مدينة الهيدروجين... رؤية جديدة لاستخدامات الهيدروجين من محافظة فوكوشيما

طريقة ذكية لتخزين الطاقة الشمسية

تختلف ألواح الطاقة الشمسية الممتدة بالقرب من بلدة ناميئ في محافظة فوكوشيما عن حقول الطاقة الشمسية الواسعة النطاق التي أصبحت منتشرة بشكل كبير مؤخرًا. فهنا في حقل فوكوشيما لأبحاث طاقة الهيدروجين، تُستخدم الكهرباء المُولَّدة من الألواح الشمسية لإنتاج الهيدروجين.

الألواح الشمسية تغطي أرضية الموقع الذي تبلغ مساحته 180 ألف متر مربع.

أبراج خزانات احتواء الهيدروجين العملاقة بالقرب من حقل الطاقة الشمسية.

في أعقاب الانصهار الكارثي الذي وقع بمحطة فوكوشيما دايئتشي للطاقة النووية في عام 2011، جعلت الحكومة اليابانية من أمر تعزيز إنتاج الطاقة المتجددة أولوية لها، مما دفعها إلى بناء عدد كبير من محطات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح في اليابان. واجتذبت منطقة هامادوري في محافظة فوكوشيما، المنطقة الساحلية التي كانت مركز الكارثة النووية، عددًا من المشاريع الكبيرة التي تم إطلاقها من خلال (إطار العمل الابتكاري بمحافظة فوكوشيما)، وهي مبادرة حكومية تهدف إلى بناء بنية تحتية صناعية جديدة في المنطقة.

ومع أن الطاقة الشمسية وطاقة الرياح توفران طاقة وفيرة خالية من الكربون، إلا أن إنتاجهما يختلف وفقًا لعوامل مثل الطقس والوقت من اليوم. وحيث أن التقدم في عمليات تخزين الطاقة يعد بالمساعدة في التخفيف من مشكلات الطاقة المتقطعة، إلا أن عملية تحسين البطاريات عالية السعة المستخدمة في حقول الطاقة الشمسية وطاقة الرياح تواجه العديد من العقبات، من حيث التكلفة والتكنولوجيا المستخدمة.

ويوفر حقل فوكوشيما لأبحاث الطاقة الهيدروجينية بديلاً قابلاً للتطبيق للبطاريات لتخزين الطاقة من مصادر متجددة. فالموقع يضم محطة للطاقة الشمسية بسعة 20 ميغاواط، والتي بدورها تزود أحد أكبر مصانع الهيدروجين في العالم، حيث يتم استخراج الهيدروجين من الماء من خلال عملية التحليل الكهربائي. ويمكن بعد ذلك استخدام الهيدروجين لتوليد الكهرباء لتشغيل المركبات ولأغراض أخرى، ويكون المنتج الثانوي الوحيد هو الماء. وينتج الهيدروجين بهذه الطريقة، المسماة ”الهيدروجين الأخضر“، حيث لا ينبعث منه ثاني أكسيد الكربون، وقد اكتسب الاهتمام كشكل من أشكال الطاقة النظيفة. ويمكن تخزين الهيدروجين لفترات طويلة ونقله لمسافات بعيدة عند حفظه بشكل مضغوط في الخزانات.

تُظهر العروض الوصفية في منشأة فوكوشيما الاستخدامات المختلفة للهيدروجين.

تقوم وحدة إنتاج الهيدروجين بإنتاجه وتخزينه بناءً على طلب السوق المتوقع.

والمحطة لديها القدرة على إنتاج وتخزين وتوريد ما يصل إلى 1,200 متر مكعب قياسي من الهيدروجين في الساعة، وتوليد ما يكفي من العنصر في يوم واحد لتزويد 150 منزل بالكهرباء لمدة شهر أو ملء خزانات 560 مركبة كهربائية تعمل بخلايا الوقود (FCEVs). ويتم تخزين الهيدروجين المنتج مؤقتًا في خزانات الغاز قبل تنقيته وضغطه ونقله إلى مقطورات الهيدروجين لنقله إلى منطقة هامادوري وأجزاء أخرى من محافظة فوكوشيما.

يمكن لخزانات الغاز في الموقع تخزين ما يصل إلى 150 مترًا مكعب من الهيدروجين.

