Germaniya vodorod energiyasini talab qilmoqda

2024 Muallif: Seth Attwood | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2023-12-16 16:19

2020-yil iyul oyi boshida Yevropaning energetika bo‘yicha komissari Kadri Simson qisqa, ammo lo‘nda shunday bayonot berdi: “Yevropa Ittifoqining maqsadi 2050-yilgacha iqlim neytral bo‘lishdir. Bu shuni anglatadiki, o'sha vaqtga qadar biz barcha qazib olinadigan yoqilg'ilarni bosqichma-bosqich to'xtatamiz va Evropa Ittifoqining barcha etkazib beruvchilari buni yodda tutishlari kerak. Vodorod ko'mir, neft va neft mahsulotlari, tabiiy gazga yagona va noyob muqobildir.

Shu bilan birga, tashabbus shaxsan Simson xonimdan kelib chiqmagani aniq - u shunchaki Germaniya eng ko'p turib olgan narsani aytdi, uning hukumati allaqachon vodorod energiyasi bo'yicha ulkan milliy dasturni e'lon qilgan, unga ko'ra, masalan, 2030 yilgacha., mamlakatda 20 GVt quvvatga ega qo'shimcha elektr stansiyalarini qurish kerak, ularning maqsadi faqat bitta - "yashil" vodorod ishlab chiqarish bo'ladi. Mavzu ko'plab yangiliklar va hatto tahliliy agentliklar tomonidan faol ravishda ko'rib chiqildi va takrorlandi, ularning baholash doirasi keyingisidan boshlanadi, kim biladi, "Rossiyaning o'limi" bizning mamlakatimiz bo'lishi mumkin bo'lgan optimizmgacha. ushbu yangi bozorning jahon yetakchisi. Ma'lumotlar juda ko'p, uni tizimlashtirilgan deb atash mumkin emas, shuning uchun uni tartibga solishga harakat qilish kerak.

Agar vodorod bir vaqtning o'zida barcha energiya manbalarini almashtirishni da'vo qilsa, u holda bugungi kunda har qanday qazib olinadigan yoqilg'idan foydalanish algoritmiga tegishli bo'lgan hamma narsani "o'z zimmasiga olishi" kerak bo'ladi. Ko'mir, gaz va neftdan u yoki bu tarzda foydalanish uchun ularni birinchi navbatda qazib olish kerak, vodorod masalasida esa birinchi savol - uni ishlab chiqarish texnologiyasi. Qazib olingandan so'ng, qazib olinadigan yoqilg'i dastlabki tozalashdan o'tkaziladi - vodorod ishlab chiqarishda xuddi shunday tartib talab qilinadi, u zararli aralashmalardan iloji boricha tozalanishi kerak. Bundan tashqari, yoqilg'i uni ishlatish yoki keyingi qayta ishlash joyiga olib borilishi kerak - bu vodorodga to'liq taalluqlidir. Xo'sh, va zanjirning oxirgi nuqtasi - yoqilg'idan maqsadli foydalanish, u yoki bu texnologiyadan foydalangan holda yonish. Darhaqiqat, shuning uchun ham barchamiz ishtiyoq va ma'naviy ishtiyoqni boshdan kechirishimiz buyurilgan - axir, yoqilg'i yoqilganda, karbonat angidrid hosil bo'lmaydi, uning yonish mahsuloti - go'dakning toza suvidir. yirtib tashlash. Biz global isishdan osongina va tabiiy ravishda qutulamiz, shahar ko'chalari tutundan tozalanadi, baxtli Greta Tunberg tashvish va tashvishlardan xalos bo'ladi, yana maktabga boradi, gullar gullaydi, kapalaklar ularda uchadi, Arktikadagi aysberglar va muz maydonlari okean yana o'sishni boshlaydi, Finlyandiya ko'rfazi bo'ylab qishda yana chang'ida uchish mumkin bo'ladi va biz bolalar kabi qo'shiq aytamiz va kulamiz.

Vodorod energiyasining an'anaviy hikoyasidan uzoqlashib, oxiridan boshlaganimiz uchun uzr so'raymiz. Ammo zamonamizning taniqli bankiri jamiyatga birinchi navbatda yuqori sifatli iste'molchilar kerakligini ta'kidlaydi - shuning uchun biz bir muncha vaqt shunday "qolib qolamiz". Sifatli iste'molchidan elektr energiyasi qayerdan kelganligi so'ralganda, u ishonchli tarzda benuqson aniq javob beradi: "Rozetkadan!" Biz vodoroddan foydalanishning dastlabki uch bosqichining barcha tafsilotlarini - ishlab chiqarish, tozalash, tashishni yo'q qilamiz, biz o'z tasavvurimizda yoqimli baxtning rasmlarini chizamiz. Vodorod juda ko'p, u mavjud, barcha transport vositalari unga minadi, har bir elektr stantsiyasi yonida iliq va toza suvli basseynlar kaskadlari allaqachon qurilgan, buning natijasida Vorkutada banan gullaydi, ikkita ananas hosili yig'iladi. Magadan va to'siqlarda chumchuqlar o'rniga allaqachon kurkalar o'tirishibdi. Yana qanday qilib? Mana, vodorodni yoqishning aziz formulasi:

