Njemačka insistira na vodikovnoj energiji

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-16 15:59

Početkom jula 2020., evropski komesar za energetiku Kadri Simson dao je kratku, ali sažetu izjavu: „Cilj EU je da postane klimatski neutralna do 2050. godine. To znači da ćemo do tada ukinuti sva fosilna goriva i svi dobavljači iz EU to trebaju imati na umu.” Vodik je jedina i jedinstvena alternativa uglju, nafti i naftnim derivatima, prirodnom plinu.

Istovremeno, očito je da inicijativa ne dolazi lično od gospođe Simson – ona je upravo iznijela ono na čemu najviše insistira Njemačka, čija je vlada već najavila ambiciozan nacionalni program za energiju vodika, prema kojem će do 2030. godine npr., zemlja bi trebalo da izgradi 20 GW dodatnih elektrana, čija će svrha biti samo jedna - proizvodnja takozvanog "zelenog" vodonika. Temu su aktivno preuzimale i replicirale mnoge novinske, pa čak i analitičke agencije, čiji raspon procena počinje od sledeće, ko zna čega, „smrti Rusije“do optimizma da će upravo naša zemlja moći da postane svjetski lider na ovom novom tržištu. Ima puno informacija, nemoguće ih je nazvati sistematizovanim, pa ih vrijedi pokušati dovesti u red.

Ako vodonik tvrdi da zamjenjuje sve energetske resurse odjednom, onda će morati "preuzeti" sve što se danas tiče algoritma za korištenje bilo kojeg fosilnog goriva. Da bi se ugalj, plin i nafta koristili na ovaj ili onaj način, prije svega ih je potrebno izdvojiti, a kod vodonika prvo je pitanje tehnologija njegove proizvodnje. Nakon ekstrakcije, fosilno gorivo podliježe preliminarnom prečišćavanju - isti postupak će biti potreban i za proizvodnju vodonika, također mora biti što je moguće očišćeno od štetnih nečistoća. Nadalje, gorivo se mora transportirati do mjesta njegove upotrebe ili daljnje obrade - to se u potpunosti odnosi na vodonik. Pa, i posljednja točka u lancu je korištenje goriva za njegovu namjenu, sagorijevanje 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 proizvod njegovog sagorijevanja je voda, čista kao beba suza. Lako i prirodno ćemo izbjeći globalno zatopljenje, gradske ulice će biti očišćene od smoga, srećna Greta Thunberg, oslobođena briga i strepnji, ponovo će ići u školu, cveće će cvetati, leptiri će lepršati po njima, sante leda i ledena polja na Arktiku ponovo će početi da raste okean, preko Finskog zaliva ponovo će se moći skijati zimi, a mi ćemo pevati i smejati se kao deca.

Izvinjavamo 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 kvalitetni potrošači - pa ćemo kao takvi “ostati” još neko vrijeme. Kada kvalitetnog potrošača pitaju odakle mu struja, on samouvjereno daje besprijekorno tačan odgovor: "Iz utičnice!" Odbacujemo sve detalje prve tri faze korišćenja vodonika - proizvodnju, pročišćavanje, transport, crtamo slike divne sreće u svojoj mašti. Vodonika ima dosta, ima ga, voze se sva vozila bez izuzetka, u blizini svake elektrane su već izgrađene kaskade bazena sa toplom i čistom vodom, zahvaljujući kojima u Vorkuti cvetaju banane, beru se dve berbe ananasa u Magadan, a na ogradama umjesto vrabaca već sjede ćurke. Kako drugačije? Evo je, cijenjene formule za sagorijevanje vodonika:

2N2 + O2 --a 2N2O

I ova divna hemijska reakcija je praćena oslobađanjem mnogo toplote. Pa zamislimo na trenutak da živimo u svijetu u kojem je implementiran svaki pojedinačni program vodonika - njemački, američki, program EU i svi ostali, sada ih ima puno. Sve, svi su uspjeli i uspjeli, bacili su kape u zrak - i nema više ni nafte, ni gasa, ni uglja sa uranijumom u upotrebi, svuda i svuda samo vodonik: u elektranama, u rezervoarima automobila pa čak i u pećima u našim kuhinjama. Kako će se tačno proizvesti vodonik, sve nijanse razlika između vodonika "zelenog", "plavog" pa čak i "smeđeg", razmotrit ćemo sljedeći put.

