من اين يصنع الهيدروجين الاخضر

ما هو الهيدروجين الاخضر

الهيدروجين الأخضر هو وقود احتراق نظيف يزيل الانبعاثات عن طريق استخدام الطاقة المتجددة لتحليل المياه بالكهرباء، ويفصل ذرة الهيدروجين الموجودة فيه عن الأكسجين المزدوج الجزيئي، وتعد الصين الدولة الأكبر مصدرا للهيدروجين

كيف تصنع الهيدروجين الأخضر

يمكن إنتاج الهيدروجين الأخضر عن طريق التحليل الكهربائي، والماء ومحلل كهربائي كبير وإمدادات كهربائية وفيرة هي كل ما تحتاج إليه لإنتاج كميات كبيرة من الهيدروجين.

عندما تكون الكهرباء مشتقة من مصادر متجددة مثل الرياح أو الطاقة الشمسية أو الطاقة المائية، فإن الهيدروجين يكون مصدرًا فعالًا ومتجددًا للطاقة، وتكون انبعاثات الكربون الوحيدة هي من توليد البنية التحتية للطاقة.

يتمثل التحدي الآن في نقص المعروض من أجهزة التحليل الكهربائي الكبيرة، وتبقى الإمدادات الوفيرة من الكهرباء المتجددة باهظة الثمن. وعلى الرغم من أن التحليل الكهربائي هو عملية مكلفة للغاية مقارنة بعمليات الإنتاج الأكثر تماسكًا، فإن السوقلأجهزة التحليل الكهربائي لا يزال صغيرًا.

على الرغم من أن إنتاج الطاقة المتجددة أصبح كبيرا الآن، إلا أن الإنتاج الزائد لا يزال تطورا نسبيا جديدا. معظم أسواق الطاقة لا تزال بحاجة إلى مصادر طاقة متجددة إضافية لتلبية احتياجات الشبكة. وهناك أكثر من دولة تأتي في الترتيب حسب إنتاج الهيدروجين

.

المنتجات الثانوية لتوليد الهيدروجين

يتفاعل عملية إعادة تشكيل الغاز الطبيعي (SMR) مع الميثان المتواجد فيه بخارًا عالي الحرارة في وجود محفز، مما يؤدي إلى إنتاج الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون في النهاية.

بسبب رخص سعر الغاز الطبيعي نسبيا، يكون إنتاج الهيدروجين رخيصا نسبيا أيضا. ومع ذلك، تعاني عملية SMR القياسية من عيب كبير وهو إطلاق كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. يعتبر ثاني أكسيد الكربون من الغازات الدفيئة المهمة للغاية. بالإضافة إلى ذلك، يعتقد أن الميثان نفسه يساهم في احترار الكوكب بنسبة تزيد عن 85 مرة مقارنة بثاني أكسيد الكربون. لذلك، أي تسرب طفيف للميثان أثناء عملية الإنتاج يسهم أيضا بشكل كبير في تغير المناخ. إن إنتاج الهيدروجين بشكل غير محدود باستخدام تقنية SMR يعتبر قضية رئيسية في محاولات تجنب كارثة المناخ.

استخدامات الهيدروجين الأخضر

• هناك الكثير من الأشياء المفيدة التي يمكنك القيام بها باستخدام الهيدروجين الأخضر ، يمكنك إضافته إلى الغاز الطبيعي وحرقه في محطات الطاقة الحرارية أو التدفئة المركزية ، يمكنك استخدامه كمقدمة لناقلات الطاقة الأخرى ، من الأمونيا إلى الهيدروكربونات الاصطناعية ، أو لتشغيل خلايا الوقود مباشرة في السيارات والسفن ، على سبيل المثال.
• يمكن استخدامه بسهولة لاستبدال الهيدروجين الصناعي الذي يتم إنتاجه سنويًا من الغاز الطبيعي.

تخزين الهيدروجين الأخضر 

التحدي الرئيسي في تلبية احتياجات كل هذه الأسواق المحتملة يكمن في نقل الهيدروجين الأخضر والأزرق إلى المكان الذي يحتاجه. تخزين ونقل الغاز القابل للاشتعال ليس بالأمر السهل، فهو يستهلك مساحة كبيرة ويجعل الأنابيب الفولاذية واللحام هشة وعرضة للفشل

نظرًا لهذا السبب، فإن نقل كميات كبيرة من الهيدروجين يتطلب خطوط أنابيب مخصصة، والتي ستكون مكلفة لبنائها أو الضغط عليها أو تبريدها لتحويلها إلى سائل، وهذان العمليان الأخيران يتطلبان كميات ضخمة من الطاقة ويؤثران بشكل كبير على كفاءة الهيدروجين الأخضر، مما يجعله غير مجدٍ ذهابًا وإيابًا.

