تتوجَّه الأنظار إلى الطاقة الهيدروجينية كخطوةٍ مُتقدِّمةٍ للتحوُّل إلى الطاقة النظيفة. فما هي الطاقة
الهيدروجينية وهل هي طاقة نظيفة بالكامل؟
نناقش في هذا المقال الطاقة الهيدروجينية، وأنواع الهيدروجين المُستخدم فيها، بالإضافة إلى تقنيات إنتاجها وأشهر استخداماتها مع الإشارة إلى الاهتمام العالمي به.
الهيدروجين
الهيدروجين هو غاز بديل الميثان صديق للبيئة. يتسم بالوفرة، ويُشكِّل حوالي 75% من الكتلة الكونية.
يتواجد الهيدروجين كذرات في جميع الكائنات الحية إلا أنه نادر جداً بصفته الغازية، ويمتاز بقابلية تصنيعه مثل الغاز الطبيعي والطاقة النووية والغاز الحيوي والطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، ولكن التحدي يكمن في القدرة على توظيفه كغاز للاستخدام المنزلي أو التجاري.
أنواع الهيدروجين
تتعدد أنواع الهيدروجين، ونركز في هذه الفقرة على أشهر أنواعه وأهم الفروق بينها.
- الهيدروجين الرمادي أو الأحفوري: ينتج من مصادر طاقة غير متجددة باستخدام الغاز الطبيعي مخلّفاً انبعاثات غاز ثاني أكسيد الكربون، ويشكّل القسم الأكبر من الهيدروجين المُستخدَم حالياً
- الهيدروجين الأزرق باستخدام الغاز الطبيعي أيضاً مع عزل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون منه مما يجعله أنظف من الهيدروجين الرمادي
- الهيدروجين الأخضر أو النظيف يولَّد من مصادر الطاقة المتجددة باستخدام المحللات الكهربائية التي تفصل الهيدروجين عن جزيئات الماء منتجة هيدروجين نقي دون أي غازات ضارة.
الطاقة الهيدروجينية
يُقصد بالطاقة الهيدروجينية الطاقة المتولِّدة من الهيدروجين التي تتصف بقابلية تخزينها بالحالة الغازية ونقلها عبر أنابيب الغاز الطبيعي، مع إمكانية تحويلها إلى حالة سائلة أو أي شكل آخر حسب الحاجة ونقلها براً أو بحراً.
اقرأ الدليل الكامل لمصادر واستخدامات الطاقة المتجددة في 2022
إيجابيات وسلبيات الطاقة الهيدروجينية
تغلب إيجابيات للطاقة الهيدروجينية على سلبياتها، ونذكر في هذه الفقرة بعضاً منها:
الإيجابيات
- يتصف الهيدروجين بالاستدامة.
- يتسم الهيدروجين أنه مصدر نظيف للطاقة.
- يمتاز فى الهيدروجين أنه غير ضار بصحة الإنسان خلاف الطاقة النووية أو الغاز الطبيعي.
- يتصف الهيدروجين بالكفاءة العالية والقدرة على توفير كميات كبيرة من الطاقة.
- يسرع الهيدروجين استخدامات الطاقات المتجددة.
- يتصف أنه قابل للمزج مع الغاز الطبيعي.
السلبيات
- تكلفة إنتاجه مرتفعة
- صعب التخزين
- غاز الهيدروجين مادة خطرة وسريعة الاشتعال
- احتمالية إنتاج الكربون أثناء عملية توليده، وأكسيد النتروجين عند احتراقه
الاهتمام بالهيدروجين الأخضر والطاقة الهيدروجينية
يُظهِر توليد الوقود الأحفوري اهتماماً متزايداً بالطاقة الهيدروجينية النظيفة بسبب أزمة المناخ والخلط بين الهيدروجين الأخضر المنتج من مصادر الطاقة المتجددة و الهيدروجين المُنتج من الوقود الأحفوري.
ولا سيما مع تصدر الهيدروجين الأزرق القسم الأكبر من الاستخدام عالمياً على حساب الهيدروجين الأخضر الذي يشكِّل نسبة 0.02% فقط، ومن المتوقع أن يسد الهيدروجين الأخضر ما يقارب 15 ٪ إلى 20٪ من احتياجات الطاقة في العالم التي لن يتم تلبيتها بسهولة من البطاريات أو طاقة الرياح أو الطاقة الشمسية.
