مميزات السيارات الهيدروجينية وعيوبها

كتابة: Hanan Ghonemy آخر تحديث: 10 يونيو 2021 , 08:33

السيارات الهيدروجينية تسهم في المحافظة على البيئة

نظرًا للحاجة الملحة لتوفير الوقود الأحفوري وتقليل الانبعاثات الضارة من استخداماته المدمرة للبيئة والبشر فقد خطت صناعة محركات الاحتراق الداخلي المستخدمة في السيارات خطوات كبيرة في الاقتصاد في استهلاك الوقود واستخدام الطاقة النظيفة وأولها تحسين المحرك من حيث الأداء والكفاءة مع أنظمة مثل أجهزة الشحن بعد ذلك في نهاية القرن العشرين ،بدأ عصر الطاقة النظيفة بالسيارات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات ،وسرعان ما ظهر جيل جديد من السيارات الصديق ة للبيئة التي تعمل بالطاقة الهيدروجينية وأدركنا الفرق بين السيارات الهيدروجينية والكهربائية.

المبدأ الكامن وراء سيارات الهيدروجين هو استخدام الهيدروجين كوقود.

  • إما عن طريق حرق الهيدروجين في محرك احتراق داخلي.
  • أو عن طريق تفاعل الهيدروجين مع الأكسجين في خلية وقود لإنتاج طاقة كهربائية لتشغيل المحرك الكهربائي للسيارة.

طرحت العديد من شركات السيارات الكبرى موديلاتها للبيع بين عامي 2001 و 2014 ، أبرزها تويوتا ميراي ، هوندا كلاريتي ، هيونداي ix 35 FCEV ، تليها موديلات مختلفة من شركات أخرى ،وسيارات الهيدروجين تعمل بمحطات وقود معدة خصيصا لها محطات الوقود هذه شائعة في العديد من البلدان حول العالم ، وخاصة الولايات المتحدة،افتتحت أول محطة لتعبئة الهيدروجين في الشرق الأوسط في الإمارات العربية المتحدة في أكتوبر من هذا العام.

الفرق بين السيارات الهيدروجينية والكهربائية أنه تختلف السيارات الهيدروجينية عن السيارات الكهربائية التي تعمل بالبطارية في سرعة إعادة التزود بالوقود ،حيث لا تستغرق هذه العملية سوى خمس دقائق مقارنة بشحن البطاريات لعدة ساعات ،كما تتخلص هذه السيارات من الوزن الثقيل للبطاريات.التي تشغل أيضًا جزءًا كبيرًا من مساحة السيارة .

تقطع سيارات الهيدروجين مسافة طويلة تصل إلى 800 كيلومتر قبل أن تحتاج إلى إعادة التزود بالوقود ،مقارنة بالسيارات التي تعمل بالبطاريات التي يبلغ مداها حوالي 550 كيلومترًا.

أي تقنية جديدة لها مزايا وعيوب مثل سيارات الهيدروجين ومن عيوبها:

  • أن غاز الهيدروجين قابل للاشتعال والانفجار.
  • بالإضافة إلى التكلفة العالية لصنع خلايا الهيدروجين لأنها تتطلب عناصر نادرة مثل البلاتين ،مما يجعل السيارات باهظة الثمن مقارنة بالنسبة للآخرين.
  • انبعاثات ثاني أكسيد الكربون وضعف السعة المكعبة مقارنة بمحركات الاحتراق الداخلي.

تعمل الشركات الآن على تحسين هذه السيارات بحيث تكون أكثر أمانًا والقضاء على الانبعاثات وغيرها من المشاكل بأقل تكلفة ممكنة، وأطلقت تويوتا شراكة مشروع مشترك جديد لإنشاء “مجتمع قائم على الهيدروجين” في الصين على أساس الاستخدام الواسع لمركبات خلايا الوقود.

أثارت شركة تويوتا عملاق صناعة السيارات الياباني منافسة مع الشركات المصنعة التي كانت في سباق منذ فترة طويلة لتصنيع سيارات تعمل بخلايا الوقود وذلك  لأنها باتت جزء أساسي لبرنامج موسع لبناء مدن خضراء تترك الوقود وراءها، وقد تخطط الشركة لإقامة مشروع مشترك في هذا المجال مع خمس شركات صينية وهي:

  • Beijing Automobile Works.
  • China FAIW Group.
  • Beijing Sino Hitech.
  • Guangzhou Automobile Group.
  • Dongfeng Motor.

الشركة الجديدة التي تتخذ من بكين مقراً لها ، التي تمتلك تويوتا حصة أغلبية فيها ، بحصة تقدر بنحو 65٪ ، ستطلق عليها اسم United R&D Fuel Cell System، ونقلت بلومبرج عن التحالف قوله في بيان: “ستحاول الشركات تطوير أنظمة خلايا وقود فعالة من حيث التكلفة مع تحسين أداء القيادة وكفاءة الوقود والمتانة”.

