الهيدروجين الأخضر .. كل ما تريد معرفته عن وقود المستقبل

لقد حان الوقت للاستفادة من إمكانات الهيدروجين للعب دور رئيسي في مواجهة تحديات الطاقة الحرجة. خاصةً بعد أن أظهرت النجاحات الأخيرة لتقنيات الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية أن ابتكار السياسات والتكنولوجيا لهما القدرة على بناء صناعات عالمية للطاقة النظيفة.

يظهر الهيدروجين كأحد الخيارات الرائدة لتخزين الطاقة من مصادر الطاقة المتجددة مع الوقود القائم على الهيدروجين الذي يحتمل أن ينقل الطاقة من مصادر الطاقة المتجددة لمسافات طويلة - من المناطق ذات موارد الطاقة الوفيرة - إلى المناطق المتعطشة للطاقة على بعد آلاف الكيلومترات.

وقد ذُكر الهيدروجين الأخضر في عدد من تعهدات خفض الانبعاثات في مؤتمر الأمم المتحدة للمناخ "كوب 26"، كوسيلة لإزالة الكربون من الصناعة الثقيلة، والشحن لمسافات طويلة والطيران.

واعترفت الحكومات وقطاع الصناعة على حد سواء بأن الهيدروجين ركيزة مهمة لاقتصاد صفري الانبعاثات الكربونية.

في السياق ذاته؛ أعلنت مبادرة Green Hydrogen Catapult، وهي مبادرة للأمم المتحدة لخفض تكلفة الهيدروجين الأخضر، أنها تضاعف تقريبًا هدفها الخاص بالمحللات الكهربائية الخضراء من 25 جيجاوات التي تم تحديدها العام الماضي، إلى 45 جيجاوات بحلول عام 2027.

وقد تبنت المفوضية الأوروبية مجموعة من التشريعات المقترحة لإزالة الكربون من سوق الغاز في الاتحاد الأوروبي من خلال تسهيل امتصاص الغازات المتجددة والمنخفضة الكربون، بما في ذلك الهيدروجين، وضمان أمن الطاقة لجميع المواطنين في أوروبا.

كما تعمل الإمارات العربية المتحدة على تبني رؤية طموحة؛ حيث تهدف استراتيجية الهيدروجين الجديدة للدولة إلى الاحتفاظ بربع سوق الهيدروجين العالمي منخفض الكربون بحلول عام 2030.

وأعلنت اليابان مؤخرًا أنها ستستثمر 3.4 مليار دولار من صندوق الابتكار الأخضر لتسريع البحث والتطوير والترويج لاستخدام الهيدروجين على مدى السنوات العشر القادمة.

اعتمادًا على طرق الإنتاج، يمكن أن يكون الهيدروجين رماديًا أو أزرق أو أخضر، وأحيانًا يكون لونه ورديًا أو أصفر أو فيروزيًا.

ومع ذلك، فإن الهيدروجين الأخضر هو النوع الوحيد الذي يتم إنتاجه بطريقة محايدة مناخيًا مما يجعل الوصول إلى الصفر الصافي بحلول عام 2050 أمرًا بالغ الأهمية.

وقد طُلب من الدكتور إيمانويل طيبي، رئيس استراتيجيات تحويل قطاع الطاقة، في الوكالة الدولية للطاقة المتجددة (IRENA) شرح ماهية الهيدروجين الأخضر وكيف يمكن أن يمهد الطريق نحو صافي انبعاثات صفرية.

تقنيات الهيدروجين الخضراء

ما الهيدروجين الأخضر؟ وكيف يختلف عن الهيدروجين "الرمادي" التقليدي كثيف الانبعاثات والهيدروجين "الأزرق"؟

- أجاب قائلًا بأن الهيدروجين هو أبسط وأصغر عنصر في الجدول الدوري. وبغض النظر عن كيفية إنتاجه، فإنه ينتهي بنفس الجزيء الخالي من الكربون.

- ومع ذلك، فإن مسارات إنتاجه متنّوعة للغاية، وكذلك انبعاثات غازات الاحتباس الحراري مثل ثاني أكسيد الكربون (CO2) والميثان (CH4).

- وينتج الهيدروجين الأخضر عند القيام بفصل المياه عن طريق التحليل الكهربائي، والذي يستلزم تمرير تيار كهربائي خلالها.

