الاشتراك في تحديثات الأخبار اليومية من CleanTechnica على البريد الإلكتروني. أو تابعنا على أخبار جوجل!

قبل نحو 25 عاما، كان الهيدروجين هو الحل المفضل للتكنوقراط والسياسيين المهتمين بالمناخ، وذلك لسبب وجيه. في ذلك الوقت، لم يكن هناك حقًا الكثير من الخيارات فيما يتعلق بناقلات الطاقة منخفضة الكربون. كانت البطاريات جيدة بما يكفي لأجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف، ولكن من الواضح أنه لن يستخدمها أحد في وسائل النقل أو التدفئة أو تخزين الشبكة.

وبالإضافة إلى ذلك، يمكنك صنع الهيدروجين بالكهرباء، وهو شيء تم القيام به لأول مرة في عام 1800، وأصبح عنصرًا أساسيًا في دروس العلوم للأطفال في وقت مبكر من الصف الرابع. من السهل صنعه، وكثافة طاقة عالية ولن تضطر حتى إلى حرق الأشياء. يمكنك استخدام خلايا الوقود، ومرة ​​أخرى، كانت تلك تكنولوجيا قديمة حقًا حيث تم إنشاء أول خلية في عام 4، وخلايا الوقود المستخدمة في مركبة جيميني الفضائية منذ عام 1842. ما الذي لا يعجبك؟

وأفضل تعبير عن هذا المزاج هو الاقتصادي والمنظر الاجتماعي الأمريكي جيريمي ريفكين في كتابه اقتصاد الهيدروجين: إنشاء شبكة الطاقة العالمية وإعادة توزيع الطاقة على الأرض. ما هذا؟ لم تتذكر بقية العنوان؟ لا أحد يفعل.

تجدر الإشارة إلى أن ريفكين، رغم أنه بلا شك لامع ومفكر عظيم، ليس لديه أي تخصصات هندسية أو علمية يمكن الحديث عنها. لم يقم أبدًا بإجراء عمليات حسابية صارمة على مرافق التحليل الكهربائي للهيدروجين والطاقة المتجددة وتكاليف الشبكة أو تعامل مع الآثار المترتبة على توزيع الهيدروجين في أي عمق. لقد أغرته الجزيء، وكان له تأثير عميق في كل من أوروبا وأمريكا فيما يتعلق به، على سبيل المثال إقناع رئيس المفوضية الأوروبية آنذاك بالالتزام بخطة بحث وتطوير بمليارات اليورو لتحويل أوروبا إلى قوة عظمى للهيدروجين الأخضر.

هل ما زال متفائلاً بشأن الهيدروجين كما كان في عام 2002 عندما نُشر الكتاب؟ ليس كثيرا. لقد جعلته التعليقات في العام الماضي يتراجع إلى موقع حيث فقط الخدمات اللوجستية طويلة المدى هي التي ترى أي حاجة لمركبات خلايا وقود الهيدروجين. لم يحصل على المذكرة الكاملة بعد.

وحتى في وقت مبكر من عام 2005، كان من الواضح أن هناك مشاكل خطيرة تتعلق بهذه الرؤية. ركضت أيسلندا ثلاث حافلات الهيدروجين لمدة أربع سنوات، بتمويل من أموال الاتحاد الأوروبي بالطبع بما يصل إلى 12 مليون يورو في عام 2023. هل أبقوا الحافلات على الطريق عندما نفد المال؟ ليست فرصة. مكلفة للغاية، وعرضة للفشل للغاية.

هل تغير أي شيء مع حافلات الهيدروجين منذ ذلك الحين؟ نعم، كانت هناك تجارب لحافلات الهيدروجين في قارات متعددة والتي أعادت إنشاء التجربة الأيسلندية. الكثير من الأموال الحكومية، وتكاليف الوقود مرتفعة جدًا، وتكاليف الصيانة مرتفعة جدًا، والتخلي عنها عند سحب التمويل.

لقد مررت مؤخرًا بتجارب السنوات الست الأخيرة في كاليفورنيا، ووجدت أنه بعد عدة سنوات من التشغيل، أصبحت تكلفة حافلاتهم التي تعمل بخلايا الوقود أقل تكلفة 50% أكثر سنويا للمحافظة عليها من حافلاتهم التي تعمل بالديزل، وحوالي ضعف بطاريات الحافلات الكهربائية. علاوة على ذلك، فإن محطات التزود بالوقود الهيدروجيني في كاليفورنيا في الأشهر الستة الماضية التي تم جمع البيانات عنها، في النصف الأول من عام 2021 بعد سنوات من التشغيل عندما كان من المفترض التخلص من الليمون وتحسين الصيانة، كانت خارج الخدمة بنسبة 20٪ لساعات أكثر مما كانت تضخ الهيدروجين بالفعل وكانت تكلف 30% من النفقات الرأسمالية سنويا على الصيانة، أمر من حيث الحجم فوق التكاليف المفترضة.

