Essai routier BMW et hydrogène : première partie

Le rugissement de la tempête imminente résonnait encore dans le ciel alors que l'énorme avion s'approchait du site d'atterrissage près du New Jersey. Le 6 mai 1937, le dirigeable Hindenburg effectue son premier vol de la saison, embarquant 97 passagers.

Dans quelques jours, un énorme ballon rempli d'hydrogène doit rentrer à Francfort-sur-le-Main. Tous les sièges du vol ont longtemps été réservés par des citoyens américains désireux d'assister au couronnement du roi britannique George VI, mais le destin a décrété que ces passagers ne monteraient jamais à bord du géant de l'avion.

Peu de temps après l'achèvement des préparatifs pour l'atterrissage du dirigeable, son commandant Rosendahl a remarqué les flammes sur sa coque, et après quelques secondes, l'énorme boule s'est transformée en une bûche volante inquiétante, ne laissant que de pitoyables fragments de métal sur le sol après une autre demi-heure. minute. L'une des choses les plus surprenantes de cette histoire est le fait réconfortant que de nombreux passagers à bord du dirigeable en feu ont finalement réussi à survivre.

Le comte Ferdinand von Zeppelin rêvait de voler dans un véhicule plus léger que l'air à la fin du XIXe siècle, esquissant un schéma approximatif d'un avion léger rempli de gaz et lançant des projets pour sa mise en œuvre pratique. Zeppelin vécut assez longtemps pour voir sa création entrer progressivement dans la vie des gens, et mourut en 1917, peu de temps avant que son pays ne perde la Première Guerre mondiale et que l'utilisation de ses navires soit interdite par le traité de Versailles. Les Zeppelins ont été oubliés pendant de nombreuses années, mais tout change à nouveau à une vitesse vertigineuse avec l'arrivée au pouvoir d'Hitler. Le nouveau directeur de Zeppelin, le Dr Hugo Eckner, croit fermement qu'un certain nombre de changements technologiques importants sont nécessaires dans la conception des dirigeables, dont le principal est le remplacement de l'hydrogène inflammable et dangereux par de l'hélium. Malheureusement, les États-Unis, qui étaient à l'époque le seul producteur de cette matière première stratégique, ne pouvaient malheureusement pas vendre d'hélium à l'Allemagne en vertu d'une loi spéciale adoptée par le Congrès en 1923. C'est pourquoi le nouveau navire, désigné LZ 129, est finalement alimenté en hydrogène.

La construction d'un nouveau ballon énorme en alliages légers d'aluminium atteint une longueur de près de 300 mètres et un diamètre d'environ 45 mètres. L'avion géant, équivalent au Titanic, est propulsé par quatre moteurs diesel 16 cylindres de 1300 1936 ch chacun. Naturellement, Hitler n'a pas manqué l'occasion de transformer le "Hindenburg" en un symbole de propagande vivante de l'Allemagne nazie et a fait tout son possible pour accélérer le début de son exploitation. En conséquence, déjà en XNUMX, le dirigeable "spectaculaire" effectuait des vols transatlantiques réguliers.

