Джеймс Кунстлер - Что нас ждет, когда закончится нефть, изменится климат, и разразятся другие катастрофы
Вода, с другой стороны, не воспламеняемая. Для того чтобы отделить легковоспламеняющиеся атомы водорода от атомов кислорода, требуется много энергии. Это можно сделать с помощью электролиза, пропуская электрический ток через сосуд с водой и захватывая «расщепленные» газы. Другой способ получить водород заключается в нагревании воды до очень высокой температуры с целью «вымывания» природного газа при очень высоком давлении, которое отделяет атомы водорода. Конечно же, это предполагает, что богатые месторождения природного газа будут использоваться как исходное сырье. Также потребуется много энергии для нагревания воды. Процессы «освобождения» водорода всегда ассоциируются с потерей чистой энергии. Энергетическая рентабельность в среднем составит примерно 1: 1,4. То есть, вы получаете одну единицу энергии из 1,4 единицы вложенной энергии. Это нерентабельно. Вспомните, что в 1930-х годах в Техасе показатель ERoEI нефти составлял 20:1, и вы прекрасно поймете, почему нефть предпочтительнее.
Существует множество дополнительных проблем в отношении водорода как альтернативы углеводородного топлива. Речь идет о его хранении и транспортировке. Чрезвычайно низкая плотность водорода, дающая низкий атомный вес, означает, что ему необходимо много пространства. В автомобилях он должен находиться в сжатом состоянии и содержаться в резервуарах под высоким давлением. Такой «топливный» бак будет занимать много места. Сжимание газа требует много энергии — а это дополнительные расходы. Для того чтобы создать автомобиль, работающий на водородном топливе и не уступающий по своим техническим характеристикам современному автомобилю с бензиновым двигателем, потребуется 703 кг/см2 водорода, находящегося под сверхвысоким давлением. Этого можно добиться, используя сверхпрочные углеродные волокна для укрепления баков. Такой бак может выдержать удар от столкновения на большой скорости. Вопрос в том, сможет ли «устоять» более чувствительное внутреннее содержание. Если нет, то водород, находящийся под чрезвычайно высоким давлением, начнет быстро выходить. А это огнеопасное вещество. Смесь водорода с воздухом загорается в широком диапазоне концентрации от 4 до 75 % и взрывается от малейшей искры. Поскольку водород выделяет много тепла при снижении давления, он может самовозгораться от удара, когда газ начнет выходить из бака через поврежденные клапаны.
Чтобы поместить водород в бак, нужно решить еще две задачи. Во-первых, этот газ легко рассеивается. Его крайне тяжело удерживать. Кроме этого, водород чрезвычайно едкий. Он любит вступать в реакцию с другими элементами и соединениями. Внутренняя часть бака, соединительные муфты для труб, клапаны и пломбы — это те детали, которые намного быстрее разъедаются водородом, чем такими газами, как метан. К тому же, в отличие от бензина, который остается жидким при постоянной температуре воздуха, сжатые газы сложно перемещать из одной емкости в другую. Опять же, для того чтобы заправиться водородом на АЗС, потребуется дополнительная энергия.
Помимо прочего, возникает вопрос о доставке водорода на АЗС. Бензин транспортируется в негерметизированных цистернах на грузовых машинах. Жидкий водород необходимо доставлять в баках, где он находится под невероятно высоким давлением. Груженая 40-тонная автоцистерна предназначена для перевозки примерно 25 тонн бензина. Из-за того, что водород такой легкий, указанная цистерна сможет вместить только 0,5 тонны водорода. Если сравнить энергопотребление грузовой машины с энергоценностью ее груза, то становится очевидным, что в плане транспортировки водород неэкономичен практически на любом расстоянии.
Автозаправочная станция средних размеров на любой скоростной автостраде ежедневно продает минимум 25 тонн горючего. Это топливо может доставить один 40-тонный бензовоз. Для того чтобы доставить такое же количество водорода на станцию, то есть обеспечить топливом то же количество автомобилей в день, необходима 21 грузовая машина. Автомобили, работающие на топливных элементах, в какой-то мере изменят эти показатели, но не намного. Перекачка находящегося под давлением водорода из бензовоза в заправочную колонку требует намного больше времени, чем наполнение подземного резервуара бензином. Заправочная колонка в целях безопасности должна быть закрыта в течение нескольких часов в день. Сегодня примерно 1 из 100 грузовых автомобилей — бензовоз или грузовик, перевозящий дизельное топливо. Когда перевозится водородное топливо, из 120 грузовых машин 21 машина (или 17 % от общего числа) перевозит водород. В одной из шести аварий с участием грузовых машин присутствует грузовик, перевозящий водород. Такая ситуация неприемлема по политическим и социальным причинам.
