التوسع في إنتاج الهيدروجين الطبيعي تجاريًا لن يتحقق قبل 2030 (تقرير)

أثارت جدوى الهيدروجين الطبيعي خلافات جوهرية حول منهجيات تقييم الموارد وآليات الاستخلاص، إذ يستهلك الطلب العالمي على الهيدروجين حاليًا ما يقارب 100 مليون طن سنويًا للتكرير وإنتاج الأمونيا، ما يخلق سوقًا محتملة إذا تم التغلّب على التحديات التقنية والتجارية.

وحسب تعريف منصة الطاقة المتخصصة، فإن "الهيدروجين الأبيض" الطبيعي يُطلق على الغاز الموجود بصورة حرة في طبقات الأرض الجوفية، وعادةً ما يُستخرج عبر عمليات الحفر، مثل التكسير المائي وحقن مزيج من المياه والرمال والمواد الكيميائية، في ضغط مرتفع، بهدف إطلاق الغاز من الصخور.

ويُطلق عليه اسم "الهيدروجين الأبيض"، تمييزًا له عن "الهيدروجين الأخضر" المستخلص من الماء، و"الهيدروجين الأزرق" المستخلص عبر حرق الوقود الأحفوري، مع استعمال تقنية احتجاز الكربون وتخزينه، وغيره من الأنواع.

وكشفت حلقة نقاشية عُقدت في ديسمبر/كانون الأول 2025، بمشاركة 3 خبراء ذوي وجهات نظر متباينة، عن خلافات جوهرية حول منهجيات تقييم موارد الهيدروجين الطبيعي والجداول الزمنية للتسويق، ما يُبرز حالة الضبابية التي تُحيط بهذا القطاع الناشئ.

الهيدروجين الطبيعي من باطن الأرض

أكد المستشار السابق لوكالة مشروعات البحوث المتقدمة في مجال الطاقة (ARPA-E)، دوغلاس ويكس، الذي يعمل حاليًا مع مطوري الهيدروجين الطبيعي، أهمية الحلول الهندسية وإمكانات التحفيز.

وأشار إلى القدرة على التحكم في توليد الهيدروجين الطبيعي من باطن الأرض من خلال عملية التحلل المائي وغيرها من الآليات، وتعزيزها.

وقدّم عالم الجيولوجيا الذي يمتلك خبرة 35 عامًا في تقييم موارد باطن الأرض، أرنوت إيفرتس، حسابات تُشير إلى أن كثافة الموارد في أنظمة التسرب قد تكون منخفضة جدًا للاستغلال التجاري، ما يتطلّب مئات الكيلومترات المربعة لتزويد مصفاة نفط واحدة.

بدوره، يرى مؤسس شركة أفاليو (Avalio) أحد أوائل المؤيدين لنظرية الهيدروجين البدائي، فيتالي فيدافسكي، أن الهيدروجين الطبيعي ينشأ من هيدريدات لبّ الأرض ويتدفق عبر هياكل تشبه المداخن، ما يستلزم اتباع مناهج استكشاف مختلفة عن منهجيات النفط والغاز التقليدية.

آليات الاستخلاص وتقدير كمية الموارد

يتمحور الخلاف الأساسي حول آليات الاستخلاص وتقدير كمية الموارد.

وطبّق عالم الجيولوجيا الخبير في تقييم موارد باطن الأرض، أرنوت إيفرتس، مبادئ هندسة البترول لحساب أن الهيدروجين المذاب في المياه الجوفية تحت الضغط الهيدروستاتيكي ينتج عنه كثافة موارد تبلغ 1000 طن لكل كيلومتر مربع أو أقل.

وهذا يعني أن مصفاة البترول التي تتطلّب 50 ألف طن سنويًا لمدة 10 سنوات ستحتاج إلى الوصول لنحو 500 كيلومتر مربع من مساحة الموارد.

ويفترض هذا الحساب أن الهيدروجين موجود بصفة أساسية في الحالة المذابة وليس بوصفه غازًا حرًا محصورًا، وهو استنتاج توصل إليه إيفرتس من بيانات الضغط التي تُظهر تدرجات الضغط الهيدروستاتيكي في آبار من أستراليا وغيرها، بدلًا من تدرجات الغاز التي تشير إلى تراكمات الغاز الحر.

