راينكليف، نيويورك ـ في رواية الجزيرة الغامضة، للكاتب جول فيرن والتي نشرت في عام 1874، يعلن سايروس هاردينج المهندس وبطل الرواية أن الماء سوف يستخدم ذات يوم كوقود، وإن الهيدروجين والأكسجين اللذين يتألف منهما الماء سوف يشكلان مصدراً لا ينضب لتوليد الحرارة والضوء، سواء باستخدامهما معاً أو بصورة منفصلة. ويضيف هاردينج أن تحليل الماء إلى عنصري الهيدروجين والأكسجين سوف يتم لا محالة باستخدام الكهرباء.
الحقيقة أن الكثير من تأملات فيرن ما زالت مجرد خيال، ولكن إذا ما تحدثنا عن الهيدروجين فلا شك أن أوانه قد آن. فاليوم تعمل بالهيدروجين بالفعل عدة مئات من النماذج الأولية لسيارات، وحافلات، وشاحنات، ودراجة نارية أو اثنتين، وبعض المعدات الآلية (بما في ذلك عدد كبير من شاحنات الرفع الشوكية)، بل وحتى اثنين من الجرارات الزراعية. وقبل عامين فقط وافق البرلمان الأوروبي في ستراسبورج بأغلبية ساحقة على إعلان يحض على توظيف الاقتصاد الهيدروجيني الأخضر (الرحيم بالبيئة).
ويجري الآن تطوير المشاريع الهيدروجينية في أميركا الشمالية، وأوروبا، واليابان، وكوريا، وأستراليا، وأميركا الجنوبية، وبشكل أولي في الصين والهند. ويتم تسيير أغلب المركبات العاملة بالهيدروجين باستخدام خلايا الوقود. ولكن كلاً من شركتي بي إم دبليو ومازدا نجحت في تحويل محركات البنزين إلى محركات تعمل بالوقود الهيدروجيني (طراز V-12 من إنتاج بي إم دبليو، والمحركات الدوارة من إنتاج مازدا).
والواقع أن العديد من شركات صناعة السيارات الكبرى مثل تويوتا، وهوندا، وجنرال موتورز، وهونداي/كيا تعكف الآن على تنفيذ خطط الإنتاج التجاري لسيارات تعمل بخلايا الوقود الهيدروجيني. ولقد عرضت شركة هوندا نموذجاً أوليا لخط تجميع سيارة تعمل بخلايا الوقود في العام الماضي؛ وبدأت شركة دايملر بالفعل في تشغل خط مماثل في هذا العام؛ كما تخطط شركة هونداي/كيا لتشغيل خطها الخاص بحلول عام 2012؛ أما تويوتا التي قد تكون اللاعب الأكبر في هذا المجال فإنها تخطط لتشغيل خطها الخاص في عام 2015، مع إنتاج عدد قليل من الوحدات في البداية، ثم إنتاج الآلاف منها في وقت لاحق.
إن الهيدروجين، مثله في ذلك كمثل الغاز الطبيعي، يمكن استخدامه كوقود للسيارات بعد إدخال بعض التعديلات. ولكن شركات صناعة السيارات ترى أن خلايا الوقود تشكل المصدر الأفضل والأكثر كفاءة وهدوءاً ونظافة لتوليد الطاقة لتشغيل وسائل النقل. ذلك أن خلايا الوقود تعمل على نحو ما مثل البطاريات، باستثناء أن وقودها دائم التجدد، حيث تتفاعل كهربائياً مع الأكسجين المتوفر في الهواء لتوليد الطاقة الكهربية اللازمة لتشغيل محرك كهربائي.
حتى اليوم، ما زالت مثل هذه المركبات تنتج يدوياً وتتكلف مبالغ باهظة، حوالي المليون دولار تقريباً للوحدة، مع احتمال الزيادة والنقصان الذي قد يصل إلى بضعة مئات الآلاف من الدولارات. ولكن التكاليف سوف تنخفض بمجرد بدء الإنتاج الضخم: تقول شركة تويوتا أنها تتوقع إصابة صناعة السيارات ampquot;بصدمةampquot; حين تخفض تكاليف الإنتاج إلى حد كبير بعد إطلاقها للإنتاج التجاري. وهو تتوقع انخفاض تكاليف تصنيع نضد خلايا الوقود، التي تشكل قلب المحرك، بنسبة قد تصل إلى 90%.
