بحث مصري لإنتاج وتخزين الهيدروجين الأخضر بطريقة مبتكرة
داليا الهمشري
في ظل الخطط العالمية للتوسع في إنتاج وتخزين الهيدروجين الأخضر، يتنافس الباحثون على التوصل إلى تقنيات جديدة لنشر هذا الوقود النظيف على نطاق واسع، وبأفضل جدوى اقتصادية ممكنة.
وفي هذا الإطار، تناول أحد مشروعات التخرج بكلية الهندسة في جامعة حلوان المصرية، تقنية جديدة لتخزين وإنتاج الهيدروجين في محطات إنتاج الكهرباء.
أجرى البحث مجموعة من طلاب الفرقة الرابعة من هندسة القوى الميكانيكية بالكلية، وهم: أحمد حاتم وأسامة حلاوة وألبير ماجد وأندرو جورج وباسل محمد وبيتر بطرس وبيشوي كرم وديفيد ناجح، تحت أشراف الدكتور أبو المجد هاشم.
تقوم فكرة الدراسة على إنشاء محطة توليد كهرباء بالبخار دون إصدار انبعاثات ضارة بالبيئة عن طريق استعمال مجمع الطاقة الشمسية المركزة بديلًا للوقود الأحفوري، ومن خلاله إنتاج الهيدروجين الأخضر وتخزينه.
وتهدف هذه الطريقة المبتكرة إلى خفض الانبعاثات الكربونية وتقليل تكلفة التشغيل بشكل واضح، مما يترتب عليه خفض سعر وحدة الكهرباء المُنتجة.
تخزين الكهرباء
أوضح أحد القائمين على البحث المهندس ألبير ماجد -في تصريحات إلى منصة الطاقة المتخصصة- أن المشروع يقدّم نهجًا مبتكرًا لتوليد الكهرباء النظيفة وتخزينها من خلال تطوير نموذج عمل لمحطة توليد كهرباء على أساس دورة رانكن المُعدلة.
وتعود دورة رانكن إلى العالم الإسكتلندي ويليام رانكن، وتُعدّ الركيزة الأساسية في الديناميكا الحرارية المتعلقة بالمحرك البخاري، وتعتمد على تحويل الطاقة الحرارية إلى كهرباء من خلال تغذية حلقة مغلقة بالحرارة من مصدر خارجي، وعادة ما تستعمل الماء.
وتُستعمل دورة رانكن في توليد 80% من الكهرباء عالميًا، سواء المُولّدة من الطاقة المتجددة (منشآت الطاقة الشمسية الحرارية والطاقة الحيوية والانشطار النووي) أو الوقود الأحفوري (الفحم – الغاز الطبيعي- النفط).
يقول ألبير ماجد، إن آلية عمل التقنية الجديدة تتضمن استعمال سخانات تعمل بالطاقة الشمسية في تسخين المياه، ثم تمرير البخار الناتج على الجهاز الجديد المُسمى"Separator Corrugated Steam"، الذي يقوم بدوره بتنقية المياه لرفع جودتها ثم إدخال البخار المصحوب بالطاقة الحرارية في توربين لتوليد الكهرباء للشبكة.
وأضاف أنهم يعملون -كذلك- على تحسين كفاءة جهاز الـ Separator Corrugated Steam بالتنسيق مع المعيدة في الأكاديمية العربية للعلوم والتكنولوجيا والنقل البحري المهندسة مها محمد، التي أوشكت على إنهاء الحسابات النظرية وتحليلات المحاكاة التي تؤثّر بالتبعية في زيادة كفاءة المنظومة بالكامل.
وأوضح أن أحمال الشبكة عادة تكون غير ثابتة، مضيفًا أنه في حالة انخفاض الأحمال تُستعمل الكهرباء المُهدرة في عملية تحليل كهربائي لإنتاج الهيدروجين الأخضر، الذي يُحفظ في خزان كبير، ويمكن تخزينه في صورته الحالية أو تحويله إلى أمونيا خضراء.
ومن ثم تكون التقنية الجديدة قد استغلت فائض الكهرباء على الشبكة في إنتاج الهيدروجين وتخزينه.
وأضاف ماجد أنه يمكن تخزين الحرارة الزائدة في الملح المنصهر، مما يسمح بتوليد الكهرباء حتى خلال الليل أو الأوقات الغائمة.
تغذية شبكة الكهرباء
قال الباحث ألبير ماجد، إن التقنية الجديدة تقدّم حلولًا عدّة، من بينها أن التوربينات البخارية المتصلة بمولد التيار المتردد تعمل على تغذية الشبكة بالكهرباء خلال زيادة الأحمال، وتوجيه فائض الطاقة إلى المحلل الكهربائي لإنتاج وتخزين الهيدروجين الأخضر خلال أوقات انخفاض الطلب.
وأضاف أنه بالإمكان تخزين الهيدروجين الناتج بأشكال مختلفة، بما في ذلك خلايا الوقود والأمونيا الخضراء، لاستعمالها في المستقبل، مما يجعل النظام قابلًا للتكيف بدرجة كبيرة ومتعدد الاستعمالات.
وتابع قائلًا: "يتوافق مشروعنا مع أهداف الاستدامة والتوسع في مصادر الطاقة المتجددة وإنتاج الهيدروجين، ويعرض نهجًا شاملًا لتوليد الطاقة وتخزينها واستعمالها، والإسهام في مستقبل أكثر خضرة".
واستطرد أن التقنية الجديدة تمثّل نموذجًا لمحطة طاقة مبتكرة، مع تسخير كل من إمكانات الطاقة الشمسية والهيدروجين الأخضر، مما يمهّد الطريق لمزيد من أساليب توليد الطاقة الصديقة للبيئة.
خفض الانبعاثات
أوضح الباحث المصري -في تصريحاته إلى منصة الطاقة المتخصصة- أن محطات توليد الكهرباء باستعمال الوقود الأحفوري مثل الفحم أو الغاز الطبيعي تُنتج انبعاثات ضارة بالبيئة، منها: ثاني أكسيد الكربون، وأكاسيد النيتروجين، والجسيمات (مثل رماد الفحم أو رماد السيليكا)، وثاني أكسيد الكبريت.
وأكد أن محطات الكهرباء التقليدية تزيد من تلوث الهواء، وتفاقم أخطار تغير المناخ، مما يؤثّر سلبًا في الصحة العامة والبيئة، ومن ثم ستكون التقنية الجديدة (إنتاج وتخزين الهيدروجين الأخضر) أحد الحلول العملية في إطار الجهود الدولية لتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري وخفض الانبعاثات.
موضوعات متعلقة..
- الهيدروجين الأخضر في الهند قد يكون طوق نجاة من فاتورة واردات الطاقة الهائلة
- خفض تكلفة إنتاج الهيدروجين الأخضر.. إنجاز جديد لشركة ناشئة (تقرير)
- تقنية جديدة لإنتاج الهيدروجين الأخضر تتيح زيادة تطبيقاته العملية
اقرأ أيضًا..
- الطاقة النووية في أوروبا تدعم الخطط المناخية.. و3 دول تقود الطفرة
- أسعار الهيدروجين الأخضر في أوروبا لن تنخفض بحلول 2030 (تقرير)
- إنتاج النفط الصخري الأميركي.. أنس الحجي يفسر ارتفاعه لمستويات تاريخية
- تخزين الهيدروجين أم الميثانول.. أيهما أفضل لدعم الكهرباء المتقطعة؟ (تقرير)
