توسعه سوخت‌های هیدروژنی و کاربردهای پیل سوختی در حمل‌ونقل به‌عنوان یکی از اصلی‌ترین راهکارهای کربن‌زدایی، به‌شدت مورد توجه کشورهای پیشرو در حوزه انرژی و محیط زیست قرار گرفته است. با توجه به اهداف زیست‌محیطی جهانی برای کاهش انتشار کربن دی‌اکسید، کشورها استراتژی‌های مختلفی برای تقویت استفاده از هیدروژن و توسعه زیرساخت‌های مرتبط با آن اتخاذ کرده‌اند. این مقاله به بررسی سیاست‌ها و استراتژی‌های کشورهای مختلف برای حمل‌ونقل هیدروژنی و استقرار خودروهای برقی پیل سوختی، از جمله اتوبوس‌ها، کامیون‌ها و زیرساخت‌های سوخت‌گیری هیدروژن، می‌پردازد. همچنین، چالش‌ها و فرصت‌های موجود در مسیر تجاری‌سازی فناوری‌های هیدروژنی و اقدامات کلیدی برای توسعه حمل‌ونقل پایدار در مناطق مختلف جهان مورد بررسی قرار می‌گیرند.
چین: رهبری در توسعه پیل سوختی هیدروژنی برای حمل‌ونقل
چین به‌عنوان سومین کشور بزرگ جهان در بهره‌گیری از خودروهای برقی پیل سوختی، استراتژی خاصی را در پیش گرفته است. برخلاف بسیاری از کشورها که بیشتر بر خودروهای سواری تمرکز دارند، چین اولویت خود را به استقرار اتوبوس‌ها و کامیون‌های پیل سوختی اختصاص داده و در این حوزه بالاترین میزان وسایل نقلیه را در جهان داراست. طرح سوبسیدی قبلی، تنها با نیاز به ظرفیت پیل 30 کیلووات برای تأیید صلاحیت، امکان استفاده از این وسایل را به‌عنوان تقویت‌کننده‌ی برد فراهم کرد. در ادامه، سیاست جدید این کشور بر مبنای چارچوبی مبتنی بر پاداش، جهت نمایش هیدروژن در سطح منطقه‌ای و شهری، به توسعه عملیات و زنجیره تأمین خودروهای برقی پیل سوختی، از تولید تا مصرف هیدروژن، توجه ویژه‌ای دارد.
با این حال، چین هنوز مخازن نسل چهارم هیدروژن با ظرفیت ذخیره‌سازی 700 بار را تأیید نکرده است که این مسئله نشان‌دهنده تمرکز بیشتر بر توسعه اتوبوس‌ها و کامیون‌های پیل سوختی است. پیش‌بینی می‌شود که در سال‌های آینده، بازار این خودروها به‌ویژه برای کامیون‌ها و اتوبوس‌ها رشد بیشتری یابد و نقش پررنگ‌تری در دستیابی به اهداف این کشور در نقشه راه فناوری ایفا کند. بر اساس این نقشه راه، انجمن مهندسان خودرو چین اهداف بلندپروازانه‌ای تعیین کرده و بر آن است که تعداد خودروهای برقی پیل سوختی را تا سال 2025 به 50 تا 100 هزار دستگاه و بین سال‌های 2030 تا 2035 به 1 میلیون دستگاه برساند.
علاوه بر کاربردهای جاده‌ای، چین در توسعه وسایل حمل‌ونقل غیرجاده‌ای هیدروژنی نیز فعال است. از جمله این اقدامات، می‌توان به توسعه تراموای هیدروژنی و یک لوکوموتیو هیبریدی اشاره کرد. همچنین، چین در حال ساخت یک تانکر سوخت آمونیاک است که می‌تواند اولین کشتی دریایی باشد که از این سوخت بهره می‌گیرد، نمایانگر گامی دیگر در جهت ارتقاء فناوری‌های حمل‌ونقل دوست‌دار محیط زیست است.
