الطريق إلى انبعاثات صفرية.. سيارات هوندا تنطلق في عالم تكنولوجيا الهيدروجين
كتبت : حبيبة جمال
تعمل شركة هوندا اليابانية لصناعة السيارات على تعزيز مبادراتها التجارية في مجال الهيدروجين.
فقد كشف المسؤولون التنفيذيون في الشركة عن خطط لإطلاق سيارة كهربائية جديدة تعمل بخلايا الوقود في اليابان وأمريكا الشمالية في عام 2024.
وسيتم تجهيز FCEV بنظام خلايا وقود من الجيل التالي تم تطويره مع شركة صناعة السيارات الأمريكية العامة، إذا تم تحقيق ذلك، فإن السيارة ستضع هوندا بين صفوف تويوتا وهيونداي في وجود طراز سيارة يعمل بالوقود الهيدروجين متاح تجارياً.
من أوائل المؤيدين لقوة الهيدروجين في صناعة السيارات، كانت هوندا تبحث في إمكانات تقنيات الهيدروجين ومركبات خلايا الوقود لأكثر من ثلاثة عقود.
طورت أول نموذج أولي لها في عام 1998 ، ومنذ عام 2013 تعاونت مع جنرال موتورز لبناء نظام خلايا وقود من الجيل التالي. قامت شركة هوندا ببناء ثلاثة نماذج من FCEVs حتى الآن ، ولكن جميعها لديها عمليات إنتاج محدودة ، تخدم إما لأغراض البحث والتطوير أو مستأجرة في أسواق محددة.
من خلال FCEV الجديدة، تتطلع هوندا إلى صنع سيارة ركاب يمكنها الوقوف جنبًا إلى جنب مع السيارتين الأخريين اللتين تعملان بخلايا الوقود المتوفرة تجاريًا في اليابان ، وهما ميراي من تويوتا وهونداي نيكسو.
أصدرت مرسيدس-بنز سيارتها GLC F-Cell في عام 2019 ، لكنها متاحة حاليًا للتأجير فقط.
بعبارات بسيطة، تعتمد خلية الوقود على التفاعل الكيميائي بين الهيدروجين والأكسجين لتوليد الطاقة، والانبعاث الوحيد هو الماء.
تأتي الطاقة اللازمة لدفع السيارة من إلكترونات الهيدروجين التي تنتقل على طول دائرة مخصصة.
في حالة FCEVs ، يتم تخزين وقود الهيدروجين في خزانات عالية الضغط داخل السيارة ، مع خروج الأكسجين من الهواء.
وُصفت مركبات خلايا الوقود بأنها صديقة للبيئة ، ويقول العديد من الخبراء إنها ضرورية لتحقيق مجتمع مستدام وخالي من الكربون.
هيمنة السيارات الكهربائية
بينما تحظى FCEVs بالاهتمام ، لا تزال السيارات الكهربائية بالكامل ذات البطاريات القابلة لإعادة الشحن أو BEVs تطغى عليها ، والتي زادت شعبيتها في جميع أنحاء العالم.
من عام 2021 إلى عام 2022 ، ارتفعت مبيعات السيارات الكهربائية (BEV) كجزء من سوق السيارات ثلاث نقاط إلى 12.1٪ في أوروبا ، وارتفعت بأكثر من نقطتين ونصف إلى 5.9٪ في أمريكا الشمالية ، وتضاعفت تقريبًا لتصل إلى 20٪ في الصين.
وبالمقارنة ، كانت وتيرة المبيعات في اليابان ضعيفة ، حيث ارتفعت بما يزيد قليلاً عن نقطة واحدة لتصل إلى 1.7٪.
احتلت BEVs مركز الصدارة كمركبات عديمة الانبعاثات ، مع ارتفاع الطلب حيث تعمل اليابان ودول أخرى على تحقيق التزامات واسعة لإزالة الكربون من المجتمع. على الرغم من أن الافتقار إلى محطات الشحن والبنية التحتية الأساسية الأخرى قد شكل عقبة أمام استيعاب BEVs ، فمن الواضح أن الزخم في صالحهم. هذا يترك المرء يتساءل عن الدور ، إن وجد ، الذي يجب أن تلعبه FCEV.
للإجابة على هذا السؤال ، من المهم مراعاة مزايا FCEVs على نظيراتها التي تعمل بالبطاريات.
ومن أبرزها أوقات التزود بالوقود القصيرة ، التي تتراوح عادة بين 3 إلى 5 دقائق مقارنة بالساعات اللازمة لشحن BEV بالكامل. تمنح سعة تخزين الطاقة العالية للهيدروجين نطاقات قيادة أطول بكثير من مركبات الطاقة الكهربائية التي تعمل حتى ببطاريات الليثيوم أيون الأكثر تقدمًا.
