تدقيق لغوي: أ. موانا دبس
قائمة المحتويات
الهيدروجين هو الجزيء الأكثر وجوداً في الكون، كما أنه يحترق بشكلٍ نظيف، ويُعتبر الهيدروجين المنتج بالطاقة النظيفة، مثل: الهيدروجين الأخضر من الحلول الواعدة لإزالة انبعاثات الكربون، والتقليل من تغير المناخ الذي تسبّبه هذه الصناعات.
ما هي استخدامات الهيدروجين؟
يستخدم الهيدروجين بكثرة في العديد من صناعات المواد الكيميائية، والتكرير، وإنتاج الأمونيا، ويمكن استخدامه كوقودٍ نظيفٍ لتشغيل المركبات الكهربائية التي تعمل بخلايا الوقود، والقضاء على انبعاثات العادم الضارة، كما يمكن استخدام الهيدروجين الأخضر في توليد الطاقة الكهربائية، مما يوفر بديلاً مستدامًا للوقود الأحفوري، ويمكن استخدامه أيضًا كمادةٍ وسيطةٍ في العمليات الصناعية. [1]
ما هي الطرق التقليدية في إنتاج الهيدروجين؟
1- إنتاج الهيدروجين الرمادي
يتمُّ إنتاج الهيدروجين عادةً من الغاز الطبيعي عن طريق إعادة تشكيل غاز الميثان (Methane reforming) أو من الفحم (Coal) بعملية تحويله إلى غاز (Gasification)، وذلك باستخدام طاقةٍ ناتجةٍ من الوقود الأحفوري (Fossil fuel)، يسمّى عندها بالهيدروجين الرمادي. إن عملية إعادة تشكيل الغاز الطبيعي المستعملة في إنتاج الهيدروجين هي العملية الرئيسية، والأكثر استخداماً لإنتاج الهيدروجين حالياً، وتنتج انبعاثات حوالي 9 كيلوغرام من ثاني أوكسيد الكربون لكل كيلوغرام من إنتاج الهيدروجين.
2- إنتاج الهيدروجين الأزرق
يتمُّ إنتاجه من التحليل الكهربائي للماء باستخدام مصدر طاقةٍ من الوقود الأحفوري (Fossil fuels) أو الغاز، ويتمُّ احتجاز الكربون وعزله (منعه من الانطلاق في الجو)، يسمّى عندها بالهيدروجين الأزرق. [1]
ما هو الهيدروجين الأخضر؟
الهيدروجين الأخضر (Green Hydrogen) هو ببساطةٍ هيدروجين يتمُّ إنتاجه بدون انبعاثات الغازات الدفيئة (الكربون) أو بانبعاثاتٍ قليلةٍ جداً منها، ويتم إنتاجه بعمليةٍ صديقةٍ للبيئة عن طريق تقسيم الماء إلى هيدروجين وأكسجين من خلال عملية تسمّى التحليل الكهربائي، ثم يخزن الهيدروجين لاستخدامه في تطبيقاتٍ مختلفة.
يتمُّ الحصول على الطاقة الكهربائية اللازمة لتحليل الماء من مصادر الطاقة المتجددة، مثل: الطاقة الشمسية، وطاقة الرياح، والطاقة الكهرومائية، وغيرها، ويُعتبر الهيدروجين أخضراً إذا تمّ إنتاجه بانبعاثاتٍ أقل من 0.45 كيلو جرام من مكافئ الكربون لكل 1 كيلو جرام من الهيدروجين. [1]
كيف يتمُّ التوجه إلى استخدام الهيدروجين الأخضر؟
لإنشاء اقتصادٍ جيدٍ للهيدروجين الأخضر، وخلق فرص العمل لهذا المصدر النظيف للطاقة، يجب جعل إنتاجه منافساً من حيث التكلفة مع أشكال إنتاج الهيدروجين الأخرى، ولمواجهة هذه التحديات تقوم الشركات بتطوير إنتاج الهيدروجين الأخضر.