يمكن لكل مقطورة هيدروجين أن تحمل 240 كيلوغرامًا من الهيدروجين المخزّن تحت ضغط ضعف الضغط الجوي بـ 200 مرة.

مشاعل شعلة الألعاب الأولمبية في طوكيو 2020 كان يغذيها الهيدروجين القادم من المحطة.

وضع بلدة ناميئ على الخارطة

من خلال دعم مفهوم ”مدينة الهيدروجين“، تهدف بلدة ناميئ إلى جعل نفسها محايدة للكربون. فبالتعاون مع حقل أبحاث الطاقة الهيدروجينية في فوكوشيما، عززت بلدة ناميئ تواجد عنصر الهيدروجين، بما في ذلك افتتاح محطة تعبئة صغيرة في مقر مكتب البلدة للمركبات الرسمية وتركيب خلايا الوقود لتوليد الطاقة في استراحة الطريق (ميتشي نو إيكي ناميء) والمرفق الترفيهي (إيكوي نو مورا).

وهناك مبادرة أخرى للهيدروجين تحظى بالاهتمام وهي المتجر المتنقل الذي يخدم ناميئ وبلدة فوتابا المجاورة. والذي يديره سلسلة متاجر آيون فرع ناميء. حيث المركبات الكهربائية التي تعمل بخلايا الوقود الصغيرة والملونة التي تحمل شعار ”أنا أسير بالهيدروجين“ وتعلن عن نفسها على أنها ”متجر متحرك“. وتتوقف المركبة بانتظام عند محطة قطار جي آر فوتابا ومتحف النصب التذكاري لزلزال شرق اليابان المدمر والكارثة النووية في بلدة فوتابا.

ويقول نيتَّا شينيا، مدير فرع آيون في بلدة ناميء، إن السكان المحليين وغيرهم فضوليون بشأن المركبة. ويشرح قائلاً: ”يأتي الناس ليقولوا إنهم رأوا المركبة في الأخبار، أو يسألون ما إذا كانت المركبة تسير بالفعل بالهيدروجين. إنها تساعد في بناء علاقات داخل المجتمع“.

المتجر المتنقل عند موقع مكتب بلدة فوتابا.

من السهل التعرف على المركبة ذات الألوان الزاهية.

تم رفع أمر الإخلاء الذي كان ساريًا على وسط بلدة ناميء، حيث يقع مكتب البلدة، في مارس/ آذار 2017، مما سمح للسكان بالعودة إلى منازلهم بشكل دائم. إلا أنه منذ ذلك الحين، تعافى فقط عُشر سكان المدينة مقارنة بالعدد الذي كان موجود قبل الكارثة البالغ 22,000 نسمة.

وتم افتتاح متجر آيون ناميئ في يوليو/ تموز 2019 استجابة لطلب من الحكومة المحلية. وهو المتجر الوحيد في المنطقة، وهو يخدم كل من السكان العائدين والوافدين الجدد. وبدأ متجر آيون المتنقل الذي يعمل بالهيدروجين في يونيو/ حزيران 2022 كجزء من مبادرة مشتركة تضم سلسلة متاجر آيون بمنطقة توهوكو وبلدية بلدتي ناميئ وفوتابا وشركة صناعة السيارات اليابانية الكبرى تويوتا. وقد تم رفع أمر الإخلاء الذي يغطي بلدة فوتابا بأكملها فقط في نهاية أغسطس/ آب 2022، ولم تشهد المنطقة بعد عودة المحلات التجارية، وهو ما يثير قلق السكان. ويهدف المتجر المتنقل إلى تهدئة هذه المخاوف مع استخدام الهيدروجين المُنتج محليًا للمساعدة في إنشاء مجتمع مستدام.

ويقول نيتَّا مدير الفرع أنه على الرغم من أن متجر آيون ناميئهو متجر صغير، إلا أنه يحاول تقديم مجموعة شاملة من المنتجات قدر الإمكان لتلبية رغبات المجتمع المحلي. ويوضح قائلاً ”طلب المتسوقون أن نحمل تشكيلة من الأسماك الطازجة، لذلك أضفنا منطقة مجهزة أخرى“. وهو يثني على فكرة المتجر المتنقل الأمر الذي يسمح بخدمة جزء أكبر من السكان. ”فبعض أجزاء البلدة بعيدة عن المتجر والعديد من كبار السن ليس لديهم عربات. لذا مكّننا المتجر المتنقل من توصيل مواد البقالة إلى هؤلاء العملاء“.

