Alternative energetice - experimente: recapitulare

Episodul 19 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. Spuneam apoi in articolul dedicat hidrogenului despre faptul ca am devenit la un moment dat pasionat de experimentari pe tema aceasta.

Am pus apoi doua semi-interviuri. Primul este scris de Sebastian Popescu de la exclusivnews.ro si al doilea de Dan Dumitru de la energielibera.net carora le multumesc si pe aceasta cale. Acestea le-am folosit doar ca introducere la experimentele realizate de mine. Pentru ca erau deja prezentate intr-un limbaj usor accesibil informatii pentru cei fara cunostinte tehnice avansate. In momentul de fata lucrez la modificarea generatorului de care se vorbea in ultimul articol si care apare in unul din filmulete. Cam intr-o saptamana sper sa fie gata. Tot zilele astea trebuie sa-mi vina un PWM digital care se leaga la PC si genereaza teoretic orice forma de unda am nevoie. Voi reveni cu noutati in momentul in care incep experimentarile si cu ele. Am tot primit in ultima vreme oferte de ajutor sau colaborare din tara si din Brasov, deci cu cat mai multa lume interesata cu atat mai bine.

Pana atunci sa recapitulam un pic ce a fost prezentat in articolele respective. Explicam in episoadele anterioare ca din 1 litru de apa se obtin cam 1800 litri de amestec gazos hidrogen-oxigen, iar cele mai bune generatoare de gaz din comert obtin in general 1LPM cu 150W energie electrica. La fel ca si benzina, hidrogenul se poate amesteca cu aer pentru un consum mai redus de carburant in functie de necesitati. HHO merge lejer in amestec de 20:1, iar in cazul hidrogenului de calitate superioara se ajunge chiar la amestecuri de 80:1 fara probleme. In cazul acesta un debit de 100LPM ar fi suficienti pentru toata plaja de turatii unui motor mic de 1400cmc, iar un relanti s-ar putea obtine cu mult mai putin. Se poate estima astfel un "consum" de apa intre 1 si 3 litri pe ora. Am pus in ghilimele "consum" deoarece prin arderea hidrogenului si recombinarea lui cu oxigenul, rezulta apa pe teava de esapament. Care se poate recupera si recircula in mare parte, exceptand cea care se pierde prin evaporare.

Consumul de apa si randamentul difera insa din mai multe motive. Se recomanda de exemplu folosirea electrozilor din inox de calitate superioara 316L care contine si molybden, in locul clasicului 304L din care se fac chiuvetele de bucatarie si care contine doar un amestec de Nichel-Crom. Cu aceeasi cantitate de energie se produce mai mult gaz si totodata gazul produs este de calitate superioara.

Astfel lamurim si problema celor care ma intrebau despre chimia reactiei. Este vorba de H2O adica apa. Molecula de apa se sparge si rezulta atomii de hidrogen si oxigen. Acestia se recombina, obtinandu-se H2 si O2. La "arderea" hidrogenului are loc fenomenul invers. Atomii de hidrogen se despart si se recombina cu cei de oxigen, rezultand apa in urma reactiei. Mai apare insa o diferenta in calitatea gazului. Asta deoarece există doi izomeri de spin ai moleculei de hidrogen care diferă prin spinii relativi ai nucleului. În forma de ortohidrogen, spinii celor doi protoni sunt paraleli si formează un triplet; în forma de parahidrogen, spinii sunt antiparaleli si formează un singlet. La temperatură si presiune standard, hidrogenul gazos conţine 25 % parahidrogen şi 75 % ortohidrogen („starea normală” a hidrogenului).

