خلايا وقود الهيدروجين.. حل مثالي لشبكات كهرباء قطاع الاتصالات

مطلع هذا الشهر، طالبت وزارة التجارة والصناعة اليابانية (ميتي) بزيادة مخصصاتها المالية لدعم تكنولوجيا تخزين الكربون والسيارات الكهربائية، في إطار سعي اليابان لتحقيق هدف الحياد الكربوني والهيدروجين الأخضر بحلول عام 2050، حسبما أوردته منصة آرغوس ميديا.

وتهدف الوزارة من وراء زيادة مخصصات دعم الطاقة في موازنتها، بنحو 6.87 مليار دولار أميركي خلال العام المالي من أبريل/نيسان 2022 إلى مارس/آذار 2023، إلى تمويل عمليات التحول إلى الطاقة قليلة الكربون للحدّ من الانبعاثات بحلول عام 2030.

قال كبير مراسلي وكالة رويترز لشؤون السلع والطاقة في اليابان، آرون شيلدريك، إن قطاع الاتصالات العالمية يدير مجموعات واسعة من محطات الترحيل ومراكز البيانات والبنية التحتية الأخرى التي تحتاج إلى كهرباء ثابتة وموثوقة، وفقًا لما نشره موقع "ذي إدج ماركت".

ويقول خبراء، إن خلايا وقود الهيدروجين تقدّم لقطاع الاتصالات العالمية حلاً صديقًا للبيئة لتشغيل الشبكات البعيدة المتعطشة للكهرباء، ويساعد الهيدروجين في التعويض عن الكهرباء كثيفة الانبعاثات للبنية التحتية البعيدة.

ويرى مؤيدو الهيدروجين أن خلايا وقود الهيدروجين، التي اختُرِعَت في القرن الـ19، وتستخدم في برامج الفضاء الأميركية والروسية، يمكن أن تحلّ محلّ مولدات الديزل المزعجة والملوثة التي تعمل أحيانًا على مدار 24 ساعة يوميًا.

مزايا خلايا وقود الهيدروجين

تتميز خلايا الهيدروجين بأنها هادئة ولا تُحدث ضوضاء، كما إنها تحتوي على أجزاء متحركة قليلة، ولا ينبعث منها سوى الماء.

وتُعدّ الخلايا أحد مصادر الطاقة المرغوبة في قطاع الاتصالات، الذي يمثّل 3% من استهلاك الطاقة العالمي، وفي ظل التحذيرات الشديدة التي تضمّنها تقرير الأمم المتحدة بشأن مخاطر ظاهرة الاحتباس الحراري.

وقال الشريك في شركة الاستشارات أوليفر وايمان، التي تُعنى بالاتصالات السلكية واللاسلكية، أوي لامبريت، إنها فكرة رائعة وإن الوقت حان للاستغناء عن مولدات الديزل.

وأضاف أن الانبعاثات من شبكات الكهرباء وتكنولوجيا المعلومات تشكّل ما يقرب من ثلث البصمة الكربونية لشركات الاتصالات، بناءً على مسح شمل 19 مشغّلًا عالميًا.

وأشار المقال الذي كتبه كبير مراسلي وكالة رويترز لشؤون السلع والطاقة في اليابان، آرون شيلدريك، في موقع "ذي إدج ماركت"، إلى أن قطاع الاتصالات يحتاج إلى مولدات يمكن تشغيلها بسرعة خلال انقطاع التيار الكهربائي، وغالبًا ما تكون مصدر الكهرباء الوحيد في الأماكن النائية.

وأضاف، نقلًا عن الخبراء، أن الطاقة الشمسية وطاقة الرياح لا توفر دائمًا مستويات كهرباء مستقرة، وغير قابلة للاستخدام.

وبيّن أن خلايا الوقود تجرّد الإلكترونات من الهيدروجين باستخدام محفّز، وتجمع الغاز الناتج مع الأكسجين، وتنتج هذه العملية الكهرباء والحرارة والماء.

• اليابان.. زيادة مرتقبة بموازنة الطاقة لدعم مشروعات الهيدروجين
• الهيدروجين يدعم خفض الانبعاثات في 3 وسائل رئيسة للنقل (تقرير)
• أستراليا تطرح شاحنة "إتش 2 إكس" بخلايا وقود الهيدروجين في 2022

وأوضح أن أمام التكنولوجيا معوقات يجب التغلب عليها، إذ يصعب تخزين الوقود في غياب بنية تحتية كافية لنقله لمسافات طويلة من مكان إنتاجه، كما إن تكلفة الهيدروجين مرتفعة، وتبلغ نحو 10 أضعاف تكلفة الديزل في بعض الأسواق.