وفي الوقت نفسه، سيطرت الحافلات الكهربائية على العالم. وتقترب الصين من 700,000 ألف حافلة على طرقاتها، مقارنة ببضعة آلاف من الحافلات التي تعمل بخلايا الوقود، معظمها في فوشان، وهي المدينة التي اتخذت خيار السياسة الصناعية والتصديرية للتركيز على الهيدروجين لأغراض النقل. وحتى فوشان لديها حافلات كهربائية تعمل بالبطاريات أكثر من تلك التي تعمل بخلايا الوقود. تشتري أوروبا آلاف الحافلات التي تعمل بخلايا الوقود سنويا، حوالي ثلثها على الأقل بإطارات وقطارات ومحركات وبطاريات صينية، وغالبا ما يتم تسليم الحافلة بأكملها من الجانب الآخر من العالم. تشتري الدول الإفريقية آلاف الحافلات الكهربائية، وليس الحافلات التي تعمل بخلايا الوقود الهيدروجيني. الهند لديها الآلاف على طرقها بالفعل وتهدف إلى الوصول إلى 50,000 بحلول عام 2027.

لكن ذلك لم يمنع وكالات النقل، التي تمولها الأموال الحكومية على مختلف المستويات، من الوقوع في المشاكل بسبب شراء حافلات الهيدروجين. ويبدو أن آخر هذه الأحداث هي إسبانيا، حيث ظلت حافلات مايوركا الخمس غير مستخدمة وغير صالحة للاستعمال بسبب تسرب غاز التبريد وتدمير خلايا الوقود - إحدى المشاكل العديدة المتعلقة بمركبات الهيدروجين هي أن خلايا الوقود تتطلب هيدروجينًا نقيًا وهواءًا نقيًا جدًا ولا تتحملها بشدة من أي شيء آخر - وأربعة فقط من أصل ثماني حافلات في برشلونة تعمل، بعد 18 شهرًا أو نحو ذلك من وصولها. على الرغم من هذه الإخفاقات ونجاح حافلاتها الكهربائية التي تعمل بالبطارية، تطلب برشلونة المزيد من ليمون الهيدروجين بتمويل من الاتحاد الأوروبي.

في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، كان لدى Formula Student، وهي مبادرة عالمية حيث يقوم طلاب الهندسة الميكانيكية في مدارس مختلفة ببناء سيارات صغيرة ويتنافسون على حوالي خمسة عشر معيارًا مختلفًا بما في ذلك التسارع والتعامل والجدوى الاقتصادية وما شابه، فئة جديدة للمركبات ذات الانبعاثات الصفرية. على مدار العقد، اختارت مجموعة من المدارس الهيدروجين، واختارت مجموعة أخرى البطاريات. وفي نهاية العقد، أصبحت السيارات الكهربائية التي تعمل بالبطارية تهدد محركات الاحتراق الداخلي التقليدية. في أوائل عام 2000، فاز شخص واحد بشكل عام. وفي العام الماضي، تسارعت سيارة كهربائية تعمل بالبطارية من صفر إلى 2010 كلم/ساعة في 100 ثانية ضمن مسافة 0.956 متر. اعتبارًا من العام الماضي، لم يتبق سوى مدخل واحد للهيدروجين، ومن المحتمل ألا يستمر.

في عام 2003، هناك أمران جديران بالملاحظة. اعتقد أموري لوفينز، الذي قام بعمل رائع وأسس شركة RMI، أن الهيدروجين هو الحل، بما في ذلك بالنسبة لسيارته Hypercar، وهي واحدة من إخفاقاته القليلة في التحليل، حيث كانت Hypercar عبارة عن قميص شعر عالي الكفاءة في شكل مركبة. وفي الوقت نفسه، على الجانب الآخر من جبال روكي، تأسست شركة تيسلا على أساس أنها ستقوم ببناء سيارات كهربائية بالكامل سيسيل لعاب السائقين عليها.

تم بيع نسخة Roadster الأصلية التي يبلغ عددها 2,500 سيارة بأسرع ما يمكن لإخراجها من أرضية المصنع، وتم بيع معظمها مسبقًا في الواقع. كان وصول Tesla Model S في عام 2012 بمثابة ناقوس الموت لسيارة الاحتراق الداخلي. من الواضح أن تويوتا لم تفهم ذلك، حيث قدمت سيارة ميراي التي تعمل بالهيدروجين في عام 2014. وتم بيع أكثر من نصف الـ 23,000 سيارة التي تم تسليمها في الولايات المتحدة الأمريكية، وتحديداً في كاليفورنيا حيث كانت هناك محطات للتزود بالوقود الهيدروجيني التي لا تعمل في كثير من الأحيان المذكورة سابقًا. توضح مبيعات الهيدروجين من تلك المحطات أن مركبات الهيدروجين في كاليفورنيا تسير بمعدل 15 ميلًا يوميًا، وهو أقل بكثير من 37 ميلًا يوميًا التي يقودها الأمريكيون عادةً.

نحن الآن في مرحلة حيث كل شركة مصنعة قديمة ومجموعة من الشركات الجديدة، خاصة من الصين ولكن أيضًا فيتنام، لديها العديد من السيارات الكهربائية في تشكيلاتها ولا يزال هناك زوجان فقط متمسكان بشعلة الاحتراق النظيف للهيدروجين. البعض، مثل تويوتا، يميلون إلى السيارات الهجينة، ولكن معظمهم يتحولون إلى سيارات كهربائية بالكامل. من الصعب العثور على محلل جاد يعتقد أن هناك مكانًا للهيدروجين في المركبات الخفيفة، على الرغم من أن شركات مثل Ballard وPlug Power تستمر في التظاهر بخلاف ذلك.

أحد الآمال الكبيرة لمرافق الغاز هو أنها ستضخ الهيدروجين عبر خطوط الأنابيب إلى المنازل والمباني لأغراض التدفئة والطهي في العقود المقبلة. إنهم يريدون البدء بمزج الهيدروجين في خطوط الأنابيب بالغاز الطبيعي بكميات يمكن أن تكون علاجية لعدة أسباب فنية واضحة. لقد استثمروا الكثير من المال في محاولة إقناع السياسيين بأن هذه فكرة معقولة، في حين أنها ليست كذلك في الواقع.