Access every new PS commentary, our entire On Point suite of subscriber-exclusive content – including Longer Reads, Insider Interviews, Big Picture/Big Question, and Say More – and the full PS archive.
Subscribe Now
في أحدث تحليل صادر عن وزارة الطاقة في الولايات المتحدة جاءت التقديرات لتؤكد أن استخدام التكنولوجيا المتوفرة في عام 2010 وعلى افتراض إنتاج حوالي خمسمائة ألف وحدة، فإن تكاليف إنتاج خلية وقود سعتها ثمانين كيلووات سوف تكون حوالي 57 دولاراً لكل كيلووات. ومع التحسن المتوقع للتكنولوجيا فمن المتوقع أن تنخفض التكاليف إلى حوالي 47 دولارا لكل كيلووات بحلول عام 2015، وهذه التقديرات تقع ضمن نطاق هدف وزارة الطاقة، 30 دولاراً لكل كيلووات، وهو الرقم الذي يقابل تكلفة تصنيع محركات البنزين اليوم.
أما عن تكاليف تصنيع وقود الهيدروجين فلا توجد أرقام ثابتة في الوقت الحالي، ولكن الولايات المتحدة حددت هدفها بحوالي 2 إلى 3 دولارات لكل كيلوجرام من الوقود بحلول عام 2018 (كيلوجرام واجد من الهيدروجين يحتوي على نفس مقدار الطاقة الذي يحتوي عليه جالون واحد من البنزين). ولأن كفاءة خلايا الوقود تعادل ضعفي كفاءة محركات الاحتراق الداخلي، فإن التكاليف الفعّالة عن كل وحدة مسافة سوف تكون نصف ذلك المبلغ تقريباً.
كانت الولايات المتحدة في طليعة مشاريع البحث والتطوير في هذا الميدان، ولكن الهيدروجين أزيح جانباً في الأعوام الأخيرة بسبب الضغوط المكثفة المطالبة بالتحول إلى بدائل أخرى. ولقد زعم بعض مؤيدي هذا الاتجاه من ذوي النفوذ أن المحركات الهجينة والسيارات العاملة بالبطاريات، وسيارات الديزل الحيوي باتت أقرب إلى الأسواق، وأنها تعمل بتقنيات أفضل وأقل تكلفة من السيارات العاملة بخلايا الوقود.
ولقد تبنت إدارة أوباما هذا الرأي، الأمر الذي أدى في هذا الصيف إلى إحراج وزير الطاقة الجديد ستيفن تشو ، وهو الفيزيائي الحائز على جائزة نوبل. فقد أمر تشو بتخفيض بلغ 130 مليون دولار في ميزانية عام 2010 المخصصة لتقنيات النقل العاملة بخلايا الوقود. ولكن صرخات الاحتجاج التي أطلقتها جماعات تتراوح ما بين اتحاد العلماء المهتمين، ومجلس البحوث الوطني، وجمعيات خلايا الوقود والهيدروجين، إلى جمعية الرئة الأميركية وشركات تصنيع السيارات، فضلاً عن الدعم القوي في الكونجرس، من شأنها أن تؤدي على الأرجح إلى التراجع عن هذا الخفض في الميزانية.
من الجدير بالذكر أن مؤيدي الهيدروجين لا يعارضون استخدام السيارات العاملة بالبطاريات، وهم يؤيدون استخدام الوقود الحيوي كمصدر متجدد آخر للهيدروجين. ولكن نظراً لوزن البطاريات الكهربائية ومداها المحدود وكلفتها العالية وغير ذلك من الاعتبارات فإن استخدام البطاريات ربما يكون مناسباً في المقام الأول لسيارات المدينة ذات المدى القصير. وفي كل الأحوال فإن السيارات العاملة بخلايا الوقود الهيدروجيني تشتمل عادة على بطاريات في إطار خواص مهجنة مختلطة، الأمر الذي يمكنها من تغطية مدى الثلاثمائة ميل الذي يطالب به المستهلكون.
