راهبردی به سوی آینده‌

دنیا تاکید زیادی بر استفاده از پیل سوختی دارد. برای ما توضیح دهید که چرا این فناوری مهم است؟

پایان یافتن ذخایر فسیلی در دنیا بخصوص نفت، مهمتر از آن کاهش امنیت انرژی در دنیا و وابسته بودن آن به منبعی که رو به پایان است و قیمت آن که روز به روز در حال افزایش است و همچنین مسائل زیست‌محیطی که برای دنیا ایجاد شده، کشورهای دنیا را وادار کرده با خط‌مشی‌های مختلف، دنبال جایگزینی برای انرژی باشند.
کشوری مثل ایالات متحده از زاویه امنیت انرژی به مساله نگاه می‌کند و در پی این است که منبع جدیدی از انرژی برای خودش ایجاد کند که به کشورهای دارنده نفت وابسته نباشد.

کشورهایی هم هستند که به دنبال نتایج زیست‌محیطی انرژی‌های جایگزین هستند و می‌خواهند اثرات نامطلوب زیست‌محیطی انرژی‌های فسیلی را از میان ببرند. برخی کشورها هم به فکر بازارهای آینده انرژی هستند.

کشورهایی نیز می‌خواهند هر چه زودتر خودشان را در زنجیره ارزش منابع انرژی دنیا قرار دهند، یعنی زودتر به فناوری‌هایی دست پیدا کنند که نقش کلیدی در انرژی آینده دارند.

با این تفاسیر، انرژی‌های مختلفی در دنیا مد نظر قرار گرفته که به آنها انرژی‌های نو و تجدیدپذیر می‌گویند. هر کدام از اینها درصدی برای جایگزینی دارند، اما در این میان هیدروژن مورد توجه بیشتری قرار گرفته است.

دلیل این اهمیت و ارزشگذاری هیدروژن نسبت به دیگر عناصر چیست؟

هیدروژن یکی از بیشترین عناصر موجود درطبیعت است. هم از آب قابل استحصال است و هم این‌که در گاز طبیعی وجود دارد. یعنی این عنصر، عنصری است که هم از منابع پاک چون آب به دست می‌آید و هم از گاز که مهمترین سوخت جایگزین نفت است،

قابل دسترسی است. این خصوصیت جالب هیدروژن باعث شده بسیاری از کشورها به این سمت بروند که از آن به عنوان منبع انرژی استفاده کنند. از دلایل دیگر اهمیت هیدروژن این است که به وسیله یک فناوری به نام پیل سوختی با یک بازدهی بسیار بالا بیش از 60 درصد  به انرژی تبدیل می‌شود.

در حال حاضر بنزین یا سوخت‌های فسیلی در خودروها بین 20 تا 25 درصد به انرژی تبدیل می‌شود و باقی هدر می‌رود. در نیروگاه‌های فسیلی هم بالاترین بازده حدود 30 درصد است که با سیکل‌های ترکیبی به حدود 45 درصد می‌رسد. در صورتی که یک پیل سوختی از 55 درصد به بالا و با ترکیب حرارتی، تا 83 درصد بازدهی و تولید انرژی از هیدروژن دارد. پس علاوه بر وفور در دنیا، وجود این منبع هم در منابع طبیعی و هم در آب و حتی در زیست توده‌
 (Bio Mass) و وجود فناوری مهمی به نام پیل سوختی می‌تواند هیدروژن را با بازدهی بالا به انرژی تبدیل کند.

اهمیت این فناوری به قدری است که کنسرسیومی به نام International Partnership for Hydrogen Economy (IPHE)  متشکل از 15 کشور دنیا به‌علاوه اتحادیه اروپایی شکل گرفته است. ایالات متحده، هند، چین، کره جنوبی، کانادا، برزیل؛ کشورهای در حال توسعه که به مرز توسعه یافتگی نزدیک می‌شوند و یا توسعه‌یافته که بیش از 75 درصد برق جهان را مصرف می‌کنند و 85 درصدGDP  دنیا در این کشورها تولید می‌شود.

