في معرض هانوفر ميسي التجاري هذا الأسبوع، كشفت Photreon عن تقنية يمكن أن تعيد كتابة اقتصاديات إنتاج الوقود النظيف. ألواح الفوتوراكتر الخاصة بالشركة تتجاوز العملية المزدوجة القياسية لإنتاج الهيدروجين الأخضر، والتي تتطلب عادة ألواحًا شمسية لتوليد الكهرباء التي تشغل بعد ذلك محولاً كهربائياً لفصل الماء. بدلاً من ذلك، يقوم نظام Photreon بالوظيفتين في وقت واحد من خلال التحفيز الضوئي، وهو تفاعل كيميائي يتم تحفيزه عندما تمتص المواد الحساسة للضوء أشعة الشمس وتفصل جزيئات الماء مباشرة إلى هيدروجين وأكسجين. يكمن التحول الهندسي في هندسة المفاعل، التي حصل KIT على براءة اختراع لها. التصميم يدير ثلاث تحديات متنافسة في آن واحد: تعظيم امتصاص الضوء، تسريع التفاعل الكيميائي، وإزالة غاز الهيدروجين بكفاءة أثناء تكوينه. وأكد المؤسس المشارك Paul Kant أن هذا النهج ينتج "طاقة كيميائية من ضوء الشمس والماء" بدون المرور بعملية التحويل الكهربائي، مما يلغي طبقات من الأجهزة وفقدان الطاقة عند كل خطوة تحويل. تستهدف الحالة التجارية سوقين متميزين. أولاً، العمليات الصناعية الصغيرة إلى المتوسطة مثل مصنعي الكيماويات المتخصصة، ومعالجي الأغذية، وورش العمل المعدنية التي تحتاج إلى الهيدروجين في الموقع ولكن تجد البنية التحتية الحالية مكلفة جدًا أو غير عملية لوجستياً. ثانياً، مزارع الهيدروجين الشمسية الكبيرة في المناطق الغنية بالشمس حيث تكاد تكون الشبكات غير متوفرة أو معدومة. التصميم المعياري يعني أن ورشة عمل للمعادن يمكنها تركيب بضع ألواح على السطح، بينما يمكن لعملية صحراوية نشر أفدنة منهم. بنى Photreon النموذج الأولي باستخدام مواد شائعة وتقنيات تصنيع قياسية، وهذا مهم للتوسع. المواد الباهظة وأساليب التصنيع المخصصة قد قتلت تقنيات الطاقة الواعدة قبل أن تصل إلى الجدوى التجارية. من خلال الالتزام بمكونات جاهزة وإجراءات إنتاج مثبتة، وضعت الشركة نفسها للتصنيع الشامل إذا أثبتت التكنولوجيا أنها ذات جدوى اقتصادية على نطاق واسع. يدخل الفرع المنبثق من KIT في مجال مزدحم حيث تسعى عشرات الشركات لتحقيق اختراقات في إنتاج الهيدروجين، تخزينه، وتوزيعه. يواجه السوق العالمي للهيدروجين مشكلة الدجاجة والبيضة: البنية التحتية لن تُبنى بدون طلب، لكن الطلب لن يتحقق بدون بنية تحتية. عرض Photreon هو أن الإنتاج الموزع وغير المعتمد على الشبكة يتجاوز تمامًا هذا المأزق. إذا كان المصنع يمكنه إنتاج الهيدروجين الخاص به في أي مكان يكون فيه، فإن مشكلة البنية التحتية تتقلص إلى حجم السطح.
🔬 science
شركة ناشئة ألمانية تتخطى شبكة الكهرباء وتنتج الهيدروجين باستخدام ضوء الشمس
قدمت Photreon، وهي شركة فرعية من معهد كارلسروه للتكنولوجيا (KIT) في ألمانيا، ألواحًا شمسية تنتج وقود الهيدروجين مباشرة من الماء وضوء الشمس. لا كهرباء، لا اتصال بالشبكة، ولا محولات تقليدية. النموذج الأولي بقياس متر مربع يستخدم التحفيز الضوئي لتفكيك جزيئات الماء عند الاتصال، مما يعيد صياغة خريطة طريق الهيدروجين الأخضر.
رأيي
هذا إما أنه يمثل مستقبل الطاقة النظيفة أو تجربة مختبرية مبالغ فيها تموت في المرحلة التجريبية. التقنية أنيقة، النموذج الأولي يعمل، وخطة التصنيع تبدو معقولة. ولكن اقتصادات الهيدروجين كانت "على بعد خمس سنوات" منذ حوالي ثلاثين عامًا، والمقبرة المتعلقة بالشركات الناشئة في مجال الطاقة واسعة. ميزة Photreon هي أنها لا تطلب من العالم بناء شبكة توزيع هيدروجين بقيمة تريليون دولار قبل أن يتمكن أي شخص من استخدام الوقود. إنها تقول "اصنعه حيث تحتاج إليه"، وهو نفس الطريقة التي عمل بها الكهرباء قبل الشبكات المركزية. الاختبار الحقيقي يأتي عندما يحاول شخص ما أن يوسع هذا إلى ما يتجاوز نموذج متر مربع واحد. الكفاءة تهم أكثر من الأناقة. إذا كانت هذه الألواح تنتج الهيدروجين بتكلفة تتفوق أو تتساوى مع التحليل الكهربائي المعتمد على الشبكة، فإنها ستجد عملاء. إذا كانت أغلى بنسبة 20 في المئة، فإنها ستجد سوقًا متخصصة وصفحة على ويكيبيديا. براءة اختراع KIT لهندسة المفاعل تشير إلى أنهم حصلوا على شيء جديد حقًا، وليس مجرد لوحة شمسية معاد تعبئتها. لكن حتى نحصل على أرقام التكلفة لكل كيلوغرام من تنفيذ تجاري واسع النطاق، فإنه لا يزال مشروع علمي رائع بمستقبل تجاري غير مؤكد.