Zeldovich mehanizam i dušikovi oksidi

"Glavna formula vodika" je potpuno tačna, ali morat ćete početi sa spuštanjem na našu grešnu Zemlju, čija se atmosfera uopće ne sastoji od čistog kisika - sadrži ga mnogo manje od dušika. Temperatura sagorevanja vodonika u atmosferi kiseonika može da pređe 2.800 stepeni, odnosno hiljadu stepeni viša od temperature sagorevanja metana, glavnog sastojka prirodnog gasa. Prvo pitanje je već sazrelo - a od kojih se takvih metala prave peći hidrogenskih elektrana? Koje se od ovih legura ponašaju pristojno na, recimo, 2.500 stepeni? Ova temperatura je tipična za avionske i raketne motore, za koje je sastav materijala, naravno, poznat, ali je poznata i cijena takvog zadovoljstva. Dobro, bacimo ovu dosadnu sitnicu na stranu - imamo puno para, na Zemlji ima desetina metala otpornih na toplotu - pitaćemo hoćemo li se naviknuti, izdržavamo se bez para. Ali ne možete da se nosite sa hemijom sagorevanja vodonika u atmosferskom vazduhu - ne radi se o leptirima na santi leda, to je mnogo stroža nauka. I, kao iu mnogim drugim granama naučnog saznanja, u njemu postoje neprikosnoveni autoriteti, koji su postali neprikosnoveni nakon što su to učinili svi koji su hteli da im zamere i uverili se da ništa ne ide - argumenti vodećih ličnosti su nepokolebljivi kao stena.. Sve što se može znati o stvaranju azotnih oksida rekao je Jakov Borisovič Zeldovič 40-ih godina prošlog veka - još je imao slobodnog vremena da studira hemiju, nakon stvaranja Posebnog komiteta za atomsku energiju bio je zauzet do krajnjih granica sve dok nije razvio teoriju atomskih i nuklearnih bojevih glava. Hemijske reakcije koje se neizbježno javljaju između dušika i kisika u prisustvu visokih temperatura:

N2 + O - NO + N i N + O2 - Ne + O

Mehanizam stvaranja dušikovih oksida naziva se Zeldovičev mehanizam. Nešto kasnije otkriven je i Fenimore mehanizam, nazvan po naučniku koji ga je otkrio, ali nam ovoga puta nisu potrebne dodatne suptilnosti, već smo dobro.

Beskrajne priče o štetnosti ugljičnog dioksida su korisne, ali su pod sobom zakopale opis one "radosti i sreće" koju nama i vama pruža prisustvo 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 iritira pluća i može uzrokovati ozbiljne posljedice po zdravlje. Lako se spaja sa vodom i rastvara se u masti i može prodrijeti u kapilare pluća, gdje izaziva upale i astmatične procese. Visoka koncentracija dušikovih oksida najprije izaziva neugodne osjećaje i osjećaj peckanja, s 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 sluzokože, koja se manifestuje kašljem, suzenjem i opštom slabošću. U sljedećoj fazi trovanja javlja se mokri kašalj sa sluzavim ili krvavim sputumom, otežano disanje, cijanoza, tahikardija i febrilna groznica. Pojavljuje se osjećaj straha, psihomotorne uznemirenosti i konvulzija. U nedostatku kvalifikovane medicinske njege, to dovodi do smrti."

Dosta? br. Upravo je prisustvo azotnih 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 sagorijevanja vodika neminovno će dovesti do njihovog intenzivnijeg stvaranja. Zdravo, divni svijet vodonika!

U praksi to znači da će u svim elektranama koje će koristiti sagorijevanje vodika biti potrebna dodatna oprema za izvlačenje čistog kisika iz atmosferskog zraka. Predračunu za izgradnju samih elektrana, koji je već oku miran zbog materijala opreme peći, dodaće se još N ulaganja, a ne može se isključiti da će to postati poseban pojam - N-investicije“. 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. Evo još jednog, dodatnog smjera potrebnog razvoja tehnologija - minijaturizacija opreme za odvajanje atmosferskog zraka. Mi, kvalificirani potrošači, slažemo se ili čekati ili prihvatiti činjenicu da će se dušikovi oksidi u gradskom zraku povećati, a kisele kiše sve češće padati. Naravno, još uvijek možete pokušati eksperimentirati sa brzinom dovoda vodika u komoru za sagorijevanje tako da temperatura bude ispod granične vrijednosti, nakon čega se Zeldovich mehanizam automatski aktivira. Međutim, tada značenje korištenja vodonika kao goriva postaje manje očigledno - efikasnost motora će biti uporediva sa efikasnošću konvencionalnog motora s unutrašnjim sagorijevanjem koji koristi benzin ili dizel. Kao potrošači potrošačima - sada je prosječna cijena kilograma vodonika oko 8 dolara, što, blago rečeno, znatno premašuje cijenu tradicionalnih goriva.

