MAGAZIN ZA NAUKU, ISTRAŽIVANJA I OTKRIĆA
Planeta Br. 105 | VODONIK, gorivo budućnosti
»  MENI 
 Home
 Redakcija
 Linkovi
 Kontakt
 
» BROJ 105
Planeta Br 105
Godina XIX
Maj-Jun 2022.
»  IZBOR IZ BROJEVA
Br. 107
Sept. 2022g
Br. 108
Nov. 2022g
Br. 105
Maj. 2022g
Br. 106
Jul. 2022g
Br. 103
Jan. 2022g
Br. 104
Mart 2022g
Br. 101
Jul 2021g
Br. 102
Okt. 2021g
Br. 99
Jan. 2021g
Br. 100
April 2021g
Br. 97
Avgust 2020g
Br. 98
Nov. 2020g
Br. 95
Mart 2020g
Br. 96
Maj 2020g
Br. 93
Nov. 2019g
Br. 94
Jan. 2020g
Br. 91
Jul 2019g
Br. 92
Sep. 2019g
Br. 89
Mart 2019g
Br. 90
Maj 2019g
Br. 87
Nov. 2018g
Br. 88
Jan. 2019g
Br. 85
Jul 2018g
Br. 86
Sep. 2018g
Br. 83
Mart 2018g
Br. 84
Maj 2018g
Br. 81
Nov. 2017g
Br. 82
Jan. 2018g
Br. 79
Jul. 2017g
Br. 80
Sep. 2017g
Br. 77
Mart. 2017g
Br. 78
Maj. 2017g
Br. 75
Septembar. 2016g
Br. 76
Januar. 2017g
Br. 73
April. 2016g
Br. 74
Jul. 2016g
Br. 71
Nov. 2015g
Br. 72
Feb. 2016g
Br. 69
Jul 2015g
Br. 70
Sept. 2015g
Br. 67
Januar 2015g
Br. 68
April. 2015g
Br. 65
Sept. 2014g
Br. 66
Nov. 2014g
Br. 63
Maj. 2014g
Br. 64
Jul. 2014g
Br. 61
Jan. 2014g
Br. 62
Mart. 2014g
Br. 59
Sept. 2013g
Br. 60
Nov. 2013g
Br. 57
Maj. 2013g
Br. 58
Juli. 2013g
Br. 55
Jan. 2013g
Br. 56
Mart. 2013g
Br. 53
Sept. 2012g
Br. 54
Nov. 2012g
Br. 51
Maj 2012g
Br. 52
Juli 2012g
Br. 49
Jan 2012g
Br. 50
Mart 2012g
Br. 47
Juli 2011g
Br. 48
Oktobar 2011g
Br. 45
Mart 2011g
Br. 46
Maj 2011g
Br. 43
Nov. 2010g
Br. 44
Jan 2011g
Br. 41
Jul 2010g
Br. 42
Sept. 2010g
Br. 39
Mart 2010g
Br. 40
Maj 2010g.
Br. 37
Nov. 2009g.
Br.38
Januar 2010g
Br. 35
Jul.2009g
Br. 36
Sept.2009g
Br. 33
Mart. 2009g.
Br. 34
Maj 2009g.
Br. 31
Nov. 2008g.
Br. 32
Jan 2009g.
Br. 29
Jun 2008g.
Br. 30
Avgust 2008g.
Br. 27
Januar 2008g
Br. 28
Mart 2008g.
Br. 25
Avgust 2007
Br. 26
Nov. 2007
Br. 23
Mart 2007.
Br. 24
Jun 2007
Br. 21
Nov. 2006.
Br. 22
Januar 2007.
Br. 19
Jul 2006.
Br. 20
Sept. 2006.
Br. 17
Mart 2006.
Br. 18
Maj 2006.
Br 15.
Oktobar 2005.
Br. 16
Januar 2006.
Br 13
April 2005g
Br. 14
Jun 2005g
Br. 11
Okt. 2004.
Br. 12
Dec. 2004.
Br 10
Br. 9
Avg 2004.
Br. 10
Sept. 2004.
Br. 7
April 2004.
Br. 8
Jun 2004.
Br. 5
Dec. 2003.
Br. 6
Feb. 2004.
Br. 3
Okt. 2003.
Br. 4
Nov. 2003.
Br. 1
Jun 2003.
Br. 2
Sept. 2003.
» Glavni naslovi

TEMA BROJA

 

M. R.

Vodonik / Dr Miroljub Adžić, profesor emeritus,
Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu

Sve je u ruci čoveka

 

Kada sa kaže motori sa unutrašnjim sagorevanjem (MSUS), misli se uglavnom na benzinske i dizel motore, ali tu spadaju i gasne turbine, mlazni i raketni motori.  Za proizvodnju električne energije i pogon vozila koriste se i gorivne ćelije, pa i njih treba uključiti u ovu priču, posebno kada je reč o vodoniku, jer je vodonik jedino gorivo za gorivne ćelije koje se koriste za pogon vozila, kaže dr Miroljub Adžić, profesor emeritus Mašinskog fakulteta Univerziteta u Beogradu.

