تخزين الهيدروجين تحت الأرض.. بديل البطاريات يتطلب استثمارات بـ40 مليار دولار

دينا قدري

2024-02-01

0 783

منشأة لتخزين الهيدروجين تحت الأرض في السويد - الصورة من منصة "هيدروجين إنسايت"

تظهر أنظمة تخزين الهيدروجين تحت الأرض بوصفها بديلًا فعالًا لضمان إمدادات الكهرباء المتجددة على أساس موسمي أو سنوي، ولكن هناك عدم يقين كبير بشأن تكاليف طرق التخزين المختلفة، وفق ما رصدته منصة الطاقة المتخصصة.

وحذّرت مجموعة "إتش تو إيارت فور يوروب" (H2eart for Europe) من أنه ستكون هناك حاجة إلى ما بين 18 مليار يورو و36 مليار يورو (19.6 مليار إلى 39.1 مليار دولار) لإنشاء أنظمة تخزين الهيدروجين تحت الأرض، المطلوبة لتوفير مرونة طويلة المدى لشبكات الكهرباء الخالية من الكربون.

وتدّعي المجموعة -التي أُسِّست حديثًا- أن الهيدروجين هو الخيار الوحيد الخالي من الكربون لاستبدال الكهرباء في وقت الذروة التي تعمل بالوقود الأحفوري، لإدارة عمليات التوليد المتجددة المتغيرة على أساس موسمي، أو حتى على أساس سنوي.

ومن المرجّح ارتفاع قيمة سوق تخزين الهيدروجين من 1.5 مليار دولار متوقعة لعام 2023 إلى 6.3 مليار دولار بحلول 2030، بمعدل سنوي مركب 21.5%، وفقًا لتقديرات منصة ماركتس آند ماركتس المتخصصة (Markets and Markets).

حجم هائل لتخزين الكهرباء

أشارت مجموعة "إتش تو إيارت فور يوروب" إلى أن "البطاريات كافية لتوفير المرونة على المدى القصير من خلال تخزين كميات منخفضة نسبيًا من الكهرباء بمعدل شحن وتفريغ سريع"، مضيفة أن هذه التقنيات "تعجز عن توفير المرونة على المدى الطويل بسبب تخزين الكهرباء المحدود".

وفي الوقت نفسه، من المتوقع أن تكون الأنظمة الأكبر مكلفة للغاية، أو أن تأتي مع تأثيرات بيئية كبيرة، مثل تعدين الليثيوم، بحسب ما نقلته منصة "هيدروجين إنسايت" (Hydrogen Insight).

أمّا محطات تخزين الطاقة الكهرومائية بالضخ ومحطات الكهرباء التي تعمل بالكتلة الحيوية، التي يمكن أن توفر كهرباء قابلة للتوزيع على مدى مدة أطول من الزمن، فقد استُبعِدَت بوصفها "خيارات قابلة للتطبيق من الناحية الفنية، ولكنها غير قابلة للتطوير بشكل كافٍ ومحدودة جغرافيًا".

وتتوقع المجموعة -في تقريرها- أنه ستكون هناك حاجة إلى 209 تيراواط/ساعة من تخزين الكهرباء الإضافي قصير الأمد بحلول عام 2030، والتي يمكن ملؤها بالبطاريات، بالإضافة إلى 105 تيراواط/ساعة من التخزين من أسبوع إلى أسبوع أو من شهر إلى شهر.

وتتوقع -أيضًا- أن تكون هناك حاجة إلى 36 تيراواط/ساعة من التخزين على المدى الطويل، أي من الهيدروجين، وفق ما اطّلعت عليه منصة الطاقة.

وتستشهد المجموعة بتقدير من تقرير لم يُنشر بعد من منظمة مشغّلي البنية التحتية للغاز في أوروبا (Gas Infrastructure Europe)، ينصّ على أنه يجب تطوير 40-50 تيراواط/ساعة من سعة الغاز العاملة من تخزين الهيدروجين تحت الأرض بحلول عام 2030.

