تخزين الهيدروجين الأخضر في أحد مشروعات نيوم (دراسة لمهندسة سعودية)

توصلت مهندسة سعودية إلى تقنية اقترحت خلالها إضافة الهيدروجين الأخضر للتخزين في محطة الطاقة الشمسية الكهروضوئية بمدينة نيوم.

وتقوم فكرة الدراسة على تغذية المحطة الشمسية للشبكة، ثم يتحول الفائض إلى هيدروجين ويُخزَّن لاستخدامه وقودًا لسيارات خلايا الوقود الهيدروجينية.

الدراسة التي أجرتها المهندسة مشاعل عبدالله الراجح، هي عبارة عن رسالة نالت بها درجة الماجستير في هندسة الطاقة المتجددة، تحت إشراف الأستاذ الباحث بكلية الهندسة في جامعة عفت بمدينة جدة السعودية، الدكتور محمد الأمين موسى.

وتمثلت الدراسة في مقارنة بين محطتين للطاقة الكهروضوئية، إحداهما دون استخدام الهيدروجين لتخزين الطاقة، والأخرى مع الاستعانة بالهيدروجين الأخضر.

وتمخضت الدراسة عن أهمية تخزين الهيدروجين الأخضر عند تكامله مع الطاقة الكهروضوئية وفائدته في زيادة كفاءة تخزين الهيدروجين للطاقة؛ ليُستخدَم في النقل ومنافع أخرى في مدينة نيوم.

وفي تصريحات إلى منصة الطاقة المتخصصة، أبرزت المهندسة مشاعل الراجح أن رؤية السعودية 2030 تسعى إلى زيادة حصة الطاقة المتجددة في مزيج الطاقة؛ للوفاء بالتزامات المملكة تجاه خفض الانبعاثات لتحقيق هدف الحياد الكربوني.

وأضافت أن مدينة نيوم -التي تقع في منطقة تبوك شمال غرب المملكة العربية السعودية- ستكون أول مدينة صديقة للبيئة في العالم، تعتمد بنسبة 100% على الطاقة المتجددة.

الهيدروجين الأخضر في مدينة نيوم

أُقيمت مدينة نيوم على مساحة 26 ألفًا و500 كيلومتر مربع، وتمتد بين حدود السعودية والأردن، عبر مضيق العقبة وشبه جزيرة سيناء المصرية، وهي تتسع لمليون شخص.

وتبلغ تكلفة إنشاء مدينة نيوم السعودية 500 مليار دولار، وتحتضن أكبر مشروع لإنتاج الهيدروجين الأخضر في العالم، الذي عكف على تطويره شركة أكوا باور بالتعاون مع الشركة الأميركية إير بروتكتس آند كيميكالز.

ويُخطط للانتهاء من هذا المشروع العملاق وتصدير الهيدروجين منه إلى الخارج مطلع عام 2026، بتوقعات إنتاجية تصل إلى 240 ألف طن متري سنويًا من الهيدروجين الأخضر، ومعالجة 1.2 طن متري سنويًا من الأمونيا.

وكان الرئيس التنفيذي لشركة نيوم، نظمي النصر، قد أكد في وقت سابق أن نيوم تُعدّ أول مدينة عالمية تعتمد بشكل كامل على الطاقة المتجددة، وتنسجم بصورة كبيرة مع المتطلبات البيئية؛ نظرًا لدورها المتوقع في خفض الانبعاثات.

وإلى جانب مشروعات إنتاج الطاقة النظيفة، تسعى نيوم إلى مواجهة التغيرات المناخية من خلال البدء في مشروع إنشاء أكبر حديقة مرجانية في العالم بمساحة 100 هكتار، بالتعاون مع جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية.

وتحمل الحديقة -التي يُنتظر أن تتحول إلى مركز عالمي لرصد جهود حماية الشعاب المرجانية- اسم "جزيرة شوشة المرجانية"، ويُنتظر اكتمالها عام 2025.

كما يخطط القائمون على المدينة للاستفادة من 8 إلى 10 غيغاواط من طاقة الرياح، ومن 16 إلى 20 غيغاواط من الطاقة الشمسية.

• أكبر مشروع هيدروجين أخضر في العالم ينطلق في السعودية قريبًا

أنواع الهيدروجين

المهندسة مشاعل عبدالله الراجح، التي حصلت على الماجستير في الطاقة المتجددة من جامعة عفت، أشارت في حديثها لمنصة الطاقة المتخصصة إلى أن استخدام الهيدروجين اكتسب اهتمامًا كبيرًا خلال الأعوام الأخيرة؛ نظرًا لوجود توجّه كبير في البلاد نحو التوسع في مصادر الطاقة المتجددة، ولا سيما مشروعات الطاقة الشمسية في ظل الطلب المتزايد على الكهرباء.

وأضافت أن تخزين البطاريات يُعدّ تحديًا كبيرًا يوفر حجة أقوى للحكومة للتوجه نحو تخزين الهيدروجين الأخضر واستخدامه مصدرًا صديقًا للبيئة.

