إنتاج الهيدروجين الأخضر من كهرباء الرياح البحرية بتكلفة اقتصادية

آسماء السعداوي

2024-07-21

0 449

توصّل باحثون أميركيون إلى طريقة لإنتاج الهيدروجين الأخضر باستعمال الكهرباء المولّدة من توربينات الرياح البحرية بتكلفة اقتصادية.

ووفق موسوعة مفاهيم الطاقة في منصة الطاقة المتخصصة (مقرها واشنطن)، يُنتَج الهيدروجين عند فصل الماء بوساطة أجهزة التحليل الكهربائي إلى أكسجين وهيدروجين، وعند استعمال كهرباء الطاقة المتجددة بالعملية يُطلق على الهيدروجين أخضر.

وحدّد باحثو المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) مناطق بعينها لتحقيق الجدوى الاقتصادية لعملية الإنتاج وخاصة ساحل المحيط الأطلنطي وخليج المكسيك على الترتيب.

يأتي ذلك في إطار مساعي وزارة الطاقة الأميركية لخفض تكلفة إنتاج الهيدروجين الأخضر بنسبة 80% إلى دولار واحد للكيلوغرام بحلول عام 2030.

ووفق البحث، سيكون سعر دولارين لكيلوغرام الهيدروجين الأخضر "تنافسيًا من حيث التكلفة" في بعض التطبيقات بالمقارنة بالطرق التقليدية كثيفة انبعاثات الكربون.

إنتاج الهيدروجين الأخضر من الرياح البحرية

يقول الباحثون إنه بحلول عام 2030، ربما تسمح مجموعة من العوامل؛ منها الحوافز الحكومية وتوربينات الرياح البحرية المثبّتة وأجهزة المحللات الكهربائية الموجودة على البر بإنتاج الهيدروجين الأخضر بسعر أقل من دولارين للكيلوغرام بحلول عام 2030.

وفي ورقة بحثية جديدة، أوضح علماء المختبر الوطني للطاقة المتجددة أنه يمكن إنتاج الهيدروجين الأخضر بوساطة كهرباء توربينات الرياح البحرية بطريقة اقتصادية إذا لم تكن المياه عميقة وكان هبوب الرياح قويًا، مع الأخذ في الحسبان التقنيات المستعملة وموقع الإنتاج، بحسب نتائج الدراسة المنشورة عبر الموقع الرسمي للمختبر.

وبناء على عُمق المياه في مواقع الدراسة، درس العلماء إمكان أن تكون توربينات الرياح مثبتة بقاع المحيط أو عائمة.

وبحسب الدراسة، يُسهم موقع التخزين المختار في التكلفة النهائية؛ إذ تنخفض بنسبة تتراوح بين 20% و30% في حالة الكهوف.

وعلى نحو خاص، يقول الباحثون إن التكلفة المستوية لإنتاج الهيدروجين الأخضر، والتي تشمل أنظمة الرياح البحرية ونقل الكهرباء والهيدروجين ستكون أقل في خليج نيويورك أولًا وفي خليج المكسيك ثانيًا.

علم الولايات المتحدة وفي الخلفية توربينات رياح بحرية - الصورة من "blog.ucsusa"

وقيّم الباحثون سيناريوهين اعتمادًا على كهرباء التحليل الكهربائي المنتجة من الرياح البحرية، كما حددوا 4 مناطق ساحلية لتجربة إقامة مرافق تجمع بين إنتاج الهيدروجين الأخضر والكهرباء من الرياح البحرية.

وفي السيناريو الأول (التقليدي) أنتجت محطة رياح بحرية الكهرباء التي نُقلت عبر خطوط عالية الجهد إلى البر، وهناك أنتج جهاز تحليل الكهربائي الهيدروجين الأخضر من المياه العذبة.

وفي السيناريو الثاني فُصِل الهيدروجين عن مياه البحر المحلاة داخل موقع محطة الرياح البحرية، ثم نُقل الهيدروجين عبر خطوط الأنابيب إلى البر لتخزينه.

وفي الحالة الثانية، تطلّبت العملية مزيدًا من مرافق البنية الأساسية داخل المحيط، كما أن الجدوى الفنية هنا أقل رسوخًا.

تحدٍّ جديد

وضعت الولايات المتحدة هدف إنتاج 10 ملايين طن من الهيدروجين الأخضر بحلول عام 2030، و20 مليونًا في 2040 و50 مليونًا في 2050، وهو العام المستهدف لتحقيق الحياد الكربوني.

وتقول المؤلفة الرئيسة للدراسة ومهندسة بحوث الأنظمة الهجينة في المختبر الوطني لأبحاث الطاقة المتجددة كايتلين برونيك، إن الجمع بين إمكانات الرياح البحرية والهيدروجين قادر على توليد وتخزين الكثير من الطاقة النظيفة وإزالة الكربون من قطاعات تصعُب كهربتها.

لكنها أكدت أن نقل أجهزة المحللات الكهربائية إلى موقع مزارع الرياح البحرية من أجل إنتاج الهيدروجين الأخضر بكميات ضخمة هو تحدٍّ جديد.

ومن أجل تحقيق الاستفادة الكاملة للكهرباء المولدة من مزارع الرياح البحرية، أشارت إلى الحاجة لتوفير أجهزة تحليل كهربائي ضخمة ومعدات أخرى لتحلية المياه وتخزين الهيدروجين ونقله.

وبحسب الباحثة، ما زال إنتاج الهيدروجين الأخضر في المواقع البحرية "أرضًا لم تُستَكشف بعد"، كما يتطلب إعدادات مبتكرة لربط المعدات الضرورية كافة داخل مزرعة الرياح لإنتاج الهيدروجين الأخضر بكميات كبيرة تصل إلى 1 غيغاواط.

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..