من اين يصنع الهيدروجين الاخضر

ما هو الهيدروجين الاخضر

الهيدروجين الأخضر هو وقود احتراق نظيف يزيل الانبعاثات عن طريق استخدام الطاقة المتجددة لتحليل المياه بالكهرباء ، ويفصل ذرة الهيدروجين الموجودة فيه عن الأكسجين المزدوج الجزيئي ، وتعتبر الصين هي اكبر دولة مصدرة للهيدروجين.

كيف تصنع الهيدروجين الأخضر

يمكن صنع الهيدروجين الاخضر من خلال التحليل الكهربائي ، وكل ما تحتاجه لإنتاج كميات كبيرة من الهيدروجين هو الماء ، ومحلل كهربي كبير وإمدادات وفيرة من الكهرباء.

إذا كانت الكهرباء تأتي من مصادر متجددة مثل الرياح أو الطاقة الشمسية أو الطاقة المائية ، فإن الهيدروجين يكون أخضرًا بشكل فعال ، انبعاثات الكربون الوحيدة هي من تلك المجسدة في البنية التحتية للتوليد.

يكمن التحدي الآن في نقص المعروض من أجهزة التحليل الكهربائي الكبيرة ، وما زالت الإمدادات الوفيرة من الكهرباء المتجددة تأتي بسعر باهظ. ، بالمقارنة مع عمليات الإنتاج الأكثر رسوخًا ، يعد التحليل الكهربائي مكلفًا للغاية ، لذلك كان سوق المحلل الكهربائي صغيرًا.

وبينما أصبح إنتاج الطاقة المتجددة الآن كبيرًا بما يكفي ، فإن الإنتاج الزائد هو تطور حديث نسبيً ، لا تزال معظم أسواق الطاقة بحاجة إلى الكثير من مصادر الطاقة المتجددة لخدمة الشبكة فقط وتوجد أكثر من دولة في ترتيب الدول حسب انتاج الهيدروجين.

المنتجات الثانوية لتوليد الهيدروجين

تتفاعل عملية إعادة تشكيل غاز الميثان بالبخار (SMR) مع الميثان الموجود في الغاز الطبيعي مع بخار عالي الحرارة في وجود محفز ، ينتج عن ذلك الهيدروجين ، وثاني أكسيد الكربون في النهاية ، ثاني أكسيد الكربون.

تظرًا لأن الغاز الطبيعي رخيص نسبيًا ، فإن الهيدروجين المنتج رخيص نسبيًا أيضًا ، ومع ذلك فإن عملية SMR القياسية لها عيب كبير يتمثل في إطلاق كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، ومن المعروف جيدًا أن ثاني أكسيد الكربون من الغازات الدفيئة المهمة للغاية ، من غير المعروف جيدًا أن الميثان نفسه له إمكانية الاحترار العالمي التي تزيد 85 مرة عن ثاني أكسيد الكربون ، لذا فإن أي تسرب صغير للغاز من الميثان من مصدره وما بعده خلال العملية هو أيضًا مساهم كبير في تغير المناخ ، يعد الإنتاج غير المحدود للهيدروجين باستخدام SMR قضية رئيسية في محاولات لتجنب كارثة المناخ.

استخدامات الهيدروجين الأخضر

• هناك الكثير من الأشياء المفيدة التي يمكنك القيام بها باستخدام الهيدروجين الأخضر ، يمكنك إضافته إلى الغاز الطبيعي وحرقه في محطات الطاقة الحرارية أو التدفئة المركزية ، يمكنك استخدامه كمقدمة لناقلات الطاقة الأخرى ، من الأمونيا إلى الهيدروكربونات الاصطناعية ، أو لتشغيل خلايا الوقود مباشرة في السيارات والسفن ، على سبيل المثال.
• ويمكن استخدامه ببساطة لاستبدال الهيدروجين الصناعي الذي يتم إنتاجه سنويًا من الغاز الطبيعي.

تخزين الهيدروجين الأخضر 

المشكلة الرئيسية في إرضاء كل هذه الأسواق المحتملة هي في إيصال الهيدروجين الاخضر والازرق إلى حيث يحتاج إليه ، إن تخزين ونقل الغاز شديد الاشتعال ليس بالأمر السهل   تستهلك مساحة كبيرة ولديها عادة جعل الأنابيب الفولاذية واللحام هشة وعرضة للفشل.

لهذا السبب ، سيتطلب نقل كميات كبيرة من الهيدروجين خطوط أنابيب مخصصة ، والتي ستكون مكلفة لبناء الغاز أو الضغط عليه أو تبريده إلى سائل ، هاتان العمليتان الأخيرتان كثيفة الطاقة وستؤثران بشكل أكبر على كفاءة الهيدروجين الأخضر المخيبة بالفعل ذهابًا وإيابًا.

كم يكلف تصنيع الهيدروجين الأخضر

لا يزال إنتاج الهيدروجين الأخضر مكلفًا حتى اليوم ولكنه يتم استخدامه في الاقتصاد الدائري للكربون  ، في تقرير نُشر العام الماضي (باستخدام بيانات من 2018) ،  قدرت وكالة الطاقة الدولية تكلفة الهيدروجين الأخضر بما يتراوح بين 3 دولارات و 7.50 دولارات للكيلو ، مقارنة بـ 0.90 دولارًا إلى 3.20 دولارًا للإنتاج باستخدام إعادة تشكيل غاز الميثان بالبخار.