استخدامات الهيدروجين والطاقة الهيدروجينية
- توليد الكهرباء صفرية الكربون من خلال استخدام خلايا الوقود أو توربينات الاحتراق.
- بديل للغاز: يُصنَّف الهيدروجين بديلاً معقولاً للغاز في أجهزة التدفئة والطهي في المباني، مع ضرورة الانتباه إلى قابلية الهيدروجين السريعة للاشتعال ولو بتركيزات صغيرة.
- تخزين الطاقة: يُستخدم الهيدروجين الأخضر لغرض تخزين الطاقة على المدى الطويل. حيث يمكن إنتاجه خلال فترات الوفرة في الطاقة المتولدة عن المصادر المتجددة، ثم تخزينه في خلايا الوقود بدون انبعاثات ثاني أكسيد الكربون أو أكسيد النيتروجين لاستخدامها، محوِّلاً هذه الخلايا إلى تقنية صفرية الكربون.
- تزويد الطاقة اللازمة للعمليات التي تحتاج مسافات طويلة كالشحن البحري والطيران، والعمليات الصناعية التي تحتاج درجات حرارة مرتفعة ولا يمكن تلبية حاجتها باستخدام الكهرباء.
الاهتمام العالمي في طاقة الهيدروجين
خصصت ألمانيا الحصة الأكبر من أموال تحفيز الطاقة النظيفة للهيدروجين الأخضر، وبدأت الدول الأوروبية المُثقلة بأسعار الطاقة المرتفعة، وتعتمد بشكل كبير على الغاز الطبيعي الروسي تتبنى الهيدروجين الأخضر من خلال توفير التمويل لبناء محطات التحليل الكهربائي والبنية التحتية للهيدروجين الأخرى.
في الولايات المتحدة، أُطلقت أول وأكبر مشاريع الهيدروجين النظيف – مشروع HyGrid في عام 2021 بهدف مزج الهيدروجين الأخضر في نظام التوزيع الحالي وإزالة الكربون من شبكات الغاز.
ويدرج الاتحاد الأوروبي أموالاً ضخمةً لمحللات الهيدروجين الخضراء الجديدة وتكنولوجيا النقل والتخزين الخاصة به، حيث يُنظّر إلى الطاقة الهيدروجينية كمفتاح الخروج من المشكلات البيئية، وقلة الموارد من الطاقة.في اليابان، افتُتحت محطة هيدروجين خضراء جديدة، واحدة من أكبر محطات الهيدروجين في العالم عام 2011. سيتم استخدامه لتشغيل خلايا الوقود، سواء في المركبات أو في المواقع الثابتة.
دور المنطقة العربية في إنتاج الهيدروجين الأخضر
تحرص الدول العربية إلى حجز مكان لها في إنتاج الهيدروجين الأخضر من خلال الاستثمار في مصادرها المتجددة المتاحة كالشمس والرياح، ولا سيما الدول التي تمتلك دوام واستقرار فيها كالسعودية والأردن، ولكن ما تزال المحاولات خجولة في مراحلها الأولى.
إنتاج الهيدروجين الأخضر
يُصنع الهيدروجين الأخضر النظيف بتقنية التحليل الكهربائي التي تعتمد مبدأ فصل جزيئات الهيدروجين عن جزيئات الماء مُطلقاُ بخار الماء دون أي انبعاثات غازية ضارة بالبيئة.
من تقنيات إنتاج الهيدروجين أيضاً تقنية تغويز النفايات التي تعتمد على تسخين أنواع مختلفة من النفايات إلى درجات حرارة مرتفعة، ثم تحللها إلى جزيئاتها التي تتحد مع الهيدروجين، مؤديةً إلى انخفاض سعر الهيدروجين الأخضر الناتج عنه مقارنة بعملية التحليل الكهربائي.
2022اقرأ عن كيفية تخزين الطاقة المتجددة وأهميتها المستقبلية
الطاقة الهيدروجينية مصدر نظيف للطاقة
لتوفير الطاقة اللازمة، نحتاج إلى حرق الوقود الذي يتصدر الغاز الطبيعي بشكل رئيسي في الكثير من البلدان بسبب توافره وتكلفته المعقولة، والأهم من ذلك أنه بديل نظيف للفحم، لكن حرق الغاز الطبيعي يولِّد ثاني أكسيد الكربون الضار بالبيئة في ظل المشكلات المناخية والمساعي إلى التعامل معها، ليبرز الوقود الهيدروجين الأخضر حلاً مثالياً دون أي غازات ضارة بالبيئة.
