Prova de conducció BMW i hidrogen: primera part

El rugit de la imminent tempesta encara ressonava al cel quan l’enorme avió s’acostava al lloc d’aterratge prop de Nova Jersey. El 6 de maig de 1937, l'aeronau Hindenburg va fer el seu primer vol de la temporada, amb 97 passatgers a bord.

En pocs dies, un enorme globus ple d'hidrogen haurà de tornar cap a Frankfurt del Main. Tots els seients del vol han estat reservats durant molt de temps per ciutadans nord-americans desitjosos de presenciar la coronació del rei britànic George VI, però el destí va decretar que aquests passatgers mai no embarcarien al gegant de l'avió.

Poc després d'acabar els preparatius per a l'aterratge de l'aeronau, el seu comandant Rosendahl va notar les flames al seu casc i, al cap d'uns segons, l'enorme bola es va convertir en un sinistre tronc volador, deixant només fragments metàl·lics lamentables a terra després d'un altre mig migdia. minut. Una de les coses més sorprenents d'aquesta història és el fet commovedor que molts dels passatgers a bord de l'aeronau en flames van aconseguir sobreviure.

El comte Ferdinand von Zeppelin somiava volar en un vehicle més lleuger que l’aire a finals del segle XIX, esbossant un diagrama aproximat d’un avió lleuger ple de gas i llançant projectes per a la seva implementació pràctica. Zeppelin va viure el temps suficient per veure com la seva creació entrava progressivament en la vida de la gent i va morir el 1917, poc abans que el seu país perdés la Primera Guerra Mundial, i l’ús dels seus vaixells estava prohibit pel tractat de Versalles. Els Zeppelins van ser oblidats durant molts anys, però tot torna a canviar a una velocitat vertiginosa amb l'arribada al poder de Hitler. El nou cap de Zeppelin, el doctor Hugo Eckner, creu fermament que cal fer una sèrie de canvis tecnològics significatius en el disseny de dirigibles, el principal dels quals és la substitució d'hidrogen inflamable i perillós per heli. Malauradament, però, els Estats Units, que en aquell moment era l’únic productor d’aquesta matèria primera estratègica, no van poder vendre heli a Alemanya segons una llei especial aprovada pel Congrés el 1923. És per això que el nou vaixell, denominat LZ 129, finalment s’alimenta amb hidrogen.

La construcció d’un enorme globus nou fabricat amb aliatges d’alumini lleugers arriba a una longitud de gairebé 300 metres i té un diàmetre d’uns 45 metres. L’avió gegant, equivalent al Titanic, funciona amb quatre motors dièsel de 16 cilindres, cadascun amb 1300 CV. Naturalment, Hitler no va perdre l'oportunitat de convertir el "Hindenburg" en un viu símbol de propaganda de l'Alemanya nazi i va fer tot el possible per accelerar l'inici de la seva explotació. Com a resultat d'això, el 1936 el dirigible "espectacular" va fer vols transatlàntics regulars.