وقال، إن الهيدروجين في اليابان يتمتع بدعم حكومي قوي، بما في ذلك دعم التكنولوجيا والبنية التحتية. وذكر أن الحافلات والسيارات التي تعمل بالوقود الهيدروجين تنتشر بشكل متزايد، وتقوم شركة تويوتا ببناء مدينة نموذجية تعمل بالغاز بالقرب من جبل فوجي.

استثمارات الهيدروجين في اليابان

قال المستشار في مجال شبكات الكهرباء وأنظمة الكهرباء، الذي عمل أيضًا في صناعة الهواتف المحمولة في اليابان، مايك بينر، إن خلايا الوقود تُستخدم عادةً مصدرًا مشتركًا للحرارة والكهرباء أو للنقل.

وأضاف أن هناك الكثير من الأسباب التي تجعل الهيدروجين تطبيقًا غير احتياطي للكهرباء، بما في ذلك صعوبة تخزينه.

وقال الرئيس التنفيذي لشركة جين سيل، وهي شركة إسرائيلية صغيرة طُرِحَت للاكتتاب العامّ، العام الماضي، رامي ريشيف، إن شركته تعمل مع أحد مشغّلي الاتصالات الأساسيين في اليابان لاختبار وحدة خلايا الوقود جي5 التي تُستخدم في 14 دولة، ومنها اليابان والولايات المتحدة.

وأضاف أن الكهرباء الاحتياطية من خلايا الوقود جي5 في اليابان ستكلف نحو 0.83 دولار لكل كيلوواط/ساعة مقارنة بـ 1.22 دولار لكل كيلوواط/ساعة لمولّدات الديزل.

وتُعدّ شركة تي دي كيه اليابانية من بين المساهمين في شركة جين سيل.

كما تعمل شركة باناسونيك اليابانية في مشروعات خلايا الوقود، وقال متحدث باسم الشركة، إن مولدات خلايا الوقود الهيدروجينية النقية لا تزال في مرحلة الاختبار، ليس فقط لقطاع الاتصالات، ولكن أيضًا للصناعات الأخرى.

من ناحيتها، صنّفت شركة هيتاشي اليابانية خلايا وقود الهيدروجين بصفة وحدات كهرباء احتياطية لمراكز البيانات، ولكنها لم تعتمدها بسبب صعوبة تأمين وتخزين وقود الهيدروجين بطريقة مستقرة، وعدم القدرة على تأكيد سلامتها بشكل كافٍ، حسبما نشره موقع "ذي إدج ماركت".

وتنتج المصافي وصنّاع المواد الكيميائية في اليابان غاز الهيدروجين منتجًا ثانويًا أو من خلال عمليات إعادة تشكيل الغاز أو البخار، ويُنقَل في خزّانات عالية الضغط.

تكلفة إنتاج الهيدروجين

تبلغ كثافة طاقة الهيدروجين نحو 3 أضعاف كثافة طاقة الديزل، لكنه يكلف نحو 10 دولارات للكيلوغرام الواحد في اليابان، بينما يبلغ متوسط تكلفة الوقود الأحفوري 1.20 دولارًا للّتر، أو ما يعادل 1 كيلوغرامًا للمستهلكين.

ويجب أن ينخفض سعر الهيدروجين إلى ضعف سعر الديزل تقريبًا، من أجل إنتاج الكمية نفسها من الطاقة بالتكلفة نفسها، وفقًا لبيانات الحكومة الأميركية.

قد بدأ مشروع ياباني-أسترالي مشترك في إنتاج الهيدروجين من الفحم البني، وهي طريقة أرخص، ولكنها أقلّ ملاءمة للمناخ من إنتاج الهيدروجين عن طريق تفكيك الماء.

يأتي معظم الهيدروجين من الوقود الأحفوري، ويسمى الهيدروجين البني أو الأزرق لأنه ليس خاليًا من الانبعاثات، لكن المزيد من الشركات تستثمر في أجهزة التحليل الكهربائية التي يعمل بالطاقة المتجددة لإنتاج الهيدروجين الأخضر.