2N2 + O2 --a 2N2O

Va bu ajoyib kimyoviy reaktsiya juda ko'p issiqlik chiqishi bilan birga keladi. Keling, bir daqiqaga tasavvur qilaylik, biz har bir vodorod dasturi amalga oshirilgan dunyoda yashayapmiz - Germaniya, Amerika, Evropa Ittifoqi dasturi va boshqalar, hozir ular juda ko'p. Hammasi muvaffaqiyatga erishdi va uddaladi, ular qalpoqlarini havoga tashladilar - endi uranli neft, gaz, ko'mir yo'q, hamma joyda va hamma joyda faqat vodorod mavjud: elektr stantsiyalarida, avtoulovlarda va hatto pechlarda. oshxonalarimizda. Vodorod qanday aniq ishlab chiqariladi, vodorod "yashil", "ko'k" va hatto "jigarrang" o'rtasidagi farqlarning barcha nuanslarini keyingi safar ko'rib chiqamiz.

Zeldovich mexanizmi va azot oksidlari

"Asosiy vodorod formulasi" mutlaqo to'g'ri, lekin siz bizning gunohkor Yerimizga tushishdan boshlashingiz kerak bo'ladi, uning atmosferasi umuman toza kisloroddan iborat emas - u azotga qaraganda kamroq. Kislorodli atmosferada vodorodning yonish harorati 2800 darajadan oshib ketishi mumkin, ya'ni tabiiy gazning asosiy tarkibiy qismi bo'lgan metanning yonish haroratidan ming darajadan yuqori. Birinchi savol allaqachon pishgan - va vodorod elektr stantsiyalarining pechlari qaysi metallardan yasalgan? Ushbu qotishmalarning qaysi biri, masalan, 2500 daraja haroratda o'zini yaxshi tutadi? Bu harorat samolyot va raketa dvigatellari uchun xos bo'lib, ular uchun materiallarning tarkibi, albatta, ma'lum, ammo bunday zavqning narxi ham ma'lum. Xo'sh, keling, bu zerikarli arzimas narsalarni chetga surib qo'yaylik - bizda juda ko'p pul bor, Yerda o'nlab issiqqa chidamli metallar bor - biz bunga ko'nikamizmi, deb so'raymiz, pulsiz turibmiz. Ammo siz atmosfera havosida vodorodning yonishi kimyosiga dosh berolmaysiz - bu aysberglardagi kapalaklar haqida emas, bu juda jiddiyroq fan. Ilmiy bilimning boshqa ko'plab sohalarida bo'lgani kabi, unda ham shubhasiz vakolatlar mavjud bo'lib, ular ularni qoralamoqchi bo'lgan har bir kishi buni qilgandan keyin shubhasiz bo'lib qoldi va hech narsa ish bermayotganiga amin bo'ldi - etakchi shaxslarning dalillari tosh kabi mustahkamdir.. Azot oksidlarining hosil bo'lishi haqida ma'lum bo'lishi mumkin bo'lgan hamma narsani Yakov Borisovich Zeldovich o'tgan asrning 40-yillarida aytgan edi - u hali ham kimyoni o'rganish uchun bo'sh vaqtga ega edi, Atom energiyasi bo'yicha maxsus qo'mita tuzilganidan keyin u chegaragacha band edi. u atom va yadro kallaklari nazariyasini yaratmaguncha. Yuqori haroratlarda azot va kislorod o'rtasida muqarrar ravishda sodir bo'ladigan kimyoviy reaktsiyalar:

N2 + O à NO + N va N + O2 à Yo'q + O

Azot oksidlarini hosil qilish mexanizmi Zeldovich mexanizmi deb ataladi. Biroz vaqt o'tgach, Fenimor mexanizmi ham topildi, uni kashf etgan olim sharafiga nomlangan, ammo bu safar bizga qo'shimcha nozikliklar kerak emas, biz allaqachon yaxshimiz.

Karbonat angidridning zararli ekanligi haqidagi cheksiz hikoyalar foydalidir, ammo ular atrofimizdagi havoda azot oksidi mavjudligi bilan ta'minlangan "quvonch va baxt" ning tavsifini o'zlariga ko'mib tashladilar. “NO hidsiz, lekin nafas olayotganda qondagi gemoglobin bilan bog‘lanib, uni kislorodni olib o‘ta olmaydigan shaklga aylantira oladi. Yuqori konsentratsiyada azot oksidi o‘pkani bezovta qiladi va salomatlikka jiddiy ta’sir ko‘rsatishi mumkin. U osongina suv bilan birlashadi va yog'da eriydi va o'pkaning kapillyarlariga kirib borishi mumkin, bu erda yallig'lanish va astmatik jarayonlarni keltirib chiqaradi. Azot oksidlarining yuqori kontsentratsiyasi birinchi navbatda yoqimsiz his-tuyg'ularni va yonish hissini beradi, keyinchalik ko'payishi bilan o'limga olib keladi. Pastroq konsentratsiyalar bosh og'rig'i, ovqat hazm qilish muammolari, yo'tal va o'pka muammolariga olib kelishi mumkin. Bemorni shilliq qavatlarning tirnash xususiyati tufayli kon'yunktivit, rinit va faringit bezovta qilishi mumkin, bu yo'tal, lakrimatsiya va umumiy buzuqlik bilan namoyon bo'ladi. Zaharlanishning keyingi bosqichida shilliq yoki qonli balg'am, nafas qisilishi, siyanoz, taxikardiya va isitma bilan ho'l yo'tal paydo bo'ladi. Qo'rquv hissi, psixomotor qo'zg'alish va konvulsiyalar paydo bo'ladi. Malakali tibbiy yordam bo'lmasa, bu o'limga olib keladi ".

