"المشاكل الأربع الرئيسية" لسفن الهيدروجين

في ظل هذه الظروف، تتاح للسفن التي تعمل بالهيدروجين فرصة للتطور. وللاستفادة من هذه الفرصة، تُسرّع العديد من شركات خلايا الوقود المحلية من إطلاق أنظمة خلايا الوقود البحرية والحصول على شهادات اعتماد من هيئات التصنيف. وفي الوقت نفسه، هناك أخبار سارة بشأن بناء وإطلاق سفن تعمل بالهيدروجين. مع ذلك، لا تزال هذه السفن في الوقت الراهن مجرد نماذج تجريبية صغيرة النطاق في الأنهار الداخلية والمناطق البحرية، وهو ما لا يزال بعيدًا عن التطبيق الواسع النطاق الذي تتوقعه الصناعة. ويعود ذلك أساسًا إلى أن تطوير السفن التي تعمل بالهيدروجين لا يزال يواجه أربع مشكلات رئيسية: الحاجة إلى التحقق من تقنية نظام الطاقة، وصعوبة تلبية تقنية تخزين الهيدروجين للطلب، وصعوبة اختيار طريقة الهدرجة، وصعوبة توسيع نطاق التطبيق. فكيف يمكن تجاوز هذه المعضلة؟

يدور نقاش الصناعة حول مدى ضرورة التخصص في خلايا الوقود البحرية. ويرى البعض أن استخدام نظام خلايا وقود السيارات مباشرةً سيوفر تكاليف أكبر ويزيد الكفاءة، مع ضرورة تعديله ليناسب نوع السفينة وظروف استخدامها.

من جانب آخر، يُنظر إلى السفن والمركبات على أنها تعمل في بيئات مائية وبرية على التوالي، وتختلف بيئات التشغيل اختلافًا كبيرًا. لا يمكن نقل خلايا وقود الهيدروجين البحرية مباشرةً إلى خلايا وقود الهيدروجين الخاصة بالسيارات. بل يجب تصميمها وتحديثها خصيصًا وفقًا للبيئة المائية المعقدة للسفينة، واستهلاكها الكبير للهيدروجين، ومدى إبحارها الطويل، ومتطلبات السلامة، وذلك لتسريع انتشار سفن الهيدروجين المزودة بأنظمة طاقة مُكيَّفة مع البيئات البحرية.

يتطلب نظام تخزين الهيدروجين البحري اختيار مصدر هيدروجين محدد وفقًا للمنطقة المائية ونوع السفينة ومتطلبات الانبعاثات، وما إلى ذلك. في الوقت الحالي، وصل تطوير تقنية تخزين الهيدروجين باستخدام أسطوانات غازية عالية الضغط (35 ميجا باسكال) إلى مرحلة النضج نسبيًا. ويقترح البعض استخدام هذه التقنية أولًا لضمان موثوقية التشغيل.

إلا أن هذا الاقتراح قوبل بالرفض. فنظام تخزين الهيدروجين البحري يتطلب كثافة طاقة عالية للغاية. ولا تستطيع كثافة الطاقة وعمر تخزين الهيدروجين الغازي تلبية احتياجات السفن التي تعمل بالهيدروجين. وقد صرّحت الإدارة العليا لإحدى الشركات بوضوح أنها تُفضّل الشكل السائل ذي كثافة الطاقة العالية: "كثافة الطاقة الحجمية للغاز محدودة دائمًا، لذا فأنا متفائل بشأن تخزين الهيدروجين السائل، والأمونيا السائلة، والميثانول، وحتى الهيدروجين السائل العضوي في المستقبل."

تشمل طرق تزويد السفن التي تعمل بالهيدروجين حاليًا الإنتاج والاستخدام على متنها، والتزود بالوقود في الموانئ، ورفع أسطوانات الهيدروجين واستبدالها. أما طريقة التزود بالوقود المتنقلة بواسطة شاحنات الصهاريج المستخدمة في الخارج فهي غير منتظمة إلى حد كبير، وهناك محاولات لإنشاء محطات ثابتة لتزويد السفن بالطاقة في الصين. فعلى سبيل المثال، تزودت سفينة "ثري غورغز هيدروجين بوت 1" بالوقود في محطة متكاملة لإنتاج الهيدروجين والتزود به، بُنيت ذاتيًا على شكل رصيف داخلي. تستخدم المحطة الكهرباء من محطة ثري غورغز لتوليد الطاقة لتحليل الماء كهربائيًا وإنتاج الهيدروجين. وتستخدم السفينة ذراعًا ميكانيكيًا قابلًا للطي لسحب خرطوم عالي الضغط للتزود بالهيدروجين.

