الهيدروجين ليس العنصر الأكثر شيوعًا في الكون فحسب، بل هو أيضًا العنصر الأكثر شيوعًا هنا على الأرض. ومع ذلك، فإن التوفر المحدود للهيدروجين النقي في شكله الغازي قد أعاق خلايا الوقود الهيدروجيني لعقود من الزمن.
محتويات
- يتعلق الأمر بالبنية التحتية
- يتعلق الأمر أيضًا بتخزين الطاقة
- ممر الساحل الغربي
- الخطوات التالية
في الكون، تتكون النجوم في معظمها من الهيدروجين. هنا في المنزل، يرتبط الهيدروجين في الغالب بالأكسجين لتكوين الماء. للحصول على الهيدروجين لاستخدامه في خلية الوقود لإنتاج الكهرباء، عليك إما تفكيك جزيء الماء أو تفكيك الهيدروكربون المعقد مثل الغاز الطبيعي. عندما تقوم بتكسير جزيء الغاز الطبيعي، تحصل على الهيدروجين، ولكنك تحصل أيضًا على ثاني أكسيد الكربون، مما يؤدي إلى ظاهرة الاحتباس الحراري. بالإضافة إلى ذلك، فأنت تستخدم موردًا غير متجدد. وهذا يترك الماء، الذي يعد مصدرًا رائعًا، إلا أنه يتعين عليك بذل المزيد من الطاقة لتكسير الجزيء أكثر مما يمكنك الحصول عليه عند استخدام الهيدروجين لتوليد الكهرباء.
"... ما أظهرناه حتى الآن هو أنه إذا كان بإمكانك فتح محطة هيدروجين، فيمكن لشركات صناعة السيارات بيع سيارة."
الحل الذي يجعل الهيدروجين وقودًا عمليًا هو: استخدام الطاقة المتجددة لإنتاج ما يكفي من الكهرباء الزائدة التي يمكنك من خلالها تحليل الماء وتخزين تلك الطاقة على شكل هيدروجين. إنها ليست أنيقة بقدر ما يمكن أن تكون، ولكنها جيدة جدًا إذا فكرت في ما يجب أن يحدث لتخزين الطاقة الشمسية في شكل نفط وفحم وغاز طبيعي.
متعلق ب
- هيونداي تحقق رقمين قياسيين جديدين في السرعة الأرضية في السيارات الهجين التي تعمل بخلايا الوقود
- يستمر التطور الإلكتروني لتويوتا مع 2021 Mirai و2021 RAV4 Plugin
- تستخدم تويوتا خلايا وقود الهيدروجين لتشغيل أحد مصانعها اليابانية
هذا جانب واحد من معضلة الهيدروجين. أما القضايا الأخرى فهي بناء سيارات تعمل بالهيدروجين وإنشاء بنية تحتية كبيرة بما يكفي لتوصيل الهيدروجين إلى تلك السيارات أينما ومتى تحتاج إليه. لمعرفة المزيد عن ذلك، ذهبنا إلى سان فرانسيسكو للحضور سيميكون ويست، وجلسنا مع شراكة خلايا الوقود في كاليفورنيا لمعرفة أين وصلت الأمور اليوم وما هو مخطط له في المستقبل القريب.
يتعلق الأمر بالبنية التحتية
إن العثور على التمويل اللازم لأي مشروع للبنية التحتية يمثل تحديًا دائمًا. إذا قامت الدولة بتمويل مشروع بناء محطات الهيدروجين وشبكة إعادة تعبئتها، كذلك منشآت توليد الهيدروجين، تأتي هذه الأموال عمومًا من مشاريع أخرى، مما أدى إلى تباطؤ المشروع معدل التبني. لكن الآن قررت العديد من الولايات والحكومات الوطنية أن يكون للهيدروجين مكان في خططها.
وقال: "أعتقد أن المشكلة الكبرى حقًا هي بناء البنية التحتية لأن ما أظهرناه حتى الآن هو أنه إذا كان بإمكانك فتح محطة للهيدروجين، فيمكن لشركات صناعة السيارات بيع سيارة". كيث مالون، مسؤول التوعية والاتصالات التشريعية لشراكة خلايا الوقود في كاليفورنيا.