Yetarli? Yo'q. Havoda yuqori konsentratsiyada azot oksidlarining mavjudligi kislotali yomg'irning sababi bo'lib, biz ham bu haqda gapirishni yaxshi ko'ramiz. Azot oksidlari odamlar uchun karbonat angidriddan bir necha baravar xavflidir va vodorodning yuqori yonish harorati muqarrar ravishda ularning yanada intensiv shakllanishiga olib keladi. Salom, ajoyib vodorod dunyosi!

Amalda bu shuni anglatadiki, vodorodning yonishidan foydalanadigan barcha elektr stantsiyalarida atmosfera havosidan toza kislorod olish uchun qo'shimcha uskunalar kerak bo'ladi. O'choq uskunalari materiallari tufayli allaqachon ko'zni quvontiradigan elektr stantsiyalarini qurish smetasiga yana N investitsiyalar qo'shiladi va bu alohida atama bo'lishini istisno qilib bo'lmaydi - " N-investitsiyalar". Ba'zi bir keskinlik bilan, bunday uskunani og'ir yuk mashinalariga, temir yo'l lokomotivlariga va hatto dengiz va daryo kemalariga o'rnatish uchun o'ylab topilishi mumkin, ammo u bilan avtomobillarni jihozlash ishlamaydi - keyin mashinalar avtomatik ravishda yuk mashinalariga aylana boshlaydi. Bu erda texnologiyalarni zarur rivojlantirishning yana bir qo'shimcha yo'nalishi - atmosfera havosini ajratish uchun uskunalarni miniatyuralashtirish. Biz, malakali iste'molchilar, shahar havosida azot oksidi ko'payishi va kislotali yomg'ir tez-tez yog'ishi haqiqatini kutishga yoki qabul qilishga rozimiz. Albatta, siz hali ham yonish kamerasiga vodorod etkazib berish tezligi bilan tajriba o'tkazishga harakat qilishingiz mumkin, shunda harorat pol qiymatdan past bo'ladi, shundan so'ng Zeldovich mexanizmi avtomatik ravishda ishga tushadi. Biroq, keyin vodorodni yoqilg'i sifatida ishlatishning ma'nosi unchalik ravshan bo'lmaydi - dvigatelning samaradorligi benzin yoki dizel yoqilg'isidan foydalanadigan an'anaviy ichki yonish dvigatelining samaradorligi bilan taqqoslanadi. Iste'molchilarga iste'molchilar sifatida - hozir bir kilogramm vodorodning o'rtacha narxi taxminan 8 dollarni tashkil etadi, bu yumshoq qilib aytganda, an'anaviy yoqilg'i narxidan sezilarli darajada oshadi.

Yaponiyadan olingan eksperimental ma'lumotlar

Agar biz yevropalik amaldorlarning xayoliy dunyosida emas, balki real dunyoda yashayotgan va ishlayotgan energetika kompaniyalari haqida gapiradigan bo'lsak, ular orasida elektr stansiyalari jihozlarini tarix axlatiga tashlab, yangilarini o'rnatishni xohlaydiganlar yo'q. volfram, molibden, titan bilan qimmatbaho qotishmalarning. Har holda, har qanday kompaniyaning maqsadi kimningdir orzulari va hatto qimmatli orzulari emas, balki uning aktsiyadorlari uchun foyda olish ekanligini eslatib o'tamiz. Mitsubishi Hitachi Power Systems (MHPS) bir necha yil avval o‘zining elektr stansiyalaridan birida yonish kamerasiga tabiiy gazni 30% vodorod bilan oziqlantirish orqali yuqori quvvatli gaz turbinasini muvaffaqiyatli sinovdan o‘tkazdi. Chiqish joyidagi gazlarning harorati 1600 darajani tashkil etadi, uskunalar, garchi qiyinchiliksiz bo'lmasa ham, bunday yukga bardosh berdi. Samaradorlik ahamiyatsiz edi, ammo oshdi, ammo hosil bo'lgan karbonat angidrid miqdori bir vaqtning o'zida 10% ga kam bo'ldi va yapon kompaniyasi azot oksidi haqidagi ma'lumotni to'liq oshkor qilmadi va o'zini "maqbul darajada qoldi" iborasi bilan cheklab qo'ydi. Daraja". MHPS tavsiyasi - 80% tabiiy gaz va 20% vodoroddan iborat yoqilg'i aralashmasidan foydalanish iqtisodiy jihatdan asosli va ekologik jihatdan foydalidir. Shuningdek, Yaponiyada 2018 yilda Kawasaki Heavy Industries va Obayashi yonish kamerasiga 100% vodorod yetkazib berilgan turbinaning qisqa muddatli sinovlarini o‘tkazdi. Eksperimentning iqtisodiga oid hisobot yo‘q edi, lekin shuni bilish kifoyaki, Kobedagi ushbu kompaniyalar konsorsiumiga tegishli bo‘lgan CHP zavodi 20% dan 80% gacha vodorod va tabiiy gaz aralashmasida ishlaydi, ya’ni. MHPS tomonidan berilgan tavsiyalarga muvofiq. Gaz bilan ishlaydigan issiqlik elektr stantsiyalari uchun yoqilg'i aralashmasiga vodorod qo'shilishi bo'yicha tajribalar, albatta, nafaqat Yaponiyada, balki biz eng optimistik natijalar haqida gapirdik, bu esa asbob-uskunalar va materiallar uchun milliy texnik standartlarga bog'liq. ishlab chiqariladi.

