تقنية جديدة لإنتاج الهيدروجين الأخضر تتيح زيادة تطبيقاته العملية

يعمل الباحثون في جميع أنحاء العالم على ابتكار طرق أكثر كفاءة لإنتاج الهيدروجين الأخضر، الذي من المرجح أن يُسهم في الحدّ من استهلاك مصادر الوقود الأحفوري، لا سيما إذا أُنتِج باستعمال الطاقات المتجددة، ليبرُز وقودًا مستقبليًا يعوَّل عليه في جهود الحياد الكربوني.

وفي العام قبل الماضي (2021)، لامس الطلب على الهيدروجين 94 مليون طن، ما يماثل قرابة 2.5% من استهلاك الطاقة في العالم، ومن المتوقع أن يرتفع هذا الطلب إلى 115 مليون طن بحلول نهاية العقد الحالي (2030)، وفق توقعات وكالة الطاقة الدولية عام 2022، طالعتها منصة الطاقة المتخصصة.

ومن الممكن أن تتراوح سعة سوق الهيدروجين العالمية بحلول عام 2050 ما بين 600 و650 مليون طن، ما يكفي لتغطية ما يزيد على 20% من احتياجات الطاقة العالمية، وفق تقديرات.

وينبغي أن يُنتَج الهيدروجين الأخضر عند توافر كميات كبيرة من الكهرباء المتجددة تجنبًا لأيّ انبعاثات إضافية من غاز ثاني أكسيد الكربون في منظومة الكهرباء، ومن الممكن استعمال كميات الهيدروجين المُنتَجة بتلك الطريقة بمرونة عبر الوقت في مجالات تطبيق عدّة.

وخلصت نتائج دراسة بحثية حديثة أجراها معهد راينر ليموين الألماني إلى أن التوسع في استعمال مصادر الطاقة المتجددة يمثّل عنصرًا حاسمًا لإنتاج الهيدروجين الأخضر منخفض الكربون، حسبما نشر الموقع الرسمي للمعهد.

تحول الطاقة

يُعَدّ الهيدروجين الأخضر ركيزة أساسية في تحول الطاقة؛ إذ يمكن استعماله مادة خامًا ووقودًا بدلًا من مصادر الوقود الأحفوري الحساسة بيئيًا، مثل النفط والفحم والغاز الطبيعي.

ووجدت الدراسة أن إنتاج الصلب والنقل لمسافات طويلة، يبرُزان في طليعة المجالات التي من الممكن أن يُستعمل فيها الهيدروجين الأخضر في المستقبل، نظرًا لنقص البدائل المستدامة التي يمكن أن تحلّ محلّه في هذين القطاعين.

ولتحقيق المستهدفات المناخية التي حددتها الحكومة الألمانية، ينبغي إزالة الكربون من تلك المجالات قدر المستطاع، عبر استبدال الهيدروجين الأخضر بمصادر الكهرباء المولدة بالفحم في محطات الكهرباء.

الإنتاج المرن للهيدروجين

من الممكن إنتاج الهيدروجين الأخضر بطريقة صديقة للبيئة إذا استُعملت أجهزة التحليل الكهربائي اللازمة لإنتاج هذا الوقود النظيف وفق أكبر قدر من المرونة.

ويعني التشغيل المرن لأجهزة التحليل الكهربائي أنها تُنتِج الهيدروجين، على وجه الخصوص، عندما يكون هناك كميات كبيرة من الكهرباء الخضراء غير المكلفة في الشبكة.

لكن، ودون هذا التشغيل المرن، ستعمل أجهزة التحليل الكهرباء لساعات معدودة في العام.

ونظرًا للحصة العالية من الوقود الأحفوري في مزيج الكهرباء الألماني حتى الوقت الحالي، تُنتَج الانبعاثات في منظومة الكهرباء بوجه عام.

ودلّت نتائج الدراسة على الكيفية التي يمكن من خلالها تفادي الانبعاثات الكربونية في عملية إنتاج الهيدروجين، مشيرةً إلى أن نمو مصادر الطاقة المتجددة، والطريقة المرنة للتشغيل، عنصران رئيسان لتقليص انبعاثات غاز ثاني أكسيد الكربون قدر المستطاع.

