luni, 10 mai 2010

Alternative energetice - hidrogenul

Episodul 16 al seriei alternativelor energetice inceputa aici. Explicam in episoadele trecute conceptul de EROEI, de bani ca simpla eticheta a produselor obtinute cu ajutorul energiei, ca si de relatia dintre randament si cost. Am trecut apoi la variantele oficiale incercand sa atrag atentia asupra capcanelor subventiei, plimbatul costului energetic si furatul propriei caciuli. Am continuat cu alte aspecte ale problemelor energetice ce apar dupa momentul producerii acesteia, anume transportul si stocarea. Dupa nitzica teorie, am trecut sa detaliem problema stocarii in cazul bateriilor din autoturismele electrice, vorbind despre fabricarea si despre incarcarea acestora. Am adaugat apoi cateva completari si lamuriri la cele deja discutate, pentru ca ulterior sa trecem la un studiu de caz in ce priveste eolienele.

Revenim astazi la o noua modalitate de stocare a energiei, anume hidrogenul. E drept ca acesta poate fi considerat atat o modalitate de stocare cat si o sursa de energie datorita faptului ca exista imense bazine de hidrogen sulfurat inca neexploatate. Care ar putea indulci un pic tranzitia de la combustibilii "gata preparati" de mama natura la unii pe care sa ni-i putem fabrica singuri. Ce-i drept tot cu sapaturi si cu riscul detonarii unor zacaminte considerate adevate bombe, precum cea din Marea Neagra.

Insa hidrogenul poate fi obtinut fara riscurile aferente depozitelor de hidrogen sulfurat direct din apa prin electroliza acesteia. H2O inseamna hidrogen si oxigen. Simplu si fara poluare. Hidrogenul astfel obtinut poate fi utilizat pentru consum direct in motoarele actuale cu mici modificari sau poate genera electricitate cu ajutorul pilelor de combustie. Avantajul ar fi ca in urma arderii sale rezulta doar vapori de apa Dezavantajele pe care le prezinta sunt stocarea sa in forma bruta in rezervoare sau celule scumpe, atunci cand nu se foloseste obtinerea on-demand.

Daca vorbim insa de stocarea hidrogenului sub forma de apa, atunci obtinerea acestuia prin electroliza e o chestie banala. Mai interesanta este obtinerea lui on-demand in cantitati suficiente la un randament bun pentru sustinerea macar a unui motor de cilindree mica. Avand in vedere problemele bateriilor cu temperatura, incarcarea rapida, durata de viata si multe altele, hidrogenul poate fi o varianta intermediara. Cu o sursa de energie on-demand poti adapta usor un motor clasic sa mearga pe hidrogen. Multa vreme inmagazinarea, transportul, densitatea scazuta de energie si nu in ultimul rand afectarea structurii materialelor din care sunt construite rezervoarele, tubulatura si motoarele autovehiculelor au fost piedici reale in calea dezvoltarii autoturismelor pe hidrogen. In goana lor dupa false alternative, multi producatori auto s-au grabit sa anunte astfel de proiecte scumpe care au descurajat cumparatorii la fel ca si in cazul autoturismelor electrice bazate pe baterii.

Cu totul altfel stau insa lucrurile la producerea acestuia on-demand. Adica instantaneu pentru consum in functie de necesitatile motorului, direct din apa, in momentul in care sursa de energie electrica devine suficient de mica si ieftina. Fara transport, inmagazinare si rezervoare scumpe de gaz. Bineinteles, intrebarea este alta. Daca reusesti sa gasesti o sursa de energie electrica suficient de puternica incat sa alimenteze constant un autoturism, de ce sa te mai chinui cu arderea hidrogenului intr-un motor cu ardere interna ? Este clar faptul ca randamentul ar fi mai scazut decat al unui sistem full-electric. Sa zicem deocamdata ca solutia hidrogenului poate deveni o varianta intermediara. Se profita astfel de flota existenta, urmand ca ulterior sa se faca pasul catre full-electric on-demand fara baterii. Si apoi eliminarea motoarelor clasice pe masura ce vechea flota iese din uz.

Prin electroliza apei rezulta un amestec de hidrogen cu oxigen cunoscut si sub numele de HHO, hidroxigen, hydroxy sau gaz brown. Acesta poate fi folosit in mod direct pentru alimentarea unui motor clasic, deoarece contine deja oxigenul necesar arderii. Dar se poate amesteca de asemenea in diverse rapoarte cu combustibili fosili si aer. Nu afecteaza motorul, ba chiar ajuta la o functionare mai buna prin eliminarea depunerilor si o ardere completa, mai curata. Cel mult teava de esapament va rugini mai repede de la apa rezultata in cantitati mai mari decat in mod obisnuit.