Bular, standartlarga muvofiq, bugungi kunda tabiiy gazdagi vodorodning ruxsat etilgan nisbati: Belgiya, Yangi Zelandiya, AQSh, Buyuk Britaniya - 0,1%; Germaniya 10%, Niderlandiya 12%. Bugungi kunda an'anaviy yoqilg'idan foydalanishdan butunlay voz kechish haqidagi vodorod orzulari qattiq haqiqatga aylanmoqda - bir qator ilmiy-tadqiqot va ishlanmalar kerak, milliy texnik standartlarga o'zgartirishlar kiritish, tajriba sanoat uskunalarida olingan natijalarni tekshirish va hokazo. yoqilgan. Oldingi iborada qo'llanilgan har bir atamaning orqasida ko'zga ko'rinmas tarzda moliyalashtirish, malakali kadrlar, talab qilinadigan vaqt haqida savollar turibdi - hech kim barcha tajribalar va sinovlar muvaffaqiyatli bo'lishiga kafolat bera olmasligini hisobga olsak.

Agar Germaniya va Evropa Ittifoqi haqiqatan ham o'zlarining "vodorod dasturlarini" amalga oshirishni xohlasalar, bizning fikrimizcha, bu dasturlar ilmiy-tadqiqot va keyingi sinovlar jadvallarini o'z ichiga olishi kerak, tegishli investitsiyalar ko'zda tutilishi kerak, ammo qattiq muddatlar bo'lmasligi kerak - bu holda, agar dasturiy ta'minotni ishlab chiqish guruhlariga Mishel Nostardamusning bevosita avlodlari boshchilik qilmasa, albatta. Va biz qandaydir mavhum "umuman moliyalashtirish" haqida emas, balki aniq tadqiqot institutlari, tadqiqot guruhlari va ularning birlashmalari haqida gapiramiz. Biroq, bu bizni tashvishga solayotgan narsa emas - agar Evropa Ittifoqi byudjetlarida va alohida davlatlar byudjetlarida pul zaxiralari mavjud bo'lsa, ular o'zlari xohlagancha sarflasinlar. Ayni paytda, agar "vodorod otash qushlari" bo'lmasa, unda siz IEA, Xalqaro energetika agentligining hisob-kitoblariga tayanishingiz mumkin: gaz-vodorod aralashmasidan foydalanadigan keng ko'lamli Evropa elektr stansiyalari tarmog'ini yaratish. 80/20 nisbati, karbonat angidrid chiqindilarini 7% yoki 60 million tonnaga kamaytiradi. IEA o‘z hisob-kitoblarida Yaponiyada olingan ma’lumotlarga tayangan – oddiy sababga ko‘ra, bu ma’lumotlar har qanday yangi texnologiya uchun oddiy rejimda “qazib olingan”. Va Evropa rasmiysining 100% vodorod haqida, karbonat angidrid chiqindilarining to'liq yo'qligi va azot oksidlariga nisbatan to'liq skleroz haqidagi matn oddiy va oddiy tarzda tavsiflanadi - populizm.

Kilogramm va kubometr - farqni his eting

Ha, yuqoridagi matnda "kilogramm" so'zi tasodifan bosilganligi sababli, bunga malakali iste'molchilarning e'tiborini qaratish ham kerak. Bu so'z vodorod energiyasining malakasiz ishqibozlari tomonidan yana bir "vasvasa" ni ko'rsatish uchun ishlatiladi: "1 kilogramm metanning o'ziga xos yonish issiqligi taxminan 50 MJ (megajoul), va 1 kilogramm metanning solishtirma yonish issiqligi. vodorod taxminan 130 MJ ni tashkil qiladi. Vodorod qanchalik foydali ekanligini ko'ryapsizmi ?!"