تويوتا هي واحدة من أكبر مؤيدي خلايا الوقود ضمن أكبر شركات صناعة السيارات العالمية وتراهن على أنها يمكن أن تصبح مصدرًا مكافئًا أو حتى أفضل للطاقة للسيارات الكهربائية من البطاريات، وتتوقع تويوتا أن تصبح خلايا الوقود مصدرًا مهمًا للسيارات الكهربائية بنفس الشكل أو أفضل من البطاريات.

كما أكدت الشراكة الجديدة على اهتمام شركة تويانا الدائم بخلايا الوقود خاصة للتطبيقات التجارية مثل الحافلات والشاحنات، وقطعت تويوتا خطوات كبيرة في هذا المجال مع طرح سيارة ميراي بتكلفة تعادل 216 ألف ريال سعودي في لوس أنجلوس بكاليفورنيا، وصرحت الشركة أنها نجحت في التخلص من الغازات الضارة وان الغاز الذي تنتجه السياره مجرد بخار ماء ولا شك أن انتشار سيارات الهيدروجين ستساعد في الحفاظ علي البيئة التي أصبح تلوث البيئة مشكلة لجميع دول العالم.

بيع مليون سيارة عام 2035

نجد أن نسبة مبيعات خلايا الوقود السنوية تتوقع تحقيق بيع مليون سيارة بحلول عام 2035 مدفوعة بنمو الحافلات والمركبات التجارية بصورة أساسية في الصين وكوريا واليابان وأوروبا، كما  قامت شركة سيارة تويوتا ميراي بعرض سيارة تعمل بخلايا وقود الهيدروجين خلال معرض الصين الدولي الثاني للاستيراد الذي أقيم في شنغهاي في نوفمبر الماضي.

يرى مسؤولو تويوتا عكس ما يراه إيلون ماسك الرئيس التنفيذي لشركة Tesla المتخصصة في صناعة السيارات الكهربائية ويبدو أن سيطرتها على الجزء التي هي أكبر من مبيعات السيارات التي تعمل بخلايا الوقود في العالم في خلال أخر عامين مما يدل على وجود Tesla النجاح هو تجربته.

قال ماسك في أبريل 2018 إن تقنية خلايا الوقود كانت “خدعة غبية” واعتقد في ذلك الوقت أن فصل الهيدروجين عن الماء من خلال عملية التحليل الكهربائي يستهلك كهرباء أكثر مما ينتج الهيدروجين، ولكن العملاق الياباني متمسك بفكرته ويرى المفهوم دورًا أكبر في المستقبل بفضل نطاقه الأكبر وإمكانية التزود بالوقود بشكل أسرع من السيارات الكهربائية.

أصبحت التكنولوجيا ذات أهمية متزايدة خاصة بالنسبة للشركات اليابانية حيث تُحرم البلاد من الموارد الطبيعية وتخشى البلدان في جميع أنحاء العالم من نفاد الوقود الأحفوري واستخدام خلايا الوقود في القيادة أمر بالغ الأهمية للحد من ظاهرة الاحتباس الحراري.

يقول الخبراء إن السيارات التي تعمل بتقنية خلايا الوقود لا تنبعث منها أي ملوثات وتعمل بالطاقة التي يتم إنشاؤها عندما يتم تخزين الهيدروجين كوقود مع الأكسجين في الهواء لتكوين الماء.

كفاءة عالية

وفقًا للخبراء تعد خلايا وقود الهيدروجين أكثر مصادر الطاقة كفاءة اليوم لأنها تعمل باستمرار حتى لا يكون هناك فقدان للطاقة ومع ذلك من أجل الاستفادة منها قدر الإمكان ،تحتاج بعض الأسئلة إلى مزيد من الدراسة وربما تكون عملية خفض التكاليف واحدة من أكبر التحديات.

يعتقد بعض المهتمين بعالم صناعة السيارات أنه بغض النظر عن مدى أهمية الهيدروجين كناقل للطاقة ،خاصة في السيارات التي يتم تصنيعها حاليًا ،إذا ظلت تكلفتها باهظة فلن يتم اعتمادها على نطاق واسع، قبل عامين انضمت شركة مرسيدس الألمانية إلى صفوف الشركات المصنعة التي تدخل السباق لإنتاج سيارات تعمل بخلايا الوقود بكميات كبيرة.

كشفت العلامة التجارية الفاخرة ،إحدى الشركات المصنعة الرائدة في العالم ،مؤخرًا عن أول طراز لخلايا الوقود للشركة ،وهو رمز GLC FuelCell الجديد للشركة ، الذي تم الكشف عنه في سبتمبر 2017.

تختلف سيارة مرسيدس عن منافسيها من حيث أنها لا تعتمد فقط على خلايا الوقود التي يبلغ مداها 447 كم ، ولكن تم تصميم خلية الوقود GLC كنموذج هجين يسمح بشحن البطارية عبر المقبس المحلي من أجل نطاق إضافي للعناية بحوالي 49 كم.