تعمل منظمة مالون مع صانعي السيارات وصانعي السياسات الحكومية لمناقشة قضية البنية التحتية للهيدروجين، وقد حصلوا على نتائج ليس فقط في كاليفورنيا، ولكن في جميع أنحاء العالم.
من خلال وضع محطات الهيدروجين بشكل استراتيجي، يمكن لعدد قليل من المحطات أن تخدم بشكل فعال مجتمعًا كبيرًا من سيارات الهيدروجين.
وكشف مالون: "في الشمال الشرقي، يتم بناء 12 محطة [هيدروجين] في الممر من نيويورك إلى بوسطن". "إنه جهد خاص، لكن المناطق المختلفة تتطلب أساليب مختلفة. في كاليفورنيا، كان لدينا تشريع في عام 2013 حدد الهدف الأول، والذي كان عبارة عن 100 محطة ذات مواقع استراتيجية والتمويل اللازم للقيام بذلك. في الوقت الحالي، نحن في 35 محطة مفتوحة وعاملة. لدينا أكثر من 30 محطة قيد التطوير. وفي خريف هذا العام، سيكون لدينا دورة تمويل أخرى ستمكننا على الأرجح من الوصول إلى أكثر من 100 محطة."
في الوقت الحالي، تمتلك كاليفورنيا أكبر عدد من محطات الهيدروجين مقارنة بأي ولاية أخرى في أمريكا، لكنها لا تزال مجرد بداية.
أخبرنا مالون: "لوضع كل هذا في منظوره الصحيح من حيث عدد المحطات المطلوبة، لدينا الآن في كاليفورنيا 8000 محطة وقود". لكن حوالي 1800 منهم فقط يوفرون 50% من الوقود للمستهلكين. قال المحافظ للتو أننا نريد الحصول على 200 محطة هيدروجين بحلول عام 2025. ثم سيخرج أعضاؤنا بخريطة طريق في غضون أسبوعين للوصول إلى 1000 محطة بحلول عام 2030.
والفكرة هي أنه من خلال وضع محطات الهيدروجين بشكل استراتيجي، يمكن لعدد قليل من المحطات أن تخدم بشكل فعال مجتمعًا كبيرًا من سيارات الهيدروجين.
في الوقت الحالي، تمتلك ألمانيا واليابان بالفعل محطات هيدروجين أكثر مما لدينا. ولكن لدينا المزيد من السيارات على الطريق.
قال مالون: "1000 محطة ومليون سيارة". "إنه هدف ممتد، لكن هذه هي الرؤية التي لدينا. الأمر لا يتعلق فقط بمركبات الركاب. أنت أيضا بحاجة إلى واجب المتوسطة/مركبة ثقيلة الفئة لأنه مع تلك المركبات الأكبر حجمًا وتلك الأساطيل، فإنها أيضًا تزيد حجمها من جانب الهيدروجين. لذلك، تبدأ في رؤية انخفاض تكاليف الوحدة.
يعد خلق الطلب على كميات كبيرة من الهيدروجين أمرًا أساسيًا لجعله اقتصاديًا، ويأتي الدعم من جميع أنحاء العالم.
يتذكر مالون قائلاً: "عندما بدأت العمل لأول مرة قبل ست سنوات، كنا نتحدث عن كاليفورنيا وألمانيا واليابان وكوريا الجنوبية". "في العام الماضي، أضفنا الصين إلى القائمة لأنها ستؤدي إلى زيادة الحجم. في الوقت الحالي، تمتلك ألمانيا واليابان بالفعل محطات هيدروجين أكثر مما لدينا. ولكن لدينا المزيد من السيارات على الطريق. اعتبارًا من الأول من يوليو، لدينا أكثر من 5000 مركبة هيدروجينية على الطريق في كاليفورنيا.
