Hidrogen
 

Principala alternativa   Hidrogenul

Hidrogenul nu este o resursa, nu exista in natura. El trebuie produs.

 Costurile pentru a muta o mica parte din infrastructura actuala pe hidrogen ar fii astronomice.

Dar stati sa vedeti ce inseamna costuri cānd e vorba de o masina pe hidrogen cu celule de combustibil 1

The National Hydrogen Energy Roadmap is available on the internet in pdf form http://www.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/  The document does mention the various challenges to each area of fuel cell development, but makes little of the obstacles and instead comes off sounding like a pep talk. Buried in the text, they admit "The transition to a hydrogen economy... could take several decades to achieve."

 

In primul rānd trebuie energie ca sa produci energie. Trebuie energie ca sa sapi un put petrolifer, trebuie energie ca sa produci un panou solar fotovoltaic, trebuie energie ca sa produci hidrogen.  Dar rata profitului energetic este diferita pentru fiecare alternativa si cifra trebuie determinata obiectiv. Sa presupunem ca investim 500 de miliarde sau chiar 2, 3 trilioane dolari in urmatorii 10 ani in conversia economiei la hidrogen. Apoi descoperim ca de fapt hidrogenul are o gramada de costuri ascunse.

In mod ironic petrolul contine cea mai concentrata forma de hidrogen diponibila pentru consum, contine mai mult hidrogen in acelasi volum decāt hidogenul in stare pura, deoarece structura atomilor la hidrocarburi foloseste mai putin spatiu. Hidrogenul deasemenea are un coeficient caloric mai mic (un galon de petrol: 3,78 litri - are 115.000 de btu, un galon de hidrogen lichid are doar 30.000 btu ) asa ca ai nevoie de o cantitate de hidrogen de 4 ori mai mare (comparat cu petrolul) pentru a parcurge aceiasi distanta cu acelasi tip de motor. Acesta valoare mica a coeficientului caloric dicteaza deasemenea o crestere in volum sau in presiune a intregului sistem: producere, distributie, transport, depozitare. Sistemul actual de tevi pentru transportul gazului natural este gāndit pentru o densitate de 10 ori mai mare ca a hidrogenului. Gazul natural se bucura deasemenea de o valoare mai mare a energiei continute in acelasi volum.

 

 

 Hidrogen

 Metan

Densitate

kg/m3

0.0887

0.707

Gravimetric

MJ/kg

142

55.6

Volumetric

MJ/m3

12.7

40

Sa o punem altfel:

  • Hidrogenul   H2  = 11.11 m3/kg
  • Metanul     CH4  = 1.39 m3/kg

Ca sa transporti hidrogenul pe cai obisnuite e aproape imposibil. Infrastructura actuala de tevi de gaz natural nu a fost conceputa pentru un gaz de 10 ori mai usor.

Transportul pe sosea e chiar mai problematic.

Ca sa transporti aceasi cantitate de energie pe care o transporta actualmente o autocisterna obisnuita cu hidrocarburi, ai nevoie de minim 15 autovehicule identice daca e vorba de hidrogen lichid. Si 22 daca e vorba de hidrogen compresat. Mai rau, autocisterna va consuma 34% din cantitatea transportata la fiecare 500 Km in loc de 2 - 4% in cazul hidrocarburilor. Pe scurt hidrogenul e greu, daca nu imposibil de transportat. Asta inseamna ca trebuie produs chiar acolo unde va fii consumat.

 

Dificultatea majora in cazul hidrogenului, chiar si compresat, este volumul.

Un kilogram de hidrogen contine aprope aceiasi cantitate de energie (142 MJ) ca 4 litri de benzina (138MJ).

DAR

Un kilogram de hidrogen depozitat intr-un cilindru sub presiune la 150 atmosfere (2.200 psi) ocupa 91 de litri (adica 1.6 MJ/litru). Pentru comparatie 8,2 litri de benzina contin aceiasi cantitate de energie.  Cilindrii sub presiune de 350 de atmosfere (5.000 psi) sau chiar de 700 de atmosfere (10.000 psi) trebuiesc dezvoltati, dar chiar la 700 de atmosfere volumul kilogramului de hidrogen ocupa 27 litri, ajungānd la 5,3 MJ / litru.

 

Hidrogenul lichid este ceva mai avantajos comparat cu hidrogenul compresat pentru ca se ajunge la doar 14 litri / kilogram. Adica 10 MJ / litru. Dar hidrogenul vaporizeaza la -253 °C  deci necesita un tanc criogenic de-a dreptul exotic. Mai rau, in laboratoare, in conditii extreme, hidrogenul lichid nu rezista mai mult de 2 zile indiferent de materialul din care e compus tancul. Asta exclude varianta actuala a facutului plinului odata pe saptamāna.

