الهيدروجين والوقود الاصطناعي: أي وعد سيصبح حقيقة في 2030؟

ستخسر سيارات الهيدروجين المعركة أمام السيارات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات في 2030؛ أما الفرصة الحقيقية للوقود الاصطناعي فتكمن في الشاحنات والسفن والطائرات.
ستخسر سيارات الهيدروجين المعركة أمام السيارات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات في 2030؛ أما الفرصة الحقيقية للوقود الاصطناعي فتكمن في الشاحنات والسفن والطائرات.

شارك هذه الصفحة

عند النظر إلى عام 2030، من المرجح ألا تملك سيارات الهيدروجين أي فرصة أمام الكهربائية ذات البطاريات؛ أما الوقود الاصطناعي فقد يلعب دورا حقيقيا ليس في السيارات، بل في الشاحنات والسفن والطائرات. لماذا؟ لأن كليهما تقف خلفهما حقاقة قاسية للفيزياء والاقتصاد: الهيدروجين يحوّل الطاقة الداخلة إلى 40-60% منها فقط إلى قدرة قابلة للاستخدام، بينما يتطلب الوقود الاصطناعي عند استخدامه في السيارات طاقة أكبر بنحو 5 أضعاف مقارنة بالمركبة ذات البطارية. لكن لا تقلق، القصة لا تنتهي هنا - فلنفرز معا بين الوعود والحقائق.

أبرز النقاط

  • كفاءة مركبة خلية الوقود 40-60%، بينما في بطارية الليثيوم-أيون فوق 90%
  • منشأة Porsche "Haru Oni" في تشيلي تنتج سنويا نحو 34000 جالون بدلا من 55 مليون لتر الموعودة
  • في كاليفورنيا، خلال الربع الثالث من عام 2023، كانت 66 محطة تعبئة تخدم 34800 مركبة تعمل بخلايا الوقود
  • هدف وزارة الطاقة الأمريكية لخلايا الوقود في المركبات التجارية الثقيلة بحلول 2030 هو 80 دولار/كيلوواط وعمر افتراضي 25000 ساعة وفقا لنموذج MIT CEEPR، فإن أكثر المجالات ودا هي الشاحنات لمسافات طويلة، والنقل البحري لمسافات قصيرة، والطيران
  • كفاءة الطاقة: نخسر قليلا مع كل خطوة

دعني الآن أشرح لك جوهر الموضوع. طريقة "من البئر إلى العجلة" (well-to-wheel) تقيس مقدار ما ينجو من الطاقة في رحلتها الكاملة من المصدر إلى عجلات السيارة. تخيّلها مثل كيس من الرمل: في كل مرة تغيّر فيها يدك، يتسرب قليل من الرمل. وهنا بالضبط تبدأ مشاكل الهيدروجين والوقود الاصطناعي.

في مركبة خلايا الوقود، تحول أولا الكهرباء إلى هيدروجين، ثم تضغط ذلك الهيدروجين في خزانات مضغوطة وتنقله، ثم تحوله مرة أخرى إلى كهرباء في خلية الوقود. وفي كل خطوة هناك فقد. والنتيجة؟ في أحسن الأحوال تصل

60% من طاقة المدخلات إلى العجلات؛ وفي الحساب الكلي على مستوى الحافلات ينخفض هذا الرقم إلى ما بين 60-70% . أما في المركبة الكهربائية ذات البطارية، فالكهرباء تذهب مباشرة إلى المحرك: الكفاءة الكلية على مستوى الحافلات 85-90% ، وعلى مستوى الخلية تتجاوز بطاريات الليثيوم-أيون 90% . التقنية

الكفاءة معلومة خلية وقود (FCEV)
40-60% الجزء من طاقة المدخلات الذي يتحول إلى قدرة قابلة للاستخدام بطارية ليثيوم-أيون
أكثر من 90% تحويل الطاقة على مستوى الخلية حافلة كهربائية (من البئر إلى العجلة)
85-90% على امتداد سلسلة الطاقة بأكملها حافلة هيدروجينية (من البئر إلى العجلة)
60-70% على امتداد سلسلة الطاقة بأكملها وقود اصطناعي (في السيارات)
حتى نحو 1/5 يتطلب طاقة أكبر بنحو 5 أضعاف مقارنة بالمركبة الكهربائية الوضع أكثر قسوة مع الوقود الاصطناعي. الفكرة الأساسية جميلة: تحوّل الكهرباء إلى هيدروجين وتدمجه مع الكربون لإنتاج وقود سائل، وبذلك لا يُضاف كربون جديد إلى الدورة لأن ثاني أكسيد الكربون المنبعث من عادم السيارة يُعاد تدويره. لكن حسابات الطاقة قاسية - إنتاج الوقود الاصطناعي يخفض طاقة الكهرباء في أحسن الأحوال إلى النصف عند تحويلها إلى وقود سائل. وإذا أحرقت هذا الوقود في سيارة بمحرك احتراق داخلي، فستحتاج إجمالا إلى طاقة أكبر بنحو

5 أضعاف 5 أضعاف أنت تهدر الكهرباء. تشبيه بسيط: كأنك تقسم كعكة على خمسة أشخاص ثم ترمي ثلاثة أرباع الصينية في القمامة.

لماذا لم تنجح سيارات الهيدروجين؟

هذا هو السؤال الذي يشغل عقولنا جميعًا، أليس كذلك؟ التقنية رائعة فعلًا: لا يخرج من العادم سوى الماء، والتزود يستغرق بضع دقائق. لكن لماذا نراها على الطرق كاستثناءات لا كأعداد؟

ملصق السعر: 2.5-3 أضعاف

السيارات التي تعمل بخلايا الوقود أغلى من نظيراتها الديزل بـ 2.5-3 أضعاف ويمكننا أن نشير إلى معادن مجموعة البلاتين بوصفها المتهم الرئيسي: معادن المحفز هذه باهظة الثمن وأسعارها متقلبة في آن واحد. ولخفض التكلفة يلزم الوصول إلى عتبة إنتاج تبلغ 200,000 وحدة في حين أن أحجام الإنتاج اليوم أقل بكثير من هذه العتبة. أي أن انخفاض التكلفة يتطلب إنتاجًا مرتفعًا، والإنتاج المرتفع يتطلب طلبًا، والطلب يتطلب تكلفة منخفضة. حلقة الدجاجة والبيضة الكلاسيكية.

البنية التحتية: أين ما يشبه محطة الوقود؟

تُعد كاليفورنيا واحدة من أكثر أسواق الهيدروجين نضجًا في العالم. ومع ذلك، في الربع الثالث من عام 2023 كان في الولاية 66 محطة تزود بالوقود بالتجزئة، وكان 54 منها تعمل بطاقة 60% فقط وهذه الشبكة كانت تخدم 34,800 مركبة. فكر في الجانب الآخر: شبكة الشحن للبطاريات تبدأ بمنافذ يمكن تركيبها في المنزل. أما البنية التحتية للهيدروجين فتتوسع بوتيرة أبطأ وتكلفة أعلى مقارنة بشبكات شحن البطاريات. ما دامت البنية التحتية محدودة لا تُباع المركبات، وما دامت المركبات لا تُباع لا تُفتح المحطات - الدورة تغذي نفسها بنفسها.

فإذن لماذا تكون توقعات السوق هائلة؟ هناك فروق بعشرة أضعاف بين توقعات المؤسسات المختلفة: أحدها ينقل سوقًا تبلغ قيمته 3.6 مليار $ في عام 2026 إلى 133.93 مليار $ في عام 2035، بينما يبدأها الآخر في العام نفسه من 0.45 مليار $ وينتهي بها في عام 2034 عند 10.78 مليار $ معدلات النمو السنوية للتوقعين متطابقة تقريبًا (فوق 48%) لكنهما لا يتقاطعان منذ نقطة البداية. هذا المشهد المبعثر إلى هذا الحد يقول شيئًا عن المستقبل بقدر ما يقوله عن التقنية نفسها: لا أحد متأكد.

وإليك الجواب الواضح على ذلك السؤال الشهير: مركبات البطاريات اليوم أرخص من مركبات الهيدروجين وتتطلب بنية تحتية أقل. بل إن بعض الأوساط تذهب إلى أبعد من ذلك: يقولون إن الهيدروجين فشل في سيارات الركوب، ويبدو أنه لن يصمد في الشاحنات أيضًا. هل هذه الجملة الأخيرة قاسية أكثر من اللازم؟ ربما. لكن نقاط الهيدروجين في سباق السيارات معروفة أمام الجميع.

الوقود الاصطناعي (E-Fuel): فرصة مليئة بالحياة للمحركات الكلاسيكية

جانب الوقود الاصطناعي درامية منفصلة. الفكرة جذابة عاطفيًا للغاية - الحفاظ على محرك الاحتراق الداخلي وصوته وذلك الـ vroom. وحسابات الرأي المعاكس ليست فارغة: يمكن أن تكون البصمة الكربونية للوقود الكهربائي على مدار دورة إنتاجه أصغر بنسبة 70% على الأقل من البترول، ويمكن نقل الوقود الاصطناعي وتخزينه بالبنية التحتية الحالية تمامًا مثل المنتجات البترولية. أي أنك لست بحاجة إلى لمس محطات الوقود أو خطوط الأنابيب أو الصهاريج.

لكن عندما يتعلق الأمر بمقياس السيارات، تواجهنا ثلاثة عقبات جدية:

  • إهدار الطاقة: مشكلة الـ 5 أضعاف التي شرحتها أعلاه - الكهرباء المستهلكة لكل لتر من الوقود الاصطناعي تساوي خُمس المسافة التي يمكن قطعها بمركبة كهربائية.
  • تلوث الهواء مستمر: على الرغم من أن الوقود الاصطناعي e-fuel محايد كربونياً من حيث الدورة الكربونية، فإن المركبات التي تعمل به تنبعث منها أكاسيد نيتروجين (NOx) سامة بقدر المحركات العاملة بالوقود الأحفوري. أي أن المكسب بالنسبة لهواء المدن يقترب من الصفر.
  • مسار انخفاض التكلفة غير واضح: الإنتاج مكلف ويتطلب طاقة كثيفة؛ ولا يوجد مسار واضح لاقتصاديات الحجم يخفض سعره إلى مستوى وقود السيارات.

ودعني أقدم لك تفصيلاً تقنياً مثيراً للاهتمام: مرحلة التخليق في السلسلة رخيصة نسبياً في الواقع. إذ يستهلك كل كيلوغرام من الوقود المخلَّق داخل المصنع حوالي 0.50 كيلوواط ساعة من الطاقة. أي أن عنق الزجاجة ليس التخليق، بل الكهرباء الخضراء الرخيصة والوفيرة التي ستغذي هذا التخليق. وهنا بالضبط يأتي دور الاعتراض القائل إنه "لا توجد كهرباء راكدة كافية" - فحجم الكهرباء الإضافية الواجب إنتاجها لتشغيل أسطول من السيارات بالوقود الاصطناعي أكبر مما يمكن تصوره.

بورشه وHaru Oni: الفجوة بين الوعد والإنتاج

Haru Oni pilot tesisinin yıllık 130.000 litrelik üretimi, 55 milyon litrelik hedefle arasındaki uçurumu gözler önüne seriyor.

دعونا نترك الأرقام المجردة جانباً ونلقي نظرة على مثال ملموس. في مدينة بونتا أريناس التشيلية، أُعلن عن منشأة Haru Oni التي افتُتحت في ديسمبر 2022 باعتبارها أول منشأة تجارية متكاملة في العالم لإنتاج وقود e-fuel محايد كربونياً. هذا المشروع الذي قادته Siemens Energy وبورشه مع HIF، وشاركت فيه Enel وExxonMobil وGasco وENAP، كان يحوّل رياح باتاغونيا إلى وقود. وكان الإعلان كبيراً: طرحت بورشه بوضوح توقعات إنتاج 55 مليون لتر حتى 2026 وخلال عامين بعدها 10 أضعاف هذا الرقم .

الحقيقة هي أن المنشأة ما تزال مؤسسة تجريبية تنتج بالتقريب بمعدل 34,000 جالون أمريكي سنوياً (130,000 لتر) بالحجم ذاته الذي افتُتحت به. والفرق بين هدف 55 مليون لتر والواقع اليومي البالغ 130,000 لتر يكشف المسافة بين الوعد المعلن والإنتاج الفعلي. لا حرج في كونها منشأة تجريبية - فكل تقنية تبدأ صغيرة - لكن يجب ألا تُقدَّم الأرقام بشكل مبالغ فيه.

ومع ذلك، هناك تطورات إيجابية حول المنشأة: تمتلك HIF شهادة ISCC EU RFNBO لعامي 2025 و2026؛ وتُستخدم وقود e-fuel الذي تنتجه المنشأة منذ ثلاث سنوات في بطولة Porsche Mobil 1 Supercup في أوروبا؛ وتم توقيع اتفاقية توريد مع بورشه وشل. كما أن هناك تفصيلاً لافتاً للنظر: تتوقع بورشه وقود e-fuel كوسيلة لإبقاء سياراتها الكلاسيكية على الطريق، وليس بديلاً للمركبات الكهربائية. أي أن بورشه نفسها تضع هذا الوقود بوصفه وقود انتقال متخصصاً وليس حلاً لأسطول السيارات - وليس من قبيل المصادفة أن تكون هي المشتري الوحيد.

لماذا ما زالت تويوتا وهيونداي عنيدة؟

تواصل تويوتا السير مع خلايا الوقود في Mirai طراز 2026، وتضع الهيدروجين بوصفه وقوداً مهماً لتحقيق الحياد الكربوني. في فبراير 2025 أطلقت الجيل الثالث من أنظمة خلايا الوقود، وشاركت خارطة طريق وحدة PEM stack (الوحدة التي يمكن اعتبارها قلب خلية الوقود). أما هيونداي فتسرّع نظام خلايا الوقود الموجه للمركبات الثقيلة عبر برنامج HTwo؛ وقد وصلت NEXO إلى الجيل الثالث في 2026، مع التأكيد على أن البنية التحتية في كوريا تعمل. بل إنه في مارس 2026 دعت بي إم دبليو وهيونداي وهوندا أستراليا إلى إدراج الهيدروجين في استراتيجيتها للمركبات الكهربائية.

لكن لا بد من طرح السؤال: هل لا تعرف هذه العلامات التجارية أن جانب السيارات لا يمكن توسيع نطاقه؟ أعتقد أنها تعرف. إذا نظرت إلى التركيز الحقيقي لاستراتيجياتها ستجد الإجابة هناك: التطبيقات التجارية الثقيلة. وصف تويوتا للهيدروجين بأنه 'وقود مهم لتحقيق الحياد الكربوني' ليس هو نفسه قول 'مستقبل السيارات هو الهيدروجين'. قد تكون سيارة الركاب واجهة الهيدروجين، لكن العمل الحقيقي سيتم في مرائب الشاحنات.

من سيبقى قائما في 2030: السيارة أم الشاحنة أم السفينة؟

هنا يقع قلب المقال تماما. نموذج التكاليف الديناميكي من MIT CEEPR يفحص فروع النقل كثيفة الطاقة واحدا تلو الآخر ويقول ما يلي: الطرق الأكثر واعدا هي للنقل بالشاحنات لمسافات طويلة الهيدروجين الإلكتروني والوقود الإلكتروني، وللنقل البحري قصير المدى الهيدروجين الإلكتروني والوقود الإلكتروني والأمونيا الإلكترونية، أما للطيران فهو الهيدروجين الإلكتروني. المنطق بسيط: معظم سيارات الركاب تقريبا تقطع مسافات أقل من 100 كم والبطارية تكفيها. لكن بالنسبة لطائرة تعبر القارات أو شاحنة تزن 40 طنا، سيكون وزن البطارية ووقت الشحن كارثيا. وهناك يتحول حمل الطاقة في شكل سائل مكثف إلى ميزة.

والباب مفتوح على المدى الطويل أيضا: يتم حساب إمكانية خفض التكاليف في الوقود المتجدد بنسبة 41-68% حتى عام 2050، ويشير إلى أن الحياد الكربوني في الشاحنات والسفن والطيران يبدو ممكنا عن طريق إحلال الوقود الأحفوري. وفي الشحن البحري، تتموضع الوقود الاصطناعي كـ'حل تقني' لتحقيق أهداف الانبعاثات الصفرية؛ أما الإمكانات الحقيقية للهيدروجين الأخضر فهي في القطاعات الأصعب في إزالة الكربون - ويأتي الطيران لمسافات طويلة في المقدمة.

هل يكفي أم لا؟ ما تقوله الأرقام

بالطبع ليست كل الأمور وردية. حتى في جانب المركبات الثقيلة هناك شكوك - فالرأي القائل بأن 'الخلايا الهيدروجينية ستفشل أيضاً في الشاحنات' يدافع عنه بجدية في الأوساط الناقدة. وأهداف المتانة جنونية: يتوقع أن تنخفض تكلفة خلايا الوقود لدى وزارة الطاقة الأمريكية من مستوى 2023 البالغ 170 دولاراً/كيلوواط و 10.000 ساعة إلى 80 دولاراً/كيلوواط و 80 دولاراً/كيلوواط و 25.000 ساعة بحلول 2030، وفي النهاية إلى 60 دولاراً/كيلوواط و 30.000 ساعة . الشاحنات تطلب متانة 25.000 ساعة والسفن 100.000 ساعة، والخلايا الحالية دون هذه الأهداف. أما لتحقيق تكافؤ تكلفة الوقود، فيجب أن ينخفض الهيدروجين في خلية نموذجية بكفاءة 45% إلى 7,50 دولاراً/كغ- ولا يُتوقع تحقق ذلك قبل 2030 (توجد بعض الخلايا الجديدة بكفاءة 60% حققت التكافؤ، لكن هذا الاستثناء لم يصبح قاعدة بعد). من ناحية أخرى، لدى الولايات المتحدة استراتيجية لرفع إنتاج الهيدروجين النظيف إلى 10 ملايين طن متري سنوياً بحلول 2030 وإلى 50 مليون طن متري بحلول 2050، وخفض التكلفة إلى 1 دولار/كغ؛ كما يدخل ضمن الحساب ائتمان ضريبي يصل إلى 3 دولارات لكل كغ بموجب قانون IRA الصادر عام 2022. أي أن الدول تأخذ الرهان على محمل الجد.

حسب ورقة الامتحان الخاصة بي، الخلاصة هي: الفائز للسيارات في 2030 هو البطارية. يصطدم وعد الهيدروجين والوقود الاصطناعي e-fuel في السيارات بجدار الفيزياء والاقتصاد إلى حد كبير. لكن في الشاحنات والسفن والطائرات، لهاتين التقنيتين فرصة حقيقية - لأن البدائل هناك ضعيفة أيضاً. والسؤال: هل يمكن لهذه الأسواق المتخصصة أن تنمو بما يكفي لتعويض خيبة الأمل التي شهدتها عالم السيارات؟ في رأيي، سيخبرنا عام 2030 بذلك. ما رأيك - هل أنت مستعد لرؤية شاحنة هيدروجينية؟

المصادر