BMW 테스트 드라이브 및 수소: XNUMX부

거대한 비행기가 뉴저지 근처의 착륙장에 접근하면서 임박한 폭풍의 포효가 여전히 하늘에 울려 퍼졌습니다. 6 년 1937 월 97 일, Hindenburg 비행선은 XNUMX 명의 승객을 태우며 시즌 첫 비행을했습니다.

며칠 안에 수소로 가득 찬 거대한 풍선이 프랑크푸르트 암 마인으로 돌아갈 예정입니다. 비행기의 모든 좌석은 오랫동안 영국 국왕 조지 XNUMX 세의 대관식을 목격하기를 열망하는 미국 시민들에 의해 예약되었지만, 운명은이 승객들이 항공기 거인에 절대 탑승하지 않을 것이라고 선포했습니다.

비행선 착륙 준비가 완료된 직후, 사령관 Rosendahl은 선체의 화염을 발견했고 몇 초 후 거대한 공은 불길한 비행 통나무로 바뀌었고 또 다른 절반 후에 땅에 불쌍한 금속 파편 만 남았습니다. 분. 이 이야기에서 가장 놀라운 점 중 하나는 불타는 비행선에 탑승한 많은 승객들이 결국 간신히 살아남았다는 가슴 뭉클한 사실입니다.

Ferdinand von Zeppelin 백작은 1917 세기 말에 가벼운 기체로 채워진 항공기의 대략적인 다이어그램을 스케치하고 실제 구현을위한 프로젝트를 시작하면서 공기보다 가벼운 차량으로 비행하는 것을 꿈꿨습니다. Zeppelin은 그의 창조물이 점차 사람들의 삶에 들어가는 것을 볼 수있을만큼 오래 살았고, 그의 나라가 1923 차 세계 대전에서 패배하기 직전 인 129 년에 사망했으며, 그의 선박 사용은 베르사유 조약에 의해 금지되었습니다. 제플린은 수년 동안 잊혀졌지만 히틀러의 힘으로 모든 것이 어지러운 속도로 다시 바뀝니다. Zeppelin의 새로운 책임자 인 Hugo Eckner 박사는 비행선 설계에 많은 중요한 기술적 변화가 필요하다고 확신합니다. 그 중 가장 중요한 것은 가연성 및 위험한 수소를 헬륨으로 대체하는 것입니다. 그러나 안타깝게도 당시이 전략 원료의 유일한 생산자였던 미국은 XNUMX 년 의회가 통과 한 특별법에 따라 독일에 헬륨을 판매 할 수 없었습니다. 이것이 LZ XNUMX로 명명 된 새로운 선박이 결국 수소로 연료를 공급받는 이유입니다.

가벼운 알루미늄 합금으로 만든 거대한 새 풍선의 구조는 길이가 거의 300 미터에 달하고 직경은 약 45 미터입니다. 타이타닉과 동등한 거대한 항공기는 각각 16 마력의 1300 개의 1936 기통 디젤 엔진으로 구동됩니다. 당연히 히틀러는 "Hindenburg"를 나치 독일의 생생한 선전 상징으로 바꿀 수있는 기회를 놓치지 않았으며 착취의 시작을 가속화하기 위해 가능한 모든 것을 다했습니다. 그 결과 이미 XNUMX 년에 "멋진"비행선은 정기적으로 대서양 횡단 비행을했습니다.