En el primer vol l'any 1937, el lloc d'aterratge de Nova Jersey estava ple d'espectadors entusiasmats, trobades entusiastes, familiars i periodistes, molts dels quals van esperar durant hores que la tempesta amainés. Fins i tot la ràdio cobreix un esdeveniment interessant. En algun moment, l'ansiosa expectació es veu interrompuda pel silenci de l'orador, que al cap d'un moment crida histèricament: “Una bola de foc enorme cau del cel! No hi ha ningú viu... El vaixell s'il·lumina de sobte i a l'instant sembla una torxa gegant encesa. Alguns passatgers, en pànic, van començar a saltar des del telecabina per escapar del terrorífic foc, però els va resultar fatal per l'alçada de cent metres. Al final, només sobreviuen alguns dels passatgers que esperen que el dirigible s'acosti a terra, però molts d'ells estan molt cremats. En algun moment, el vaixell no va poder suportar els danys del foc, i milers de litres d'aigua de llast a la proa van començar a abocar-se a terra. El Hindenburg enumera ràpidament, la part posterior en flames xoca contra el terra i acaba amb una destrucció completa en 34 segons. La commoció de l'espectacle sacseja la multitud reunida a terra. En aquell moment, es considerava que la causa oficial de l'accident era un tro, que va provocar l'encesa d'hidrogen, però en els darrers anys, un expert alemany i nord-americà argumenten rotundament que la tragèdia amb el vaixell Hindenburg, que va passar sense problemes per moltes tempestes. , va ser la causa del desastre. Després de nombroses observacions d'imatges d'arxiu, van arribar a la conclusió que el foc va començar a causa de la pintura combustible que cobria la pell de l'aeronau. L'incendi d'un dirigible alemany és un dels desastres més sinistres de la història de la humanitat, i el record d'aquest terrible esdeveniment encara és molt dolorós per a molts. Encara avui, la menció de les paraules "dirigible" i "hidrogen" evoca l'infern ardent de Nova Jersey, encara que si es "domestica" adequadament, el gas més lleuger i abundant de la natura podria ser extremadament útil, malgrat les seves propietats perilloses. Segons un gran nombre de científics moderns, l'era real de l'hidrogen encara està en curs, tot i que, al mateix temps, l'altra gran part de la comunitat científica es mostra escèptica sobre aquestes manifestacions extremes d'optimisme. Entre els optimistes que donen suport a la primera hipòtesi i els partidaris més acèrrims de la idea de l'hidrogen, és clar, cal que hi hagi els bavaresos de BMW. L'empresa d'automoció alemanya és probablement més conscient dels reptes inevitables en el camí cap a una economia de l'hidrogen i, sobretot, supera les dificultats en la transició dels combustibles d'hidrocarburs a l'hidrogen.

Ambició

La mateixa idea d'utilitzar un combustible tan respectuós amb el medi ambient i inesgotable com les reserves de combustible sona com a màgia per a una humanitat en una lluita energètica. Actualment, hi ha més d'una o dues "societats de l'hidrogen" que tenen com a missió promoure una actitud positiva envers el gas lleuger i organitzar constantment trobades, simposis i exposicions. L'empresa de pneumàtics Michelin, per exemple, està invertint molt en l'organització del cada cop més popular Michelin Challenge Bibendum, un fòrum global centrat en l'hidrogen per a combustibles i cotxes sostenibles.

Tanmateix, l'optimisme que emana dels discursos en aquests fòrums encara no és suficient per a la implementació pràctica d'un meravellós idil·li d'hidrogen, i entrar en l'economia de l'hidrogen és un esdeveniment infinitament complex i impracticable en aquesta etapa tecnològica del desenvolupament de la civilització.

Recentment, però, la humanitat s’ha esforçat per utilitzar cada vegada més fonts d’energia alternatives, és a dir, l’hidrogen es pot convertir en un pont important per emmagatzemar energia solar, eòlica, aigua i biomassa, convertint-la en energia química. ... En termes senzills, això significa que l’electricitat produïda per aquestes fonts naturals no es pot emmagatzemar en grans volums, sinó que es pot utilitzar per produir hidrogen descompondent aigua en oxigen i hidrogen.

Per estrany que sembli, algunes petrolieres es troben entre les principals impulsores d'aquest esquema, entre les quals la més consistent és el gegant petrolier britànic BP, que té una estratègia d'inversió específica per a inversions importants en aquest àmbit. Per descomptat, l'hidrogen també es pot extreure de fonts d'hidrocarburs no renovables, però en aquest cas la humanitat ha de buscar una solució al problema d'emmagatzemar el diòxid de carboni obtingut en aquest procés. És un fet indiscutible que els problemes tecnològics de la producció, emmagatzematge i transport d'hidrogen són resolubles: a la pràctica, aquest gas ja es produeix en grans quantitats i s'utilitza com a matèria primera a les indústries química i petroquímica. En aquests casos, però, l'elevat cost de l'hidrogen no és fatal, ja que "es fon" en l'elevat cost dels productes en la síntesi dels quals participa.