من ناحيته، طعن المستشار السابق لوكالة مشروعات البحوث المتقدمة في مجال الطاقة، دوغلاس ويكس، في هذا الإطار، لافتًا إلى أنّ قياس المقاطع السميكة من الصخور فوق المافية بالكيلومترات بدلًا من الأمتار يُغيّر حسابات الحجم بصورة كبيرة مقارنةً بمكامن النفط والغاز.

واستشهد بعمل تجريبي حديث أجرته شركة ألكسيس تمبلتون (Alexis Templeton) في سلطنة عُمان، يُبيّن توليد الهيدروجين من خلال حقن الماء في البيريدوتيت الجاف، مع إقراره بأنّ العمل ما يزال استكشافيًا.

إنتاج الهيدروجين بمعدلات تُبرّر الاستثمار

يتمحور السؤال الهندسي الرئيس حول ما إذا كانت الأنظمة المُحفّزة قادرة على إنتاج الهيدروجين بمعدلات تُبرّر الاستثمار الرأسمالي، وهو سؤال مُعقّد بسبب اعتبارات كيمياء التوازن التي تحدّ من تركيزات الهيدروجين في السوائل الجوفية.

ورفض مؤسس شركة أفاليو (Avalio) أحد أوائل المؤيدين لنظرية الهيدروجين البدائي، فيتالي فيدافسكي، فرضية أنّ الهيدروجين الطبيعي يُشكّل رواسب مضغوطة تُشابه حقول الغاز الطبيعي، لافتًا إلى التفاعل الكيميائي للهيدروجين وتقلباته يمنعان تكوّن المصائد على مرّ الزمن الجيولوجي.

ويقترح نموذجه القائم على التدفق أنّ الهيدروجين يتدفق باستمرار من مصادر عميقة عبر قنوات مُركّزة، مّا يتطلّب تحديد مناطق التدفق العالي بدلًا من التراكمات المحصورة.

ويُؤدي هذا الاختلاف المفاهيمي إلى إستراتيجيات استكشاف مختلفة جذريًا، إذ يُركز نهج فيدافسكي على الكشف الجيوفيزيائي عن هياكل التدفق الرأسي بدلًا من أشكال المصائد التقليدية.

مستهلكو الهيدروجين الصناعي

يحتاج مستهلكو الهيدروجين الصناعي إلى إمداد مستدام على مدى عقود تتراوح مدتها بين 10 و15 عامًا، وفقًا لتحليل أجرته مجموعة أكسفورد إنرجي غروب (Oxford Energy Group)، مع وجود احتياطيات معتمدة تدعم هذه الالتزامات.

وتحتاج مصفاة بترول نموذجية تستهلك 50 ألف طن سنويًا إلى ما بين 500 ألف و750 ألف طن من الاحتياطيات المؤكدة لتأمين التمويل واتفاقيات الشراء.

ولم يُعلن أي مشروع للهيدروجين الطبيعي علنًا شهادات احتياطيات بهذه الأحجام، على الرغم من أن شركات الاستكشاف قد أعلنت مؤشرات للهيدروجين وشذوذات غازية في التربة دون تحديد كميات قابلة للاستخراج أو استدامة معدل التدفق.

وتُنتج بئر مائية، التي يُستشهد بها غالبًا بوصفها دليلًا على جدوى المشروع، الهيدروجين من بئر حُفرت عام 1987، إلا أن معدلات الإنتاج ومؤشرات الاستدامة ما تزال غير موثقة بصورة كافية في المصادر العامة.

وقد أثبتت مشروعات في نبراسكا وأستراليا وغيرها وجود الهيدروجين من خلال الحفر دون إثبات جدواه التجارية.

وتعكس الفجوة بين اكتشاف الهيدروجين وإنتاجه تجاريًا تحديات شائعة في تطوير الموارد غير التقليدية، حيث يختلف وجود الموارد اختلافًا جوهريًا عن إمكان استخراجها اقتصاديًا.

