ככל שמחיר טיפות האנרגיה המתחדשת וטכנולוגיות האחסון מתבגרות, דלק מימן מושך תשומת לב חדשה.
ג'ורגו צ'צ'ימארקקיס תדלוק את מכונית תא הדלק המימן שלו באחת תחנות תדלוק של 50 פלוס התפשטה ברחבי גרמניה כשנהג טסלה, שהטעין את מכוניתו שלו, התקרב.
האיש התרגש לראות מכונית המונעת על מימן בפעולה והיה מלא שאלות. צ'צ'ימארקקיס, שהוא מזכ"ל מימן אירופה, שמחתי לענות להם, והשניים דיברו במשך כמה דקות.
אבל עד אז מכונית המימן תודלקה במלואה, בעוד שנהג טסלה עדיין עמד בפני המתנה ארוכה בזמן שהסוללה שלו נטענת.
"זו המציאות", אומר צ'צ'ימארקקיס. "בימינו תחנות התדלוק מוכנות, המכונית מוכנה, אני יכול לתכנן את הטיול שלי משוויץ לדנמרק ולנורבגיה בלי שום בעיות."
החזון של עולם המונע במימן היה יותר מפספוסים קרובים מאשר תחבולה E. Coyote. ב- 1923 דמיין הגנטיקאי הבריטי JBS Haldane א רשת של טחנות רוח המייצרות מימן עם בריטניה, אך שום דבר לא יצא מזה. ב- 1970, האלקטרוכימאי יליד דרום אפריקה ג'ון בוקריס השתמש לראשונה במונח "כלכלת מימן" בנאום, ואחר כך פירסם ספר המתאר כיצד עשוי להיראות עולם המונע על-ידי שמש. אבל שוב, שום דבר לא השתנה. ב- 2002, התיאורטיקן הכלכלי והחברתי האמריקני ג'רמי ריפקין טען שמימן יכול להשתלט על הנפט וכי עתיד האנרגיה טמון בתאי דלק המונעים על ידי מימן.
אבל הענף לא היה מוכן, אומר צ'צ'ימארקאקיס. "זה היה באמת מאוד תקף, מה שג'רמי ריפקין אמר, אבל פוליטיקאים ועיתונאים, הם תמיד רוצים לראות את ההוכחה," הוא אומר. "ובאותה תקופה זה היה ממש רחוק מלהתממש כי המחקר לא היה מתקדם מספיק."
מימן מגיע
אולי סוף סוף הגיע רגע המימן.
יפן מתכננת להשתמש במשחקים האולימפיים בטוקיו 2020 כדי להציג את שלה חזון לחברת מימן והשקיעה כ- 348 מיליון דולר בהקמת תחנות תדלוק מימן ותשתיות אחרות. גרמניה השיקה את הראשון בעולם רכבות מונעות מימן כדי להשלים מספר הולך וגדל של תחנות תדלוק מימן לאורך המדינה. שוויץ היא רכישת משאיות המונעות על ידי מימן 1,000נורווגיה עשתה זאת תחנות תדלוק מימן מאז 2006, ודרום קוריאה היא השקיעו 2.33 מיליארד דולר בחמש השנים הבאות ליצור תחנות תדלוק מימן, מפעלי תאי דלק, אוטובוסים עם תאי דלק ומערכות אחסון מימן. ואוסטרליה ראתה את שניהם סוכנות המדע הלאומית CSIRO ו המדען הראשי אלן פינקל מדווחים בנפרד על חזונותיהם עבור מדינה המופעלת על ידי מימן ותעשיית יצוא.
ה- Coradia iLint החל לספק מעבר המוני דלק מימן בגרמניה ב- 2018. באדיבות אלסטום | ר פרמפה
בלב כלכלת המימן נמצא השימוש בחשמל ממקורות מתחדשים כמו שמש, רוח וכוח מים לפיזור מים לחמצן ומימן - תהליך הנקרא אלקטרוליזה. לאחר מכן ניתן להשתמש ב"מימן ירוק "בתאי דלק לייצור חשמל, וניתן להשתמש בתאי הדלק באופן אינדיבידואלי בכדי להניע כלי רכב או בערימות כדי לתמוך או אפילו להעביר רשת. החשוב מכל הוא שהפליטה שנוצרת על ידי תאי דלק מימן היא מים, שיום אחד עשויים להילקח מחדש ולמחזר אותם לצורך אלקטרוליזה.
כלכלה ואקלים
אז מה השתנה כדי להביא סוף סוף את המימן לחזית תוכניות האנרגיה העולמיות? ג'ני הייוורד, מדענית מחקר בכירה ב- CSIRO וכותבת שותפה בה מפת הדרכים הלאומית של 2018, אומר שכלכלה חיובית יותר מילאה חלק משמעותי.