يتعلق الأمر أيضًا بتخزين الطاقة
ميزة تزويد السيارة بالهيدروجين هي أن شركات صناعة السيارات يمكنها الوصول إلى السحر نطاق 300 ميل بين عمليات التعبئة وإعادة تعبئة سيارة تعمل بخلايا وقود الهيدروجين لا تستغرق وقتًا أطول من الحصول على البنزين. مثل البنزين، يتم تخزين الطاقة اللازمة لتشغيل السيارة في الهيدروجين، بدلاً من تخزينها بالكامل في البطارية.
"الشيء المثير للاهتمام هو أننا في كاليفورنيا نتصدر نوعًا ما في مجال السيارات التي تعمل بخلايا الوقود والهيدروجين "البنية التحتية"، أوضح مالون، "وما زلت أمزح بأن كاليفورنيا ستطلق هذا النموذج، ولكن تكساس سوف يثبت ذلك."
هل يمكن حقاً بيع مركبات خلايا الوقود الهيدروجيني في دولة تكساس النفطية؟
وأشار مالون: "أعتقد أن ولاية تكساس ستأتي إلى المركبات التي تعمل بخلايا الوقود من خلال طريق مختلف لأنها تمتلك الكثير من طاقة الرياح، مما يعني أن لديها فائضًا". "أنا متأكد من أن لديهم طاقة فائضة ولا يعرفون ماذا يفعلون بها. لكن أحد الأشياء التي يمكنك القيام بها هو تقسيم الماء لإنتاج الهيدروجين. وفي تكساس، يمكنك تخزين هذا الهيدروجين في كهوف الملح تحت الأرض. نحن لا نتحدث عن كيلووات أو جيجاوات من الطاقة؛ نحن نتحدث عن ما يزيد عن تيراواط من الطاقة التي يمكن تخزينها. يصبح الهيدروجين البطارية بعدة طرق.
"يمكن للهيدروجين أن يصبح موازنًا للشبكة."
عندما تكون كميات كبيرة من الطاقة قابلة للتخزين ويمكن الوصول إليها عند الحاجة إليها، تصبح التطبيقات الجديدة ممكنة.
وقال مالون: "يمكن للهيدروجين أن يصبح موازنا للشبكة". موازنات الشبكة مساعدة أنظمة توزيع الطاقة على التوفيق بين توليد الطاقة والطلب. نظرًا لأن خلايا الوقود تتصاعد وتنخفض على الفور تقريبًا، فبفضل الهيدروجين المخزن يمكن لمرافق الهيدروجين أن تطابق الإنتاج مع الطلب على أساس لحظة بلحظة.
وقال مالون: "إذا نظرت إلى هذا النوع من سوق خلايا الوقود الثابتة، فقد كان تحت الرادار نوعًا ما، لكنه كان نشطًا للغاية. تستخدم شركات الاتصالات خلايا الوقود كمولدات احتياطية لأن الخزانات يمكنها الاحتفاظ بالهيدروجين لفترة طويلة. عندما حدثت العاصفة الكبرى ساندي على الساحل الشرقي، كان هناك حوالي 80 مولدًا احتياطيًا يعمل بخلايا الوقود تعمل أعلى وأسفل الساحل الشرقي. لقد سقط أحدهم، هذا كل شيء. لقد تعطل لأنه ظل تحت الماء لمدة أربع ساعات تقريبًا، ثم عاد إلى الإنترنت مرة أخرى”.
ممر الساحل الغربي
وبينما تقوم كاليفورنيا ببناء بنيتها التحتية للهيدروجين، فإن الخطوة التالية هي ربط مدن الساحل الغربي الرئيسية بها محطات الهيدروجين المتاحة لتمكين سيارات الركاب وحركة مرور الشاحنات الثقيلة من التحرك أعلى وأسفل الساحل ملائم.
كيفية استخدام الشاحن السريع DC: البرنامج التعليمي العام لشحن المركبات الكهربائية
وقال مالون لـ Digital Trends: "لقد افتتحوا للتو أول محطة هيدروجين حكومية في كندا". “كولومبيا البريطانية قامت بتمويل دراسة وطلبت من مجموعة من الشركات النظر في استخدام شبكتها المتجددة وتصنيع الهيدروجين المتجدد لتصديره إلى اليابان وكاليفورنيا. ثم هناك كاليفورنيا وأوريجون حقًا، وتحتاج واشنطن إلى التعاون معًا لأنه لا يمكنك القيام بواحدة دون الأخرى”.
