إنتاج الهيدروجين الأخضر.. كيف يوازن بين العرض والطلب على الكهرباء؟ (تقرير)

يساعد إنتاج الهيدروجين الأخضر في موازنة العرض والطلب على الكهرباء، وذلك اعتمادًا على جيل جديد من المنصات التي تشغل مساحة في مزارع الرياح البحرية.

في المقابل، يمثّل تقطع طاقة الرياح البحرية تحديًا وفرصة لإنتاج هذا الهيدروجين النظيف، حسب تقرير اطّلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن).

ويمكن إنتاج الهيدروجين الأخضر في مزارع الرياح البحرية خارج الشبكة، وفي حالة ربطها بالشبكة، فيمكن إنتاجه في أوقات الذروة عن طريق تشغيل المحللات الكهربائية، ثم تخزينه لاحقًا.

وتقول مستشارة الشؤون العامة لدى شركة الهيدروجين النرويجية هايستار Hystar، سين ماير جينسن: "هناك دور مهم يؤديه الهيدروجين الأخضر الذي يمكن أن يعمل على نطاق مختلف عن البطاريات لموازنة التقلبات في العرض والطلب على إنتاج الطاقة المتجددة".

إثبات كفاءة جهاز التحليل الكهربائي

في إطار مشروع هاي بايلوت HyPilot، تخطط شركة إكوينور النرويجية لإثبات كفاءة جهاز التحليل الكهربائي بغشاء التبادل البروتوني (PEM) من شركة هايستار Hystar لإنتاج الهيدروجين الأخضر، المصمم خصوصًا للناتج المتغير الموجود عادةً في تطبيقات الرياح البحرية.

ويمكن لمحللات غشاء التبادل البروتوني الكهربائية أن تزيد وتنقص الإنتاج بسرعة للتعامل مع التقلبات في الكهرباء، على الرغم من أن التشغيل والإيقاف المتكرر قد يؤدي إلى تدهور المكونات، لكن مشروع سيلايف Sealhyfe أثبت أنه يمكن التغلب على التحديات في البحر.

بدورها، أجرت شركة لايف الفرنسية Lhyfe تجربة لمدة 14 شهرًا لمحلل كهربائي بغشاء التبادل البروتوني PEM بقوة 1 ميغاواط من الشركة الأميركية "Plug" التي أكدت قدرة النظام على إدارة تقلّب الطاقة التي تُجَرَّب، بما في ذلك عند أقصى قدرة إنتاجية، حسبما رصدته منصة الطاقة المتخصصة.

وكان الأداء الذي حُقِّقَ مرتفعًا كما هو الحال على الأرض، وتهدف شركة "لايف" إلى تشغيل نظام بقوة 10 ميغاواط من عام 2026، وفق موقع مجلة أوفشور إنجينير.

في مشروع آخر، تعمل شركة سويتش إتش 2 البريطانية SwitcH2 وبي دبليو أوفشور النرويجية BW Offshore على تطوير وحدة الإنتاج والتخزين والتفريغ العائمة بالأمونيا الخضراء البحرية القادرة على إنتاج 790 طنًا من الأمونيا الخضراء يوميًا في ذروتها باستعمال محطة تحليل كهربائي بقوة 300 ميغاواط.

وستستعمل وحدة الإنتاج والتخزين والتفريغ العائمة طاقة الرياح والأمواج، المحولة إلى تيار مستمر على متنها، لتشغيل المحللات الكهربائية بغشاء التبادل البروتوني.

وقال مدير العلاقات الدولية لدى شركة سويتش إتش 2، بوب ريتفيلدت: "إن نظام توليد وتوزيع الكهرباء في السفينة قادر على إنتاج الكهرباء اللازمة لإبقاء المحللات الكهربائية تعمل في جميع الأوقات، لأننا نستطيع إضافة الكهرباء من نظام توليد الكهرباء في السفينة، بالإضافة إلى الطاقة المتجددة".