1937년 첫 비행에서 뉴저지 상륙 지점은 흥분한 관중, 열광적인 만남, 친척 및 언론인으로 붐볐으며, 그들 중 다수는 폭풍이 가라앉을 때까지 몇 시간 동안 기다렸습니다. 라디오조차도 흥미로운 이벤트를 다룹니다. 어느 시점에서 불안한 기대는 잠시 후 히스테리하게 외치는 화자의 침묵으로 중단됩니다. “거대한 불 덩어리가 하늘에서 떨어지고 있습니다! 아무도 살아 있지 않습니다 ... 배에 갑자기 불이 들어오고 즉시 거대한 불타는 횃불처럼 보입니다. 공포에 질린 일부 승객들은 무서운 불을 피하기 위해 곤돌라에서 뛰어 내리기 시작했지만 34m 높이 때문에 치명적이었습니다. 결국 비행선이 육지에 접근하기를 기다리는 승객 중 극소수만이 살아남지만 상당수는 심하게 화상을 입는다. 어느 시점에서 배는 맹렬한 화재의 피해를 견딜 수 없었고 선수의 수천 리터의 밸러스트 물이 땅에 쏟아지기 시작했습니다. Hindenburg는 빠르게 목록을 작성하고 불타는 후방 끝이 땅에 충돌하고 XNUMX초 만에 완전히 파괴됩니다. 광경의 충격은 땅에 모인 군중을 흔든다. 당시 추락의 공식 원인은 수소 발화를 일으킨 천둥으로 여겨졌으나 최근 독일과 미국 전문가는 문제없이 많은 폭풍우를 겪은 힌덴부르크 선박의 비극이 원인이라고 단호하게 주장한다. , 재난의 원인이었습니다. 기록 영상을 수없이 관찰한 결과 비행선의 피부를 덮고 있는 가연성 페인트 때문에 화재가 발생했다는 결론에 도달했습니다. 독일 비행선의 화재는 인류 역사상 가장 불길한 재난 중 하나이며, 이 끔찍한 사건에 대한 기억은 여전히 많은 사람들에게 매우 고통스럽습니다. 오늘날에도 "비행선"과 "수소"라는 단어에 대한 언급은 뉴저지의 불 같은 지옥을 연상시킵니다. 비록 적절하게 "가축화"된다면 자연에서 가장 가볍고 풍부한 가스가 그 위험한 특성에도 불구하고 매우 유용할 수 있습니다. 많은 현대 과학자들에 따르면 수소의 진정한 시대는 여전히 진행 중이지만 동시에 과학계의 다른 많은 부분은 그러한 극단적인 낙관주의의 징후에 대해 회의적입니다. 첫 번째 가설을 지지하는 낙관론자와 수소 아이디어의 가장 확고한 지지자 중에는 물론 BMW의 바이에른 사람들이 있어야 합니다. 이 독일 자동차 회사는 아마도 수소 경제로 가는 과정에서 불가피한 문제를 가장 잘 알고 있을 것이며, 무엇보다도 탄화수소 연료에서 수소로 전환하는 데 따르는 어려움을 극복하고 있을 것입니다.

야망

연료 매장량만큼 환경 친화적이고 고갈되지 않는 연료를 사용한다는 아이디어 자체가 에너지 투쟁의 손아귀에 있는 인류에게 마법처럼 들립니다. 오늘날 가벼운 가스에 대한 긍정적인 태도를 고취하고 지속적으로 회의, 심포지엄 및 전시회를 조직하는 것을 사명으로 하는 하나 또는 두 개 이상의 "수소 사회"가 있습니다. 예를 들어 타이어 회사인 미쉐린(Michelin)은 지속 가능한 연료와 자동차를 위한 수소에 초점을 맞춘 글로벌 포럼인 미쉐린 챌린지 비벤덤(Michelin Challenge Bibendum)을 조직하는 데 막대한 투자를 하고 있습니다.

그러나 그러한 포럼에서의 연설에서 나오는 낙관주의는 여전히 멋진 수소 전원시를 실제로 구현하기에 충분하지 않으며 수소 경제에 진입하는 것은 문명 발전의 이 기술 단계에서 무한히 복잡하고 실행 불가능한 사건입니다.

그러나 최근 인류는 점점 더 많은 대체 에너지 원을 사용하기 위해 노력하고 있습니다. 즉, 수소는 태양, 바람, 물 및 바이오 매스 에너지를 저장하여 화학 에너지로 변환하는 중요한 다리가 될 수 있습니다. ... 간단히 말해, 이러한 천연 자원에서 생성 된 전기를 대량으로 저장할 수는 없지만 물을 산소와 수소로 분해하여 수소를 생산하는 데 사용할 수 있습니다.

이상하게 들릴지 모르지만 일부 석유 회사는 이 계획의 주요 지지자 중 하나이며, 그 중 가장 일관된 회사는 이 분야에 대한 상당한 투자를 위한 구체적인 투자 전략을 가지고 있는 영국 석유 대기업 BP입니다. 물론 재생 불가능한 탄화수소 소스에서도 수소를 추출할 수 있지만, 이 경우 인류는 이 과정에서 얻은 이산화탄소를 저장하는 문제에 대한 해결책을 찾아야 합니다. 수소 생산, 저장 및 운송의 기술적 문제가 해결 가능하다는 것은 부인할 수 없는 사실입니다. 실제로 이 가스는 이미 대량으로 생산되어 화학 및 석유 화학 산업의 원료로 사용됩니다. 그러나 이러한 경우 수소의 높은 비용은 그것이 참여하는 합성에서 제품의 높은 비용으로 "용해"되기 때문에 치명적이지 않습니다.