متطلبات الإنتاجية

تزيد متطلبات الإنتاجية من تحديات كثافة الموارد، فبئر واحدة تنتج 1000 طن سنويًا في مصفاة تحتاج إلى 50 ألف طن سنويًا تتطلّب 50 بئرًا، فيما إنتاجية 10 آلاف طن لكل بئر تقلل المتطلبات إلى 5 آبار.

وتعتمد إنتاجية البئر على نفاذية المكمن، وآليات دعم الضغط، ومستويات تشبع الهيدروجين، وهي معايير لا تزال غير موصوفة بدقة في أنظمة الهيدروجين الطبيعي.

ويُشكّل سلوك النفاذية النسبية لأنظمة الهيدروجين والماء عند مستويات تشبع منخفضة بالهيدروجين تحديات إنتاجية، إذ يبقى الماء هو الطور المتحرك السائد ما لم تتجاوز مستويات تشبع الغاز الحر عتبات حرجة.

وبرزت عملية تحقيق الربح من الإنتاج الأولي بوصفها عقبة رئيسة، إذ أقرّ الخبراء الـ3 بأن المستهلكين على نطاق صناعي لن يلتزموا بموارد غير مُؤكدة.

وأكد المستشار السابق لوكالة مشروعات البحوث المتقدمة في مجال الطاقة، دوغلاس ويكس، أهمية سوق الهيدروجين التجاري في الولايات المتحدة التي تخدمها 2500 مقطورة أنابيب غاز مضغوط.

وأشار إلى أن أنظمة التنقية والضغط المتنقلة قد تُمكّن من تحقيق الربح من الإنتاج في مراحله المبكرة دون الحاجة إلى بنية تحتية لخطوط الأنابيب أو عملاء صناعيين على نطاق واسع.

ويُشبه هذا النهج تطوير الغاز الصخري، إذ سبق الإنتاج الموزع الذي يُغذّي الأسواق القائمة تطوير الحقول على نطاق واسع.

أثبتت المقارنة الزمنية مع تطوير الغاز الصخري فائدتها، حسب مصادر تابعتها منصة الطاقة المتخصصة.

فقد طوّرت الأبحاث الأساسية التي أجراها المختبر الوطني الأميركي لتكنولوجيا الطاقة في ثمانينيات القرن الماضي تقنيات الحفر الأفقي والتكسير الهيدروليكي.

وأجرت شركة ميتشل إنرجي (Mitchell Energy) تجارب ميدانية طوال تسعينيات القرن الماضي قبل تحقيق معدلات تدفق اقتصادية في عام 1997، مع توسع الإنتاج التجاري على مدى العقد التالي.

ويوفّر هذا المسار الذي امتد لـ30 عامًا، من الفكرة إلى الإنتاج التجاري، سياقًا زمنيًا للهيدروجين الطبيعي، على الرغم من أن المؤيدين يرون أن التقنيات الحديثة تحت السطحية وتحليل البيانات يمكن أن يقللا فترات التطوير.

إنتاج الهيدروجين المحفّز

أثار إنتاج الهيدروجين المحفّز عن طريق حقن الماء في الصخور فوق المافية جدلًا خاصًا.

وأشار المستشار السابق لوكالة مشروعات البحوث المتقدمة في مجال الطاقة، دوغلاس ويكس، إلى أن التكسير المائي الهيدروليكي في الولايات المتحدة في التكوينات الصخرية المغلقة يحقّق الآن انتشارًا للكسور يُقاس بالكيلومترات بدلًا من الأمتار.

يأتي ذلك على الرغم من أن فيدافسكي وإيفرتس تساءلا عما إذا كانت هندسة الكسور في الصخور البلورية ستدعم مساحة سطح تفاعل كافية لإنتاج الهيدروجين تجاريًا.

ويختلف شكل الشقوق المستوية، وهو الشكل النموذجي في الصخور البلورية، عن تعقيد شبكة الشقوق الموجودة في التكوينات الرسوبية، ما قد يحد من مساحة السطح التفاعلي مقارنةً بتكاليف التحفيز.

