التأثيرات دورة الحياة وتكاليف التخفيف عند تحويل النقل العام إلى كهرباء باستخدام حافلات بخلايا وقود وبطاريات في مدينة بوتراجايا

حافلات المدينة الأنظف ولماذا تهم

قد لا تبدو حافلات المدينة براقة، لكنها عماد الحياة الحضرية. وبما أنها تعمل طوال اليوم في شوارع مزدحمة، فإن طريقة تشغيلها تؤثر كثيرًا على جودة الهواء وتلوث المناخ والميزانيات العامة. تطرح هذه الدراسة سؤالًا بسيطًا له عواقب كبيرة على مدن ماليزية مثل بوتراجايا: هل ينبغي أن تعمل أساطيل الحافلات المستقبلية بالبطاريات أم بخلايا الوقود الهيدروجينية؟ من خلال تتبع كل من التأثيرات البيئية والتكاليف الطويلة الأمد من المصنع حتى مكب الخردة، يوضح المؤلفون أي خيار يوفر فائدة مناخية أكبر مقابل كل رينجيت يُنفق.

طريقتان مختلفتان لحافلات أنظف

تقارن الدراسة بين الحافلات الكهربائية بالبطارية، التي تخزن الطاقة في حزم بطاريات كبيرة على متن المركبة، وبين حافلات خلايا الوقود الهيدروجينية، التي تولد الكهرباء من الهيدروجين المخزن في خزانات مضغوطة. كلاهما يقضي على عوادم أنابيب العادم في الشوارع الحضرية، لكن بصماتهما المخفية تختلف. بالنسبة لحافلات خلايا الوقود، تنتقل الانبعاثات والتكاليف إلى سلسلة الهيدروجين بأكملها: إنتاج الهيدروجين من الغاز الطبيعي أو الطاقة الشمسية أو المواد الحيوية، ونقله بالشاحنات، وضغطه في محطات التزود. بالنسبة لحافلات البطارية، تنبع التأثيرات أساسًا من الكهرباء المستخدمة لشحنها ومن إنتاج واستبدال حزم بطاريات الليثيوم أيون الثقيلة.

تتبع التأثيرات من المهد إلى اللحد

لمقارنة عادلة، يستخدم المؤلفون نهج دورة الحياة الذي يشمل تصنيع الحافلات، والشحن من الصين إلى ماليزيا، وخمسة عشر عامًا من التشغيل على سبع مسارات حضرية في بوتراجايا، وإعادة التدوير في نهاية العمر الافتراضي. يحاكون أنماط القيادة الحقيقية باستخدام ملفات سرعة معتمدة على نظام تحديد المواقع لتقدير استهلاك الطاقة بدلاً من الاعتماد على متوسطات تقريبية. بالنسبة لخلايا الوقود، يختبرون عدة مصادر للهيدروجين المتاحة أو المعقولة في ماليزيا: الإصلاح التقليدي للغاز الطبيعي، ونفس العملية مع احتجاز الكربون، وتحليل الماء بالطاقة الشمسية، وغازification نفايات نخيل الزيت، وطريقة ناشئة تحول الميثان الحيوي إلى هيدروجين وكربون صلب في الموقع في المستودع.

ماذا تقول الأرقام عن التلوث

عبر معظم المقاييس البيئية تقريبًا، تؤدي حافلات البطارية بشكل أفضل. على مدار دورة حياتها الكاملة، تطلق حوالي 58 كيلوغرامًا من ثاني أكسيد الكربون لكل 100 كيلومتر على شبكة ماليزية حالية تعتمد بشدة على الوقود الأحفوري، وهو أقل بكثير من أفضل سيناريو لخلايا الوقود الذي يبلغ حوالي 121 كيلوغرامًا. تبدو حافلات خلايا الوقود أفضل بعض الشيء عندما يُنتج الهيدروجين من الطاقة الشمسية أو مخلفات النخيل، لكنها لا تزال تحمل أعباء إضافية مثل الجسيمات الدقيقة الناتجة عن تغويز المواد الحيوية أو المعدات الشمسية المكثفة بالمعادن. عندما تُحوَّل جميع أنواع الأضرار إلى قيمة نقدية تقريبية، يكون "ثمن" الأثر البيئي للحافلات البطارية الأدنى، بحوالي 830,000 دولار أمريكي من التكاليف الخارجية على مدى عمر خدمة حافلة واحدة، في حين أن كل خيارات خلايا الوقود أعلى تكلفة.

ماذا تقول الأرقام عن المال

تجمع الدراسة أيضًا كل ما سيدفعه المشغل فعليًا على مدى خمسة عشر عامًا، بما في ذلك الحافلات نفسها، ومحطات الشحن أو التزود بالوقود، والكهرباء أو الهيدروجين، واستبدال البطاريات أو مجموعات خلايا الوقود. تخرج حافلات البطارية أرخص بوضوح، مع إجمالي تكلفة ملكية بحوالي 8.9 مليون دولار أمريكي لأسطول بوتراجايا، أو ما يقارب 53 دولارًا لكل 100 كيلومتر لكل حافلة. أفضل حالة لخلايا الوقود، مع إنتاج الهيدروجين في الموقع من الميثان الحيوي، لا تزال تكلف نحو 21.6 مليون دولار، ويرجع ذلك أساسًا إلى أن إنتاج وتوصيل الهيدروجين مكلف. عندما تُقسَم التكاليف على كمية التلوث المناخي المتجنبة مقارنةً بالحافلات العاملة بالديزل، تختصر حافلات البطارية الانبعاثات بتكلفة تقارب 0.39 دولارًا لكل كيلوغرام من ثاني أكسيد الكربون، بينما تكون خيارات خلايا الوقود أغلى عدة مرات لكل وحدة فائدة.

ماذا يعني هذا لسفر المدينة في المستقبل

بالنسبة لظروف اليوم في بوتراجايا والمدن الماليزية المماثلة، الرسالة واضحة: توفر الحافلات الكهربائية بالبطارية فوائد مناخية وبيئية أكبر مقابل أموال أقل مقارنةً بحافلات خلايا الوقود. هذا لا يعني أن حافلات الهيدروجين عديمة الفائدة؛ فقد تلعب دورًا لاحقًا، خصوصًا على المسارات الأطول أو للمساعدة في إطلاق صناعة هيدروجين وطنية. ولكن كخطوة عملية أولى لتنظيف النقل الحضري واستثمار موارد المناخ المحدودة، تقترح الدراسة أن يركز المخططون على حافلات البطارية، مع مواصلة تحسين سلاسل إمداد الهيدروجين حتى تصبح حافلات خلايا الوقود أكثر تنافسية في المستقبل.

الاستشهاد: Chong, J.W., Hanafiah, M.M. Life cycle externalities and abatement costs of public transport electrification using fuel cell and battery electric buses in Putrajaya city. Sci Rep 16, 15312 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-46665-w

الكلمات المفتاحية: حافلات كهربائية بالبطارية, حافلات بخلايا الوقود الهيدروجيني, النقل العام, تقييم دورة الحياة, انبعاثات غازات الدفيئة