Tanmateix, la qüestió d'utilitzar el gas lleuger com a font d'energia és una mica més complicada. Els científics fa temps que s'estan trencant el cervell a la recerca d'una possible alternativa estratègica al fuel, i fins ara han arribat a l'opinió unànime que l'hidrogen és el més respectuós amb el medi ambient i disponible amb prou energia. Només ell compleix tots els requisits necessaris per a una transició suau cap a un canvi en l'estat actual. A la base de tots aquests beneficis hi ha un fet senzill però molt important: l'extracció i l'ús de l'hidrogen gira al voltant del cicle natural de compostatge i descomposició de l'aigua... Si la humanitat millora els mètodes de producció utilitzant fonts naturals com l'energia solar, el vent i l'aigua, es pot produir hidrogen. i utilitzar en quantitats il·limitades sense emetre cap emissió nociva. Com a font d'energia renovable, l'hidrogen ha estat durant molt de temps el resultat d'investigacions importants en diversos programes a Amèrica del Nord, Europa i Japó. Aquests últims, al seu torn, formen part del treball en un ampli ventall de projectes conjunts orientats a la creació d'una infraestructura completa d'hidrogen, que inclou la producció, l'emmagatzematge, el transport i la distribució. Sovint, aquests desenvolupaments van acompanyats d'importants subvencions governamentals i es basen en acords internacionals. El novembre de 2003, per exemple, es va signar l'Acord d'Associació per a l'Economia de l'Hidrogen, que inclou els països industrialitzats més grans del món com Austràlia, Brasil, Canadà, Xina, França, Alemanya, Islàndia, Índia, Itàlia i Japó. , Noruega, Corea, Rússia, Regne Unit, EUA i Comissió Europea. L'objectiu d'aquesta cooperació internacional és "organitzar, estimular i unir els esforços de diverses organitzacions en el camí cap a l'era de l'hidrogen, així com donar suport a la creació de tecnologies per a la producció, emmagatzematge i distribució d'hidrogen".

El possible camí cap a l'ús d'aquest combustible respectuós amb el medi ambient en el sector de l'automoció pot ser doble. Un d'ells són els dispositius coneguts com a "piles de combustible", en què la combinació química de l'hidrogen amb l'oxigen de l'aire allibera electricitat, i el segon és el desenvolupament de tecnologies per utilitzar l'hidrogen líquid com a combustible en els cilindres d'un motor de combustió interna clàssic. . La segona direcció és psicològicament més propera tant als consumidors com a les companyies d'automòbils, i BMW és el seu defensor més brillant.

Producció

Actualment, a tot el món es produeixen més de 600 milions de metres cúbics d'hidrogen pur. La principal matèria primera per a la seva producció és el gas natural, que es processa en un procés conegut com a "reforma". Es recuperen quantitats més petites d'hidrogen mitjançant altres processos com l'electròlisi de compostos de clor, l'oxidació parcial del petroli pesat, la gasificació del carbó, la piròlisi del carbó per produir coc i el reformat de gasolina. Aproximadament la meitat de la producció mundial d'hidrogen s'utilitza per a la síntesi d'amoníac (que s'utilitza com a matèria primera en la producció de fertilitzants), en el refinament del petroli i en la síntesi de metanol. Aquests esquemes de producció carreguen el medi ambient en diferents graus i, malauradament, cap d'ells ofereix una alternativa significativa a l'estat quo energètic actual, en primer lloc, perquè utilitzen fonts no renovables i, en segon lloc, perquè aquesta producció allibera substàncies no desitjades com el carboni. diòxid, que és el principal culpable. Efecte hivernacle. Una proposta interessant per resoldre aquest problema l'han fet recentment investigadors finançats per la Unió Europea i el govern alemany, que han creat una tecnologia anomenada "segrest", en la qual el diòxid de carboni produït durant la producció d'hidrogen a partir del gas natural es bombeja a l'interior. vells camps esgotats. petroli, gas natural o carbó. Tanmateix, aquest procés no és fàcil d'implementar, ja que ni els jaciments de petroli ni de gas són autèntiques cavitats a l'escorça terrestre, sinó que sovint són estructures sorrenques poroses.

El mètode futur més prometedor per produir hidrogen segueix sent la descomposició de l'aigua per electricitat, coneguda des de l'escola primària. El principi és extremadament senzill: s'aplica una tensió elèctrica a dos elèctrodes submergits en un bany d'aigua, mentre que els ions d'hidrogen carregats positivament van a l'elèctrode negatiu i els ions d'oxigen amb càrrega negativa van al positiu. A la pràctica, s'utilitzen diversos mètodes principals per a aquesta descomposició electroquímica de l'aigua: "electròlisi alcalina", "electròlisi de membrana", "electròlisi d'alta pressió" i "electròlisi d'alta temperatura".