ماذا سيحدث بعد ذلك
المعركة الفورية تتعلق بالتكلفة لكل كيلوغرام. تحتاج Photreon إلى نشر أرقام واضحة حول مقدار الهيدروجين الذي تنتجه هذه الألواح لكل متر مربع في اليوم، وما تكلفة ذلك الهيدروجين مقارنة بالتحليل الكهربائي أو إصلاح البخار بالميثان. المشترون الصناعيون لا يهتمون بالأناقة، إنهم يهتمون بالفواتير. إذا تمكنت Photreon من تحقيق التكافؤ في التكلفة مع التحليل الكهربائي المعتمد على الشبكة في المناطق ذات الشمس الكثيفة، فنتوقع الإعلان عن مشروع تجريبي في غضون ستة أشهر، على الأرجح في الشرق الأوسط أو أستراليا حيث إشعاع الشمس عال وطموحات الهيدروجين مدعومة بثروات سيادية. المتغير العشوائي هو الصين. إذا توسعت هذه التكنولوجيا، ستقوم الشركات المصنعة الصينية بتكرارها بسرعة وتغمر السوق بنسخ أرخص، تمامًا كما فعلوا مع الألواح الشمسية. قد تشتري براءة اختراع Photreon على هندسة المفاعل لهم عامين من الحصرية في أوروبا، ربما ثلاثة. بعد ذلك، سيكون سباقًا لبناء سمعة العلامة التجارية وتوقيع عقود التوريد قبل وصول النسخ. الشركة التي تكتشف كيفية إنتاج الهيدروجين التحفيزي الضوئي بتكلفة منخفضة أولاً لن تبقى وحدها لفترة طويلة.
ما يخبرنا به التاريخ
دورة الضجيج حول الهيدروجين شهدت تكرار هذه الحلقة من قبل. في أوائل عام 2000، روج الرئيس جورج دبليو بوش لـ "اقتصاد الهيدروجين" ومول بحوثًا بمليارات الدولارات. تحسنت التكنولوجيا، لكن التكلفة بقيت مرتفعة بشكل عنيد، ولم تتحقق البنية التحتية. حاولت أيسلندا أن تصبح أول اقتصاد هيدروجيني في العالم في عام 2003، حيث بنت محطات تزويد بالوقود وحولت الحافلات. معظم هذه المحطات مغلقة الآن. الفرق اليوم هو أن الضغط لتقليل انبعاثات الكربون حقيقي وليس بلاغيًا، والكهرباء المتجددة رخيصة بما يكفي لجعل الهيدروجين الأخضر ممكن اقتصادياً في حالات استخدام معينة. عرض Photreon هو أنها يمكن أن تتخطى الاعتماد على الشبكة الذي قضى على أحلام الهيدروجين السابقة، لكن التحدي الأساسي لا يزال قائماً: هل يمكنك إنتاج الهيدروجين بتكلفة أرخص من مجرد حرق الغاز الطبيعي؟
تأثير السوق
تواجه Plug Power (PLUG)، التي تتداول حاليًا حول 2.50 دولار بعد عام 2025 قاسي حيث فقدت 60 في المئة من قيمتها، تهديدًا وجوديًا محتملًا إذا توسع الهيدروجين التحفيزي الضوئي. بنَت الشركة أعمالها على مبيعات المحولات وصناعة الهيدروجين، بالضبط الأنظمة التي تدعي Photreon تجاوزها. على المدى القصير، تبقى PLUG ضعيفة حيث يهضم السوق بعد التكنولوجيا التي يمكن أن تقوض التحليل الكهربائي التقليدي. على المدى الطويل، إذا أثبتت طريقة Photreon جدواها التجارية، ستتحول PLUG أو تموت. تواجه Ballard Power Systems (BLDP)، التي تتداول بالقرب من 1.80 دولار، ضغوطًا مماثلة ولكن لديها مجال أكبر لأنها تركز على خلايا الوقود بدلاً من إنتاج الهيدروجين. تمتلك Air Products and Chemicals (APD)، الشركة الرائدة بقيمة 60 مليار دولار والتي تتداول حول 280 دولار، الموارد اللازمة لشراء Photreon أو ترخيص التكنولوجيا إذا كانت تعمل. نتوقع من APD متابعة الحدث عن كثب وربما التحرك للشراء أو الشراكة في غضون 12 شهرًا إذا أكملت مشاريع Photreon التجريبية أهداف التكلفة. المال الذكي يتجه إلى البيع القصير للشركات المتخصصة في المحولات ويبقي على الحياد بشأن عمالقة الغاز الصناعي المتنوعة الذين يمكنهم التكيف.