الهيدروجين الأخضر

أصبح الهيدروجين الأخضر أحد الركائز الأساسية لصندوق التعافي الأوروبي. ستكون بعض الأموال أكبر حزمة تحفيز يتم تمويلها على الإطلاق من خلال ميزانية الاتحاد الأوروبي ، مع ضخ اقتصادي إجمالي قدره 1.8 تريليون يورو يستخدم لإعادة بناء أوروبا بعد COVID-19. يعتبر انتقال الطاقة أحد محاور هذا التعافي ، حيث تم تخصيص 30٪ من الميزانية لتغير المناخ. هذا حيث هيدروجين الأخضر يبدأ في اكتساب المكانة ، وجذب المزيد والمزيد من الاهتمام ووضعه في النقاش العام كأحد الركائز الأساسية لإزالة الكربون الاقتصادي. ولكن ما هو بالضبط الهيدروجين الأخضر؟

في هذه المقالة سوف نخبرك ما هو الهيدروجين الأخضر ، وما هي خصائصه وأهميته.

ما هو الهيدروجين الأخضر

الهيدروجين هو العنصر الكيميائي الأكثر وفرة على وجه الأرض ، ولكن لديه مشكلة: فهو غير متوفر مجانًا في البيئة (على سبيل المثال ، في الخزانات) ، ولكنه دائمًا ما يتحد مع عناصر أخرى (على سبيل المثال ، في الماء أو H2O أو الميثان ، CH4). وبالتاليمن أجل استخدامها في تطبيقات الطاقة ، يجب أولاً إطلاقها ، أي فصلها عن بقية العناصر.

لإجراء هذا الفصل والحصول على الهيدروجين الحر ، من الضروري إجراء بعض العمليات وتنفق الطاقة عليها. يعرّف هذا الهيدروجين بأنه ناقل للطاقة ، وليس الطاقة أو الوقود الأساسي الذي يعتبره الكثير من الناس. الهيدروجين الأخضر هو ناقل للطاقة ، وليس المصدر الرئيسي للطاقة. بمعنى آخر ، الهيدروجين مادة يمكنها تخزين الطاقة ، والتي يمكن بعد ذلك إطلاقها بطريقة خاضعة للرقابة في مكان آخر. بهذا الشكل، يمكن مقارنتها ببطاريات الليثيوم التي تخزن الكهرباء، بدلاً من الوقود الأحفوري مثل الغاز الطبيعي.

تكمن قدرة الهيدروجين في مكافحة تغير المناخ في قدرته على استبدال الوقود الأحفوري في التطبيقات التي يكون فيها إزالة الكربون أكثر تعقيدًا ، مثل النقل البحري والجوي أو بعض العمليات الصناعية. ما هو أكثر من ذلك ، لديه إمكانات كبيرة كنظام تخزين الطاقة الموسمي (طويل المدى) ، والتي يمكن أن تتراكم الطاقة لفترة طويلة ، ثم استخدامها عند الطلب.

أصل وأنواع الهيدروجين

كغاز عديم اللون ، الحقيقة هي أنه عندما نتحدث عن الهيدروجين ، فإننا عادة ما نستخدم مصطلحات ملونة جدًا للتعبير عنه. قد سمع الكثير منكم عن اللون الأخضر للهيدروجين والرمادي والأزرق وما إلى ذلك. إن اللون المخصص للهيدروجين ليس أكثر من ملصق يستخدم لتصنيفه حسب أصله وكمية ثاني أكسيد الكربون المنبعثة أثناء إنتاجه. بعبارة أخرى ، طريقة سهلة لفهم مدى "النظافة":

• الهيدروجين البني: يتم الحصول عليها عن طريق تغويز الفحم ، وخلال عملية الإنتاج يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون. يطلق عليه أحيانًا الهيدروجين الأسود.
• الهيدروجين الرمادي: تم الحصول عليها من إصلاح الغاز الطبيعي. وهو حاليًا الإنتاج الأكثر وفرة والأرخص ، على الرغم من أنه من المتوقع أن تزداد التكلفة بسبب سعر حقوق انبعاث ثاني أكسيد الكربون. ينتج عن إنتاج 1 طن من رماد H2 ما بين 9 إلى 12 طنًا من ثاني أكسيد الكربون.
• الهيدروجين الأزرق: يتم إنتاجه أيضًا عن طريق إصلاح الغاز الطبيعي ، والفرق هو أنه يتم تجنب جزء أو كل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من خلال نظام احتجاز الكربون. في وقت لاحق ، يمكن استخدام ثاني أكسيد الكربون هذا في صناعة الوقود الاصطناعي ، على سبيل المثال.
• الهيدروجين الأخضر: يتم الحصول عليها عن طريق التحليل الكهربائي للمياه باستخدام الكهرباء من مصادر الطاقة المتجددة. إنها الأغلى ثمناً ، ولكن مع انخفاض تكلفة الطاقة المتجددة والمحللات الكهربائية ، من المتوقع أن ينخفض ​​سعرها تدريجياً. يتم إنتاج نوع آخر من الهيدروجين الأخضر من الغاز الحيوي باستخدام نفايات الماشية والزراعية و / أو البلدية.