Ko'ramiz, albatta - kilogramm birlik sifatida ishlatilishini ko'ramiz. To'lov kartangizga qarang, aziz o'quvchilar - u erda "bir kilogramm gaz narxi" qatori bormi? Hech narsa yo'q - kubometr, va hammasi. Bir kubometr metanni tortish mumkin, muammo yo'q - normal atmosfera bosimida va 20 daraja Selsiyda o'lchash moslamasi 657 grammni ko'rsatadi. Ammo aniqroq qurilma talab qilinmasa, bir kubometr vodorodni ham tortish mumkin, chunki bu gazning bir kubometri 89,9 grammni tashkil qiladi. Xuddi shunday, lekin boshqacha aytganda - vodorod metandan 7, 3 baravar engilroq. Agar siz gaz plitasi bo'lgan uyda yashasangiz, 130 MJ issiqlik olish uchun siz 3, 96 kubometr tabiiy gazni yoqishingiz kerak bo'ladi va agar biron bir mo''jiza tufayli siz o'zingizni 100 MJs issiqlik bilan jihozlangan uyda ko'rgan bo'lsangiz. 2050 yilda evropalik byurokrat, keyin bir xil 130 MJ olish uchun sizga 11, 11 kubometr vodorod kerak bo'ladi. Malakali iste'molchi sifatida biz uni pul bilan hisoblashimiz mumkin - bu noma'lum mavjudotning asosiy vazifasi. Turli hududlarda gazning chakana narxi boshqacha, keling, Moskva viloyatini olaylik - kubometr uchun 6, 56 rubl. Bu shuni anglatadiki, 130 MJ issiqlik 6, 56 * 4, 0 = 26, 24 rublni tashkil qiladi. ACIL ALLEN konsalting tadqiqot markazi ma'lumotlariga ko'ra, Evropada 2025 yilga kelib vodorod narxiga erishish mumkin - har bir kilogramm uchun 5,43 dollar. Dollarni rublga o'zingizning xohishingizga ko'ra hisoblang - biz ushbu maqola sizning ko'zingizga tushgan kuni qanday bo'lishini bilmaymiz. Misol uchun, qandaydir "o'rta shiftdagi" 1 dollarni 70 rublga olaylik, lekin biz ko'paytirmaymiz - bu dangasa, rostini aytsam, siz hali ham bir xil 130 MJ issiqlik uchun 350 dan 400 rublgacha biror narsa olasiz.

Shu bilan birga, bizning to'lov tizimlarimizda - siz va men uchun oxirgi iste'molchi sifatida chakana narxlar va ACIL ALLEN-da vodorod ishlab chiqaruvchilari uchun hisoblangan narxlar, shunda haqiqatda allaqachon aqldan ozgan narx farqi yanada yuqori bo'ladi. Transport xizmatlari, tijorat marjalari - bularning barchasi oxir-oqibat yakuniy iste'molchi tomonidan to'lanadi, bu holda - aniq bir necha marta. Bu haqda sharh sifatida aytish mumkin bo'lgan narsa faqat: "Salom, ajoyib vodorod dunyosi!" Ha, biz deyarli unutdik: agar sof vodorod 2050 yilda Evropa gaz plitasidan chiqsa, unda bu pechka va uning yondirgichlari qaysi metalldan yasalgan bo'lsa - bizda hech qanday tasavvur yo'q, chunki olov harorati kamida 2000 daraja bo'ladi. O'zingiz o'ylab ko'ring, lekin siz o'ylayotganingizda, barcha qozonlaringiz va kostryulkalaringiz bilan xayrlashing, chunki ularning erigan metalli butun evro plastinkasiga tomiziladi, siz uni tozalash uchun qiynoqqa solasiz. Agar Evropa Ittifoqi o'z aholisini gazlashtirishdan voz kechmoqchi bo'lsa, butun uy-joy fondini faqat elektr energiyasiga o'tkazsa, qozonlar, albatta, omon qoladi, ammo vodorod energiyasining yakuniy g'alabasi uchun ajoyib rejalarda elektr energiyasining narxi qanday bo'ladi., rejalar mualliflari kamtarona jim. Eslatib o'tamiz, issiqlik elektr stansiyalarida elektr energiyasining narxi 90% ga xom ashyo narxiga bog'liq - siz o'zingiz xulosa qilishingiz mumkin va shu bilan birga siz oddiy odamlarning hayotining istiqbollariga ob'ektiv baho olasiz. 2050 yildan keyin "vodorod" Evropadagi odamlar.

