فقدت المركبات التي تعمل بخلايا الوقود مزاياها لمرة واحدة من حيث المدى والشحن السريع، ومن المرجح أن تظل غير قادرة على المنافسة مع البطاريات الكهربائية ، وفقًا لمعهد أبحاث ألماني مستقل، فتكاليف التشغيل أكثر أهمية من للسيارات، مما يجعل حالة استخدام الشاحنات الكهربائية التي تعمل بخلايا الوقود أصغر حجمًا.
ووفقا لدراسة في مجلة نيتشر للإلكترونيات، فإن إلحاح أزمة المناخ يعني أن العالم يجب أن يركز على تسريع بناء المركبات التي تعمل بالبطاريات والبنية التحتية سريعة الشحن، بدلاً من السيارات والشاحنات التي تعمل بخلايا الوقود الهيدروجينية ومحطات تعبئة الهيدروجين.
بينما كتب الدكتور باتريك بلوتز، منسق أعمال اقتصاد الطاقة وحدة في معهد فراونهوفر لأبحاث النظم والابتكار (ISI) في ألمانيا، أن الهيدروجين سيلعب دورًا حيويًا في الصناعة والشحن، وأنواع وقود الطائرات الاصطناعية، لكن بالنسبة للنقل البري، لا يمكن انتظار اللحاق بتكنولوجيا الهيدروجين، وينبغي أن ينصب التركيز الآن على المركبات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات في نقل الركاب والبضائع، فإن “نافذة الفرصة لتأسيس حصة سوقية ذات صلة لسيارات الهيدروجين جيدة مثل الإغلاق”.
ويشير إلى أنه في بداية العام الماضي، كان هناك حوالي 25000 سيارة تعمل بخلايا وقود الهيدروجين على الطرق في مختلف أنحاء العالم، وهناك طرازان من طراز FCEV متاحان للشراء (Toyota Mirai و Hyundai Nexo) ، وحوالي 540 محطة تعبئة هيدروجين قيد التشغيل حول العالم.
يضيف بلوتز ، “على النقيض من ذلك، مع بداية عام 2022 ، من المحتمل أن يكون هناك حوالي 15 مليون سيارة كهربائية ومركبة هجينة تعمل بالبطارية على الطرق في جميع أنحاء العالم، تبيع جميع الشركات المصنعة تقريبًا الآن مثل هذه المركبات، مع توفر أكثر من 350 طرازًا على مستوى العالم”.
وبينما يشحن معظم سائقي السيارات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات (BEV) حاليًا في المنزل، كان هناك حوالي 1.3 مليون نقطة شحن عامة قيد التشغيل في عام 2020، ربعها كان من أجهزة الشحن السريع (على الأقل 22 كيلو وات) – وأكثر من 1000 جهاز شحن عام من ما يصل إلى 300 كيلو واط متوفر الآن في أوروبا.
يقترح بلوتز، أن التطورات التكنولوجية الأخيرة تعني أن FCEVs لم يعد لها سبب وجود، “عندما كان للمركبات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات نطاقًا محدودًا (نطاقات) أقل من 150 كم، واستغرق الشحن بضع ساعات، كان هناك قطاع مهم وكبير في السوق للمركبات التي تعمل بخلايا الوقود: السفر لمسافات طويلة، جعلت كثافة الطاقة العالية للهيدروجين المضغوط، مقارنة بالمركبات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات، والقدرة على التزود بالوقود في غضون بضع دقائق فقط.
المركبات التي تعمل بخلايا الوقود مثالية للرحلات الطويلة المتكررة، لكن السيارات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات تقدم الآن نطاقًا واقعيًا يبلغ 400 كيلومتر تقريبًا ويستخدم الجيل الأحدث بطاريات 800 فولت، والتي يمكن شحنها لنطاق يصل إلى 200 كيلومتر في حوالي 15 دقيقة.
ويضيف: “يبدو أن العديد من الاستثمارات الجارية في سيارات الهيدروجين تتبع مغالطة التكلفة الغارقة: لقد أنفقنا بالفعل الكثير على هذه التكنولوجيا، دعونا لا نستسلم الآن، لكن مع تنوع وتوافر الحجم ذات التأثير الكامل للبطاريات، ومع المزيد من التخفيضات في التكاليف وتحسين أداء المركبات الكهربائية والبنية التحتية للشحن، فمن غير المرجح أن تتمكن سيارات خلايا الوقود من المنافسة.
يقول بلوتز، إن قطاع النقل بالشاحنات التي تعمل بالوقود الهيدروجيني أقل تقدمًا أيضًا من القطاع الذي يعمل بالبطاريات، مشيرًا إلى وجود 30 ألف شاحنة تعمل بالبطاريات الكهربائية في المخزون على مستوى العالم، معظمها في الصين.
كما يوضح، لم يتم تشغيل الشاحنات الكهربائية التي تعمل بخلايا الوقود إلا في تجارب اختبارية (من مصنعين اثنين) حتى الآن، ولم تتوفر بعد تجاريًا، مضيفًا أنه تم بالفعل الإعلان عن أكثر من 150 طرازًا من الشاحنات الكهربائية التي تعمل بالبطارية. الشحن المتوسط والثقيل.
ويشير بلوتز إلى التحدي الحالي للمركبات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات يتمثل في التشغيل اللوجستي لمسافات طويلة (بمتوسط 100000 كيلومتر في السنة)، ونقل البضائع الثقيلة جدًا (مما يعني ارتفاع استهلاك الطاقة لكل كيلومتر)، وهذه هي حالة الاستخدام التي تتم مناقشتها غالبًا لشاحنات الهيدروجين، حيث انضم العديد من مصنعي الشاحنات، فضلاً عن مزودي خلايا الوقود والبنية التحتية، إلى قواهم وأعلنوا هدفًا يتمثل في 100000 شاحنة تعمل بخلايا الوقود على الطرق الأوروبية بحلول عام 2030.
“ولكن هذا يبدو غير مرجح للغاية عند مقارنته بإعلانات الشركات حول أقرب تاريخ لبدء إنتاج سلسلة شاحنات كهربائية تعمل بخلايا الوقود في عام 2027، وبحلول ذلك الوقت، ستكون المركبات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات من الجيل الثاني متاحة تجارياً بالفعل وعملية.
يوضح أنه في حين أن النقل بالشاحنات لمسافات طويلة التي تزيد عن 500 كيلومتر في اليوم “يمثل تحديًا” بالنسبة لخيارات البطارية الكهربائية، فإن اللوائح الأوروبية تعني أن سائقي الشاحنات مطالبون بالتوقف لمدة 45 دقيقة بعد القيادة لأكثر من أربع وأربعين دقيقة – نصف ساعة.
يقول بلوتز: “في غضون 4.5 ساعات، يمكن لشاحنة ثقيلة السفر لمسافة تصل إلى حوالي 400 كيلومتر، وبالتالي فإن نطاقات البطارية العملية التي تبلغ حوالي 450 كيلومترًا ستكون كافية، إذا كان الشحن السريع عالي الطاقة للشاحنات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات متاحًا على نطاق واسع”.
فشحن 400 كيلومتر في 45 دقيقة لشاحنة ثقيلة، يعني حوالي 800 كيلوواط من متوسط طاقة الشحن، معيار الشحن السريع الحالي، يسمح بما يصل إلى 350 كيلو واط، ولكن يجري تطوير معيار نظام شحن جديد للميجاوات، والذي من المفترض أن يسمح بشحن أكثر من 2 ميجاوات؛ من المتوقع أن تظهر المواصفات في نهاية العام الجاري، مع وجود معيار نهائي في عام 2023.
ويخلص بلوتز إلى القول: “إذا لم يبدأ مصنعو الشاحنات الإنتاج الضخم لشاحنات خلايا الوقود قريبًا لتقليل التكاليف، فلن تنجح هذه المركبات أبدًا في النقل البري منخفض الكربون، يتعين على صانعي السياسات والصناعة أن يقرروا بسرعة ما إذا كانت مكانة الشاحنة الكهربائية التي تعمل بخلايا الوقود كبيرة بما يكفي لمواصلة تطوير تكنولوجيا الهيدروجين، أو ما إذا كان الوقت قد حان لتقليل خسائرهم وتركيز الجهود في مكان آخر”.
ويدفع مصنعو الشاحنات لبناء شبكة شاحن ميغاواط في أوروبا ، كما تم اقتراح مواقع محتملة لشواحن سريعة، حيث اقترحت مسودة اقتراح البنية التحتية في أوروبا الحاجة إلى أجهزة شحن عالية الطاقة كل 50 كيلومترًا على طول شبكة الطرق السريعة الرئيسية.
يشير بلوتز، الذي كان يبحث عن النقل النظيف منذ عام 2011، إلى الدراسات التي تشير إلى أن تكاليف الملكية الإجمالية للشاحنات التي تعمل بخلايا الوقود ستكون أعلى منها للطرازات التي تعمل بالبطاريات بشحن ميجاواط، مضيفًا: “بالنسبة للشاحنات ، تعد تكاليف التشغيل أكثر أهمية من للسيارات، مما يجعل حالة استخدام الشاحنات الكهربائية التي تعمل بخلايا الوقود أصغر حجمًا “.
ومع ذلك ، لا يزال من الممكن أن تتمتع شاحنات H 2 بميزة عملية “للنقل الثقيل حقًا في المناطق النائية” ، كما يوضح ، مضيفًا: “ولكن يبقى السؤال: هل هذه المناطق المتخصصة كبيرة بما يكفي للحفاظ على التسويق التجاري ووفورات الحجم المطلوبة للإنتاج شاحنات كهربائية خلايا الوقود والبنية التحتية الخاصة بهم؟
“اعتمادًا على الحجم المحدد للمكانة المتخصصة ، قد يكون الوقود الحيوي أو الوقود الاصطناعي المتجدد كافياً بعد عام 2030 لتشغيل التطبيق بحيادية الكربون.”