متجر آيون ناميئهو واحد من هذه المتاجر القليلة التي تخدم المجتمع المحلي.

نيتَّا شينيا، مدير متجر آيون ببلدة ناميء.

رسم البسمة على الوجوه تجعل الأمر يستحق العناء

تتزود مركبة المتجر المتنقل بالوقود من محطة تعبئة الهيدروجين في موقع مكتب البلدة. ويستغرق ملء خزانات المركبات حوالي ثلاث دقائق، وهو ما يمكن أن يقوم به موظف واحد بسهولة. وتعد المحطة جزءًا من شبكة تجريبية تقدم الطلب المتوقع تلقائيًا وتطلب شحنات الهيدروجين من مصنع الإنتاج القريب في الأوقات المثلى وباستخدام أفضل طريق.

سيارة المتجر المتنقل تتزود بالوقود في المحطة الكائنة بموقع مكتب بلدة ناميء.

التزود بالوقود في المركبة التي تعمل بالهيدروجين يشبه ملء خزان المركبة التي تعمل بالبنزين.

يمكن أن تحمل المركبة الكهربائية المعدلة ما يصل إلى 150 كجم من المخزون وتعرض ما يصل إلى 500 نوع من المنتجات، بما في ذلك البضائع المبردة والمجمدة والقابلة للتسخين. إلى جانب المواد الغذائية مثل وجبات الغداء الجاهزة والأسماك والمقبلات المجمدة والتوابل، ويمكن للعملاء أيضًا إيجاد الضروريات اليومية مثل أغلفة الطعام البلاستيكية والمنظفات وفرش الأسنان وأقنعة الوجه.

ويصف نيتَّا المركبة بأنها ”هادئة لكنها قوية“، ويقول أنه قاد السيارة على الطريق السريع حتى مدينة كورياما ووجد أن التجول بها على الطريق مريح للغاية.

المشروبات الساخنة من بين العديد من المنتجات المعروضة.

تتم عمليات تفريغ المنتجات وعرضها من الجزء الخلفي من المركبة.

ويتواجد المتجر المتنقل على الطريق خمسة أيام في الأسبوع ويقف عند ما مجموعه 11 موقعًا في أيام مختلفة. وفي يوم الجمعة الذي ذهبت إليه فيه، كان توقفه الأول، حوالي الساعة 10:00 صباحًا، عند مركز فوتابا الاجتماعي وحاضنة الأعمال. وبمجرد عرض السلع، يهرع العاملون بالمطعم الموجود في الموقع للتزود بالمكونات التي كانت على وشك النفاد. وينضم إليهم عمال مشاريع إعادة الإعمار وموظفو المتحف المجاور وآخرين. وتعتبر علب الأوبنتو (علب وجبات الطعام) ولفائف الخبز والمعكرونة سريعة التحضير من الخيارات المحببة بين الجموع المقبلة لتناول الغداء.

تتوقف المركبة عند موقع مركز فوتابا الاجتماعي وحاضنة الأعمال.

غالبًا ما يتحدث المقبلين على الشراء من المتجر المتنقل مع الموظفين أثناء التسوق.

وفي الساعة 11:30 صباحًا في أيام الأسبوع، يتوقف المتجر المتنقل في مكتب بلدة فوتابا الذي افتُتح حديثًا، والذي يقع عند محطة فوتابا. والمركبة ليست هادئة فحسب، ولكن نظرًا لأنها لا تصدر أي انبعاثات، يمكن إيقافها عند مدخل المبنى دون القلق من أبخرة العادم. ويتم عرض منتجات مختلفة في الموقع بما يتماشى مع الطلب على وجبات الغداء والوجبات الخفيفة والقهوة. وفي الساعة 12:30، تعود المركبة إلى المتجر الرئيسي لإعادة التزود بالمؤن. وفي فترة ما بعد الظهيرة، تتوقف المركبة عند مجمع تاناشيؤ للأعمال التجارية ومشروع كييوهاشي لتطوير الإسكان.

