suzenjem i općim malaksalošću. U sljedećoj fazi trovanja pojavljuje se mokri kašalj sa sluzavim ili krvavim sputumom, otežano disanje, cijanoza, tahikardija i febrilna groznica. Javlja se osjećaj straha, psihomotorne uznemirenosti i konvulzija. U nedostatku kvalificirane medicinske skrbi, to dovodi do smrti."

Dovoljno? Ne. Upravo je prisutnost dušikovih oksida u visokoj koncentraciji u zraku uzrok kiselih kiša, o kojima također rado pričamo. Dušikovi oksidi su nekoliko puta opasniji za čovjeka od ugljičnog dioksida, a viša temperatura izgaranja vodika neminovno će dovesti do njihovog intenzivnijeg stvaranja. Zdravo, divni svijet vodika!

U praksi to znači da će u svim elektranama koje će koristiti izgaranje vodika biti potrebna dodatna oprema za izvlačenje čistog kisika iz atmosferskog zraka. Predračunu za izgradnju samih elektrana, koji je već oku ugodan zbog materijala opreme peći, pridodat će se još N ulaganja, a ne može se isključiti da će to postati poseban pojam - " N-ulaganja". Uz određenu napetost, moguće je da se takva oprema može ugraditi na teške kamione, željezničke lokomotive, pa čak i morska i riječna plovila, ali neće uspjeti opremiti automobile njome - tada će se automobili automatski početi pretvarati u kamione. Ovdje je još jedan, dodatni smjer potrebnog razvoja tehnologija - minijaturizacija opreme za odvajanje atmosferskog zraka. Mi, kvalificirani potrošači, slažemo se ili pričekati ili prihvatiti činjenicu da će se dušikovi oksidi u gradskom zraku povećati, a kisele kiše češće padati. Naravno, još uvijek možete pokušati eksperimentirati sa brzinom dovoda vodika u komoru za izgaranje tako da temperatura bude ispod granične vrijednosti, nakon čega se automatski aktivira Zeldovich mehanizam. Međutim, tada značenje korištenja vodika kao goriva postaje manje očito - učinkovitost motora bit će usporediva s učinkovitošću konvencionalnog motora s unutarnjim izgaranjem koji koristi benzin ili dizel. Kao potrošači potrošačima - sada je prosječna cijena kilograma vodika oko 8 dolara, što, blago rečeno, znatno premašuje cijenu tradicionalnih goriva.

Eksperimentalni podaci iz Japana

Ako govorimo o energetskim tvrtkama koje žive i rade u stvarnom svijetu, a ne u svijetu fantazije europskih dužnosnika, onda među njima nema onih koji žele opremu elektrane baciti na smetlište povijesti i instalirati novu, napravljenu skupih legura s volframom, molibdenom, titanom. Za svaki slučaj, podsjetimo, cilj svake tvrtke je profit za dioničare, a ne nečiji, pa i skupi snovi. Mitsubishi Hitachi Power Systems (MHPS) prije nekoliko je godina uspješno testirao plinsku turbinu velike snage u jednoj od svojih elektrana dovodeći prirodni plin s 30% vodika u komoru za izgaranje. Temperatura plinova na izlazu je 1600 stupnjeva, oprema je, iako ne bez poteškoća, izdržala takvo opterećenje. Učinkovitost je bila beznačajna, ali se povećala, ali se količina proizvedenog ugljičnog dioksida odjednom pokazala manjom za 10%, a japanska tvrtka nije u potpunosti otkrila informacije o dušikovim oksidima, ograničavajući se na frazu „ostala na prihvatljivom razini”. Preporuka MHPS-a - ekonomski je opravdano i ekološki korisno koristiti mješavinu goriva od 80% prirodnog plina i 20% vodika. Također u Japanu, 2018. godine, Kawasaki Heavy Industries i Obayashi proveli su kratkoročna ispitivanja turbine sa 100% vodikom koji se dovodi u komoru za izgaranje. Nije bilo izvješća o ekonomiji eksperimenta, ali dovoljno je znati da CHP elektrana u Kobeu, u vlasništvu konzorcija ovih tvrtki, radi na 20% do 80% mješavine vodika i prirodnog plina – tj. u skladu s preporukama MHPS-a. Eksperimenti s dodatkom vodika u mješavinu goriva za plinske CHP elektrane traju, naravno, ne samo u Japanu, već smo govorili o najoptimističnijim rezultatima, koji ovise o nacionalnim tehničkim standardima za opremu i materijale iz kojih se proizvodi se proizvodi.