سيكون خفض تكلفة المحلل الكهربائي أمرًا بالغ الأهمية لخفض سعر الهيدروجين الأخضر ، لكن ذلك سيستغرق وقتًا وحجمًا ، قالت وكالة الطاقة الدولية  العام الماضي إن تكاليف المحلل الكهربائي قد تنخفض بمقدار النصف بحلول عام 2040 ، من حوالي 840 دولارًا لكل كيلوواط من السعة اليوم  .

تتطلب دراسة الجدوى الخاصة بالهيدروجين الأخضر كميات كبيرة جدًا من الكهرباء المتجددة الرخيصة نظرًا لضياع قدر لا بأس به في التحليل الكهربائي ، تتراوح كفاءة المحلل الكهربي من حوالي 60 بالمائة إلى 80 بالمائة ، وفقًا لشركة شل ، يتفاقم تحدي الكفاءة بسبب حقيقة أن العديد من التطبيقات قد تتطلب الهيدروجين الأخضر لتشغيل خلية وقود ، مما يؤدي إلى مزيد من الخسائر.

افترض بعض المراقبين أن إنتاج الهيدروجين الأخضر قد يزيل الطاقة المتجددة الزائدة من مراكز الإنتاج الكبيرة ، مثل مزارع الرياح البحرية في أوروبا   وبالنظر إلى التكلفة التي لا تزال مرتفعة للمحلل الكهربائي ، فمن المشكوك فيه ما إذا كان مطورو مشروع الهيدروجين الأخضر يرغبون في ترك المحلل الكهربائي الخاص بهم في وضع الخمول حتى تنخفض أسعار الطاقة المتجددة إلى ما دون مستوى معين.

مزايا الهيدروجين الأخضر

• 100٪ مستدام: الهيدروجين الأخضر لا ينبعث منه غازات ملوثة سواء أثناء الاحتراق أو أثناء الإنتاج.
• قابل للتخزين: من السهل تخزين الهيدروجين ، مما يسمح باستخدامه لاحقًا لأغراض أخرى وفي أوقات أخرى غير مباشرة بعد إنتاجه.
• متعدد الاستخدامات: يمكن تحويل الهيدروجين الأخضر إلى كهرباء أو غاز اصطناعي واستخدامه للأغراض المنزلية أو التجارية أو الصناعية أو التنقل.
• قابل للنقل: يمكن خلطه بالغاز الطبيعي بنسب تصل إلى 20٪ والسفر عبر نفس أنابيب الغاز والبنية التحتية – تتطلب زيادة هذه النسبة تغيير العناصر المختلفة في شبكات الغاز الحالية لجعلها متوافقة.

عيوب الهيدروجين الاخضر

• التكلفة العالية: الطاقة من المصادر المتجددة ، والتي تعتبر أساسية لتوليد الهيدروجين الأخضر من خلال التحليل الكهربائي ، هي أكثر تكلفة في توليدها ، مما يجعل الحصول على الهيدروجين أكثر تكلفة.
• استهلاك عالي للطاقة: يتطلب إنتاج الهيدروجين بشكل عام والهيدروجين الأخضر بشكل خاص طاقة أكثر من أنواع الوقود الأخرى.
• قضايا السلامة: الهيدروجين عنصر شديد التقلب وقابل للاشتعال ولذلك يلزم اتخاذ تدابير سلامة واسعة النطاق لمنع التسرب والانفجارات ، وهذا بعتبر أحدى أهم عوائق استخدام الهيدوجين كوقود.

تأثير الهيدروجين الأخضر

الهيدروجين كوقود هو حقيقة واقعة في دول مثل الولايات المتحدة وروسيا والصين وفرنسا وألمانيا ؤ يذهب آخرون مثل اليابان إلى أبعد من ذلك ويطمحون إلى أن يصبحوا اقتصاد الهيدروجين ، فيما يلي نوضح كيف سيكون التأثير في المستقبل:

• مولد كهرباء ومياه شرب

يتم الحصول على هذين العنصرين عن طريق تفاعل الهيدروجين والأكسجين معًا في خلية وقود ، أثبتت هذه العملية أنها مفيدة جدًا في البعثات الفضائية ، على سبيل المثال ، من خلال تزويد الأطقم بالماء والكهرباء بطريقة مستدامة.

• تخزين الطاقة

خزانات الهيدروجين المضغوطة قادرة على تخزين الطاقة لفترات طويلة من الزمن ، كما أنها أسهل في التعامل معها من بطاريات الليثيوم أيون لأنها أخف وزناً.

• النقل والتنقل

تسمح براعة الهيدروجين الكبيرة باستخدامه في منافذ الاستهلاك التي يصعب للغاية إزالة الكربون منها ، مثل النقل الثقيل والطيران والنقل البحري  ، هناك بالفعل العديد من المشاريع قيد التنفيذ في هذا المجال ، مثل Hycarus و Cryoplane ، والتي يروج لها الاتحاد الأوروبي (EU) وتهدف إلى إدخالها في طائرات الركاب.