Braukšana ar ūdeņraža 'Eco-Luxury' automašīnu

Pagājušajā nedēļā es biju daļa no žurnālistu grupas, kas bija pirmie, kas Berlīnē brauca ar ražošanai gatavu BMW Hydrogen 7 automašīnu. Divu degvielu automašīna, kas var pārslēgties starp benzīna un ūdeņraža degšanu, nospiežot pogu, neapšaubāmi ir ievērojams inženierijas sasniegums. Un jā, tas galvenokārt izdala ūdens tvaikus. Ja viss būtu tik vienkārši; ja vien ūdeņradis patiešām būtu praktisks kā degviela.

BMW lielākais izaicinājums bija tvertnes izstrāde šķidrā ūdeņraža uzglabāšanai –253 °C temperatūrā. Vakuums un vairāki alumīnija un stikla šķiedras slāņi atrodas starp diviem nerūsējošā tērauda tvertnes slāņiem. Grafikā parādīta ūdeņraža uzpildes stacijas sprausla, kas piestiprināta tvertnes pieslēgvietai. (Kredīts: BMW)

BMW jau vairākus gadus ražo ūdeņraža sadedzināšanas automobiļus. Uzņēmums arī strādā pie ūdeņraža degvielas elementiem elektriskajām piedziņas automašīnām, taču atklāja, ka tas nevar iegūt tādu pašu dzinēja jaudu, kāda ir iespējama, kad ūdeņradis tiek sadedzināts. (Jūs saņemat automašīnu, bet tā nav BMW, nošņauc Tomass Melhers, BMW spēka piedziņas inženiera vadītājs.)

Multivide

• SLAIDRĀDE: skatiet automašīnas fotoattēlus

Tagad BMW reklamē versiju, kas ir gājusi cauri stingriem produkta izstrādes posmiem un teorētiski varētu tikt ražota masveidā. Tomēr praksē uzņēmums izgatavos tikai 100 automašīnas un nākamgad sāks tos iznomāt rūpīgi atlasītiem un vēl nenosauktiem cilvēkiem masveida globālās reklāmas akcijā.

BMW to sauc par ekoluksusu: automašīna, par kuru tas apgalvo, ka tā ir videi draudzīga, taču tai ir daudz zirgspēku un visi piederumi. BMW šos centienus raksturo kā cēlu, novatorisku virzību ūdeņraža tehnoloģiju ieviešanai. Tas notiek arī kā zaļā mārketinga pasākums laikā, kad pieaug bažas par globālo sasilšanu, ko izraisa fosilā kurināmā dedzināšana.

Braucot pa A-10 autobāni ar ātrumu 200 kilometri stundā, es nospiedu pogu uz paneļa, kas pārslēdza automašīnu no benzīna uz ūdeņradi. Vienīgais, ko es pamanīju, bija skaņa: dzinējs pārcēlās uz augstāku čīkstēšanu. Spīdēja sarkans H2 simbols. Bez jebkādām žagām automašīna tagad dedzināja ūdeņradi tajos pašos cilindros, kas pirms brīža dedzināja benzīnu. Bet masīvais 12 cilindru, 6 litru dzinējs, sadedzinot ūdeņradi, saražo tikai 260 zirgspēkus. Tāpēc BMW inženieri samazināja benzīna sadegšanas veiktspēju, lai nodrošinātu abu degvielu salīdzināmu veiktspēju. (Parasti 12 cilindru dzinējs ar benzīnu ražo aptuveni 400 zirgspēkus.)

Tomēr uzņēmums ir gājis tālāk nekā jebkurš cits ūdeņraža sadegšanas regulēšanā. Tikai pirms trim gadiem dzinējs darbojās vairākas minūtes un pēc tam sabojājās ar lielu blīkšķi, saka Melhers. Uzplaukums. Mēs mīlam sprādzienus! viņš smejas. Izrādījās, ka gar virzuļiem noplūst nedaudz ūdeņraža, sajaucoties ar eļļu un eksplodējot. Šī problēma tika atrisināta, pārveidojot virzuļa gredzenus, lai novērstu noplūdi. Bija arī jāmaina dzinēja vadības sistēmas, lai tiktu galā ar daudz ātrāku ūdeņraža sadegšanu — tas sadedzina 100 reizes ātrāk nekā benzīns — un jāregulē tā, lai sadegšanas blakusproduktu, piemēram, slāpekļa oksīdu, emisijas būtu minimālas.

Braukt ar automašīnu bija jautri, bet galvenokārt tāpēc, ka tā bija no BMW 7. sērijas. Fakts, ka tas dedzināja ūdeņradi, no braukšanas viedokļa nebija ievērojams. Bagāžniekā bija daudz interesantāk: noņemot filca paneli, atklājās spīdīga tērauda ūdeņraža uzglabāšanas tvertne, kas bija apmēram pilna izmēra alus mucas lielumā un apēda pusi no bagāžnieka vietas.

Šī tvertne vairāk nekā jebkas cits mulsināja BMW inženierus. Viņi ļoti gribēja parādīt, ka ūdeņradis var būt nākamais benzīns — tikai vēl viens šķidrums, ko varat ievietot tvertnē. Bet ūdeņradis vēlas būt gāze. Lai padarītu to šķidru, tas jāatdzesē līdz -253 °C sals. Uzturēt to tik aukstu automašīnas tvertnē jebkurā laika periodā ir ārkārtīgi grūti.