"יש לך ייצור שיורד בעלויות, אבל יש לך גם שימוש שיורד בעלויות," אומר הייוורד. לא רק שמחיר החשמל מפוטו-וולטאי סולארי ורוח ירד באופן דרמטי, אלא שטכנולוגיות האלקטרוליזר גם הפכו זולות בהרבה, בקנה מידה גדול ויעיל יותר. במקביל, תאי דלק מימן משתפרים גם ביעילות וגם בעלויות, היא אומרת.
לחץ לצפייה במחלקת האנרגיה האמריקאית על דלקים מימן.
מניע חשוב נוסף הוא הדחיפות הגוברת להפחתה משמעותית בפליטות גזי חממה, אומר ג'ון אנדרוס, מומחה לאנרגיה בת קיימא ופרופסור מאוניברסיטת RMIT במלבורן, אוסטרליה.
"כל כך חשוב לשמור על ההקדמה שלו להיות חלק מהפתרון של התמודדות עם שינויי אקלים," אומר אנדרוס. "זו לא רק שאלה להשיג דלק חלופי; זו שאלה של קבלת מערכת דלק ואנרגיה מפליטת אפס. "
לקדם את התאמת המימן כדלק לא היה קל. למרות המסע בן המאה אחר כלכלת מימן, היו כמה אתגרים טכנולוגיים משמעותיים שעלינו להתגבר עליהם כדי להגיע למצב זה - וזה עדיין בימים הראשונים.
פתרון בעיית האחסון
סוגיית המפתח בשימוש במימן לתחבורה הייתה אחסון. רק לאחרונה ניתן היה לדחוס מימן למכולה קטנה מספיק וקלת משקל מספיק בכדי להתאים בחלק האחורי של רכב נוסעים, תוך שהיא עדיין מכילה מספיק אנרגיה לדלק את המכונית הזו לפחות 300 מיילים.
"תמיד חשבו שיהיה קשה מאוד להשיג אחסון מימן שיכול לנצח את יעדי משרד האנרגיה של ארה"ב לשימוש במכוניות תא דלק," אומר אנדרוס. ואז הגיע התפתחות של א מיכל מימן בלחץ גבוה עשוי מרוכבים מתקדמים, שהצליחו לעמוד בדרישות ואף לחרוג מהן.
אחסון דלקים היה אתגר גדול לתובלה באמצעות דלק מימן. השיפורים האחרונים הרחיבו את טווח רכבי הנוסעים ליותר מ- 300 מיילים לכל מילוי. תמונה © iStockphoto.com/Tramino
"אני חושב שגורם לאנשים להתיישב ולהגיד כן, אפשר שתהיה צורת אחסון שתוכל לשמש להובלת מימן על רכב ולתת טווח הדומה למכוניות רגילות ולזמן מילוי מחדש - זה קריטי יתרון של מימן - של כמה דקות בלבד, "הוא אומר.
רכבי תא דלק מימן תואמים כעת או אף עוברים את טווח רכבי הבנזין או הדיזל המקובלים; טויוטה טוענת שמיראי מקבלת בסביבות 312 מיילים ממיכל מימן. זה הופך אותם ללקוחות פוטנציאליים אטרקטיביים בהרבה לנסיעה למרחקים ארוכים מאשר לרכב המונע על סוללה חשמלית.
זה גם הופך אותם לאופציה ברת קיימא לרכבים עובדים קשה יותר, אומרת ליסה רוף, רכזת ניידות מימן אירופה ויועץ ראשי ב- Element Energy בבריטניה.
"בפעולות למשאיות, למוניות, לשירותי מענה לחירום צריך להיות טווח וזמן התדלוק שדומה לרכבים קונבנציונליים," היא אומרת ומציינת את המקרה של משטרת המטרופוליטן בלונדוןאשר רכשה השנה מכוניות תאי דלק מסוג 11.
האכלת הרשת
נבדק מימן גם כדרך לסייע בשמירה על היציבות של רשת אנרגיה המוזנת מתחדשת, על פי דבריו של מור מרקוביץ, נשיא ארגון התאחדות תא דלק ומימן בארצות הברית
"מכיוון שהשמש לא זורחת כל הזמן והרוח לא נושבת, למתחדשים יש בעיה מזערית, אז אתה צריך להיות מסוגל למצוא דרך לאגור ביעילות את האלקטרונים שנוצרים," הוא אומר. ניתן להשתמש בכמות עודפת לחשמל להפקת אלקטרוליזה ולייצור מימן שניתן להשתמש בהם ברכבי תאי דלק או בתאי דלק נייחים, או לאחסון לצורך הובלה.
תרחיש זה מושך במיוחד לאזורים מרוחקים, כמו עיירות אאוטבק שבאוסטרליה התלויות אחרת בגנרטורים המונעים על סולר. הפעלת ערים המשתמשות בשילוב של מתחדשות ואחסון מימן עשויות להפוך לחסכוניות בקרוב, במיוחד כאשר מחיר הסולר עולה, אומר הייוורד.