Lors du premier vol en 1937, le site d'atterrissage du New Jersey était bondé de spectateurs excités, de rencontres enthousiastes, de parents et de journalistes, dont beaucoup ont attendu des heures que la tempête se calme. Même la radio couvre un événement intéressant. À un moment donné, l'attente anxieuse est interrompue par le silence de l'orateur qui, au bout d'un moment, crie hystériquement : « Une énorme boule de feu tombe du ciel ! Il n'y a personne de vivant... Le navire s'illumine soudainement et ressemble instantanément à une torche géante enflammée. Certains passagers paniqués ont commencé à sauter de la nacelle pour échapper au feu terrifiant, mais celui-ci s'est avéré fatal pour eux à cause de la hauteur d'une centaine de mètres. En fin de compte, seuls quelques-uns des passagers qui attendent que le dirigeable s'approche de la terre survivent, mais beaucoup d'entre eux sont gravement brûlés. À un moment donné, le navire n'a pas pu résister aux dégâts du feu qui faisait rage et des milliers de litres d'eau de ballast à l'avant ont commencé à se déverser dans le sol. Le Hindenburg gîte rapidement, l'arrière brûlant s'écrase au sol et se termine par une destruction complète en 34 secondes. Le choc du spectacle ébranle la foule rassemblée au sol. À cette époque, la cause officielle de l'accident était considérée comme le tonnerre, qui provoquait l'inflammation de l'hydrogène, mais ces dernières années, un expert allemand et américain affirme catégoriquement que la tragédie du navire Hindenburg, qui a traversé de nombreuses tempêtes sans problème , était la cause de la catastrophe. Après de nombreuses observations d'images d'archives, ils sont arrivés à la conclusion que l'incendie avait commencé à cause de la peinture combustible recouvrant la peau du dirigeable. L'incendie d'un dirigeable allemand est l'une des catastrophes les plus sinistres de l'histoire de l'humanité, et le souvenir de ce terrible événement est encore très douloureux pour beaucoup. Aujourd'hui encore, la mention des mots «dirigeable» et «hydrogène» évoque l'enfer ardent du New Jersey, bien que s'il est «domestiqué» de manière appropriée, le gaz le plus léger et le plus abondant de la nature pourrait être extrêmement utile, malgré ses propriétés dangereuses. Selon un grand nombre de scientifiques modernes, la véritable ère de l'hydrogène est toujours en cours, bien que dans le même temps, l'autre grande partie de la communauté scientifique soit sceptique face à de telles manifestations extrêmes d'optimisme. Parmi les optimistes qui soutiennent la première hypothèse et les plus fervents partisans de l'idée de l'hydrogène, il faut bien sûr compter les Bavarois de BMW. L'entreprise automobile allemande est probablement la mieux consciente des défis inévitables sur la voie d'une économie de l'hydrogène et, surtout, surmonte les difficultés de la transition des carburants à base d'hydrocarbures vers l'hydrogène.

Ambitions

L'idée même d'utiliser un carburant aussi respectueux de l'environnement et inépuisable que les réserves de carburant sonne comme de la magie pour une humanité en proie à une lutte énergétique. Aujourd'hui, il existe plus d'une ou deux "sociétés de l'hydrogène" dont la mission est de promouvoir une attitude positive envers le gaz léger et d'organiser en permanence des réunions, des colloques et des expositions. Le fabricant de pneus Michelin, par exemple, investit massivement dans l'organisation du Michelin Challenge Bibendum, un forum mondial de plus en plus populaire axé sur l'hydrogène pour les carburants et les voitures durables.

Cependant, l'optimisme qui se dégage des discours prononcés lors de tels forums ne suffit toujours pas à la mise en œuvre pratique d'une merveilleuse idylle de l'hydrogène, et l'entrée dans l'économie de l'hydrogène est un événement infiniment complexe et irréalisable à ce stade technologique du développement de la civilisation.

Récemment, cependant, l'humanité s'est efforcée d'utiliser de plus en plus de sources d'énergie alternatives, à savoir que l'hydrogène peut devenir un pont important pour stocker l'énergie solaire, éolienne, hydraulique et de la biomasse, en la convertissant en énergie chimique. ... En termes simples, cela signifie que l'électricité produite par ces sources naturelles ne peut pas être stockée en grande quantité, mais peut être utilisée pour produire de l'hydrogène en décomposant l'eau en oxygène et hydrogène.

Aussi étrange que cela puisse paraître, certaines compagnies pétrolières figurent parmi les principaux partisans de ce schéma, parmi lesquelles la plus cohérente est le géant pétrolier britannique BP, qui a une stratégie d'investissement spécifique pour des investissements importants dans ce domaine. Bien sûr, l'hydrogène peut également être extrait de sources d'hydrocarbures non renouvelables, mais dans ce cas, l'humanité doit chercher une solution au problème du stockage du dioxyde de carbone obtenu dans ce processus. Il est incontestable que les problèmes technologiques de production, de stockage et de transport de l'hydrogène sont résolubles - en pratique, ce gaz est déjà produit en grande quantité et utilisé comme matière première dans les industries chimiques et pétrochimiques. Dans ces cas, cependant, le coût élevé de l'hydrogène n'est pas fatal, puisqu'il "se fond" dans le coût élevé des produits à la synthèse desquels il participe.