그러나 가벼운 가스를 에너지원으로 사용하는 문제는 다소 복잡합니다. 과학자들은 연료유에 대한 가능한 전략적 대안을 찾기 위해 오랫동안 고민해 왔으며 지금까지 수소가 가장 환경 친화적이고 충분한 에너지를 얻을 수 있다는 만장일치의 의견에 도달했습니다. 그는 현재 상태의 변화로의 원활한 전환을 위해 필요한 모든 요구 사항을 충족합니다. 이러한 모든 이점의 기본은 간단하지만 매우 중요한 사실입니다. 수소의 추출 및 사용은 물의 합성 및 분해의 자연 순환을 중심으로 이루어집니다. 인류가 태양 에너지, 바람 및 물과 같은 천연 자원을 사용하여 생산 방법을 개선하면 수소를 생산할 수 있습니다. 유해한 배출물을 배출하지 않고 무제한으로 사용할 수 있습니다. 재생 가능한 에너지원으로서 수소는 오랫동안 북미, 유럽 및 일본의 다양한 프로그램에서 중요한 연구 결과였습니다. 후자는 생산, 저장, 운송 및 유통을 포함한 완전한 수소 인프라 구축을 목표로 하는 광범위한 공동 프로젝트 작업의 일부입니다. 종종 이러한 개발에는 상당한 정부 보조금이 수반되며 국제 협약을 기반으로 합니다. 예를 들어 2003년 XNUMX월에는 호주, 브라질, 캐나다, 중국, 프랑스, 독일, 아이슬란드, 인도, 이탈리아, 일본과 같은 세계 최대 산업국을 포함하는 국제 수소 경제 파트너십 협정이 체결되었습니다. , 노르웨이, 한국, 러시아, 영국, 미국 및 유럽 위원회. 이 국제 협력의 목적은 "수소 시대로 가는 길에 있는 다양한 조직의 노력을 조직, 자극 및 통합하고 수소의 생산, 저장 및 유통을 위한 기술 창출을 지원하는 것"입니다.

자동차 부문에서 이 친환경 연료를 사용하는 가능한 경로는 두 가지가 있습니다. 그 중 하나는 공기 중의 산소와 수소의 화학적 결합이 전기를 방출하는 "연료 전지"로 알려진 장치이고, 두 번째는 고전적인 내연 기관의 실린더에서 액체 수소를 연료로 사용하는 기술 개발입니다. . 두 번째 방향은 소비자와 자동차 회사 모두에게 심리적으로 더 가깝고 BMW는 가장 밝은 지지자입니다.

생산

현재 전 세계적으로 600억 입방미터 이상의 순수 수소가 생산되고 있습니다. 생산을 위한 주요 원료는 천연 가스이며 "개질"로 알려진 공정에서 처리됩니다. 소량의 수소는 염소 화합물의 전기분해, 중유의 부분 산화, 석탄 가스화, 코크스 생산을 위한 석탄 열분해, 가솔린 개질과 같은 다른 공정에 의해 회수됩니다. 전 세계 수소 생산량의 약 절반이 암모니아 합성(비료 생산의 원료로 사용됨), 정유 및 메탄올 합성에 사용됩니다. 이러한 생산 계획은 다양한 정도로 환경에 부담을 주지만 불행히도 현재 에너지 상태에 대한 의미 있는 대안을 제공하지 않습니다. 첫째, 재생 불가능한 자원을 사용하기 때문이고 둘째, 그 생산이 탄소와 같은 원치 않는 물질을 방출하기 때문입니다. 주범인 이산화황. 온실 효과. 이 문제를 해결하기 위한 흥미로운 제안은 최근 천연 가스에서 수소를 생산하는 동안 생성된 이산화탄소를 오래된 고갈 필드. 석유, 천연 가스 또는 석탄. 그러나 이 과정은 구현하기 쉽지 않습니다. 유전이나 가스전은 지각의 진정한 공동이 아니고 대부분 다공성 모래 구조이기 때문입니다.

미래의 가장 유망한 수소 생산 방법은 초등학교 때부터 알려진 전기에 의한 물 분해이다. 원리는 매우 간단합니다. 수조에 담긴 두 개의 전극에 전압을 가하고 양전하를 띤 수소 이온은 음극으로, 음전하를 띤 산소 이온은 양극으로 이동합니다. 실제로, 이러한 물의 전기화학적 분해를 위해 "알칼리성 전기분해", "막 전기분해", "고압 전기분해" 및 "고온 전기분해"와 같은 몇 가지 주요 방법이 사용됩니다.