وتعكس الاختلافات في منهجية الاستكشاف نماذج مفاهيمية مختلفة. تتبع الشركات التي تحفر بالقرب من آبار قديمة ذات مؤشرات تاريخية للهيدروجين، مناهج النفط والغاز التقليدية في استغلال المواقع المعروفة.

وانتقد إيفرتس هذه الإستراتيجية لافتقارها إلى النضج المناسب للمواقع المحتملة، مشيرًا إلى أن استكشاف البترول الناجح يتطلب تحليلًا منهجيًا للتكوينات الجيولوجية، وتحديد الصخور المصدرية، والمكامن، والطبقات العازلة، ومسارات الهجرة قبل الحفر.

وأكد أن استكشاف الهيدروجين الطبيعي يتجاوز إلى حد كبير هذا الإطار التحليلي، حيث يُحفر بدلًا من ذلك بالقرب من الشذوذات التاريخية دون إظهار فهم لأنظمة الهيدروجين.

وتزعم شركة فيدافسكي، من خلال أساليبها الخاصة في أخذ عينات التربة والتحليل الجيوفيزيائي، قدرتها على تحديد مسارات التدفق الرأسي التي تغفلها الأساليب التقليدية، إلا أن تفاصيل المنهجية تبقى سرية لأسباب تنافسية.

ويُشكل هذا تحديًا في التحقق، وهو أمر شائع في قطاعات الموارد الناشئة، حيث يوفّر التمايز التقني ميزة تنافسية، ولكنه يحدّ من التقييم المستقل للقدرات المزعومة. ويؤثر التوتر بين الأساليب الخاصة والشفافية العلمية في مصداقية القطاع، إذ يُقيّم المستثمرون الروايات التقنية المتنافسة.

مسارات السوق

يُوضح تركيز النشاط في مقاطعة كيبيك الكندية مسارات السوق، إذ استحوذت شركة "كيو آي إم سي" (QIMC) على مواقع أراضي بناء على مسوحات غاز التربة، تلتها شركات متعددة في الاستحواذ على مساحات مجاورة.

وقد ميّز فيدافسكي بين استكشاف "كيو آي إم سي" القائم على التدفق والمنافسين الذين يتبعون إستراتيجيات الاستحواذ على الأراضي دون أسس تقنية مماثلة، إلا أن التحقق الخارجي من هذه الفروقات لا يزال محدودًا نظرًا إلى قلة البيانات العامة.

ويُحاكي نمط التهافت على الأراضي المراحل المبكرة لمشروعات موارد أخرى، إذ تُحفز الاكتشافات الأولية المضاربة قبل نضوج الفهم التقني.

وتختلف تقديرات تكلفة إنتاج الهيدروجين الطبيعي اختلافًا كبيرًا، وغالبًا ما تستثني عناصر حاسمة تتجاوز حفر الآبار.

وأشار إيفرتس إلى أن تحليلات التكاليف المنشورة عادةً ما تُغفل تصميم الإكمال، والمرافق السطحية، وبنية خطوط الأنابيب، وأنظمة التخلص من المياه، ومعالجة الغاز لتحقيق مواصفات النقاء المطلوبة.

وقد أثبتت هذه التكاليف المُغفلة أهميتها الحاسمة في اقتصادات الغاز الصخري، إذ مثّل الحفر جزءًا صغيرًا من إجمالي نفقات تطوير الحقل.

وفي الوقت نفسه، يواجه الهيدروجين الطبيعي تكاليف مماثلة أو أعلى للمرافق، نظرًا إلى تحديات توافق المواد مع الهيدروجين ومتطلبات النقاء لتطبيقات الاستعمال النهائي.

ويواجه القطاع معضلة كلاسيكية، إذ يتطلّب تحديد كمية الموارد إجراء اختبارات إنتاجية، في حين يتطلّب تمويل البنية التحتية للإنتاج احتياطيات معتمدة.

وقد أثر هذا الترابط الدائري في تطوير الغاز الصخري إلى أن أثبتت الشركات المُشغِّلة المُتقبِّلة للمخاطر جدواه التجارية، ما أتاح مشاركة أوسع في القطاع.

