فهم محطات التزود بالهيدروجين
تُستخدم مواقع مُخصصة تُسمى محطات التزود بالهيدروجين لتزويد السيارات الكهربائية التي تعمل بخلايا الوقود بالهيدروجين. تخزن هذه المحطات الهيدروجين تحت ضغط عالٍ، وتستخدم فوهات وأنابيب خاصة لتزويد المركبات بالهيدروجين، على عكس محطات التزود بالوقود التقليدية. يُصبح نظام التزود بالهيدروجين ضروريًا لتشغيل مركبات خلايا الوقود، التي لا تُنتج سوى الهواء الدافئ وبخار الماء، مع توجه البشرية نحو وسائل نقل منخفضة الكربون.
بماذا يتم تزويد سيارة تعمل بالهيدروجين؟
يُستخدم غاز الهيدروجين المضغوط بشدة (H2)، عادةً بضغط 350 بار أو 700 بار للسيارات، لتزويد مركبات الهيدروجين بالوقود. ولتخزين هذا الضغط العالي للغاز بكفاءة، يُخزن الهيدروجين في خزانات مُصممة خصيصًا ومُدعمة بألياف الكربون.
كيف تعمل محطات التزود بالهيدروجين؟
يتطلب تزويد مركبة مصنوعة من الهيدروجين بالوقود عدة خطوات مهمة: 1. إنتاج الهيدروجين: يعد إصلاح الميثان بالبخار (SMR)، باستخدام الكهرباء من مصادر متجددة، أو كنتيجة لعملية التصنيع، من الطرق المستقلة التي يتم استخدامها بشكل متكرر لإنتاج الهيدروجين للاستخدام.
- ضغط وتخزين الغاز: تقوم خزانات التخزين القريبة بتخزين غاز الهيدروجين بعد ضغطه بشكل كامل إلى ضغوط عالية (350-700 بار).
- التبريد المسبق: لتجنب التلف الناتج عن الحرارة أثناء عملية التعبئة السريعة، يجب تبريد الهيدروجين إلى -40 درجة مئوية قبل التوزيع.
٤. التوزيع: يتم تشكيل وصلة محكمة الإغلاق بين خزان تخزين السيارة والفوهة المصممة خصيصًا. وتتيح عملية مضبوطة بدقة، تحافظ على مستوى دقيق من الضغط ودرجة الحرارة، دخول الهيدروجين إلى خزانات تخزين السيارة.
5. أنظمة السلامة: يضمن عدد من الوظائف الوقائية، مثل أنظمة إخماد الحرائق، وأجهزة التحكم في الإغلاق التلقائي، ومراقبة التسريبات، أن العمليات آمنة.
وقود الهيدروجين مقابل المركبات الكهربائية
هل وقود الهيدروجين أفضل من الوقود الكهربائي؟
يعتمد هذا التفاعل على سيناريوهات الاستخدام المحددة. وبما أن 75-90% من الطاقة الكهربائية تُحوّل إلى طاقة لعجلات المركبة، فإن السيارات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات تُعدّ عادةً أكثر صداقةً للبيئة. ويمكن تحويل ما بين 40 و60% من طاقة الهيدروجين إلى طاقة دافعة لمركبات خلايا وقود الهيدروجين. ومع ذلك، تتميز هذه المركبات بكفاءة تشغيل عالية في البيئات الباردة، وعمر افتراضي طويل (300-400 ميل لكل خزان)، ووقت إعادة التزود بالوقود قصير (3-5 دقائق مقابل أكثر من 30 دقيقة للشحن السريع). بالنسبة للمركبات الكبيرة (الشاحنات والحافلات) حيث تُعدّ سرعة التزود بالوقود والمسافات الطويلة من العوامل المهمة، قد يكون الهيدروجين أكثر ملاءمة.
| وجه | مركبات خلايا وقود الهيدروجين | المركبات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات |
| وقت إعادة التزود بالوقود/إعادة الشحن | 3-5 دقائق | من 30 دقيقة إلى عدة ساعات |
| يتراوح | 300-400 ميل | 200-350 ميلاً |
| كفاءة الطاقة | 40-60% | 75-90% |
| توافر البنية التحتية | محدودة (مئات المحطات على مستوى العالم) | شبكة واسعة (ملايين نقاط الشحن) |
| تكلفة المركبة | أعلى (تقنية خلايا الوقود باهظة الثمن) | أن تصبح منافسًا |
التكاليف والاعتبارات العملية
كم تبلغ تكلفة إعادة تعبئة سيارة تعمل بالهيدروجين؟
في الوقت الحالي، تتراوح تكلفة تزويد سيارة تعمل بالهيدروجين بخزان كامل (حوالي 5-6 كيلوغرامات من الهيدروجين) بين 75 و100 دولار أمريكي، مما يمنحها مدى يصل إلى 300-400 ميل. وهذا يعادل حوالي 16-20 دولارًا أمريكيًا للكيلوغرام الواحد من الهيدروجين. وتختلف الأسعار باختلاف المناطق، ومن المتوقع أن تنخفض مع توسع الإنتاج وتقدم استخدام الهيدروجين الصديق للبيئة. وتقدم بعض المناطق خصومات تخفض التكلفة على المستهلكين.
هل يمكن لمحرك سيارة عادي أن يعمل بالهيدروجين؟
على الرغم من أن ذلك ليس شائعًا، إلا أنه يمكن تعديل محركات الاحتراق التقليدية للعمل بالهيدروجين. إلا أن بدء التشغيل قبل الاشتعال، وارتفاع انبعاثات أكاسيد النيتروجين، ومشاكل التخزين، هي من بين المشكلات التي تواجه محركات الاحتراق الداخلي التي تعمل بالهيدروجين مع مرور الوقت. واليوم، تستخدم معظم السيارات التي تعمل بالهيدروجين تقنية خلايا الوقود، التي تستخدم الهيدروجين والأكسجين من البيئة لإنتاج طاقة تُشغل محركًا كهربائيًا، ولا ينتج عنها سوى الماء كمنتج ثانوي.
أي دولة تستخدم وقود الهيدروجين أكثر من غيرها؟
بوجود أكثر من 160 محطة لتزويد الهيدروجين بالوقود، وخطط طموحة لبناء 900 محطة بحلول عام 2030، تتصدر اليابان اليوم العالم في استخدام الوقود المصنوع من الهيدروجين. ومن بين الدول الرئيسية الأخرى:
ألمانيا: أكثر من 100 محطة، مع خطة لإنشاء 400 محطة بحلول عام 2035
الولايات المتحدة: تضم حوالي 60 محطة، معظمها في كاليفورنيا
كوريا الجنوبية: تشهد نمواً سريعاً، ومن المتوقع أن يصل عدد المحطات إلى 1200 محطة بحلول عام 2040.
الصين: تستثمر استثمارات كبيرة، مع وجود أكثر من 100 محطة قيد التشغيل حاليًا
نمو محطات التزود بالهيدروجين على مستوى العالم
كان هناك ما يقارب 800 محطة لتزويد المركبات بالهيدروجين في العالم حتى عام 2023؛ ومن المتوقع أن يرتفع هذا العدد إلى أكثر من 5000 محطة بحلول عام 2030. وبفضل الدعم الحكومي والتزام الشركات المصنعة بتطوير خلايا الوقود، تتصدر أوروبا وآسيا هذا التطور.
التركيز على التطبيقات الثقيلة: توسيع البنية التحتية للهيدروجين للشاحنات والحافلات والقطارات والتطبيقات البحرية
تاريخ النشر: 16 ديسمبر 2025