ومع ذلك، فإن المجموعة الصناعية تتبع فقط 9.1 تيراواط/ساعة من تخزين الهيدروجين الجديد المقرر تطويره بحلول عام 2030، وسيرتفع هذا الرقم إلى 22.1 تيراواط/ساعة من مشروعات تخزين الهيدروجين النقي بحلول عام 2040.

وبحلول ذلك العام، ستزداد متطلبات التخزين بشكل كبير، بناءً على استيعاب نشر مصادر الطاقة المتجددة في جميع أنحاء أوروبا، فضلًا عن الطلب المتزايد على الهيدروجين، والحاجة إلى إمدادات أساسية لمختلف الصناعات.

مشروع تجريبي لتخزين الهيدروجين في كهف ملح - الصورة من منصة "هيدروجين إنسايت"

تباين تكلفة تخزين الهيدروجين

إن النطاق الواسع لتقديرات التكلفة التي تقدّمها مجموعة "إتش 2 إيارت" لبناء ما يكفي من مخزون الهيدروجين تحت الأرض بحلول عام 2030، يرجع أساسًا إلى التباين الهائل في التكاليف بين طرق التخزين المختلفة، وكذلك ما إذا كان سيُعاد استعمال الأصول أم ستُبنى حديثًا.

ومن المتوقع أن توفر كهوف الملح، أو الهياكل الاصطناعية التي تُبنى داخل تكوينات الملح الصخري الموجودة بشكل طبيعي تحت الأرض، أقلّ تكلفة إجمالية للتخزين.

ومع ذلك، يحذّر تقرير المجموعة من أن هذه الكهوف تقتصر جغرافيًا في المقام الأول على دول شمال وسط أوروبا، في حين من المتوقع أيضًا أن تتراوح التكلفة الأولية للتطوير من 700 يورو (760.4 دولارًا) لكل ميغاواط/ساعة في حالة متفائلة، إلى 1100 يورو (1195 دولارًا) لكل ميغاواط/ساعة في تقديرها الأكثر تحفظًا.

كما اقتُرحت كهوف صخرية، أو هياكل منحوتة في الصخور المتحولة أو النارية، لكن التقرير يحذّر من أن "كلفتها العالية تجعلها مخصصة للاستعمال في مرافق الذروة بالمناطق التي تفتقر إلى خيارات تخزين بديلة".

وتقدّر المجموعة الصناعية أن تكلفة بناء هذه المباني ستبلغ 1000 يورو (1086 دولارًا) لكل ميغاواط/ساعة في حالة متفائلة، وترتفع إلى 1400 يورو (1521 دولارًا) لكل ميغاواط/ساعة في تقديرها الأكثر تحفظًا.

ويناقش التقرير -أيضًا- الخزانات وطبقات المياه الجوفية المستنفدة، وكلاهما عبارة عن هياكل صخرية مسامية تحت الأرض، بوصفها خيارات محتملة ذات نفقات رأسمالية أقل بكثير من الكهوف الملحية أو الصخرية.

وتشير التقديرات في حالة متفائلة إلى أن تكلفة كليهما ستبلغ 350 يورو لكل ميغاواط/ساعة، في حين ستكلف خزانات الغاز المستنفدة 550 يورو (598 دولارًا) لكل ميغاواط/ساعة، وطبقات المياه الجوفية 700 يورو (760 دولارًا) لكل ميغاواط/ساعة في السيناريو المحافظ.

وتشير المجموعة -أيضًا- إلى أن خزانات الغاز المستنفدة غالبًا ما توفر مساحات تخزين أكبر من الكهوف الملحية، ويستغرق بناؤها ما بين عام وعامين، اعتمادًا على ما إذا كان مشروعًا جديدًا أم منشأة لتخزين الغاز مُعادًا استعمالها.

ومع ذلك، في حين يدّعي التقرير أن "كفاءتها التاريخية في تخزين الغاز لمدد طويلة تشير إلى القدرة على استيعاب الهيدروجين، بما يتماشى مع احتياجات الطاقة المتطورة"، فإنه يعترف -أيضًا- بضرورة إجراء المزيد من الأبحاث في هذا المجال.

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..