To su, u skladu sa standardima, današnji dopušteni udio vodika u prirodnom plinu: Belgija, Novi Zeland, SAD, Velika Britanija - 0,1%; Njemačka 10%, Nizozemska 12%. Danas se vodikovi snovi o potpunom napuštanju upotrebe tradicionalnih goriva gube pred surovom stvarnošću - potreban je cijeli niz istraživačko-razvojnih radova, promjene nacionalnih tehničkih standarda, provjera rezultata dobivenih na eksperimentalnoj industrijskoj opremi, itd. na. Iza svakog izraza korištenog u prethodnom izrazu nevidljiva su pitanja o financiranju, o kvalificiranom osoblju, o potrebnom vremenu – s obzirom na činjenicu da nitko ne može jamčiti da će svi eksperimenti i testovi biti uspješni.

Ako Njemačka i Europska unija doista žele implementirati svoje "vodikove programe", onda bi ti programi, po našem mišljenju, trebali uključivati rasporede istraživanja i razvoja i naknadnih ispitivanja, treba predvidjeti odgovarajuća ulaganja, ali ne bi smjelo biti tvrdih rokova - u tom slučaju, osim ako timove za razvoj softvera ne predvode izravni potomci Michela Nostardamusa, naravno. I ne govorimo o nekom apstraktnom "financiranju općenito", nego o konkretnim istraživačkim institutima, istraživačkim skupinama i njihovim udrugama. No, to nije naša briga – ako ima rezervi novca u proračunima EU i u proračunima pojedinih država, neka troše kako im odgovara. U međuvremenu, ako bez "vodikovih vatrenih ptica", onda se možete osloniti na izračune IEA-e, Međunarodne energetske agencije: stvaranje velike europske mreže elektrana, koje bi koristile mješavinu plina i vodika u u omjeru 80/20, smanjit će emisiju ugljičnog dioksida za 7% ili 60 milijuna tona. IEA se u svojim izračunima oslanjala na podatke dobivene u Japanu – iz jednostavnog razloga što su ti podaci bili “minirani” u normalnom načinu rada za svaku novu tehnologiju. A tekst europskog dužnosnika o 100% vodiku, o potpunom izostanku emisije ugljičnog dioksida i potpunoj sklerozi s obzirom na dušikove okside, karakterizira jednostavno i nepretenciozno - populizam.

Kilogrami i kubični metri - osjetite razliku

Da, budući da je riječ "kilogram" slučajno otisnuta u gornjem tekstu, potrebno je i na to skrenuti pozornost kvalificiranih potrošača. Ova se riječ koristi za demonstriranje još jednog "mamljenja" od strane nekvalificiranih ljubitelja vodikove energije: "Specifična toplina izgaranja 1 kilograma metana je oko 50 MJ (megajoula), a specifična toplina izgaranja 1 kilograma metana vodik je oko 130 MJ. Vidite li koliko je vodik isplativiji?!"