Tema broja

U poređenju s fosilnim gorivima: benzinom, dizel gorivom, prirodnim gasom, propanom i butanom, vodonik ima najveću toplotnu moć (sadržaj energije) po jedinici mase, ali najmanju po jedinici zapremine. Mala energija po jedinici zapremine je jedan od ključnih problema primene vodonika. Problem se, veli dr Adžić, donekle rešava rezervoarom pod pritiskom, koji je standardizovan za putnička vozila, i iznosi 700 bara. 

Otežavajuća svojstva i posledice

U odnosu na benzin i uopšte fosilna goriva koja se koriste u motorima sa unutrašnjim sagorevanjem, vodonik ima višestruko šire granice upaljivosti, nešto nižu temperaturu samopaljenja, za red veličine veću brzinu prostiranja plamena, nešto veću temperaturu plamena, oko dvadeset puta manju energiju paljenja, oko pet puta manje rastojanje gašenja plamena. Sva ova svojstva značajno otežavaju primenu vodonika u postojećim motorima.
Naš sagovornik kao moguće posledice navodi: nekotrolisano paljenje u usisnom sistemu motora, ukoliko se smeša vodonika i vazduha priprema u usisnom sistemu,  povratak plamena u usisni sistem kroz male zazore između usisnog ventila i sedišta ventila. “Neki delovi komore, ventila, klipa, svećica su lokalno pregrejani i mogu da izazovu nekontolisano paljenje smeše vodonika i vazduha, što nije sliučaj kada se koriste druga goriva. Javlja se i problem neželjene povećane emisije oksida azota (koja je ograničena propisima) kada se koristi vodonik.”

Tema broja


Gorivne ćelije su komercijalizovani uređaji koji koriste vodonik kao gorivo.  Gorivne ćelije nemaju pokretnih elemenata, pretvaraju hemijsku energiju goriva direktno u električnu energiju i toplotu, radna temeperatura im je oko 80oC. U komercijalnoj upotrebi je nekoliko tipova gorivnih ćelija. Za pogon vozila koriste se gorivne ćelije sa čvrstim elektrolitom na bazi polimera. Njihov stepen korisnosti (odnos proizvedene električne energije i hemijske energije unete vodonikom) u praksi je oko 50%. Po masi i zapremini i snazi, gorivne ćelije dostižu motore sa unutrašnjim sagorevanjem.
-Međutim, uz ova dobra svojstva, imaju i značajne nedostatke. U njihovoj proizvodnji neophodna je upotreba plemenitih metala, veoma su osetljive na i najmanje prisustvo primesa u vodoniku koje može da ih trajno onesposobi. Tokom upotrebe dolazi do degradacije elemenata gorivnih ćelija što uzrokuje pad stepena korisnosti. Poseban nedostatak je veoma visoka cena gorivnih ćelija. 
Upotreba vodonika u klipnim motorima sa unutrašnjim sagorevanjem ne razlikuje se suštinski od upotrebe konvencionalnih fosilnih goriva i moguće je u principu koristiti postojeće motore.

Razvoj višegorivnih motora

-Rešenja prethodno navedenih problema su u pripremi smeše vodonika i vazduha metodom direktnog uvođenja vodonika u cilindar, kontrola pripreme smeše goriva i vazduha, aerodinamike i procesa prostiranja plamena u cilindru, kaže prof. Adžić. Pogotovo što današnji nivo razvoja motora sa unutrašnjim sagorevanjem, senzora, razumevanja procesa sagorevanja, kontrole i upravljanja omogućuju razvoj višegorivnih motora, uključujući i motora koji koriste vodonik. Istovremeno stepen korisnosti (potrošnje goriva) MSUS se polako približava gorivnim ćelijama. Poslednjih godina, nekoliko proizvođača automobila (praktično svi japanski i većina evropskih) se intenzivno bavi razvojem motora koja koriste vodonik kao gorivo. Neki od njih za pogon koriste gorivne ćelije.
Počela je zapravo komercijalizacija motora sa unutrašnjim sagorevanjem koji mogu da koriste vodonik. Koju pogonsku grupu odabrati kada je reč o vodoniku? Prema mišljenju prof. Adžića, ako je srednje radno opterećenje visoko, motori sa unutrašnjim sagorevanjem su povoljnija varijanta, za manja srednja radna opterećenja povoljnije su gorivne ćelije.
Nedostatak propisa, standarda i njihova neusklađenost, transport, skladištenje i distribucija vodonika su jedan od ključnih problema za dalji razvoj i primenu gorivnih ćelija u vozilima. Trenutno u Evropi postoji preko sto javnih pumpi sa vodonikom za putnička, teretna vozila i autobuse, od čega se oko dve trećine nalazi u  Nemačkoj.  
Za razliku od proizvođača klipnih motora, neki proizvođači gasnih turbina (General Electric,Mitsubishi, Siemens, italijanski Ansaldo) su otišli korak dalje i već su prilagodili i komercijalizovali neke svoje gasne turbine za korišćenje vodonika, kako za proizvodnju električne energije tako i za kombinovanu proizvodnju električne i toplotne energije. Postoje komercijalizovane gasne turbine koje koriste i 100% vodonik kao gorivo, ali njih niko za sada ne koristi. Važno je napomenuti da je stepen korisnosti gasnih turbina veći u odnosu na klipne motore.
Vodonik je gorivo čije vreme dolazi. Vodonik kao gorivo, ima niz svojstava koja su povoljna sa stanovišta tendencije energetike u svetu, zaštite životne sredine (koncepta smanjenja emisije ugljendioksida), ka sve većem udelu energije iz obnovljivih izvora i energetskoj nezavisnosti. Odličan je medijum za skladištenje viška energije. Geopolitički razlozi uvođenja vodonika su sasvim izvesni. Usvojeni cilj Evropske unije je da do 2050. godine u ukupnom energetskom bilansu vodonik učestvuje sa 13-14 odsto. 