Vodorodning zichligi, uning kimyoviy va fizik xususiyatlari bilan bir qatorda, vodorod energiyasini rivojlantirish oldida turgan muammolarning navbatdagi blokidir. Bundan tashqari, blok kuchli - 1974 yilda Evropada birinchi marta kuchaygan ushbu mavzuga qiziqish yarim akademik darajadan tashqariga chiqmasligiga ko'p jihatdan sabab bo'lgan. Bu aynan 1974 yilda sodir bo'ldi, ya'ni o'sha jahon neft inqirozi paytida, undan omon qolganlarning esdaliklaridan hozirgi kungacha sochlari tikilgan. Eslatib oʻtamiz, 2020-yildagi joriy inqirozga talabning pasayishi va natijada narxlarning ikki barobarga tushishi sabab boʻlgan va endi maʼlum boʻlishicha, pasayish 3-4 oy davomida shunchalik muhim boʻlib chiqdi. 1974 yilda esa Yevropada neft narxi 3-4 barobar oshdi, lekin u hech qachon tushmadi, shuning uchun Yevropada ular neft importiga qaramlikdan qutulish uchun xohlagan texnologiyaga tayyor edilar. Boshqa variantlar bilan bir qatorda vodorod energiyasi ham ko'rib chiqildi, ammo keyin ko'rib chiqishdan tashqari, hech qanday oqibatlarga olib kelmadi. Ma'lumki, vodorod koinotdagi eng keng tarqalgan kimyoviy element bo'lib, uning moddasining 92 foizi undan iborat, ammo Yer sayyorasida uning sof shaklida u oddiygina mavjud emas - u kimyoviy jihatdan shunchalik faolki, u o'zaro ta'sir qiladi. har qanday boshqa bilan aql bovar qilmaydigan qulaylik va tezlik bilan kimyoviy moddalar. Shuning uchun, bu gazni saqlash uchun sharoitlar juda yuqori - vodorod uni saqlash uchun idishlar ishlab chiqarilgan barcha materiallar bilan o'zaro ta'sir qilishga intiladi. Vaziyat, albatta, Evropaning gaz uzatish va gaz taqsimlash tizimlarini tashkil etuvchi har qanday quvurlar bilan o'xshashdir. Vodorodni tashish va tarqatish uchun allaqachon mavjud bo'lgan quvurlardan foydalanish mumkinligi haqidagi orzularning ilmiy va texnik asoslari yo'q - oqish natijasida yuzaga keladigan yo'qotishlar bunday turdagi har qanday loyihani iqtisodiy ma'nodan mahrum qiladi, quvurlarning ichki yuzasi muqarrar ravishda yomonlashadi. xizmatdan to'liq chiqish. Aytgancha, "Gazprom" allaqachon tegishli tadqiqotlarni o'tkazgan, natijasi sir emas: Shimoliy va Turkiya oqimlari bundan mustasno, agar tabiiy gazga 30% dan ko'p bo'lmagan vodorod qo'shilsa, boshqa barcha quvurlar to'g'ri ishlaydi. "dengiz" quvurlari 70% gacha bardosh beradi. Ularning gaz quvurlarida bunday tekshiruvlar Evropada o'tkazilganmi yoki yo'qmi, hech qanday ma'lumot yo'q va "Gazprom" natijadan juda mamnun, chunki kompaniya mutaxassislari Yaponiyadan olingan ma'lumotlarga tayanadilar. Gaz elektr stansiyalarining yoqilg'i aralashmasidagi 20% vodorod miqdori barcha jihozlarni qayta jihozlash uchun trillionlab investitsiyalarni talab qilmaydigan daraja va karbonat angidrid chiqindilarini "qabul qilinadigan tarkib" bilan kamaytirishda juda sezilarli natija beradigan darajadir. azot oksidi emissiyasi."

Benzinmi yoki vodorodmi?

Vodorodni saqlashning yangi texnologiyalari haqidagi hikoyaga o'tishdan oldin, biz, malakali iste'molchilar, allaqachon paydo bo'lgan, soni asta-sekin o'sib borayotgan vodorodli transport vositalariga to'xtalib o'tmaymiz. Boshlash uchun, keling, engil avtomobil egasi standart 50 litrli gaz bakini "quritish" orqali qancha issiqlik olishini taxmin qilaylik. Bir kilogramm benzinning solishtirma yonish issiqligi 43,6 MJ, bir kilogramm dizel yoqilg'isining solishtirma yonish issiqligi 42,7 MJ ni tashkil qiladi, shuning uchun biz osongina o'rtacha 43,0 MJ gacha olamiz. Benzinning zichligi litr uchun 710 gramm, dizel yoqilg'isining zichligi (yozda) litriga 850 gramm, o'rtacha 780 gramm, ya'ni engil avtomobillarning 50 litrli sisternalarida o'rtacha 1677 MJ "yashirin". ", bu bizga shahar sharoitida 500-600 km yugurishni ta'minlaydi. Xo'sh, normal atmosfera bosimida 50 litr vodorod, meni kechiring, 5 gramm va shunga mos ravishda 0,65 MJ, bu an'anaviy yoqilg'i bilan ishlaydigan tankga qaraganda 2500 (ikki ming besh yuz, matn terish xatosi yo'q) baravar kam. Kilometraj qanday bo'ladi yoki, aniqrog'i, "tamaklab" bo'ladi, bu holda - biz uni o'zingiz hisoblashni taklif qilamiz, lekin 200 metrdan ortiq, hatto boshida yoqilg'ining haddan tashqari iste'molini hisobga olmagan holda ham ishlamaydi. Shuning uchun, hech qanday variant - tankda ko'proq vodorod bo'lishi kerak va bunga erishishning eng aniq usuli bosimni oshirishdir. Biz bosimni oshiramiz - bunday tank ishlab chiqarilgan materialga talablar ham ortadi. Talablar ikki xil, chunki bosimga bardosh berish uchun nafaqat kuch, balki vodorodning reaktivligiga bardosh berish qobiliyati, qochqinning oldini olish qobiliyati ham kerak. Davriy jadvalda vodorod faxriy 1-raqamga ega, ya'ni u hajmi bo'yicha ham eng kichik atomdir, shuning uchun yuqori bosimda bu gaz tankning ichki yuzasidagi eng kichik nuqsonlar orqali "qochib ketish istagini" oshiradi.

