هل سيارة خلايا الوقود الهيدروجينية في مستقبلك؟

هناك متسابق جديد في ساحة السيارات الكهربائية ، حيث يراهن بعض كبار اللاعبين ، بما في ذلك تويوتا وهوندا. إنها السيارة الكهربائية لخلية الوقود ، أو FCEV.

تستخدم FCEV الهيدروجين والأكسجين ومحفز لجعل الكهرباء على متن الطائرة ، والقضاء على حزم البطاريات الثقيلة ، ومكلفة وباهظة الثمن التي تعتمد عليها السيارات الكهربائية البطارية.

يمكن ملء خزان سيارة بخلية الوقود بغاز الهيدروجين المضغوط في غضون دقائق ، مثل الكثير من السيارات التقليدية. وهذا أسرع بكثير من الساعات التي يمكن أن ينفقها البطارية الكهربائية على حبل الشحن الكهربائي ، ومع قدرة FCEV على السفر لمسافة 250 ميلاً أو أكثر بين عمليات التعبئة ، فإنها قد تتجنب قلق المدى الذي أضعف حماس المستهلك للكهرباء.

ولكن حتى الآن لا يوجد سوى نموذجين في سوق التجزئة ، مع طرح ثالثة لإطلاقها قرب نهاية عام 2016. وتقتصر المبيعات على مناطق لوس أنجلوس وسان فرانسيسكو / سيليكون فالي الأكبر في كاليفورنيا ، موطن كل المناطق تقريباً. حفنة الأمة من محطات تعبئة الهيدروجين.

سيارات خلايا الوقود ليست رخيصة. تم الإبلاغ عن نماذج نموذجية لتكلف الشركات المصنعة باردة 1 مليون دولار. انخفضت التكاليف بشكل ملحوظ منذ ذلك الحين ، ولكن في الوقت الحالي تقتصر FCEVs على المتسوقين ذوي الدخل المرتفع.

ومع ذلك ، فإن كل شركة تصنيع سيارات تقريبًا تعمل على تطوير تقنية خلايا الوقود ، ومن المتوقع إطلاق حوالي 12 نموذجًا عالميًا بحلول عام 2020.

قد يكون هناك واحد في مستقبلك ، لذلك دعونا نلقي نظرة على ما هو موجود هناك وعلى الإيجابيات والسلبيات من سيارة خلية وقود.

المركبات

كانت شركة هيونداي توكسون FCEV التي تستأجر عقد إيجار فقط هي الأولى في السوق ، حيث بلغ سعرها 125 على الطريق في الولايات المتحدة منذ إطلاقها في منتصف عام 2014. تستأجر سيارات الدفع الرباعي المدمجة مقابل 499 دولار في الشهر لمدة ثلاث سنوات ، والتي تشمل الوقود المجاني والصيانة المجانية والتأمين. قد يتأهل عملاء شركة هيونداي توكسون FCEV أيضًا للحصول على 5000 دولار أمريكي من مشروع استرداد قيمة السيارة النظيفة في كاليفورنيا.

تم إطلاق سيارة السيدان Mirai FCEV الصغيرة سيدان في وقت سابق من هذا العام. تستأجر تويوتا سيارة Mirai مقابل 499 دولار في الشهر لمدة ثلاث سنوات ، مع توفير الوقود والصيانة مجاناً.

في حين تم تأجير 80 ٪ من ميرايس 270 إلى وكالات بيعها حتى الآن ، يمكنك أيضا شراء واحدة. تويوتا أسعارها بمبلغ 57500 دولار قبل 20500 دولار في الحوافز المحتملة.

قال مسؤولو تويوتا إنه نظرًا لأن أنظمة خلايا الوقود قابلة للتوسع بسهولة أكبر من أنظمة البطارية الكهربائية ، فإنهم يتوقعون استخدام التكنولوجيا في نماذج أخرى في المستقبل ، بما في ذلك السيارات الأكبر من التي يمكن تصميمها حاليًا باستخدام تكنولوجيا البطارية الكهربائية.

التالي

وستكون السيارة الكهربائية القادمة من خلية الوقود التي ستضرب السوق هي سيارة Clarity Fuel Cell التابعة لهوندا ، وهي سيارة سيدان متوسطة الحجم في أواخر عام 2016. وقالت الشركة إنها ستستهدف تكلفة إيجار شهرية تبلغ أقل بقليل من 500 دولار ، استنادًا إلى سعر ملصق متوقع يبلغ حوالي 60،000 دولار قبل الحوافز. لم تذكر هوندا ما إذا كانت ستبيع السيارات أيضًا (ستأتي الإصدارات المختلطة ببطارية كهربائية ووظيفة التوصيل من Clarity لاحقًا).

وتشارك فورد ونيسان ودايملر - التي تصنع سيارات مرسيدس-بنز - في تطوير تكنولوجيا مركبات خلايا الوقود. تعمل BMW مع تويوتا على FCEV الخاصة بها ، وقد تعاونت جنرال موتورز مع هوندا. ويعتقد أن فولكس واجن وأودي وعدد من صانعي السيارات الصينيين يطورون السيارات الكهربائية التي تعمل بخلايا الوقود. ومن المتوقع أن تصل السيارات من تلك الشركات بحلول عام 2020.

محطات التزود بالوقود

اعتبارًا من منتصف عام 2016 ، لم يكن هناك سوى 23 محطة لتزويد الهيدروجين بالوقود في الولايات المتحدة ، 20 منها في ولاية كاليفورنيا. هذا هو السبب في أن هيونداي وتويوتا وهوندا تحد من المبيعات إلى هذه الولاية في الوقت الحالي. من المقرر إنشاء اثنتي عشرة محطة هدروجين في الشمال الشرقي ، من بوسطن إلى نيويورك ، ومن المقرر افتتاح الأربعة محطات الأولى في عام 2017.