تعد خلايا الوقود مفيدة من وجهة نظر الاستدامة أيضًا ، لأنها تستخدم واحدًا على خمسين من الليثيوم والكوبالت اللذين يستخدمان في تصنيع بطاريات المركبات الكهربائية ، وهي نقطة جذابة بالنظر إلى العبء الثقيل على البيئة من تعدين هذه المعادن.
على الرغم من ذلك ، فإن FCEVs لها أيضًا سلبياتها. أولاً ، خلايا الوقود أقل كفاءة في استخدام الطاقة من BEVs.
وجدت ورقة بحثية أعدها ماكس أهمان من جامعة لوند السويدية عام 2001 أن مجموعة نقل الحركة في FCEVs تتمتع بكفاءة قصوى تبلغ 34٪ ، وبالكاد تضاعف 14٪ من محركات البنزين وتتخلف كثيرًا عن 61٪ من السيارات الكهربائية.
عيب آخر هو الحاجة إلى خزانات وقود كبيرة مضغوطة لتخزين الهيدروجين ، مما يجعل خلايا الوقود أقل ملاءمة لسيارات الركاب الأصغر.
الفروق بين الكهرباء والهيدروجين
الإجماع المتزايد بين الخبراء الذين يقيّمون إيجابيات وسلبيات التقنيات المختلفة هو أن خلايا الوقود أكثر عملية للمركبات الكبيرة ذات المسافات الطويلة، في حين أن BEVs هي الأفضل للتنقل داخل المدينة والقيادة في جميع أنحاء المدينة.
في ضوء ذلك ، لا تتنافس BEVs مع FCEVs ، لكن الاثنين يكملان بعضهما البعض من خلال تلبية احتياجات النقل المتميزة.
هناك أيضًا أدلة متزايدة على أن تطوير كلا النوعين جنبًا إلى جنب سيكون مفيدًا من منظور البنية التحتية. بي إم دبليو ، على سبيل المثال ، اقترحت أن بناء البنية التحتية مع وضع السيارات الكهربائية فقط في الاعتبار سيكون أكثر تكلفة على المدى الطويل من اتباع نهج أوسع يتضمن أنواعًا أخرى من المركبات عديمة الانبعاثات.
تبني BMW حجتها على التوقعات المحلية لأكثر من 20 مليون BEVs على الطرق الألمانية مقارنة ببضعة ملايين من FCEVs ، مع قول صانع السيارات أن دعم مثل هذا التركيز سيتطلب ترقيات مكثفة لشبكة الطاقة بتكلفة كبيرة.
ويشير إلى أن محطات شحن BEV سيكون من السهل نسبيًا تركيبها في المناطق الحضرية ذات شبكات الطاقة المتطورة جيدًا ، في حين أن محطات التزود بالوقود بالهيدروجين ستكون خيارًا أكثر فعالية من حيث التكلفة في المناطق الريفية حيث يسافر السائقون عادةً لمسافات أكبر.
على الرغم من أن شركة BMW تركز على ألمانيا ، إلا أن السيناريو يمكن تطبيقه بسهولة على اليابان ، على الرغم من ذلك ، أدت العقبات التي تعترض تركيب محطات إعادة الشحن في المجمعات السكنية في المدن إلى إعاقة استيعاب السيارات الكهربائية ، وهو الوضع الذي يمكن أن يعزز جاذبية FCEVs لسكان المدن.
في الوقت الحالي ، يتعين على العديد من سائقي BEV الخروج عن طريقهم أو مواجهة فترات انتظار طويلة لإعادة شحن بطارياتهم. إن تركيب منافذ إعادة التزود بالوقود بالهيدروجين في محطات الوقود الحالية سيجعل FCEV أكثر جاذبية لسكان المدن من خلال تمكين المالكين من ملء خزاناتهم بسرعة بنفس الطريقة التي يملأ بها سائقي سيارات البنزين.
محطات الوقود
إن وجود محطات وقود يسهل الوصول إليها سيساعد أيضًا في تطوير أنواع أخرى من مركبات الهيدروجين. على سبيل المثال ، تعمل تويوتا حاليًا على سيارة مزودة بمحرك هيدروجين تحرق العنصر بطريقة مشابهة لمحرك البنزين التقليدي.
في حين أن محركات الهيدروجين جذابة لأسباب مثل أن شركات صناعة السيارات يمكن أن تعتمد على تكنولوجيا محركات الاحتراق الحالية ، فإن تويوتا حاليًا هي الشركة الوحيدة التي تطور نموذجًا.
