Когда залечим раны индустриального засорения атмосферы?

Перейти к первой части статьи

Экологически чистое топливо — жидкий водород

Несмотря, на высокую взрывоопасность, самую низкую температуру перехода в жидкость (- 253 град. С) на криогенном оборудовании, он является перспективным топливом будущего.

Почему?

• При сжигании выделяется водяной пар.
• В отличие от использования углеводородного и атомного топлива, не требуется промежуточная (механическая) энергия.
• Электрическая энергия вырабатывается напрямую от химической реакции водорода с воздухом.

Впервые использование данных преимуществ состоялось для питания бортового оборудования Бурана в 1988 году.

Но как перевозить, обращаться со столь агрессивным топливом?

12 апреля 2021 года появилась долгожданная информация: в России восстановили советскую технологию получения жидкого водорода для ракетного топлива.

По словам главного научного сотрудника инжинирингового центра Института катализа СО РАН Любови Исуповой, плотность водорода в жидком состоянии в 800 раз больше, чем в газообразном, что упрощает его хранение и транспортировку. Вместе с разжижением водорода проводится процесс изменения исходного состава газа, для которого применяются специальные вещества-катализаторы. Таким образом предотвращается испарение полученного пароводорода, что делает возможным успешную перевозку и использование его в качестве топлива.

Транспорт близкого настоящего

Прошло 33 года от первого промышленного применения жидкого водорода. И вот Автобус будущего на водороде.

Источник энергии для водоробусов — топливные элементы. В них поступает водород (из баллонов на самой машине) и кислород (из воздуха). Запускается химическая реакция, в результате которой выделяется электрический ток, а водород с кислородом превращаются в воду. Электричество заряжает тяговую батарею, и питает главный электродвигатель.

Завершится подготовка производства, и в ближайшие 3−5 лет новые автобусы двух линеек (большие и малые) увидим на дорогах.

«Россия на развитие водородной энергетики направит 9 миллиардов рублей» — Михаил Мишустин

В разработке находится более 20 проектов водородной технологии.

Главный инженер прессово-рамного завода Юрий Фурманов умел гасить на совещаниях безвыходность ситуации анекдотом:

Поступило на рассмотрение рацпредложение — сделать коленвал прямым. Думали, думали, собрали техсовет с приглашением автора, которому сразу дали слово. В гробовой тиши кабинета прозвучало:
— Я предложение дал, а Вы думайте.

С той поры (1978 г.) миновало много времени, когда коленвал превратили в ротор электродвигателя с питанием от заряженных батарей. И тут с батареями явилась закавыка:

• заряд быстро кончается;
  
• масса высокая — тяжёлые;
• цена неимоверная из-за лития и др. редких металлов;
• утилизация неизвестна.

Всё дело в том, что электроэнергия не терпит накопительства — получил и сразу расходуй, как горячий обед: заимел — и кушай, замешкался — остынет, и есть не захочешь.

Самым удобным, дешёвым потреблением электроэнергии является её использование при получении, когда не нужны трансформаторы (повышения и понижения напряжения), линии электропередач (ЛЭП), кабели и т. д.

Взамен перечисленного — неимоверная способность водорода:

• увеличивать свою плотность в 800 раз при переходе в жидкое состояние;
  
• выделять много тепла, ввиду высокой теплотворной способности — в три раза выше, чем у керосина;
• производить электроэнергию при химической реакции с воздухом;
• завершать реакцию выбросом водяного пара, вместо привычного CO₂.

Использование, перечисленных достоинств оказалось возможным благодаря катализаторам разжижения водорода (восстановлены и задействованы вновь мощности, бездействовавшие после распада СССР).

Похоже, в ближайшие 10 лет автомобили уступят водоробилям на дорогах многих стран мира. В России имеется полный ряд технологических наработок, чтобы достойно выйти на мировой рынок с новым продуктом массового пользования.

Эксплуатация новых видов транспорта (водоробусов, водоробилей) на 20% сократит загрязнение атмосферы.

Пару слов о Конференции по климату с участием почти 200 стран.

26-я Конференция сторон Рамочной конвенции ООН об изменении климата (COP26) завершилась в субботу (13.11.2021 г.) поздно вечером в Глазго принятием итоговых документов. … На предыдущей конференции, состоявшейся в 2019 году в Мадриде, стороны не смогли прийти к договоренности по поводу того, как выполнять Парижское соглашение.

Конференция длилась две недели.

… мир выбрал очень медленный путь борьбы с изменением климата. И дожить до светлого будущего удастся не всем государствам.

Основной задачей Конференции было:

… удержать рост глобальной среднегодовой температуры на отметке в 1,5 градуса Цельсия к концу XXI века и окончательно согласовать правила реализации Парижского соглашения 2015 года.

Прошла ожесточённая дискуссия между ответственностью стран и величиной выделяемых средств по достижению желаемого результата.

Обещание «несущих историческую ответственность» развитых стран ежегодно мобилизовывать на эти цели $ 100 млрд было дано еще в 2009 году, но не было выполнено в срок — к 2020 году. … Позитивно было встречено решение к 2025 году удвоить объем средств, выделяемых на адаптацию к изменению климата по сравнению с уровнем 2019 года.

Такова наиболее содержательная часть решений Конференции по изменению климата. Упоминания о жидком водороде не последовало. Страны США, Норвегия, Швеция и РФ наработали разные пути решения одной задачи.

Примечание:

• Всего рассмотрено 85% источников выбросов CO₂. Сознательно упущена авиация, ввиду малости засорения — 2%, и остальные (13%) отсутствием известных технологических наработок.
  
• Работы по устранению 65% выбросов можно завершить за 3−4 года, быстрее выпуска водоробусов, т.к. не требуется разработка нового оборудования и материалов, это — новый проект с действующими ресурсами техники.
• Средства проведения НИОКР и испытаний новых промышленных образцов: сбора, переработки CO₂ в синтетическое топливо желательно запросить через МГЭИК (ООН).