البطاريات الكهربائية في مواجهة المركبات التي تعمل بخلايا الوقود ..تعاون ام تنافس؟

كتبت : حبيبة جمال

هل حان الوقت لإنهاء المعركة بين البطاريات ومركبات خلايا الوقود، وتوحيد مصادر الطاقة النظيفة هذه في مهمة إزالة الكربون من السيارات؟

لقد شكلت ندرة الموارد العالمية تحديًا كبيرًا أمام تطور التكنولوجيا المستدامة في السنوات الأخيرة – وخاصة في صناعة المركبات المستدامة. ومع تزايد الاعتراف بأنه لا توجد تكنولوجيا وحدها قادرة على دفع حركة الاستدامة إلى الأمام، فمن المرجح أن يكون دمج المركبات التي تعمل بالبطاريات وخلايا الوقود هو الخيار الأفضل للشركات التي تسعى جاهدة لتحقيق إزالة الكربون بنسبة 100٪.

وفقا لشركة تكنولوجيا المواد الدائرية الرائدة، أوميكور، فإن الفرق الأكثر أهمية بين البطاريات وخلايا الوقود هو أن الأولى تخزن الطاقة التي تستخدمها بعد ذلك، في حين أن الأخيرة تولد الطاقة عن طريق تحويل الوقود المتاح. ولذلك، يمكن لخلايا الوقود إنتاج الطاقة طالما كان هناك إمكانية الوصول إلى الوقود.

ومن المثير للاهتمام أن خلية الوقود يمكن أن تحتوي أيضًا على مكون بطارية لتخزين الطاقة التي تولدها. على الرغم من أن الهدف الأساسي لشركة Umicore هو تطوير محفزات خلايا الوقود بغشاء تبادل البروتون (PEM)، فإن الشركة تدرك فوائد الجمع بين حلي الطاقة لإنشاء محركات كهربائية من شأنها مواجهة تحدي الطاقة النظيفة بشكل مباشر: “سيكون لكلتا التقنيتين مكانهما حل هجين. اعتمادا على التطبيق، إما يمكن أن يكون أفضل إجابة. كل هذا يتوقف على الاحتياجات والمتطلبات وظروف استخدامه.

في حين أنه من الواضح أن السيارات التي تعمل بالبطاريات قد وصلت إلى الشهرة بشكل أسرع من سيارات الهيدروجين (خاصة في عالم سيارات الركاب)، إلا أن السيارتين في الواقع لا تتعارضان تمامًا مع بعضهما البعض. وفقًا لـ Global Spec، مع بدء المزيد من الأشخاص في التحول إلى حلول الطاقة النظيفة واضطرار شركات تصنيع السيارات إلى تلبية الطلب على مركبات مستدامة وموثوقة وبأسعار معقولة، فمن المحتمل أن تظهر نماذج هجينة تجمع بين عناصر البطاريات وخلايا الوقود.

حلول الطاقة النظيفة

فضل العديد من الشركات والأفراد السيارات التي تعمل بالبطاريات الكهربائية بسبب كفاءتها الشهيرة في استخدام الطاقة (نظرًا لأنها تعيد استخدام 80-90% من الطاقة المخزنة بداخلها)، وانخفاض تكاليف التشغيل وسهولة الشحن. على سبيل المثال، صممت شركة تسلا أنظمة تصنيع مثيرة للإعجاب لإنتاج أعداد كبيرة من السيارات التي تعمل بالبطاريات الكهربائية ضمن أسطول واحد. أصبحت عملية “Gigacasting” الخاصة بهم (إنتاج قطعة عملاقة واحدة بدلاً من الكثير من القطع الصغيرة) مشهورة بمدى تقليل التكلفة ووقت الإنتاج لأسطول من السيارات الكهربائية – مما يجعل السيارات الكهربائية التي تعمل بالبطارية أقل تكلفة ويمكن الوصول إليها. إلى جمهور أوسع.

ومن ناحية أخرى، يفضل أنصار المركبات التي تعمل بخلايا الوقود (أو الهيدروجين) عمليات التزود بالوقود الأسرع ونطاق القيادة الأطول. في حين أن السيارة الكهربائية التي تعمل بالبطارية تتطلب ساعات من وقت إعادة الشحن، فإن شاحنة مقطورة أكبر بكثير ستستغرق 15 دقيقة فقط. بالنسبة للمركبات الأكبر حجمًا التي تقوم بجولات متعددة في اليوم، يبدو أن خلايا الوقود هي الخيار المعقول. وبما أن الهيدروجين يتمتع بكثافة طاقة أعلى من البطاريات، فإن مجموعة نقل الحركة التي تعمل بخلايا الوقود سوف تزن أقل وبالتالي تسمح لمركبتها بالسفر لفترة أطول، بينما تحمل شحنات أثقل.

