الرئيسية الطاقة البديلة الهيدروجين وقود المستقبل

الهيدروجين وقود المستقبل

الهيدروجين وقود المستقبل
الهيدروجين والطاقة

يمتلك الهيدروجين (وقود المستقبل) والطاقة تاريخًا مشتركًا طويلًا حيث تم تشغيل محركات الاحتراق الداخلي الأولى منذ أكثر من 200 عام لتصبح جزءًا لا يتجزأ من صناعة التكرير الحديثة. إنه خفيف ، قابل للتخزين ، كثيف الطاقة ، ولا ينتج عنه انبعاثات مباشرة للملوثات أو غازات الدفيئة. ولكن لكي يساهم الهيدروجين بشكل كبير في تحولات الطاقة النظيفة ، يجب اعتماده في القطاعات التي يكون فيها غائبًا تمامًا تقريبًا ، مثل النقل والمباني وتوليد الطاقة.

يوفر مستقبل الهيدروجين مسحًا شاملاً ومستقلاً للهيدروجين الذي يحدد مكانة الأشياء الآن ، الطرق التي يمكن أن يساعد بها الهيدروجين في تحقيق مستقبل طاقة نظيف وآمن وبأسعار معقولة ؛ وكيف يمكننا أن ندرك إمكاناتها.

إنتاج الهيدروجين

يمكن استخلاص الهيدروجين من الوقود الأحفوري والكتلة الحيوية ، أو من الماء ، أو من مزيج منهما. يعتبر الغاز الطبيعي حاليًا المصدر الرئيسي لإنتاج الهيدروجين ، حيث يمثل حوالي ثلاثة أرباع الإنتاج العالمي السنوي المخصص للهيدروجين البالغ حوالي 70 مليون طن. هذا يمثل حوالي 6 ٪ من استخدام الغاز الطبيعي العالمي. ويلي الغاز الفحم ، نظرًا لدوره المهيمن في الصين ، وينتج جزء صغير من استخدام النفط والكهرباء.

تهيمن  الصناعة اليوم على استخدام الهيدروجين ، وهي: تكرير النفط ، وإنتاج الأمونيا ، وإنتاج الميثانول ، وإنتاج الفولاذ. يتم توفير كل هذا الهيدروجين تقريبًا باستخدام الوقود الأحفوري ، لذلك هناك إمكانية كبيرة لخفض الانبعاثات من الهيدروجين النظيف.

في  النقل ، تعتمد القدرة التنافسية لسيارات خلايا الوقود الهيدروجينية على تكاليف خلايا الوقود ومحطات التزود بالوقود ، بينما تكون الأولوية للشاحنات لخفض سعر الهيدروجين الذي يتم تسليمه. يتوفر لدى الشحن والطيران خيارات وقود محدودة الكربون منخفضة وتمثل فرصة لأنواع الوقود المعتمدة على الهيدروجين.

في  المباني ، يمكن مزج الهيدروجين في شبكات الغاز الطبيعي القائمة ، مع أعلى إمكانات في المباني التجارية والعائلات المتعددة ، لا سيما في المدن ذات الكثافة السكانية العالية بينما يمكن أن تشمل الآفاق طويلة الأجل الاستخدام المباشر للهيدروجين في غلايات الهيدروجين أو خلايا الوقود.

في  توليد الطاقة ، يعد الهيدروجين أحد الخيارات الرائدة لتخزين الطاقة المتجددة ، ويمكن استخدام الهيدروجين والأمونيا في توربينات الغاز لزيادة مرونة نظام الطاقة. يمكن أيضًا استخدام الأمونيا في محطات الطاقة التي تعمل بالفحم لتقليل الانبعاثات.

هل يصبح الهيدروجين وقود المستقبل 

تمكن باحثون من إطلاق الشرارة الأولى لما يمكن أن يقود إلى ثورة في استخدام الهيدروجين كوقود في المملكة المتحدة، عبر تجربة في جامعة كيل بالقرب من مدينة ستوك أون ترينت البريطانية.ويعد وقود الهيدروجين، نسبيا، وقودا صديقا للبيئة بديلا عن أنواع الوقود الأخرى التي تنتج الغازات الدفيئة التي تسهم في ظاهرة الاحتباس الحراري.

ومُزج في التجربة التي جرت في جامعة كيل البريطانية إمدادات غاز طبيعي مع نسبة 20% من الهيدروجين.وتؤدي إضافة الهيدروجين إلى تقليل كمية ثاني أكسيد الكربون المنبعثة جراء استخدام الغاز في التدفئة والطبخ.ويخشى المنتقدون لمثل هذا الاستخدام من أن يرفع استخدام الهيدروجين على مستوى واسع تكلفة الوقود، لكن أنصار هذه التقنية يُعلقون آمالا كبيرة عليها.

الهيدروجين الأخضر

ناقش أقطاب صناعة الطاقة في قمتين استضافتهما مدينتا روتردام في هولندا والعاصمة الفرنسية باريس حلولاً مستقبلية نظيفة لأزمة الطاقة مع سعي العالم إلى الابتعاد عن الوقود الأحفوري الضار بالبيئة.

وقد انصب تركيز المجتمعين، على امتداد أسبوعين، على حل قد يبدو الأمثل لتلك الأزمة، وهو ما يُطلق عليه اسم “الهيدروجين الأخضر”.والأخضر ليس وصفا للون الغاز الذي قد يصبح مسالاً، لكنه يعني أن إنتاجه لن يؤدي إلى تلويث البيئة بالانبعاثات الضارة.

