تخزين الهيدروجين أم الميثانول.. أيهما أفضل لدعم الكهرباء المتقطعة؟ (تقرير)

يرى محللون أن تخزين الهيدروجين منخفض التكلفة ومحايد كربونيًا، سواء في كهوف تحت الأرض أو في حاويات فولاذية، يدعم إمدادات الكهرباء المتقطعة من محطات طاقة الرياح والطاقة الشمسية.

في أكتوبر/تشرين الأول 2023، أشارت الجمعية الملكية إلى أن المملكة المتحدة ستحتاج إلى تخزين ما يعادل 1000 مرة من الطاقة بهذه الطريقة، التي يمكن أن تحتويها خزانات الطاقة الكهرومائية، وتتفوق على البطاريات في ذلك، وفق معلومات اطّلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة.

وتتمتع المملكة المتحدة، دون غيرها، بوجود مكامن ملحية مجوفة تحت الأرض لوضع الغاز فيها، بحسب ما ما نشرته مجلة آي إي إي إي سبكتروم (IEEE Spectrum) التي يصدرها معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات بالولايات المتحدة.

تجدر الإشارة إلى أنه لا يوجد بساحل المحيط الهادئ في الولايات المتحدة تكوينات جيولوجية مناسبة لتخزين الهيدروجين، كما أنها نادرة في جميع أنحاء الصين وأفريقيا وأميركا الجنوبية.

تحويل الهيدروجين إلى ميثانول

قد تستفيد المناطق التي تواجه مشكلات في تخزين الوقود في كهوف تحت الأرض من الحل الإبداعي لتحويل الهيدروجين إلى ميثانول الذي طوّره باحثون ألمان، أي تخزين الهيدروجين بشكل ميثانول.

ويقول خبير نماذج الطاقة، الذي يرأس قسم التحول الرقمي في أنظمة الطاقة لدى الجامعة التقنية في برلين، توم براون: "يمثّل الميثانول بديلًا جيدًا للهيدروجين، لأنه سائل يمكن تخزينه بخزانات في أيّ مكان".

ونقلت مجلة جول عن توم براون والباحث في معهد بوتسدام لأبحاث تأثير المناخ، في ألمانيا، يوهانس هامب، أن تخزين الطاقة بشكل ميثانول يمكن أن يكون فعالًا من حيث التكلفة.

ويعتمد الأمر على دمج المعدّات المنتجة للهيدروجين، والميثانول، والكهرباء، وجميعها تُسَوَّق تجاريًا، أو أنها في مرحلة التطوير الصناعي.

في هذا السياق، يتزايد إنتاج الميثانول منخفض الكربون حاليًا ليحلّ محلّ وقود الوقود القذر الذي يحرّك السفن الكبيرة، وقد جرى توضيح النوع المحدد من مولدات الكهرباء المطلوبة في محطة بقدرة 25 ميغاواط في تكساس.

حرق الغاز الطبيعي مع الأكسجين

وتقوم محطة توليد لابورت، تكساس، التي غطّتها مجلة آي إي إي إي سبكتروم (IEEE Spectrum) التي يصدرها معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات بالولايات المتحدة، عام 2018 جنبًا إلى جنب مع مخترع العملية، رودني علام، بحرق الغاز الطبيعي مع الأكسجين النقي من جهاز خاص لفصل الهواء.

وتقوم دورة علام، التي تحمل اسمه، بحرق الوقود في تيار جارٍ من ثاني أكسيد الكربون الذي يجري تسخينه وضغطه ليشكّل سائلًا كاذبًا يُعرف باسم السائل فوق الحرج.

وبعد أن يتوسع الغاز فوق الحرج لتشغيل مولد توربيني، يُتَخلَّص بسهولة من ثاني أكسيد الكربون الزائد الناتج عن تفاعل الاحتراق، وهذا يسمح بعملية احتجاز الكربون دون المشكلات المرتبطة بفصل ثاني أكسيد الكربون عن عادم التوربينات العادية.

من ناحيتها، قد تبيع "نت باور" (NET Power)، الشركة الأميركية المطورة لمحطة لا بورت بولاية تكساس الأميركية، ثاني أكسيد الكربون المحتجز إلى حقول النفط، التي تستعمله لتعزيز استخراج النفط، وهذا من شأنه أن يقلل من تأثير دورة علام في المناخ.

ويبدو أن المستثمرين مرتاحون لهذه الفكرة، فقد جمعت شركة" نت باور أكثر من 675 مليون دولار أميركي في وقت سابق من هذا العام لبناء محطة تجارية بقدرة 300 ميغاواط في تكساس، التي تعتزم الشركة تشغيلها في عام 2026.

واقترح مهندسون في جامعة تفينتي الهولندية إعادة استعمال دورة علام لحرق الميثانول في نظام طاقة متجدد بالكامل لأول مرة عام 2019، وفقًا لما رصدته منصة الطاقة المتخصصة.

ويعمل نظام التخزين المتكامل لدى هؤلاء المهندسين، وهو حلقة مغلقة تحتوي على دورة علام، على النحو التالي: يقوم جهاز التحليل الكهربائي بتقسيم جزيئات الماء إلى العناصر المكونة لها، الهيدروجين والأكسجين، ويتفاعل الهيدروجين مع ثاني أكسيد الكربون، وينتج الميثانول.

بعد ذلك، يُخزَّن الميثانول في صهاريج إلى حين الحاجة إليه بصفته بديلًا لسدّ النقص في توليد الطاقة المتجددة، ويُحرَق الميثانول والأكسجين في دورة علام لتوليد الكهرباء، ويعود فائض ثاني أكسيد الكربون إلى الخطوة رقم 2، إذ يُستعمل لتخليق المزيد من الميثانول.

حلقة تخزين الميثانول

قام براون وهامب بمحاكاة أنظمة الطاقة المتجددة في ألمانيا وإسبانيا والمملكة المتحدة، وقاموا بتحسين كل منها لاستعمال حلقة تخزين الميثانول، وشغّلوا الشبكات الناتجة خلال 71 عامًا من الطقس المسجل بين عامي 1950 و2020.

واستغلت عمليات المحاكاة الناتجة الميثانول لتزويد 7 إلى 9% من الطلب على الكهرباء في عام اعتيادي عن طريق تخزين ما يكفي لمدة تصل إلى 92 يومًا من توليد الكهرباء.

ووفقًا لبراون، يمكن لخزّان واحد مساحته 200 ألف متر مكعب أن يحتوي على ما يكفي من الميثانول لتوليد 580 غيغاواط/ساعة من الكهرباء، وهو ما يكفي لتزويد ألمانيا، أكبر اقتصاد في أوروبا، بالكهرباء لمدة 10 ساعات.

موضوعات متعلقة..

• تجربة فريدة لتخزين الهيدروجين تخفض تكلفة الإنتاج 40%
• تخزين الهيدروجين تحت الأرض في سلطنة عمان.. إمكانات واعدة تجذب أنظار العالم
• تخزين الهيدروجين والبيروفسكايت.. تقنية جديدة آمنة ومنخفضة التكلفة

اقرأ أيضًا..

• سوق خدمات تخزين النفط والغاز العالمية تلامس 1.53 مليار دولار بحلول 2030
• أكبر 5 صفقات نفطية في أكتوبر تشهد أضخم استحواذين خلال 2023 (تقرير)
• تقرير يحذر من ارتفاع أسعار النفط فوق 150 دولارًا.. متى يحدث ذلك؟