يعد الهيدروجين أحد مصادر الطاقة المتجددة الذي بدأ الاهتمام به مؤخراً بعد تهميشٍ طويلٍ بسبب تقنياتها التي تعد مصدر غير نظيف للطاقة، والتي تغيرت مع التطور التكنولوجي كخلايا الوقود الهيدروجيني.
تأثيرات الهيدروجين على المناخ
توصف الطاقة الهيدروجينية أنها طاقة صديقة للبيئة، حيث لا ينتج الهيدروجين الأخضر غازات الاحتباس الحراري. من ناحيةٍ أخرى، يُروَّج لاستخدام الهيدروجين الأزرق كحل للمشكلات البيئية حيث أنه يمر بمرحلة إزالة ثاني أكسيد الكربون وتخزينه أثناء عملية إنتاج الهيدروجين على الرغم من العديد من الأبحاث التي تشير إلى أنه لا يقلل من الانبعاثات المناخية مقارنة بغاز الميثان، وأن استخدام الهيدروجين الأزرق لا يزال يخلق انبعاثات أكثر من استخدام الغاز. بمعنى آخر، ما يجعل الهيدروجين نظيفًا يعتمد على كيفية إنتاجه.
الهيدروجين الأخضر وقود المستقبل المستدام
يعد الهيدروجين الأخضر مثاليٌّ للوقود؛ لما يتصف به من صفرية الانبعاثات وخفة الوزن من ناحية النقل والشحن، ويوصف أيضاً أنه الوقود البديل الناتج عن الطاقة النظيفة، ويلعب دوراً حيوياً في الوصول إلى مستقبل مستدام صافي الانبعاثات الصفرية
ولا شك أن انخفاض تكلفة الطاقات المتجددة ينعكس إيجاباً على إنتاج الهيدروجين الأخضر، بمعنى أن كلما زاد غنى الدولة بمصادرها المتجددة، ازدادت أهميتها بإنتاج الهيدروجين.
بحسب مؤسسة بلومبيرغ للخدمات الإخبارية والإعلامية والمعلوماتية المالية BNEF بدأ الهيدروجين الأخضر بمنافسة الهيدروجين الرمادي من حيث التكلفة، ومن المتوقع أن يكون أرخص منه بنسبة 20-40% بحلول عام 2050.
وتلقى الطاقة الهيدروجينية دعماً من العديد من الشركات والمستثمرين والحكومات ودعاة حماية البيئة على اعتبار أنها مصدرٌ للطاقة قد تساعد في إنهاء عهد الوقود الأحفوري، و إبطاء ظاهرة الاحتباس الحراري في العالم.
الاستثمار في الطاقة الهيدروجينية عالمياً
بدأت الدول تُدرِج الهيدروجين الأخضر على سلم أولوياتها؛ لسد احتياجاتها من الطاقة من خلال العمل على الاستفادة القصوى من مصادرها المتجددة، ويعمل الاتحاد الأوروبي باتجاه توسيع الاستثمار في الهيدروجين الأخضر كجزء من خطته للطاقة النظيفة التي ستشمل النقل والتخزين بالإضافة إلى المحللات الكهربائية.
كما وأعلنت إسبانيا عن مشروع لإطلاق أربعة محللات كهربائية ستلبي 20٪ من هدفها الهيدروجيني الأخضر بحلول عام 2030 مستفيدةً من طبيعتها ومناخها المثالي للإنتاج بواسطة الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.
ختاماً، من الواضح أن الطاقة الهيدروجينية تحجز لها مكاناً بارزاً في المستقبل الطاقي العالمي على المدى البعيد، وتزداد أهميتها مع التقدم التكنولوجي الذي سيكون له انعكاساته الإيجابية الأكيدة على فعالية الطاقة الهيدروجينية وكفاءتها. بعد قراءة المقال، هل تجد أن الطاقة الهيدروجينية ستفوز بحصة الأسد بين الطاقات المتجددة؟ ولماذا برأيك؟
