كل ما تحتاج معرفته عن سيارات الهيدروجين: التقنية، الأمان، والتكلفة
لا يوجد حاليًا سوى نحو 15,000 سيارة هيدروجينية على الطرق الأمريكية، وجميعها تقريبًا موجودة في ولاية كاليفورنيا. في المقابل، هناك ملايين السيارات الكهربائية التي تجوب الشوارع.
في الوقت الذي ما تزال فيه سيارات الهيدروجين خلف الكواليس، تزداد أهمية المركبات الكهربائية، حيث تركّز كبرى الشركات المصنعة على جعلها القاعدة الأساسية بحلول عام 2030.
ما هي سيارات الهيدروجين؟ وكيف تعمل؟ وما مدى احتمالية قيادتك لواحدة منها؟
كل هذه الأسئلة نُجيب عنها هنا.
ربما سمعت كثيرًا مؤخرًا عن المركبات الكهربائية، وعن القوانين التي تهدف إلى تقليص انبعاثات الكربون من السيارات. لكن هناك نوعًا آخر من المركبات عديمة الانبعاثات، لا يُطلق سوى بخار الماء أثناء السير. إنها المركبات التي تعمل بخلايا وقود الهيدروجين، والتي تشبه السيارات الكهربائية، ولكنها تختلف عنها في بعض الجوانب الرئيسية التي تجعلها نادرة حتى الآن.
فقد تم بيع ما يقرب من 2.5 مليون سيارة كهربائية في الولايات المتحدة حتى الآن. وبالمقارنة، لم يتجاوز عدد السيارات العاملة بالهيدروجين على الطرق الأمريكية 15,000 سيارة بحلول منتصف عام 2022. واللافت أن كاليفورنيا هي الولاية الوحيدة التي تمتلك شبكة من محطات وقود الهيدروجين اللازمة لتشغيل هذه السيارات.
مستقبل مركبات الهيدروجين
قد يكون اقتناء سيارة تعمل بالهيدروجين خيارًا واعدًا إذا كنت تعيش في كاليفورنيا وتبحث عن مركبة عديمة الانبعاثات بمحرك كهربائي. ومع ذلك، يظل هذا الخيار محفوفًا بالمخاطر في الوقت الراهن. فالوقود يُعد أكثر تكلفة من البنزين، كما تبيّن أن بناء شبكة جديدة للتزود بالوقود من الصفر عملية أكثر تعقيدًا وكلفة وأقل موثوقية مما توقعه صانعو السيارات.
فبدون ضغط 10,000 رطل لكل بوصة مربعة من وقود الهيدروجين، تصبح مركبة خلايا الوقود الهيدروجينية مجرد حاوية باهظة الثمن. وبنظرة واقعية، تبدو المركبات الكهربائية وكأنها ستستحوذ على الطرق مستقبلًا.
مركبات الهيدروجين الحالية
منذ عام 2015، طرحت ثلاث شركات كبرى سيارات عاملة بخلايا الوقود: “هوندا كلاريتي فيول سيل”، و”هيونداي نيكسو” الرياضية متعددة الاستخدامات، و”تويوتا ميراي”. ورغم ذلك، لم تبع هيونداي سوى نحو 1,500 سيارة نيكسو، بينما أوقفت هوندا رسميًا إنتاج جميع طرازات كلاريتي.
من جهتها، باعت تويوتا – والتي تُعد الأكثر التزامًا بطاقة الهيدروجين – حوالي 10,700 سيارة ميراي في الولايات المتحدة على مدى جيلين، رغم تقديمها خصومات كبيرة لتشجيع المبيعات.
كيف تعمل سيارات الهيدروجين؟
تعتمد سيارات الهيدروجين، مثلها مثل السيارات الكهربائية، على محرك كهربائي لتدوير العجلات. لكن بدلاً من بطارية كبيرة، تستخدم خلايا وقود تمرّر الهيدروجين النقي عبر غشاء خاص ليتفاعل مع الأكسجين، مما يُولّد الكهرباء اللازمة لتشغيل المحرك، وينتج عن ذلك بخار ماء فقط.
لهذا السبب، تُعرف هذه المركبات باسم “السيارات الكهربائية بخلايا الوقود”، وهي في الواقع مركبات هجينة متسلسلة.
من الناحية العلمية، يُعتبر الهيدروجين ناقلًا للطاقة وليس وقودًا بحد ذاته، لكنه يُستخدم عمليًا لتعبئة السيارات في محطات متخصصة تستغرق عملية التعبئة بها نحو خمس دقائق، وهي مدة تضاهي الوقت المستغرق في تعبئة البنزين.