Cependant, la question de l'utilisation du gaz léger comme source d'énergie est un peu plus compliquée. Les scientifiques se sont creusé la cervelle pendant longtemps à la recherche d'une éventuelle alternative stratégique au mazout, et jusqu'à présent, ils sont parvenus à l'opinion unanime que l'hydrogène est le plus respectueux de l'environnement et disponible en quantité suffisante d'énergie. Lui seul remplit toutes les conditions nécessaires pour une transition en douceur vers un changement du statu quo actuel. Sous-jacent à tous ces avantages se trouve un fait simple mais très important - l'extraction et l'utilisation de l'hydrogène tournent autour du cycle naturel de la composition et de la décomposition de l'eau... Si l'humanité améliore les méthodes de production en utilisant des sources naturelles telles que l'énergie solaire, le vent et l'eau, l'hydrogène peut être produit et utiliser en quantités illimitées sans émettre d'émissions nocives. En tant que source d'énergie renouvelable, l'hydrogène est depuis longtemps le résultat d'importantes recherches dans divers programmes en Amérique du Nord, en Europe et au Japon. Ces derniers, à leur tour, font partie des travaux sur un large éventail de projets communs visant à créer une infrastructure complète d'hydrogène, y compris la production, le stockage, le transport et la distribution. Souvent, ces développements s'accompagnent d'importantes subventions gouvernementales et reposent sur des accords internationaux. En novembre 2003, par exemple, l'accord de partenariat international sur l'économie de l'hydrogène a été signé, qui comprend les plus grands pays industrialisés du monde tels que l'Australie, le Brésil, le Canada, la Chine, la France, l'Allemagne, l'Islande, l'Inde, l'Italie et le Japon. , Norvège, Corée, Russie, Royaume-Uni, États-Unis et Commission européenne. L'objectif de cette coopération internationale est "d'organiser, de stimuler et de fédérer les efforts de diverses organisations sur la voie de l'ère de l'hydrogène, ainsi que de soutenir la création de technologies de production, de stockage et de distribution de l'hydrogène".

La voie possible vers l'utilisation de ce carburant respectueux de l'environnement dans le secteur automobile peut être double. L'un d'eux concerne les dispositifs appelés "piles à combustible", dans lesquels la combinaison chimique de l'hydrogène avec l'oxygène de l'air libère de l'électricité, et le second est le développement de technologies permettant d'utiliser l'hydrogène liquide comme carburant dans les cylindres d'un moteur à combustion interne classique. . La deuxième direction est psychologiquement plus proche des consommateurs et des constructeurs automobiles, et BMW en est le plus brillant partisan.

fabrication

Actuellement, plus de 600 milliards de mètres cubes d'hydrogène pur sont produits dans le monde. La principale matière première pour sa production est le gaz naturel, qui est traité dans un processus connu sous le nom de "reformage". De plus petites quantités d'hydrogène sont récupérées par d'autres procédés tels que l'électrolyse des composés chlorés, l'oxydation partielle du pétrole lourd, la gazéification du charbon, la pyrolyse du charbon pour produire du coke et le reformage de l'essence. Environ la moitié de la production mondiale d'hydrogène est utilisée pour la synthèse de l'ammoniac (qui est utilisé comme matière première dans la production d'engrais), dans le raffinage du pétrole et dans la synthèse du méthanol. Ces systèmes de production pèsent sur l'environnement à des degrés divers et, malheureusement, aucun d'entre eux n'offre une alternative significative au statu quo énergétique actuel - premièrement, parce qu'ils utilisent des sources non renouvelables, et deuxièmement, parce que cette production libère des substances indésirables telles que le carbone dioxyde, qui est le principal coupable. Effet de serre. Une proposition intéressante pour résoudre ce problème a été récemment faite par des chercheurs financés par l'Union européenne et le gouvernement allemand, qui ont créé une technologie dite de "séquestration", dans laquelle le dioxyde de carbone produit lors de la production d'hydrogène à partir de gaz naturel est pompé dans anciens champs épuisés. pétrole, gaz naturel ou charbon. Cependant, ce procédé n'est pas facile à mettre en œuvre, car ni les gisements de pétrole ni de gaz ne sont de véritables cavités de la croûte terrestre, mais sont le plus souvent des structures sableuses poreuses.

La future méthode de production d'hydrogène la plus prometteuse reste la décomposition de l'eau par l'électricité, connue depuis l'école primaire. Le principe est extrêmement simple - une tension électrique est appliquée à deux électrodes immergées dans un bain-marie, tandis que les ions hydrogène chargés positivement vont à l'électrode négative et les ions oxygène chargés négativement vont à l'électrode positive. En pratique, plusieurs méthodes principales sont utilisées pour cette décomposition électrochimique de l'eau - "l'électrolyse alcaline", "l'électrolyse à membrane", "l'électrolyse à haute pression" et "l'électrolyse à haute température".