كان العديد من المتحمسين للهيدروجين يتطلعون إلى مواصلة الطهي بالغاز، ولكن بلهب أزرق باهت. لم يفكروا في الآثار المترتبة على وجود غاز داخل منازلهم وهو أكثر قابلية للاشتعال في نطاق أوسع بكثير من التركيزات التي يمكن أن تشتعل مع شرارات ذات درجة حرارة منخفضة والتي لا يمكن إضافة روائح إليها. توضح دراسات السلامة أنه من المرجح أن يسبب انفجارات وأضرارًا أكثر بأربع مرات من الغاز الطبيعي، وهو الشيء الذي يدمر حوالي 4,000 مبنى سنويًا في الولايات المتحدة الأمريكية في الوقت الحاضر.

حتى اليابان التي تركز على الهيدروجين أدركت أن هذا أمر أحمق، ولهذا السبب فإن بعض أكبر شركات المضخات الحرارية في العالم هي شركات يابانية، ومن بينها ميتسوبيشي ودايكن. عند السفر حول أجزاء كثيرة من العالم غير أوروبا أو أمريكا الشمالية، من المرجح أن تجد مواقد الحث أكثر من أي شيء آخر.

في حين أن الهيدروجين منخفض الكربون يتطلب إما التخلص من نصف الطاقة الموجودة في الغاز الطبيعي بتكلفة كبيرة، مما يؤدي إلى مضاعفة تكلفة الحرارة ثلاث مرات أو أكثر، أو إنتاج الهيدروجين الأخضر من الكهرباء منخفضة الكربون بتكلفة أكبر، فإن المضخات الحرارية تحصل على ثلاث وحدات من الطاقة. الحرارة من البيئة لوحدة واحدة من الكهرباء. في المتوسط، فهي أكثر كفاءة بأربع مرات من أفران الغاز الطبيعي، مما يخفض فواتير التدفئة في العديد من الأماكن ويوفر تكييف الهواء أيضًا. وتقوم أسطح مواقد الحث بتسخين الوعاء أو المقلاة فقط، مما يوفر الحرارة الفورية لمواقد الغاز دون أي مخاطر وأكثر كفاءة من أسطح المواقد الكهربائية القديمة.

هناك الان 54 دراسة مستقلة مما يوضح أن الهيدروجين لا مكان له في المنازل أو المباني التجارية. وإذا لم يكن له مكان في المباني، فلن يكون هناك مستقبل لمرافق الغاز ولن تكون هناك شبكة هيدروجين مريحة وغير مكلفة تستخدم للعديد من الأغراض التي تمر عبر المدن. إن أحلام استخدام تلك الشبكة غير الموجودة لجلب الهيدروجين إلى محطات الشاحنات هي مجرد أحلام. تعد أنظمة التدفئة والتبريد في المناطق التي تستخدم بشكل متزايد المضخات الحرارية الأرضية أو المائية الضخمة شريحة نمو أكبر بكثير.

هناك اتجاه قوي ناشئ، أليس كذلك؟ إن استخدام الهيدروجين على نطاق واسع لاقتصاد الطاقة يصبح أضيق وأكثر تقييدًا مع مرور كل عام.

نحن الآن في مرحلة حيث لا يوجد سوى عدد قليل من الأماكن التي يعلق فيها الأمل على الهيدروجين. في حين أن الحافلات هي سؤال تمت الإجابة عليه حيث يتم الاحتفاظ بالهيدروجين على قيد الحياة فقط من خلال البيروقراطيات الحكومية طويلة الأمد التي تم إنشاؤها لتوزيع الأموال على نقل الهيدروجين، فإن الكثيرين يعتبرون نقل البضائع بالشاحنات مناسبًا بشكل واضح. لا يصبح الأمر واضحًا تمامًا بمجرد أن تبدأ في النظر إلى البيانات بشكل أكثر وضوحًا.

يوجد الآن العديد من الشركات المصنعة للشاحنات الثقيلة التي تقدم جرارات شبه كهربائية تعمل بالبطارية، بما في ذلك Tesla. وبطبيعة الحال، فإن أداء شركة تيسلا أعلى بكثير من بقية الشركات الأخرى مقابل نقطة سعر أقل، مع الاستفادة من وفورات الحجم الهائلة للبطاريات والمحركات الكهربائية وأنظمة إدارة الطاقة والشحن السريع عالي الطاقة الذي توفره هيمنتها في السيارات الكهربائية الخفيفة. كما أنها تجنبت الفخ الذي وقع فيه المصنعون الآخرون في محاولة التوفير من خلال إعادة استخدام الإطارات شبه السلمية الموجودة بدلاً من بناء السيارة من الألف إلى الياء لتكون كهربائية.

لهذا السبب، في NACFE Run on Less في سبتمبر 2023، تمكنت شاحنات Tesla من العمل لأيام كاملة تغطي أكثر من 1,000 ميل (1,600 كم) مع فترتين لإعادة الشحن. تعمل شركة Tesla على جعل مقياس الشحن بالميغاواط معيارًا لشبكة الشاحن الفائق الخاصة بها، وتذكر أنه في أمريكا الشمالية، أصبح قابس Tesla هو المعيار الآن. لدى مصنعي الشاحنات القديمة خيار. يمكنهم إما اتباع تسلا على الطريق الكهربائي النقي، أو الاستمرار في استخدام البطاريات أو الهيدروجين أو الديزل في الإطار الأمثل فقط لحاملة الطاقة الأخيرة. وإذا استمروا، فإن شاحناتهم ستكون أكثر تكلفة وأقل قدرة ليس فقط من سيارات تسلا، ولكن أيضًا من المركبات الصينية.