Vidimo, naravno – vidimo da se kilogram koristi kao jedinica. Pogledajte svoju platnu karticu, dragi čitatelji - postoji li tamo redak "cijena kilograma plina"? Ništa od toga - kubika, i to je to. Kubični metar metana može se izvagati, nema problema - pri normalnom atmosferskom tlaku i na 20 Celzijevih stupnjeva mjerni uređaj će pokazati 657 grama. No, kubični metar vodika također se može izvagati, osim ako nije potreban uređaj točnije, budući da kubični metar ovog plina teži 89,9 grama. Isto, ali drugim riječima - vodik je 7, 3 puta lakši od metana. Ako živite u kući s plinskim štednjakom, da biste dobili 130 MJ topline, morat ćete sagorjeti 3,96 kubika prirodnog plina, a ako ste se nekim čudom našli u kući koju je izgradio europski birokrat 2050. godine, tada će vam za dobivanje istih 130 MJ trebati 11,11 kubičnih metara vodika. Kao kvalificirani potrošač, možemo to računati u novcu - to je glavni zadatak ovog nepoznatog stvorenja. Maloprodajna cijena plina u različitim regijama je različita, uzmimo moskovsku regiju - 6, 56 rubalja po kubnom metru. To znači da će 130 MJ topline koštati 6, 56 * 4, 0 = 26, 24 rubalja. Dostižne cijene vodika u Europi do 2025., prema istraživačkom centru ACIL ALLEN Consulting za Europsku uniju - 5,43 dolara po kilogramu. Izračunajte dolare u rublje po svom ukusu - ne znamo kako će biti na dan kada vam ovaj članak padne na oči. Uzmimo, na primjer, neku vrstu "srednjeg stropa" 1 dolar za 70 rubalja, ali nećemo množiti - to je lijeno, da budem iskren, još uvijek dobivate nešto od 350 do 400 rubalja za istih 130 MJ topline.

Istovremeno, u našim platnim sustavima - maloprodajne cijene za vas i mene kao krajnje potrošače, a u ACIL ALLEN-u izračunate cijene za proizvođače vodika, tako da će se ionako suluda cjenovna razlika u stvarnosti pokazati još većom. Prijevozne usluge, komercijalne marže - sve će to u konačnici platiti krajnji potrošač, u ovom slučaju - očito konačan broj puta. Sve što se o ovome može reći kao komentar je samo: "Zdravo, divni vodikov svijet!" Da, gotovo smo zaboravili: ako čisti vodik dolazi iz europskog plinskog štednjaka 2050. godine, od kojeg će metala biti napravljena ova peć i njezini plamenici - nemamo pojma, budući da će temperatura plamena biti najmanje 2000 stupnjeva. Razmislite sami, ali dok razmišljate, mentalno se pozdravite sa svim svojim loncima i tavama, budući da će njihov rastopljeni metal kapati po cijeloj europloči, bit ćete mučeni da je izribate. Ako EU namjerava odustati od plinofikacije svog stanovništva, prevodeći cijeli stambeni fond isključivo na struju, lonci će, naravno, preživjeti, ali kolika će biti cijena struje, u prekrasnim planovima za konačnu pobjedu vodikove energije, skromno šute autori planova. Podsjetimo, trošak električne energije u termoelektranama ovisi o cijeni sirovina za 90% - sami možete donijeti zaključke, a pritom ćete dobiti objektivnu procjenu izgleda za život običnog ljudi u "vodikovoj" Europi nakon 2050.

