Водород как источник энергии
Вопросы альтернативной энергетики, поисков экологически чистого и высокоэффективного дешевого энергоносителя, легкодоступного и практически неисчерпаемого источника энергии давно и прочно заняли ведущее место в перечне проблем, влияющих на перспективу дальнейшего не только развития, но и существования всего человечества.
Один из энергоносителей, отвечающий многим этим требованиям, давно известен – водород. Водородная энергетика обладает огромным потенциалом и на это есть множество причин.
Запасы водорода неисчерпаемы и легкодоступны и автоматически возобновляемы, что устраняет затраты на поиск и разработку месторождений, а также на восполнение заменителями изъятых объемов при подземных разработках и на использование или восстановление отработанных пород:
· во-первых, основное "месторождение" – вода, разложение молекул которой дает чистый водород. Источниками водорода могут быть уголь, газ, биомасса – как отходов, так и живых растений. У некоторых представителей группы зелёных водорослей, например, Chlamydomonas reinhardtii, при нехватке кислорода и серы резко ослабевают процессы фотосинтеза, и начинается бурная выработка водорода. Этот эффект обнаружил в конце 90-х годов прошлого столетия исследователь из Беркли, Анастасиос Мелис.
· во-вторых, в результате сгорания водорода с доступом кислорода образуется снова вода, побочных продуктов сгорание не дает, нет не сгоревших частиц пепла, запыляющих атмосферу, нет выбросов вре
Не последнее слово среди преимуществ водородной энергетики играют и энергетические показатели водорода. Теплота сгорания водорода наиболее высока, энергоотдача водорода при соединении с кислородом составляет 120,7 ГДж на тонну. Эффективность сгорания, в частности в двигателе внутреннего сгорания, у водорода на 30-40 % выше, чем у используемых сейчас углеводородов (производные нефти, природный газ). Водород в топливных элементах при использовании на транспорте имеет эффективность на 100-200 % выше, чем бензин. Применение в двигателях внутреннего сгорания благодаря уникальным свойствам водорода, дает возможность повысить по сравнению с бензиновыми двигателями КПД двигателя на 50-70 %.
Вторым достоинством водородной энергетики является экологичность. В процессе сгорания водорода образуется самая обыкновенная вода, которая безопасна для окружающей среды. При использовании в качестве топлива водородометановых смесей резко снижается токсичность выбросов: при сгорании смеси с содержанием водорода 20-40 % по объёму (5-10 % по весу) токсичность выбросов в 2-4 раза меньше, чем при сгорании безводородного топлива, при этом на 35-40 % уменьшается эксплуатационный расход топлива и на 20-25 % увеличивается эксплуатационная экономичность. При работе двигателей, использующих смеси с долей водорода 20 %, выполняются нормы Евро-4, а с долей 44-48 % – Евро-5. Правда, ради объективности, стоит упомянуть о том, что современные технологии промышленного производства водорода не отличаются высокой экологичностью, но в общем от внедрения водородной энергетики природа все-таки будет в выиграше.
Взяв к вниманию только эти преимущества водорода можно без доли сомнения констатировать, что у водорода огромное будущее, и в первую очередь – в качестве источника энергии. Мировая промышленность живо отреагировала: производство водорода ведется уже достаточно давно. Водород используют не только для потребностей отдельных производств (аммиака, метанола, мыла и пластмасс, маргарина из жидких растительных масел, упаковочного газа, для атомно-водородной сварки), но и в качестве энергоносителя – и в виде топливных элементов и как непосредственного топлива, в частности, ракетного, а в последние десятилетия – топлива для легкового, грузового и пассажирского транспорта.
США, Япония, страны Евросоюза уже более 30 лет постепенно переводят на водород все: крупные предприятия, автомобили, автобусы. В Лондоне в настоящее время эксплуатируется более 8000 автобусов с двигателями внутреннего сгорания, работающими на водороде. Не останавливают своих исследований в области использования водорода для двигателей и ведущие автомобилестроительные компании, из года в год демонстрирующие на автомобильных выставках свои достижения. На данном этапе большинство уважающих себя автомобильных компаний могут похвастаться общественности прототипами автомобилей на водороде. До повсеместного внедрения водородной энергетики на транспорте дело еще не дошло, но эти времена уже на за горами.
Мир осознал, что водород – один из лучших источников энергии, и рано или поздно бал в энергетике будет править именно водород.