Eksperimentalni podaci iz Japana

Ako je riječ o energetskim kompanijama koje žive i rade u stvarnom svijetu, a ne u svijetu fantazije evropskih zvaničnika, onda među njima nema onih koji žele opremu elektrane baciti na smetlište povijesti i instalirati novu, napravljenu od skupih legura sa volframom, molibdenom, titanijumom. Za svaki slučaj, podsjetimo, cilj svake kompanije je profit njenih dioničara, a ne nečiji, pa i skupi snovi. Mitsubishi Hitachi Power Systems (MHPS) je prije nekoliko godina uspješno testirao plinsku turbinu velike snage u jednoj od svojih elektrana dovodeći prirodni plin sa 30% vodonika u komoru za sagorijevanje. Temperatura gasova na izlazu je 1600 stepeni, oprema je, iako ne bez poteškoća, izdržala takvo opterećenje. Efikasnost je bila beznačajna, ali se povećala, ali se ispostavilo da je količina proizvedenog ugljičnog dioksida odjednom manja za 10%, a japanska kompanija nije u potpunosti otkrila informacije o dušičnim oksidima, ograničavajući se na frazu „ostala na prihvatljivom nivo”. Preporuka MHPS-a - ekonomski je opravdano i ekološki korisno koristiti mješavinu goriva od 80% prirodnog plina i 20% vodonika. Takođe u Japanu, 2018. godine, Kawasaki Heavy Industries i Obayashi sproveli su kratkoročna ispitivanja turbine sa 100% vodonikom koji se dovodi u komoru za sagorevanje. Nije bilo izvještaja o ekonomiji eksperimenta, ali dovoljno je znati da CHP elektrana u Kobeu, u vlasništvu konzorcijuma ovih kompanija, radi na 20% do 80% mješavine vodonika i prirodnog plina – tj. u skladu sa preporukama MHPS. Eksperimenti sa dodatkom vodika u mešavinu goriva za kogeneraciona postrojenja na gas traju, naravno, ne samo u Japanu, već smo pričali o najoptimističnijim rezultatima, koji zavise od nacionalnih tehničkih standarda za opremu i materijale od kojih se proizvodi se proizvodi.

To su, u skladu sa standardima, danas dozvoljeni udio vodonika u prirodnom gasu: Belgija, Novi Zeland, SAD, Velika Britanija - 0,1%; Njemačka 10%, Holandija 12%. Danas se snovi o vodiku o potpunom napuštanju upotrebe tradicionalnih goriva gube pred surovom stvarnošću – potreban je čitav niz istraživačko-razvojnih radova, promjene nacionalnih tehničkih standarda, provjera rezultata dobijenih na eksperimentalnoj industrijskoj opremi, itd. on. Iza svakog termina upotrebljenog u prethodnoj frazi nevidljiva su pitanja o finansiranju, o kvalifikovanom osoblju, o potrebnom vremenu – s obzirom na činjenicu da niko ne može garantovati da će svi eksperimenti i testovi biti uspešni.

Ako Njemačka i Europska unija zaista 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 trebalo biti teških rokova – u tom slučaju, osim ako timove za razvoj softvera ne predvode direktni potomci Michela Nostardamusa, naravno. I ne govorimo o nekom apstraktnom "finansiranju općenito", već o konkretnim istraživačkim institutima, istraživačkim grupama i njihovim udruženjima. Međutim, to nije naša briga – ako ima rezervi novca u budžetima EU i u budžetima pojedinih država, neka troše kako im odgovara. U međuvremenu, ako bez "vodikovih vatrenih ptica", onda se možete osloniti na proračune IEA, Međunarodne energetske agencije: stvaranje velike evropske mreže elektrana, koje bi koristile mješavinu plina i vodika u u odnosu 80/20, smanjiće emisiju ugljen-dioksida za 7% ili 60 miliona tona. U svojim proračunima, IEA se oslanjala na podatke dobijene u Japanu - iz jednostavnog razloga što su ti podaci "minirani" u normalnom režimu za bilo koju novu tehnologiju. A tekst evropskog zvaničnika o 100% vodoniku, o potpunom odsustvu emisije ugljen-dioksida i potpunoj sklerozi u odnosu na azotne okside karakteriše jednostavno i nepretenciozno - populizam.