إن عدداً لا يحصى من المختبرات تعمل الآن على ابتكار سبل أفضل وأرخص لإنتاج وتخزين الهيدروجين، فضلاً عن استكشاف السبل اللازمة لتقليص التكاليف وتعزيز متانة وعمر خلايا الوقود. وهما النقيصتان اللتان تشكلان الهم الأعظم الآن.
فضلاً عن ذلك فلابد من تشييد البنية الأساسية للتزود بوقود الهيدروجين. وهذه مهمة باهظة التكاليف، ولكنها قد لا تكون أكثر تكلفة من الحفاظ على البنية الأساسية الحالية للوقود الأحفوري، وربما يبدأ الأمر ببناء تجمعات للمحطات في المناطق الحضرية ثم ينتشر بالتدريج إلى الخارج. ولقد بدأ غرس بذور هذه التجمعات بالفعل في المناطق الحضرية في لوس أنجلس ونيويورك، وبصورة ملحوظة في اليابان. ففي مدينة طوكيو الآن هناك أكثر من عشر شركات يابانية كبرى تعمل في مجال الطاقة وتعتزم العمل بصورة متكاتفة للتعجيل بتشييد بنية أساسية وطنية للتزود بوقود الهيدروجين بحلول عام 2015.
لقد بدأت ثورة الهيدروجين، ولكن بفتيل اشتعال بطيء. والهيدروجين ليس السلاح الوحيد في المعركة ضد الاحترار العالمي، ولكنه يشكل عنصراً أساسياً ـ بالمعني الحقيقي للكلمة.
To have unlimited access to our content including in-depth commentaries, book reviews, exclusive interviews, PS OnPoint and PS The Big Picture, please subscribe
Iran’s mass ballistic missile and drone attack on Israel last week raised anew the specter of a widening Middle East war that draws in Iran and its proxies, as well as Western countries like the United States. The urgent need to defuse tensions – starting by ending Israel’s war in Gaza and pursuing a lasting political solution to the Israeli-Palestinian conflict – is obvious, but can it be done?
The most successful development stories almost always involve major shifts in the sources of economic growth, which in turn allow economies to reinvent themselves out of necessity or by design. In China, the interplay of mounting external pressures, lagging household consumption, and falling productivity will increasingly shape China’s policy choices in the years ahead.
explains why the Chinese authorities should switch to a consumption- and productivity-led growth model.
Designing a progressive anti-violence strategy that delivers the safety for which a huge share of Latin Americans crave is perhaps the most difficult challenge facing many of the region’s governments. But it is also the most important.
urge the region’s progressives to start treating security as an essential component of social protection.
راينكليف، نيويورك ـ في رواية الجزيرة الغامضة، للكاتب جول فيرن والتي نشرت في عام 1874، يعلن سايروس هاردينج المهندس وبطل الرواية أن الماء سوف يستخدم ذات يوم كوقود، وإن الهيدروجين والأكسجين اللذين يتألف منهما الماء سوف يشكلان مصدراً لا ينضب لتوليد الحرارة والضوء، سواء باستخدامهما معاً أو بصورة منفصلة. ويضيف هاردينج أن تحليل الماء إلى عنصري الهيدروجين والأكسجين سوف يتم لا محالة باستخدام الكهرباء.
الحقيقة أن الكثير من تأملات فيرن ما زالت مجرد خيال، ولكن إذا ما تحدثنا عن الهيدروجين فلا شك أن أوانه قد آن. فاليوم تعمل بالهيدروجين بالفعل عدة مئات من النماذج الأولية لسيارات، وحافلات، وشاحنات، ودراجة نارية أو اثنتين، وبعض المعدات الآلية (بما في ذلك عدد كبير من شاحنات الرفع الشوكية)، بل وحتى اثنين من الجرارات الزراعية. وقبل عامين فقط وافق البرلمان الأوروبي في ستراسبورج بأغلبية ساحقة على إعلان يحض على توظيف الاقتصاد الهيدروجيني الأخضر (الرحيم بالبيئة).
