يمكن للهيدروجين الأخضر أن يغير قواعد اللعبة عن طريق استبدال الوقود الأحفوري – نحن فقط بحاجة إلى خفض السعر

مع ابتعاد الاقتصاد العالمي عن الوقود الأحفوري ، يمكن أن يكون الهيدروجين الأخضر حاسمًا لتحقيق عالم خالٍ من الكربون بحلول عام 2050.

يقدم الهيدروجين الأخضر حلاً لإزالة الكربون من الصناعات “التي يصعب تخفيفها” مثل إنتاج الصلب والأسمدة والنقل والشحن الثقيل. تشير الإعلانات الأخيرة الصادرة عن البلدان عالية الانبعاثات إلى أن التحول إلى الهيدروجين الأخضر قد يكون أكبر ويأتي في وقت أقرب مما كان متوقعًا.

أعلن رئيس الوزراء الهندي ناريندرا مودي عن مهمة هيدروجين أخضر بقيمة 2.3 مليار دولار أمريكي ، ومن المتوقع أن تزيد بنسبة 400٪ بحلول عام 2050. ستستهلك صناعة الصلب والنقل الثقيل في الهند حوالي نصف هذا الإنتاج.

وفقًا لأحدث خطتها الحكومية ، ستنتج الصين 100.000-200.000 طن من الهيدروجين المتجدد سنويًا وسيكون لديها أسطول من 50000 مركبة تعمل بالوقود الهيدروجين بحلول عام 2025.

أعلنت إدارة بايدن استثمار 750 مليون دولار في الهيدروجين الأخضر. من المتوقع أن تولد 700000 وظيفة جديدة وتزيد من الاستثمار بمبلغ 140 مليار دولار أمريكي.

تعد الشبكة الوطنية لنيوزيلندا أكثر قابلية للتجديد من الشبكة الأسترالية ، التي لا تزال تعتمد على الفحم. ومع ذلك ، فإن كلا البلدين يستثمران في الهيدروجين الأخضر كوقود مستقبلي.

خصصت الحكومة الأسترالية 2 مليار دولار أسترالي في ميزانيتها لعام 2023 لتسريع مشاريع الهيدروجين الأخضر واسعة النطاق. في نيوزيلندا ، انتقل مشروع الهيدروجين الأخضر الجنوبي المقترح إلى مرحلة التطوير. ومن المتوقع صدور قرارات الاستثمار النهائية في وقت لاحق من هذا العام.

اقرأ المزيد: الهيدروجين الأخضر قادم – وهذه المناطق الأسترالية في وضع جيد لبناء صناعتنا التصديرية الجديدة

انتقال الهيدروجين الأخضر

يتم إنتاج الهيدروجين الأخضر باستخدام مصادر الطاقة المتجددة لتقسيم الماء إلى هيدروجين وأكسجين ، إما من خلال التحليل الكهربائي أو التحليل الضوئي. التكنولوجيا السابقة أكثر تقدمًا في هذه المرحلة.

في الوقت الحاضر ، يتم إنتاج 98٪ من كل الهيدروجين باستخدام الوقود الأحفوري (“الهيدروجين الرمادي” أو “الهيدروجين الأزرق” إذا تم تنقية الكربون). لتحقيق أهداف اتفاقية باريس ، يجب إزالة الكربون من إنتاج الهيدروجين. ستحتاج الطاقة الإنتاجية المثبتة للهيدروجين الأخضر إلى زيادة 75 مرة قبل عام 2030.

والخبر السار هو أنه من المتوقع أن تنخفض تكلفة الهيدروجين الأخضر إلى 2-3 دولارات أمريكية للكيلوغرام بحلول عام 2030 بسبب أساليب الإنتاج المحسنة ووفورات الحجم. أدى انخفاض تكلفة مصادر الطاقة المتجددة والطلب المتزايد على الطاقة وحالة الطوارئ المتعلقة بتغير المناخ إلى خلق زخم غير مسبوق للهيدروجين النظيف.

الهيدروجين الرمادي والأزرق لهما استخدامات صناعية قائمة ولكنهما سيكونان وقودًا انتقاليًا. سيتم استبدالهم في النهاية بالهيدروجين الأخضر ، والذي سيلبي أيضًا نطاقًا سريع النمو من الاستخدامات الجديدة ، مثل الفولاذ الأخضر.

بعض تطبيقات الهيدروجين جارية على قدم وساق. تشارك إيرباص في تطوير الطائرات الكهربائية التي تستخدم مزيجًا من احتراق الهيدروجين لطاقة الإقلاع وخلايا وقود الهيدروجين للطاقة في منتصف الرحلة.

في حين أن معظم السيارات الكهربائية ستستمر في العمل بالبطاريات ، فإن بعض شركات صناعة السيارات لديها سيارات ناجحة تعمل بوقود الهيدروجين في الإنتاج التجاري.

ارتفاع تكلفة الإنتاج هو العامل الرئيسي وراء انخفاض امتصاص الهيدروجين الأخضر. لكن سعر 2 دولار أمريكي / كجم يعتبر نقطة تحول محتملة لجعل الهيدروجين الأخضر منافسًا لمصادر الوقود الأخرى. بمجرد تجاوز نقطة التحول هذه ، المتوقعة لعام 2030 ، من المتوقع أن يحل الهيدروجين الأخضر تدريجياً محل الوقود الأحفوري في معظم القطاعات.

