مصدر ممتاز لتكنولوجيا الطاقة المتجددة

السيارات الهيدروجينية : طرقات العام تشهد اقبالا كبيرا

عنود القبندي

هناك التزام عالمي متزايد ببيئة أنظف وباستبدال المخزون المحدود من الفحم الحجري والبترول والغاز الطبيعي بمصادر الطاقة المتجددة. ويعتبر الهيدروجين واحداً من أصعب هذه المصادر المحتملة وأكثرها تبشيراً بنجاح محتمل يعتبر أكثر العناصر الكيميائية وفرة في العالم ينتقل، كمصدر للوقود وكناقل للطاقة الكهربائية، من عالم القصص الخيالية العلمية والأبحاث الأولية إلى المستودعات والمطارات وأبراج الهاتف الخليوي والطرق العامة.

والهيدروجين هو مصدر الطاقة المتجددة المتعدد الاستعمالات أكــــثر من أي مصدر آخر في العالم، فهو وقــــود عام يمكن حرقة في محرك أو دمجه في خلية (غلفانية) تعمل بالوقود لتوفير الطاقة للسيارات والمباني والمنازل ومحطات الكهرباء العامة أو أي مرفق أو شيء آخر يستخدم الطاقة الكهربائية. والهيدروجين أكفأ 30 % من البنزين لدى حرقه في المحركات. ولدى استخدام خلية غلفانية لمد سيارة بالطاقة، فإن الخلية تكون أكفأ بنسبة 100 % أو 200 % من البنزين. ولا ينبعث غاز ثاني أكسيد الكربون من المحركات العاملة بالهيدروجين، ولا ينتج عن استخدام الخلايا الغلفانية سوى ماء نقي.

ويشكل الهيدروجين في الخلايا الغلفانية ناقلاً للطاقة لا وقودا. وناقل الطاقة هو مادة أو نظام ينقل الطاقة بشكل صالح للاستخدام من مكان إلى مكان آخر. وتقوم الكهرباء، وهي أكثر المواد الناقلة للطاقة شيوعا، بنقل الطاقة المخزونة في الفحم واليورانيوم وغيرهما من المصادر إلى محطات الطاقة الكهربائية التي توزع الطاقة التي تم تحويلها إلى تيار كهربائي على المنازل ومؤسسات الأعمال.

التحديات والتقدم

يتواجد الهيدروجين بوفرة على كوكب الأرض ولكنه لا يتواجد إلا كمركّب مع عناصر أخرى، فذرتان من الهيدروجين مع ذرة من الأوكسجيـــن تشكــــل الماء (H2O)، وعندما يتحد الهيدروجين مع الكربون يشكل مركبات ( أي هيدروكربونات) مثل الميثان والفحم والبترول.

إن التحديات الرئيسية الثلاثة في مجال إنتاج الهيدروجين هي: كيف يمكن إنتاج الهيدروجين بكلفة تعادل 2 أو 3 دولارات هي كلفة غالون البترول؛ وبالنسبة للخزن، كيف نخزن ما يكفي من الهيدروجين على متن السيارة كي نمكنها من قطع مسافة 300 ميل (483 كم) بصورة اقتصادية؛ وبالنسبة للخلايا الغلفانية، كيف نوصلها إلى الحد الذي تصبح معه قادرة على منافسة المحركات العاملة بالبنزين من حيث الكلفة ومن حيث فترة الاستدامة.

ويمكن إنتاج الهيدروجين بالطرق الكيماوية من الوقود الأحفوري الهيدروكربوني أو من مجموعة من المصادر المتجددة. ولكن الطاقة الكهربائية المنتجة من هيدروجين الوقود الأحفوري ليست قابلة للتجدد وهي تولد انبعاث غازات مسببة لظاهرة الاحتباس الحراري. إن الهيدروجين يبشر بنجاح هائل لمستقبل من الطاقة المستدامة كعنصر أساسي في مزيج من أنواع الوقود المختلفة. وفي حين أنه ما زالت هناك عقبات يجب التغلب عليها، إلا أن لدينا في الولايات المتحدة علماء ومهندسين ممتازين ونعكف حالياً على معالجة أمر المشكلة.

على الطريق

تسير المئات من السيارات العاملة بالهيدروجين على الطرق العامة في مختلف أنحاء العالم يوميا، وقد أنتجت ثلاث شركات على الأقل، بي إم دبليو وهوندا وجنرال موتورز، أولى سياراتها العاملة بالهيدروجين. وبدأ منتجو السيارات العاملة بالهيدروجين يقدمونها لزبائنهم لتجربتها فترة مطولة. وتسير هذه السيارات إما بمحركات تعمل بالهيدروجين أو بخلايا غلفانية.

وعن وزارة الطاقة الأميركية ومنتجي السيارات وجمعية الهيدروجين القومية يقولون إن بإمكان المستهلكين توقع مشاهدة السيارات الهيدروجينية في صالات بيع السيارات بحلول العام 2020.

وبين الاستخدامات المبكرة والمتزايدة للخلايا الغلفانية التي بدأت توفر بالفعل في الكلفة في بعض الأسواق استخدامها كمصدر احتياطي لسد الاحتياجات الطارئة في أبراج الهاتف الخليوي ومرافق الطوارئ، واستخدامها في الرافعات المشعّبة وسيارات الشحن التي تتعامل مع المواد، وفي سيارات المطارات من جميع الأنواع، وفي أنظمة حقن الهيدروجين في سيارات الشحن مما يمكنه توفير 10% من كلفة الوقود.

الوقود البديل

إن الهيدروجين مكمن ممتاز لتكنولوجيات الطاقة المتجددة. ذلك أنه يمكن استخدامه مع التكنولوجيا الأحفورية والنووية وتكنولوجيا الإيثانول والكتلة الحيوية، أي جميع أنواع الوقود البديل. وهو يعمل بصورة جيدة مع تكنولوجيا السيارات الهجين والبطاريات والتي تحصل على التيار من القابس. ويمكن استخدام الخلايا الغلفانية لسد النقص الناجم عن طبيعة الطاقة الشمسية وطاقة الريح المتقطعة، على سبيل المثال، ولزيادة مدى البطاريات المحدود في السيارات الكهربائية.

المصدر : مجلة بيئتنا - الهيئة العامة للبيئة - العدد 125