جدال انرژی هیدروژن در برابر الکتریکی؛ آینده خودروهای سبز در اختیار کدام است؟

به‌روزترین‌ها| علیرغم برنامه ۷.۵ میلیارد دلاری دولت بایدن برای ساخت ایستگاه‌های شارژ خودروهای الکتریکی (EV)، تنها تعداد محدودی از این ایستگاه‌ها تاکنون ساخته شده‌اند.

در همین حال، علاقه به خودروهای الکتریکی کاهش یافته و برخی مالکان دوباره به خودروهای بنزینی برگشته‌اند. از طرفی تعدادی از خودروسازان از جمله جنرال موتورز و فورد نیز تمرکز خود را به هیبریدها معطوف کرده‌اند. اما مشکل اینجاست که با ادامه استفاده از خودروهای سوخت فسیلی، زمین گرم‌تر و گرم‌تر می‌شود.

بنابراین شاید برای رفع معضل پیش رو، راهی جز بهره‌مندی از هیدروژن نباشد؛ ماده‌ای که از قرن ۱۹ خودروها را نیرو بخشیده است. در این راستا نیز خودروسازان بزرگی مانند هوندا، تویوتا و حتی فراری بر روی فناوری هیدروژنی سرمایه‌گذاری می‌کنند. با این حال، تولید و توزیع هیدروژن در مقیاس گسترده همچنان به عنوان یک چالش بزرگ است.

استخراج هیدروژن در حال حاضر فرایندی با مصرف گسترده انرژی و هزینه‌بر است و اغلب به سوخت‌های فسیلی متکی است. ساخت ایستگاه‌های هیدروژنی نیز هزینه‌بر است و تخمین‌ها نشان می‌دهد ساخت هر ایستگاه حداقل ۶.۵ میلیون دلار هزینه دارد. همچنین نگرانی‌های ایمنی در مورد خودروهای هیدروژنی نیز باید بررسی شود.

علیرغم این موانع، هیدروژن مزایایی مانند زمان سریع‌تر سوخت‌گیری و عدم انتشار گازهای گلخانه‌ای را ارائه می‌دهد. دولت ایالات متحده نیز به صورت مخفیانه در پروژه‌های هیدروژنی سرمایه‌گذاری کرده است و وزارت انرژی ایالات متحده ۷۵۰ میلیون دلار برای ۵۲ طرح هیدروژنی اختصاص داده است.

خودروسازان معتقدند، زمانی که زیرساخت هیدروژن در سطح تجاری و صنعتی ایجاد شود، به مصرف‌کنندگان نیز منتقل خواهد شد و خودروهای هیدروژنی گزینه‌ای قابل قبول‌تر خواهند شد. با این حال، مشکل “مرغ و تخم‌مرغ” یعنی نیاز به تعداد بیشتر خودروهای هیدروژنی برای توجیه ساخت ایستگاه‌های بیشتر و بالعکس، همچنان یک چالش بزرگ باقی مانده است.

ایمنی و مهندسی هیدروژن در هوندا

یکی از نگرانی‌های اصلی در مورد خودروهای هیدروژنی، ایمنی رانندگی با یک سلول سوختی هیدروژنی زیر کاپوت است. کنسرسیوم داخلی برای ایمنی آتش، بهداشت و محیط‌زیست هشدار می‌دهد که خطر شوک الکتریکی در خودروهای سلول سوختی قابل توجه است و نگرانی‌های اشتعال‌پذیری هیدروژن نیازمند استانداردهای طراحی سخت‌گیرانه‌تری برای خودروها است. به طور کلی، خودروهای هیدروژنی نیاز به استانداردهای ایمنی بالاتری نسبت به خودروهای بنزینی دارند.

هوندا با شناخت این نگرانی‌های ایمنی، اقدامات مهمی برای رفع آنها انجام داده است. نسل چهارم سلول سوختی هوندا به گونه‌ای طراحی شده که قوی‌تر و مقاوم‌تر در برابر خوردگی باشد. این سلول سوختی در یک پوسته آلومینیومی بسته شده و با الیاف کربن پیچیده شده است. به جای استفاده از لاستیک سیلیکونی، هوندا به دو صفحه فلزی با استحکام بالا که با دقت جوش داده شده‌اند، تغییر داده است تا دوام بیشتری داشته باشد در حالی که هنوز به خنک‌کننده اجازه جریان بین آنها می‌دهد.

کریس مارتین از هوندا تأیید می‌کند که شرکت به ایمنی توجه زیادی دارد. وی می‌گوید: «ما سال‌ها خودروهای سوختی را در بازار داشته‌ایم و فکر نمی‌کنم که تا کنون هیچ تجربه‌ای از آتش برای مصرف‌کنندگان داشته باشیم. بنابراین می‌دانیم که در این زمینه چه می‌کنیم. مخازن به طور بسیار خوبی طراحی شده‌اند و به شدت در برابر تصادفات محافظت شده‌اند.»

برای تضمین بالاترین سطح مهندسی و دقت تولید، هوندا SUV هیدروژنی خود، e:FCEV، را در مرکز تولید محصولات عملکردی هوندا (PMC) در اوهایو تولید می‌کند؛ همان جایی که سوپراسپرت NSX تولید می‌شود. این تأسیسات مخصوص به هوندا اجازه می‌دهد تا اقدامات سخت‌گیرانه‌ای را برای اطمینان از ایمنی و قابلیت سلول‌های سوختی پیاده‌سازی کند.