وتدعو خطة "الطريق السريع للهيدروجين" في كاليفورنيا إلى فتح 60 محطة هيدروجين على الأقل في الولاية بحلول عام 2020 ، ومن المقرر أن يتم افتتاح 50 منها بحلول نهاية عام 2017. وتسمح الآن محطة هيدروجين مفتوحة حديثًا في منتصف الطريق بين لوس أنجلوس وسان فرانسيسكو بمركبات خلايا الوقود. للسفر بين المنطقتين.

تقنية

قد تبدو سيارات خلايا الوقود مستقبلية ، لكن تقنيتها الأساسية عمرها أكثر من 175 عامًا. تستخدم وكالة ناسا خلايا الوقود لتوليد الكهرباء على متن المركبة الفضائية منذ ما يقرب من نصف قرن الآن ، وأُدخلت أول سيارة تعمل بخلايا الوقود الحديثة - جرار زراعي - في عام 1959.

وخلية الوقود التي يحصلون منها على أسمائهم هي مولد حراري كيميائي يمرر الهيدروجين المضغوط من خلال محفز مثل البلاتين ويستخرج إلكترونات الهيدروجين لتوفير الطاقة للمحرك الكهربائي في السيارة. ثم يقوم النظام بدمج جزيئات الهيدروجين مع الأكسجين من الهواء لتبريدها وطرد "العادم" كتيار من بخار الماء.

هيدروجين

الهيدروجين الذي يجعل هذا ممكنًا ليس من الناحية الفنية الوقود. إنه يحمل فقط الإلكترونات التي هي المادة الخام للكهرباء التي تعمل على تشغيل السيارة. لاستخدامها في السيارات ، يتم ضغطها إلى 10،000 رطل لكل بوصة مربعة وقياسها من حيث الوزن. يحمل الكيلوجرام (2.2 باون) من هذا الهيدروجين المضغوط نفس المقدار من الطاقة مثل جالون البنزين.

نظرًا لأن أنظمة طاقة خلايا الوقود تتسم بالكفاءة في استخدام الطاقة ، يمكن لشركة Toyota Mirai السفر لمسافة أكثر من 300 ميل بين عمليات إعادة ملء نظام الوقود الذي يبلغ وزنها 5 كجم. توفر هيونداي توكسون الأثقل 265 ميلاً على 5.5 كجم من الهيدروجين ، وقد تم منح مجموعة هوندا كلاريت القادمة "أكثر من 300 ميل" بخزان وقود بنفس حجم تويوتا.

نظرًا لأن استخدام الهيدروجين كوقود سيارات جديد جدًا ، فمن الصعب مقارنته بتكلفة البنزين. وتبلغ تكلفة تويوتا الحالية 14 دولارًا للكيلوغرام الواحد. يمكن أن يسافر ميراي أكثر من 300 ميل على وزنه 5 كجم. إن زيادة استخدام الهيدروجين في السيارات من شأنه أن يخفض السعر ، كما هو الحال مع أي وقود.

في حين أن الهيدروجين قابل للاشتعال بشكل كبير ، إلا أن الاختبارات التي أجراها العديد من مصنعي صهاريج الهيدروجين والباحثين في جامعة ميامي (فلوريدا) أظهرت أنه في الحوادث التي تخرق خزانات الهيدروجين ، يهرب الغاز إلى أعلى ، مما يعني أن أي ألسنة اللهب سوف يتم توجيهها وبعيدًا عنها. السيارة. أما أبخرة البنزين ، من ناحية أخرى ، فهي أثقل من الهواء وستتجمع حول السيارة بتركيزات يمكن أن تكون متفجرة. وبما أن الهيدروجين أخف 14 مرة من الهواء ، فإنه ينتشر بسرعة ما لم يكن في منطقة محصورة ، مثل المرآب.

التأثيرات البيئية

يدعي بعض منتقصي سيارة خلية الوقود أنه في حين أن المركبات لا تحتوي على انبعاثات عوادم ، لا توجد فائدة بيئية لل FCEVs بسبب غازات الدفيئة التي تم إنشاؤها بواسطة إنتاج الهيدروجين ، والتي هي كثيفة الاستخدام للطاقة بشكل كبير.

ومع ذلك ، فإن معظم الدراسات الحكومية تبين ، على المستوى العالمي ، أن المركبات الكهربائية التي تعمل بخلايا الوقود أكثر كفاءة وأقل ضررًا بالبيئة من السيارات التي تعمل بالبنزين والديزل في مقارنة كاملة "جيدة العجلات" من تأثير إنتاج الوقود واستخدامه.

ما لم يتم إنتاج الهيدروجين باستخدام مصادر الطاقة المتجددة ، فإن سيارات خلايا الوقود أقل كفاءة في استخدام الطاقة من السيارات الكهربائية. ومع ذلك ، يجادل المؤيدون بأن نطاقهم الأكبر يجعلهم أكثر ملاءمةً للمستهلك.

تويوتا ميراي في محطة وقود الهيدروجين: الصورة عبر تويوتا.

جون اودل هو كاتب سيارات منذ فترة طويلة قام بتغطية السيارات التي تعمل بالوقود البديل في لوس أنجلوس تايمز و Edmunds.com. وهو الآن يدير الموقع الإلكتروني The Green Car Guy. البريد الإلكتروني: [email protected].