نماذج أولية تقيس قدرة الهيدروجين على تشغيل الآلات الكبيرة على الطرق الوعرة
كتبت : حبيبة جمال
رغم درجات الحرارة المرتفة التي تجاوزت 30 درجة مئوية في المملكة المتحدة ، والتي تعد الأولى من نوعها في البلاد على الإطلاق، لم تمنع فريقًا متخصصًا من المهندسين من إظهار أحدث إنجازات JCB – محركات احتراق الهيدروجين “فائقة الكفاءة” – في القطاع الخاص. موقع البحث والتطوير للشركة المصنعة لمعدات البناء البريطانية.
هناك نموذجان أوليان – لودر حفار ورافعة تلسكوبية ذات تحميل كامل – يبذلان قصارى جهدهما لعرض براعتهما في التكنولوجيا النظيفة. باستثناء العلامة التجارية الخضراء، التي تحل محل اللون الأصفر الساطع التقليدي، لا يوجد شيء خاطئ. ويقول المهندسون أيضًا إنه لا يوجد فرق ملحوظ في المركبات حتى أثناء القيادة. والمنتجات الثانوية الوحيدة هي بخار الماء والهواء الدافئ، وهو ما يفسر عدم كون أنابيب العادم سوداء، كما هو الحال مع محركات الديزل العادية.
محرك الهيدروجين الجديد أقل ضوضاء، وهو أمر جيد، وفي الوقت نفسه فإن خصائص الاحتراق الفريدة للهيدروجين تمكن المحرك من تقديم نفس القوة، ونفس عزم الدوران، ونفس الكفاءة التي توفرها آلات JCB اليوم، ولكن في طريقة خالية من الكربون.
معزز للطاقة
وفي وقت سابق، عرض مهندسو شركة JCB Power Systems محرك الهيدروجين في مصنع محركات الشركة في ديربيشاير لأول مرة أمام مجموعة مختارة من الصحفيين من الهند. تم الكشف سابقًا عن محرك احتراق الهيدروجين رباعي الأسطوانات سعة 4.8 لتر (448 ABH2) – حل الانبعاثات الخالية من الكربون من JCB لمعدات البناء والزراعة – في معرض Conexpo 2023 في لاس فيغاس، الولايات المتحدة، كجزء من المعرض الدولي لطاقة السوائل ( IFP) في مارس.
تضخ JCB 100 مليون جنيه إسترليني في المشروع. بقيادة كبير مسؤولي الابتكار والنمو تيم بورنهوب، عمل فريق مكون من 150 مهندسًا على هذا المحرك لمدة عامين تقريبًا، وقد تم الآن إخراج محرك احتراق الهيدروجين الخمسين JCB من خط الإنتاج كجزء من عملية التطوير.
كما أبدى اللورد أنتوني بامفورد، رئيس مجلس إدارة الشركة، اهتمامًا شخصيًا بالمشروع. “لقد قام الفريق الهندسي لشركة JCB بعمل رائع لتطوير محرك هيدروجين جديد تمامًا. لقد عادوا إلى المبادئ الأولى لإعادة تصميم عملية الاحتراق بالكامل للعمل مع الهيدروجين. ومن خلال القيام بذلك، فقد حققوا شيئين رئيسيين: تأمين مكانة JCB في التاريخ كأول شركة لمعدات البناء تقوم بتطوير محرك احتراق يعمل بكامل طاقته ويعمل بالهيدروجين، وتوجيهنا نحو إنتاج 50 محرك احتراق هيدروجيني مميز.
الحل الأخضر
يقول بامفورد ” لكن لماذا الهيدروجين؟ “قبل عامين، قمت بتحديد التحدي المتمثل في أننا يجب أن نصنع محركات هيدروجينية لصناعة البناء والزراعة. وبعد مرور عامين، أصبح لدينا محركات هيدروجينية تعمل على نوع المعدات التي تصنعها شركة JCB. حل يوفر الطاقة بنفس طريقة المحركات التقليدية، ولكن بدون استخدام أي من أنواع الوقود الأحفوري، “إننا نثبت يوميًا أن الهيدروجين فعال، وأنه وقود نظيف ومتجدد وقابل للنقل”.
وهناك ميزة أخرى تتمثل في إمكانية إعادة تزويد المركبات التي تعمل بالهيدروجين بالوقود بشكل أسرع بكثير، مع إكمال المهمة في غضون دقائق مقارنة بعدة ساعات لإعادة شحن البطاريات.
تعمل محركات الهيدروجين الخاصة بشركة JCB بالفعل على تشغيل اللوادر ذات المحراث الخلفي النموذجية وجميع المناولات التلسكوبية. لكن التحدي الرئيسي هو العرض. ويبدو أن الشركة وجدت حلاً لذلك أيضًا. ومؤخرًا، كشفت شركة JCB عن عربة التزود بالوقود المتنقلة الخاصة بها لنقل الوقود إلى الآلات.
تحتوي العربة أيضًا على ما يكفي من الهيدروجين لملء 16 لودر حفار هيدروجيني ويمكن نقلها إما على الجزء الخلفي من جرار Fastrac المعدل أو على مقطورة.
وفي الوقت نفسه، قامت الشركة بتركيب أحد محركات الهيدروجين في شاحنة مرسيدس بوزن 7.5 طن، وهو التحديث الذي تم الانتهاء منه في غضون أيام قليلة.
وفي وقت لاحق، حققت الشركة إنجازًا كبيرًا ثانيًا في إثبات الجاذبية الأوسع لتكنولوجيا احتراق الهيدروجين من خلال تركيب أحد محركات الهيدروجين في شاحنة مرسيدس سبرينتر. تم الانتهاء من تحديث الشاحنة البيضاء في أسبوعين فقط.
