تكلفة إنتاج الهيدروجين.. 3 عوامل تضمن توفير الوقود النظيف (تقرير)
نوار صبح
ترتبط تكلفة إنتاج الهيدروجين بعوامل عديدة، أهمها الكهرباء وتقنيات الإنتاج، ويأتي ذلك وسط منافسة شديدة بين أنواع الوقود النظيف.
في هذا الإطار، بعد نشر ملخص الدراسة التي قيّمت 2000 مشروع هيدروجين حول العالم، برزت نتيجة واحدة.
في جميع حالات الاستعمال، وفّرت الكهربة تخفيضات في الانبعاثات أفضل بنسبة 80% تقريبًا من الهيدروجين، حسب تحديثات تابعتها منصة الطاقة المتخصصة.
وأظهرت البيانات أن الفائدة المناخية الإجمالية للهيدروجين، بعد احتساب جميع الخسائر والخدمات اللوجستية، كانت هامشية في معظم الحالات.
التكلفة المستوية للهيدروجين
يمكن فهم تكلفة إنتاج الهيدروجين على أفضل وجه من خلال إطار التكلفة المستوية للهيدروجين، أو "إل سي أوه إتش" LCOH.
ويجمع هذا المقياس جميع مراحل الإنتاج والتوصيل في رقم واحد.
ويشمل المقياس التكلفة الرأسمالية لأجهزة التحليل الكهربائي ومعداتها الداعمة، وتكاليف التشغيل، وتكلفة الكهرباء، وعامل سعة النظام، واستبدال وحدات المعالجة بمرور الوقت، وتكلفة التوزيع والتخزين.
وعند أخذ جميع هذه العوامل في الحسبان، يتضح أن وحدة المعالجة الكهربائية نفسها لا تتأثر إلّا بجزء يسير من التكلفة الإجمالية؛ نحو 60-70% من التكلفة الإجمالية للكهرباء، و15-25% أخرى للمعدّات الرأسمالية والتركيب، أمّا الباقي فيتألف من الضغط والنقل والتخزين.
وهذا يعني أن معدلات التعلم لأجهزة التحليل الكهربائي وحدها لا تكفي لجعل الهيدروجين رخيص الثمن إلّا إذا أصبحت الكهرباء شبه مجانية، وهو أمر مستبعَد.
وتكمن المشكلة في العلاقة الديناميكية بين تكلفة الكهرباء وعامل القدرة.
وإذا كان جهاز التحليل الكهربائي يعمل فقط عندما تكون الكهرباء المتجددة رخيصة، فسيظلّ خاملًا معظم الوقت، لذا يجب توزيع رأس المال المستثمر في هذه المحطة على عدد أقل من كيلوغرامات الهيدروجين، ما يرفع تكلفة الكيلوغرام الواحد.
أمّا إذا استمر العمل لتحسين الاستعمال، فسيستهلك الكهرباء عندما تكون الأسعار مرتفعة.
وفي كلتا الحالتين، تبقى التكلفة الإجمالية للكيلوغرام مرتفعة، ولا يوجد حل وسط سهل بين الطرفين.
تكلفة إنتاج الهيدروجين المُثلى
أعدّت شركة "لازارد" (Lazard) تقريرًا مفيدًا وغنيًا بالمعلومات لتكلفة إنتاج الهيدروجين المُثلى، لكنها ركّزت بعد ذلك على السوق الأميركية فقط وعلى عناصر محددة تتعلق ببيع صفقات الهيدروجين الكبيرة، بدلًا من توضيح أن الهيدروجين طريق مسدود عمومًا باستعمال مواد جيدة.
ويصف "قانون رايت" (Wright’s Law) طريقة انخفاض تكلفة المنتج المُصنّع مع كل مضاعفة للإنتاج التراكمي.
ويعتمد حجم هذا الانخفاض في التكلفة على مدى بساطة المنتج وتكراره.