دراسات التكلفة الإجمالية الأخيرة للملكية بما في ذلك الدراسات المعيبة القاتلة جهود المجلس الدولي للنقل النظيف في نوفمبر 2023 ضع كل إبهام على المقياس الممكن لنقل الهيدروجين بالشاحنات وما زلت تجد أنه في كل فئة من فئات النقل بالشاحنات من الأخف إلى الأثقل، تتمتع الشاحنات الكهربائية التي تعمل بالبطارية بأفضل تكلفة ملكية إجمالية، أقل من الديزل وأقل من الهيدروجين حتى مع ترك الإبهام سليمة. وقد استخدمت هذه الدراسات أيضًا 3% و4% من النفقات الرأسمالية لمحطات التزود بالوقود كتكلفة سنوية للصيانة، بناءً على تخمينات من منتصف عام 2010 والتي أصبحت مضمنة في تقرير تلو الآخر لأنه لم يكلف أحد نفسه عناء النظر إلى بيانات الصيانة الحقيقية. التي كانت متاحة من أوروبا وكاليفورنيا. وكما ذكرنا، فإن 30% هي تجربة كاليفورنيا، مما يضيف أكثر من 9 دولارات أمريكية لكل كيلوغرام يتم توزيعه بمفرده.

لا تدرك المنظمات أن البطاريات الكهربائية قد فازت بالفعل، وتتظاهر بأن الشاحنات لا تستطيع القيادة لمسافة كافية أو أن البطاريات ثقيلة جدًا. يعتقد ICCT مرة أخرى أن البطاريات لن تحقق كثافة طاقة تبلغ 500 واط في الساعة لكل كيلوغرام، أي ضعف ما تنتجه شركة Tesla، حتى عام 2050. وفي الوقت نفسه، أصدرت أكبر شركة مصنعة للبطاريات في العالم، CATL، بطارية بقدرة 500 واط في الساعة لكل كيلوغرام في عام 2023. وهذا يمكّن Tesla Semi من سافر لمسافة 750 ميلاً بين عمليات إعادة الشحن بينما يكون وزنك أقل بكثير، أو سافر لمسافة 1,000 ميل مع نفس الوزن الزائد المعقول تمامًا بنسبة 2% إلى 3%. وتعد كيمياء السيليكون التي يتم تسويقها بالفعل بمضاعفة كثافة طاقة CATL خمس مرات، وبالتالي نطاقات أطول أو أوزان أقل أو كليهما.

أنا الآن منخرط في مجموعة مراجعة لدراسة التكلفة الإجمالية للملكية لشاحنات الشحن الأوروبية، وهذا هو سبب ذهابي وإلقاء نظرة على صيانة الحافلات ومحطات التزود بالوقود في كاليفورنيا. كان أحد تعليقاتي هو أنه ينبغي استبعاد مزيج معين من المركبات، مثل الهيدروجين والمركبات الخفيفة، مع انتهاء هذا النقاش، ولكن يجب الاحتفاظ بالهيدروجين المخصص للشاحنات لأن بعض الناس يرفضون قبول الواقع وبالتالي قيادته إلى المنزل باستخدام دراسة أخرى لا تزال مفيدة.

ثم هناك السكك الحديدية الثقيلة. تمت الإجابة على هذا السؤال أيضًا. خارج أمريكا الشمالية، بدأ العالم ببساطة في كهربة أجزاء شبكة السكك الحديدية التي لا تحتوي بالفعل على أسلاك علوية. وتتوقع الهند أن تكون مكهربة بنسبة 100٪ في عام 2024، لتقود العالم. إن كل شبكات السكك الحديدية فائقة السرعة الضخمة والمتنامية في الصين مكهربة، وكذلك أنظمة السكك الحديدية عالية السرعة في إندونيسيا والمغرب. تقوم الصين بتسليم البضائع إلى أوروبا عبر السكك الحديدية المكهربة بالكامل.

ودراسات التكلفة الإجمالية للملكية واضحة هنا أيضًا. لقد فعلت بادن فورتمبيرغ الأمر بشكل صحيح. لقد كلفوا بمهمة جداول البيانات، وطلبوا منهم المقارنة بين الأنظمة المرتبطة بالشبكة، والبطاريات الكهربائية، وأنظمة قضبان الهيدروجين، والأنظمة الهجينة منها. وجاء الجواب أنهم لم يتمكنوا من وضع الأسلاك الهوائية لأنها كانت باهظة الثمن، ومعظمها من الجسور والأنفاق المبنية بدون أسلاك هوائية والخطوط التي تحتوي على الكثير منها، وكانت البطاريات رخيصة الثمن تقريبًا مثل الأسلاك العلوية، بينما كان الهيدروجين متاحًا. ثلاث مرات باهظة الثمن. وفي الوقت نفسه، في ولاية ساكسونيا السفلى المجاورة، أخذوا بعضًا من تلك الأموال الحكومية الرائعة، حوالي 14 مليون يورو لكل قطار، لشراء بعض قطارات الهيدروجين وبعد عام من بدء الخدمة معهم أعلنوا أنهم لن يشتروا أي قطارات هيدروجين مرة أخرى أبدًا.