Трубопроводы для распределения водорода представляют собой большие проблемы. Существующую систему для подачи природного газа нельзя просто так использовать. Газовые трубопроводы недостаточно широкие для водорода. Водород может разъесть стыки труб и разрушить смазку в насосах на насосных станциях, отвечающих за прокачку газа и расположенных через определенные интервалы на протяжении всей газовой трубы. Склонность водорода к рассеиванию может оказаться причиной большой протечки. Таким образом, для подачи водорода существующую систему трубопроводов необходимо реконструировать, а это будет стоить миллиарды долларов (при условии, что получится решить и другие технические проблемы). Маловероятно, что это произойдет. Добавьте к этому еще и то, что необходимо будет изменить инфраструктуру каждой отдельной заправочной станции.
Все это сводится к тому, что автомобиль, использующий в качестве топлива водород, и вся соответствующая инфраструктура не могут в равной степени заменить системы, основанной на нефтяном топливе. Особая сущность нефти и уникальность систем, которые мы создали для ее использования, ставят нас в затруднительное положение. Кроме этого, нынешняя система имеет огромный социальный смысл. Было продемонстрировано, что автомобиль, работающий на топливных элементах, построить можно, по крайней мере дорогой опытный образец. Но что будет, если начать его массовое производство? Продавать такой автомобиль придется по цене, которая для обычных людей окажется слишком высокой, — не менее, чем за $80 000 (в 2005 году). Таким образом, невозможность приобретения автомобиля станет проблемой для общества, в котором личный транспорт, по сути, представляет собой неотъемлемую часть повседневной жизни.
Чем больше вы узнаете подробностей о «водородной экономике», тем отчетливее понимаете, что она с трудом применима к нашей жизни.
Подводя итог, можно сделать вывод, что «водородная экономика» вряд ли будет существовать. Можно находить все новое применение водороду и даже продолжать производить химические продукты с его использованием. Расширенная атомная инфраструктура может снизить расходы на получению водорода путем электролиза. Но в наши планы не входит менять современные автомобили на машины, работающие на водородном топливе. И если вдруг появятся удивительные технологические достижения, которые изменят известные законы термодинамики и смогут сделать процесс получения водорода таким же дешевым, как добыча нефти, тогда период Глобальной Катастрофы нам известен — между «сегодня» и тем светлым будущим.
Уголь
Уголь стал топливом, давшим толчок промышленной революции. Впервые уголь обнаружили в Англии на морском побережье, где волны омывали скалы. Было трудно собирать это вещество в большом количестве. Гораздо легче было срубать деревья, конечно, если они вам принадлежали. Уголь использовали в основном те, у кого не было земли и, соответственно, леса. Из-за запаха, который уголь выделял при горении, его считали менее качественным, чем древесина, и менее подходящим для обогрева и приготовления пищи. Печи и камины, для которых уголь подходил как нельзя лучше, еще не были изобретены. Когда же в XIX веке лесные массивы Англии начали неумолимо сокращаться, и бедным, и богатым пришлось перейти на уголь. Основные энергетические характеристики угля, сравнимые с древесиной, обнаружились только тогда, когда леса стало мало, а также появилось усовершенствованное отопительное оборудование.
В один прекрасный момент уголь стал важным и ценным продуктом и его начали активно добывать. Появились угольные шахты, которые часто затапливало. Вскоре необходимость выкачивания воды из шахт побудила разработать паросиловые установки, работавшие на угле, которые, в свою очередь, привели к созданию паровых машин, приводящих в движение лодки, паровозы и производственное оборудование. Англия расслабилась. Продукты горения угля сильно загрязняли окружающую среду, но благодаря этому топливу столько всего делалось, что вопрос об экологии отошел на второй план. Несмотря на убивающий смог, состоявший преимущественно из угольной копоти, в Лондоне не появилось ни одного серьезного движения против использования угля. Однако к XX веку началось активное использование нефти и популярность угля постепенно падала. Нефть легче добывалась — особенно в начале — и была более универсальным топливом, чем уголь.
