چرا خودروهای هیدروژنی هیچ جایی در آینده نخواهند داشت؟

بازار خودروهای برقی با سرعتی فوق‌العاده رو به جلو حرکت می‌کند، اما چشم‌انداز روشنی برای خودروهای هیدروژنی وجود ندارد؛ حال علت این موضوع چیست؟

امروزه بازار خودروهای تمام برقی بیشتر از هر زمان دیگری در حال گسترش است و با برنامه‌های جدی دولت‌ها، در آینده نزدیک با خودروهای بنزینی و دیزلی خداحافظی خواهیم کرد. از این رو، حالا وقت آن است تا خودروهای هیدروژنی نیز خودی نشان بدهند و آن بخش از بازار را که مستحقشان است، به دست آورند. خودروهای هیدروژنی می‌توانند در برخی از زمینه‌ها حتی از خودروهای الکتریکی بهتر باشند؛ کافی است بگوییم این خودروها بخش عمده‌ای از نگرانی‌ها بابت شارژ و شعاع حرکتی را از بین می‌برند. با این حال، هیدروژنی‌ها در حال حاضر دقیقاً کجای صنعت خودرو هستند؟

فاصله‌گیری خودروسازان بزرگ از توسعه خودروهای هیدروژنی

بازار خودروهای الکتریکی پیل سوختی هیدروژنی (Hydrogen fuel cell electric vehicles یا به اختصار FCEV) در نقطه کنونی فوق‌العاده محدود است. به‌عنوان مثال، تنها دو گزینه از خودروسازان عمده در بریتانیا در دسترس قرار دارد؛ هیوندای نکسوس و تویوتا میرای. سال گذشته تنها 2 دستگاه نکسوس و 10 دستگاه میرای در این منطقه به فروش رسید. این درحالی است که 190,727 دستگاه خودروی تمام برقی طی سال 2021 فروش رفت و 12 درصد از کل فروش خودرو در بریتانیا را به خود اختصاص داد.

علی‌رغم ده‌ها سال پژوهش درباره سلول‌های سوختی هیدروژنی، اکنون بسیاری از خودروسازان از این فناوری فاصله گرفته‌اند و روی خودروهای تمام برقی متمرکز شده‌اند.

هوندا سال قبل از توقف تولید خودروی هیدروژنی هوندا کلریتی به دلیل تقاضای پایین خبر داد. در سال 2020 نیز مرسدس بنز به برنامه F-Cell به‌خاطر هزینه‌های بالا و عدم توانایی در کاهش این هزینه‌ها، پایان بخشید. جنرال موتورز اظهار داشت که قصد دارد علاوه بر صنعت خودرو، پروژه سوخت هیدروژنی خود با نام Hydrotec را در حمل و نقل هوایی و دریایی هم دنبال کند تا شاید در صنایع دیگر موفق ظاهر شود.

جگوار لندرور در ماه آپریل 2021 تایید کرد که نسخه هیدروژنی لندرور دیفندر تا انتهای سال 2021 به‌عنوان بخشی از برنامه این شرکت برای کاهش آلایندگی‌های دی‌اکسید کربن مورد آزمایش قرار می‌گیرد. با وجود این، مدیر بخش سلول‌های سوختی این شرکت با نام «رالف کلاگ» (Ralph Clague) اعلام استعفا کرد و مشخص نشد که آیا فردی جایگزین او شده است یا برنامه تست خودروی مذکور طبق روال گذشته به جلو می‌رود یا خیر.

حتی تویوتا، بزرگ‌ترین حامی سلول‌های سوختی به بی‌ثمر بودن فناوری سلول سوختی در عرصه خودروهای سواری اذعان داشته است. «مت هریسون» (Matt Harrison)، مدیر تویوتا موتور اروپا، طی مصاحبه‌ای در ماه گذشته بیان کرد که سلول‌های سوختی را فرصت قابل توجه‌ای نمی‌داند و خودروهای هیدروژنی صرفاً می‌توانند بخشی بسیار ناچیز از بازار را به خود اختصاص بدهند.

موانع پیش روی خودروهای هیدروژنی

حال این سوال به وجود می‌آید که چرا خودروسازان مختلف برنامه‌های خود برای توسعه خودروهای هیدروژنی را کنار می‌گذارند. همواره از همان ابتدا چندین مانع پیش روی این خودروها بوده است که نبود زیرساخت‌های لازم برای سوخت‌رسانی، مهم‌ترینِ آن‌ها به شمار می‌رود. بریتانیا در حال حاضر مجموعاً 14 جایگاه سوخت هیدروژنی دارد یا در ایالات متحده آمریکا 45 جایگاه سوخت هیدروژنی موجود است. جالب است بدانید از 45 جایگاه هیدروژنی آمریکا، 43 جایگاه در کالیفرنیا قرار دارند که عملاً استفاده از خودروی هیدروژنی را برای شهروندان خارج از کالیفرنیا غیرممکن می‌سازد.

تویوتا در دهه 2000 شانس خود را با خودروهای هیبرید امتحان کرد و موفق ظاهر شد، چون نیازی به زیرساخت جدیدی برای آن‌ها نبود. اکنون نبود زیرساخت‌های سوخت‌رسانی لازم نمی‌توان آینده‌ای را برای خودروهای هیدروژنی متصور شد.

یکی از دلایل عدم گسترش زیرساخت‌های خودروهای هیدروژنی، می‌تواند بی‌توجهی دولت‌ها به این خودروها و تمرکز همه‌جانبه آن‌ها روی خودروهای تمام برقی باشد. «سلیا گریوز» (Celia Greaves)، مدیرعامل انجمن هیدروژن و سلول سوختی بریتانیا می‌گوید که دولت این کشور به وضوح از ساخت جایگاه‌های شارژ خودروهای برقی بیشتر از جایگاه‌های سوخت هیدروژنی حمایت می‌کند.

هزینه‌ به شدت بالا، مانع بزرگ دیگری است. هیوندای سال پیش بیان داشت که هزینه تولید خودروهای هیدروژنی، تا سال 2030 هم‌سطح خودروهای تمام الکتریکی نخواهد شد. البته بی‌شک تولیدکنندگان باتری‌ها طی 8 سال آینده بیکار نمی‌نشینند. «شورای هیدروژن» (Hydrogen Council) پلاتین و ایریدیم مورد نیاز برای سلول‌های سوختی (و الکترولیزها جهت تولید سالم‌ترین هیدروژن) را با کبالت و نیکل لازم برای باتری‌های لیتیوم یونی برابر دانسته است. با وجود این، ساختار شیمیایی نوین باتری‌ها آرام‌آرام در حال کاهش نیاز به این فلزات است.

تویوتا هم‌اکنون روی سوخت‌رسانی به پیشرانه‌های درون‌سوز کنونی با هیدروژن کار می­‌کند ولی به گفته هریسون، این پژوهش روی موتوراسپرت تمرکز دارد و مشخص نیست که این پروژه بیش از این گسترش پیدا خواهد کرد یا خیر.

کورسوی امید برای فناوری سلول سوختی

درحالی که امید چندانی به استفاده از سلول‌های سوختی در خودروهای سواری باقی نمانده است، این سوخت بیش از پیش برای وسایل نقلیه تجاری، خصوصاً کامیون‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. شرکت تحقیقاتی IDTechEx طی مطلب جدیدی درباره ترندهای عرصه خودروهای الکتریکی، چشم‌اندازتر روشن‌تری را برای استفاده از سلول‌های سوختی در خودروهای تجاری و سنگین نسبت به خودروهای سواری عادی دیده است. سوخت‌گیری و شعاع حرکتی، نکاتی کلیدی برای خودروهای سنگین محسوب می‌شوند و مزایایی که این فناوری در این زمینه دارد، می‌تواند برگ برنده آن  در برابر فناوری تمام برقی باشد.

خودروساز بریتانیایی «واکسول» (Vauxhall) برنامه دارد در سال آینده ون هیدروژنی Vivaro-e با شعاع حرکتی 400 کیلومتر را روانه بازار بریتانیا کند. همچنین رنو وعده عرضه ون‌های پیل سوختی در سال 2023 را داده است. در عین حال، شرکت‌هایی نظیر هیوندای، دایملر (با همکاری ولوو) و شرکت چینی «هایزون» (Hyzon) تحقیق درباره کامیون‌های هیدروژنی را آغاز کرده‌اند. حتی پیش‌تر شروع به تولید کرده است.

علاوه بر تمام این‌ها، تویوتا اروپا به دنبال ساخت سلول‌های سوختی در مرکز تحقیق و توسعه خود در بلژیک است تا سوخت مشتریان خارج از صنعت خودرو نظیر تولیدکننده اتوبوس پرتغالی «کائتانو» (Caetano) را تامین کند. «رایت‌باس» (Wrightbus) در بریتانیا نیز اقدام به تولید اتوبوس‌های هیدروژنی برای مشتریانی مانند نهاد حمل و نقل لندن می‌کند.

ایده امکان‌پذیر کنونی، توسعه مجموعه خودروهای هیدروژنی تا سطحی است که قشر مشخصی بتوانند از آن‌ها با دردسرهایی خیلی کمتر از حال حاضر استفاده کنند؛ در یک کلام، تشکیل یک «جامعه هیدروژنی». مدیرعامل انجمن هیدروژن و سلول سوختی بریتانیا چنین می‌گوید:

هیدروژن می‌آید تا در دهه آینده در مرکز انرژی‌ها قرار بگیرد. این فرصتی برای ما است تا خودروهای پیل سوختی را دوباره در دستور کار قرار دهیم، تولید را افزایش دهیم و از هزینه‌های توزیع بکاهیم.

با این حال، سوال بزرگی که باقی می‌ماند این است که آیا خودروهای هیدرژونی توانایی پس گرفتن گوی رقابت از خودروهای تمام برقی را خواهند داشت یا خیر.

خودروهای هیدروژنی در برابر خودروهای تمام برقی

سلول‌های سوختی هیدروژنی از طریق ایجاد یک واکنش شیمایی بین هیدروژن و اکسیژن، الکتریسیته تولید می‌کنند و تنها فرآورده فرعی آن‌ها آب است. با وجود این، برای تولید هیدروژن بدون استفاده از سوخت‌های فسیلی، این پروسه باید به‌صورت برعکس طی شود که الکتریسیته زیادی می‌طلبد. در حالت مطلوب، این الکتریسیته باید از منابع تجدیدپذیر مثل انرژی باد تامین بشود. در غیر این صورت، تولید سلول سوختی هیدروژنی عملاً در تضاد با هدف پشت آن یعنی کاهش آلایندگی‌ها است.

توجیه حامیان خودروهای تمام الکتریکی این است که با ذخیره مستقیم الکتریسیته در باتری، در مصرف انرژی به مقدار زیادی صرفه‌جویی می‌شود. در مقابل، آن دسته‌ای که خودروهای هیدروژنی را گزینه بهتری برای آینده صنعت خودرو می‌دانند، بر کمبود احتمالی باتری در آینده تاکید دارند. چگونگی بازیافت خودروهای برقی هم چالش نگران‌کننده‌ای است. بازیافت فلزات گران‌قیمت موجود در باتری‌ها، هزینه زیادی می‌برد و در صورتی که زیرساخت‌های لازم برای بازیافت خودروهای برقی فراهم نشود، امکان دارد آسیبی غیر قابل چشم‌پوشی به محیط زیست وارد شود؛ دقیقاً بر خلاف هدف توسعه این خودروها!

در نهایت «سی هون کیم» (Sae Hoon Kim)، مدیر مرکز سلول‌های سوختی هیوندای، طی سخنرانی خود در ماه سپتامبر گذشته اظهار نظر جالبی درباره سوخت هیدروژنی کرده بود. وی الکتریسته را به پنیر و هیدروژن را به پنیر تشبیه کرده بود؛ با یادآوری عشایری که شیر باقی‌مانده را در قالب پنیر برای استفاده در طول زمستان ذخیره می‌کردند.

هیدروژن نقشی شبیه به پنیر را ایفا خواهد کرد. هیدروژن می‌تواند الکتریسته مازاد حاصل از باد یا انرژی خورشیدی را به هیدروژنی [با چگالی بالا] تبدیل کند که امکان ذخیره‌سازی آن در مقادیر عظیم وجود دارد. الکتریسیته مثل شیر و هیدروژن مثل پنیر است.