Gustoća vodika, uz njegova kemijska i fizikalna svojstva, sljedeći je blok problema s kojima se susreće razvoj vodikove energije. Štoviše, blok je jak - upravo je on u mnogočemu postao razlogom da interes za ovu temu, koji se prvi put pojačao u Europi 1974. godine, nije otišao dalje od poluakademske razine. Dogodilo se to upravo 1974. godine, dakle upravo u toj svjetskoj naftnoj krizi, od sjećanja na koju se do danas dižu kosu na glavi onima koji su je preživjeli. Podsjetimo, trenutnu krizu, 2020. godine, uzrokovao je pad potražnje i posljedični pad cijena za polovicu, a kako se sada ispostavilo, pad se pokazao tako značajnim za 3-4 mjeseca. A 1974. godine cijena nafte u Europi je porasla 3-4 puta, ali nikad nije pala, pa su u Europi bili spremni na svaku tehnologiju koju su htjeli, samo da se oslobode ovisnosti o uvozu nafte. Među ostalim opcijama razmatrana je i energija vodika, ali tada, osim samog razmatranja, nije bilo nikakvih posljedica. Vodik je, kao što znate, najrašireniji kemijski element u Svemiru, iz njega se sastoji 92% njegove tvari, ali na planeti Zemlji u svom čistom obliku jednostavno ne postoji - toliko je kemijski aktivan da je u interakciji s bilo kojom drugom nevjerojatnom lakoćom i brzinom.kemijska tvar. Stoga su uvjeti skladištenja ovog plina iznimno visoki – vodik nastoji stupiti u interakciju sa svim materijalima od kojih su izrađene posude za njegovo skladištenje. Slična je situacija, naravno, sa svim cjevovodima koji čine transportne i plinske sustave Europe. Snovi da se već postojeće cijevi mogu koristiti za transport i distribuciju vodika nemaju znanstveno i tehničko opravdanje za sebe - gubici zbog curenja lišit će svaki projekat ove vrste ekonomskog smisla, unutarnja površina cijevi će neminovno degradirati do potpuni izlazak iz službe. Inače, Gazprom je već proveo odgovarajuće studije, rezultat nije tajna: osim Sjevernog i Turskog toka, svi ostali cjevovodi radit će ispravno ako se prirodnom plinu ne doda više od 30% vodika, najnoviji "morske" cijevi će izdržati do 70%. Nema informacija jesu li takve inspekcije njihovih plinovoda provedene u Europi, a Gazprom je vrlo zadovoljan rezultatom, budući da se stručnjaci tvrtke oslanjaju na podatke dobivene iz Japana. 20% udjela vodika u mješavini goriva plinskih elektrana razina je koja neće zahtijevati trilijune ulaganja u preopremanje cjelokupne opreme i razina koja daje vrlo zapažen rezultat u smanjenju emisije ugljičnog dioksida uz „prihvatljiv sadržaj od emisije dušikovih oksida."

Benzin ili vodik?

Prije nego što prijeđemo na priču o novim tehnologijama skladištenja vodika, mi, kvalificirani potrošači, ne možemo se ne dotaknuti vozila na vodik, koja su se već pojavila, čiji broj postupno raste. Za početak, procijenimo koliko topline može dobiti vlasnik osobnog automobila “iscijedivši do suhog” standardni spremnik za plin od 50 litara. Specifična toplina izgaranja kilograma benzina je 43,6 MJ, specifična toplina izgaranja kilograma dizelskog goriva je 42,7 MJ, tako da lako možemo u prosjeku do 43,0 MJ. Gustoća benzina je 710 grama po litri, gustoća dizel goriva (ljeto) je 850 grama po litri, prosjek je 780 grama, odnosno u 50-litarskim rezervoarima osobnih automobila u prosjeku se „skriva” 1.677 MJ “, koji nam osiguravaju 500-600 km vožnje u urbanim uvjetima. Pa, a 50 litara vodika pri normalnom atmosferskom tlaku je, oprostite mi, 5 grama i, sukladno tome, 0,65 MJ, što je 2.500 (dvije tisuće petsto, bez pravopisnih pogrešaka) puta manje nego u spremniku s tradicionalnim gorivom. Kolika će biti kilometraža ili, točnije, "puzala", u ovom slučaju - predlažemo da sami izračunate, ali više od 200 metara neće raditi, čak ni bez uzimanja u obzir prekomjerne potrošnje goriva na startu. Stoga, nema mogućnosti - u spremniku bi trebalo biti više vodika, a najočitiji način da se to postigne je povećanje tlaka. Povećavamo tlak - povećavaju se i zahtjevi za materijalom od kojeg je napravljen takav spremnik. Zahtjevi su dvostruki, jer nije potrebna samo snaga da izdrži pritisak, već i sposobnost da se izdrži reaktivnost vodika, sposobnost izbjegavanja curenja. U periodnom sustavu vodik ima počasni broj 1, odnosno najmanji je atom i po veličini, stoga, pri visokom tlaku, ovaj plin povećava "želju za bijegom" kroz najmanje nedostatke na unutarnjoj površini spremnika.

U Rusiji je usvojen standard za označavanje cilindara s vodikom u njima pod pritiskom od 200 atmosfera:

Tamno zelena, natpis je crvenom bojom, ali 200 atmosfera je premalo, pri ovom tlaku potreban je cilindar od 56,3 litara za skladištenje 1 kg vodika. Sljedeći korak u razvoju tehnologija za skladištenje plinovitog vodika - cilindri od titana, već podnose 400 atmosfera, ali programeri se nisu zaustavili na tome.

