هل من الممكن استخدام محركات الديزل لتعمل بالهيدروجين؟

Image Source:Pistonheads

عمل فريق بحثي في كلية الهندسة الميكانيكية والصناعات التحويلية بقيادة البروفيسور Shawn Kook, ولمدة أكثر من عام ونصف, على تطوير نظام الضخ المباشر للوقود الهجين والمؤلف من الديزل والهيدروجين, بحيث يمكن لمحركات الديزل الحالية أن تستخدم الهيدروجين كوقود بنسبة 90% من إجمالي كمية الوقود المستهلكة فيها, وقد أكد الباحثون أنّه يمكن تحويل أي محرك ديزل سواء أكان للشاحنات أو الآلات التي تستخدم في الزراعة أو النقل وغيرها, إلى محرّك يعمل بنظام وقود هجين ديزل-هيدروجين, وذلك من خلال عملية تعديل يمكن تنفيذها في غضون شهرين فقط. وهذا ينعكس إيجاباً على الأثر البيئي لهذه المحركات التي تستخدم على نطاق واسع في الصناعات الثقيلة أو التعدين أو الزراعة وغيرها لتصبح أكثر خضاراً, ويقلل من دورها في تغيّر المناخ والاحتباس الحراري الذي بات مشكلة تحتاج إلى حلول فورية, خاصةً إذا استخدم فيها الهيدروجين الأخضر الذي يعتبر صديقاً للبيئة, كونه يتم إنتاجه باستخدام مصادر متجددة للطاقة مثل طاقة الرياح أو الطاقة الشمسية…

مع ملاحظة أنّ نوعية الهيدروجين المستخدم في الوقود الهجين ليس بالضرورة أن تكون عالية النقاوة كما هو مطلوب بالنسبة لنظم خلايا الوقود الهيدروجينية البديلة والتي تتطلب هيدروجين عالي النقاوة مرتفع التكاليف.

ويمكن اعتبار عملية تحويل محركات الديزل إلى محركات هجينة تعمل بالوقود الهجين ديزل-هيدروجين, عملية سريعة نسبياً وسهلة التحقيق, مقارنةً مع عملية تطوير نظم خلايا وقود جديدة تماماً والتي قد تستغرق وقتاً طويلاً وقد يصعب تحقيقها ونشرها في السوق التجارية على نطاق.

صورة توضح المحرك الذي تم تطويره من قبل جامعة نيو ساوث ويلز Image Source: Prof. Shawn Kook

وقد حصلت هذه التقنية الجديدة التي أعلن عنها الباحثون ضمن بحث لدى المجلة الدولية للطاقة الهيدروجينية على براءة اختراع, حيث ساهمت في تقليل انبعاثات غاز ثاني أكسيد الكربون بقيمة 90g/kWh أي ما يعادل نسبة 85.9% مقارنةً بالقيمة التي يتم إنتاجها عند عمل نفس المحرك باستخدام الديزل كوقود, كما بيّنت نتائج البحث وجود تحسّن في كفاءة المحركات التي تعمل بالوقود الهجين يتجاوز الـ 26% مقارنةً مع محركات الديزل الحالية, وذلك من خلال التحكم المستقل في توقيت الضخ المباشر للهيدروجين وتوقيت ضخ الديزل, مما يتيح إمكانية التحكم الكامل في أوضاع احتراق الهيدروجين المتحكم بخلطه, وهي الآلية الجديدة لضخ الهيدروجين التي استخدمها الباحثون في تقنيتهم, حيث حافظوا على الطريقة التقليدية لضخ الديزل ضمن المحرّك, لكنهم أضافوا عملية ضخ الهيدروجين عالي الضغط مباشرةً إلى الإسطوانة, وأكّد الباحثون أنّ الضخ المباشر للهيدروجين في الوقت المناسب يتحكم بشروط الخليط داخل اسطوانة المحرك مما يحل مشكلة انبعاثات أكسيد النيتروجين التي شكّلت العقبة الأساسية أمام عملية تسويق محركات الهيدروجين, كونه ملوّث أساسي للهواء ومسبباً للأمطار الحامضية .

ويأمل الباحثون أن يتم تسويق تقنيتهم الجديدة خلال العامين القادمين, من خلال سعيهم للتواصل مع المستثمرين المحتملين, وخاصةً في المواقع الصناعية التي تضم بنيتها التحتية بالفعل خطوط دائمة للتزويد بالهيدروجين, بما في ذلك مواقع التعدين حيث أظهرت الدراسات أنّ 30% من انبعاثات الغازات الدفيئة ناتجة عن محركات الديزل المستخدمة في التعدين وتوليد الطاقة.

مع الأخذ بالاعتبار أنّ تقنيات تخزين الهيدروجين ونقله لا تزال تشكل تحدياً وبحاجة إلى الكثير من العمل والتطوير, وهذا ما يجب مراعاته في تعديل محركات الديزل للآليات كالشاحنات كونها بحاجة إلى تخزين ونقل الهيدروجين.

وقد نشرت نتائج هذا البحث لدى مجلة:

  International Journal of Hydrogen Energy

🎯 لأول مرة على مستوى الوطن العربي – فرصة تدريبية في مجال البحث والتطوير لتقنيات الطاقة المتجددة