السيارات الهيدروجينية هل تتفوق على السيارات الكهربائية في المستقبل ؟
السيارات الهيدروجينية مقابل السيارات الكهربائية أيهما أكثر استدامة وماهو أفضل بديل تنقل للمستقبل .
كيف تعمل السيارات الهيدروجينية
تحتوي السيارة التي تعمل بخلايا وقود الهيدروجين على خزان هيدروجين يغذي خلية القود بغاز الهيدروجين عالي الضغط الذي يمتزج بالأكسجين. يبدأ هذا المزيج تفاعلًا كهروكيميائيًا ينتج الكهرباء لتشغيل المحرك الكهربائي. هذا يعني أن سيارة الهيدروجين لها خصائص متشابه مع السيارات الكهربائية .
خلايا الوقود هي المكون الرئيسي للسيارات التي تعمل بالهيدروجين . باختصار ، تقوم خلايا الوقود بتحويل غاز الهيدروجين المخزن “بخلطه مع الأكسجين” إلى كهرباء. ثم يتم استخدام هذه الكهرباء لتشغيل محرك كهربائي لدفع السيارة ، دون أي انبعاثات سامة من أنبوب العادم.
كيف تعمل السيارات الكهربائية
يتم تشغيل السيارات الكهربائية بواسطة محركات كهربائية تسحب التيار من بطارية قابلة لإعادة الشحن أو مصادر كهربائية أخرى. بمجرد أن يعمل المحرك ، لا يحدث أي تفاعل كيميائي ، وذالك بفضل بطاريات الطاقة التي تم شحنها سابقًا. ولكن أيهما أكثر بيئية واستدامة؟ السيارات الكهربائية أم سيارات الهيدروجين؟ قبل استخلاص الاستنتاجات النهائية ، دعونا أولاً نلقي نظرة على أهم خصائص كل نوع من المركبات.
نطاق القيادة
يمكن لسيارة Hyundai Nexo التي تعمل بالهيدروجين السفر لمسافة تصل إلى 550 كيلومترًا ، أي تقريبًا نفس طراز تسلا موديل S 2021 الكهربائي ، الأفضل من نوعه. ومع ذلك ، من الصعب معرفة مدى قيادة هذه السيارات بدقة. يعتمد ذلك على عدد من المقاييس مثل عدد الركاب الذين تستقلهم السيارة ، إذا كان مكيف الهواء يعمل أو مطفأ ، وسواء كانت السيارة على طريق سريع أو عالقة في حركة المرور .
ومع ذلك ، نظرًا لأن سيارات الهيدروجين تحزم تخزين الطاقة بكثافة ، فإنها عادة ما تكون قادرة على تحقيق مسافات أطول. في حين أن معظم السيارات الكهربائية يمكنها السفر ما بين 100-200 ميل بشحنة واحدة ، يمكن أن تصل المركبات الهيدروجينية إلى 300 ميل ، وفقًا لـ AutomotiveTechnologies.
محطات الطاقة
يتزايد عدد محطات الطاقة للمركبات الكهربائية كل يوم وكان هناك 20،000 محطة شحن كهربائية في الولايات المتحدة في 2018. وهو رقم كبير بالمقارنة مع 45 محطة لإعادة تعبئة الهيدروجين في الولايات المتحدة ، ومعظمها في منطقة كاليفورنيا ، وفقًا لوزارة الطاقة الأمريكية . في الواقع ، لا تزال البنية التحتية والإمداد والتكنولوجيا لسيارات الهيدروجين متأخرة عن السيارات الكهربائية بسنوات.
وقت التشغيل
إن مقدار الوقت الذي يستغرقه ضخ الهيدروجين في الخزان (من 5 إلى 10 دقائق ، تمامًا مثل أي سيارة تعمل بالبنزين) . بينما توفر أجهزة الشحن السريعة من Tesla (بقدرة 120 كيلوواط) طاقة للبطاريات بنسبة 80٪ في نصف ساعة .
الحصول على الهيدروجين
على الرغم من أن الهيدروجين هو العنصر الأكثر شيوعًا في الكون ، إلا أنه غير موجود في شكله النقي في كوكب الارض. هذا يعني أننا إذا أردنا استخدامه كوقود لسياراتنا ، فنحن بحاجة إلى إنتاجه من الماء أو الغاز الطبيعي أو أنواع الوقود الأحفوري الأخرى . ولهذا ، يجب استخدام الطاقة وتدخل التكاليف البيئية والاقتصادية في المعادلة.
من ناحية ، يمكننا الحصول على الهيدروجين بطريقة نظيفة عن طريق عكس عملية التحليل الكهربائي للماء. تكمن المشكلة في أن عملية فصل جزيئات H20 للحصول على الهيدروجين تستهلك قدرًا كبيرًا من الطاقة ، مما يجعلها عملية مكلفة للغاية.
ومع ذلك ، إذا كانت هذه الطاقة قادرة على الحصول عليها من مصادر الطاقة المتجددة مثل الشمس أو الرياح ، فإن دورة الطاقة الصافية يمكن أن تنخفض الكربون بشكل كبير وتصبح العملية أكثر صداقة للبيئة. ومع ذلك ، هناك موقف آخر يتمثل في كفاءة العملية ، حيث تكون فعالة بنسبة 75٪ فقط وتسمح بفقد 25٪ من الكهرباء.
هذا هو السبب في أن معظم الوقود الهيدروجيني يتم الحصول عليه اليوم من خلال عملية إعادة تشكيل الغاز الطبيعي ، وهو أقل تكلفة من التحليل الكهربائي. الجانب السلبي هو أن المنتجات الثانوية الضارة مثل ثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون يتم إنتاجها في هذه العملية ، مما يساهم في الاحتباس الحراري .
الخلاصة
لكن مع تطور التكنولوجيا ، ربما يمكن تحسين عملية التحليل الكهربائي للماء للحصول على الهيدروجين واستخدامه بشكل أكبر مع زيادة كفاءة العملية. لأن السيارات الهيدروجين تعني استخدام الطاقة مرتين “لصنع الهيدروجين ثم استخدامه لتشغيل المركبات” . في حين أن السيارات الكهربائية يمكنها استخدام الطاقة من الشبكة على الفور هي حجة قوية لصالح السيارات الكهربائية. لأنه بعد تحويل الكهرباء إلى هيدروجين والعودة إلى الكهرباء قد يؤدي إلى فقدان الطاقة بنسبة تصل إلى 45٪ ، مما يجعلها عملية غير فعالة للغاية .
ومع ذلك ، بينما يتم تطوير طرق جديدة لإنتاج الهيدروجين ، مثل غشاء تبادل البروتون ، والذي ، وفقًا للعلماء ، قد يصل إلى كفاءة 86٪، علينا أن ننتظر ونرى ما سيحدث.