Budući da je Japan vodeći svjetski u proizvodnji lakih automobila na vodik, uzmimo za primjer Toyotin rezervoar za vodik:

Sve brojke su jasno vidljive - spremnik je dizajniran za 700 atmosfera. Materijal su kompozitni materijali, budući da su kemijski izuzetno stabilni, apsolutno ne reagiraju na prisutnost vodika, snaga tenka se izračunava i osigurava do izravnog pogotka metaka iz malokalibarskog oružja, a ako se tenk ne može nositi s unutarnjeg tlaka, "otvara" se duž cijelog kućišta, osiguravajući trenutno oslobađanje cjelokupnog volumena vodika. To je učinjeno kako bi se spriječila njegova visoka koncentracija u zraku - vodik je lagan, s naglim smanjenjem tlaka juri prema gore, daleko od tla i od ljudi. Razlog je vjerojatno svima poznat - mješavina vodika s kisikom nije samo opasna za požar, već čak i eksplozivna ako je koncentracija vodika visoka. Iskustvo u radu koje je japanski proizvođač automobila već prikupio nije otkrilo stopu nesreća, pa su problemi, ako ih ima, isključivo psihološki - koliko se ugodno osjećaju vozač i putnici u automobilu, znajući da se negdje u njihovoj blizini nalazi kontejner pod pritiskom 700 atmosfera, koji sadrži eksplozivnu tvar. Ali čak ni to ne daje pokazatelje koji premašuju one za tradicionalno tekuće motorno gorivo: čak i na 700 atmosfera, gustoća energije vodika je 4,4 MJ po 1 litri, a litra benzina je 31,6 MJ po 1 litri. Još jednom, polako: 700 atmosfera, visokotehnološki materijal spremnika, ali rezultat je 7,7 puta manji od onog kod najtradicionalnijeg benzina. Da, to stvarno smanjuje stvaranje ugljičnog dioksida, ali zbog povećanja temperature izgaranja povećava se stvaranje dušikovih oksida. Istodobno, vrijedno je zapamtiti da se ekološki zahtjevi za benzin i dizel gorivo povećavaju, standard Euro-5 je već uveden, ali kemičari-tehnolozi se uspješno nose s tim zahtjevima - na primjer, u srpnju 2020. Gazprom Neft je završio modernizacija pod Euro -5 "Moskovska rafinerija. To, naravno, nije jeftino zadovoljstvo, ali ova investicija je nekoliko puta manja od onoga što bi bilo potrebno za masovno uvođenje osobnih automobila na vodik. Na temelju gore navedenog, dovoljno je jednostavno zamisliti što je transport čistog plinovitog vodika u industrijskim količinama, koji se novac ulijeva u opremu vodikove punionice za automobile - tlak, reaktivnost vodika, opasnost od požara u slučaju curenja s višestruko većim rizicima od curenja.

Vodik može biti tekući, ali kome je to lako?