تجدر الإشارة إلى أنه نظرًا للظروف الفريدة لكل منطقة مائية، فليس من الضروري بالضرورة اختيار طريقة بناء المحطة المذكورة أعلاه. وقد اقترح أحد خبراء الصناعة اختيار الطريقة الأنسب وفقًا لظروف كل منطقة: فمن جهة، يُعدّ بناء محطة للتزود بالهيدروجين مكلفًا، وقد لا تتوفر في هذه المحطات موارد طاقة كافية كما هو الحال في منطقة الخوانق الثلاثة؛ ومن جهة أخرى، يجب أن تضمن طريقة توصيل الوقود منع تسرب الهيدروجين بشكل صارم. ففي حال حدوث انفجار، ستكون العواقب وخيمة. أما إذا تم نقل أسطوانة تخزين الهيدروجين مباشرةً إلى السفينة لاستبدالها عن طريق الرفع، فسيكون ذلك أكثر أمانًا وأسرع وأكثر اقتصادية. وقد يُمثّل هذا نقطة انطلاق لفتح سوق السفن التي تعمل بالهيدروجين.

تقتصر مشاهد السفن التي تعمل بالهيدروجين حاليًا على سفن تجريبية صغيرة الحجم تابعة لجهات رسمية، وسفن سياحية، وسفن شحن الحاويات، وما إلى ذلك، لكن السوق الحقيقية لم تُفتح بعد. وقد علمت شركة "غاوغونغ للهيدروجين والكهرباء" أن مالكي السفن مترددون حاليًا في استخدام السفن التي تعمل بالهيدروجين، ويعود السبب الرئيسي في ذلك إلى ارتفاع التكلفة.

بخلاف السيارات، يتطلب كل مكون من مكونات السفينة الحصول على شهادة اعتماد من هيئة التصنيف، وتكون التكلفة الأولية باهظة للغاية. إضافة إلى ذلك، هناك تكاليف البحث والتطوير التقني، وتكاليف الاستثمار والتشغيل، وتكاليف الصيانة.

"السفن التي تعمل بالهيدروجين حاليًا هي سفن تجريبية في الغالب، وليست سفنًا تجارية. تكلفتها باهظة، ويصعب على مالكي السفن قبولها. لو كانت هناك إعانات، لكان من الممكن الاستفادة منها، ولكن لا توجد إعانات في هذا الشأن الآن، ولا يمكن حساب الجدوى الاقتصادية." صرّح مسؤول رفيع المستوى في القطاع لمجلة "غاوغونغ للهيدروجين والكهرباء" بأنه من أجل خفض التكاليف، لا يزال من الضروري تحسين موثوقية التكنولوجيا والمنتجات، ولكن هذا يُعدّ مفارقة. فالمنتجات قابلة للتطوير والتحسين. كيف يُمكننا تحسينها مع هذا العدد القليل من التجارب؟ إلا إذا كان ذلك "ترويجًا مساعدًا" بدلًا من "ترويج رئيسي".

في ظل القيود التقنية، قد تتمتع السفن التي تستخدم مزيجًا من الطاقة الكهربائية والهيدروجينية بمزايا كبيرة في بعض الموانئ التي فرضت حظرًا على النفط. فمن خلال العمل كـ"محرك دفع مساعد" للسفن الكهربائية، يمكنها تعويض عيوب مشاكل قدرة السفن الكهربائية على التحمل، وفي الوقت نفسه اكتساب خبرة عملية في التطبيق وتغذية البحث والتطوير التكنولوجي.

عموماً، لا يزال أمام تسويق السفن التي تعمل بالهيدروجين طريق طويل. لكن لا داعي للتشاؤم المفرط. ففي الوقت الراهن، تفرض دول العالم متطلبات متزايدة الصرامة بشأن انبعاثات الكربون من السفن. فعلى سبيل المثال، سيُحظر استخدام زيت الوقود الثقيل في الملاحة القطبية الشمالية اعتباراً من 1 يوليو 2024. وفي هذه الحالة، ستُهيمن السفن التي تعمل بالهيدروجين على سوق الملاحة في المستقبل.

يكمن الأمر في أن تحوّل نظام الطاقة لا يتحقق بين عشية وضحاها. يحتاج القطاع إلى مواجهة المشكلات الأربع الرئيسية القائمة اليوم، ومواصلة العمل الجاد لحلها من جوانب الاستكشاف التقني، والبيئة الصناعية، وخفض التكاليف، ووضع المعايير. سيأتي يومٌ مشرقٌ لا محالة.