Author

طاقة الهيدروجين .. ألوان متعددة ومستقبل طموح «2 من 2»

|

أستاذ الطاقة الكهربائية ـ جامعة الملك سعود

[email protected]

إذا كان إنتاج الهيدروجين نتيجة لعملية التحليل الكهربائي للماء، بمعنى أن تستخدم الكهرباء لتحليل الماء إلى غازي الهيدروجين والأكسجين كما ذكر في الجزء الأول، فلدينا هنا ثلاثة ألوان من الهيدروجين: الوردي والأصفر والأخضر. وفي هذه الحالة، تعتمد دورة الحياة لإنتاج الهيدروجين على طبيعة إنتاج الكهرباء كي تتم عملية التحليل. ووفقا لوكالة الطاقة الدولية، يتم إنتاج أقل من 0.1 في المائة من الهيدروجين اليوم من خلال التحليل الكهربائي للماء. يقول حاييم إسرائيل، رئيس الاستثمار في بنك أوف أمريكا للأوراق المالية: "نرى في الواقع انخفاضا كاملا في تكلفة إنتاج الهيدروجين". ويقول في سياق آخر: "إن أسعار أجهزة التحليل الكهربائي انخفضت بنسبة 50 في المائة منذ خمسة أعوام، وانخفضت كذلك تكاليف الطاقة المتجددة بنسبة 50 إلى 60 في المائة. ومن المعتقد أن كليهما سينخفض بنسبة 60 إلى 70 في المائة أخرى قبل نهاية هذا العقد". إن أشهر عملية إنتاج للهيدروجين باستخدام التحليل الكهربائي للماء هي "الهيدروجين الأخضر" الذي يطلق عليه أيضا "الهيدروجين النظيف"، ويتم إنتاجه باستخدام الكهرباء المولدة من مصادر الطاقة المتجددة، حيث يمثل حاليا نحو 1 في المائة من إجمالي إنتاج الهيدروجين. وهناك أنواع كثيرة من تقنيات المحلل الكهربائي للهيدروجين الأخضر وما زالت تلقى رواجا منقطع النظير في الصين والاتحاد الأوروبي والولايات المتحدة. وفي الواقع، يعتقد المحللون في بنك أمريكا أن بحلول عام 2050 يمكن أن يمثل الهيدروجين الأخضر ما يقدر بنحو 22 في المائة من احتياجاتنا من الطاقة مقارنة بـ 4 في المائة فقط من الطاقة التي يوفرها الهيدروجين اليوم، لكن هذا سيتطلب كميات كبيرة من توليد الطاقة المتجددة. تقدر "بلومبيرج" أن توليد ما يكفي من الهيدروجين الأخضر لتلبية ربع احتياجاتنا من الطاقة سيتطلب كهرباء أكثر مما يولده العالم اليوم من جميع المصادر مجتمعة، واستثمارا قدره 11 تريليون دولار في البنية التحتية للإنتاج والتخزين والنقل. أما "الهيدروجين الوردي" والمشتق من الطاقة النووية، فهو غالبا ما يستخدم للهيدروجين الناتج عن التحليل الكهربائي بواسطة الطاقة النووية وأحيانا يطلق عليه "الهيدروجين الأحمر أو البنفسجي". ويشير "الهيدروجين الأصفر" في استخدام مزيج من كل ما هو متاح مسبقا، وقد يطلق على الهيدروجين المنتج عن طريق التحليل الكهربائي من خلال الطاقة الشمسية فقط في بعض التقارير، لكن غالبا ما يستخدم للإشارة إلى الكهرباء المستخدمة من مصادر مختلطة سواء الطاقة المتجددة والوقود الأحفوري أو من الشبكة الكهربائية بصورة عامة.