وسبقه أخته أودي الشهيرة ، بعد أن أعلنت الشركة أنها ستكمل عملية استكمال أول سيارة للشركة بخلايا وقود الهيدروجين ، لذا فتح الباب أمام المنافسة على نطاق واسع.

كانت شركة جنرال موتورز أول شركة مصنعة في الولايات المتحدة تعلن استخدام هذه التكنولوجيا ،حيث أعلن مارك روس ،كبير مسؤولي المنتجات في الشركة ، في يناير 2016 أنهم وقعوا عقدًا لمدة عامين مع وزارة الدفاع الأمريكية (البنتاغون)  لتزويد السيارات التي تعمل بخلايا الوقود.

إيجابيات وسلبيات سيارات خلايا الوقود الهيدروجينية

هل يصبح الهيدروجين منقذًا بيئيًا لنا من الوقود الأحفوري، المسؤول عن الاحتباس الحراري والتلوث المزعج المختلف؟ ف فعندما نتحدث عن الإنتاج الضخم والاعتماد الواسع النطاق لمركبات “خلايا الوقود” الهيدروجينية فإننا نواجه مشكلتين رئيسيتين:

  • التكلفة العالية لإنتاج خلايا الوقود.
  • عدم وجود شبكة للتزود بالوقود بالهيدروجين.

التكلفة العالية لبناء خلايا وقود الهيدروجين

تعتبر تكلفة تصنيع مركبات خلايا الوقود قضية مهمة بسبب التكنولوجيا المتقدمة المطلوبة ينفق صانعو السيارات أكثر من مليون دولار لإنتاج كل سيارة خفضت تويوتا تكاليف الإنتاج لتصل السيارة إلى ما يقرب من 60 ألف دولار في الولايات المتحدة، توجد سيارة Honda FCX Clarity في جنوب كاليفورنيا فقط وقام مصنعون آخرون مؤخرًا بالاستثمار في تطوير نماذج تطابق السوق.

عدم تواجد عدد كبير من محطات التعبئة

يعتبر نقص محطات تعبئة الهيدروجين المشكلة الثانية في هذا المجال تحجم شركات النفط الكبرى عن تركيب خزانات الهيدروجين في محطات الوقود الحالية لأسباب عديدة منها مشكلة السلامة والتكلفة وقلة الطلب على هذه الخزانات تحاول هذه الشركات جذب عملائها إلى الاهتمام بمنتجها الأكثر ربحية وهو البنزين هناك بضع عشرات من محطات تعبئة الهيدروجين المستقلة في جميع أنحاء الولاية كجزء من شبكة أنشأتها شركة خلايا وقود غير ربحية في كاليفورنيا.

مزايا الهيدروجين مقارنة بالوقود الأحفوري

يتم استخدام الوقود الأحفوري مثل الفحم والغاز الطبيعي والنفط لتبريد الذي يساعد في الكثير من الأعمال منها تسخين مبانينا وتشغيل سياراتنا وتساهم في العديد من المشاكل المحلية مثل ارتفاع مستويات الجسيمات والمشاكل العالمية مثل ارتفاع درجات الحرارة المنتج الوحيد المطلوب لتشغيل خلية وقود الهيدروجين هو الأكسجين وكمية صغيرة من الماء وكلاهما مفيد لصحة الإنسان والبيئة.

الهيدروجين وعلاقته بالوقود الأحفوري

يُشتق الكثير من الهيدروجين المتاح في الولايات المتحدة من الوقود الأحفوري أو ينتج عن طريق عمليات التحليل الكهربائي التي تعمل بالوقود الأحفوري ،هذا يعني أن الانبعاثات الناتجة عن استخدام الوقود الأحفوري لا تزال مشكلة رئيسية حتى في حل هذه المشكلة لا يمكننا تحقيق حلم الاستخدام الصديق للبيئة لطاقة الهيدروجين إلا إذا تم استخدام الطاقة الشمسية وطاقة الرياح وغيرها لتوفير الطاقة لمعالجة وقود الهيدروجين.

الطاقات المتجددة هي مفتاحنا لوقود الهيدروجين

في عام 2005 قام باحثو جامعة ستانفورد بتقييم الأثر البيئي لثلاث أنواع من الطاقة منها الهيدروجين والفحم والغاز الطبيعي والتحليل الكهربائي للمياه التي تعمل بالرياح،استنتج الباحثون أننا سنخفض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري من خلال قيادة السيارات الهجينة التي تعمل بالبنزين والكهرباء أكثر من قيادة السيارات التي تعمل بخلايا الوقود التي تعمل بالهيدروجين من الفحم لان الفرق بين السيارات الهيدروجينية والكهربائية كبيراً جداً من حيث نقاء البيئة، سيكون الهيدروجين من الغاز الطبيعي أفضل قليلاً.[1]

الوسوم

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق