آینده حمل‌ونقل به کجا ختم می‌شود؛ خودروهای برقی یا هیدروژنی؟

بحث‌های زیادی درباره آینده حمل‌ونقل مطرح شده و با اینکه بسیاری معتقدند خودروهای برقی همه‌چیز را در قبضه دارند اما برخی افراد نیز روی خودروهای هیدروژنی تمرکز دارند.


در سال ۲۰۲۱ کنگره آمریکا برنامه ۷.۵ میلیارد دلاری دولت بایدن برای ساخت هزاران جایگاه شارژ خودروهای برقی در این کشور را تصویب کرد اما از آن زمان تاکنون کمتر از ۱۰ جایگاه ساخته شده است. در سه سالی که از زمان تصویب آن برنامه گذشته طرفداران خودروهای برقی به شدت کاهش یافته‌اند. کشورها در حال بازنگری قوانین منع عرضه خودروهای درون‌سوز هستند و برخی مالکان خودروهای برقی دوباره روی به استفاده از خودروهای بنزینی آورده‌اند و خودروسازانی همچون جنرال موتورز و فورد که جزو بزرگ‌ترین تولیدکنندگان خودروی برقی آمریکا هستند سرمایه بیشتری را صرف تولید خودروهای هیبریدی و پلاگین هیبریدی می‌کنند.

مشکل این است که پیشرانه‌های بنزینی همچنان با آلایندگی خود باعث گرم‌تر شدن زمین می‌شوند. سازمان ملی اقیانوس و جو NOAA آمریکا می‌گوید به احتمال ۶۰ درصد امسال گرم‌ترین سال تاریخ کره زمین و ۱۰۰ درصد جزو ۵ سالی که خواهد بود که زمین گرم‌ترین دما را ثبت کرده است. با این تفاسیر به کدام سمت حرکت خواهیم کرد؟ شاید راه‌حل این قضیه از مدت‌ها پیش در جلوی چشمان ما قرار داشته است: هیدروژن! با اینکه در طول تاریخ استقبال چندانی از هیدروژن نشده اما این عنصر مشهور از چندین قرن پیش در برخی وسایل نقلیه بکار رفته است. اتین لنویر مخترع بلژیکی اولین خودروی هیدروژنی تاریخ با نام هیپوموبیل را در سال ۱۸۶۰ تولید کرد. نگرانی‌های زیست‌محیطی در دهه ۷۰ میلادی باعث شد برای اولین بار در تاریخ معاصر خودروسازان از تکنولوژی موردبحث در محصولات خود استفاده کنند و در دهه ۸۰ میلادی نیز هیدروژن به صنایع نظامی راه یافت؛ اما این سوخت تا دو دهه بعد در آمریکا خیلی به کار گرفته نشده بود.

در سال ۲۰۰۸ بود که هوندا و تویوتا با همراهی دولت ژاپن خودروهای FCHV و کلاریتی را تولید کردند که اولین خودروهای هیدروژنی در دسترس مشتریان بود. امروز این دو خودروساز همچنان روی هیدروژن تحقیق و توسعه می‌کنند درحالی‌که جنرال موتورز، هیوندای و حتی فراری نیز نیم‌نگاهی به چنین تکنولوژی‌ای داشته‌اند؛ اما مشکل این است که چگونه می‌توان هیدروژن را به‌صورت انبوه به کار گرفت؟ تولید هیدروژن در مقیاس انبوه به اندازه زدن یک کلید ساده نیست. اول و مهم‌تر اینکه نیازمند سرمایه زیادی هستیم. جنرال موتورز ۳۵ میلیارد دلار را در سال ۲۰۲۵ صرف توسعه قوای محرکه سلول سوختی و برقی و تکنولوژی هیدروژنی خواهد کرد و از این میان ۸۵ میلیون دلار از طریق سرمایه‌گذاری مشترک با هوندا حاصل خواهد شد. این همکاری شامل تأسیس کارخانه جدیدی در میشیگان است و البته بخشی نیز صرف توسعه پلتفرم اولتیوم برقی می‌شود که هم‌اکنون در تمامی خودروهای بدون آلایندگی شورولت و هوندا پرولوگ دیده می‌شود.

برای مشتریان فقط نگاه به هوندا CR-V e:FCEV اثبات می‌کند که سرمایه‌گذاری زیادی روی تکنولوژی هیدروژنی صورت گرفته است. این خودرو به عنوان اولین شاسی‌بلند هیدروژنی مدرن هوندا از اواخر سال جاری راهی بازار کالیفرنیا خواهد شد و هوندا می‌خواهد در سال حدود ۳۰۰ دستگاه از آن را به فروش برساند چراکه بازار این دسته از خودروها محدود باقی مانده است. همچنین ژاپنی‌ها هزینه‌های سوخت‌گیری ۱۵ هزار دلاری این خودرو را پوشش خواهند داد تا افراد بیشتری را به خرید آن ترغیب کنند؛ اما واقعیت این است که عرضه محصولات هیدروژنی به مشتریان اولویت اصلی هوندا در زمان حال نیست. کریس مارتین مدیر هوندا می‌گوید:

در حال حاضر فعالیت اصلی ما در زمینه هیدروژن تولید خودروی سلول سوختی نیست بلکه می‌خواهیم بیشتر روی گسترش اقتصاد هیدروژن کار کنیم و نهایتاً خواهیم دید که در آینده خودروهای سلول سوختی بخش بزرگ‌تری از حمل‌ونقل را تشکیل خواهند داد اما باید اقتصاد هیدروژن را به نقطه‌ای برسانیم که بتوانیم از مشتریان و رانندگان عادی پشتیبانی کنیم.

این اقتصاد هیدروژن از جنبه تجاری شروع می‌شود. هوندا اخیراً علاوه بر CR-V هیدروژنی یک کامیون کلاس ۸ هیدروژنی نیز معرفی کرده که با یک باک سوخت مسافت ۶۴۵ کیلومتری را طی می‌کند. این کامیون اولین محصول از آن چیزی است که ژاپنی‌ها امیدوارند در آینده به تعداد انبوه عرضه نمایند. مارتین ادامه می‌دهد:

استراتژی وسیع‌تر ما این است که وارد بخش تجهیزات سنگین شویم. باتری‌ها راه‌حل مناسبی برای تجهیزات ساختمانی و معدنی و یا برای یک کامیون کلاس ۸ که محموله‌ها را در مسافت‌های طولانی حمل می‌کند نیستند. این نوع تجهیزات در حال حاضر با قوای محرکه دیزلی کار می‌کنند و مشخص است که از نظر آلایندگی شرایط خوبی ندارند.

صنایعی که به قوای محرکه دیزلی تکیه دارند می‌خواهند آلایندگی‌های خود را کاهش دهند. هیدروژن راه‌حلی برای این صنایع ارائه کرده است. زمانی که هیدروژن در سطح صنعتی تثبیت شود هوندا اعتقاد دارد راه برای ارائه به مصرف‌کنندگان عادی نیز همواره می‌شود. مدیر هوندا خاطرنشان می‌سازد:

زمانی که این اتفاق رخ دهد و تولید هیدروژن به سطح صنعتی برسد، امکان تولید خودروهای سلول سوختی با قیمتی مناسب وجود خواهد داشت و اگر این امر منطقی جلوه کند طیف وسیع‌تری از خودروهای هیدروژنی به دست مشتریان خواهند رسید.

البته که تا رسیدن به آن نقطه چالش‌ها و موانع زیادی وجود دارد. یکی از بزرگ‌ترین مشکلات به منبع هیدروژن مربوط است. استخراج هیدروژن فرایند پاکی نیست و در سال ۲۰۲۱ بیش از نیمی از کل هیدروژن تولیدی آمریکا از طریق گاز طبیعی و زغال‌سنگ به دست آمده است. انرژی اضافی خورشید و باد می‌تواند این چالش را رفع کند و آزمایشگاه ملی انرژی تجدیدپذیر آمریکا می‌گوید امکان تولید سالانه ۱ میلیارد تن هیدروژن با استفاده از منابع تجدیدپذیر وجود دارد هرچند تولید هیدروژن پاک با این مقیاس هنوز میسر نشده است. تبدیل آب به هیدروژن و اکسیژن نیز انرژی بسیار زیادی مصرف می‌کند. حدود ۶۰ درصد انرژی بکار رفته در فرایند الکترولیز تلف می‌شود و بسیاری از افراد اظهار می‌دارند استفاده از الکتریسیته برای تولید هیدروژن در زمانی که خودروهای برقی وجود دارند در واقع هدر دادن انرژی است. چالش دیگر به هزینه‌بر بودن تولید هیدروژن ارتباط دارد. تخمین‌ها نشان داده تولید هر کیلوگرم هیدروژن ۱۲ دلار هزینه دارد درحالی‌که این رقم برای سوخت‌های فسیلی به حدود ۱.۷ دلار و برای الکتریسیته تجدیدپذیر ۸ دلار است.

اوایل سال جاری میلادی قیمت هر کیلوگرم هیدروژن به ۳۶ دلار رسیده و بنابراین پر کردن باک ۵.۶ کیلوگرمی تویوتا میرای بیش از ۲۰۰ دلار هزینه خواهد داشت. با شعاع حرکتی حدود ۶۴۵ کیلومتری، راندن میرای در هر ۱.۶ کیلومتر حدود ۰.۵ دلار هزینه دارد اما این رقم برای خودروهای هیبریدی سنتی همچون تویوتا پریوس به چیزی حدود ۰.۱۵ تا ۰.۱۸ دلار می‌رسد. همچنین هزینه سواری تسلا مدل ۳ در هر ۱.۶ کیلومتر نیز حدود ۰.۱ دلار است. طبیعتاً مشتریان نفعی در استفاده از خودروهای هیدروژنی نمی‌بینند.

چالش بعدی هزینه بالای تأسیس جایگاه‌های هیدروژن است که در حال حاضر به حداقل رقم ۶.۵ میلیون دلار برای هر جایگاه می‌رسد. در مقابل هزینه تأسیس جایگاه شارژ خودروی برقی حدود ۱۱۰ هزار دلار اعلام شده است. هم‌اکنون تنها ۵۳ جایگاه سوخت‌گیری هیدروژن در آمریکا وجود دارد که ۵۲ جایگاه در کالیفرنیا و یک جایگاه در هاوایی تأسیس شده‌اند. شرکت شل اخیراً هفت جایگاه هیدروژن خود در کالیفرنیا را تعطیل کرد و علت آن را پیچیدگی‌های تأمین هیدروژن و دیگر فاکتورهای مرتبط با بازار اعلام نمود. مارتین می‌گوید مسئله هیدروژن همان مسئله مرغ و تخم‌مرغ است. آیا تأسیس جایگاه‌های هیدروژن بیشتر باعث خرید خودروهای هیدروژنی بیشتر خواهد شد یا برعکس؟ فعلاً مشخص نیست و هیچ‌کسی علاقه‌ای به سرمایه‌گذاری در این زمینه ندارد. مدیر هوندا اظهار می‌دارد:

ما تلاش کرده‌ایم در قدم اول خودروهای سلول سوختی بسازیم و سپس منتظر تأسیس زیرساخت‌ها باشیم. متأسفانه این استراتژی خیلی خوب جواب نداده و زیرساخت‌های سوخت‌گیری چندان پیشرفت نکرده‌اند.

مشکل بعدی هیدروژن به نگرانی‌های ایمنی راندن چنین خودروهایی مربوط می‌شود. کنسرسیوم ایمنی و سلامت محیط‌زیست می‌گوید خطر شوک الکتریکی در خودروهای سلول سوختی بالاست و نگرانی‌های آتش‌سوزی هیدروژن نیز در کنار آن وجود دارد. به همین خاطر خودروهای هیدروژنی باید ایمن‌تر از مدل‌های بنزینی باشند. هوندا این مسائل را جدی گرفته و چهارمین نسل قوای محرکه سلول سوختی آن مقاومت بیشتری در برابر خوردگی دارد. پوسته آلومینیومی این مجموعه با فیبر کربن همراه شده و بجای لاستیک سیلیکونی از دو صفحه فلزی مستحکم برای افزایش دوام استفاده شده است. بین این دو صفحه نیز مایعی خنک‌کننده جریان دارد. مارتین می‌گوید:

ما چندین سال است خودروهای هیدروژنی تولید می‌کنیم و فکر نمی‌کنیم که تاکنون حتی یک مشتری تجربه آتش‌سوزی داشته باشد. به همین خاطر می‌دانیم که از نظر ایمنی چه‌کاری انجام می‌دهیم. تانک‌های هیدروژن طراحی بسیار خوبی دارند و در برابر تصادفات کاملاً مقاوم هستند.