تطبيقات عديدة

من الممكن استعمال الهيدروجين الأخضر المُنتَج بطريقة مرنة وممنهجة مباشرةً في مجالات تطبيق عديدة تَستعمِل غاز الهيدروجين بمرونة عبر الوقت، وتشتمل الأمثلة على الكيمياء الأساسية، والمواد المضافة إلى شبكة الغاز، التي تساعد على استعمالها في التدفئة، من بين تطبيقات أخرى عديدة.

ومع ذلك، فإنه عند استعمال الهيدروجين الأخضر بدلًا من الغاز الطبيعي في قطاع التدفئة، يجب توخّي الحذر اللازم لضمان كون استعماله لا يؤخر انتقال الحرارة على حساب مزيد من مضخات الحرارة الفاعلة.

وفي هذا الصدد، قالت الدراسة: "لكي يساعد الهيدروجين على تحول الطاقة، يجب إنتاجه بطريقة صديقة للبيئة، وحينها فقط ستنخفض الانبعاثات الناتجة، وبالنسبة لعام 2030، تُظهر حساباتنا إمكان إنتاج الهيدروجين الأخضر بسعة تصل إلى 33 تيراواط/ساعة في ألمانيا، بافتراض التشغيل المرن لأجهزة التحليل الكهربائي".

وفي هذا الصدد، قالت المديرة الإدارية لمعهد معهد راينر ليموين كاثرين غولداماير: "ارتفع الطلب إلى 133 تيراواط/ساعة، والمرونة والاستعمال المعقول مهمان جدًا في تطبيق وإنتاج الهيدروجين، بهدف تعزيز كفاءته وتسريع وتيرة خفض الانبعاثات".

ويوضح الإنفوغرافيك أدناه -من إعداد منصة الطاقة المتخصصة -أنواع الهيدروجين من حيث طريقة الإنتاج ومصدر الطاقة والأثر البيئي:

ناقوس خطر

إذا لم تستطع الحكومة الألمانية تحقيق أهداف التوسع في استعمال المصادر المتجددة، وإذا لم تعمل أجهزة التحليل الكهربائي بالمرونة المطلوبة، فإن الانبعاثات الكربونية سترتفع بنسبة 9% -تقريبًا-، بحسب تحذيرات الدراسة التي رصدتها منصة الطاقة المتخصصة.

وقالت رئيسة السياسة والاتصالات في شركة غرين بلاينت إنرجي، التي أوصت بإجراء الدراسة، كارولين داهلينغ: "التشغيل المرن لأجهزة التحليل الكهربائي، مع ساعات قليلة من التحميل الكامل، هو كلمة السر في مرحلة التحول؛ نظرًا لأنه حتى في المراحل الأولى من جهود الحياد الكربوني المخطط الوصول إليها في عام 2045، ينبغي علينا تجنّب الانبعاثات الكربونية قدر الإمكان".

وعلى المدى البعيد، ينبغي استعمال الهيدروجين الأخضر فقط حينما لا تكون هناك بدائل، بحسب داهلينغ.

إستراتيجية وطنية

تسلّط الدراسة الضوء على الحاجة لاتخاذ إجراءات ملموسة بشأن إستراتيجية الهيدروجين الوطنية، قائلة: "يتعين على الحكومة الألمانية ضمان إنتاج الهيدروجين بالتزامن مع التوسع في إنتاج الكهرباء من المصادر المتجددة،" في تصريحات رصدتها منصة الطاقة المتخصصة.

وأكدت داهلينغ أنه بتلك الطريقة فقط، يمكن أن "يفي الهيدروجين بوعده، بصفته عاملًا حاسمًا في تحول الطاقة".

موضوعات متعلقة..

• ارتفاع تكلفة إنتاج الهيدروجين الأخضر قد يعرقل جهود خفض الانبعاثات
• الطاقة المتجددة والهيدروجين الأخضر في مصر يجذبان الاستثمارات اليابانية (خاص)
• سلطنة عمان تدرس مشروعًا للتزود بوقود الهيدروجين الأخضر

اقرأ أيضًا..

• وكالة الطاقة الدولية ترفع توقعاتها للطاقة المتجددة.. وهجوم جديد على النفط والغاز
• انهيار واردات مصر من الغاز الإسرائيلي بعد حرب غزة.. بالأرقام
• المقاطعة النفطية عام 1973.. رسالة حاسمة من السعودية.. ودولتان ترفضان المشاركة