مزایای مصرف‌کننده و کارایی پر کردن سوخت

اگر چالش‌های مرتبط با هیدروژن برطرف شوند، مزایای بسیاری برای مصرف‌کننده خواهد داشت. پر کردن مخزن خودرو هیدروژن مشابه یک توقف سوخت‌گیری عادی بنزینی حدود پنج دقیقه طول می‌کشد. در مقابل، حتی سریع‌ترین خودروهای الکتریکی هنوز حدود ۲۰ دقیقه برای شارژ زمان نیاز دارند. این درحالی است که تنها چیزی که از اگزوز خودروی هیدروژنی خارج می‌شود بخار آب است و سلول‌های سوختی هیدروژنی مدرن به ندرت تحت تأثیر شرایط آب و هوایی شدید قرار می‌گیرند. برای مثال، BMW ادعا می‌کند که مدل iX5 آن کاملاً تحت تأثیر شرایط آب و هوایی قرار نمی‌گیرد.

این امر سبب پر کردن پنج دقیقه‌ای مخزن سوخت برای حدود ۳۰۰ مایل می شود که سوخت آن نیز کاملاً تمیز است. مدیر هوندا، کریس مارتین، می‌گوید: «ما می‌خواهیم به مصرف‌کنندگان چیزهایی بدهیم که برای آنها کار می‌کند. اما در عین حال، ما اهداف عظیمی برای کاهش کربن داریم. بنابراین اگر ما تنها روی آنچه که می‌توانستیم همین حالا بفروشیم تمرکز کنیم، در این تحقیقات آینده سرمایه‌گذاری نمی‌کردیم. اما ما به جزئیات طولانی‌مدت نگاه می‌کنیم و این کار خیلی منطقی است. هیدروژن بسیار معقول به نظر می‌رسد که از میز تحقیق و. توسعه کنار گذاشته نشود.»

ابتکارات و سرمایه‌گذاری دولتی

هرچند تمرکز دولت آمریکا، عمدتاً بر خودروهای الکتریکی بوده است، اما همچنان ابتکاراتی برای توسعه فناوری حمل و نقل هیدروژن وجود دارد. در ماه مارس، وزارت انرژی (DOE) ۷۵۰ میلیون دلار را به ۵۲ پروژه هیدروژن در سراسر ایالات متحده تحت قانون زیرساخت دوجانبه تخصیص داد. این بودجه به منظور بهبود فناوری‌های الکترولیز، کاهش هزینه‌ها و حمایت از تولید هیدروژن است. انتظار می‌رود این سرمایه‌گذاری ۱۵۰۰ شغل جدید، به ویژه در مناطقی که تحت تأثیر از دست دادن شغل‌های مرتبط با انرژی قرار گرفته‌اند ایجاد کند.

یک جنبه قابل توجه از سرمایه‌گذاری DOE شامل تعریف چگونگی تولید هیدروژن در ایالات متحده است. در حالی که هیچ خط مشی مشخصی هنوز وجود ندارد، تلاش‌هایی برای ارائه اعتبارهای مالیاتی برای تأسیسات قدیمی که به منابع انرژی تجدیدپذیر انتقال می‌یابند در حال انجام است.

چالش‌های تولید و هزینه‌ها

تولید هیدروژن فرآیند پیچیده‌ای نیست و هزینه‌های قابل توجهی را شامل می‌شود. جنرال موتورز و هوندا به شدت در توسعه سلول‌های سوختی سرمایه‌گذاری کرده‌اند، از جمله یک سرمایه‌گذاری مشترک ۸۵ میلیون دلاری برای یک تأسیسات سلول سوختی اختصاصی در میشیگان انجام داده اند.

با وجود این سرمایه‌گذاری‌ها، با تولید هیدروژن پاک هنوز سال‌ها فاصله دارد. بیشتر هیدروژن در ایالات متحده در حال حاضر با استفاده از گاز طبیعی و زغال سنگ تولید می‌شود که محیط زیست دوست نیستند. روش‌های تجدیدپذیر مانند استفاده از انرژی مازاد خورشیدی و بادی مورد بررسی قرار گرفته‌اند، اما هنوز به صورت گسترده پیاده‌سازی نشده‌اند.

آینده خودروهای هیدروژنی

استراتژی هوندا شامل تمرکز بر کاربردهای تجاری هیدروژن سلول‌های سوختی است. با توسعه فناوری هیدروژن برای استفاده در برنامه‌های سنگین و صنعتی، هوندا به دنبال ایجاد یک اقتصاد هیدروژنی است که می‌تواند در نهایت از خودروهای مصرف‌کننده پشتیبانی کند.

راه به سوی تبدیل هیدروژن به یک منبع سوخت گسترده برای خودروهای سواری همچنان پر از چالش است که شامل هزینه‌های تولید بالا، تأثیرات محیط‌زیستی، نگرانی‌های ایمنی، کمبود زیرساخت و مقررات دولتی می شود. با این حال، همانطور که با رشد خودروهای الکتریکی دیده شده، پیشرفت‌های سریع تکنولوژیک و سرمایه‌گذاری استراتژیک می‌توانند هیدروژن را به یک گزینه قابل قبول در آینده نه چندان دور تبدیل کنند.