تركز معظم الشركات التي تمتلك سيارات تعمل بالوقود الهيدروجين ، بما في ذلك شركات مثل Toyota و Honda و GM و Hyundai ، على سيارات FCEV. تتطلع مجموعة Stellantis ، وهي رابع أكبر شركة لصناعة السيارات في العالم تضم مجموعة كبيرة من العلامات التجارية مثل Jeep و Peugeot ، إلى توسيع عروض FCEV ، كما يتضح من الإعلان الأخير عن أنها تتطلع إلى تعزيز حصتها بالتعاون مع الوقود الفرنسي -سمبيو صانع نظام الخلية.
تطبيقات صناعية
يفسح الهيدروجين نفسه للعديد من التطبيقات الصناعية بخلاف مركبات الركاب. والجدير بالذكر أن الحكومة اليابانية تتطلع إلى توسيع اعتمادها على الهيدروجين في قطاع الطاقة ، ووضعه جنبًا إلى جنب مع الرياح البحرية ووقود الأمونيا كمكون أساسي في “استراتيجية النمو الأخضر” لتحقيق صافي انبعاثات صفرية بحلول عام 2050.
إلى جانب توليد الطاقة ، تشير خارطة طريق الحكومة إلى الهيدروجين باعتباره تقنية رئيسية محايدة للكربون في مجالات مثل النقل والصناعة مع التأكيد على الحاجة إلى إشراك مجموعة واسعة من اللاعبين لتعزيز القدرة التنافسية الصناعية، حيث تعمل البلدان في أوروبا وشرق آسيا على تعزيز الهيدروجين.
جهود. يضمن هذا الالتزام عالي المستوى أن يلعب الهيدروجين دورًا أكبر من مجرد تشغيل سيارات الركاب.
إن جوهر احتضان الحكومة اليابانية للهيدروجين هو إمكاناته كمصدر للطاقة المتجددة يمكنه منافسة الوقود الأحفوري.
على عكس الكهرباء، التي يجب إنتاجها إقليمياً بسبب ميل خطوط النقل الطويلة إلى فقدان الطاقة ، يمكن تصنيعها في المناطق التي توجد بها مواد خام وفيرة ويتم نقلها عبر مسافات شاسعة.
كما أنه أسهل وأقل تكلفة في التخزين من إنشاء مصفوفات بطاريات كبيرة ومكلفة.
تدفع هذه العوامل الاهتمام بتطوير إمكانات الهيدروجين لسد الفجوة في طاقة الرياح والطاقة الشمسية ، والتي تعوق قدرتها على تلبية احتياجات الطاقة الأساسية بسبب التقلبات في قيود الإنتاج والأراضي التي تؤثر على إنشاء المنشآت واسعة النطاق. باستخدام الطاقة المتجددة المتولدة خلال ساعات الذروة ، يمكن إنتاج وتخزين ما يسمى بالهيدروجين الأخضر (الذي لا يحتوي على انبعاثات كربونية) ، مما يسمح للمرافق بتغطية أوجه النقص في الطلب.
السيارات اليابانية
تتمتع اليابان بقدرة محدودة على إنتاج الهيدروجين وتعمل على إنشاء سلسلة قيمة دولية ، مع التركيز على تطوير التكنولوجيا والبنية التحتية لنقل الهيدروجين في شكل سائل والتي تشمل العديد من المشاريع الجارية في أستراليا.
في حين أن الكثير من الهيدروجين من أستراليا مشتق من مصادر انبعاث الكربون مثل الفحم أو الغاز الطبيعي ، إلا أن الجهود تبذل لزيادة حصة الهيدروجين الأخضر.
يأتي إعلان شركة هوندا عن توسيع أعمالها في مجال الهيدروجين وسط هذا الاهتمام المتزايد بالهيدروجين كشركة نقل طاقة منخفضة التكلفة.
جنبًا إلى جنب مع FCEV الجديد المخطط له ، تتطلع هوندا إلى تطبيق نظام خلايا الوقود من الجيل التالي الذي طورته مع جنرال موتورز في مجموعة من المجالات ، بما في ذلك تجميعها في صفائف لتشغيل السيارات الكبيرة والشاحنات ومعدات البناء وكذلك في وحدات الطاقة الثابتة .
هوندا واثقة من أن نظامها الجديد ، الذي يمثل ثلث التكلفة وقوة ضعف النظام السابق ، سوف يربح العملاء.
بعد الخطوة التالية ، تخطط Toyota و BMW أيضًا لتطبيقات جديدة لأنظمة خلايا الوقود الخاصة بهم ، مثل الشاحنات الكبيرة.
بينما تتطلع BEVs لتصبح السيارة الرئيسية عديمة الانبعاثات في المستقبل ، لا شك أن خلايا الوقود لها دور تلعبه مع تحرك المجتمع لإزالة الكربون.