این کشورها، کشورهایی هستند که بیشترین مصرف و نیاز به انرژی را دارند. به عنوان مثال کشورهای هند و چین به دلیل رشدهای بالای 10 درصد، بیشترین نیاز به انرژی را دارند.

کنسرسیوم IPHE چه وظایفی به عهده دارد و عمده فعالیت‌هایش حول چه محوری است؟

این کنسوسیوم دنبال این است که به نوعی جهان را وارد اقتصاد هیدروژن کند. تمام کشورهای عضو این کنسرسیوم برای توسعه هیدروژن و پیل سوختی سند ملی دارند. از کشورهای آسیایی می‌توان به هند، کره جنوبی، چین و بتازگی ترکیه اشاره کرد.

از کشورهای اروپایی می‌توان انگلستان، فرانسه، ایتالیا و ازآمریکای شمالی از آمریکا، کانادا و از آمریکای لاتین از برزیل نام برد. در کل دنیا این فناوری آنقدر مورد توجه قرار گرفته و آنقدر اهمیت دارد و کابردهای متعددی برای آن در نظر گرفته شده که ذی‌نفعان این فناوری دور هم جمع شده‌اند و کمیته‌ای تشکیل داده‌اند که سیاستگذاری واحد و متشکلی داشته باشد. ضمن این‌که یکی از اولین شرط‌های IPHE برای عضویت، داشتن سند رسمی و اهتمام ملی به این فناوری است.

وضعیت در کشور ما در داشتن یک برنامه راهبردی در زمینه انرژی به چه شکل است؟

واقعیت این است که در حوزه‌های مختلف، فناوری‌های ملی، کلیدی و حیاتی وجود دارد. به نظر می‌رسد در کنار فناوری‌های کلیدی نظیر نانو و بیوتکنولوژی، در حوزه انرژی نیز کشور ما نیاز دارد به فناوری کلیدی در کنار فناوری هسته‌ای فکر کند تا در آینده روی آن سرمایه‌گذاری کند.

ما اعتقاد داریم که هیدروژن و پیل سوختی آن فناوری کلیدی برای آینده انرژی دنیاست و همچنین برای ما، زیرا ما یکی از دارندگان گاز طبیعی در دنیا هستیم و می‌توانیم با این فناوری از خام فروشی این نعمت خدادادی اجتناب کنیم و به سرنوشت نفت گرفتار نشویم. بیشتر کشورها در سطح ملی به این مساله پرداخته‌اند. دلیل اصلی‌اش این است که این فناوری در هر جایی که به انرژی نیاز است، مطرح و مورد استفاده است. از صنعت برق و نیروگاه‌های بزرگ گرفته تا نیروگاه‌های خانگی کوچک و صنعت خودرو.

در هر جایی که به انرژی نیاز داریم، این فناوری قابل استفاده است؛ حتی در صنایع نظامی، زیردریایی‌ها، ادوات همراه سرباز و مخابرات و پروتابل. چون این فناوری قابلیت تولید از نانووات تا مگاوات را دارد. حتی حافظه‌های کوچک رایانه‌ای در بازار هست که از هیدروژن و پیل سوختی استفاده می‌کنند MP3 players و لپ‌تاپ‌هایی هستند که انرژی مورد نیازشان را از هیدروژن تامین می‌کنند. چنین بستری ایجاد شده و اگر این اتفاق در دنیا بیفتد، زیرساخت‌های انرژی دنیا متحول می‌شود. در آن صورت اصطلاحا زمین بازی کلا عوض می‌شود.

متصدی انرژی هیدروژن و پیل سوختی در کشور ما چه نهادی است و چه کارهایی در ‌این‌خصوص انجام شده است؟

در ایران از سال 81  - 80 چند مجموعه پیش‌قدم شدند، از جمله دفتر همکاری‌های فناوری ریاست جمهوری و معاونت انرژی وزارت نیرو و به صورت خودجوش کمیته راهبری را ایجاد کردند. از بقیه نقش آفرینان هم در آن کمیته دعوت و برای رسیدن به یک سیاست کلی در سطح ملی، مطالعاتی را شروع کردند. این مطالعات بعدها با نام مطالعات امکان سنجی، تحلیل جذابیت و تدوین استراتژی پیل سوختی کشور یا مطالعات مبنا شناخته شد. مطالعات را بر اساس 3 سوال بنیادی آغاز کردیم:

1 - آیا این فناوری برای کشور ما مهم است یا نه؟ آیا این فناوری برای ما استراتژیک هست یا نه؟

2 - ما در چه حوزه‌هایی از این فناوری باید دست به سرمایه‌گذاری بزنیم؟ ما این فناوری را خرد کردیم و به 143 فناوری رسیدیم و بررسی کردیم، آیا باید روی‌ 143 مورد سرمایه‌گذاری کنیم؟ بنابراین با بعضی روش‌های غربالگری به 16 فناوری کلیدی رسیدیم.

3- گام سوم این بود که برای این 16 فناوری هر یک از این بازیگران چه نقشی دارند؟ برای این‌که نقش هر یک از این بازیگران را ببینیم از مدلی به نام نظام ملی نوآوری استفاده کردیم. بر اساس این نظام، تقسیم کار ملی را در کشور تعریف کردیم که هر یک از این بازیگران چه نقشی در توسعه فناوری دارند و چه کار باید بکنند.

قدم بعدی این بود که همه این مطالعات را که بیش از 3 هزار صفحه بود و 200 نفر ماه کار کارشناسی روی آن انجام شده بود، به یک سند پیش نویس در 12 صفحه تبدیل کردیم که تک تک جملاتش از این مطالعات استخراج شده بود.


در یک فرآیند با کمک اعضای کمیته راهبردی آن را در هیات‌ دولت تصویب کردیم و سوم تیر 86 این سند به وزارت نیرو، علوم، تحقیقات و فناوری و وزارت نفت جهت اجرا ابلاغ شد. برنامه عملیاتی را هم تهیه کردیم که برای تحقق این سند چقدر هزینه مورد نیاز است. کوشیدیم حداکثر نقش بخش خصوصی را هم در این این فناوری ببینیم و برنامه عملیاتی را تهیه کردیم.

90 میلیارد تومان هم پیش‌بینی سرمایه‌گذاری دولتی بوده است. همه مطالعات را جمع‌بندی و به جشنواره خوارزمی ارائه کردیم. این کار شاید به عنوان یکی از اولین کارها در حوزه سیاستگذاری موفق به اخذ جایزه جشنواره شد.

به نظر می‌رسد در حوزه‌های مختلف صنعت، فناوری‌های کلیدی دیگری هم تدوین شده‌اند، اما شما از گستردگی خاص این فناوری می‌گویید. تفاوت در چیست؟ در کمیته راهبری یا نوع تدوین سند؟

درست است که در حوزه‌های دیگر صنعت هم فناوری‌های کلیدی دیگری تدوین شده‌اند؛ اما با این وفاق و گستردگی نبوده‌اند. در حال حاضر این سند هیچ مخالفی در کشور ندارد. دلیلش هم شاید این باشد که بلافاصله پس از تصویب سند چشم‌انداز پیل سوختی، کمیته راهبری‌اش هم تشکیل شده و 12 10 سازمان مرتبط نماینده‌شان را معرفی کردند و طبق همان الگویی که در مطالعات داده شده در حال سیاستگذاری است.

این کمیته 11 عضو حقوقی و 2 عضو حقیقی دارد. قرار است مصوبات و برنامه‌ریزی عملیاتی انجام شده را در قالب این برنامه که 3 برنامه 5 ساله متداوم است، به کار برند و بودجه‌ها را تخصیص دهند و کار انجام شود. بنابراین لازم است از توان دانشگاه‌ها و بخش خصوصی در انجام و به ثمر رسیدن این کار استفاده شود و وزارتخانه‌ها فقط نقش سیاستگذاری و هدایت کار را داشته باشند. و در مجموع بعد از گذشت 5 سال تعدادی شاخص‌های دستیابی مشخص کردیم، مثلا این‌که در پیل سوختی 5 کیلوواتی PEM به چه نقطه‌ای باید برسیم نیز تعیین شد.