این سطح از مهندسی نیازمند فرایند ساخت ویژه‌ای است و شاسی‌بلند CR-V هیدروژنی بجای ساخت در کنار سایر مدل‌های استاندارد در مرکز ساخت پرفورمنس هوندا PMC در اوهایو مونتاژ می‌شود یعنی همان‌جایی که سوپر اسپرت NSX تولید شده است. هوندا در این مرکز اقدامات وسیعی را برای اطمینان از ایمنی و کیفیت قوای محرکه هیدروژنی خود انجام می‌دهد. مارتین تصریح می‌کند:

این مرکز برای ساخت چنین خودروی ویژه‌ای که نیازمند دقت فزاینده‌ای بوده مکان مناسبی است. انجام صحیح کارها در این مرکز بسیار مهم خواهد بود.

اما پس از ذکر نقاط ضعف قوای محرکه هیدروژنی بهتر است به نیمه پر لیوان هم نگاه کنیم. سوخت‌گیری خودروی هیدروژنی ۵ دقیقه زمان می‌برد که تقریباً مشابه خودروی بنزینی است. حتی سریع‌ترین خودروهای برقی امروزی نیز نیازمند حدود ۲۰ دقیقه برای شارژ باتری هستند. تنها چیزی که از اگزوز خودروهای هیدروژنی بیرون می‌آید بخارآب است و بسیاری از قوای محرکه هیدروژنی مدرن به ندرت تحت تأثیر دمای زیاد یا کم قرار می‌گیرند. در واقع بی ام و می‌گوید خودروی iX5 هیدروژنی اصلاً تحت تأثیر شرایط آب و هوایی قرار نمی‌گیرد. البته سوخت‌گیری ۵ دقیقه‌ای، دستیابی به توان پیمایش ۴۸۰ کیلومتری و خارج شدن بخارآب از اگزوز روی کاغذ ذکر شده‌اند و برای دستیابی به آن باید اقدامات زیادی را انجام داد. مارتین می‌گوید:

ما می‌خواهیم به مشتریان چیزهایی بدهیم که کار بکنند و درعین‌حال به اهداف کاهش کربنی خود نیز دست یابیم؛ بنابراین اگر فقط روی چیزی که الان می‌توانیم بفروشیم تمرکز کنیم نخواهیم توانست در آینده روی چیزهای جدید سرمایه‌گذاری نماییم. ما حالا دید بلندتری داریم و این منطقی است.

در بخش دولتی با اینکه اکثر اخبار حول برنامه‌های برقی سازی دولت بایدن می‌چرخد و البته فعلاً هم ثمره‌ای نداشته اما کاخ سفید بی سر و صدا روی حمل‌ونقل هیدروژنی نیز کار می‌کند. همین چند ماه قبل بود که اداره انرژی آمریکا ۷۵۰ میلیون دلار را برای ۵۲ پروژه هیدروژنی اختصاص داد. این مبلغ صرف بهبود تکنولوژی‌های الکترولیز، کاهش هزینه‌ها و کمک به تولید هیدروژن خواهد شد و همچنین ۱۵۰۰ شغل جدید نیز ایجاد می‌شود.

البته که موانع زیادی پیش روی هیدروژن به عنوان یک منبع سوخت قابل‌اعتنا وجود دارد: تأثیرات زیست‌محیطی، نبود زیرساخت‌های سوخت‌گیری، هزینه‌های بالا، نگرانی‌های ایمنی و قوانین دولتی؛ اما همان‌طور که همه‌گیری خودروهای برقی نشان داده این امری غیرممکن نیست. تولید نیسان لیف در سال ۲۰۱۰ آغاز شد درحالی‌که اکثر شرکت‌های مرتبط با خودروهای برقی در ۱۵ سال گذشته تأسیس شده‌اند. در این مدت نسبتاً کوتاه خیزش خودروهای برقی رخ داده و با اینکه سهم آن‌ها از بازار به حدود ۱۶ درصد رسیده اما این رقم در مقایسه با سهم ۰.۰۱ درصدی سال ۲۰۱۰ بسیار بیشتر است. ما دوست داریم سرمایه‌گذاری روی هیدروژن در دهه آینده رخ دهد، چیزی که درباره خودروهای برقی رخ داده و شانس زیادی وجود دارد که خودروهای هیدروژنی تولید انبوه در ۱۵ سال آینده وجود داشته باشند. مزیت‌هایی همچون زمان کم سوخت‌گیری، شعاع حرکتی مناسبی و عدم تأثیر مخرب روی محیط‌زیست می‌توانند نظر خریداران را جلب کنند. هیدروژن می‌تواند جواب دهد و امیدواریم که این کار صورت پذیرد.