وقد تبنى الاتحاد الأوروبي في العام 2020 استراتيجيته الخاصة بالهيدروجين في إطار ما عرف بـ” الصفقة الخضراء الأوروبية”، وهي خطة تقترح التحول إلى الهيدروجين الأخضر بحلول عام 2050، من خلال الإنتاج المحلي وإنشاء إمدادات ثابتة من إفريقيا.

ويقدر خبراء في صناعة الطاقة وجود نقص في الهيدروجين في شمال غرب أوروبا، ما يعني ضرورة إنشاء موانئ لاستيراد الهيدروجين عبرها.وتتوجه الأنظار، في هذا المجال، إلى المنطقة العربية، ولا سيما شمال إفريقيا، لتوليد كميات كبيرة من الهيدروجين. بسبب مناخها الجاف والمساحات الشاسعة من الأراضي المتوفرة لديها.

تلبية احتياجات الغرب

معظم الحكومات الإفريقية توفر البيئة لإنتاج الهيدروجين الأخضر بهدف تلبية حاجة الغرب، ولاسيما السوق الأوروبية وجزء من سوق أمريكا الشمالية.أما اليابان والصين، فتسيران في هذا الاتجاه أيضا لكنهما تستخدمان منطقة المحيط الهادي كمورّد لهما.

هناك مشروعان كبيران للهيدروجين في جنوب الصحراء الإفريقية. أحدهما في شمال الكايب بجنوب إفريقيا، حيث يتم التخطيط لانشاء محطة لتصدير الهيدروجين.ويوجد في ناميبيا أيضاً مشروع لتطوير الهيدروجين المستخرج من مخلفات الغاز والنفط.

أنواع الهيدروجين

والهيدروجين أنواع، أو تحديداً، ألوان، وإن كان غازاً غير مرئي في الواقع: فالأخضر لا تنتج عنه انبعاثات كربون، والأزرق ينتج من الغاز الطبيعي، والأسود مصنع من الفحم والنفط .وتعتمد اليابان هذا النوع من الغاز وقد أعلنت مؤخرا ان أستراليا ستنتجه لها.

وهناك أيضاً الهيدروجين الرمادي الذي يستخرج من الغاز الطبيعي، أو الميثان ويطلق انبعاثات في الجو، وكذلك الوردي أو  الأحمر الذي يصنّع من خلال التحليل الكهربائي المدعوم بالطاقة النووية. هذا إضافة إلى الفيروزي الذي يستخرج من خلال عملية الانحلال الحراري للميثان لإنتاج الهيدروجين والكربون الصلب. وهناك أيضاً الأصفر الذي يتم تصنيعهم خلال التحليل الكهربائي باستخدام الطاقة الشمسية.أما الأبيض فهو هيدروجين جيولوجي طبيعي موجود في الرواسب الجوفية. ولا توجد استراتيجيات لاستغلال هذا الهيدروجين في الوقت الحاضر.

التكلفة 

تقول وكالة الطاقة الدولية أنه وفي حين أن الوقود الأحفوري استحوذ على أكثر من 60٪ من الطلب على التدفئة في قطاع المباني على مستوى العالم في عام 2020 ، فإن الانتعاش الأخير في أسعار النفط والغاز يحيي مسألة القدرة التنافسية من حيث التكلفة للمساحات المتجددة وتقنيات تسخين المياه.وتعتمد التقنيات على مجموعة من المعايير ، بما في ذلك تكاليف الاستثمار الأولية ، وتكاليف التشغيل المتغيرة ، وتكاليف التشغيل والصيانة الثابتة ، ووجود حوافز أو مثبطات مالية واقتصادية.

وبينما يأتي أقل من 0.1 في المائة من إنتاج الهيدروجين العالمي المخصص اليوم من التحليل الكهربائي للمياه ، مع انخفاض تكاليف الكهرباء المتجددة ، لا سيما من الطاقة الشمسية الكهروضوئية وطاقة الرياح ، إلا أن هناك اهتماماً متزايداً بالهيدروجين الإلكتروليتي، وفقا لوكالة الطاقة الدولية.ويعتبر إنتاج الهيدروجين من طاقة منخفضة الكربون مرتفع التكلفة في الوقت الحالي. لكن تحليلا لوكالة الطاقة الدولية وجد أن تكلفة إنتاج الهيدروجين من الكهرباء المتجددة يمكن أن تنخفض بنسبة 30 في المائة بحلول عام 2030 نتيجة لانخفاض تكاليف استخراج مصادر الطاقة المتجددة وزيادة إنتاج الهيدروجين.

يختلف سعر كيلو الهيدروجين باختلاف البلدان ومصادر إنتاجه. إذ يبلغ ثمن الكيلو منه مثلا في بريطانيا ودول الاتحاد الأوروبي أربعة إلى ستة دولارات ونصف وفقا للمفوضية الأوروبية. لكن سعر الكيلو منه في الولايات المتحدة يتراوح بين  10 و15 دولار. 1bbc-الهيدروجين: هل يمكنه أن يحد من اعتماد ألمانيا على الغاز الروسي 2bbc-تغير المناخ: هل يصبح الهيدروجين وقود المستقبل 3iea-The Future of Hydrogen

فريق فلويد بيديا Floydpedia التصنيفات

الأديان الإبراهيمية
الإسلام والحياة
الحياة والمجتمع
التعليم
التاريخ
الجغرافيا
التغذية
الرياضة والبدن
الصحة والطبابة
العلوم والمعرفة
الأداب واللغات
التجارة والإقتصاد
التكنولوجيا والتقنيات
شخصيات وسير ذاتية
السياحة والسفر
الموضة والزينة

 

المقال السابقالتوجه نحو تطبيق منهج منتسوري في رياض الأطفال
المقال التاليتأثير تعاطي الأدوية المضادة للقلق على الدماغ