هل حان الوقت للإستعانة بالهيدروجين والإستغناء عن البنزين؟

507
6

يعتبر موضوع الطاقة البديلة موضوع قديم الأزل وبالغ الأهمية، وبسبب أهميته الكبرى، فلا زال الباحثون حول العالم يحاولون جاهدين إيجاد مصادر طاقة بديلة للنفط ومشتقاته مثل البنزين في حالة السيارات خشية نفاذ هذه الطاقة التي كانت ولا زالت تغذي العالم منذ إكتشاف الكهرباء وتطور إستخداماتها في القرون الثلاث الأخيرة.

فعند إكتشاف الطاقة الشمسية وإستخدامها في السيارات، وهي السيارات التي تستمد طاقتها مباشرة من الشمس عبر إمتصاصها من أسطح الخلايا الكهروضوئية التي توضع على سطح السيارات، ولكن الإعتماد على هذا النوع من الطاقة لم يجد نفعا، فالطاقة الشمسية محدودة في قوتها، حيث لا تستطيع الخلايا إمتصاصها إلا في النهار، بالإضافة إلى ذلك فهي مكلفة جدا، بالطبع الشمس متواجدة بشكل مجاني، ولكن التكلفة تكمن في إنشاء الخلايا الكهروضوئية، بالإضافة إلى ذلك فإن عمر هذه الخلايا هو 30 سنة فقط.

السيارات التي تعمل بالطاقة الشمسية لن تستطيع أبدا الوصول إلى سرعة السيارات التي تعمل بالبنزين، فالرقم القياسي لأسرع سيارة تعمل بالطاقة الشمسية هو 91.332 كم/س وهي سيارة مصممة من قبل جامعة آشية اليابانية، واضطرت الجامعة إلى تخفيض وزن السيارة حتى 25 كجم للإستفادة من الوزن الخفيف للوصول إلى هذه السيارة، ومساحة السيارة بالكاد تستطيع أن تكفي لشخص واحد.

فبعد إستحالة الإعتماد على الطاقة الشمسية، قرر الباحثون النظر في مكان آخر لطاقة بديلة للبنزين للسيارات، ويبدو أنهم وجدوا ما يسعون إليه عبر السيارات التي تعمل بخلايا الهيدروجين، فالمركبات التي تعمل بالهيدروجين تطورت بشكل كبير في السنوات الأخيرة حتى أنها وصلت إلى صواريخ الفضاء، حيث إن هذه المركبات تقوم بتحويل الطاقة الكيميائية لعناصر الهيدروجين إلى طاقة ميكانيكية إما عن طريق حرق الهيدروجين أو بإستخدام محرك إحتراق داخلي أو بدمج الهيدروجين مع الأكسجين برابطة كيميائية لتكوين خلايا وقود قادرة على تشغيل السيارات التي تعمل بالكهرباء.

1

  • إنتاج عناصر الهيدروجين

عناصر الهيدروجين لا توجد بشكل تلقائي في الأرض مثل الأكسجين والنتروجين وثاني أكسيد الكربون، فهي ليست مصدر طاقة، التعريف الأفضل لها أنها حامل للطاقة، فهي تتكون بإستخدام مصادر الطاقة المتجددة، ولكنها عملية باهضة جدا، فالعلماء إكتشفوا طريقة أسهل وأقل تكلفة عبر دمج عناصر الهواء مع الهيدروجين وبإستخدام التحليل المائي للكهرباء وبإستخدام بعض التقنيات المستكشفة نتمكن من الحصول على كميات كثيرة من الهيدروجين وبتكلفة بسيطة لمنافسة مصادر الطاقة التقليدية.

تعمل كبرى شركات السيارات مؤخرا على إنتاج تقنيات لتستغل كفاءة وإمكانيات الهيدروجين للعمل عليها في السيارات، فمنذ نوفمبر 2013، ظهرت بعض السيارات تستخدم خلايا وقود الهيدروجين لتكون تحت الإختبار مثل شيفرولية Equinox و هوندا FCX Clarity. ولكن تبقى عيوب إستخدام الهيدروجين هي إنبعاثات غاز الكربون الكبيرة التي تصدرها سيارات الهيدروجين وأيضا كفاءة طاقة الهيدروجين الضعيفة مقارنة مع كفاءة السيارات التي تعمل بالبنزين.

  • الكفاءة والأداء

تويوتا إتخذت خطوة كبيرة جدا في عملية تصنيع السيارات التي تعمل بخلايا وقود الهيدروجين بإنتاجها لـ ميراي التي ستبدأ بيعها في لوس أنجلوس في كاليفورنيا الأمريكية بسعر 216,000 ريال، السيارة ستقطع 502 كيلو متر للتعبئة الواحدة وتحتاج إلى 5 دقائق فقط لتعبئتها بشكل كامل، ولكن التكلفة الكبيرة في عملية إنتاج السيارة ستجعل تويوتا تخسر 375,000 ألف ريال مع كل سيارة تبيعها، تويوتا بسيارتها ميراي أكدت أن السيارة إستطاعت التغلب على مشكلة الإنبعاثات التي ذكرتها مسبقا، فالسيارة عديمة الإنبعاثات إلا من مركب واحد، وهو مركب بخار الماء الذي يجمع بين عناصر الهيدروجين والاكسجين معا عبر ترابط كيميائي، كما أن الشركة أيضا أكدت أنها أيضا وجدت حل لتكلفة التعبئة للسيارات عند قولها بشكل ساخر أنها تستطيع إستخراج الهيدروجين حتى من روث الحيوانات.

أنتجت بعض الجامعات بحوث علمية على سيارات إختبارية لقياس السرعة القصوى التي تستطيع الوصول إليها سيارات الهيدروجين، وتعتبر السيارة Buckeye Bullet 2 من جامعة ولاية أوهايو الأمريكية هي أسرع سيارة هيدروجينية مصممة، حيث إستطاعت الوصول إلى سرعة 461.038 كم/س خلال إختبارها.

  • التكاليف

تبقى مسألة التكاليف هي المشكلة الوحيدة التي لم تجد الشركات لها حل حتى الآن، لأن خلايا وقود الهيدروجين تحتاج إلى عناصر غالية الثمن ونادرة الوجود لإنتاجها، مثل عنصر البلاتين الذي يعمل كمحفز للعملية الكيميائية، وزارة الطاقة الأمريكية في العام 2002 أصدرت تقرير يوضح أن تكلفة إنتاج خلايا وقود هيدروجينية هي 275 دولار للكيلو واط الواحد, مايعادل 1,031 ريال سعودي، أي أن ما تحتاجه السيارة من سعة في الطاقة يكلف 100,000 دولار, اي 375,000 ريال سعودي، هذا الرقم إنخفض إلى 51 دولار للكيلو واط الواحد بحلول 2010.

وتبقى مسألة التحول إلى سيارات خلايا وقود الهيدروجين مسألة وقت فقط لا غير، بسبب التوجه العالمي الكبير للتقليل من إستخدام وقود البنزين التقليدي والبحث عن مصادر طاقة أخرى، بالإضافة إلى إثبات التقنية الجديدة لكفائتها وتفوقها على أي مصدر طاقة بديل آخر مثل الطاقة الشمسية.