Paliwo przyszłości: alternatywa

Wodorowe ogniwa paliwowe są wciąż na wczesnym etapie badań. To źródło energii opracowane przez General Motors jest nadal zbyt drogie dla przeciętnego konsumenta. Upłyną lata, zanim pojawi się w naszych garażach

Wodór jest najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem w przyrodzie. BMW na przykład eksperymentuje z zastosowaniem wodoru w tradycyjnych silnikach. Przechowywanie i tankowanie to poważny problem.

35 lat spędziłem na rozwoju niekonwencjonalnych pojazdów. Ostatnie dziesięć z nich poświęciłem, aby moje dzieci i ich wnuki miały jeszcze większy wybór. Bezstronne podejście do technologii jest bardzo ważne. Obecnie na Ziemi mieszka ponad 6 miliardów ludzi, a tylko około 12% ma samochody. Zastanówmy się, co się stanie, jeśli nawet niewielka część z pozostałych 88% populacji będzie prowadzić samochód. Oczywiste jest, że przyszłych potrzeb energetycznych nie można zaspokoić tylko kosztem paliw naturalnych. Oczywiste jest również, że bez względu na to, jak przyjazne dla środowiska są obecnie produkowane samochody, rodzima planeta nie zabierze kolejnych 400-500 milionów pojazdów spalających naturalne paliwo.

Potrzebujemy alternatywnych, przyjaznych dla środowiska źródeł energii i potrzebujemy ich dzisiaj. Nasza firma, Energy Conversion Devices (ECD), wraz z innymi firmami zajmującymi się alternatywnymi źródłami energii, ciężko pracuje nad wdrożeniem tych technologii. I muszę powiedzieć, że postęp w tym kierunku jest imponujący. Przez lata omawiano perspektywy nowych źródeł energii, takich jak paliwo wodorowe, panele słoneczne i akumulatory o długiej żywotności, co wydawało się fikcją z odległej przyszłości. Ale dzisiaj technologie te nie tylko udowodniły swoją wartość - już zaczynają się zakorzeniać w życiu.

Era gospodarki wodorowej już nadeszła

Chcę podzielić się z Wami moimi pomysłami na temat przyszłości energii - nie tylko energii na potrzeby transportu, ale także na potrzeby domów, przenośnej elektroniki, czyli prawie wszystkich rodzajów energii, które spotykamy w życiu codziennym. Często jestem pytany o tak zwaną gospodarkę wodorową. Kiedy ona przyjdzie? Jak to będzie wyglądać Era gospodarki wodorowej już nadeszła i codziennie stajecie wobec tego. Akumulatory niklowo-wodorkowe (NiMH) (nawiasem mówiąc, po raz pierwszy stworzone przez EDC) są dziś używane w miliardach produktów. Znajdziesz je w dziesiątkach milionów laptopów i telefonów komórkowych, w niezliczonych innych urządzeniach elektronicznych. Byłoby zaskakujące, gdyby jeden z czytelników tego magazynu nie miał w domu ani jednego urządzenia wykorzystującego akumulatory NiMH. Zawarte w nich wodorki służą, jak można się domyślać, do magazynowania wodoru. Baterie te mają dwukrotnie większą pojemność i żywotność w porównaniu do swoich kwasowo-ołowianych prekursorów, nie trzeba ich konserwować i są znacznie bezpieczniejsze dla środowiska. Pamiętasz, jak musiałeś w pełni naładować akumulatory niklowo-kadmowe w swoim laptopie lub telefonie komórkowym, aby przywrócić ich pojemność? Jednak pojemność ta była o połowę mniejsza niż NiMH. Wszystko zmieniło się dzięki technologiom wodorku niklu. Era gospodarki wodorowej już się rozpoczęła, a wykorzystanie wodoru jako ważnego źródła energii rośnie niemal wykładniczo.

Paliwo przyszłości

Prawie wszystkie duże firmy motoryzacyjne opracowują samochody z silnikami hybrydowymi i prawdopodobnie już o nich słyszeliście. Łączą mały silnik spalinowy (ICE) i napęd elektryczny z akumulatorami. Energia z silnika i układu hamulcowego samochodu jest wykorzystywana do ładowania akumulatorów napędzających napęd elektryczny.

Typowe silniki hybrydowe umożliwiają o 20-30% bardziej wydajne zużycie paliwa w porównaniu do tradycyjnych silników spalinowych i emitują do atmosfery znacznie mniej szkodliwych substancji. To ogromne osiągnięcie, biorąc pod uwagę, ile milionów dolarów rocznie wydaje się na ledwo zauważalny wzrost wydajności samochodów poprzez poprawę aerodynamiki nadwozi i poszczególnych jednostek.

Ale to dopiero początek. Wkrótce będzie możliwe wykorzystanie wodoru jako paliwa dla ICE w ramach tych silników hybrydowych, a do końca dekady możesz być w stanie kupić samochód z tak zwanymi ogniwami paliwowymi, w których w ogóle nie ma ICE. Wykorzysta wodór jako źródło energii, która jest tania, bezpieczna i wyjątkowo przyjazna dla środowiska: jedynymi emisjami będą para wodna, a rura wydechowa samochodu zmieni się w odpływ.