Tout serait parfait si la simple arithmétique de la division ne se mêlait pas du problème extrêmement important de l'origine de l'électricité nécessaire à cet effet. Le fait est qu'à l'heure actuelle, sa production émet inévitablement des sous-produits nocifs, dont la quantité et la nature varient selon la manière dont elle est réalisée, et surtout, la production d'électricité est un processus inefficace et très coûteux.

Briser le cercle vicieux et fermer le cycle de l'énergie propre n'est actuellement possible qu'en utilisant l'énergie naturelle et surtout solaire pour produire l'électricité nécessaire à la décomposition de l'eau. Résoudre ce problème exigera sans aucun doute beaucoup de temps, d'argent et d'efforts, mais dans de nombreuses régions du monde, produire de l'électricité de cette manière est déjà devenu un fait.

BMW, par exemple, joue un rôle actif dans la création et le développement de centrales solaires. La centrale électrique, construite dans la petite ville bavaroise de Neuburg, utilise des cellules photovoltaïques pour produire de l'énergie qui produit de l'hydrogène. Les systèmes qui utilisent l'énergie solaire pour chauffer l'eau sont particulièrement intéressants, selon les ingénieurs de l'entreprise, et la vapeur qui en résulte alimente les générateurs d'électricité - de telles centrales solaires fonctionnent déjà dans le désert de Mojave en Californie, qui génère 354 MW d'électricité. L'énergie éolienne devient également de plus en plus importante, les parcs éoliens situés sur les côtes de pays tels que les États-Unis, l'Allemagne, les Pays-Bas, la Belgique et l'Irlande jouant un rôle économique de plus en plus important. Il existe également des entreprises qui extraient l'hydrogène de la biomasse dans différentes parties du monde.

lieu de stockage

L'hydrogène peut être stocké en grandes quantités à la fois en phase gazeuse et liquide. Les plus grands de ces réservoirs, dans lesquels l'hydrogène est à une pression relativement basse, sont appelés "compteurs de gaz". Les réservoirs moyens et petits conviennent pour stocker de l'hydrogène à une pression de 30 bar, tandis que les plus petits réservoirs spéciaux (appareils coûteux en acier spécial ou matériaux composites renforcés de fibre de carbone) maintiennent une pression constante de 400 bars.

L'hydrogène peut également être stocké dans une phase liquide à -253 ° C par unité de volume, contenant 0 fois plus d'énergie que lorsqu'il est stocké à 1,78 bar - pour obtenir la quantité équivalente d'énergie en hydrogène liquéfié par unité de volume, le gaz doit être comprimé à 700 bars. C'est précisément en raison de l'efficacité énergétique supérieure de l'hydrogène refroidi que BMW collabore avec la société allemande de réfrigération Linde, qui a développé des dispositifs cryogéniques modernes pour la liquéfaction et le stockage de l'hydrogène. Les scientifiques proposent également d'autres alternatives, mais moins applicables, au stockage de l'hydrogène, par exemple le stockage sous pression dans une farine métallique spéciale sous forme d'hydrures métalliques, etc.

Transport

Dans les zones à forte concentration d'usines chimiques et de raffineries de pétrole, un réseau de transport d'hydrogène a déjà été mis en place. En général, la technologie est similaire au transport du gaz naturel, mais l'utilisation de ce dernier pour les besoins en hydrogène n'est pas toujours possible. Cependant, même au siècle dernier, de nombreuses maisons des villes européennes étaient éclairées par un gazoduc léger, qui contenait jusqu'à 50% d'hydrogène et était utilisé comme carburant pour les premiers moteurs à combustion interne fixes. Le niveau de technologie actuel permet également le transport transcontinental d'hydrogène liquéfié via des pétroliers cryogéniques existants, similaires à ceux utilisés pour le gaz naturel. À l'heure actuelle, les scientifiques et les ingénieurs font les plus grands espoirs et efforts dans le domaine de la création de technologies adéquates pour la liquéfaction et le transport de l'hydrogène liquide. En ce sens, ce sont ces navires, citernes ferroviaires cryogéniques et camions qui peuvent devenir la base du futur transport d'hydrogène. En avril 2004, la première station de remplissage d'hydrogène liquéfié en son genre, développée conjointement par BMW et Steyr, a été ouverte à proximité immédiate de l'aéroport de Munich. Avec son aide, le remplissage des réservoirs en hydrogène liquéfié est effectué de manière entièrement automatique, sans participation et sans risque pour le conducteur de la voiture.