من ناحية ثانية، يفتقر الهيدروجين الطبيعي إلى تمويل حكومي للأبحاث يُضاهي برامج الغاز غير التقليدي التابعة لوزارة الطاقة، مما يُلقي بعبء التسويق على رؤوس الأموال الاستثمارية والمصادر الخيرية، بما في ذلك صندوق التحدي الذي أعلنته مؤسسة رينيسانس الخيرية مؤخرًا.

ووفقًا لتحليل إيفرتس للمعلومات المتاحة للجمهور، تُظهر بيانات الضغط من آبار الهيدروجين الطبيعي باستمرار تدرجات هيدروستاتيكية بدلًا من تدرجات الغاز.

وتشير هذه الملاحظة إلى أن الهيدروجين موجود بصورة أساسية في الحالة المذابة مع احتمالية وجود تشبعات غازية متبقية صغيرة، وهو ما يختلف جوهريًا عن حقول الغاز الطبيعي حيث تهيمن الحالة الغازية على المسام.

وتُنشئ بيئة الغاز المذاب تحديات إنتاجية تُشابه آليات دفع الغاز المذاب في خزانات النفط، إذ تعتمد الإنتاجية على تحرير الغاز المذاب من خلال خفض الضغط مع إدارة إنتاج المياه.

إنتاج الهيدروجين الطبيعي تجاريًا

قدّر عالم الجيولوجيا الخبير في تقييم موارد باطن الأرض، أرنوت إيفرتس، أن إنتاج الهيدروجين الطبيعي تجاريًا على نطاق واسع لن يتحقق بحلول عام 2030 حتى في حال نجاح عمليات الاستكشاف، مرجعًا ذلك إلى مراحل التقييم والإنتاج التجريبي المطولة اللازمة لتحديد مدى ضخامة الموارد وإنتاجيتها.

ويتعارض هذا التقدير الزمني مع بعض توقعات القطاع التي تشير إلى بدء الإنتاج التجاري في المدى القريب، ما يُبرز الفجوة بين الجداول الزمنية الترويجية والواقع التقني الذي غالبًا ما يميّز قطاعات الموارد في مراحلها المبكرة.

وستحدد مقارنة تكاليف الهيدروجين المتجدد في نهاية المطاف مكانة السوق.

وقد أثبتت عملية التحليل الكهربائي بوساطة الطاقة المتجددة وجود سلاسل إمداد راسخة، وجدوى اقتصادية مفهومة، وإمكان التوسع على الرغم من التكاليف المرتفعة الحالية.

إزاء ذلك، يجب أن يُظهر الهيدروجين الطبيعي ليس فقط الجدوى التقنية، بل القدرة التنافسية من حيث التكلفة، بما في ذلك جميع نفقات الإنتاج والتنقية والتوصيل.

تتفاوت تقديرات التكلفة الحالية للهيدروجين الطبيعي بصورة كبيرة، وتعتمد على افتراضات حول إنتاجية الآبار، وكثافة الموارد، ومتطلبات المرافق، وهي افتراضات تفتقر إلى التحقق التجريبي.

موضوعات متعلقة..

• أول بئر عربية لاستكشاف الهيدروجين الطبيعي وموعد الحفر
• خريطة مواقع الهيدروجين الطبيعي في تكساس قد ترى النور خلال 2025
• دوائر الجن وراء استكشاف الهيدروجين الطبيعي

اقرأ أيضًا..

• تقرير صادم: الحياد الكربوني في بريطانيا يهدد الحريات.. ويُنذر بانهيار اجتماعي واقتصادي
• هل إستراتيجية ترمب للأمن القومي والطاقة قابلة للتطبيق والاستمرار؟ أنس الحجي يكشف مفاجأة
• مصافي النفط في قطر.. طاقة تكريرية مستقرة وفائض للتصدير

المصدر..

• خبراء الهيدروجين الطبيعي يناقشون الجدوى التجارية، من منصة غرين هيدروجين إنرجي نيوز.