وأضاف: "بهذه الطريقة نتجنّب أيّ إغلاق للمحطة، ونكون قادرين دائمًا على توليد الأحمال الأساسية اللازمة للاستمرار في التشغيل، حتى في الأيام التي لا توجد فيها رياح".

وأوضح أن "من المنطقي والأكثر اقتصادًا أن يكون لدينا منصة مركزية للمحللات الكهربائية التي تعمل على إنتاج الهيدروجين الأخضر.. في حالة النشر غير المركزي على توربينات الرياح الفردية، فهذا يعني أنه توجد أوقات لا يمكنها فيها الإنتاج على الإطلاق إذا لم تتمكن من تخزين الكهرباء".

وأكد أنه سيكون من الصعب إعادة التشغيل، ومن المرجّح أن تتطلب تخزين الهيدروجين أو طاقة البطارية في التوربين للتغلب على الموقف، ما يجعلها مكلفة للغاية.

وأردف: "ستظل أجهزة التحليل الكهربائي المركزية التي تستعمل لإنتاج الهيدروجين الأخضر تعمل دائمًا، إذ يمكننا توفير كهرباء إضافية من نظام السفينة عند الحاجة".

الجمع بين طاقة الرياح والأمواج والطاقة الشمسية

أشار مدير العلاقات الدولية لدى شركة سويتش إتش 2، بوب ريتفيلدت، إلى أن "الطاقة الشمسية بالإضافة إلى طاقة الرياح البحرية تُعدّ أمرًا منطقيًا للغاية".

وقال: "إن الجمع بين طاقة الرياح والأمواج والطاقة الشمسية يُعدّ أكثر استقرارًا، ولكن ما يزال من الممكن أن تكون هناك أيام تتطلب كهرباء احتياطية".

وأضاف: "إن تخزين الطاقة بشكل الأمونيا السائلة المنتجة في وحدة الإنتاج والتخزين والتفريغ العائمة لدينا يُعدّ أسهل طريقة وأكثرها اقتصادًا للقيام بذلك، ومن السهل تخزينها داخل وحدة الإنتاج والتخزين والتفريغ العائمة"، وفق موقع مجلة أوفشور إنجينير oedigital.

وذكَرَ أن "تخزين الهيدروجين أو تخزين البطاريات يُعدّ أكثر صعوبة، وليس الحل الأمثل"، وفق ما طالعته منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن).

وبحسب المشاركين في مبادرة هايسكيل HYScale الممولة من الاتحاد الأوروبي، فإن تقنية المحلل الكهربائي بغشاء التبادل الأنيوني (AEM)، التي تستعمل مواد خام غير حيوية، يمكن أن تقدّم حلًا قابلًا للتطوير واقتصاديًا.

وقال الرئيس التنفيذي لشركة سي إي إن مات الألمانية CENmat، الدكتور شوان حسيني: إن "التقنية المحددة، التي طورتها الشركة يمكن أن تعمل باستقرار عند كثافات تيار أعلى، وهذا يعني أن المحطة يمكن أن تكون أكثر موثوقية".

وأضاف حسيني أن "متطلبات المساحة المنخفضة مهمة، لأن تركيب أجهزة التحليل الكهربائي المتوقع أن تصل إلى 4-5 تيراواط بحلول عام 2050، سيتطلب مساحة كبيرة لدى تشغيل المحللات الكهربائية عند كثافات تيار منخفضة".

موضوعات متعلقة..

• سفن لإنتاج الهيدروجين الأخضر من الرياح.. مشروع يعمل بالذكاء الاصطناعي
• إنتاج الهيدروجين الأخضر.. خبيرة سعودية تتحدث عن التكلفة والتحديات
• مشروع مغربي لإنتاج الهيدروجين الأخضر وتصديره يحصد الموافقة الرسمية

اقرأ أيضًا..

• حقل المرجان البحري في السعودية.. 26.5 مليار برميل تغذي العالم
• خبيرة: أزمة الكهرباء في لبنان تاريخية.. و3 مشكلات رئيسة تواجه "المؤسسة"
• قطاع الطاقة في دول الخليج يتصدّر المنطقة العربية بمشاركة النساء