وتتميز أدوات التثبيت القياسية، مثل البراغي والغسالات، بمعدلات تعلُّم تبلغ نحو 27% لكل مضاعفة، نظرًا لسهولة أتمتتها وإنتاجها بكميات كبيرة، وفق تفاصيل اطّلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة.
ومع ازدياد تعقيد الأنظمة، ينخفض معدل التعلم نظرًا لارتفاع عدد المكونات وخطوات التجميع والقطع المُخصصة.
وتُظهر الأنظمة الهندسية الكبيرة ذات الأنظمة الفرعية الكيميائية والكهربائية والحرارية انخفاضًا كبيرًا في تكلفة التخفيض لكل مضاعفة، نظرًا لعدم قدرتها على الاستفادة من التكرار بالطريقة نفسها.
مقارنة تكلفة إنتاج الهيدروجين
غالبًا ما يُقارن مُؤيدو ثورة تكلفة إنتاج الهيدروجين المُحللات الكهربائية بالألواح الشمسية والبطاريات، مُشيرين إلى الانخفاضات الحادّة في هذه التقنيات.
وتفشل هذه المقارنة لأن المُحللات الكهربائية لا تُصنع أو تُنشر بالطريقة نفسها.
وتُعدّ الألواح الشمسية والبطاريات بسيطة، ومُركبة، وتُنتج بكميات كبيرة بالملايين في مصانع مُؤتمتة بالكامل. وتتعلم هذه المُحللات بسرعة لأن كل مُضاعفة للإنتاج العالمي تخفض التكلفة من خلال التكرار والتوسع.
تُظهر البيانات أن ألواح الطاقة الشمسية حققت انخفاضًا في التكلفة بنسبة تقارب 20-24% لكل مُضاعفة، بينما بلغ متوسط انخفاض تكلفة بطاريات الليثيوم أيون نحو 19%.
بالمثل، تختلف المُحللات الكهربائية عن غيرها، فهي أنظمة مُعقّدة وعالية الدقة ذات أنظمة فرعية كيميائية وميكانيكية وحرارية يجب دمجها وصيانتها، وهي تُصنع بأعداد صغيرة، وعادةً ما تُخصص لكل موقع.
تُقدّر التحليلات التلوية (Meta-analyses) وبيانات الصناعة هذه المعدلات بنحو 12-15% لمُحللات غشاء تبادل البروتون الكهربائية و10-15% للتصاميم القلوية.
في عام 2024، بلغت القدرة العالمية المُركّبة نحو غيغاواط، وحتى التوقعات المتفائلة لعام 2030 تُشير إلى ما بين 40 و60 غيغاواط، سواءً كانت عاملة بالفعل أو قيد الإنشاء؛ وهذا لا يُمثّل سوى 3 أو 4 مُضاعَفات.
ومع هذه المُضاعَفات القليلة، والتعلم المُتواضع من كل مُضاعَفة، فإنّ الانخفاض المُحتمل في التكلفة بناءً على الخبرة يقتصر على ما يُقارب 40-55%.
بالمقارنة، شهدت الطاقة الشمسية والبطاريات عشرات المُضاعَفات منذ أوائل القرن الـ21.
موضوعات متعلقة..
- تكلفة إنتاج الهيدروجين منخفض الانبعاثات بحلول 2030.. الشرق الأوسط ضمن الأرخص
- لخفض تكلفة إنتاج الهيدروجين والأمونيا.. تقنية تقلص استهلاك الكهرباء 30%
- ابتكار يهبط بتكلفة إنتاج الهيدروجين الفيروزي إلى أقل من دولار للكيلوغرام
اقرأ أيضًا..
- أبرز مشروعات الهيدروجين الملغاة عالميًا في 2025 (إنفوغرافيك)
- أوابك تتوقع ارتفاع إمدادات الغاز المسال إلى 428 مليون طن في 2025
- أداء متدهور لشركات الطاقة الشمسية الصينية.. خسائر وتراجع بالأرباح
المصدر:
