هل سيارات الهيدروجين يمكن أن تتسيد ساحات النقل بالعالم عند منتصف القرن ( 2050 ) أم أن السيارات الكهربائية ستتقدم بإيقاع أسرع ؟ وماهي أفضلية سيارات الهيدروجين إذن ؟ . مع استمرار العالم في الدفع نحو مستقبل المركبات الخالية من الانبعاثات، يجد العديد من مديري الأساطيل أنفسهم مجبرين على الاختيار بين مستقبلين – الشاحنات الكهربائية التي تعمل بالبطارية أو المتغيرات التي تعمل بخلايا وقود HYDROGEN.
تعد كلتا التقنيتين بتقليل التأثير البيئي للمركبات التجارية بشكل كبير مقارنة بنماذج الديزل والبنزين التقليدية. ولكن هل الشاحنات الهيدروجينية أفضل حقًا من المركبات الكهربائية؟ في هذه المقالة، سنقارن بين البديلين الصديقين للبيئة من خلال تحديد الاختلافات، وتحليل إيجابيات وسلبيات كل منهما، وتسليط الضوء على البديل الأكثر فعالية من حيث التكلفة.
ما هي شاحنة الهيدروجين؟
شاحنة الهيدروجين هي شاحنة تعمل بخلية وقود هيدروجينية بدلاً من محرك الاحتراق الداخلي التقليدي الذي يعمل بالبنزين أو الديزل. وهي تستخدم مجموعة خلايا وقود تولد الكهرباء من HYDROGEN المضغوط الذي يتم تخزينه في خزانات لتشغيل المحركات الكهربائية التي تحرك العجلات. وهي بديل صديق للبيئة أثبت أنه لا ينتج أي انبعاثات ضارة من أنابيب العادم ولا ينبعث منه سوى بخار الماء في الغلاف الجوي.
على عكس المركبات التي تعمل بالبنزين أو الديزل، يتم تزويد شاحنات HYDROGEN بغاز HYDROGEN المضغوط الذي يتم ضخه في خزان تخزين على متنها (قد يستغرق هذا ما بين 5 إلى 15 دقيقة في المجموع). وعلى هذا النحو، لا يزال الوصول إلى محطات التزود بالوقود بال HYDROGEN محدودًا.
ما هو الفرق بين شاحنة الهيدروجين والشاحنة الكهربائية؟
الفرق الرئيسي بين شاحنة HYDROGEN والشاحنة الكهربائية يكمن في مصادر الطاقة والانبعاثات – نشرح الفروق الرئيسية أدناه:
مصدر الطاقة
شاحنة الهيدروجين: تعمل بوقود HYDROGEN المخزن في خزانات. يتم تغذية الهيدروجين إلى خلية وقود تولد الكهرباء لتشغيل محرك كهربائي يحرك العجلات. الشاحنة الكهربائية: تعمل حصريًا ببطارية كبيرة مثبتة على متنها تعمل على تشغيل محرك كهربائي لتشغيل العجلات. يجب توصيل البطارية لإعادة الشحن، وقد يكون هناك عنصر من الطاقة المتجددة.
الانبعاثات
شاحنة الهيدروجين: عندما يتم تحويل HYDROGEN إلى كهرباء في خلية الوقود، فإن الانبعاث الوحيد الناتج هو بخار الماء مما يجعلها مركبة خالية من الانبعاثات. الشاحنة الكهربائية: لا تنتج أيضًا أي انبعاثات من أنبوب العادم لأنها لا تحرق أي وقود. ومع ذلك، عند النظر إلى البنية الأساسية ككل، يتم إنتاج الانبعاثات في محطة الطاقة إذا كانت الكهرباء المستخدمة لشحنها تأتي من مصادر غير متجددة.
التزود بالوقود وإعادة الشحن
شاحنة الهيدروجين: يمكن تزويدها بالوقود باستخدام غاز HYDROGEN المضغوط بشكل أسرع بكثير من المركبات الكهربائية، ولكن الوصول إلى مرافق تزويد الوقود ب HYDROGEN أقل شيوعًا، وهو ما يثبت أنه يمثل مشكلة من حيث البنية التحتية اللازمة لجعلها خيارًا تجاريًا قابلاً للتطبيق. الشاحنة الكهربائية: قد يستغرق شحنها بالكامل عدة ساعات، حسب محطة الشحن وسعة بطارية الشاحنة. ومع ذلك، تتوفر محطات الشحن الخاصة والعامة بشكل أكثر شيوعًا.
ماذا ينبغي أن أعرف عن شاحنات الهيدروجين؟
هناك 7 أشياء رئيسية يجب معرفتها حول شاحنات خلايا وقود HYDROGEN مقارنة بالبدائل الكهربائية:
1 – لا انبعاثات – لا تنتج شاحنات HYDROGEN سوى بخار الماء من أنبوب العادم ولا تنتج أي غازات دفيئة أثناء القيادة.
2 – مدى قيادة مثير للإعجاب – تتيح تقنية HYDROGEN مدى قيادة يتراوح بين 200 إلى 400 ميل على خزان واحد من HYDROGEN المضغوط.
3 – إعادة التزود بالوقود بسرعة – يمكن إعادة تعبئة خزانات HYDROGEN بالكامل في غضون 5 إلى 15 دقيقة فقط، وهو أسرع بكثير من إعادة شحن شاحنة كهربائية.
4 – أداء هادئ وسلس – مع عدم وجود محرك احتراق أو مجموعات نقل حركة معقدة للقلق بشأنها، توفر شاحنات HYDROGEN رحلة أكثر هدوءًا وسلاسة.
5 – التكلفة الأولية المرتفعة – تظل أسعار الشراء باهظة الثمن مقارنة بشاحنات الديزل. ويرجع هذا إلى تكلفة الخزانات وخلايا الوقود وانخفاض الطلب على التصنيع.
6 – البنية التحتية البسيطة – إن اعتماد شاحنات HYDROGEN محدود بسبب عدم وجود محطات HYDROGEN المتاحة في جميع أنحاء البلاد.
7 – مطلوب صيانة متخصصة – يجب السماح للفنيين المدربين تدريبًا خاصًا فقط بصيانة شاحنات HYDROGEN عندما تكون هناك حاجة إلى الخدمة والإصلاحات.
ما هي إيجابيات وسلبيات المركبات التي تعمل بالهيدروجين؟
على الرغم من وجود العديد من المزايا لقيادة شاحنة ال HYDROGEN ، إلا أن هناك بالطبع عيوبًا أيضًا. فيما يلي، قمنا بتوضيح المزايا والعيوب الرئيسية:
الايجابيات:
• لا توجد انبعاثات من أنبوب العادم (المنتج الثانوي الوحيد هو بخار الماء، مما يجعلها صديقة للبيئة للغاية)
• وقت إعادة التزود بالوقود سريع مقارنة بالمركبات الكهربائية (حوالي 5-15 دقيقة في المجموع)
• مدى قيادة طويل (متوسط 300+ ميل على خزان ممتلئ)
• يتوفر وقود ال HYDROGEN بكثرة ويمكن إنتاجه بشكل متجدد باستخدام الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح
• تعتبر خلايا الوقود أكثر كفاءة من محركات البنزين بمرتين إلى ثلاث مرات
• تشغيل هادئ وسلس مما يوفر تجربة ممتعة تمامًا على الطريق
السلبيات:
• يتوفر عدد قليل جدًا من محطات تزويد ال HYDROGEN حاليًا في المملكة المتحدة
• يتطلب إنتاج الهيدروجين قدرًا كبيرًا من الطاقة، لذا لا يزال الوقود الأحفوري هو المصدر المفضل