ولفتت المهندسة مشاعل إلى أن جُزيء الهيدروجين ثنائي الذرّة هو غاز عديم اللون، وأن الهيدروجين يُصنَّف وفقًا لألوانه؛ لتمييز مصدر الهيدروجين، موضحةً أن أهم هذه الألوان هي: الرمادي والأزرق والأخضر.

ويُنتَج الهيدروجين الرمادي من الوقود الأحفوري النفط والغاز، إلّا أنه يكون مصحوبًا بالانبعاثات الكربونية وغيرها.

أمّا الهيدروجين الأزرق، فينتج من الوقود الأحفوري، إلّا أن عملية إنتاج الهيدروجين تكون مصحوبة باحتجاز الكربون.

بينما يُنتَج الهيدروجين الأخضر -بحسب مشاعل الراجح- عن طريق التحليل الكهربائي للماء، ولا ينتج عن ذلك أيّ انبعاثات؛ لأنه عادة ما يعتمد على الكهرباء المُولَّدة من الطاقة المتجددة.

• ماهو الهيدروجين؟
• افتتاح منشأة لتخزين الهيدروجين الأخضر تحت الأرض.. الأولى من نوعها عالميًا

مزايا الهيدروجين الأخضر

أفادت المهندسة مشاعل في حديثها لمنصة الطاقة المتخصصة، أن الدراسة التي أجرتها تركز على الهيدروجين الأخضر الناتج عن التحليل الكهربائي للمياه، باستخدام الطاقة الشمسية مصدرًا للطاقة.

وترى أستاذة الطاقة المتجددة أن الهيدروجين الأخضر يُعدّ حلًا فاعلًا من حيث التكلفة، وخاليًا من المخاطر لتخزين الطاقة الشمسية، مبيّنةً أنه يتّسم بعدّة مزايا، من أبرزها أنه مستدام تمامًا، لأنه لا تنبعث منه غازات ضارة خلال الاحتراق أو التصنيع، ويسهل تخزينه؛ ما يسمح باستخدامه لاحقًا لأغراض مختلفة.

كما يمتاز الهيدروجين بأنه متعدد الاستخدامات، إذ يمكن تحويله إلى طاقة أو غاز اصطناعي، واستخدامه في التطبيقات المنزلية أو التجارية أو الصناعية أو تطبيقات النقل.

وأضافت المهندسة مشاعل أن الهيدروجين -كذلك- قابل للنقل، إذ يمكن دمجه مع الغاز الطبيعي بنسبة 20%.

تخزين الهيدروجين

أوضحت أستاذة الطاقة المتجددة أنه يمكن تخزين الهيدروجين بـ3 طرق مختلفة: تحت ضغط عالٍ، وعلى شكل سائل تحت درجات مبردة، وعلى سطح -أو داخل- المواد الصلبة والسائلة، وكل تقنية من تقنيات التخزين لها متطلباتها.

ولفتت المهندسة مشاعل الراجح إلى أن هذه الدراسة تركّز على تخزين الهيدروجين بشكل سائل مجمّد مُخزّن في درجات حرارة منخفضة تصل إلى -252.8 درجة مئوية.

وأضافت أن هدف هذه الدراسة يتضمن مقارنة الدراسة الاقتصادية لمحطتين للطاقة الكهروضوئية دون تخزين الهيدروجين، ومع إضافة خزّان الهيدروجين، لمقارنة ومعرفة معدل العائد الداخلي والمعايير الاقتصادية الأخرى للمحطتين.

إضافة التحليل الكهربائي

افترضت المهندسة مشاعل الراجح -خلال دراستها- أن قدرة كل محطة للطاقة الكهروضوئية تبلغ 30 ميغاواط سنويًا متصلة بالشبكة الواقعة في مدينة نيوم بمنطقة تبوك شمال غرب المملكة العربية السعودية.

المحطة الأولى في المقارنة هي نظام محطة كهروضوئية وعاكس متصلة بالشبكة، والثانية مع إضافة التحليل الكهربائي والضاغط وتقنية تخزين الهيدروجين، مصحوبًا بخلية وقود متصلة بالشبكة والحمل.

وكشفت هذه الدراسة عن أهمية تخزين الهيدروجين الأخضر عند تكامله مع الطاقة الكهروضوئية وفائدته في زيادة كفاءة تخزين الهيدروجين الطاقة ليُستخدم في النقل، ومنافع أخرى في مدينة نيوم، بناءً على الموقع الجغرافي والمناخ الذي تتمتع به المدينة.

اقرأ أيضًا..

• تقرير جديد عن انبعاثات الميثان يبرّئ الجزائر ويؤكد انفراد "الطاقة"
• أكبر مشروع للطاقة الشمسية وتخزين البطاريات في العالم يشهد تطورات مبشرة
• جهل ماكرون بقطاع النفط يورط السعودية والإمارات
• إيرادات صادرات النفط لدول أوبك تقفز 77% خلال 2021