يتم استخدام أغلب منتج الهيدروجين اليوم في الصناعة بما في ذلك تكرير النفط وإنتاج الأمونيا والميثانول والصلب لكن التطورات الحديثة في تكنولوجيا الهيدروجين الأخضر تجعلها أكثر جاذبية لعدد من الصناعات المختلفة. ففي صناعة النقل، يمكن أن يعمل وقود الهيدروجين كبديل مباشر للغاز والديزل ويمكن أن تكون سيارات خلايا وقود الهيدروجين جاهزة للانطلاق في دقائق بدلا من الانتظار لشحن بطارية السيارة الكهربائية في ساعات لكن تظل خلايا الوقود باهظة الثمن. أما على المستوى العالمي، فلا تزال البنية التحتية لمحطات الهيدروجين اللازمة لتزويد سيارات خلايا وقود الهيدروجين بالوقود دون المستوى المطلوب، لكن يعتقد أن الهيدروجين يمكن أن يكون فعالا بشكل خاص عندما يتعلق الأمر بالشاحنات وشحن البضائع والسفر الجوي لمسافات طويلة. ويوجد استخدام آخر للهيدروجين في مجال تخزين الطاقة المتجددة، حيث تعمل كل من شركة ميتسوبيشي بور وشركة تطوير ماجنوم في مشروع في ولاية يوتا الأمريكية لبناء منشأة تخزين عملاقة تبلغ ألف ميجاوات من الطاقة النظيفة بحلول عام 2025 عن طريق الاحتفاظ بالهيدروجين في كهوف الملح. ويمكن استخدام الهيدروجين لتدفئة وتبريد المنازل وإزالة الكربون من منتجات بعض الصناعات التي ثبتت صعوبة تنظيفها في الماضي مثل الصناعات الكيماوية والحديد والصلب. تنوي المفوضية الأوروبية في بناء استراتيجية كاملة لدعم مشاريع الهيدروجين مع تسليط الضوء على إمكاناتها ووضعها في قلب الصفقة الخضراء للاتحاد الأوروبي وتحديد ميزانيتها بكل وضوح. وقد رحب عديد من المهتمين والشركات الكبرى في مجال الطاقة باستراتيجية الاتحاد الأوروبي بيد أنها أثارت أيضا تساؤلات حول المرونة والجدوى الاقتصادية والأهم هو الأدوار والوظائف المحتملة للهيدروجين في المدن.
أما على المستوى المحلي، فيتوافر للمملكة إمكانات مميزة لإنتاج الهيدروجين مثل توافر الغاز الطبيعي ومصادر الطاقة المتجددة ورخص التكلفة عموما. ولدينا احتياطيات مثالية من الغاز الطبيعي وكذلك الإشعاع الشمسي وسرعة الرياح لدعم وإثراء مصادر الطاقة المتجددة، وهذا ما دعا شركة نيوم للمضي قدما ببناء مصنع هيدروجين أخضر يعمل بقدرة 4 جيجاوات من الكهرباء من مشاريع الرياح والطاقة الشمسية. لقد قدمت شركتا أرامكو السعودية وإير برودكتس أول محطة لتزويد الوقود بالهيدروجين في السعودية في وادي الظهران للتقنية، حيث ستعمل المحطة التجريبية على تزويد أسطول أولي من ست سيارات تويوتا ميراي تعمل بخلايا الوقود الكهربائية باستخدام الهيدروجين المضغوط. وبالتالي تمثل أهمية استخدام الهيدروجين الأزرق والأخضر للمملكة جانبا اقتصاديا مهما وتطورا في نقل التقنية وإيجاد وظائف نوعية وطموح منقطع النظير في صناعات متعددة مثل الطاقة المتجددة وتخزين الطاقة والنقل والصناعات الكيماوية والحديد والصلب، لكن يجب العمل على بناء القدرات الوطنية في طاقة الهيدروجين. بينما تقود المملكة العالم في إنتاج النفط، سيكون طموحنا القيادة والريادة في إنتاج الهيدروجين. يقول الأمير عبدالعزيز بن سلمان وزير الطاقة: "إن المملكة لديها خطط طموحة كي تصبح أكبر مصدر للهيدروجين في العالم" وذلك بحكم الإمكانات التي تملكها المملكة في إنتاج الهيدروجين الأزرق والأخضر. وتظل بقية ألوان الهيدروجين قيد التجربة والبحث والتطوير في مؤسساتنا البحثية والأكاديمية في المملكة، كي يلحقوا بركب الهيدروجين الأزرق والأخضر - بمشيئة الله.

إنشرها