انخفضت تكلفة المحلل الكهربائي إلى النصف تقريبًا خلال السنوات الخمس الماضية. من المتوقع ان يستمر هذا الموديل. إن التطور الأخير للمحلل الكهربائي للأكسيد الصلب الذي يمكن أن يوفر كفاءة بنسبة 100٪ في نطاق درجات حرارة مرتفعة يعد بمزيد من النمو.

المحتملة للبلدان النامية

تتمثل التحديات الفورية للهيدروجين الأخضر في أنه سيحتاج إلى قبول عالمي وتوسيع البنية التحتية بشكل عاجل.

من المتوقع أن تعود شراكات الهيدروجين الدولية المستقبلية بالفائدة على الاقتصادات النامية والمتقدمة. ومن الأمثلة على ذلك إفريقيا ، التي تتمتع بوضع جيد لتطوير مشاريع الهيدروجين الأخضر نظرًا لإمكاناتها في مجال الطاقة المتجددة. تمتلك إفريقيا أيضًا موارد بلاتينية غنية ، وهي ضرورية لتحفيز تقسيم المياه.

اقرأ المزيد: يبدو الهيدروجين الأخضر وكأنه مكسب للبلدان النامية. لكن التكلفة والنقل مشكلة

ترتبط الإمكانات الكبيرة لشمال إفريقيا لإنتاج الهيدروجين الأخضر بمستويات الإشعاع الشمسي الاستثنائية وموارد الرياح الكبيرة. يقدر البنك الدولي أن إجمالي موارد الرياح في الجزائر يمكن مقارنته بالمورد الأوروبي.

من المقرر أن تتوسع التركيبات العالمية للمحللات الكهربائية بعامل 120 من 2 جيجاوات اليوم إلى 242 جيجاوات بحلول عام 2030 ، وفقًا لتحليل أجرته BloombergNEF. تشمل الشركات المصنعة الرئيسية EvolOH ، التي تخطط لإنتاج ما يصل إلى 3.75 جيجاوات سنويًا من المحلل الكهربائي بحلول عام 2025 ، ومصنع Plug Power gigafactory ، الذي يستمد قوته من الطاقة الكهرومائية من شلالات نياجرا.

حواجز للامتصاص

هذه الثورة الجديدة في طاقة الهيدروجين الخضراء لديها بعض الحواجز المتبقية المهمة التي يجب حلها.

الأول هو أن المياه المستخدمة في المحلل الكهربائي يجب أن تكون خالية من الملوثات. ومع ذلك ، فإن النقص المتزايد في المياه العذبة النظيفة يمثل مشكلة عالمية تلوح في الأفق.

لتجنب هذا التحدي ، أظهر التعاون البحثي بين الجامعات الأسترالية والصينية أنه يمكن تقسيم مياه البحر باستخدام محلل كهربائي تجاري. يستخدم هذا الأسلوب محفزًا غير ثمين بكفاءة تقارب 100٪. تحتاج هذه التقنية إلى مزيد من الصقل ، ولكن يبدو أنها تقدم حلاً قابلاً للتطبيق.

اقرأ المزيد: لكي تقود أستراليا الطريق فيما يتعلق بالهيدروجين الأخضر ، يجب أولاً أن نجد ما يكفي من الماء

المشكلة الثانية هي أن الهيدروجين الموجود في الغلاف الجوي يتصرف كغاز دفيئة غير مباشر. يتفاعل الهيدروجين مع جذور OH التي من شأنها أن تتحلل بطريقة أخرى غازات الاحتباس الحراري القوية الميثان.

التأثير الصافي هو أن الميثان يستمر في تسخين الغلاف الجوي لفترة أطول مما لو لم يكن الهيدروجين موجودًا. يتوقف تقدير تأثير غازات الاحتباس الحراري غير المباشر للهيدروجين على مدى التسرب. هذا يحتاج بشكل عاجل إلى مزيد من التقييم التفصيلي.

والمشكلة المتبقية ذات الصلة هي تسرب خطوط الأنابيب المقدرة بين 2.9٪ و 5.6٪. في اختبار مهم لخط الأنابيب ، تخطط سينوبك الصينية لبناء أول خط أنابيب هيدروجين أخضر من منغوليا الداخلية إلى بكين لاختبار تسرب الهيدروجين في ظل ظروف عملية.

في موازاة التطورات ، يعد تحويل الهيدروجين الأخضر إلى أمونيا خضراء عبر عملية من نوع Haber-Bosch هو المفتاح لاستخدام الأمونيا الخضراء كوقود يسهل نقله للنقل عالي الطاقة ، فضلاً عن الأسمدة الخضراء.

في عام 2100 ، قد يرى الشخص الذي يستعرض ظهور الهيدروجين وجود صلة بين ثورة الفحم والبخار في القرون السابقة التي أدت إلى أزمة المناخ وثورة الهيدروجين التي ساعدت في حلها.