ويأتي هذا التطوير في الوقت الذي تحول فيه العديد من الشركات المصنعة وصانعي السيارات في جميع أنحاء العالم إلى المحركات التي تعمل بالكهرباء نحو تحول أكثر مراعاة للبيئة.
في حين أن شركة JCB كانت في طليعة هذه التكنولوجيا، يبدو أن المحركات الكهربائية ليست جيدة بما فيه الكفاية – ويرجع ذلك في المقام الأول إلى أن الآلات الأكبر حجمًا تتطلب متطلبات طاقة أعلى. وهذا من شأنه أن يؤدي إلى بطاريات أكبر حجمًا، والتي تستغرق وقتًا أطول في الشحن، مما يجعلها أقل ملاءمة للآلات التي تعمل في نوبات عمل يومية متعددة وليس لديها وقت توقف لإعادة الشحن.
قدرات انتاج الهيدروجين
من المرجح أن تصل قدرة إنتاج الهيدروجين الأخضر في الهند إلى 5 مليون طن متري سنويًا، مع إضافة قدرة طاقة متجددة مرتبطة بها تبلغ 125 جيجاوات، بحلول عام 2030.
ومن المرجح أن تجلب الأهداف أكثر من 8 تريليون روبية من الاستثمارات وتخلق أكثر من 600000 فرصة عمل. ومن المتوقع أن يتم تجنب ما يقرب من 50 مليون طن سنويًا من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بحلول عام 2030، وفقًا للتقارير.
في أغسطس ، أبلغت وزارة الطاقة الجديدة والمتجددة بالاتحاد عن معيار الهيدروجين الأخضر للهند، والذي يحدد عتبات الانبعاثات لإنتاج الهيدروجين الذي يمكن تصنيفه على أنه “أخضر”.
أصبحت الهند واحدة من الدول القليلة التي لديها تعريف للهيدروجين الأخضر.
وقالت الوزارة في بيان: “بعد مناقشات مع العديد من أصحاب المصلحة، قررت الوزارة تعريف الهيدروجين الأخضر على أنه انبعاث من البئر إلى البوابة لا يزيد عن 2 كجم من ثاني أكسيد الكربون (CO2) لكل كجم من الهيدروجين (H2)”.
يشمل الانبعاث من البئر إلى البوابة معالجة المياه والتحليل الكهربائي وتنقية الغاز والتجفيف وضغط الهيدروجين. يشمل نطاق التعريف كلاً من طرق إنتاج الهيدروجين القائمة على التحليل الكهربائي والكتلة الحيوية.
في الوقت الحالي، يتم احتجاز الهيدروجين في الغالب عن طريق إصلاح الوقود المعتمد على الكربون باستخدام تقنية احتجاز الكربون، والتي تسمى الهيدروجين الأزرق.
الطريقة الأخرى هي تقسيم الماء إلى أكسجين وهيدروجين باستخدام الشوارد الكهربائية. هذا هو الهيدروجين الأخضر.
الطريق أمامنا
ويقال إن قطاع السيارات في الهند يمثل حوالي 18٪ من إجمالي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في البلاد. تم تنفيذ معايير مرحلة بهارات (BS)-VI لمركبات السيارات في 1 أبريل 2020.
وفقًا للمعايير الجديدة، سيتم تقليل انبعاث أول أكسيد الكربون بنسبة 30% وأكاسيد النيتروجين بنسبة 80%. تضع معايير BS-VI أيضًا حدودًا لانبعاثات المواد الهيدروكربونية والجسيمات، والتي لم يتم تحديدها في المعايير السابقة.
ولزيادة خفض الانبعاثات إلى مستويات الصفر إلى جانب تحسين كفاءة استخدام الطاقة، يتم الترحيب بالهيدروجين باعتباره أحد أفضل خيارات الوقود.
وفقًا لوزارة الطاقة الجديدة والمتجددة بالاتحاد، يمكن استخدام الغاز الطبيعي الممزوج بالهيدروجين (ما يصل إلى 18٪) في المركبات المستخدمة. تحتاج المركبات الحالية التي تعمل بالغاز الطبيعي إلى الحد الأدنى من التعديلات أو لا تحتاج إلى أي تعديلات لاستخدام الغاز الطبيعي المخلوط بالهيدروجين.
“يعد الوقود الممزوج بالهيدروجين أحد أسهل الطرق لإزالة الكربون من قطاع السيارات. في حالة الهيدروجين بنسبة 100%، يجب تطوير محرك/مركبة مخصصة. وتضيف الوزارة أن السيارة الخالية من الانبعاثات والتي تعمل بالهيدروجين هي الخطوة المهمة التالية بعد معايير BS-VI.
إن تحقيق عالم خال من الانبعاثات الصفرية على نطاق عالمي سيكون أمرا صعبا، إن لم يكن مستحيلا، وأول شيء يتعين علينا القيام به هو إيجاد وقود مستدام. تعد محركات الهيدروجين من JCB بلا شك خطوة في الاتجاه الصحيح، “أنا الآن مقتنع بأن الهيدروجين، أكثر من طاقة البطاريات الكهربائية، يحمل المفتاح للسيطرة على أزمة المناخ العالمية.
ويضيف بامفورد: “نعم، يمكننا الاستمرار في القيادة، والاستمرار في البناء، والاستمرار في الطيران، والاستمرار في تدفئة منازلنا – كل ذلك دون ضخ أي ثاني أكسيد الكربون أو أي انبعاثات سامة أخرى في الغلاف الجوي”.