• تعتبر مركبات خلايا الوقود مكلفة في البناء والتشغيل مقارنة بالمركبات الدورية وبدائل الديزل أو المركبات الكهربائية
• يعد تخزين الهيدروجين على متن ا السيارة الهيدروجينية ضخمًا ويمكن أن يشغل مساحة تخزين قيمة
• تشكل المخاوف المتعلقة بالسلامة مشكلة لأن ال HYDROGEN قابل للاشتعال، لذا فإن أي تسرب من الخزان قد يكون كارثيًا
• تستخدم بعض تقنيات تصنيع خلايا الوقود معادن نادرة وهي بعيدة كل البعد عن الفعالية من حيث التكلفة لإنتاجها
ما هو نطاق شاحنات الهيدروجين؟
تتمتع أغلب شاحنات ال HYDROGEN بمدى قيادة يتراوح بين 320 و640 كلم بخزان كامل من الهيدروجين. لا يزال استخدام شاحنات ال HYDROGEN في المملكة المتحدة في مراحله الأولى وهناك خيارات محدودة متاحة حاليًا، ولكن إليك ما يمكنك توقعه من ثلاثة من النماذج الرائدة:
1. تويوتا ميراي فان – حوالي 480 كلم
2. رينو ماستر فان H2-TECH – حوالي 400 كلم
3. Vivaro-e HYDROGEN – حتى 397 كلم
يمكن أن تختلف نطاقات شاحنات ال Hydrogen بناءً على حجم خزانات وقود ال Hydrogen المثبتة، وكفاءة خلايا الوقود المستخدمة، وحجم ووزن الشاحنات نفسها. تسعى معظم المركبات إلى تحقيق التوازن بين سعة الشحن والمدى والتكلفة من أجل شراء أكثر جاذبية. تستطيع شاحنات الهيدروجين من الجيل الحالي السفر لمسافة 320 – 640 كلم قبل الحاجة إلى إعادة تزويد خزانات الهيدروجين بالوقود، مما يمنحها ميزة على معظم الشاحنات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات المتوفرة اليوم من حيث المدى.
العمرالافتراضي لتقنية مركبات ال Hydrogen
لا تزال مركبات خلايا الوقود ال Hydrogen تقنية جديدة نسبيًا، لذا من الصعب تحديد تقديرات نهائية لعمرها الافتراضي في الوقت الحالي. ومع ذلك، فإن اختبارات المتانة الأولية والاستخدام الحقيقي لمركبات الهيدروجين المبكرة تظهر طول عمر واعد. ولإعطائك فهمًا أفضل، قمنا بتسليط الضوء على ما نعرفه عن توقعات العمر الافتراضي المحتملة:
عمر مجموعة خلايا الوقود الهيدروجينية
وتشير التقديرات إلى أن عمر مجموعة خلايا الوقود التي تحول ال Hydrogen إلى كهرباء لتشغيل السيارة يتراوح بين 5000 و10000 ساعة، وذلك استناداً إلى الاختبارات الأخيرة. ويُعتبر الاستخدام العادي للسيارة حوالي 1000 ساعة في السنة، وهو ما يشير بدوره إلى أن عمر خلايا الوقود قد يستغرق حوالي 5 إلى 10 سنوات قبل أن تبدأ في التدهور.
عمر أجزاء شاحنة الهيدروجين
قد تحتاج بعض الأجزاء الأخرى الموجودة في شاحنات ال Hydrogen مثل المضخات والصمامات وخزانات التخزين إلى الاستبدال على المدى الطويل ولكنها مصممة لتحقيق أقصى قدر من المتانة في هذه الأثناء. وبالتالي، يمكن أن تدوم الأجزاء عالية الجودة لمدة 10 إلى 15 عامًا قبل الحاجة إلى إصلاح شامل.