Kilogrami i kubni metri - osjetite razliku

Da, budući da je riječ "kilogram" slučajno otisnuta u gornjem tekstu, potrebno je i na to skrenuti pažnju kvalifikovanih potrošača. Ova riječ se koristi da bi se demonstriralo još jedno "mamljenje" od strane nekvalifikovanih ljubitelja energije vodika: "Specifična toplota sagorevanja 1 kilograma metana je oko 50 MJ (megadžula), a specifična toplota sagorevanja 1 kilograma metana vodonik je oko 130 MJ. Vidite li koliko je vodonik isplativiji?!"

Vidimo, naravno – vidimo da se kilogram koristi kao jedinica. Pogledajte svoju platnu karticu, dragi čitaoci - postoji li tu red "cijena kilograma benzina"? Ništa od toga - kubika, i to je to. Kubni metar metana može se izvagati, nema problema - pri normalnom atmosferskom pritisku i na 20 stepeni Celzijusa, mjerni uređaj će pokazati 657 grama. Ali kubni metar vodonika se također može izmjeriti, osim ako nije potreban uređaj preciznije, jer kubni metar ovog plina teži 89,9 grama. Isto, ali drugim riječima - vodonik je 7,3 puta lakši od metana. Ako živite u kući sa šporetom na plin, onda da biste dobili 130 MJ toplote, moraćete da sagorite 3,96 kubnih metara prirodnog gasa, a ako ste se nekim čudom našli u kući koju je sagradio evropski birokrata 2050. godine, tada će vam za dobijanje istih 130 MJ trebati 11,11 kubnih metara vodonika. Kao kvalifikovani potrošač, možemo to računati u novcu - to je glavni zadatak ovog nepoznatog stvorenja. Maloprodajna cijena plina u različitim regijama je različita, uzmimo regiju Moskve - 6,56 rubalja po kubnom metru. To znači da će 130 MJ topline koštati 6, 56 * 4, 0 = 26, 24 rubalja. Ostvarljive cijene vodonika u Evropi do 2025. godine, prema istraživačkom centru ACIL ALLEN Consulting za Evropsku 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 plafona" 1 dolar za 70 rubalja, ali nećemo množiti - to je lijeno, da budem iskren, još uvijek dobijete nešto od 350 do 400 rubalja za istih 130 MJ topline.

Istovremeno, u našim platnim sistemima - maloprodajne cijene za vas i mene kao krajnje potrošače, a u ACIL ALLEN-u izračunate cijene za proizvođače vodonika, tako da će se ionako suluda razlika u cijeni u stvarnosti pokazati još veća. Transportne usluge, komercijalne marže – sve će to na kraju platiti krajnji potrošač, u ovom slučaju – jasno konačan broj puta. Sve što se o ovome može reći kao komentar je samo: "Zdravo, divni vodonični svijet!" Da, skoro smo zaboravili: ako čisti vodonik dolazi iz evropskog plinskog šporeta 2050. godine, od kojeg će metala biti napravljena ova peć i njeni gorionici - nemamo pojma, jer će temperatura plamena biti najmanje 2.000 stepeni. Razmislite sami, ali dok razmišljate, mentalno se oprostite od svih vaših lonaca i tiganja, budući da će njihov rastopljeni metal kapati po cijeloj euro ploči, bićete mučeni da je izribate. Ako EU namerava da odustane od gasifikacije svog stanovništva, prevodeći ceo stambeni fond isključivo na struju, lonci će, naravno, preživeti, ali kolika će biti cena struje, u divnim planovima za konačnu pobedu energije vodonika, autori planova skromno ćute. Podsjetimo, trošak električne energije u termoelektranama ovisi o cijeni sirovina za 90% - sami možete izvući zaključke, a istovremeno ćete dobiti objektivnu procjenu izgleda za život običnog ljudi u "vodoničnoj" Evropi nakon 2050.