یعنی چشم‌انداز را به صورت کمی و کیفی مشخص کرده‌اند؟

کاملا کمی‌اش کرده‌ایم. شاخص‌های دستیابی کاملا مشخص و بودجه‌ها هم روشن شده است. بر این اساس، کشور ما صاحب فناوری پیل سوختی در 2 نوع PEM  و SOFC خواهد بود و در آن بر 16 زیر تکنولوژی کلیدی مسلط خواهیم شد و توانایی تولید این محصول را در بازارهای داخل و خارج از کشور پیدا خواهد کرد.

اگر با رویکرد جهان سومی به این فناوری نگاه کنیم، باید بنشینیم تا این فناوری در کشورهای توسعه یافته بالغ و تجاری شود تا از محصولاتش استفاده کنیم و یک عمر هم وابسته باشیم. اما در چشم‌انداز، جمهوری اسلامی ایران به دنبال این است که از کشور در حال توسعه به سمت توسعه یافته برود و کشور اول منطقه شود.

در حال حاضر، یکی از کشورهایی که در منطقه بشدت روی این حوزه کار می‌کند، ترکیه است. ترکیه نه تنها در این حوزه کار می‌کند، بلکه توانسته توافق سازمان‌های جهانی را هم جلب کند که مرکز منطقه‌ای توسعه فناوری هیدروژن و پیل سوختی را در کشور خودش ایجاد کند.

شاید دلیل این اتفاق این باشد که قیمت سوخت‌های فسیلی به نسبت ایران بسیار بالاتر است...

دقیقا؛ اما این نتیجه محتومی است که برای ما هم اتفاق خواهد افتاد. تمام کسانی که با منابع نفتی ما آشنا هستند، می‌دانند که ما این منابع را دیر یا زود از دست خواهیم داد. لذا این برمی گردد به همت سیاستگذاران و رویکرد کشور ما. ما باید از انرژی جایگزین استفاده کنیم، پیش از این‌که ما را به عنوان یک مصرف‌کننده همراه خودشان ببرند و وابسته باشیم.

بحث  این است که کشور ما در 2 دهه آینده چه بخواهد چه نخواهد، باید روی فناوری‌های جدید متمرکز شود. در میان انرژی‌های نو، باد، خورشید و هیدروژن مطرح هستند. حتی آنهایی که روی باد و خورشید کار می‌کنند، معتقدند این دو منبع پایدار نیستند، مخصوصا باد که منابع آن در کشور ما نسبتا محدود است.

برای پایدار کردن این منابع باز هم به هیدروژن نیاز است. در حال حاضر در کشورهای توسعه یافته اگر هم به فکر توسعه فناوری انرژی باد یا خورشید هستند، آن را با پیل سوختی و هیدروژن ترکیب می‌کنند.

گستردگی کاربرد و انعطاف‌پذیری این فناوری به قدری است که باعث شده این فناوری هم در نقش مکمل و هم به صورت مستقل مورد توجه قرار گیرد.

به ترکیه اشاره کردید. کشورهای دیگر دنیا در استفاده از این انرژی نو و تجدیدپذیر، در چه وضعیتی قرار دارند؟ آمار و ارقام می‌گوید ایران در چه رتبه‌ای قرار دارد؟

در حال حاضر، پیشروان این فناوری در دنیا آمریکا، ژاپن، کانادا و روسیه هستند. چند تا مثال می‌زنم: شرکت گاز پروم پیل سوختی 10 کیلوواتی می‌سازد، یعنی بزرگ‌ترین شرکت گازی دنیا پیل سوختی سفارش می‌دهد. چون متوجه شده گاز را از طریق پیل سوختی با یک فرآیند الکتروشیمیایی می‌تواند به انرژی تبدیل کند.

در آسیا غیر از ژاپن، کره جنوبی وضعیت بهتری نسبت به ما دارد. کره جنوبی در برنامه سال 2015‌ خود پیش‌بینی کرده انرژی الکتریکی‌ 30 هزار واحد مسکونی را از طریق پیل سوختی و هیدروژن تامین خواهد کرد. برنامه‌های بلندپروازانه ژاپن استفاده از این فناوری در خودرو است. الان پیشرو این بحث در خودروسازی دنیا، خودروسازان مطرح مانند تویوتا هستند.