Rossiyada 200 atmosfera bosimi ostida silindrlarni vodorod bilan belgilash standarti qabul qilingan:

To'q yashil, yozuv qizil rangda, lekin 200 atmosfera juda kam, bu bosimda 1 kg vodorodni saqlash uchun 56,3 litrli silindr kerak bo'ladi. Gazsimon vodorodni saqlash texnologiyalarini ishlab chiqishning navbatdagi bosqichi - titandan tayyorlangan silindrlar, ular allaqachon 400 atmosferaga bardosh beradilar, ammo ishlab chiquvchilar u erda to'xtamadilar.

Yaponiya engil vaznli vodorod avtomobillari bo'yicha dunyoda etakchi bo'lganligi sababli, misol sifatida Toyota vodorod bakini olaylik:

Barcha raqamlar aniq ko'rinadi - tank 700 atmosferaga mo'ljallangan. Materiallar kompozit materiallardir, chunki ular kimyoviy jihatdan juda barqaror, ular vodorod mavjudligiga mutlaqo ta'sir qilmaydi, tankning kuchi hisoblab chiqiladi va to'g'ridan-to'g'ri o'q o'qlari bilan ta'minlanadi va agar tank bardosh bera olmasa. ichki bosim, u butun korpus bo'ylab "ochiladi", vodorodning butun hajmini bir zumda chiqarishni ta'minlaydi. Bu havoda uning yuqori konsentratsiyasini oldini olish uchun amalga oshiriladi - vodorod engil, bosimning keskin pasayishi bilan u yuqoriga, erdan va odamlardan uzoqlashadi. Sababi, ehtimol, hammaga ma'lum - vodorodning kislorod bilan aralashmasi nafaqat yong'in xavfli, balki vodorod konsentratsiyasi yuqori bo'lsa, portlovchi hamdir. Yaponiyalik avtomobil ishlab chiqaruvchisi tomonidan allaqachon to'plangan ish tajribasi baxtsiz hodisalar darajasini aniqlamadi, shuning uchun muammolar, agar mavjud bo'lsa, faqat psixologik - haydovchi va yo'lovchilar o'zlarini qanchalik qulay his qilishadi, ular yaqinida bosim ostida konteyner borligini bilishadi. 700 atmosfera, tarkibida portlovchi moddalar mavjud. Ammo bu ham an'anaviy suyuq motor yoqilg'isidan oshib ketadigan ko'rsatkichlarni ta'minlamaydi: hatto 700 atmosferada ham vodorodning energiya zichligi 1 litr uchun 4,4 MJ, benzin litri esa 1 litr uchun 31,6 MJ. Yana bir bor, asta-sekin: 700 atmosfera, tankning yuqori texnologiyali materiali, ammo natija eng an'anaviy benzindan 7, 7 baravar past. Ha, bu haqiqatan ham karbonat angidrid hosil bo'lishini kamaytiradi, lekin yonish haroratining oshishi tufayli azot oksidi hosil bo'lishi kuchayadi. Shu bilan birga, shuni yodda tutish kerakki, benzin va dizel yoqilg'isiga bo'lgan ekologik talablar ortib bormoqda, Evro-5 standarti allaqachon joriy etilgan, ammo kimyogar-texnologlar bu talablarni muvaffaqiyatli bajarmoqdalar - masalan, 2020 yil iyul oyida Gazprom neft Evro-5 ostida modernizatsiya "Moskva neftni qayta ishlash zavodi. Bu, albatta, arzon zavq emas, lekin bu sarmoya vodorod bilan ishlaydigan yengil avtomobillarni ommaviy joriy etish uchun talab qilinadiganidan bir necha baravar kam. Yuqorida aytilganlarga asoslanib, sanoat hajmlarida toza gazsimon vodorodni tashish nima ekanligini, avtoulovlar uchun vodorod to'ldirish stantsiyasining jihozlariga qancha pul quyilishini - bosim, vodorodning reaktivligi, sizib chiqqan taqdirda yong'in xavfini tasavvur qilish kifoya. qochqinning bir necha yuqori xavfi bilan.

Vodorod suyuq bo'lishi mumkin, ammo kim buni osonlashtiradi?