Gustoća vodonika, zajedno sa njegovim hemijskim i fizičkim svojstvima, sljedeći je blok problema s kojima se suočava razvoj energije vodika. Štaviše, blok je jak - upravo je on u mnogo čemu postao razlogom da interesovanje za ovu temu, koje se prvi put pojačalo u Evropi 1974. godine, nije prešlo na poluakademski nivo. Desilo se to upravo 1974. godine, odnosno baš u vrijeme te svjetske naftne krize, od kojih se do danas dižu kosu na glavi onima koji su je preživjeli. Podsjetimo da je trenutna kriza, 2020. godine, uzrokovana padom potražnje i rezultirajućim padom cijena za polovicu, a, kako se sada ispostavilo, pad se pokazao toliko značajan za 3-4 mjeseca. A 1974. godine cijena nafte u Evropi je porasla 3-4 puta, ali nikad nije pala, tako da su u Evropi bili spremni na bilo koju tehnologiju, samo da se oslobode zavisnosti od uvoza nafte. Između ostalih opcija razmatrana je i energija vodonika, ali tada, osim samog razmatranja, nije bilo nikakvih posljedica. Vodik je, kao što znate, najrasprostranjeniji hemijski element u svemiru, iz njega se sastoji 92% njegove supstance, ali na planeti Zemlji u svom čistom obliku jednostavno ne postoji - toliko je hemijski aktivan da je u interakciji sa bilo kojom drugom sa neverovatnom lakoćom i brzinom.hemijske supstance. Zbog toga su uslovi skladištenja ovog gasa izuzetno visoki – vodonik nastoji da stupi u interakciju sa svim materijalima od kojih su napravljene posude za njegovo skladištenje. Slična je situacija, naravno, sa svim cjevovodima koji čine sisteme za prenos i distribuciju gasa Evrope. Snovi da se već postojeće cijevi mogu koristiti za transport i distribuciju vodonika nemaju znanstveno i tehničko opravdanje za sebe - gubici zbog curenja lišit će svaki projekat ove vrste ekonomskog smisla, unutrašnja površina cijevi će neminovno degradirati do potpuni izlazak iz servisa. Inače, Gazprom je već sproveo odgovarajuće studije, rezultat nije tajna: sa izuzetkom Severnog i Turskog toka, svi ostali cevovodi će ispravno funkcionisati ako se prirodnom gasu doda najviše 30% vodonika, najnoviji "morske" cijevi će izdržati do 70%. Nema informacija da li su takve inspekcije njihovih gasovoda vršene u Evropi, a u Gazpromu su prilično zadovoljni rezultatom, jer se stručnjaci kompanije oslanjaju na podatke dobijene iz Japana. Sadržaj od 20% vodonika u mješavini goriva plinskih elektrana je nivo koji neće zahtijevati trilione ulaganja u preopremanje cjelokupne opreme i nivo koji daje vrlo primjetan rezultat u smanjenju emisije ugljičnog dioksida uz „prihvatljiv sadržaj od emisije azotnih oksida."

Benzin ili vodonik?

Prije nego što pređemo na priču o novim tehnologijama skladištenja vodonika, mi, kvalifikovani potrošači, ne možemo a da se ne dotaknemo vozila na vodik, koja su se već pojavila, čiji broj postepeno raste. Za početak, procijenimo koliko topline može dobiti vlasnik putničkog automobila "iscijeđenjem" standardnog rezervoara za plin od 50 litara. Specifična toplota sagorevanja kilograma benzina je 43,6 MJ, specifična toplota sagorevanja kilograma dizel goriva je 42,7 MJ, tako da lako možemo u proseku do 43,0 MJ. Gustina benzina je 710 grama po litru, gustina dizel goriva (leto) je 850 grama po litru, prosek je 780 grama, odnosno u rezervoarima putničkih automobila od 50 litara u proseku se „sakrije” 1.677 MJ “, koji nam omogućavaju 500-600 km vožnje u urbanim uslovima. Pa, a 50 litara vodonika pri normalnom atmosferskom pritisku je, oprostite mi, 5 grama i, shodno tome, 0,65 MJ, što je 2.500 (dvije hiljade petsto, bez greške u kucanju) manje nego u rezervoaru sa tradicionalnim gorivom. Kolika će biti kilometraža ili, tačnije, "puzati", u ovom slučaju - predlažemo da sami izračunate, ali više od 200 metara neće raditi, čak i bez uzimanja u obzir prekomjerne potrošnje goriva na startu. Dakle, nema opcija - u rezervoaru bi trebalo biti više vodika, a najočitiji način da se to postigne je povećanje pritiska. Povećavamo pritisak - povećavaju se i zahtjevi za materijalom od kojeg je napravljen takav rezervoar. Zahtjevi su dvostruki, jer nije potrebna samo snaga da se izdrži pritisak, već i sposobnost da se izdrži reaktivnost vodika, sposobnost izbjegavanja curenja. U periodnom sistemu, vodonik ima počasni broj 1, odnosno najmanji je atom i po veličini, stoga, pri visokom pritisku, ovaj plin povećava "želju za bijegom" kroz najmanje nedostatke na unutrašnjoj površini rezervoara.