- وبذلك تنفصل جزيئات المياه إلى هيدروجين وأكسجين. وبهذه الطريقة، يمكن استخراج الهيدروجين من المياه، كما ينطلق الأكسجين في الهواء.

- يُعرَّف الهيدروجين الأخضر بأنه هيدروجين ينتج عن طريق تقسيم الماء إلى هيدروجين وأكسجين باستخدام الكهرباء المتجددة. هذا مسار مختلف تمامًا مقارنة بكل من الرمادي والأزرق.

- يتم إنتاج الهيدروجين الرمادي تقليديًا من الميثان (CH4)، وينقسم بالبخار إلى الكربون - السبب الرئيسي لتغير المناخ - والهيدروجين.

-تم إنتاج الهيدروجين الرمادي أيضًا بشكل متزايد من الفحم، مع انبعاثات ثاني أكسيد الكربون أعلى بكثير لكل وحدة من الهيدروجين المنتجة، كثيرًا ما يسمى الهيدروجين البني أو الأسود بدلاً من الرمادي.

- على عكس الطاقة المتجددة، يحتاج التحليل الكهربائي لإنتاج الهيدروجين الأخضر إلى زيادة كبيرة وتقليل تكلفته ثلاث مرات على الأقل خلال العقد أو العقدين المقبلين.

حلول طاقة الهيدروجين الخضراء

ما مزايا حلول انتقال الطاقة نحو اقتصاد الهيدروجين "الأخضر"؟

- أكد الدكتور إيمانويل أن الهيدروجين الأخضر يعتبر جزءًا مهمًا من انتقال الطاقة. رغم أنها ليست الخطوة الفورية التالية، حيث نحتاج أولاً إلى زيادة تسريع نشر الكهرباء المتجددة لإزالة الكربون من أنظمة الطاقة الحالية، وتسريع كهربة قطاع الطاقة للاستفادة من الكهرباء المتجددة منخفضة التكلفة، قبل إزالة الكربون في النهاية عن القطاعات التي يصعب كهربتها - مثل الصناعات الثقيلة والشحن والطيران - من خلال الهيدروجين الأخضر.

مستقبل الهيدروجين الأخضر

أين ترى تطور تقنيات الطاقة المتعلقة بالهيدروجين بحلول عام 2030؟

- أجاب الدكتور إيمانويل بأن هناك طلبا على الهيدروجين بالفعل: وبإزالة الكربون من الأمونيا والحديد والسلع الأخرى الموجودة.

- يمكن للعديد من العمليات الصناعية التي تستخدم الهيدروجين استبدال اللون الرمادي باللون الأخضر أو الأزرق، بشرط أن يتم تسعير ثاني أكسيد الكربون بشكل مناسب أو وضع آليات أخرى لإزالة الكربون من تلك القطاعات.

- بالنسبة لقطاع الشحن والطيران، يختلف الوضع قليلاً. يمكن استخدام الوقود المتسرب، الذي يعتمد على الهيدروجين الأخضر ولكنه مطابق بشكل أساسي لوقود الطائرات والميثانول المنتج من النفط، في الطائرات والسفن الحالية، مع الحد الأدنى من التعديلات أو عدم إجراء أي تعديلات.

- في السنوات القادمة، يمكن للسفن التحول إلى الأمونيا الخضراء، وهي وقود ينتج من الهيدروجين الأخضر والنيتروجين من الهواء، والذي لا يحتوي على ثاني أكسيد الكربون.

- ولكن ستكون هناك حاجة لاستثمارات لاستبدال المحركات والخزانات، والأمونيا الخضراء حاليًا أغلى بكثير من زيت الوقود.

- في الختام، فإن الإجراءات الرئيسية لتسريع إزالة الكربون من الآن وحتى عام 2030 هي:

1- استخدام مصادر الطاقة المتجددة لتوليد الكهرباء.

2- تسريع توليد الطاقة المتجددة (مما سيقلل بشكل أكبر من التكلفة المنخفضة بالفعل للكهرباء المتجددة).

3- توسيع نطاق الاستدامة، الطاقة الحيوية الحديثة واللازمة -من بين أمور أخرى- لإنتاج الوقود الأخضر الذي يتطلب ثاني أكسيد الكربون. نحو هدف الوصول إلى صافي انبعاثات صفرية بحلول عام 2050.

المصدر: المنتدى الاقتصادي العالمي (World Economic Forum)