I, možda, posljednji "potrošač" u odnosu na vodik, koji također, općenito, "visi u zraku": ako je sve tako komplicirano i skupo pri skladištenju i transportu vodika kao plina, onda je moguće učiniti točno isto i s njim?Što je s prirodnim plinom, ako ga nema mogućnosti cjevovodom transportirati do potrošača - pretvoriti ga u tekućinu? Postoji i takva tehnologija, samo temperatura na kojoj vodik postaje tekući je "minus" 252, 76 stupnjeva Celzija pri normalnom tlaku. Podsjetimo, prirodni plin postaje tekući na minus 161 stupanj, ali to je više nego dovoljno da s pravom smatramo LNG industriju najmodernijom od svega što je vezano za industriju prirodnog plina. U slučaju vodika potrebno je postići temperature 90 stupnjeva niže nego u slučaju LNG-a, a krajnji rezultat nije impresivan – pri normalnom tlaku gustoća tekućeg vodika je 77 kilograma po kubnom metru. Za usporedbu, gustoća LNG-a u istim uvjetima je 7,8 puta veća, oko 600 kg po kubnom metru. Dakle, ukapljivanje vodika uz višestruko veće troškove za njegovu proizvodnju nego za proizvodnju LNG-a pogoršava potreba za održavanjem visokog tlaka u spremnicima s tekućim vodikom - u protivnom će za njegov transport i skladištenje biti spremnici velikog volumena. potrebna, u kojoj je, podsjećamo, potrebno održavati kriogenu temperaturu … Za skladištenje tekućeg vodika koristi se visokokvalitetni čelik, spremnici su opremljeni finim filterima za tekući vodik i posebno dizajniranim uzorkivačima te, naravno, visokoučinkovitim sustavom toplinske izolacije. Ako se u slučaju spremnika velikog kapaciteta isparavanje, koje se ne može izbjeći, ipak može tolerirati, onda kod spremnika za automobile svaki gubitak isparavanja izravno pogađa novčanik vlasnika automobila, pa su ovdje zahtjevi još veći. Ispred cijelog planeta je BMW, čiji su stručnjaci razvili 74-litreni spremnik za tekući vodik za BMW Hydrogen 7, čiji su gubici isparavanjem samo 1,5% dnevno. U apsolutnim brojkama - 1,1 litra tekućeg vodika dnevno iz punog spremnika nestaje bez traga.

Zaključci su, po našem mišljenju, sasvim očigledni.

Korištenje čistog vodika umjesto mješavine prirodnog plina i vodika u elektranama put je do višemilijardnih ulaganja u preopremanje postojećih elektrana i visokih procjena za izgradnju novih. Trošak također raste u vezi s potrebom odvajanja atmosferskog zraka kako bi se osigurala opskrba čistim kisikom u peći elektrane kako bi se spriječio rast emisije dušikovih oksida, opasnijih za ljudsko zdravlje od ugljika. dioksid.

Spaljivanje vodika u motorima vozila će smanjiti proizvodnju ugljičnog dioksida, ali povećati proizvodnju dušikovih oksida. Isporuke čistog vodika postojećim plinovodima nisu moguće, zahtijevat će izgradnju potpuno novog sustava "transporta vodika" i "distribucije vodika". Skladištenje i korištenje vodika u plinovitom stanju zahtijeva izradu spremnika različitih kapaciteta od kompozitnih materijala – kako u slučaju elektrana tako i u slučaju boca za auto ili bilo koji drugi transport. Skladištenje i korištenje vodika u tekućem obliku zahtijeva potpuno isto, ali podložno radu u kriogenom temperaturnom rasponu.

Radi sažetosti, na kraju svake fraze nema niti jednog logičnog mogućeg nastavka: "Ovo će zahtijevati ogromna ulaganja."

Upotreba vodika u svakodnevnom životu, u kuhinjama, nemoguća je zbog fizičkih i kemijskih karakteristika procesa njegovog izgaranja u atmosferskom zraku, stoga će odbacivanje prirodnog plina zahtijevati prijelaz na 100% korištenje električne energije u svim raspoloživim stambeni fond.

Zašto su se onda EU i njezine pojedine zemlje odlučile na prijelaz na vodikovu energiju uz potpuno eliminiranje fosilnih goriva? Pitanje je toliko zanimljivo da zaslužuje poseban članak.

Ali također nije potrebno smatrati da je "prijelaz vodika" s tehničke točke gledišta potpuna utopija, budući da znanstvenici, dizajneri i inženjeri ne miruju, ulažu se veliki napori kako bi korištenje vodika bilo ekonomski isplativo. Prijelaz iz kamenog u brončano doba nije se dogodio zbog činjenice da je ponestalo kamenja, konjska vuča postala je prošlost, ustupajući mjesto automobilima ne zbog nedostatka zobi - razlog u oba slučajevima bio je tehnološki proboj.

Ali što je vodikova gorivna ćelija, kakav odnos nuklearna energija može imati s vodikovom energijom također ovoga puta nije.