ستتجه الولايات المتحدة أيضًا إلى كهربة السكك الحديدية، وستسحب المكسيك وكندا معها إلى القرن الحادي والعشرين للسكك الحديدية، ولكن ليس قبل أن تهدر أكبر قدر ممكن من الوقت في حذف ما يريد محللو وول ستريت سماعه كل ثلاثة أشهر.

هممم... لا يوجد طلب على النقل البري للهيدروجين. على الاطلاق. ومع توفير مصادر الطاقة المتجددة لكل الطاقة، لا يوجد مجال كبير على الإطلاق للهيدروجين في نظام الكهرباء. على الرغم من أنه ليس موجودًا في الرسم البياني، لأن الغرفة لم تسمح بذلك، فلنتحدث عن ذلك. إن كل الفحم والغاز الطبيعي والنفط الذي يتم حرقه لتوليد الكهرباء اليوم يجب أن يختفي إذا أردنا حل مشكلة تغير المناخ. لقد تمت تجربة فكرة احتجاز الكربون في محطات توليد الطاقة، وهي أكثر تكلفة وأقل فعالية إلى حد كبير مما قد ترغب أي جهة عقلانية في التفكير فيه.

لقد وصلنا الآن إلى نهاية ربع قرن من سياسات الطاقة المضللة لسوء الحظ، والتي بدأها إلى حد كبير كتاب ريفكين والتبشير في أوروبا وأميركا الشمالية.

ولكن مهلا، كما يقول المدافعون عن الهيدروجين. سنحتاج إلى الهيدروجين لتخزين الكهرباء! حسننا، لا. هذه في الواقع مشكلة تم حلها باستثناء فترات الهدوء على مستوى القارة والتي تستمر لأسابيع في ضوء الشمس والرياح والتي تأتي فقط كل بضعة عقود. حتى في دولة أرخبيل المملكة المتحدة، تجد النمذجة أن هذه مشكلة كبيرة فقط كل عقد أو نحو ذلك.

بالنسبة للتخزين سريع الاستجابة وقصير المدة، وهو النوع الذي يعتبر رائعًا للقمم وتنعيم الطاقة الشائكة، بالإضافة إلى نقل الطاقة الشمسية لحفنة صغيرة من الساعات في المستقبل، فإن نفس البطاريات الرخيصة بشكل متزايد في مجموعة متزايدة من الكيميائيات كافية تمامًا. . للتخزين لمدة أطول، نفس الشيء ضخ المائية تم بناؤه لمنح المحطات النووية شيئًا للقيام به في الليل ويمثل 93٪ من تخزين طاقة الشبكة اليوم ويغطي من أربع ساعات إلى 24 ساعة من التخزين بسهولة تامة.

الصين تحصل على هذا. لقد تم بالفعل بناء 58 جيجاوات من الطاقة المائية التي يتم ضخها، مع ربما 600 جيجاوات في الساعة إلى أكثر من تيراواط في الساعة من سعة الطاقة. وهي تبني أو تخطط لبناء 365 جيجاواط أخرى من القدرة تمثل 4 إلى 8 تيراواط ساعة من تخزين الطاقة بحلول عام 2030. وقد استيقظ بقية العالم على هذا الحل القديم أيضًا. مما لا شك فيه أن الأطلس المائي الذي يتم ضخه في حلقة مغلقة خارج النهر والتابع لجامعة أستراليا الوطنية يحظى بعمل كبير. لقد أجروا الدراسة منذ بضع سنوات على جميع المواقع التي يمكن فيها وضع الخزانات العلوية والسفلية ذات المساحة الصغيرة بالقرب من بعضها البعض بشكل معقول، مع تجنب الجداول والأنهار، مع ارتفاع الرأس أكثر من 400 متر لتوفير الكثير من الطاقة، بالقرب من خطوط النقل وبعيدًا عن الأراضي المحمية. . هناك مجموعة من المناطق الفارغة في الخريطة، مثل سيبيريا، لا تحتوي على أي بيانات جيدة، ولكنها بلا شك تحتوي على الكثير من الموارد.

وتقدر الجامعة الوطنية الأسترالية أن هناك 100 ضعف موارد تخزين الطاقة المتاحة للحالة النهائية للكهربة الكاملة في هذه المواقع المحددة، و200 مرة في أمريكا الشمالية. ومع نقل HVDC، لا يجب أن يكون التخزين بجوار مركز التوليد أو مركز الطلب مباشرةً. يقع نظام الضخ المائي الاحتياطي الذي يتم ضخه في هونج كونج بقدرة 25 جيجاوات في الساعة على بعد بضع مئات من الكيلومترات في الصين القارية، على سبيل المثال.

ثم هناك التكنولوجيا الناشئة لبطاريات تدفق الأكسدة والاختزال، حيث يمكنك توسيع نطاق خزانات كبيرة من المواد الكيميائية على جانبي التكنولوجيا المكافئة لخلايا الوقود ثنائية الاتجاه في المنتصف وتخزين الكثير من الطاقة. هناك عدد قليل من الحلول التجارية بالفعل والمزيد قيد التطوير.

