هل يمكن للطاقة الشمسية العائمة والهيدروجين تزويد العبارات بالوقود الأخضر؟

مقدمة

في إطار السعي المستمر لتقليل انبعاثات الكربون في قطاع النقل البحري، قدم علماء من ماليزيا دراسة شاملة تركز على استخدام الطاقة الشمسية العائمة والهيدروجين لتزويد العبارات بالوقود. تعتبر هذه الدراسة الأولى من نوعها التي تقدم تحليلًا تقنيًا واقتصاديًا وبيئيًا لنظام يجمع بين الطاقة الشمسية العائمة والهيدروجين لإمداد العبارات الصغيرة بالوقود، مما يعكس التوجهات الحديثة نحو التحول إلى مصادر طاقة نظيفة ومستدامة.

تصميم النظام

قام الباحثون بمحاكاة نظام يعتمد على محطة طاقة شمسية عائمة بقدرة 20 ميغاوات، تتكون من 40,000 لوح شمسي، حيث تولد هذه الألواح الكهرباء اللازمة لإنتاج الهيدروجين عن طريق التحليل الكهربائي باستخدام وحدة تحلية مياه البحر.  ويتم تخزين الهيدروجين في أسطوانات ، ثم يُستخدم لتزويد العبارات بالوقود.

يستفيد النظام من الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء التي تُستخدم في تحلية المياه، بينما يتم توليد الهيدروجين من خلال التحليل الكهربائي للمياه المالحة. كما يتم تخزين الهيدروجين وتزويد العبارات بالوقود عن طريق بنية تحتية لشحن السفن، والتي تتطلب قدرة 260 كيلووات يوميًا لتزويد العبارات بحوالي 500 كغم من الهيدروجين.

تحليل الكفاءة والأداء

أظهرت الدراسة أن النظام قادر على تحقيق:

• التقليص السنوي لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون: 75 مليون كغم.
• إنتاج الطاقة السنوي: : 637,619 ميغاوات/ساعة.
• إنتاج الهيدروجين: 12,892 طن من الهيدروجين على مدار العمر الافتراضي للنظام.

وبحسب المحاكاة، فإن النظام يمكنه دعم رحلتين ذهابًا وإيابًا يوميًا للعبارات، مع تكلفة ثابتة للطاقة (LCOE) تبلغ 0.276 رينغيت ماليزي/كيلوواط ساعة، وتكلفة الهيدروجين عند 13.64 رينغيت ماليزي/كغم.

التحديات الاقتصادية والبيئية

تم قياس تكاليف رأس المال وتوزيعها على مختلف مكونات النظام:

• الطاقة الشمسية العائمة: 4-5 مليون رينغيت ماليزي/ميغاوات.
• نظام التحليل الكهربائي (PEM): 3-4 مليون رينغيت ماليزي/ميغاوات.
• تخزين الهيدروجين: 1-1.5 مليون رينغيت ماليزي/طن.
• نظام تحلية المياه: 250,000-400,000 رينغيت ماليزي/ميغاوات.

رغم أن تكلفة الهيدروجين المنتجة باستخدام هذه التكنولوجيا أعلى من الوقود التقليدي، إلا أن الدراسة تشير إلى أن فوائد الهيدروجين الأخضر من حيث خفض الانبعاثات وكثافة الطاقة تجعله منافسًا قويًا في المستقبل.

التطبيقات المستقبلية

يُعد هذا النظام مثالًا حيًا على كيفية استخدام الطاقة الشمسية والهيدروجين في نقل الطاقة النظيفة في المناطق البحرية. يمكن تطبيقه في المناطق الاستوائية، مثل جزيرة ريدانغ في ماليزيا، ويمكن تكييفه في مناطق أخرى ذات ظروف مناخية مشابهة.  يمثل هذا النظام خطوة هامة نحو مستقبل يعتمد على التكنولوجيا المستدامة في قطاع النقل البحري.

الخاتمة

إن استخدام الطاقة الشمسية العائمة والهيدروجين كمصادر وقود للعربات البحرية يمثل تقدمًا كبيرًا نحو تقليل انبعاثات الكربون في قطاع النقل البحري، ويُعتبر نموذجًا يحتذى به في البحث عن حلول طاقة نظيفة للمستقبل. من خلال هذه التقنيات، يمكن للعالم أن يخطو خطوات كبيرة نحو تحقيق استدامة بيئية في صناعة النقل البحري.

📚  المصدر:

Nisha Kaur, N.P. Hariram, K.B. Mekha, M.R. Mohamed, S. Shanmuga Priya, K. Sudhakar,
“Offshore floating solar with electrofuels for refuelling small ferries: a techno-economic-environmental study,”
Energy Conversion and Management: X,
Volume 28, 2025, 101234,
ISSN 2590-1745,
https://doi.org/10.1016/j.ecmx.2025.101234