Va, ehtimol, vodorodga nisbatan oxirgi "iste'molchi", umuman olganda, "havoda osilgan": agar vodorodni gaz sifatida saqlash va tashishda hamma narsa juda murakkab va qimmat bo'lsa, unda buni aniq qilish mumkinmi? Tabiiy gazni iste'molchilarga quvurlar orqali etkazib berish - suyuqlikka aylantirish imkoniyati bo'lmasa-chi? Bunday texnologiya ham mavjud, faqat vodorod suyuqlikka aylanadigan harorat normal bosimda "minus" 252, 76 daraja Selsiy bo'ladi. Eslatib o'tamiz, tabiiy gaz minus 161 darajada suyuq bo'ladi, ammo bu LNG sanoatini tabiiy gaz sanoati bilan bog'liq barcha narsalarning eng yuqori texnologiyali deb hisoblash uchun etarli. Vodorod bo'lsa, LNG holatiga qaraganda 90 daraja past haroratga erishish talab qilinadi va pastki chiziq ta'sirchan emas - normal bosimda suyuq vodorodning zichligi kubometr uchun 77 kilogrammni tashkil qiladi. Taqqoslash uchun, bir xil sharoitlarda LNG zichligi 7, 8 baravar yuqori, har bir kubometr uchun taxminan 600 kg. Shunday qilib, vodorodni suyultirish, uni ishlab chiqarish uchun LNG ishlab chiqarishga qaraganda bir necha baravar yuqori xarajatlar suyuq vodorodli idishlarda yuqori bosimni ushlab turish zarurati bilan og'irlashadi - aks holda, uni tashish va saqlash uchun katta hajmdagi idishlar bo'ladi. talab qilinadi, bunda biz eslaymizki, kriogen haroratni saqlash kerak … Suyuq vodorodni saqlash uchun yuqori sifatli po'latdan foydalaniladi, tanklar suyuq vodorod uchun nozik filtrlar va maxsus ishlab chiqilgan namunalar va, albatta, yuqori samarali issiqlik izolyatsiyasi tizimi bilan jihozlangan. Agar katta hajmli tanklar bo'lsa, bug'lanishning oldini olish mumkin bo'lmasa, u holda avtomobillar uchun tanklar bilan har qanday bug'lanish yo'qotishlari to'g'ridan-to'g'ri avtomobil egasining hamyoniga tushadi, shuning uchun bu erda talablar yanada yuqori. Butun sayyoradan oldinda BMW turibdi, uning mutaxassislari BMW Hydrogen 7 uchun suyuq vodorod uchun 74 litrli idishni ishlab chiqdilar, bug'lanish yo'qotishlari kuniga atigi 1,5% ni tashkil qiladi. Mutlaq ko'rsatkichlarda - kuniga 1, 1 litr suyuq vodorod to'liq idishdan izsiz yo'qoladi.

Bizning fikrimizcha, xulosalar juda aniq.

Elektr stansiyalarida tabiiy gaz va vodorod aralashmasi o‘rniga sof vodoroddan foydalanish mavjud elektr stansiyalarini qayta jihozlashga milliardlab dollar sarmoya kiritish va yangilarini qurish uchun yuqori hisob-kitoblar yo‘lidir. Inson salomatligi uchun ugleroddan ko'ra xavfliroq bo'lgan azot oksidi chiqindilarining ko'payishiga yo'l qo'ymaslik uchun elektr stansiyasi pechini toza kislorod bilan ta'minlash uchun atmosfera havosini ajratish zarurati bilan bog'liq holda ham narx oshib bormoqda. dioksid.

Avtomobil dvigatellarida vodorodni yoqish karbonat angidrid ishlab chiqarishni kamaytiradi, ammo azot oksidi ishlab chiqarishni oshiradi. Mavjud gaz quvurlari orqali toza vodorodni etkazib berishning iloji yo'q, ular butunlay yangi "vodorod tashish" va "vodorod taqsimlash" tizimlarini qurishni talab qiladi. Vodorodni gazsimon holatda saqlash va ishlatish uchun kompozit materiallardan turli xil sig'imdagi tanklarni ishlab chiqarish kerak - elektr stantsiyalarida ham, avtoulov yoki boshqa transport uchun silindrlarda ham. Vodorodni suyuqlik shaklida saqlash va ishlatish aynan bir xil, ammo kriogen harorat oralig'ida ishlashni talab qiladi.

Qisqasi, har bir iboraning oxirida yagona mantiqiy davom etish mumkin emas: "Bu katta sarmoyani talab qiladi."

Kundalik hayotda, oshxonada vodoroddan foydalanish atmosfera havosida yonish jarayonining fizik-kimyoviy xususiyatlari tufayli mumkin emas, shuning uchun tabiiy gazdan voz kechish barcha mavjud bo'lgan joylarda elektr energiyasidan 100% foydalanishga o'tishni talab qiladi. uy-joy fondi.

Nima uchun Evropa Ittifoqi va uning alohida mamlakatlari qazib olinadigan yoqilg'ilarni butunlay yo'q qilib, vodorod energiyasiga o'tishga qaror qilishdi? Savol shunchalik qiziqki, u alohida maqolaga loyiqdir.

Ammo texnik nuqtai nazardan "vodorodga o'tish" to'liq utopiya ekanligini hisobga olishning hojati yo'q, chunki olimlar, dizaynerlar va muhandislar behuda emas, vodoroddan foydalanishni iqtisodiy jihatdan maqsadga muvofiq qilish uchun katta harakatlar qilinmoqda. Tosh davridan bronza davriga o'tish toshlar tugab qolgani, otda tashish o'tmishga aylangani, jo'xori yetishmagani uchun emas, balki avtomashinalarga yo'l berib qo'yganligi sababli sodir bo'lmadi. holatlar texnologik yutuq edi.

Ammo vodorod yonilg'i xujayrasi nima, atom energiyasining vodorod energiyasiga qanday aloqasi bo'lishi mumkinligi bu safar ham emas.