나눗셈의 단순한 산술이 이 목적에 필요한 전기의 기원이라는 극도로 중요한 문제를 방해하지 않는다면 모든 것이 완벽할 것입니다. 사실 현재 생산 과정에서 유해한 부산물이 불가피하게 배출되고 그 양과 종류는 어떻게 하느냐에 따라 달라지며, 무엇보다 전기 생산은 비효율적이고 비용이 많이 드는 과정입니다.

악순환을 깨고 청정 에너지의 순환을 막는 것은 현재 자연 에너지, 특히 태양 에너지를 사용하여 물을 분해하는 데 필요한 전기를 생성 할 때만 가능합니다. 이 작업을 해결하려면 의심 할 여지없이 많은 시간, 돈, 노력이 필요하지만, 세계 여러 곳에서 이런 방식으로 전기를 생산하는 것은 이미 사실이되었습니다.

예를 들어 BMW는 태양열 발전소의 생성 및 개발에 적극적인 역할을 합니다. 바이에른의 작은 마을 노이부르크에 건설된 이 발전소는 광전지를 사용하여 수소를 생산하는 에너지를 생산합니다. 태양 에너지를 사용하여 물을 가열하는 시스템은 특히 흥미롭고 그 결과 증기는 전기 발전기에 동력을 공급합니다. 이러한 태양열 발전소는 이미 캘리포니아의 모하비 사막에서 운영되고 있으며 354MW의 전기를 생성합니다. 미국, 독일, 네덜란드, 벨기에 및 아일랜드와 같은 국가의 해안에 있는 풍력 발전소가 점점 더 중요한 경제적 역할을 하면서 풍력 발전도 점점 더 중요해지고 있습니다. 세계 여러 지역의 바이오매스에서 수소를 추출하는 회사도 있습니다.

보관 장소

수소는 기체 및 액체 상태로 다량으로 저장할 수 있습니다. 수소가 상대적으로 낮은 압력에있는 가장 큰 저장소를 "가스 계량기"라고합니다. 중소형 탱크는 30 bar의 압력으로 수소를 저장하는 데 적합하며, 가장 작은 특수 탱크 (특수강 또는 탄소 섬유로 강화 된 복합 재료로 만든 값 비싼 장치)는 400 bar의 일정한 압력을 유지합니다.

수소는 단위 부피당 -253°C에서 액상으로 저장될 수 있으며 0bar에서 저장될 때보다 1,78배 더 많은 에너지를 포함합니다. 단위 부피당 액화 수소에서 동일한 양의 에너지를 얻으려면 가스를 압축해야 합니다. 최대 700bar. BMW가 수소 액화 및 저장을 위한 현대식 극저온 장치를 개발한 독일 냉동 회사인 Linde와 협력하고 있는 것은 바로 냉각된 수소의 더 높은 에너지 효율 때문입니다. 과학자들은 또한 수소 저장에 대한 다른 대안을 제공하지만 적용 가능성은 적습니다.

교통

화학 공장과 정유 공장이 집중된 지역에서는 이미 수소 전송 네트워크가 구축되었습니다. 일반적으로이 기술은 천연 가스 운송과 유사하지만 수소 수요를 위해 후자를 사용하는 것이 항상 가능한 것은 아닙니다. 그러나 지난 세기에도 유럽 도시의 많은 주택은 최대 50 %의 수소를 포함하고 최초의 고정식 내연 기관의 연료로 사용되는 경 가스 파이프 라인으로 조명을 받았습니다. 오늘날의 기술 수준은 천연 가스에 사용되는 것과 유사한 기존의 극저온 탱커를 통해 액화 수소의 대륙 횡단 수송을 허용합니다. 현재 액체 수소의 액화 및 수송을위한 적절한 기술을 개발하는 분야에서 과학자와 엔지니어가 가장 큰 희망과 노력을 기울이고 있습니다. 이러한 의미에서 미래 수소 수송의 기반이 될 수있는 것은 바로 이러한 선박, 극저온 철도 탱크 및 트럭입니다. 2004 년 XNUMX 월, BMW와 Steyr가 공동으로 개발 한 최초의 액화 수소 충전소가 뮌헨 공항 바로 근처에 문을 열었습니다. 그것의 도움으로 탱크에 액화 수소를 채우는 것은 참여하지 않고 자동차 운전자의 위험없이 완전히 자동으로 수행됩니다.