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

Tamnozeleno, natpis je crveno, ali 200 atmosfera je premalo, pri ovom pritisku potreban je cilindar od 56,3 litara za skladištenje 1 kg vodonika. Sljedeći korak u razvoju tehnologija za skladištenje plinovitog vodonika - boce od titanijuma, već izdržavaju 400 atmosfera, ali programeri se nisu tu zaustavili.

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

Sve brojke su jasno vidljive - rezervoar je dizajniran za 700 atmosfera. Materijal su kompozitni materijali, budući da su hemijski izuzetno stabilni, apsolutno ne reaguju na prisustvo vodonika, snaga tenka se izračunava i obezbeđuje do direktnog pogotka metaka iz malokalibarskog oružja, a ako tenk ne može da se nosi sa unutrašnjeg pritiska, "otvara" se duž čitavog kućišta, obezbeđujući trenutno oslobađanje celokupne zapremine vodonika. To je učinjeno kako bi se spriječila njegova visoka koncentracija u zraku - vodonik je lagan, uz naglo smanjenje tlaka, juri prema gore, dalje od zemlje i od ljudi. Razlog je vjerojatno svima poznat - mješavina vodika s kisikom nije samo opasna za požar, već čak i eksplozivna ako je koncentracija vodonika visoka. Operativno iskustvo koje je japanski proizvođač automobila već akumulirao 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 supstancu. Ali čak ni to ne daje pokazatelje veće od onih kod tradicionalnog tekućeg motornog goriva: 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 rezervoara, ali rezultat je 7,7 puta manji od onog kod najtradicionalnijeg benzina. Da, ovo zaista smanjuje stvaranje ugljičnog dioksida, ali zbog povećanja temperature sagorijevanja povećava se stvaranje dušikovih oksida. Istovremeno, vrijedno je zapamtiti da se ekološki zahtjevi za benzin i dizel gorivo povećavaju, standard Euro-5 je već uveden, ali hemičari-tehnolozi se uspješno nose s tim zahtjevima - na primjer, u julu 2020. Gazprom Neft je završio modernizacija u okviru Euro -5 "Moskovska rafinerija. Ovo, naravno, nije jeftino zadovoljstvo, ali ova investicija je nekoliko puta manja od onoga što bi bilo potrebno za masovno uvođenje putničkih automobila na vodonik. Na osnovu gore navedenog, dovoljno je jednostavno zamisliti kakav je transport čistog plinovitog vodika u industrijskim količinama, koji se novac ulijeva u opremu stanice za punjenje vodikom za automobile - tlak, reaktivnost vodika, opasnost od požara u slučaju curenja sa višestruko većim rizicima od curenja.

Vodonik može biti tečan, ali kome je to lako?