في العقد الماضي، التزمت ولايات كاليفورنيا وأوريجون وواشنطن وكولومبيا البريطانية ببناء شبكة من محطات شحن السيارات الكهربائية المعروفة باسم الساحل الغربي. الطريق السريع الكهربائي. تسمح هذه الشبكة للمركبات الكهربائية بالسفر عبر الساحل الغربي بأكمله من الحدود المكسيكية إلى كندا. من المرجح أن تبدو شبكة الهيدروجين متشابهة إلى حد كبير.
الخطوات التالية
اعتبارًا من اليوم، هناك نوعان من المركبات التي تعمل بخلايا الوقود معروضة للبيع في كاليفورنيا. تتمتع كل من Honda Clarity وToyota Mirai بنجاح المبيعات في المناطق التي توجد بها البنية التحتية للهيدروجين. كان لدى هيونداي سيارة Tucson SUV التي تعمل بخلايا الوقود في عام 2017 وتخطط للعودة مع نيكسو كروس في عام 2019.
"تنفق طوكيو أكثر من 300 مليون دولار لعرض هذه التكنولوجيا [في دورة الألعاب الأولمبية 2020]."
“بي ام دبليو قال مالون: "سيأتي إلى السوق". "في عام 2019 تقريبًا، لديك مرسيدس بنز مع السيارة التي تعمل بخلايا الوقود. أودي تأتي إلى السوق بمركبة. تحدثت عن عملية إنتاج جدية. في الآونة الأخيرة، كان لديك هوندا وجنرال موتورز الإعلان عن شركة فرعية مملوكة بشكل مشترك لبناء خلايا الوقود في ميشيغان أو أوهايو. إذا نظرت إلى هذا الإعلان كما أتذكره، فقد تحدثت جنرال موتورز أيضًا عن حقيقة أن هذه وحدة طاقة واحتفظت بالحق في استخدامها لأغراض غير متعلقة بالمركبات أو لأغراض غير النقل.
أحد العروض المخطط لها للطاقة الهيدروجينية هو دورة الألعاب الأولمبية لعام 2020 في طوكيو.
وقال مالون: "تنفق طوكيو أكثر من 300 مليون دولار لعرض هذه التكنولوجيا". "نحن نتحدث عن آلاف المركبات ومحطات الهيدروجين الممولة من شركات هوندا وتويوتا و نيسان. سيكون لديك أيضًا 100 حافلة ستقوم بتزويد قرية الرياضيين بالطاقة باستخدام خلايا الوقود الثابتة والهيدروجين.
لدى مالون بعض النصائح للأشخاص المهتمين بالتكنولوجيا ولكنهم لا يقيمون في مناطق بها خطة بنية تحتية نشطة للهيدروجين.
وحذر قائلاً: "سأقوم ببعض الأمور السياسية هنا". "بالنسبة لأولئك الذين يريدون رؤية المركبات التي تعمل بخلايا الوقود في ولايتهم، عليك الاتصال بالمشرعين وعليك أن تبدأ التحدث معهم. إذا لم تكن لديهم المعلومات، قم بتوصيلي بهم وسأتحدث مع هؤلاء المشرعين وموظفيهم”.
من المحتمل أن يكون الأمر أكثر صعوبة من مجرد إجراء مكالمة هاتفية، ولكنها البداية.
توصيات المحررين
- شاحنة خلايا الوقود الهيدروجينية من هيونداي تجعل عملية نقل البضائع صديقة للبيئة وبراقة
- الهيدروجين كان وقود الغد، فماذا حدث؟
- تم تأكيد الجيل القادم من تويوتا ميراي على الرغم من المشاكل المستمرة مع تقنية الهيدروجين
- تثير BMW سيارات الهيدروجين مرة أخرى بمفهوم خلية الوقود X5
- هيونداي نيكسو هي أول سيارة تعمل بخلايا الوقود تم اختبارها من قبل معهد التأمين للسلامة على الطرق السريعة (IIHS).