اروپا: پیشتاز در زیرساخت‌های هیدروژنی و تجاری‌سازی پیل سوختی
در پایان سال 2020، اروپا با بیش از 2600 خودروی برقی پیل سوختی، در مسیر توسعه پایدار حمل‌ونقل هیدروژنی گام‌های بلندی برداشته است؛ بیش از 1000 دستگاه از این خودروها در آلمان فعالیت می‌کنند که به‌عنوان مرکز اصلی استقرار این فناوری در اروپا شناخته می‌شود. نکته جالب توجه این است که بیش از 90 درصد این وسایل نقلیه از نوع خودروهای سبک هستند. اروپا علاوه بر خودروهای سواری، حدود 130 اتوبوس پیل سوختی را نیز به جاده‌ها وارد کرده و آلمان با 90 ایستگاه سوخت‌گیری هیدروژن (از مجموع 190 ایستگاه در سراسر اروپا)، در ایجاد زیرساخت‌های لازم برای استفاده از هیدروژن پیشرو است.
تعهد مشترک پیل سوختی و هیدروژن (FCH JU) نقش مهمی در پیشبرد پروژه‌های نمایشی و استقرار خودروهای پیل سوختی از انواع تاکسی‌ها، ون‌های تحویل، اتوبوس‌ها و کامیون‌های زباله دارد. در پی این حمایت‌ها، تاکسی‌های پیل سوختی در شهرهای اروپایی به‌ویژه در پاریس (100 دستگاه)، لاهه (40 دستگاه)، کپنهاگ (10 دستگاه) و لندن (بیش از 50 دستگاه) به‌سرعت افزایش یافته است. مادرید نیز برنامه‌هایی برای استقرار 1000 دستگاه تاکسی پیل سوختی اعلام کرده است. کشورهای متعددی در اروپا، شامل جمهوری چک، فرانسه، هلند، پرتغال و اسپانیا، هدف‌های مشخصی برای توسعه خودروهای برقی پیل سوختی تعیین کرده‌اند که بر اساس این اهداف، تا سال 2030 مجموعاً 415 هزار خودروی برقی پیل سوختی در این منطقه فعال خواهد بود.
اروپا همچنین در تجاری‌سازی قطارهای پیل سوختی نقش پیشتازی دارد و اقدامات قابل‌توجهی در بخش حمل‌ونقل دریایی انجام داده است. اتحادیه اروپا با اختصاص 5 میلیون یورو به پروژه “FLAGSHIPS”، گامی در جهت استقرار کشتی‌های باری و مسافربری/تفریحی هیدروژنی برداشته و این پروژه‌ها به ترتیب در فرانسه و نروژ در حال اجرا هستند. پروژه دیگری با نام “ShipFC” که نصب یک پیل سوختی آمونیاکی 2 مگاواتی را در یک کشتی دریایی شامل می‌شود، با حمایت مالی 10 میلیون یورو از سوی اتحادیه اروپا به‌عنوان نمونه‌ای از رویکرد نوآورانه اروپا در حمل‌ونقل دریایی بدون آلایندگی در حال اجراست.
گسترش سوخت‌های پایدار هوانوردی در اروپا
در ژوئیه 2021، کمیسیون اروپا با ارائه پیشنهاد برنامه ReFuelEU Aviation گام‌های اساسی برای کاهش آلایندگی در صنعت هوانوردی برداشت. این برنامه هدف دارد سهم سوخت هوانوردی پایدار را در تمامی فرودگاه‌های اتحادیه اروپا افزایش دهد و بر استفاده از سوخت‌های مصنوعی تأکید دارد. طبق این برنامه، هدف تعیین شده این است که سهم سوخت مصنوعی در صنعت هوانوردی اروپا از 0.7 درصد در سال 2030 به 28 درصد در سال 2050 افزایش یابد. این افزایش تدریجی نقش مهمی در کاهش کربن دی‌اکسید تولید شده از هوانوردی و بهبود وضعیت زیست‌محیطی خواهد داشت.
در همین راستا، دولت آلمان به‌تازگی نقشه راه نیرو به مایعات (PtL) را منتشر کرده است که در آن هدف مصرف 200 هزار تن سوخت هوانوردی پایدار مبتنی بر هیدروژن تا سال 2030 تعیین شده است. این رویکرد آلمان نشان‌دهنده تعهد به نوآوری و توسعه فناوری‌های پایدار در حوزه هوانوردی است.
دولت فرانسه نیز در راستای حمایت از صنعت هوافضای داخلی، به عنوان بخشی از برنامه Plan de relance aéronautique که به منظور بهبود وضعیت این صنعت پس از اثرات کووید-19 طراحی شده است، مبلغ 800 هزار یورو برای توسعه یک هواپیمای هیدروژنی هیبریدی کوچک دو صندلی تخصیص داده است. این اقدام نشان از تلاش مستمر فرانسه برای کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی و تقویت فناوری‌های هیدروژنی در هوانوردی دارد.
افزون بر این، تعهد مشترک پیل سوختی و هیدروژن از پروژه HEAVEN پشتیبانی می‌کند که با هدف توسعه و ادغام یک پیل سوختی پرقدرت و سیستم ذخیره هیدروژن برودتی در یک هواپیمای کوچک به اجرا درآمده است. این پروژه نمونه‌ای از تلاش‌های پیشگام اروپا در زمینه حمل‌ونقل هوایی بدون آلایندگی و سازگار با محیط زیست است.
ژاپن: گسترش شبکه حمل‌ونقل هیدروژنی و نوآوری در وسایل نقلیه پاک
در پایان سال 2020، ژاپن با برخورداری از 4100 خودروی پیل سوختی و 100 اتوبوس پیل سوختی، جایگاه قابل‌توجهی در فناوری‌های حمل‌ونقل هیدروژنی داشت که این تعداد تا اواسط سال 2021 به 5500 دستگاه افزایش یافت. ژاپن همچنین با 137 ایستگاه سوخت‌گیری هیدروژن، بیشترین تعداد ایستگاه‌های سوخت‌گیری هیدروژنی را در جهان داراست. این کشور اهداف بلندپروازانه‌ای برای سال 2030 تعیین کرده است که شامل استقرار 800 هزار خودروی سبک، 1200 اتوبوس، 10 هزار لیفتراک و 1000 ایستگاه سوخت‌گیری هیدروژن است.
برای تحقق این اهداف، ژاپن به دنبال کاهش هزینه‌های تولید و قیمت خودروهای پیل سوختی است تا آنها را به لحاظ اقتصادی قابل رقابت با خودروهای برقی هیبریدی کند. همچنین، کاهش هزینه‌های ایستگاه‌های سوخت‌گیری هیدروژن نیز یکی از اهداف اصلی است؛ چراکه مقررات دقیق و تجویزی ژاپن تا به امروز موجب شده هزینه ساخت این ایستگاه‌ها به حدود دو برابر سایر نقاط جهان برسد. توسعه و راه‌اندازی این ایستگاه‌ها از طریق کنسرسیوم تحرک هیدروژن ژاپن (JHyM) که شامل 26 شرکت خصوصی، مؤسسات مالی و نهادهای دولتی است، تامین مالی می‌شود.
ژاپن همچنین در توسعه وسایل حمل‌ونقل هیدروژنی نوآورانه فعال است. شرکت راه‌آهن شرق ژاپن در همکاری با هیتاچی و تویوتا، برنامه‌هایی برای توسعه قطارهای هیدروژنی آغاز کرده که آزمایش آن در سال 2022 صورت خواهد گرفت. علاوه بر این، ژاپن به منظور مطابقت با استانداردهای سازمان بین‌المللی دریانوردی (IMO) در خصوص انتشار گازهای گلخانه‌ای در کشتیرانی بین‌المللی، در حال بررسی امکان استفاده از کشتی‌های سوخت هیدروژن-آمونیاک است. در همین راستا، دولت ژاپن در سال 2020 نقشه راهی برای کشتیرانی با آلایندگی صفر منتشر کرده که هدف آن معرفی نسل اول کشتی‌های بدون آلایندگی تا سال 2028 است.
این اقدامات ژاپن در راستای توسعه زیرساخت‌های گسترده و ارائه راه‌حل‌های فناورانه برای بهبود حمل‌ونقل پایدار و کاهش انتشار کربن دی‌اکسید، نشان از تعهد این کشور به حفظ محیط زیست و دستیابی به چشم‌اندازهای جهانی سبزتر دارد.
کره جنوبی: نقشه راه جاه‌طلبانه برای توسعه حمل‌ونقل هیدروژنی و زیرساخت‌های سوخت‌گیری
کره جنوبی در سال 2020 با دارا بودن بیش از 10 هزار خودروی برقی پیل سوختی و بیش از 50 اتوبوس در جاده‌ها، جایگاه برجسته‌ای در توسعه خودروهای پیل سوختی کسب کرد. رشد این فناوری در کره جنوبی چشمگیر بوده، به‌طوری که تعداد خودروهای پیل سوختی از سال 2019 تا 2020 دو برابر شد و تا پایان ژوئن 2021، 4400 خودروی اضافی ثبت گردید. به‌منظور تقویت پذیرش این فناوری، دولت کره از طریق یارانه‌های خرید که حدود نیمی از قیمت خودروهای هیوندای NEXO را پوشش می‌دهد، مشوق‌های مالی قابل‌توجهی ارائه می‌کند. بر اساس نقشه راه اقتصاد هیدروژنی کره، این کشور در نظر دارد تا سال 2040 به اهداف بلندپروازانه‌ای از جمله 2.9 میلیون خودروی برقی پیل سوختی، 80 هزار تاکسی، 40 هزار اتوبوس و 30 هزار کامیون دست یابد. در قالب برنامه New Deal 2020 نیز هدف موقت 200 هزار خودروی برقی پیل سوختی تا سال 2025 تعیین شده است.
کره جنوبی همچنین در توسعه زیرساخت‌های سوخت‌گیری هیدروژنی پیشگام است. در پایان سال 2020، این کشور دارای 52 ایستگاه سوخت‌گیری هیدروژنی عملیاتی بود. دولت کره هدف دارد که این تعداد را به 310 ایستگاه تا سال 2022 و به 1200 ایستگاه تا سال 2040 برساند. در راستای این اهداف، شبکه انرژی هیدروژن (HyNet) در سال 2019 با سرمایه‌گذاری 119 میلیون دلار به‌منظور احداث 100 ایستگاه سوخت‌گیری تا سال 2022 تأسیس شد.
بر اساس نقشه راه هیدروژن کره، دولت برنامه‌هایی برای گسترش کاربردهای هیدروژن به کشتی‌ها، قطارها و هواپیماهای بدون سرنشین دارد. به‌عنوان گامی در این راستا، دولت به‌تازگی بودجه‌ای معادل 13 میلیون دلار به مؤسسه تحقیقات راه‌آهن کره اختصاص داده است تا اولین لوکوموتیو مبتنی بر هیدروژن مایع در جهان را توسعه دهد. این لوکوموتیو برای آزمایش تا پایان سال 2022 آماده خواهد شد و نمادی از پیشرفت کره جنوبی در زمینه فناوری‌های حمل‌ونقل هیدروژنی به شمار می‌رود.
این اقدامات کره جنوبی را به‌عنوان یکی از کشورهای پیشرو در حوزه توسعه حمل‌ونقل هیدروژنی و کربن‌زدایی از بخش حمل‌ونقل مطرح کرده و نشان‌دهنده عزم جدی این کشور در ایجاد یک اقتصاد سبزتر است.
