تكنولوجيا خلايا الوقود: قوة دافعة خضراء نحو استقلال الكربون

لاحظت كل منطقة في جميع أنحاء العالم ارتفاعًا كبيرًا في الطلب على الطاقة على مر السنين. تتبنى كل بلد تقنيات مختلفة لتوفير القوة الأساسية لمختلف التطبيقات. ومع ذلك ، فإن ارتفاع مستويات انبعاثات الكربون من محطات التوليد وصناعات المستخدم النهائي هو مصدر قلق رئيسي بين الدول لمعالجة تغير المناخ ومشاكل الاحترار العالمي. بالإضافة إلى ذلك،خلية الوقودالتكنولوجيا هي أفضل بديل متاح للموقف لأنها طريقة توليد الكربون الصفرية التي تستخدم وقود الهيدروجين وتصريف المياه والحرارة بدلاً من أي سائل ضار.

يتم تصنيف خلايا الوقود إلى ستة أنواع رئيسية ، وهي خلية وقود غشاء البروتين (PEMFC) ، وخلية الوقود القلوية (AFC) ، وخلية وقود حمض الفوسفور (PAFC) ، وخلية وقود الكربون المصهور (MCFC) ، وخلية وقود الأكسيد الصلبة (SOFC) ، وخلية وقود الميثانول المباشرة (DMFC). ومع ذلك ، لاحظت تقنيات PEMFC و PAFC و SOFC فقط زخمًا كبيرًا على مر السنين بسبب خصائصها التشغيلية وإمكانات التطبيق.

PEMFC: قيادة الصناعة بكل الطرق

تم دمج تبادل البروتون أو تقنية غشاء الإلكتروليت البوليمر (PEMFC) إلى حد كبير في مجموعة واسعة من العموديات بسبب حجمها المضغوط ، وانخفاض الوزن ، وكثافة الطاقة العالية ، والمتانة المحسنة ، والتصميم بدون تسرب ، والعديد من الميزات الأخرى. بالإضافة إلى ذلك ، يمكّن نطاق درجة حرارة التشغيل المنخفض التكنولوجيا من دمج التكنولوجيا بكفاءة في النقل ، وكذلك محطات توليد الطاقة.

مقارنة بين تقنيات خلايا الوقود المختلفة:

المصدر: مكتب كفاءة الطاقة والطاقة المتجددة (EERE) ، وزارة الطاقة بالولايات المتحدة (DOE)

لقطة الصناعة:

المشاركون الرئيسيون في صناعة خلايا الوقود العالمية هم Bloom Energy و Ballard Power Systems و Hyundai Motor Company و Plug Power و Nuvera Fuel Cells و LLC و Nedstack Fuel Cell Technology و AVL و Umicore و Horizon Fuel Cell Technologies و Ceres Power و Aisin Seiki و Bosch و Mitsubishi Hitachi Permys وأنظمة Panasonic وغيرها.

علاوة على ذلك ، يركز العديد من اللاعبين في جميع أنحاء الصناعة على أداء أنشطة البحث والتطوير لإدخال وحدات جديدة وفعالة مع إنتاجية عالية من الطاقة لتحصين منتجاتهم وتلبية الطلب المتزايد. على سبيل المثال ، في سبتمبر 2020 ، أطلقت شركة Ballard Power Systems العملاقة الصناعة منتجًا جديدًا لـ FCGEN®-HPS ، وهو عبارة عن مكدس PEMFC مصمم للتثبيت الفعال في المركبات الخفيفة والمتوسطة والشاقة. تم تصنيع الإضافة المتقدمة لتوفير ما يصل إلى 140 كيلو واط طاقة بحد أقصى 95 درجة مئوية مع كثافة طاقة معززة تبلغ حوالي 4.3 كيلووات لكل لتر (كيلوواط/لتر).

تستمر صناعة خلايا الوقود في لعب دور مهم ، حتى خلال أزمة Covid-19

لقد تدهورت أزمة Covid-19 غير المسبوقة في مواقف لقطاعات مختلفة. خضعت العديد من الدول إلى قفلات وطني صارمة مع توقف في العمليات التجارية والصناعية ، مما يعرض اقتصاداتها للخطر. ومع ذلك ، فإن سوق خلايا الوقود لا يتأثر كثيرًا بتفشي فيروس كورونا لأن الأزمة العالمية قد انعكس على ضرورة توليد الطاقة منخفضة الكربون ونقلها في جميع أنحاء العالم.

تركز العديد من الدول في جميع أنحاء العالم باستمرار على أخذ "الموجة الخضراء" للانبعاثات المنخفضة الناجمة عن إغلاق العملية في النباتات إلى مستوى جديد. وبالتالي ، قدمت الحكومات أيضًا العديد من حزم التحفيز والفوائد الاقتصادية لتعزيز البنية التحتية للتكنولوجيا الخضراء وتحويل أسطول النقل العام. على سبيل المثال ، في يونيو 2020 ، أعلنت الحكومة الفيدرالية لألمانيا عن حزمة تحفيز Corona بقيمة 35.6 مليار دولار مخصص لقطاع الطاقة. ذكرت الإدارة أيضًا أن حوالي 30 ٪ أو 10.7 مليار دولار أمريكي لتطوير صناعة الهيدروجين في البلاد. تهدف الأمة أيضًا إلى بناء مصانع إنتاج الهيدروجين الصناعية بسعة حوالي 5 جيجا وات بحلول عام 2030 ، إلى جانب قدرة الإلكتروليزر الإضافية البالغة 5 جيجاوات بحلول عام 2040.

زيادة التركيز لتعزيز إمكانات التطبيق لتمهيد الطريق للحصول على فرص جديدة

من المحتمل أن تكشف الجهود المستمرة التي بذلتها المنظمات العامة والخاصة المختلفة لاختبار وتطوير آفاق جديدة للتطبيق والعديد من الجهود التعاونية بين اللاعبين في الصناعة عن إمكانيات جديدة لأنظمة FC. على سبيل المثال ، في سبتمبر 2020 ، وقع اتحاد H2BUS اتفاقًا مع شركة تصنيع حافلات إيرلندية ، Wrightbus ، لتوصيل الحافلات الكهربائية لخلايا الوقود (FCEBS) للسوق الأوروبية. من المقرر أن يشرع التعاون في تحقيق هدف H2BUS Consortium ليشمل 1000 FCEBs مع انبعاثات من الصفر الذيل والأسعار التنافسية والممولة من حوالي 442،000 دولار أمريكي للحافلة ذات الطابق الواحد ، 5.9 دولار أمريكي-8.3 لكل كيلوغرام من تكاليف الهيدروجين ، و 0.3-0.4 لكل كيلومتر.

المصدر: وكالة الطاقة الدولية

بالإضافة إلى ذلك ، وفقًا للوكالة الدولية للطاقة (IEA) ، تم تشغيل 470 ساعة بحلول نهاية عام 2019 ، مع أكثر من 45 ٪ منهم في آسيا والمحيط الهادئ. أيضا ، لاحظت الحكومات المختلفة وكذلك التعهدات غير الحكومية ، ارتفاع في بناء وتشغيل محطات الوقود الهيدروجين في جميع أنحاء العالم. علاوة على ذلك ، من المرجح أن تدفع أهداف مركبات خلايا الوقود الضخمة التي أدخلتها مختلف الحكومات لنشر المزيد من نقل الطاقة الخضراء للطلب على خلايا وقود السيارات.

الأهداف الحكومية الرئيسية لنشر السيارات الكهربائية لخلايا الوقود (FCEVS)

وبالتالي ، فإن تشجيع لوائح الحد من الكربون يفضل تطوير خلايا الوقود على مر السنين. بالإضافة إلى ذلك ، من المحتمل أن يزيد الأهداف القصيرة والمتوسطة والطويلة الأجل لإصلاح قطاع النقل بشكل كبير ، إلى جانب المشاريع الملتزمة لتوليد طاقة خلايا الوقود الثابتة مثل Ene-Farm في اليابان ، بحجم السوق بوتيرة غير عادية.

عن المؤلف

الاسم: Divyendu Sharma

Divyendu عضو في فريق Energy & Power في Fortune Business Insights ، واحدة من أكثر شركات أبحاث السوق الواعدة في هذه الصناعة. وهو مهندس بترول ولديه خبرة تقارب عامين في مجال أبحاث السوق والاستشارات. ساعد Divyendu العديد من العملاء في صناعة الطاقة والطاقة من خلال تحليل مخصص للمجالات المختلفة لتقديم التوصيات والاستراتيجيات فيما يتعلق بمقدمات المنتجات الجديدة والتوسع الجغرافي ودخول السوق.