در حوزه نیروگاه‌های خانگی، شرکت گاز پروم و شل به دنبال توسعه هستند که از گاز طبیعی هم برای تولید برق و هم تولید حرارت استفاده کنند، چون بر این باورند که اگر به خانه‌ای برق و حرارت برسانند، این خانه از هر حیث خودکفاست.

یکی از مهمترین مشکلات امنیت سیستم انرژی کشور ما، نداشتن ذخایر راهبردی است. ایران هم چند ماه پیش نمونه 3 کیلوواتی را با موفقیت در یکی از مرکز تحقیقاتی کشور آزمایش کرد. یک نمونه 5 کیلوواتی در حال طراحی و توسعه است.

با توجه به توضیحاتی که ارائه کردید و با توجه به اهمیت این فناوری و نقش کاربردی آن، چرا اینقدر دیر به‌سراغ آن رفته‌ایم؟

پاسخ این پرسش برای همه ما مشخص است. از دهه 70 مدیران دولتی ما به اهمیت این فناوری پی بردند. در کشور ما تصمیم‌گیری‌های خوبی صورت می‌گیرد، اما در اجرا با تاخیر مواجه است. این فناوری هنوز گران است، چون به تولید انبوه نرسیده است.

نقشه راه آمریکا در 10 سال آینده اعداد و ارقام جالب توجهی دارد؛ مثلا در نیروگاه‌ها 750 دلار بر کیلو وات سرمایه‌گذاری مورد نیاز این فناوری است یا در خودروها 45 دلار بر کیلووات. با احتساب حدود 50 کیلووات انرژی برای هر خودرو، بسته مورد نیاز برای هر خودرو حدود 2250 دلار می‌شود. یعنی اگر سیستم موتور خودرو و احتراق داخلی را کاملا جمع کنند در 10 سال آینده و به جایش از این سیستم استفاده کنند، حدود2 میلیون و 250 هزار تومان هزینه در بردارد.

منابع مالی طرح قرار است از کجا تامین شود؟

ما بیش از 300 متخصص در این حوزه در کشورمان داریم که همه آماده هستند. بیش از 30 مرکز دانشگاهی و موسسه تحقیقاتی هم داریم که در این حوزه کار می‌کنند. آیا نباید از وجود منابع انسانی، ساختارهای تحقیقاتی در کشور، زمان و هزینه و پتانسیلی که مدام به آن اشاره می‌کنیم، برای اشتغال نخبگان در کشور استفاده کنیم؟ فناوری پیل سوختی یکی از فناوری‌های چند حوزه‌ای است که توانایی جذب بالایی از نخبگان را دارد. آیا پیش‌بینی 90 میلیارد تومان که برای این برنامه عملیاتی 15 ساله پیش‌بینی شده، در قبال خیلی از هدر رفت‌ها، منبع قابل توجهی است؟

پیش‌بینی شما پس از پایان 15 سال چشم‌انداز این طرح، در نحوه استفاده از این فناوری و دستاوردهای حاصل از آن چیست؟

توانایی کشور در بخش خصوصی در تولید انبوه و تجاری پیل‌های سوختی در حوزه خودرو، حمل و نقل (PEM) و نیروگاهی (SOFC) شکوفا خواهد شد. علاوه بر اینها توانمندی و ایجاد استقلال در توسعه این فناوری بدون نیاز به نیروهای متخصص خارجی فراهم می‌شود.

روی زیر تکنولوژی‌ها هم از همین حالا برنامه داریم. برای این‌که این را به منصه ظهور برسانیم، 90 مگاوات برق را برای 9 هزار واحد خانگی از طریق پیل سوختی نوع PEM و SOFC تامین خواهیم کرد.

100 دستگاه اتوبوس عمومی که با پیل‌های سوختی کار می‌کنند، در کلانشهرها به بهره‌برداری خواهند رسید. بسیار امیدواریم که بعد از طی این راه، مرحله به مرحله به بازارهای جهانی این فناوری برسیم.