إنها في الحقيقة مجرد 10 إلى 50 عامًا من دونكيفلوت، حيث لا يزال للهيدروجين غير الفعال، الذي يصعب تخزينه، ويصعب استخدامه أي فرصة للعب، وحتى هناك، إذا كان السؤال هو "ما هو الجزيء الذي يجب أن نخزنه كاحتياطي طاقة استراتيجي؟" ومن الصعب عدم العثور على بدائل أفضل مثل التقاط مجموعة من غاز الميثان المنبعث من نفايات الكتلة الحيوية البشرية في مدافن النفايات وما شابه ووضعها في الاحتياطيات الاستراتيجية الحالية للغاز الطبيعي. عليك حقًا أن تبدأ بإيجاد حالة استخدام للهيدروجين، كما فعلت دراسة السير كريس لويلين في المملكة المتحدة التي تخلصت من ضخ المياه دون النظر وقللت من أهمية إمكانية التوصيل البيني HVDC، ثم أعلنت أن الهيدروجين الأخضر هو الحل هناك، لذلك بحكم التعريف سيكون إجابة للتخزين لمدة أقصر أيضًا.

لذا، ليس هناك الكثير مما يمكن أن يفعله الهيدروجين للطاقة على الأرض، حيث يتم استهلاك الغالبية العظمى من الطاقة. لقد وصلنا إلى خطوات قصيرة حقًا الآن، ولم يتبق سوى الحرارة الصناعية والشحن البحري والطيران كأسواق محتملة.

لكن 45% من الحرارة الصناعية تقل عن 200 درجة مئوية ويمكن للمضخات الحرارية أن تفعل ذلك الآن. هناك عدد كبير جدًا من المنظمات التي يجب أن تعرف بشكل أفضل أن درجات الحرارة التي تزيد عن 200 درجة تتطلب شيئًا ما ليحترق، ولكن هذا ليس هو الحال. لقد تم بالفعل تسويق مقاومة التسخين حتى 600 درجة. يأتي 70% من الفولاذ الأمريكي من الخردة التي يتم تغذيتها من خلال أفران القوس الكهربائي التي يمكنها توليد حرارة تتراوح من 1,500 إلى 3,000 درجة مئوية. هناك حلول الميكروويف والأشعة تحت الحمراء والبلازما. هناك عدد قليل نسبيًا من متطلبات التدفئة الصناعية التي تحتاج إلى خصائص اللهب المكشوف، ومرة ​​أخرى، يعد الميثان البيولوجي الذي يمثل مشكلة مناخية كبيرة في الوقت الحالي خيارًا معقولًا أكثر من كونه خيارًا صعب الصنع أو صعب التخزين أو صعبًا. لتوزيعها ومكلفة لاستخدام الهيدروجين.

لكن من المؤكد أن السفن تحتاج إلى الوقود، أليس كذلك؟ ليس بقدر ما كنت أعتقد. هناك سفينتان للحاويات بسعة 700 وحدة تسيران على طرق بطول 1,000 كيلومتر (600 ميل) على نهر اليانغتسى في الوقت الحالي. هناك سفينة سياحية تتسع لـ 1,000 راكب تقوم بجولات لمدة ثلاث ساعات في Three Gorges. هناك عدد لا يحصى من العبارات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات ومراكب الخدمات وقوارب القطر التي تتحرك بهدوء عبر المياه الداخلية ومياه الموانئ. جميع عمليات الشحن الداخلي ونحو ثلثي الشحن البحري القصير مثل الطرق بين ألمانيا والنرويج قابلة للتطبيق تمامًا باستخدام البطاريات، وحيثما يمكن كهربة شيء ما، سيكون ذلك ممكنًا، وذلك ببساطة لأن تكاليف التشغيل والصيانة منخفضة جدًا لدرجة أنها تدمر بقية العالم. التكلفة الإجمالية لعناصر الملكية خارج الماء.

ولكن هذا لا يزال يترك السفن الكبيرة التي تعبر المحيط. من المؤكد أن الهيدروجين له دور هناك؟ حسنًا، أولاً الأخبار الجيدة. حوالي 55% من الشحن بالجملة سوف يتضاءل بشكل جذري. معظم ذلك عبارة عن كميات كبيرة من الفحم والنفط والغاز، وهذا سيختفي في أي عالم عقلاني. والباقي عبارة عن خام الحديد الخام، الذي يستخدم الكهرباء الخضراء والهيدروجين كوسيلة لإزالة الأكسجين الزائد - مما يؤدي إلى إزالة الصدأ - من الحديد بدلا من الفحم، مما يسمح بمعالجة المزيد منه بالقرب من المناجم. سوف يرتفع شحن الحاويات، ولكن ليس بنفس القدر الذي تنخفض فيه الكميات السائبة.

بين كهربة المسافات القصيرة وإسقاط الشحن لمسافات طويلة، لا توجد حاجة إلى قدر كبير من الطاقة. تقديري هو أنه ستكون هناك حاجة إلى حوالي 70 مليون طن من الديزل أو ما يعادله في عام 2100. والآن نقوم بتصنيع 70 مليون طن من الديزل الحيوي، ونهدر معظمها فقط على النقل البري الذي سيكون مكهربًا.

ومع ذلك، فمن الواضح أن الصناعة البحرية والهيدروجين لأنواع الطاقة لم تتوصل إلى ما لا مفر منه. لا تزال منظمات مثل ICCT تقوم بالهيدروجين لدراسات الشحن، بما في ذلك الهيدروجين السائل، وهو أمر يصعب التعامل معه لدرجة أن صناعة الصواريخ تبتعد عنه نحو الميثان السائل. وقد تم إغراء الصناعة البحرية من قبل جماعات الضغط الخاصة بالأمونيا والميثانول بادعاءات مفادها أن منتجاتها الحالية رخيصة مثل الوقود البحري الحالي - فهي ليست كذلك - وأنها تحترق بشكل نظيف - وهذا صحيح كثيرًا - وأنها منخفضة الكربون. - الذي يتجاهل الدين الكربوني المرتفع للغاية الناتج عن تصنيعها - وأن الإصدارات المنخفضة الكربون في الواقع ستكون رخيصة في المستقبل - كذبة كاملة ومخزية تمامًا.

