Водород, атом и современные инноваторы…
В связи с нынешней «экологической истерией», проявляющейся в яростном желании как можно быстрее перейти к использованию «природосберегающих технологий» - вроде тех же электромобилей, имеет смысл вспомнить одну из интересных «итераци» данного процесса. Как не удивительно, но сейчас уже основательно забытую, но еще лет пять назад довольно популярную - в том числе и в плане того, что именно ей предрекали стать «убийцей нефти». (Применительно к нашим реалиям - «началом конца «убогой рашки», экономика которой основана на экспорте углеводородного сырья. В отличие от экономики «развитых стран», которая развивается исключительно благодаря активности и креативности «людей с хорошими генами.)
Речь идет о водороде. Точнее сказать - о т.н. «водородном топливе», которое в начале 2010 годов стало рассматриваться, как очень «близкая» альтернатива производным нефти. Настолько близкая, что даже было объявлено о начале производства автомобилей, использующих данный газ. Например, «Тойота» в 2014 году запустила в серию модель Mirai , должную стать родоначальником целой серии «водородных автомобилей». Однако в реальности данная затея не прошла - производство «водородных» машин оказалось намного меньше, нежели даже производство «чистых» электромобилей. Которые, впрочем, так же не стали никакой сенсацией - поскольку единственной силой, способной заставить относительно массового покупателя делать выбор в их сторону, стали государственные преференции. (Без которых идея езды на энергии, запасенной в аккумуляторах выглядит не намного привлекательнее того, как она виделась лет сорок-пятьдесят тому назад. )
* * *
Впрочем, для электромобилей еще существуют определенные «экологические ниши», где их использование более-менее оправданно - особенно если учесть, что КНР сейчас производит массовые и дешевые литиевые батареи. (Точнее, именно это производством и единственно значимая причина - за исключением госдотаций, конечно - хоть какой-то популярности технологии. Что же касается «креативности и эффективности» западных «умников» - то это величина исключительно дутая, и реально играющая в упомянутом деле нулевую роль. Как, впрочем, и везде.) Тем не менее, можно сказать, что существуют места, где применение электромобилей оправданно.
Но про водород и этого сказать нельзя - несмотря на то, что до сих пор на указанную технологию тратятся серьезные деньги. Поскольку, если честно, то менее удобное топливо еще надо поискать. Ведь указанный газ не только крайне взрывоопасен и горюч (можно вспомнить аварию «Гинденбурга»), но и крайне тяжел для хранения. В том смысле, что атомы водорода из-за своей малой величины обладают крайней текучестью, в связи с чем могут просачиваться даже через металлическую оболочку! (При высоком давлении - что сильно ограничивает применение возможности сжатия при хранении.) Про разные вентили и уплотнители даже говорить нечего - поэтому для перевозки водорода, как правило, используют его сжижение. Но чтобы превратить данный химический элемент в жидкость, надо охладить его до температуры -252°C. Наверное, не надо говорить, что данный процесс - равно как и необходимость сохранения подобной жидкости с течением времени - вряд ли можно назвать оптимальным для «бытового применения».
Разумеется, именно поэтому использовать «чистый водород» в качестве топлива где-то, за исключением космонавтики или авиации (о последнем еще будет сказано) выглядит абсурдным. Правда, существуют и несколько иные способы хранения данного вещества - скажем, в связанном виде, в разного рода пористых структурах - но их эффективность так же не является особо высокой. (Скажем, большинство сорбентов позволяют связывать не более 7-8% водорода от своей массовой доли.) Что, разумеется, не прибавляет особого оптимизма.
Впрочем, основной причиной странности использования данного вещества является даже не это. А то, что водород - сравнительно дорогое топливо. Скажем, в Германии заправка полного бака (емкостью в 4.7кг) обойдется примерно в 45€. При запасе хода в 600км, можно примерно посчитать стоимость эксплуатации, которая составит 7.5€ на 100км. Для сравнения, цена бензина Е10 составляет 1.3€, т.е. 10л бензина обойдется в 13€. В общем, стоимость заправки выходит примерно одинакова. Это связано с тем, что основной технологией получения данного вещества сейчас является производства его из углеводородов посредством т.н. «паровой конверсии». Т.е., для того, чтобы взять водород, надо … переработать нефть или газ. (Причем, с утратой части запасенной в них энергии - ведь в углеводороды помимо водорода входит и углерод, который в данном случае из них теряется.) Ну, и в довершении всего, экологически чистым данное производство можно считать весьма условно.