با توجه به این‌که بخش قابل توجه انرژی مصرفی در کشور در بخش خانگی و صنایع کوچک مصرف می‌شود، آیا استفاده از پیل سوختی در تامین انرژی بر روند افزایشی شدت مصرف انرژی نیز تاثیر دارد؟

ما فقط می‌توانیم بگوییم بازدهی این فناوری چقدر است. در کاهش میزان شدت انرژی، بازدهی فناوری‌های موجود را مورد بررسی قرار دهید. در خودروها بیش از 45 درصد و در نیروگاه‌ها بیش از 80 درصد بازده خواهیم داشت که این ارقام قبلا بین 20 تا 25 و 30 تا 45 درصد بوده‌اند.

درست است که در کاهش شدت انرژی فرهنگ سازی و صرفه‌جویی مهم است، اما یکی از مواردی که در این بحث به آن اشاره می‌شود، این است که بازدهی فناوری بالاست. اگر این پرت را نداشته باشیم، عدد قابل توجهی در کاهش شدت انرژی کشور را ملاحظه خواهیم کرد.

به نظر می‌رسد جلوی بسیاری از ضررها از جمله استهلاک مجتمع‌های صنعتی و پتروشیمی و زیان‌های ناشی از قطع گاز هم گرفته خواهد شد. این طور است؟

همه اینها به کنار، چرا به اثرات زیست‌محیطی این فناوری اشاره نمی‌کنید؟ متاسفانه اعداد و ارقام عجیبی در ارتباط با میزان آلایندگی در کشور ما وجود دارد. یکی از اثرات بسیار بزرگ این فناوری در حقیقت کاهش این آلایندگی‌های زیست‌محیطی است. این فناوری در خودرو هیچ آلایندگی ندارد.

در پایان اگر نکته خاصی باقی مانده است، بفرمایید.

باید بعضی از جهتگیری‌های کشور را در حوزه توسعه این فناوری اصلاح کنیم. پیش از این مطالعات، کشور ما با یک موازی کاری و تفرق مشغول به کار بود. یکی از نتایج این کار ایجاد وفاق و وحدت رویه است. رفتن سراغ این حوزه‌ها نیازمند هم جهت کردن زیرساخت‌ها هم است. ما برای مدیریت بر توسعه این فناوری پیشنهاد تاسیس یک مرکز با ماموریت مدیریت فناوری داده‌ایم. به نظر ما مرکزی مورد نیاز است که به صورت ملی به اشاعه این فناوری بپردازد.

چند نکته درباره پیل سوختی‌

پیل سوختی، فناوری ای است که در یک فرآیند الکتروشیمیایی، هیدروژن را از گاز طبیعی یا منابع دیگر مانند آب می‌گیرد و از طرف دیگر با استفاده از اکسیژن یا هوا ترکیب می‌کند و نتیجه آن می‌شود انرژی الکتریسیته، حرارت و آب.

این فناوری 3 بخش دارد: 1‌ الکترود 2 ‌‌آند، کاتد 3‌ غشای الکترولیت. از یک طرف هیدروژن وارد محفظه می‌شود، از طرف دیگر هوا تزریق می‌گردد و با ترکیب اینها، الکتریسیته و حرارت تولید می‌شود و به مقدار ناچیزی آب. اگر الکتریسیته و حرارت به وجود آمده را توامان استفاده کنیم، بیش از 80 درصد بازدهی دارد. مثل مدل نیروگاه خانگی برای گرم کردن منازل و تولید برق منازل.

در بیشترین حالت، مصرف یک خانواده، 10 کیلووات است. این در صورتی است که تمام وسایل برقی در یک زمان روشن باشد. در این حالت، میزان گاز طبیعی مورد نیاز، 6/1 مترمکعب است.

به عبارت بهتر، برای تولید یک کیلووات ساعت حدود 160 لیتر گاز در شرایط استاندارد مورد نیاز است. این را مقایسه کنید با مصرف 3 متر مکعب گاز در فناوری‌های رایج. اندازه پیل سوختی یک کیلوواتی ساخت شرکت تویوتا، با سوخت گاز طبیعی و تمام سیستم‌های جانبی آن، 1840 در 800 در 450 میلی‌متر است. چیزی حدود 122 کیلوگرم. این در حالی است که اندازه نوع 5 کیلوواتی آن 5 برابر نخواهد بود و اعداد فوق در 1.2 ضرب می‌شوند.

هما کبیری