Tema broja

Preradom fosilnih goriva 98 odsto

Približna procena je da se u svetu proizvede oko 70 miliona tona vodonika godišnje, od čega se preko 95% koristi za industrijske potrebe. U svetu se 98% vodonika proizvede termohemijskim procesima prerade fosilnih goriva, pre svega preradom prirodnog gasa i uglja. Samo oko 2% se proizvede elektrolizom vode, kaže prof. Miroljub Adžić sa Mašinskog fakulteta u Beogradu.
Profesor Adžić napominje da je vrlo važno imati u vidu da je termohemijskim procesima prerade fosilnih goriva neizbežna emisija CO2,  što nije u skladu sa konceptom proizvodnje energije bez emisije ugljendioksida. Rešavanje ovog problema se zasniva na ideji izdvajanja i skladištenja CO2 u fazi proizvodnje vodonika.
Ove tehnologije su u razvoju i za sada nisu široko primenjene. One imaju i svoju cenu. Iz tog razloga je proizvodnja vodonika elektrolizom vode, korišćenjem električne energije iz obnovljivih izvora, kao tehnologija dobijanja vodonika bez emisije CO2, trenutno najaktuelnija za dobijanje vodonika za energetske potrebe. Za tako proizvedeni vodonik se odomaćio naziv „zeleni“ vodonik.
U Srbiji, naftna i industrija veštačkih đubriva su najveći proizvođači i potrošači vodonika. Proizvodnja je reda veličine desetina hiljada tona godišnje.
-Trenutna visoka cena vodonika je ključni činilac za njegovu primenu - kaže prof. Adžić. Njegova proizvodna cena zavisi od primenjene tehnologije i proizvedene količine. Konkretne procene raznih institucija se razlikuju, ali se slažu da je najmanja cena vodonika dobijenog gasifikacijom uglja. Bez izdvajanja i skladištenja CO2, proizvodna cena vodonika gasifikacijom uglja je oko 1,3  američka dolara/kg vodonika.  Reformisanjem prirodnog gasa sa izdvajanjem i skladištenjem CO2, oko  1,5 dolara/kg.
Vodonik dobijen elektrolizom vode - izvor energija vetra 6, a fotonaponski izvori oko 15 dolara po kilogramu. Američka vlada planira razvoj tehnologije proizvodnje vodonika čiji je cilj da do 2030. godine cena po kilogramu bude oko 1 dolar. Trenutna cena vodonika za pogon vozila sa pogonskom grupom na bazi gorivne ćelije na pumpnim stanicama u Nemačkoj je 9,5 evra/kg.

 

 

M. R.



 

 

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"

 

 

 

  back   top
» Pretraži SAJT  

powered by FreeFind

»  Korisno 
Bookmark This Page
E-mail This Page
Printer Versie
Print This Page
Site map

» Pratite nas  
Pratite nas na Facebook-u Pratite nas na Twitter - u Pratite nas na Instagram-u
»  Prijatelji Planete

» UZ 100 BR. „PLANETE”

» 10 GODINA PLANETE

free counters

Flag Counter

6 digitalnih izdanja:
4,58 EUR/540,00 RSD
Uštedite čitajući digitalna izdanja 50%

Samo ovo izdanje:
1,22 EUR/144,00 RSD
Uštedite čitajući digitalno izdanje 20%

www.novinarnica.netfree counters

Čitajte na kompjuteru, tabletu ili mobilnom telefonu

» PRELISTAJTE

NOVINARNICA predlaže
Prelistajte besplatno
primerke

Planeta Br 48


Planeta Br 63


» BROJ 108
Planeta Br 108
Godina XX
Novembar - Decembar 2022.

 

 

Magazin za nauku, kulturu, istraživanja i otkrića
Copyright © 2003-2022 PLANETA