* * *
В общем, данная схема выглядит чистой реализацией древнего анекдота про «русский бизнес»: «украсть ящик водки, водку вылить, бутылки сдать и деньги пропить». Поэтому можно только догадываться, почему же данную идею вообще упоминают за пределами технических курьезов. Впрочем, особых таинств и тут нет: как уже говорилось, современный мир вот уже более десяти лет испытывает катастрофическую нехватку новых рынков. В том числе, и высокотехнологичных - а точнее, именно высокотехнологичных, поскольку именно в данном сегменте и шло развитие последние 70 лет. Но так как по настоящему новых технологий нет -и не предвидится, то приходится искать то, что уже существует, но, по какой-то причине, было отброшено. (Эх, жалко, что старина Лем не застал подобного «путешествия вглубь науки». Хотя нет, вполне застал.)
Ну, а теперь надо сказать о самом главном. А именно - о том, почему в свое время данная технология была «отставлена», на что обычно не обращают внимание. Как впрочем, и на подобные причины для иных «отставленных технологий», в коих видят способ спасения существующего мирового порядка. В итоге чего и получаются самые забавные и нелепые ситуации - как, например, с рассматриваемым водородом. (Преимущество которого перед продуктами нефтехимии нулевой - а проблемы очень большие.) Дело в том, что изначально использование водородного топлива в «наземных» и авиационных двигателях было вовсе не актом поиска «экологической альтернативы» традиционному топливу. (Тогда - в 1960-1970 годах - «экология» еще не была священной коровой.) А основывалось на совершенно противоположных причинах - а именно, на том, что именно данное топливо должно было стать не просто массовым но и очень дешевым.
Поскольку, помимо помянутых нефти и газа - «изготовление» из которых топливного водорода есть очевидное проявление слабоумия - на Земле существует еще одно сырье для его получения, количество которого на много порядков превосходит количество всего остального. Это вода, из коей указанное вещество получается путем банального электролиза. Причем, данный процесс не только относительно прост - его делают даже на опытах в школе - но и абсолютно экологически чист. (В качестве «выхлопа» он дает чистый кислород.) Однако, при этом, требует одного условия - наличия огромного количества дешевой электроэнергии. Собственно, именно поэтому заниматься электролизом сегодня выглядит еще большей глупостью, нежели получать водород из природного газа: ведь для этого требуется сжечь углеводородное сырье, переработать энергию этого сжигания в электричество - и только после этого осуществить указанный процесс. Но это сегодня…
* * *
Поскольку в свое время эта самая дешевая энергия действительно была. А точнее - должна была быть, поскольку речь идет о планируемой в 1960-1970 годы программе массового строительства атомных станций. Причем - речь шла практически о всем «развитом мире», начиная с США и заканчивая Японией. (И СССР, конечно же - но тут речь идет даже не о нем.) Именно под грядущее «торжество атома» и планировалась «водородная революция», затеваемая в 1970 годах, когда началось массово разрабатываться способы использования данного газа «в быту». (Кстати, для японцев «водородное топливо» тогда выглядело очень и очень выгодным делом, учитывая отсутствие собственной нефти и планированием создания мощной атомной энергетики.) Однако этим планам не суждено было сбыться: в 1979 году произошла знаменитая катастрофа на АЭС Три-Майл-Айленд в США. Которая, во-первых, вызвала резкий всплеск радиофобии во всем мире. А, во-вторых, привела к ужесточению требований безопасности для атомных станций - что повысило их цену и цену на электроэнергию. Все это, в свою очередь, привело к резкой корректировки «атомных программ» в сторону их уменьшения.
Поэтому уже в начале следующего десятилетия «водородная идея» потеряла актуальность, перейдя в разряд тех самых «отставленных технологий». Ну, а 1986 год с его Чернобылем не просто добил, а буквальным образом поставил крест на всем, что было связано с планируемым дешевом электричеством. Разумеется, отдельные проекты - скажем, концепция использования водорода в качестве авиационного топлива, реализованная в 1988 году в виде самолета Ту-155 - продолжались и после 1986 года. Но это было лишь следствием инерции, продолжением начатых ранее программ - судьба которых, однозначно, была уже решена.
Ну, а затем началась совершенно иная эпоха - эпоха, которая жесточайшим образом «прошлась» по способности человечества принимать рациональные решения и понимать сложность существующего мира. В результате чего однозначная связность «водородной программы» и развития атомной энергетики была полностью забыта. («Неудача» с ней была объявлена тем, что в мире была «дешевая нефть».) Что, в свою очередь, привело к том, что в конце 2000 - начале 2010 «водород» снова достали из «запасников», пытаясь сделать очередной «закрывающей технологией». С соответствующим результатом. В очередной раз показавшем, что тупое обезьянничество по отношению к своим предкам реально мало может помочь в решении проблем.
Ну, а о выводах отсюда надо говорить уже отдельно…