Patiesībā neviens vēl nav pilnībā atrisinājis problēmu. BMW izstrādāja dubultsienu nerūsējošā tērauda tvertni, kas sver 129 kilogramus. Starp diviem tērauda slāņiem ir vakuums un vairāki izolācijas slāņi, kas paredzēti siltuma atspoguļošanai. BMW lepojas, ka, ja ieliktu tvertnē sniega piku, tā nekūstu 13 gadus. Diemžēl ielieciet tvertnē šķidru ūdeņradi, un tas sāks vārīties dažu stundu laikā.

Kad ūdeņradis kļūst gāzveida, tvertnē paaugstinās spiediens. Noteiktā brīdī atveras spiediena samazināšanas vārsts. Nedaudz izplūst ūdeņraža gāze (apmēram 10 līdz 12 grami stundā), iet caur katalītisko neitralizatoru, lai pārvērstu to ūdenī, un iziet no automašīnas caur īpašu cauruli aizmugurējā buferī. Ja jūs nevadāt automašīnu, paiet tikai 17 stundas, pirms sākas šī atgaisošana. Puspilna tvertne gandrīz pilnībā izvārīsies deviņu dienu laikā.

Ja tvertne ir kaut kā bojāta un vārīšanās notiek daudz ātrāk, atveras otrs vārsts un neapstrādāts ūdeņradis tiek pavadīts uz jumta atveri. Tā kā šie ūdeņraža izplūdes procesi joprojām tiek izstrādāti un rada iespējamās drošības problēmas, BMW uzstāj, ka lietotāji nenovieto automašīnu slēgtā garāžā. Uzņēmums strādā pie nākamās paaudzes tvertnēm, kurās tiek izmantoti vieglāki materiāli, vienlaikus sekojot līdzi materiālu zinātnes jomai, lai noskaidrotu iespējamās jaunas uzglabāšanas metodes, piemēram, ūdeņraža uzglabāšanu nanoinženierijas materiālos.

Tomēr bija jautri novietot automašīnu Total degvielas uzpildes stacijā ārpus Berlīnes — vienā no nedaudzajām demonstrācijas ūdeņraža automašīnu uzpildes stacijām Eiropā, un vairākas citas ir izkaisītas visā pasaulē – un piepildīt gludo mašīnu ar šķidro ūdeņradi. Uzpildīšana aizņem apmēram astoņas minūtes. Mazumtirdzniecības cena bija 8 eiro (apmēram 10,60 USD) par kilogramu ūdeņraža, kura enerģijas saturs ir aptuveni vienā galonā benzīna.

BMW pētījumu vadītājs Klauss Drēgers norāda, ka ūdeņradis mūsdienās ir tur, kur pirms 100 gadiem bija benzīns. Viņš saka, ka pirms gadsimta, kurš gan varēja iedomāties, ka pastāvēs pasauli aptverošs degvielas uzpildes staciju tīkls? Tikai daži vizionāri varētu iedomāties, ka tas notiek. Daudzi BMW inženieri, kas turēja kursoru virs žurnālistiem, atzīmēja, ka radikālas infrastruktūras izmaiņas nav liels izaicinājums. Un viņiem, iespējams, ir taisnība. Esmu redzējis attēlus, kas parāda, kā Berlīne izskatījās pirms 60 gadiem. Ir grūti nepiekrist, ka infrastruktūru var pilnībā atjaunot dažu gadu desmitu laikā.

Bet tikai tad, ja ir jēga to darīt. Šajā gadījumā infrastruktūra nav lielākā problēma. Ūdeņradis ir lielākā problēma. Jūs nevarat to vienkārši izrakt no zemes un sadedzināt. Jums tas ir vai nu jāiegūst no ogļūdeņraža kurināmā, kas ir pretrunā tīras enerģijas mērķim, vai arī jāizņem no ūdens molekulām, izmantojot elektrību – tas nozīmē, ka jūs vai nu sadedzinat fosilo kurināmo atpakaļ spēkstacijā vai atņemat tik ļoti nepieciešamo atjaunojamo elektroenerģiju. no elektrotīkla.

Kad jūs iegūstat ūdeņradi no fosilā kurināmā, jūs faktiski izdala vairāk oglekļa dioksīda. Faktiski, braucot ar automašīnu, kuras ūdeņradis tika iegūts no dabasgāzes, tiek aptuveni divas reizes palielināts oglekļa dioksīda emisijas apjoms, ko rada automašīna, kas vienkārši sadedzina dabasgāzi. Lai no vides viedokļa ūdeņraža ieguvei no fosilā kurināmā būtu jēga, atdalītais oglekļa dioksīds būtu jānodala pazemē.

Un, ja jūs izmantojat elektrību, lai sadalītu ūdeni, jums būs jāpārliecinās, ka elektrība pati par sevi netiek iegūta no fosilā kurināmā. Elektroenerģijai būtu jānāk no atjaunojamiem avotiem, piemēram, vēja vai saules. Nav skaidrs, vai ūdeņraža ražošana ir saprātīgākais atjaunojamās enerģijas izmantošanas veids, izņemot nedaudz: tā var absorbēt elektroenerģiju ļoti vējainās vai ļoti saulainās dienās, kad atjaunojamās elektrostacijas rada pārmērīgu piegādi.

BMW apgalvo, ka pēc sasniegumiem atjaunojamās enerģijas piegādē un ūdeņraža uzglabāšanā automašīnas, kuru pamatā ir Hydrogen 7 tehnoloģija, var aizpildīt katru piebraucamo ceļu un, iespējams, pat katru garāžu. Es vēlos, lai uzņēmumam būtu taisnība. Ideja par augstas veiktspējas automašīnu, kas būtībā izdala tikai ūdens tvaikus, ir ļoti pievilcīga. Taču šobrīd Hydrogen 7 šķiet ievērojams inženierijas sasniegums nākotnei, kas, iespējams, nekad nepienāks.

paslēpties