ويقول الموظفون الذين يعملون على المركبة، أن طريقة العرض تختلف بناءً على مكان التوقف التالي والوقت من اليوم، مع التأكد أيضًا على توفير أي منتجات مطلوبة من الأسبوع السابق. ”إن البسمة المرسومة على وجوه عملائنا تجعل الأمر يستحق العناء“.

يعرض العاملون في المتجر المتنقل الوجبات الخفيفة والمشروبات المحببة.

يشتري موظفو مكتب البلدة الغداء من المتجر المتنقل.

مجتمع الهيدروجين استقطاب جديد لبلدة ناميء

يساعد حقل أبحاث الطاقة الهيدروجينية في فوكوشيما والمتجر المتنقل على إبراز إمكانات الهيدروجين كمصدر للطاقة مع لفت الانتباه أيضًا إلى التحديات التي يجب التغلب عليها في تحقيق استخدامه على نطاق واسع. فمحطات تعبئة الهيدروجين باهظة الثمن، والقانون الياباني يضيف عقبة أخرى من خلال اشتراط أن الهيدروجين المخزن تحت ضغط عالٍ (70 ميغا باسكال) في مثل هذه المرافق يحتاج إلى الإشراف من قبل مسؤول سلامة مؤهل. وهذا يعني أن المحطات الصغيرة مثل تلك الموجودة في مكتب البلدة تحتاج إلى تخزين الغاز بنصف الضغط الموجود في مواقع أكبر لتجنب اللوائح المُكلفة.

وعلى الرغم من أن إنشاء وتشغيل محطات تعبئة الهيدروجين يواجه تحديات من حيث التكاليف والتوظيف، إلا أن استخدام الهيدروجين يتزايد باستمرار. وتعتبر المنشأة الجديدة في محطة ناميئ لتعبئة الهيدروجين، التي افتُتحت في ديسمبر/ كانون الأول 2022 هي الأولى من نوعها في المنطقة. ويقول نيتَّا إن الموظفين يستخدمون محطة التعبئة في مكتب البلدة بشكل يومي ومحطة حقل ناميئ لتعبئة الهيدروجين عندما يحتاج المتجر المتنقل إلى الذهاب لمسافات أطول. ”لقد أصبح الأمر الآن مريحًا أكثر من أي وقت مضى“.

المحطة التي تم افتتاحها مؤخرًا يتم تزويدها بالهيدروجين من حقل أبحاث الطاقة الهيدروجينية في فوكوشيما.

ويعتقد نيتَّا أنه لإعادة إعمار المنطقة فعليًا سيتطلب الأمر أكثر من مجرد إعادة الأمور إلى ما كانت عليه قبل الكارثة. ويقول ”يجب علينا أيضًا خلق أجواء جديدة تعزز وتستقطب سكانًا جدد. وآمل أن يزداد استخدام الهيدروجين ويزداد الطلب عليه في المنطقة.

ولدى سؤاله عما إذا كان وجود المزيد من الأسواق المركزية ومحلات الكومبيني يعني نهاية المتجر المتنقل، أجاب نيتَّا بأن متجر آيون ناميئ سيواصل التركيز على تلبية احتياجات العملاء المحليين. ويشرح قائلاً ”أعتقد أننا نساعد المنطقة على إعادة الإعمار، لكننا سنحتاج إلى التغيير أيضًا. إلا أنه ستظل هناك حاجة كبيرة إلى المتجر المتنقل. وسنقوم بمزيد من الزيارات إلى مرافق رعاية المسنين لتسهيل عودة كبار السن إلى المنطقة“.

ويقول نيتَّا أنه تم التخطيط لمحطات جديدة، إحداها في مشروع التطوير السكني الجديد الذي يُجري بناؤه حاليًا على الجانب الغربي من محطة فوتابا.

مع زيادة مشاريع إسكان البلدية الجديدة بالقرب من محطة فوتابا، من غير المرجح أن يتضاءل الطلب على المتجر المتنقل في أي وقت قريب.

(النص الأصلي نُشر باللغة اليابانية، الترجمة من اللغة الإنكليزية. صورة الموضوع: مركبة متجر آيون ناميئ المتنقل تتزود بالهيدروجين في محطة مكتب البلدة. كل الصور بعدسة هاشينو يوكينوري)