Wodór jest najczęstszym pierwiastkiem chemicznym na Ziemi: znajduje się w wodzie, w oleju, w gazie ziemnym. Ale wiemy również, że wodór w stanie gazowym jest wyjątkowo lotny i od lat stanowi największą barierę dla gospodarki wodorowej.

Kiedyś ktoś powiedział mi o naukowcu Stanfordie Owshinsky'm, który opracował metodę przechowywania stałego wodoru w temperaturze pokojowej (ogólnie mówiąc, w dowolnej temperaturze), zmieniając w ten sposób ścieżkę w przyszłość z krętej ścieżki w autostradę. Stan jest obecnie Prezesem i Dyrektorem Generalnym ECD. Niedawno magazyn Time nazwał go „bohaterem planety”. Jego poglądy naukowe były jednym z powodów, dla których przyszedłem do ECD.

Napełnianie samochodu półprzewodnikowym wodorem będzie szybkie i łatwe i zajmie tyle samo czasu co tankowanie benzyny. Nasze eksperymenty wykazały, że możliwe jest rozbicie pojemnika z wodorem, upuszczenie go, przebicie go, wrzucenie do ognia, a nawet podniesienie w nim związku wodorku - wszystko to bez szkody dla ludzi i środowiska.

Nie tylko dla samochodów

Jednym z głównych obszarów zastosowania ogniw paliwowych są przenośne generatory prądu. Będą stosowane na budowach. Jako główne źródło energii można je stosować w odległych budynkach i konstrukcjach, które nie są podłączone do sieci energetycznych. Są odpowiednie jako zapasowe źródło energii w domach, biurach i szpitalach, aby zapewnić ciągłość zasilania podczas przerw w dostawie prądu. Przydadzą się w obszarach, w których powszechne są trwałe przerwy w dostawie prądu lub spadki mocy.

Globalnie wykorzystanie ogniw paliwowych jest jeszcze ważniejsze niż w Stanach Zjednoczonych. Obecnie w Stanach Zjednoczonych znaczna większość budynków mieszkalnych i biurowych jest podłączona do scentralizowanych sieci energetycznych, podczas gdy w krajach rozwijających się liczba takich połączeń jest bardzo mała. W prognozie nie jestem sam: kraje te zasadniczo przejdą etap rozwoju przewodowych sieci elektrycznych i natychmiast przestawią się na stosowanie ogniw paliwowych i innych technologii wytwarzających energię. Jest to bardziej wydajne, szybsze i tańsze rozwiązanie w porównaniu z budową tysięcy kilometrów linii energetycznych przez nierówny teren.

Wreszcie spodziewam się, że ogniwa paliwowe pojawią się tam, gdzie dziś są używane akumulatory. Ogniwo paliwowe może pojawić się na twoim telefonie komórkowym w bardzo bliskiej przyszłości - wszystkie teoretyczne i praktyczne powody tego już istnieją.

Słoneczne żniwa

Na początku artykułu wspomniałem o innych nowych technologiach wytwarzania energii. Systemy fotowoltaiczne (lub panele słoneczne) to kolejna „technologia przyszłości”, która jest już w użyciu.

Wiele miast wykorzystuje panele słoneczne jako podstawowe lub zapasowe źródło energii elektrycznej dla domów i budynków biurowych. Jeśli niedawno byłeś nad morzem, możesz zauważyć, że energia słoneczna jest również wykorzystywana w bojach nawigacyjnych. Przez długi czas były one „oddawane do użytku” przez wojsko: podczas operacji Desert Storm radiostacje polowe były wyposażone w lekkie panele słoneczne ECD.

Podobnie jak w przypadku ogniw paliwowych, wykorzystanie ogniw słonecznych ogromnie wzrosło. Niedawno ECD we współpracy z Texaco zaproponowało dwustu hektarowy projekt dostaw energii z pól naftowych w Bakersfield w Kalifornii. Wcześniej, aby wyprodukować trzy baryłki ropy, jedna została spalona w generatorze pary. Wykorzystanie energii słonecznej nie tylko zmniejszy zużycie nieodnawialnych zasobów, ale także zmniejszy szkodliwe emisje i hałas.

Gigantyczne kroki postępu

Czterdzieści pięć lat temu ludzie mogli tylko marzyć o samochodach bez układu wydechowego oraz o domach i całych miastach, które całkowicie zaopatrzyły się w energię słoneczną. Byłoby fajnie przejrzeć segregator Popular Popular Mechanics i ponownie przeczytać różne prognozy dotyczące tego, kiedy i jak społeczeństwo osiągnie te cuda.

Dziś marzenia się spełniają. Problemy wynikające z zastosowania technologii rozwiązuje technologia. Kominy nie stanowią już marnowania energii. Spaliny samochodowe nie zatruwają środowiska. A wszystko to osiągnęło nasze społeczeństwo wkraczając w przyszłość i nie wycofując się w przeszłość.

Artykuł został opublikowany w czasopiśmie Popular Mechanics (nr 11, listopad 2002).

Zalecane

8 niesamowitych rekordów świata
2019
Pod hipnozą: prawda i mity o hipnozie
2019
Dope Abundance: Eat - Don't Want To!
2019