I, možda, poslednji "potrošač" u odnosu na vodonik, koji takođe, generalno, "visi u vazduhu": ako je sve tako komplikovano i skupo pri skladištenju i transportu vodonika kao gasa, onda je moguće tačno isto i sa njim?Šta je sa prirodnim gasom, ako nema mogućnosti da se cevovodima transportuje do potrošača - da se pretvori u tečnost? Postoji i takva tehnologija, samo temperatura na kojoj vodonik postaje tečan je "minus" 252,76 stepeni Celzijusa pri normalnom pritisku. Podsjetimo, prirodni plin postaje tečan na minus 161 stepen, ali to je više nego dovoljno da se LNG industrija s pravom smatra najmodernijom od svega što je vezano za industriju prirodnog plina. U slučaju vodonika potrebno je dostići temperature 90 stepeni niže nego u slučaju LNG-a, a krajnji rezultat nije impresivan - pri normalnom pritisku, gustina tečnog vodonika je 77 kilograma po kubnom metru. Poređenja radi, gustina LNG-a pod istim uslovima je 7,8 puta veća, oko 600 kg po metru kubnom. Dakle, ukapljivanje vodika uz višestruko veće troškove za njegovu proizvodnju nego za proizvodnju LNG-a pogoršava potreba za održavanjem visokog tlaka u posudama s tekućim vodikom - u suprotnom, za njegov transport i skladištenje, kontejneri ogromne zapremine će biti potrebna, u kojoj je, podsjećamo, potrebno održavati kriogenu temperaturu… Za skladištenje tečnog vodonika koristi se visokokvalitetni čelik, rezervoari su opremljeni finim filterima za tečni vodonik i posebno dizajniranim uzorkivačima i, naravno, visoko efikasnim sistemom toplotne izolacije. Ako se u slučaju rezervoara velikog kapaciteta isparavanje, koje se ne može izbjeći, ipak može tolerirati, onda kod rezervoara za automobile svaki gubitak isparavanja direktno pogađa novčanik vlasnika automobila, pa su ovdje zahtjevi još veći. Ispred cijele planete je BMW, čiji su stručnjaci razvili 74-litarski rezervoar za tečni vodonik za BMW Hydrogen 7, čiji su gubici isparavanjem samo 1,5% dnevno. U apsolutnim brojkama - 1,1 litar tečnog vodonika dnevno iz punog rezervoara nestaje bez traga.

Zaključci su, po našem mišljenju, sasvim očigledni.

Upotreba čistog vodonika umjesto mješavine prirodnog plina i vodonika u elektranama put je ka višemilijarderskim investicijama u preopremanje postojećih elektrana i visokim procjenama za izgradnju novih. Rastu i trošak u vezi s potrebom odvajanja atmosferskog zraka kako bi se osigurao dotok čistog kisika u peć elektrane kako bi se spriječio rast emisije dušikovih oksida, opasnijih po zdravlje ljudi od ugljika. dioksida.

Spaljivanje vodonika u motorima vozila će smanjiti proizvodnju ugljičnog dioksida, ali povećati proizvodnju dušikovih oksida. Isporuke čistog vodonika postojećim gasovodima nisu moguće, već će zahtijevati izgradnju potpuno novih sistema "transporta vodonika" i "distribucije vodonika". Skladištenje i korištenje vodika u plinovitom stanju zahtijeva proizvodnju rezervoara različitih kapaciteta od kompozitnih materijala - kako u slučaju elektrana, tako iu slučaju cilindara za auto ili bilo koji drugi transport. Skladištenje i korištenje vodonika u tekućem obliku zahtijeva potpuno isto, ali podložno radu u kriogenom temperaturnom rasponu.

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

Upotreba vodika u svakodnevnom životu, u kuhinjama, nemoguća je zbog fizičko-hemijskih karakteristika procesa njegovog sagorijevanja u atmosferskom zraku, stoga će odbacivanje prirodnog plina zahtijevati prelazak na 100% korištenje električne energije u svim raspoloživim stambeni fond.

Zašto su se onda EU i njene pojedine zemlje odlučile za prelazak na energiju vodika uz potpuno eliminaciju fosilnih goriva? Pitanje je toliko zanimljivo da zaslužuje poseban članak.

Ali isto tako nije potrebno smatrati da je "tranzicija vodika" sa tehničke tačke gledišta potpuna utopija, budući da naučnici, dizajneri i inženjeri ne miruju, ulažu se veliki napori da korištenje vodonika bude ekonomski isplativo. Do prijelaza iz kamenog u bronzano doba nije došlo zbog činjenice da je ponestalo kamenja, konjska vuča je postala stvar prošlosti, ustupajući mjesto automobilima ne zbog nedostatka zobi - razlog u oba slučajevima je bio tehnološki proboj.

Ali šta je vodonična gorivna ćelija, kakav odnos nuklearna energija može imati sa energijom vodika, također nije ovoga puta.