في الآونة الأخيرة، عقدت شركة First Hydrogen لحلول التنقل بالهيدروجين الأخضر شراكة مع شركة إدارة الأسطول Rivus لتقييم أداء سيارتها الهيدروجينية الجديدة تمامًا. ومن الواضح أنه مع تطور تقنيات الهيدروجين، أصبحت مجموعة من الشركات وأصحاب المصلحة مهتمين بقدرات المركبات التي تعمل بخلايا الوقود على نطاق أوسع.

“ستعرض نتائج [Rivus’s] قدرات سيارتنا لجمهور جديد من عملاء الأساطيل وتخلق طلبًا في السوق. ستساعدنا مدخلات Rivus على تحسين الأداء وستبلغ أيضًا خططنا لتطوير المركبات ونشرها في المستقبل. يقول ستيف جيل، الرئيس التنفيذي للسيارات في شركة First Hydrogen: “ستساعدنا خبرة الفريق أيضًا في دعم مشغلي الأساطيل للتحول إلى المركبات عديمة الانبعاثات”.

بالإضافة إلى ذلك، في حين أن الموارد اللازمة لإنتاج كميات كبيرة من بطاريات الليثيوم أيون غير متوفرة حاليا، فإن إنتاج خلايا الوقود يتطلب مواد أكثر شيوعا (مثل الألومنيوم والفولاذ المقاوم للصدأ). وهذا يعني أن المركبات التي تعمل بخلايا الوقود قد تبدو الخيار الأفضل على المدى الطويل لاستدامة سلسلة التوريد.

الجمع بين أساليب الطاقة لإنتاج حل هجين مستدام

على الرغم من أن حلول البطاريات وخلايا الوقود لا تزال تواجه انتقادات لعدم قدرتها على أن تكون محايدة تمامًا للكربون (ويرجع ذلك أساسًا إلى التخلص من البطاريات ونقل الهيدروجين)، إلا أن كلاهما لا ينتجان أي انبعاثات من أنبوب العادم على الإطلاق ومن الواضح أنهما أكثر صداقة للبيئة. من وسائل النقل التقليدية.

ولذلك، بدأ العديد من مصنعي السيارات والباحثين والمستهلكين في إدراك الإمكانات التي تتمتع بها البطاريات وخلايا الوقود عندما يتم تجميع قدراتها معًا لتشغيل السيارات الكهربائية.

وقال بيرند هايد، الشريك الرئيسي في شركة ماكينزي آند كو، لـ Automotive News: “أعتقد أننا سنرى في العام المقبل أننا سنحتاج إلى كلتا التقنيتين”. “الجزء المثير للاهتمام هو أن الأمر لا يعتمد فقط على تكنولوجيا الدفع لمجموعة نقل الحركة، بل يتعلق أيضًا بالبنية التحتية. وسنرى أن البنى التحتية ستكون أرخص للمجتمع مما لو قمنا فقط بإنشاء بنية تحتية كهربائية بالكامل.

ووافق جاكي بيردسال، كبير مديري الهندسة في مجموعة تكامل خلايا الوقود في تويوتا، على ما يلي: “المركبات الكهربائية التي تعمل بالهيدروجين وخلايا الوقود متكاملتان. هناك حالتان استخدام مختلفتان. مهمتنا هي توفير هذه التقنيات الخالية من الانبعاثات، لجعلها متاحة للعملاء، وبعد ذلك يمكن للعميل اختيار التطبيق أو مجموعة نقل الحركة التي تناسب أسلوب حياتهم [و] التي تناسب احتياجات أسطولهم بشكل أفضل.

ويرى هايد وبيردسال أنه ستكون هناك حاجة إلى كل من السيارات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات الكهربائية وخلايا الوقود لتحقيق أهداف إزالة الكربون على مستوى العالم. في حين من المرجح أن تظل البطاريات معروفة بإعادة استخدامها بكفاءة للطاقة وانخفاض تكلفة التشغيل، فمن المحتمل أيضًا أن تصبح خلايا الوقود أكثر شيوعًا نظرًا لأن قدرتها على إعادة التزود بالوقود بشكل أسرع ولمسافات أطول تصبح أكثر سهولة أيضًا – خاصة مع شركات مثل Umicore وFirst Hydrogen. مواصلة البحث وتجربة طرق جديدة لاستخدام الهيدروجين كمصدر للطاقة النظيفة.

وبشكل عام، يبدو أن الحل الهجين لمشكلة الطاقة النظيفة هو أفضل طريقة للمضي قدمًا. نظرًا لأن كلاً من طاقة البطارية وطاقة خلايا الوقود لها فوائدها وعيوبها اعتمادًا على احتياجات ومتطلبات وظروف استخدامها، فربما حان الوقت لتكنولوجيا الطاقة وشركات تصنيع السيارات لإيجاد طرق جديدة للجمع بين مصادر الطاقة هذه.

إذا تمكنا من الاستفادة من نقاط قوتهم وتوحيدها، فمن المحتمل أن تتمتع حركة الطاقة الخضراء بقدرة أكبر على التركيز على تطوير حلول قيادة أكثر ذكاءً وتحسين الإدارة التشغيلية لتحسين تجربة السيارة أيضًا.