في الواقع ، عملية إنتاج الهيدروجين الأخضر ليست معقدة على الإطلاق: التحليل الكهربائي يستخدم ببساطة التيار الكهربائي لتحطيم الماء (H2O) إلى أكسجين (O2) وهيدروجين (H2). يكمن التحدي الحقيقي في كونك تنافسيًا ، الأمر الذي يتطلب الكثير من الكهرباء المتجددة الرخيصة (والتي تكون ثابتة إلى حد ما) ، وتكنولوجيا خلايا التحليل الكهربائي الفعالة والقابلة للتطوير.

استخدامات الهيدروجين الأخضر

من الناحية النظرية ، تتمثل إحدى الطرق الأكثر فاعلية لإزالة الكربون من الاقتصاد في محاولة كهربة نظام الطاقة بأكمله. ومع ذلك ، في الوقت الحالي ، لا يمكن تطبيق تقنيات البطاريات والكهرباء ، اعتمادًا على التطبيق. في كثير منهم ، يمكن للهيدروجين الأخضر أن يحل محل الوقود الأحفوري، على الرغم من أنها ليست كلها ناضجة أو بسيطة:

بدلاً من ذلك ، استخدم الهيدروجين البني والرمادي. يجب أن تكون الخطوة الأولى هي استبدال كل الهيدروجين الأحفوري المستخدم حاليًا في الصناعة ، واستخدام التقنيات المتقدمة وتقليل التكاليف. التحدي ليس صغيراً: فالطلب العالمي على الهيدروجين الناتج عن إنتاج الكهرباء سيستهلك 3.600 تيراواط ساعة ، أي أكثر من إجمالي توليد الكهرباء السنوي في الاتحاد الأوروبي. هذه هي الاستخدامات الرئيسية للهيدروجين الأخضر:

• الصناعات الثقيلة. لا يمكن الوصول بسهولة إلى كبار المستهلكين لشركات الصلب والأسمنت والكيماويات وأنواع الوقود الأحفوري الأخرى أو لا يمكن الوصول إليهم بشكل مباشر.
• مخزن الطاقة. هذا بلا شك أحد أكثر التطبيقات الواعدة للهيدروجين: كنظام تخزين موسمي للطاقة. مع تزايد شعبية الطاقة المتجددة ، سنجد أن تكلفة الكهرباء رخيصة حقًا ، وسيكون هناك فائض لأنه لا يوجد مكان لاستهلاكها. هذا هو المكان الذي سيتم فيه تشغيل الهيدروجين ، والذي يمكن إنتاجه بثمن بخس ثم استخدامه عند الطلب لأي تطبيق ، سواء كان ذلك لتوليد الطاقة أو أي تطبيق آخر.
• النقل. النقل هو بلا شك أحد أكثر التطبيقات الواعدة للهيدروجين. في النقل الخفيف اليوم ، تفوز البطاريات بالمنافسة ، لكن بعض الشركات المصنعة (خاصة اليابان) تواصل تطوير نماذج خلايا الوقود الخاصة بها والنتائج واعدة بشكل متزايد.
• تدفئة. التسخين المنزلي والصناعي هو قطاع لا يمكن أن يكون مكهربًا دائمًا (مضخات الحرارة ليست دائمًا خيارًا) ، ويمكن أن يكون الهيدروجين حلاً جزئيًا. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام البنية التحتية الحالية (مثل شبكات الغاز الطبيعي) لزيادة الطلب. في الواقع ، يتطلب خلط ما يصل إلى 20٪ من حجم الهيدروجين في شبكة الغاز الطبيعي الحالية الحد الأدنى من التعديلات على شبكة المستخدم النهائي أو الأجهزة.

آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن الهيدروجين الأخضر وتطبيقاته.