ويجري الآن تطوير المشاريع الهيدروجينية في أميركا الشمالية، وأوروبا، واليابان، وكوريا، وأستراليا، وأميركا الجنوبية، وبشكل أولي في الصين والهند. ويتم تسيير أغلب المركبات العاملة بالهيدروجين باستخدام خلايا الوقود. ولكن كلاً من شركتي بي إم دبليو ومازدا نجحت في تحويل محركات البنزين إلى محركات تعمل بالوقود الهيدروجيني (طراز V-12 من إنتاج بي إم دبليو، والمحركات الدوارة من إنتاج مازدا).
والواقع أن العديد من شركات صناعة السيارات الكبرى مثل تويوتا، وهوندا، وجنرال موتورز، وهونداي/كيا تعكف الآن على تنفيذ خطط الإنتاج التجاري لسيارات تعمل بخلايا الوقود الهيدروجيني. ولقد عرضت شركة هوندا نموذجاً أوليا لخط تجميع سيارة تعمل بخلايا الوقود في العام الماضي؛ وبدأت شركة دايملر بالفعل في تشغل خط مماثل في هذا العام؛ كما تخطط شركة هونداي/كيا لتشغيل خطها الخاص بحلول عام 2012؛ أما تويوتا التي قد تكون اللاعب الأكبر في هذا المجال فإنها تخطط لتشغيل خطها الخاص في عام 2015، مع إنتاج عدد قليل من الوحدات في البداية، ثم إنتاج الآلاف منها في وقت لاحق.
إن الهيدروجين، مثله في ذلك كمثل الغاز الطبيعي، يمكن استخدامه كوقود للسيارات بعد إدخال بعض التعديلات. ولكن شركات صناعة السيارات ترى أن خلايا الوقود تشكل المصدر الأفضل والأكثر كفاءة وهدوءاً ونظافة لتوليد الطاقة لتشغيل وسائل النقل. ذلك أن خلايا الوقود تعمل على نحو ما مثل البطاريات، باستثناء أن وقودها دائم التجدد، حيث تتفاعل كهربائياً مع الأكسجين المتوفر في الهواء لتوليد الطاقة الكهربية اللازمة لتشغيل محرك كهربائي.
حتى اليوم، ما زالت مثل هذه المركبات تنتج يدوياً وتتكلف مبالغ باهظة، حوالي المليون دولار تقريباً للوحدة، مع احتمال الزيادة والنقصان الذي قد يصل إلى بضعة مئات الآلاف من الدولارات. ولكن التكاليف سوف تنخفض بمجرد بدء الإنتاج الضخم: تقول شركة تويوتا أنها تتوقع إصابة صناعة السيارات ampquot;بصدمةampquot; حين تخفض تكاليف الإنتاج إلى حد كبير بعد إطلاقها للإنتاج التجاري. وهو تتوقع انخفاض تكاليف تصنيع نضد خلايا الوقود، التي تشكل قلب المحرك، بنسبة قد تصل إلى 90%.
Subscribe to PS Digital
Access every new PS commentary, our entire On Point suite of subscriber-exclusive content – including Longer Reads, Insider Interviews, Big Picture/Big Question, and Say More – and the full PS archive.
Subscribe Now
في أحدث تحليل صادر عن وزارة الطاقة في الولايات المتحدة جاءت التقديرات لتؤكد أن استخدام التكنولوجيا المتوفرة في عام 2010 وعلى افتراض إنتاج حوالي خمسمائة ألف وحدة، فإن تكاليف إنتاج خلية وقود سعتها ثمانين كيلووات سوف تكون حوالي 57 دولاراً لكل كيلووات. ومع التحسن المتوقع للتكنولوجيا فمن المتوقع أن تنخفض التكاليف إلى حوالي 47 دولارا لكل كيلووات بحلول عام 2015، وهذه التقديرات تقع ضمن نطاق هدف وزارة الطاقة، 30 دولاراً لكل كيلووات، وهو الرقم الذي يقابل تكلفة تصنيع محركات البنزين اليوم.