ونتيجة لذلك، فإن شركات الشحن الكبيرة مثل AP Moller-Maersk تهدر الأموال على سفن الوقود المزدوج التي يمكن أن تعمل على الميثانول أو الأمونيا، وسفن الغاز الطبيعي المسال هي صناعة نمو قصيرة النظر إلى حد ما. وتتعاقد شركة ميرسك في الغالب على الميثانول الحيوي، وليس الميثانول الاصطناعي، لذا فهذه أخبار سيئة في الواقع لمناصري الهيدروجين، وليست أخبارًا جيدة. تناغمت وكالة الطاقة الدولية (IEA) مع تقرير مذهل إلى حد ما في أواخر عام 2023 الوقود الإلكتروني. حتى مع تكاليف الكهرباء المتفائلة للغاية من مزارع الرياح والطاقة الشمسية الجديدة تمامًا والمخصصة للمنشآت الصناعية المتكاملة الجديدة التي تولد ثاني أكسيد الكربون في عملية واحدة تم استخدامها مع الهيدروجين الأخضر في عملية أخرى، فإن الوقود الأخضر كان يعادل 4-6 أضعاف تكلفة الوقود البحري الحالي. وضعف تكلفة الوقود الحيوي.

لقد أجريت عمليات بحث من أسفل إلى أعلى باستخدام أرخص المحللات الكهربائية حاليًا، والتوازن القياسي لأعداد النباتات، وأرخص الكهرباء وأكثرها توفرًا على هذا الكوكب، حيث تبلغ تكلفة كيبيك 49 دولارًا أمريكيًا لكل ميجاوات في الساعة، 24/7/365، والطاقة الكهرومائية المطفأة وناقل الحركة، وتأتي في الوقود الاصطناعي في نفس النطاق مثل وكالة الطاقة الدولية.

لكن المحللات الكهربائية ستصبح أرخص، كما يصرخ أنصار الهيدروجين المحبطون. لا يهم. ربما تمثل 8% من التكلفة، لذلك حتى لو جعلتها مجانية، فإن الوقود الاصطناعي لن يصبح أرخص بكثير. لكن الكهرباء ستكون مجانية، كما يصرخ المؤيدون. لا، لا يزال يتطلب النقل والتوزيع والتثبيت، والمنظمات التي تصنعه تحتاج إلى تحقيق الأرباح. ستكون هناك كهرباء أرخص متاحة لجزء من الوقت، ولكن عندما تكون التكاليف الرأسمالية مرتفعة للغاية بالنسبة لمحطات الوقود الإلكتروني، فإنها تحتاج إلى التشغيل بعوامل قدرة أعلى بكثير.

لذا، لا يوجد هيدروجين للشحن. ولكن بالتأكيد في السماء؟ تذكر أن صناعة الفضاء التي تعد جزءًا من الفضاء الجوي تحاول الابتعاد عن الهيدروجين السائل لأنه من الصعب جدًا التعامل معه. ولا تعتبر الصواريخ العرضية المحاطة بمتخصصين مدربين تدريباً عالياً حلاً قابلاً للتكرار بالنسبة للطيران التجاري. لا يمكن للهيدروجين النقي في الحالة الغازية الحصول على طاقة كافية على متن الطائرات. في الحالة السائلة، يتطلب وجود خزانات منتفخة داخل جسم الطائرة مع الركاب الذين يفضلون درجات حرارة أكثر دفئًا بحوالي 273 درجة، وذلك بالدرجة المئوية. يجب أن تكون تلك الخزانات المنتفخة في الجزء الخلفي من الطائرة حفاظًا على سلامة الركاب وأفراد الطاقم، لذلك عندما تفرغ، ستصبح مقدمة الطائرة ثقيلة وتسقط من السماء. لا يوجد طريق للحصول على شهادة الطيران الهيدروجيني. لن تتناسب تصميمات الطائرات البديلة مع أي مطارات حالية. وستكون للمطارات تكاليف وتحديات غير عادية في التعامل مع الهيدروجين السائل.

لكن صناعة الطيران أيضًا لم تتلق ولم تفهم المذكرة المتعلقة بالهيدروجين ومشتقاته المصنوعة من الهيدروجين. وللتذكير، وجدت وكالة الطاقة الدولية أن الوقود الاصطناعي سيكون أكثر تكلفة بكثير من الوقود الحالي. لكن ذلك كان في أفضل السيناريوهات. الواقع الحالي هو أن المقترحات الأوروبية الـ 25 لوقود الطيران الاصطناعي المستدام لم تتمكن من العثور على أي شركات طيران مستعدة لدفع التكلفة. الحالية 10 أضعاف تكلفة الكيروسين الإلكتروني. ونتيجة لذلك، لم تصل هذه المقترحات إلى قرار الاستثمار النهائي، وهو أمر تشترك فيه تقريبًا مع جميع مقترحات الهيدروجين الأخضر التي لا تتعلق بالأمونيا للأسمدة، وهو مطلب واضح وملح لإزالة الكربون.