تتمثل التحديات في ضمان ألا يؤدي إنتاج الهيدروجين الأخضر الجديد إلى زيادة الانبعاثات، وجعله مصدر طاقةٍ نظيفٍ يستعمل في الشبكات الكهربائية، مع إمكانية استخدامه بمرونةٍ في الصناعة، ليصبح قادراً على المنافسة من حيث التكلفة، وجعل استخداماته متنوعة، وبالتالي يجب إنتاج كل ما يلزم لإنتاجه واستخدامه، مثل:
1- تصنيع المحللات الكهربائية اللازمة لإنتاج الهيدروجين الأخضر.
2- توليد الطاقة النظيفة اللازمة لإنتاج الطاقة اللازمة لتحليله.
3- بناء وتشغيل مرافق الهيدروجين الأخضر (مولدات إنتاج الكهرباء، ومنه خزانات الهيدروجين). [1]
تكامل تخزين الطاقة والهيدروجين الأخضر
تقوم أنظمة تخزين الطاقة بتخزين الكهرباء الزائدة المولدة من المصادر المتجددة خلال فترات التوليد العالي، وتزويدها للمحللات الكهربائية عندما يكون توليد الطاقة المتجددة منخفضًا أو متقطعًا.
1- تخزين الطاقة بالبطاريات
تقوم أنظمة تخزين طاقة البطاريات بتخزين فائض الكهرباء المولد من المصادر المتجددة، وتفريغه عندما يتجاوز الطلب على الكهرباء في مصنع إنتاج الهيدروجين الأخضر قدرة التوليد الحالية.
2- تخزين الهيدروجين
إلى جانب تخزين الكهرباء الزائدة، يمكن أيضًا تخزين الهيدروجين الأخضر المنتج لاستخدامه في المستقبل. [2]
ما هي معوقات استخدام الهيدروجين؟
يُعتبر الهيدروجين غازاً سريع الاشتعال، وبالتالي يحتاج إلى طرقٍ خاصةٍ لتخزينه، ومواد خاصة لصناعة خزاناته، وتجهيزاتٍ خاصة تتعلق بالأمان، وتُعتبر مشكلة الأمان في تخزينه، وعدم وجود البنية التحتية اللازمة من الخزانات، وأنابيب النقل، ومحطات التزويد أهمّ المعوقات لانتشار الهيدروجين.
توفر أنظمة تخزين الهيدروجين، مثل: خزانات الهيدروجين المضغوطة أو الكهوف تحت الأرض، وسيلةً لتخزين كمياتٍ كبيرةٍ من الهيدروجين الأخضر، كما تُعتبر تكلفة التحليل الكهربائي للهيدروجين المرتفعة من المعوقات الأخرى لانتشاره السريع. [2]
الهيدروجين الأخضر والاستدامة
في محطة إنتاج الهيدروجين الأخضر، يحدد مصدر الطاقة المستخدم في التحليل الكهربائي مدى استدامة العملية، وتأثيرها البيئي، ويتمُّ إنتاجه باستخدام الكهرباء من مصادر الطاقة المتجددة، وعندما يتمّ إنتاج الهيدروجين الأخضر، فإن المنتج الثانوي الوحيد هو بخار الماء، مما يجعله عامل تمكينٍ رئيسي لمستقبل الطاقة النظيفة والمستدامة.
إن المشكلة الرئيسية في جعل نظام الطاقة لدينا مستداماً هو إيجاد طرقٍ لإنتاج الطاقة من مصادر الطاقة المتجددة والنظيفة، وإيجاد طرقٍ نظيفة لتخزين هذه الطاقة، وإيجاد طرقٍ نظيفة لنقلها، وإيجاد طرقٍ نظيفةٍ لإعادة استخدامها.
الخلاصة
مع ارتفاع الطلب على الهيدروجين الأخضر، فإن تسخير مصادر الطاقة المتجددة، واستخدام محللات الماء الكهربائية الحديثة، وإيجاد طرقٍ آمنة لنقله وتخزينه سيجعل انتشاره الكبير قابلاً للتحقيق.
المراجع البحثية
1- Willhouse, M. (2023, June 23). Green Hydrogen. ACP. Retrieved December 16, 2023
2- Herold, N., & Herold, N. (2023, November 16). How is green hydrogen produced? MECO. Retrieved December 16, 2023