يُعدّ الهيدروجين العنصر الأكثر وفرة في الكون، لكنه لا يوجد نقيًا في الطبيعة، بل يكون دائمًا متحدًا مع عناصر أخرى، مما يتطلب فصله باستخدام كميات هائلة من الطاقة – وغالبًا ما يتم إنتاجه من مصادر أحفورية مثل الغاز الطبيعي، مع انبعاث ثاني أكسيد الكربون كمنتج ثانوي.
تجربة القيادة
تُشبه قيادة سيارة الهيدروجين تجربة قيادة سيارة كهربائية، وإن لم تكن الأسرع دائمًا. فهي مزوّدة بنظام كبح متجدد لاستعادة الطاقة أثناء التباطؤ، كما لا تحتوي على علبة تروس.
تعمل خلايا وقود الهيدروجين بكفاءة أكبر عندما يكون ناتج الطاقة ثابتًا، وهو ما يجعلها مثالية كمصدر طاقة احتياطية. لكن السيارات تتطلب طاقة متفاوتة للغاية – من نحو 15 كيلوواط للحفاظ على السرعة على طريق سريع مستوٍ، إلى 150 أو 300 كيلوواط للتسارع.
تويوتا ميراي، وهي الأشهر بين سيارات الهيدروجين، مزوّدة بخلية وقود بطاقة 90 كيلوواط، وتستخدم بطارية صغيرة لدعم التسارع، تُشحن من فائض طاقة الخلية أو من الكبح المتجدد. وتُحقق هذه المركبات مدى يصل إلى 300 ميل وفقًا لوكالة حماية البيئة الأمريكية، إلا أن هذا المدى ينخفض عند القيادة بسرعات عالية.
مدى الأمان
تُعتبر سيارات الهيدروجين آمنة للغاية بفضل خزانات الضغط العالي المصممة لتحمل أعنف الحوادث دون تسريب. وعلى الرغم من المخاوف المرتبطة بانفجار “هيندنبورغ” الشهير عام 1937، إلا أن التكنولوجيا الحديثة أثبتت موثوقيتها. حتى الآن، لم تُسجّل أي حوادث أو وفيات مرتبطة مباشرة بمكونات الهيدروجين في السيارات المطروحة.
محطات التزود بالوقود
على الرغم من أن تعبئة الوقود تصبح عملية سهلة مع الممارسة، إلا أن المستخدمين يحتاجون إلى بعض الوقت للتعود على التعامل مع فوهة التزود بالهيدروجين وضبطها بشكل صحيح.
ومع ذلك، فإن البنية التحتية لتوزيع الهيدروجين ما تزال ضعيفة، كما حدث في منطقة خليج سان فرانسيسكو في يونيو 2019، حينما فقدت تسع محطات من أصل 11 قدرتها على العمل بسبب انفجار، ما اضطر الشركات إلى استخدام شاحنات ديزل لنقل خزانات الهيدروجين من جنوب كاليفورنيا.
تكلفة الوقود
نظرًا لقلة عدد المحطات، يظل الهيدروجين سلعة باهظة الثمن. ووفقًا لمجلس كاليفورنيا لأعمال الهيدروجين، تتراوح تكلفة الكيلوغرام الواحد من الهيدروجين بين 10 و17 دولارًا، ما يُعادل من 5 إلى 8.5 دولارات لكل غالون من البنزين.
لتخفيف هذا العبء، قدمت شركات مثل هوندا وهيونداي وتويوتا وقودًا مجانيًا للعملاء لفترات زمنية محددة، حيث منحت تويوتا مثلًا ما يصل إلى 15,000 دولار من الوقود المجاني خلال مدة إيجار ثلاث سنوات، أو حتى ست سنوات من الملكية.
الصيانة والدعم الفني
تتشابه إجراءات صيانة سيارات الهيدروجين مع السيارات الكهربائية من حيث ضرورة اتخاذ تدابير سلامة إضافية. فالمركبات مزوّدة بخزانات قوية من ألياف الكربون لحفظ الهيدروجين تحت ضغط عالٍ يبلغ 10,000 رطل لكل بوصة مربعة (700 بار).
وباستثناء بعض مكونات نظام الوقود، لا تختلف عمليات الصيانة الدورية عن تلك الخاصة بالسيارات التقليدية. وقد فرضت ولاية كاليفورنيا مجموعة من اللوائح الصارمة لضمان سلامة أي عمليات إصلاح أو تعامل مع الهيدروجين المتسرب.