العمر الافتراضي الإجمالي لشاحنة الهيدروجين
تدوم مكونات نظام نقل الحركة مثل البطاريات والمحركات الكهربائية عادة لمدة تتراوح بين 8 و10 سنوات أو حتى لفترة أطول في المركبات الهجينة والكهربائية. ومن المرجح أن تتمتع هذه المكونات في شاحنات ال Hydrogen بعمر افتراضي مماثل وتستفيد من حلول الكبح المتجدد التي تقلل من التآكل والتلف في المكابح.
ورغم أن التقديرات الحالية لا تتجاوز 15 إلى 20 عاماً بسبب نقص البيانات طويلة الأجل المتاحة بسهولة، فإن المزيد من الاستثمار والتطوير قد يسمح لمركبات ال Hydrogen في نهاية المطاف بالصمود لأكثر من 320 ألف كلم كمعيار قياسي طوال عمرها الافتراضي. ومن المؤكد أن طول العمر المحتمل هذا من شأنه أن يعوض التكاليف الباهظة المرتبطة بتكنولوجيا خلايا وقود ال Hydrogen
هل الهيدروجين أرخص من الكهرباء؟
على الرغم من ارتفاع تكاليف الكهرباء في العالم ، فإن وقود Hydrogenليس أرخص من شحن سيارة كهربائية في هذه المرحلة. في الواقع، على أساس البنس لكل ميل، فإن وقود الهيدروجين أغلى من الكهرباء بمقدار 2-3 مرات لتشغيل السيارة. وهذا يضيف فقط إلى حقيقة أن شاحنات الهيدروجين أكثر تكلفة بشكل عام.
المؤيدون يزعمون أن تكاليف ال Hydrogen قد تصل إلى التكافؤ مع تكاليف المركبات الكهربائية في المستقبل. وبطبيعة الحال، يتطلب الوصول إلى القدرة التنافسية من حيث التكلفة مع نماذج الديزل والمركبات الكهربائية إعانات واستثمارات ضخمة أولاً.
هل تتفوق المركبات الهيدروجينية على المركبات الكهربائية؟
من غير المرجح أن تحل المركبات العاملة بخلايا الوقود الهيدروجيني محل المركبات الكهربائية العاملة بالبطاريات. ومع ذلك، تتمتع المركبات العاملة بالهيدروجين ببعض المزايا وقد تكتسب حصة سوقية كبيرة في قطاعات معينة من النقل على المدى الطويل، لذا لا ينبغي لنا بالتأكيد تجاهلها…
الأسباب التي تجعل من غير المرجح أن تسيطر المركبات الهيدروجينية على السوق:
• تستمر تكنولوجيا البطاريات والشحن للسيارات الكهربائية في التحسن، وبالتالي تنخفض الأسعار بسرعة
• إن توسيع البنية التحتية للسيارات الكهربائية أسهل وأرخص من بناء محطات الهيدروجين في جميع أنحاء البلاد
• لا تزال تكاليف خلايا الوقود أعلى من تكاليف تصنيع البطاريات
• يجب أن يصل إنتاج Hydrogen إلى اقتصاديات الحجم ليكون لديه فرصة للمنافسة
المجالات التي قد تستحوذ فيها المركبات الهيدروجينية على حصة سوقية في المستقبل:
• قد تستفيد صناعات النقل بالشاحنات والشحن والسكك الحديدية من القدرات الأطول مدى وأوقات التزود بالوقود السريعة التي تناسب شركات النقل الثقيل
• قد تتطلع المركبات التي تتطلب نطاقات قيادة أطول مثل شاحنات التوصيل وسيارات الأجرة ومركبات الطوارئ إلى تفضيل هذه التكنولوجيا
• قد يفضل العاملون في صناعة سيارات السباق والأداء العالي عمليات التعبئة السريعة وجاذبية مسافات القيادة الأطول
اقرأ وشاهد
شاهد تويوتا ميراي كأحدث كهربائية تعمل بخلايا الوقود