إذن ما الذي ستعمل عليه الطائرات؟ ومن غير المستغرب أن صناعة الطيران تشتري بالفعل ملايين الأطنان من الوقود الحيوي المستدام للطيران، كما أن قدرتها تتزايد بانتظام. ومرة أخرى، على الرغم من أنها أغلى بنحو مرتين إلى مرتين ونصف من التكاليف التاريخية للكيروسين الأحفوري، فإنها تمثل نصف التكاليف الأفضل للوقود الاصطناعي، وربع التكاليف الحالية في المقترحات التي تم تقدير تكاليفها بدقة.

ومرة أخرى، تعد البطاريات أكثر ملاءمة للغرض إلى حد كبير مما يبدو أن الصناعة مستعدة للاعتراف به أو حتى إدراكه، خاصة مع النماذج الهجينة حيث يمكن تحويل الطاقة واحتياطيها على شكل وقود حيوي مع مولد على متنها. في عام 2023، طائرة هجينة طار لمدة اثنتي عشرة ساعة قبل الهبوط، وكان التحويل والاحتياطي متبقيين. تلقت شركة Heart Aerospace مئات الطلبات لشراء محرك توربيني هجين يتسع لـ 30 راكبًا ويبلغ مداه 400 كيلومتر. بدأت الدراسات في عام 2023 تظهر حقيقة أن ما يصل إلى 100 محرك توربيني للركاب يمكن أن يصل مداها إلى ألف كيلومتر باستخدام تقنيات البطاريات الحالية.

توجد إمكانية لنطاق يصل إلى 3,000 كيلومتر مع التحويل والاحتياطي الذي يوفره الوقود الحيوي مع كيمياء السيليكون. حتى لو كانت هذه الكيمياء تضاعف أو تزيد ثلاثة أضعاف قوة CATL البالغة 500 واط ساعة/كجم، فإن كميات هائلة من الطيران داخل القارة يمكن أن تعمل بنسبة 99% من الوقت على الإلكترونات. سيكون الطيران أبطأ في هذا النموذج، ولكنه أكثر هدوءًا وأرخص وأكثر كفاءة إلى حد كبير، لذلك سينتهي به الأمر بالفوز اقتصاديًا، تمامًا كما هو الحال مع كل وسيلة نقل أخرى.

وفي توقعاتي للطيران حتى عام 2100، مع توقعات أكثر واقعية وأقل لنمو الطيران، سوف يتطلب الأمر 110 مليون طن فقط من الوقود الحيوي في عام 2100.

ولكي نكون واضحين، يمكن تصنيع الوقود الحيوي من الكتلة الحيوية للنفايات. كل طن من الكتلة الحيوية المجففة يمكن أن ينتج حوالي 0.4 طن من الوقود الحيوي. هل لدينا ما يكفي من الكتلة الحيوية للنفايات؟ من المؤكد أننا نفعل ذلك، 2.5 مليار طن من نفايات الطعام وحدها على مستوى العالم، و1.5 مليار طن من روث الماشية في أوروبا فقط. الأول الكحول إلى وقود الطائرات تم افتتاح المصنع للتو في جورجيا بالولايات المتحدة الأمريكية، وتبلغ طاقته الإنتاجية 9 ملايين طن سنويًا. يتكون هذا الكحول من الكتلة الحيوية التي يتم تخميرها وتقطيرها من أي كتلة حيوية تقريبًا، ولكن يتم الحصول عليها في الغالب من الذرة في الغرب الأوسط في الوقت الحاضر. يجب أن يكون اتخاذ مصنع تحويل الكحول إلى وقود الطائرات قرارًا استثماريًا نهائيًا وعدم تمكن أي مصنع لتحويل وقود الطائرات من الهيدروجين إلى تحقيق هذا الإنجاز مؤشرًا رئيسيًا على الاتجاه الذي ستسير فيه الصناعة.

وهكذا، نهاية طريق الهيدروجين للطاقة. لقد فقدت بالفعل المركبات الخفيفة، مع المتعصبين النسبيين فقط الذين يتظاهرون بخلاف ذلك. الحافلات أمر مفروغ منه. إن العدد الضئيل من الرافعات الشوكية، البالغ إجماليه 50,000 ألفًا، يتضاءل أمام مبيعات البطاريات الكهربائية التي تتجاوز المليون سنويًا. توضح دراسات واختبارات التكلفة الإجمالية للملكية للنقل بالشاحنات مثل Run on Less أنه لن يكون هناك نقل للهيدروجين بالشاحنات، لكن بعض الأشخاص لم يتلقوا المذكرة بعد. تخزين الشبكة هو طريق مسدود للجزيء. وحتى في السوقين الأخيرين والمتناقصين للوقود القابل للحرق، الطيران والشحن، ليس لدى الهيدروجين أمل حقيقي في أن يكون جزءًا من الحل.

هل تنتهي قصة الهيدروجين للطاقة في عام 2024؟ لا بالطبع لأ. 25 عامًا من البيروقراطيات والسمعة والاستثمارات تعاني من الجمود الذي سيبقيها مستمرة لفترة طويلة بعد الوقت الذي يكون فيه من الواضح أن الفكرة بأكملها معيبة بشكل قاتل في كل شريحة يتم النظر فيها مقارنة بالبدائل التي تعمل بالفعل بشكل أفضل، وهي أرخص اليوم وستظل أرخص.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• المصدر https://cleantechnica.com/2024/02/04/the-devolution-of-hydrogen-for-energy-over-25-years-is-a-fascinating-tale/