ایالات متحده آمریکا: توسعه زیرساخت‌های هیدروژنی و پشتیبانی از حمل‌ونقل پاک
ایالات متحده، دومین ناوگان بزرگ خودروهای برقی پیل سوختی در جهان را با بیش از 9200 دستگاه در پایان سال 2020 به خود اختصاص داده است. بیشتر این خودروها در ایالت کالیفرنیا مستقر هستند که با بودجه‌ای معادل 166 میلیون دلار از توسعه ایستگاه‌های سوخت‌گیری هیدروژن حمایت کرده است. تا پایان سال 2020، 45 ایستگاه خرده‌فروشی هیدروژن در کالیفرنیا و مجموعاً 63 ایستگاه عمومی و خصوصی در سراسر کشور فعال بودند. کمیسیون انرژی کالیفرنیا برآورد کرده که تا سال 2027، این ایالت 179 ایستگاه هیدروژن خواهد داشت که قابلیت پشتیبانی از 200 هزار خودروی برقی پیل سوختی را فراهم می‌کند. با این وجود، انتظار می‌رود هدف اولیه‌ی 200 ایستگاه تا سال 2025 محقق نشود، زیرا موانع و محدودیت‌های زیرساختی در برخی ایالت‌ها روند استقرار این فناوری را دشوار می‌سازد.
تا کنون، دولت فدرال ایالات متحده اهداف ملی مشخصی برای استقرار خودروهای پیل سوختی تعیین نکرده است. با این حال، مشارکت پیل سوختی کالیفرنیا که متشکل از صنایع و سازمان‌های دولتی است، هدف‌گذاری کرده است که تا سال 2030 یک میلیون خودروی برقی پیل سوختی و 1000 ایستگاه سوخت‌گیری هیدروژن در کالیفرنیا به بهره‌برداری برسند.
وزارت انرژی ایالات متحده نیز با تعیین اهداف خاصی برای کاهش هزینه و افزایش دوام پیل‌های سوختی، تلاش‌های قابل‌توجهی در زمینه تحقیق و توسعه انجام می‌دهد. در سال 2019، این وزارتخانه هدف هزینه‌ای 60 دلار بر کیلووات و دوام 30 هزار ساعت را برای کامیون‌های سنگین دوربرد مشخص کرد. در راستای دستیابی به این اهداف، کنسرسیوم کامیون‌های پیل سوختی میلیون مایلی تشکیل و تأمین مالی شد.
علاوه بر این، ایالات متحده به‌ویژه در ایالت کالیفرنیا، از پروژه‌های متعددی برای استقرار وسایل نقلیه پیل سوختی حمایت کرده است که شامل اولین کشتی پیل سوختی در سال 2021، توسعه لوکوموتیو سوئیچینگ هیدروژنی و استقرار کامیون‌های سنگین هیدروژنی است. این تلاش‌ها نشان‌دهنده عزم آمریکا در جهت توسعه فناوری‌های هیدروژنی و کمک به کاهش آلایندگی در حمل‌ونقل و کشتیرانی است.
جمع‌بندی
با پیشرفت روزافزون فناوری‌های هیدروژنی، کشورهایی همچون چین، اروپا، ژاپن، کره جنوبی و ایالات متحده آمریکا در تلاشند تا از این منبع انرژی پاک در جهت کاهش انتشار کربن و بهبود وضعیت زیست‌محیطی خود استفاده کنند. هر کدام از این کشورها با رویکردهای منحصربه‌فرد و اهداف مشخص، نقشه‌های راه متفاوتی برای توسعه حمل‌ونقل هیدروژنی و استقرار خودروهای پیل سوختی و زیرساخت‌های سوخت‌گیری هیدروژن طراحی کرده‌اند. از طرح‌های جاه‌طلبانه چین در توسعه خودروهای سنگین و تجاری گرفته تا حمایت‌های گسترده اتحادیه اروپا و نوآوری‌های ژاپن و کره جنوبی، می‌توان گفت که جهان در مسیر حرکت به‌سوی یک اقتصاد سبزتر و حمل‌ونقل کم‌کربن قرار دارد. این دستاوردها نشان از اراده‌ی جهانی برای کربن‌زدایی از صنایع حمل‌ونقل و گام برداشتن به‌سوی آینده‌ای پایدار دارند.