أما عن تكاليف تصنيع وقود الهيدروجين فلا توجد أرقام ثابتة في الوقت الحالي، ولكن الولايات المتحدة حددت هدفها بحوالي 2 إلى 3 دولارات لكل كيلوجرام من الوقود بحلول عام 2018 (كيلوجرام واجد من الهيدروجين يحتوي على نفس مقدار الطاقة الذي يحتوي عليه جالون واحد من البنزين). ولأن كفاءة خلايا الوقود تعادل ضعفي كفاءة محركات الاحتراق الداخلي، فإن التكاليف الفعّالة عن كل وحدة مسافة سوف تكون نصف ذلك المبلغ تقريباً.
كانت الولايات المتحدة في طليعة مشاريع البحث والتطوير في هذا الميدان، ولكن الهيدروجين أزيح جانباً في الأعوام الأخيرة بسبب الضغوط المكثفة المطالبة بالتحول إلى بدائل أخرى. ولقد زعم بعض مؤيدي هذا الاتجاه من ذوي النفوذ أن المحركات الهجينة والسيارات العاملة بالبطاريات، وسيارات الديزل الحيوي باتت أقرب إلى الأسواق، وأنها تعمل بتقنيات أفضل وأقل تكلفة من السيارات العاملة بخلايا الوقود.
ولقد تبنت إدارة أوباما هذا الرأي، الأمر الذي أدى في هذا الصيف إلى إحراج وزير الطاقة الجديد ستيفن تشو ، وهو الفيزيائي الحائز على جائزة نوبل. فقد أمر تشو بتخفيض بلغ 130 مليون دولار في ميزانية عام 2010 المخصصة لتقنيات النقل العاملة بخلايا الوقود. ولكن صرخات الاحتجاج التي أطلقتها جماعات تتراوح ما بين اتحاد العلماء المهتمين، ومجلس البحوث الوطني، وجمعيات خلايا الوقود والهيدروجين، إلى جمعية الرئة الأميركية وشركات تصنيع السيارات، فضلاً عن الدعم القوي في الكونجرس، من شأنها أن تؤدي على الأرجح إلى التراجع عن هذا الخفض في الميزانية.
من الجدير بالذكر أن مؤيدي الهيدروجين لا يعارضون استخدام السيارات العاملة بالبطاريات، وهم يؤيدون استخدام الوقود الحيوي كمصدر متجدد آخر للهيدروجين. ولكن نظراً لوزن البطاريات الكهربائية ومداها المحدود وكلفتها العالية وغير ذلك من الاعتبارات فإن استخدام البطاريات ربما يكون مناسباً في المقام الأول لسيارات المدينة ذات المدى القصير. وفي كل الأحوال فإن السيارات العاملة بخلايا الوقود الهيدروجيني تشتمل عادة على بطاريات في إطار خواص مهجنة مختلطة، الأمر الذي يمكنها من تغطية مدى الثلاثمائة ميل الذي يطالب به المستهلكون.
إن عدداً لا يحصى من المختبرات تعمل الآن على ابتكار سبل أفضل وأرخص لإنتاج وتخزين الهيدروجين، فضلاً عن استكشاف السبل اللازمة لتقليص التكاليف وتعزيز متانة وعمر خلايا الوقود. وهما النقيصتان اللتان تشكلان الهم الأعظم الآن.
فضلاً عن ذلك فلابد من تشييد البنية الأساسية للتزود بوقود الهيدروجين. وهذه مهمة باهظة التكاليف، ولكنها قد لا تكون أكثر تكلفة من الحفاظ على البنية الأساسية الحالية للوقود الأحفوري، وربما يبدأ الأمر ببناء تجمعات للمحطات في المناطق الحضرية ثم ينتشر بالتدريج إلى الخارج. ولقد بدأ غرس بذور هذه التجمعات بالفعل في المناطق الحضرية في لوس أنجلس ونيويورك، وبصورة ملحوظة في اليابان. ففي مدينة طوكيو الآن هناك أكثر من عشر شركات يابانية كبرى تعمل في مجال الطاقة وتعتزم العمل بصورة متكاتفة للتعجيل بتشييد بنية أساسية وطنية للتزود بوقود الهيدروجين بحلول عام 2015.
لقد بدأت ثورة الهيدروجين، ولكن بفتيل اشتعال بطيء. والهيدروجين ليس السلاح الوحيد في المعركة ضد الاحترار العالمي، ولكنه يشكل عنصراً أساسياً ـ بالمعني الحقيقي للكلمة.