Tot seria perfecte si la simple aritmètica de la divisió no interferís amb el problema extremadament important de l'origen de l'electricitat necessària per a aquest propòsit. El cas és que en l'actualitat, la seva producció emet inevitablement subproductes nocius, la quantitat i el tipus dels quals varia segons com es faci i, sobretot, la producció d'electricitat és un procés poc eficient i molt car.

Trencar el viciós i tancar el cicle de l’energia neta actualment només és possible quan s’utilitza energia natural i sobretot solar per generar electricitat necessària per descompondre l’aigua. La solució d’aquest problema requerirà, sens dubte, molt de temps, diners i esforç, però en moltes parts del món la generació d’electricitat d’aquesta manera ja s’ha convertit en un fet.

BMW, per exemple, té un paper actiu en la creació i desenvolupament de centrals solars. La central elèctrica, construïda a la petita ciutat bavaresa de Neuburg, utilitza cèl·lules fotovoltaiques per produir energia que produeix hidrogen. Els sistemes que utilitzen l'energia solar per escalfar l'aigua són especialment interessants, diuen els enginyers de la companyia, i el vapor resultant alimenta els generadors d'electricitat: aquestes plantes solars ja funcionen al desert de Mojave a Califòrnia, que genera 354 MW d'electricitat. L'energia eòlica també és cada cop més important, i els parcs eòlics a les costes de països com els EUA, Alemanya, els Països Baixos, Bèlgica i Irlanda tenen un paper econòmic cada cop més important. També hi ha empreses que extreuen hidrogen de la biomassa a diferents parts del món.

Ubicació d'emmagatzematge

L'hidrogen es pot emmagatzemar en grans quantitats, tant en fase gasosa com en fase líquida. El més gran d'aquests dipòsits, en què l'hidrogen té una pressió relativament baixa, s'anomena "comptadors de gas". Els tancs mitjans i petits són adequats per emmagatzemar hidrogen a una pressió de 30 bar, mentre que els tancs especials més petits (dispositius cars d’acer especial o materials compostos reforçats amb fibra de carboni) mantenen una pressió constant de 400 bar.

L'hidrogen també es pot emmagatzemar en fase líquida a -253 °C per unitat de volum, que conté 0 vegades més energia que quan s'emmagatzema a 1,78 bar; per aconseguir la quantitat equivalent d'energia en hidrogen liquat per unitat de volum, el gas s'ha de comprimir. fins a 700 bar. És precisament a causa de la major eficiència energètica de l'hidrogen refrigerat que BMW col·labora amb la companyia alemanya de refrigeració Linde, que ha desenvolupat moderns dispositius criogènics per liquar i emmagatzemar hidrogen. Els científics també ofereixen altres alternatives, però menys aplicables, a l'emmagatzematge d'hidrogen, per exemple, l'emmagatzematge a pressió en farina metàl·lica especial en forma d'hidrurs metàl·lics, etc.

Transport

A les zones amb una alta concentració de plantes químiques i refineries de petroli, ja s’ha establert una xarxa de transmissió d’hidrogen. En general, la tecnologia és similar al transport de gas natural, però l’ús d’aquest últim per a les necessitats d’hidrogen no sempre és possible. Tanmateix, fins i tot al segle passat, moltes cases de les ciutats europees estaven il·luminades per un lleuger gasoducte, que contenia fins a un 50% d’hidrogen i s’utilitzava com a combustible per als primers motors estacionaris de combustió interna. El nivell tecnològic actual també permet el transport transcontinental d’hidrogen liquat a través de camions cisterna existents similars als que s’utilitzen per al gas natural. En l'actualitat, científics i enginyers fan les majors esperances i esforços en el camp de la creació de tecnologies adequades per a la liqüefacció i el transport de l'hidrogen líquid. En aquest sentit, són aquests vaixells, tancs i camions de ferrocarril criogènics els que poden convertir-se en la base per al futur transport d’hidrogen. L’abril de 2004 es va obrir a les immediacions properes a l’aeroport de Munic la primera estació d’ompliment d’hidrogen liquat liquat, desenvolupada conjuntament per BMW i Steyr. Amb la seva ajuda, l’ompliment dels dipòsits amb hidrogen liquat es realitza de forma totalment automàtica, sense participació i sense risc per al conductor del cotxe.