Teoretic trebuie cam 14.2 MJ/kgLH2  ca sa racesti hidrogenul de la 25°C la  -253 °C.  Practic acum s-a ajuns la o cifra de 30.3 MJ/kgLH2.

 

Daca inca n-ati facut calculul, atunci va spun eu. Deja trebuie energie (multa) ca sa comprimi sau sa lichefiezi hidrogenul, apoi sa-l transporti. Dar n-am uitat nimic? A, da, trebuie energie ca sa produci hidrogen.

 

Exista mai multe feluri de a obtine hidrogen:

Electroliza apei, procesarea biomaselor, procesarea gazului natural , separarea apei folosind lumina. Aceste procese sunt mari consumatoare de energie si rezultatul este intodeauna hidrogen cu un raport energetic negativ.

Electroliza apei -( cel mai curat procedeu pentru obtinerea hidrogenului ) este cel mai negativ proces energetic dintre toate, aproximativ 75%

 

hydrogen from wind and solar power) is the most energy intensive of them all – roughly 75% efficient and costs roughly four times as much as reformation. The simplest, cheapest and most efficient process is the reformation of natural gas, an established industry, yet this is still only 85% efficient. It is therefore less polluting and resource intensive to simply burn natural gas  

Masina cu hidrogen si celule de combustibil

Ma rog, sa zicem ca am produs hidrogenul. Ne-a costat mult, enorm chiar, dar l-am produs. Si acum ce facem? Pai il punem in masina care functioneaza cu celule de combustibil.(Fuel Cells). Ce nu stiti probabil e ca celule de combustibil costa enorm. IARASI costuri enorme? Nu, de data asta as zice chiar astronomice. De 30 de ani de cānd sunt studiate, costurile pentru producerea celulele de combustibil nu au scazut dramatic. Pretul actual (2004) este de 25.000 de euro / KW. O masina mica cu motor de 0,6 litri are in jur de 25 KW putere. Facem socoteala? De ce costa atāt? Pai 100 de grame de platina pentru fiecare celula. In prezent de fapt o celula de combustibil necesita mai mult de 100 de grame dar se spera ca aceasta cantitate sa scada. Daca folosim toata cantitatea extrasa pe Pamānt de-a lungul unui an, adica 5.860.000 de uncii ( o uncie = 28,35 grame)  abia putem fabrica 1.500.000 de masini. Ooops. In prezent pe planeta exista 600 de milioane de autovehicule si anual se mai fabrica vreo 20-25 de milioane. Daca, si sublinez daca, cantitatea de platina necesara ar scadea dramatic la doar 30 de grame atunci, ca sa convertim cele 600 de milioane de autovehicule actuale am avea nevoie de 120 de ani la rata actuala de extractie a platinei. referinte

Dar sa vedem ce zic producatorii de automobile. Dr. Jorg Wing, reprezentant al concernului Daimler/Chrysler a fost transant la conferinta ASPO din Paris cānd a explicat ca firma sa nu vede hidrogenul ca pe o alternativa viabila pentru motoarele cu combustie interna. El a afimat ca vehiculele cu celule de combustibil nu vor ajunge niciodata pe piata. Hidrogenul a fost exclus ca solutie datorita costurilor de productie, ineficientei energetice, lipsei infrastructurii, dificultatilor de stocare, etc.

 Hydrogen , while very abundant on earth , almost never exists as a free gas, so other hydrogen compounds need to be treated in order to make hydrogen gas. Currently the treatment of method with steam is used to produce the hydrogen gas ( CH4 (g) + H2O = 3H2 (g) + CO (g) ) (Zumdahl,1997) but this reaction requires a lot of energy to make the hydrogen gas . It is currently more economical to simply burn the methane instead of using it to get the hydrogen used for fuel. In addition, this method of achieving hydrogen endorses a reliance upon natural gas as well as producing Carbon Monoxide as a byproduct

Fuel Cell Folly

Why Hydrogen is no Solution

Oliver Sylvester-Bradley document word 750KB

Bottling the hydrogen genie

Is Hydrogen Sustainable

Hidrogen si nu numai

Why Hydrogen is no Solution

raport Bossel despre hidrogen    - articol pdf  - Acrobat reader 300 KB

Fostul ministru al mediului Franta  articol Le Monde in franceza

http://web.mit.edu/newsoffice/tt/2003/mar05/hydrogen.html

http://www.defactodesign.com/papers/The-hydrogen-economy.doc