חברות הגז רואות גם מימן כחלופה פוטנציאלית לגז טבעי, שעשוי לעשות שימוש בתשתית הקיימת. "זה יהיה פנטסטי; אז הם לא סומכים על משאיות שיגיעו עם דיזל, הם רק צריכים את המחדשים שלהם ", היא אומרת. "יכול להיות שיש להם מערכת שיש להם תא דלק והם מחזירים את המים, כך שזו מערכת שמכילה את עצמה."
חברות הגז רואות גם מימן כחלופה פוטנציאלית לגז טבעי, שעשוי לעשות שימוש בתשתית הקיימת.
"במיוחד אם אנו הולכים ליעדים להפחתת פליטות גבוהים, הם עומדים לרשות את כל תשתית הגז הזו שלא תשמש אותה", אומר הייוורד. "מה שמעניין הוא ברשתות חלוקת הגז, אם הם עשויים מצינורות PVC אתה יכול לקבל 100 אחוז מימן, אם כי יש צורך לשנות מכשירים ומונים."
אפקט הינדנבורג
אי אפשר לדבר על מימן בלי להתייחס לסיבוב בחדר, מה שמכונה מרקוביץ '"אפקט הינדנבורג." התופת המרהיבה המופעלת על ידי מימן שהייתה אסון הספינות האוויריות של הינדנבורג בניו ג'רזי ב- 1937 עדיין רודפת את תעשיית המימן והנושא של חששות הדליקות והבטיחות של המימן מעוררים בהכרח בדיונים על כלכלת המימן.
אולם מרקוביץ 'אומר שטכנולוגיית המימן כיום רחוקה מאוד מטכנולוגית המימן של אותה תקופה.
"חומרים מתקדמים כמו מיכלי סיבי פחמן, חיישנים, מחשבים ודברים אחרים השתפרו בצורה כה דרמטית ... הבטיחות למימן אפילו לא צריכה להיות נושא", הוא אומר. "בענף התחבורה ואזורים אחרים, רכבי מימן פוגשים או חורגים מכל מה שיש היום בכביש."
ישנם גם חששות כי צריכת מוגברת של מימן עלולה להשפיע על שכבת האוזון. א מחקר 2003 הציע שאם כל ייצור אנרגיית הדלק המאובנים יוחלף במימן, דליפת הגז לאטמוספרה יכולה להגיב עם חמצן ליצירת אדי מים שעלולים לשבש את שכבת האוזון בכמות משמעותית.
ביקורת נוספת המופיעה לעתים קרובות על מימן היא שכמות משמעותית היא עדיין המיוצר באמצעות דלקים מאובנים. בארצות הברית, רוב המימן מיוצר באמצעות תהליך שנקרא רפורמה בגז טבעי, בה מגיבים גז טבעי בקיטור בטמפרטורה גבוהה לייצור מימן, פחמן חד חמצני וכמות קטנה של פחמן דו חמצני. זה יכול להיעשות גם על ידי מגזים פחם חוםשמביא גם ל- CO2 הייצור.
"אם אתה עוקב אחר אחד מהדרכים האלה כדי להשיג מימן, יש כמה פליטות פחמן דו-חמצני שמגיעות מהנתיבים האלה, כך שהדרך היחידה שאתה יכול לבצע פליטת אפס זו היא לזווג את זה עם לכידת ואחסון פחמן", אומר אנדרוס. "וזו עדיין שאלה גדולה האם זה יכול להיות בר-קיימא, האם זה יהיה בטוח ואנחנו יכולים לשמור על פחמן דו-חמצני זה אלפי שנים מתחת לאדמה והאם זה יכול להיות כלכלי אי פעם."
גישה נמדדת
ישנה תחושה של דחיפות לדיונים על מימן, ומשקפת את ההכרה הרווחת כי יש צורך לפרק את התחבורה, אומר רוף. היא טוענת שבעוד שיש מגוון פתרונות על השולחן, מימן מסוגל לטפל בסוגיות שטכנולוגיות אחרות אינן יכולות לעשות כל כך בקלות או חסכונית.
אך למרות שיש התרגשות רבה מהפוטנציאל של מימן, רוף מייעץ גם לגישה מדודה.
"אני מניח שהבעיה שיש לנו כמגזר לתמיכה בטכנולוגיית תאי דלק מימן היא שאנחנו צריכים להיזהר מההייפ ואנחנו צריכים להיות מסוגלים לנהל את הציפיות," היא אומרת. "זה משהו שלוקח זמן והשקעה. זה לא יקרה בן לילה, אבל בטווח הארוך זה פיתרון טוב מאוד. " 
מאמר זה הופיע במקור Ensia
על המחבר
ביאנקה נוגרדי היא עיתונאית מדעית פרילנסרית שטרם פגשה פיסת מחקר שהיא לא מוצאת מרתקת. היא כותבת עבור מגוון חנויות, כולל טבע, השומר, אוסטרלי ג'יאוגרפיק, עתיד BBC ותאגיד השידור האוסטרלי. twitter.com/BiancaNogrady biancanogrady.com
הערת העורך: המחבר עשה כתיבת חוזים עבור CSIRO בעבר, אם כי לא קשור לדלק מימן.
ספרים מאת מחבר זה