Bineinteles ca viitorul motoarelor cu ardere interna este unul limitat. Mai ales daca reusim sa facem inovatii majore in domeniul bateriilor sau surselor de energie inainte de epuizarea hidrocarburilor. Dar cati isi vor permite a doua zi de la iesirea pe piata de consum a unei inventii revolutionare sa isi schimbe masina cu una full-electrica ? Si cati ar prefera in schimb sa-si monteze mai curand un kit in genul celor GPL care sa alimenteze motorul vechi cu hidrogen rezultat din electroliza apei ? Pentru a face tranzitia mai treptata catre noul sistem.

Iar pentru a intelege un pic despre ce anume vorbesc, voi prezenta in urmatorul episod cateva experimente cu care m-am distrat personal în ultimii doi ani pe tema utilizării apei drept combustibil. Disocierea apei în hidrogen și oxigen este făcută prin electroliză, cu un randament ridicat, obținându-se cantități destul de mari de amestec gazos oxigen-hidrogen. Veti intelege atunci de ce in cazul hidrogenului raman usor mai optimist decat in cazul masinilor pe baterii. Desi mai e mult pana departe, consider ca principala problema cu hidrogenul este ca poate fi produs foarte usor din apa chioara. Cu bacterii sau fara. La niste randamente care uneori pun mari semne de intrebare "stiintei clasice" din cate se pare... :-)

P.S. Rog luati in considerare ceea ce spuneam AICI inainte de adaugarea unor eventuale comentarii. Va multumesc.

6 comentarii:

  1. Partea cu bacteriile care folosesc energia solară ca să scoată hidrogenul din apă sună destul de interesantă. Ar putea exista potenţial pentru panouri solare cu randament mai mare decât cele actuale.

    În altă ordine de idei, am găsit aici un studiu destul de cuprinzător care amplasează EROEI-ul turbinelor eoliene undeva în jurul valorii de 20.

    RăspundețiȘtergere
  2. "Departamentul Antigrindina" - pentru un moment am avut senzatia ca citesc Harry Potter :)

    Daca se va incepe exploatarea hidrogenului sulfurat pe scara mare, imi doresc din tot sufletul sa se descopere alte depozite incomparabil mai mari decat cele din Marea Neagra. Altfel, ne vor calari si rusii si americanii, la fel ca pe irakieni.

    RăspundețiȘtergere
  3. Gab - mie mi-a placut ce spunea un comentator la studiul respectic: What YOU need to get a grip on is that for EROEI to be meaningful you would have to 1.) include ALL the inputs on the EI side and 2.) provide nonarbitrary pricing on intangibles. Since you're not willing to do 1. and CAN'T do 2., the entire exercise of EROEI analysis remains meaningless.

    Bineinteles ca in orice studiu de genul acesta, depinde foarte mult cum calculezi energia cheltuita la fabricarea eolienelor respective. Am o vaga impresie ca se omite adunarea la socoteli a energiei cheltuita cu asigurarea serviciilor, infrastructurii sau resurselor umane necesare.

    Pentru ca in cazul in care eolienele chiar ar avea EROEI 20 cum socotesc ei in teorie, s-ar amortiza singure in 2 ani, nu in 10 sau 20. Si n-ar mai depinde asa tare de subventii de care se sperie in final ca nu le vor mai primi. Atentie asadar la manipulari.

    Andreea - cu putin noroc nu vom mai avea nevoie sa trecem la decimarea Marii Negre pentru exploatarea hidrogenului sulfurat de acolo.

    RăspundețiȘtergere
  4. Viitorul transportului personal urban (adica de exemplu masina personala) este din punctul meu de vedere masina electrica cu tehnologia fuel-cell. Nici-o alta varianta de inmagazinare a energiei electrice (baterii etc.) nu sunt fezabile pe termen lung, iar hidrogenul ar trebui sa fie mediul prin care se transporta energia, dar nu se poate obtine cu un randament supraunitar, deci tot ne trebuie alte surse de energie cu ajutorul carora sa obtinem hidrogen prin elecroliza.
    Iar aici intra reactoarele nucleare cu thoriu despre care propovaduiesc de ceva vreme.

    RăspundețiȘtergere
  5. Desi am ceva cultura teoretica si chiar practica ( mai putin) in domeniul
    electrolizei prezentarea asta https://www.youtube.com/watch?v=pa2sjMN8sMc m-a surprins placut prin tot ce se prezinta , unele noutati despre care nu stiam .E o prezentare pe intelesul tuturor ( in engleza) si iata si un sumar al prezentarii in imagini:http://freeenergynews.com/Directory/Electrolysis/Moray_King/MorayKing2012.pdf .Sint informatii practice nu numai teoretice care pot ajuta mult pasionatii experimentatori, sa faca progrese...

    RăspundețiȘtergere
    Răspunsuri
    1. Multumesc, il descarc acum, pare interesant. Frunzarind PDF-ul vad si eu multe chestii de care nu auzisem pana acum.

      Ștergere