تكنولوجيا - Technology

كهربة السيارات وهيدروجين الطائرات

بالعربي / يجب استخدام الوقود المحتوي على الهيدروجين في المقام الأول في قطاعات مثل الطيران أو العمليات الصناعية التي لا يمكن أن تكون كهربة ، وفقًا لفريق من الباحثين. إن إنتاج هذه الأنواع من الوقود غير فعال ومكلف للغاية ، وتوفره غير مؤكد على نطاق واسع ليحل محل الوقود الأحفوري على نطاق واسع ، على سبيل المثال في السيارات أو التدفئة المنزلية. 

بالنسبة لمعظم الصناعات ، يكون الاستخدام المباشر للكهرباء ، على سبيل المثال في السيارات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات أو المضخات الحرارية ، أكثر منطقية من الناحية الاقتصادية. بدلاً من ذلك ، فإن الاعتماد العالمي على الوقود القائم على الهيدروجين والحفاظ على تقنيات الاحتراق يهدد الاعتماد المتزايد على الوقود الأحفوري وانبعاثات غازات الاحتباس الحراري.

يقول المؤلف الرئيسي Falko Ueckerdt من معهد بوتسدام لأبحاث تأثير المناخ (PIK): “يمكن أن يكون الوقود الذي يعتمد على الهيدروجين ناقلًا كبيرًا للطاقة النظيفة ، ولكن التكاليف والمخاطر المرتبطة به كبيرة أيضًا”. “الوقود القائم على الهيدروجين كحل عالمي للمناخ يمكن أن يكون وعدًا كاذبًا. في حين أنها متعددة الاستخدامات بشكل رائع ، لا ينبغي أن نتوقع أن تحل محل الوقود الأحفوري على نطاق واسع.

من المرجح أن تكون أنواع الوقود التي أساسها الهيدروجين قليلة وغير قادرة على المنافسة لعقد آخر على الأقل. من المحتمل أن يؤدي الرهان على استخدامه على نطاق واسع إلى زيادة الاعتماد على الوقود الأحفوري: إذا التزمنا بتقنيات الاحتراق ونأمل في إطعامها بالوقود القائم على الهيدروجين ، وهي مكلفة للغاية ونادرة ، فسوف ينتهي بنا المطاف بحرق المزيد من النفط والغاز والانبعاثات غازات الاحتباس الحراري.

إعطاء الأولوية للتطبيقات مثل صناعة الطائرات والصلب

“لذلك ، يجب أن نعطي الأولوية لأنواع الوقود النفيس القائمة على الهيدروجين للتطبيقات التي لا غنى عنها: الطيران لمسافات طويلة ، والمواد الخام في الإنتاج الكيميائي ، وإنتاج الفولاذ ، وربما بعض العمليات الصناعية ذات درجات الحرارة العالية.” يقول أوكيردت. “هذه قطاعات وتطبيقات بالكاد يمكننا كهربة مباشرة.” حدد الباحثون “ترتيب الاستحقاق لطلب الهيدروجين والوقود الإلكتروني” – تحديد أولويات مكان استخدام هذه الأنواع الجديدة من الوقود.

يتم إنتاج ما يسمى بالهيدروجين الأخضر من خلال عملية تسمى التحليل الكهربائي. لكسر جزيئات الماء H  2  O الهيدروجين والأكسجين المستقر ، هناك حاجة إلى الكثير من الكهرباء. يمكن بعد ذلك استخدام الهيدروجين في تصنيع الوقود الهيدروكربوني عن طريق إضافة الكربون من ثاني أكسيد الكربون  . . الوقود الكهربائي الناتج أسهل في التخزين والنقل من الكهرباء أو الهيدروجين النقي. يقول جونار لودرير ، مؤلف مشارك في البحث: “الأهم من ذلك ، يمكن حرق الوقود الإلكتروني في محركات وعمليات الاحتراق التقليدية ، وبالتالي فهو بديل مباشر للوقود الأحفوري”. “ومع ذلك ، نظرًا لتوافرها المحدود ، سيكون من الخطأ التفكير في إمكانية استبدال الأحافير بالكامل بهذه الطريقة.”

تستهلك قيادة السيارة باستخدام وقود الهيدروجين خمسة أضعاف الطاقة التي تستهلكها السيارة الكهربائية التي تعمل بالبطارية

“نحن بعيدون حاليًا عن الكهرباء المتجددة بنسبة 100٪ ، لذا فإن الاستخدام الفعال لها أمر أساسي. ومع ذلك ، إذا استخدمنا وقودًا قائمًا على الهيدروجين بدلاً من بدائل الكهربة المباشرة ، فسيستغرق الأمر ضعفين إلى أربعة عشر ضعفًا من كمية توليد الكهرباء ، اعتمادًا على التطبيق والتقنيات ذات الصلة “، كما يقول المؤلف المشارك رومين ساكي من معهد بول شيرر. “تحدث خسائر الكفاءة على جانب العرض ، في عملية إنتاج الوقود القائم على الهيدروجين ، وعلى جانب الطلب: يهدر محرك الاحتراق طاقة أكثر بكثير من المحرك الكهربائي.”

يقول ساكي: “تؤدي كفاءات الطاقة المنخفضة إلى كفاءة مناخية هشة”. “إذا تم إنتاجه باستخدام مزيج الكهرباء اليوم ، فإن الوقود القائم على الهيدروجين سيزيد ، وليس يقلل ، انبعاثات غازات الاحتباس الحراري. بالنسبة لمزيج الكهرباء الألماني في عام 2018 ، فإن استخدام الوقود القائم على الهيدروجين في السيارات أو الشاحنات أو الطائرات من شأنه أن ينتج ما بين ثلاثة إلى أربعة أضعاف انبعاثات غازات الاحتباس الحراري مقارنة باستخدام الوقود الأحفوري. 

على النقيض من ذلك ، تسبب السيارات أو الشاحنات الكهربائية انبعاثات غازات الاحتباس الحراري التي يمكن مقارنتها أو أقل من تلك الخاصة بالديزل أو سيارات البنزين التي تعتمد بالفعل على مزيج الكهرباء الحالي في معظم البلدان ، وفقًا للبيانات. خطير ، تحليل يتضمن أيضًا الانبعاثات المرتبطة بإنتاج البطاريات.

يقول المؤلف المشارك جوردان إيفرال: “فقط لأنظمة الطاقة المتجددة حقًا ، يصبح الوقود الذي يعتمد على الهيدروجين وسيلة فعالة للمساعدة في استقرار مناخنا”. “لذلك ، من الواضح أن الوقود الذي يعتمد على الهيدروجين يتطلب إنشاء أحمال من مرافق إنتاج الطاقة المتجددة الإضافية.”

تبلغ تكاليف الحد من غازات الاحتباس الحراري للوقود القائم على الهيدروجين حاليًا حوالي 1000 يورو للطن من ثاني أكسيد الكربون  .

وحتى لو افترضنا الكهرباء المتجددة بنسبة 100٪، وتكاليف تجنب طن من CO 2 الانبعاثات   باستخدام الوقود القائمة على الهيدروجين سيكون حاليا 800 € للوقود السائل و 1200 € للوقود الغازي، يحسب الباحثون. وهذا هو أعلى بكثير من الحالية CO 2 الأسعار   ، على سبيل المثال، في الانبعاثات الأوروبية نظام التداول، والتي هي حاليا أقل من 50 € للطن الواحد. ومع ذلك، فإن استمرار وجود التقدم التكنولوجي يقودها CO 2 الأسعار   ، فضلا عن الدعم والاستثمارات في الهيدروجين والصناعات ذات الصلة، بحلول عام 2050 هذه CO 2 تكاليف الحد  يمكن أن تنخفض إلى حوالي 20 يورو للوقود الإلكتروني السائل و 270 يورو للوقود الإلكتروني الغازي.

لذلك، مع ارتفاع CO 2 الأسعار   ، يمكن الوقود القائمة على الهيدروجين تصبح تنافسية من حيث التكلفة على الأرجح بحلول عام 2040. هذا هو وقت متأخر للغاية بالنسبة لتلك القطاعات حيث هناك بدائل الكهرباء مباشرة، وبالنظر إلى الحاجة الملحة إلى خفض تكاليف الطاقة. انبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري لتحقيق الاستقرار في مناخنا.

تسعير الكربون ضروري لكي تكون أنواع وقود الهيدروجين قادرة على المنافسة

“على الرغم من عدم اليقين بشأن التكاليف المستقبلية ، فإن الوقود الذي يعتمد على الهيدروجين لديه القدرة على أن يصبح تقنية احتياطية لتحل محل جميع أنواع الوقود الأحفوري المتبقية حوالي 2040-50. ومع ذلك ، فإن الإدراك يعتمد على دعم كبير للسياسات على نطاق واسع ، وفي الواقع ، الدعم لحوالي عقدين من الزمن ، لا يمكن تأمين القضايا التجارية إلا من خلال زيادة أسعار الكربون “، كما يقول فالكو أوكيردت. 

يمكن أن تستند الاستراتيجية السياسية الشاملة إلى ركيزتين: أولاً ، الدعم التكنولوجي الواسع لتشجيع الابتكار والتوسع الأولي ، بما في ذلك الكهربة المباشرة. ثانيًا ، إصلاح كبير لسعر الكربون وضريبة الطاقة يخلقان معًا مجالًا متكافئًا لجميع التقنيات وبالتالي توازنًا معقولًا بين الكهربة المباشرة وغير المباشرة “.

يقول جونار لودرير: “الرؤية طويلة المدى لوقود الهيدروجين واعدة”. “من خلال تسخير إمكانات طاقة الرياح والطاقة الشمسية الضخمة لأحزمة الطاقة الشمسية في العالم ، يمكن تداول الوقود الإلكتروني عالميًا وبالتالي حل مشاكل الطاقة المتجددة في البلدان ذات الكثافة السكانية العالية مثل اليابان أو أوروبا.

ومع ذلك ، بما أن الأهداف المناخية الوطنية والدولية تتطلب تخفيضات في الانبعاثات ، فمن منظور مناخي ، يجب أن تأتي الكهربة المباشرة أولاً لضمان مستقبل آمن للجميع “.

المصدر / ecoportal.net

اترك رد

زر الذهاب إلى الأعلى