Proportiile în care se găsesc orto si parahidrogenul depind de temperatură, dar forma orto este excitată si are o energie mai mare, deci este instabilă si nu poate fi purificată. De aceea am tot pus accentul pe productie on-demand si consum imediat. În anii '50, Simon Ruskin, un cercetator american în domeniul rachetelor, a realizat cã parahidrogenul poate fi convertit în ortohidrogen (cu stare energeticã mai înalta), prin rezonantã magneticã sau stimulare (proprietate a câmpului magnetic de a schimbã momentul de spin al moleculei de hidrogen). Aceasta creste foarte puternic energia atomului si reactivitatea generalã a combustibilului si prin aceasta eficienta combustiei. Pentru acest lucru, lui Ruskin i-a fost acordat patentul US 328868 pentru descoperirea sa. În 1952, dr. Felix Block de la Universitatea Stanford si dr. Eduard Purcell de la Universitatea Harvard le-a fost acordat Premiul Nobel pentru lucrãrile lor privind rezonantã magneticã. Din acest motiv s-a tot incercat ca si metoda empirica utilizarea de magneti pentru a imbunatati proprietatile combustibililor clasici, adica hidrocarburile ce contin si atomi de hidrogen in componenta lor.

Lasand la o parte eficienta unor astfel de metode cel mult discutabile, ideea obtinerii unui hidrogen de calitate prin electroliza si rezonanta ramane valabila. Calitatea este data atat de componenta electrozilor cat si de atingerea rezonantei cu ajutorul unui PWM calibrat pe celula respectiva. Pe langa asta, in reactia chimica mai intervine si electrolitul. Acesta ajuta la o mai buna circulatie a curentului prin apa. Ati mai auzit probabil ca pentru asta se pot folosi substante banale, precum otetul, sarea sau bicarbonatul. Acestea nu au rezultate prea bune, ba sarea e chiar periculoasa pentru ca se descompune si genereaza clor gazos. In schimb se poate folosi cu rezultate mult mai bune NaOH sau KOH. Eu am folosit NaOH adica soda caustica deoarece la noi se poate gasi in orice metchim asa ceva. Se comporta bine si nu ataca nici peretii de polietilena sau plexiglas din care am construit carcasa celulelor.

Trecand acum la randament. Asa cum observau cei care comentau la postarea precedenta, acesta nu este foarte stralucit. Randamentul obtinut pana in acest moment este unul de aproximativ 25% iar EROEI e chiar mai slab de atat. Pentru ca la EROEI intra la socoteala si costul celulei, durata de viata a motorului sau intretinerea necesara. Exista intr-adevar teorii care afirma ca in momentul reactiilor chimice se poate obtine un aport de energie din mediul extern, printr-un mod mai putin inteles in acest moment de stiinta actuala. Asta ar insemna ca ansamblul respectiv sa aiba un COP supraunitar. Chiar si in acest caz, energia suplimentara rezultata prin acest transfer ar trebui sa fie suficient de mare pentru a amortiza costul ansamblului care o furnizeaza.

Pentru ca altfel ne intoarcem la aceeasi problema pe care o avem cu panourile solare sau eolienele care transforma si ele energia mediului inconjurator in energie electrica. Anume un EROEI prea mic pentru a deveni cu adevarat o sursa buna de energie. Experimentele pe care le-am facut au fost realizate tocmai pentru a vedea in ce masura afirmatiile respective pot fi verificate si daca da, atunci cat de departe se poate ajunge pe calea aceasta. Pentru ca si daca nu putem considera jucariile respective drept surse de energie, se pot obtine unele rezultate interesante. Avand in vedere randamentul slab al unui motor clasic pe benzina sau poluarea produsa de acesta, este suficient loc de imbunatatiri. Deci ideea a fost pana la urma o simpla curiozitate pe care m-am gandit ca s-ar putea sa o aiba si altii, motiv pentru care am dorit sa impartasesc pasii urmati si rezultatele obtinute.

Pentru cei curiosi de replicarea experimentelor respective, in urmatorul episod voi discuta despre constructia unei asemenea celule de electroliza. Cu materialele implicate, scheme de constructie, costuri, mod de asamblare, diverse modele si metode. Pana atunci pe langa topicul de pe softpedia care este destul de stufos, se poate citi documentul de AICI. Este un fel de ABC al HHO prin metoda Bob Boyce. Exista AICI si o varianta in limba romana. Traducerea cam schioapata, nu e realizata de mine, dar pentru cei care se descurca mai greu cu engleza e suficient.

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