كم يكلف تصنيع الهيدروجين الأخضر

إن إنتاج الهيدروجين الأخضر لا يزال مكلفا حتى الآن، ومع ذلك، يتم استخدامه في الاقتصاد الدائري للكربون. وفي تقرير نشر العام الماضي باستخدام بيانات عام 2018، قدرت وكالة الطاقة الدولية تكلفة الهيدروجين الأخضر بين 3 دولارات و7.50 دولار للكيلو، مقارنة بالإنتاج باستخدام إعادة تشكيل غاز الميثان بالبخار الذي يتراوح بين 0.90 دولار إلى 3.20 دولار للكيلو

سيكون خفض تكلفة المحلل الكهربائي أمرا بالغ الأهمية لتخفيض سعر الهيدروجين الأخضر، ولكن سيستغرق وقتا وجهدا. أفادت وكالة الطاقة الدولية في العام الماضي بأن تكاليف المحلل الكهربائي قد تنخفض إلى النصف تقريبا بحلول عام 2040، من حوالي 840 دولارا لكل كيلوواط من الطاقة  .

دراسة الجدوى الخاصة بالهيدروجين الأخضر تتطلب كميات ضخمة من الكهرباء المتجددة بأسعار منخفضة نظرا لفقدان كبير في عملية التحليل الكهربائي. تتراوح كفاءة المحلل الكهربائي بين حوالي 60٪ إلى 80٪ وفقا لشركة شل. يزداد تحدي الكفاءة بسبب حاجة العديد من التطبيقات إلى الهيدروجين الأخضر لتشغيل خلايا الوقود، مما يؤدي إلى خسائر إضافية.

يعتقد بعض المراقبين أن إنتاج الهيدروجين الأخضر قد يؤدي إلى تخفيض الطاقة المتجددة الزائدة من مراكز الإنتاج الكبيرة، مثل مزارع الرياح البحرية في أوروبا. بالنظر إلى استمرار ارتفاع تكلفة المحلل الكهربائي، فإنه من غير المؤكد ما إذا كان مطورو مشروع الهيدروجين الأخضر يرغبون في تجاهل المحلل الكهربائي الخاص بهم حتى تنخفض أسعار الطاقة المتجددة إلى ما دون مستوى معين.

مزايا الهيدروجين الأخضر

• 100٪ مستدام: يعتبر الهيدروجين الأخضر خيارًا غير ملوّث بالغازات الضارة، سواء أثناء الاحتراق أو الإنتاج.
• قابل للتخزين: يمكن تخزين الهيدروجين بسهولة، مما يسمح باستخدامه في وقت لاحق لأغراض أخرى وبأوقات مختلفة بعد إنتاجه.
• متعدد الاستخدامات: يمكن تحويل الهيدروجين الأخضر إلى كهرباء أو غاز اصطناعي واستخدامه في الأغراض المنزلية والتجارية والصناعية والتنقل.
• قابل للنقل: يمكن مزج الغاز الطبيعي بنسب تصل إلى 20٪ وتوصيله عبر نفس شبكات الغاز الحالية، ويتطلب زيادة هذه النسبة تغيير العناصر المختلفة في شبكات الغاز الحالية لجعلها متوافقة.

عيوب الهيدروجين الاخضر

• التكلفة العالية: تُعد الطاقة المتجددة، التي تعتبر أساسية لتوليد الهيدروجين الأخضر من خلال التحليل الكهربائي، أكثر تكلفة في توليدها، مما يجعل الحصول على الهيدروجين أكثر تكلفة.
• استهلاك عالي للطاقة: الإنتاج الهيدروجين بشكل عام والهيدروجين الأخضر بشكل خاص يتطلب طاقة أكبر من أنواع الوقود الأخرى.
• قضايا السلامة: الهيدروجين عنصر شديد التقلب والاشتعالية، ولذلك يجب اتخاذ تدابير سلامة واسعة النطاق لمنع التسرب والانفجارات، وهذا هو أحد العوائق الرئيسية لاستخدام الهيدروجين كوقود

تأثير الهيدروجين الأخضر

يُعَدُّ استخدام الهيدروجين كوقود حقيقة واقعة في بعض الدول مثل الولايات المتحدة وروسيا والصين وفرنسا وألمانيا، ويطمح البعض الآخر مثل اليابان إلى أن يصبحوا اقتصاد الهيدروجين. وفيما يلي سنوضح كيف سيؤثر ذلك علىالمستقبل

• مولد كهرباء ومياه شرب

يتم الحصول على الماء والكهرباء في البعثات الفضائية من خلال تفاعل الهيدروجين والأكسجين في خلية الوقود. أثبتت هذه العملية فعاليتها في توفير الماء والكهرباء لأفراد الطاقم بطريقة مستدامة وفعالة خلال البعثات الفضائية.

• تخزين الطاقة

تستطيع خزانات الهيدروجين المضغوطة تخزين الطاقة لفترات طويلة، وتعد أسهل في التعامل معها من بطاريات الليثيوم أيون، وذلك لأنها أخف وزنًا.

• النقل والتنقل

تسمح براعة الهيدروجين الكبيرة باستخدامه في منافذ الاستهلاك التي يصعب للغاية إزالة الكربون منها ، مثل النقل الثقيل والطيران والنقل البحري  ، هناك بالفعل العديد من المشاريع قيد التنفيذ في هذا المجال ، مثل Hycarus و Cryoplane ، والتي يروج لها الاتحاد الأوروبي (EU) وتهدف إلى إدخالها في طائرات الركاب.