إضاءة الهيدروجين الأخضر..مستقبل الطاقات المتجددة

وتعتبر دول إفريقية منها كينيا بين دول لاقارة الأكثر استثمارا واعتمادا علىة هذا المورد النظيف والمتجدد من الطاقة.

وقد أورد المنتدى الإقتصادي العالمي أن الوقت 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.

ما هو الهيدروجين الاخضر What is green hydrogen ما هي أهميته؟ هو نوع من الطاقة المتجددة، يحتوي على كربون منخفض، يستطيع توفير كم كبير من الطاقة المتجددة، يتميز بقلة الانبعاثات من أجل توفير الحماية الكاملة للبيئة، لكن إنتاجه من الطاقة المتجددة وتخزينه ونقله من أكثر التحديات التي تتطلب تكنولوجيا سريعة في الإنتاج العالمي، تتسابق الكثير من الدول العربية من أجل إنتاجه نظرا لاستخداماته المتعددة و البديلة للوقود الأحفوري، يستخدم في العديد من المجالات كالطاقة والصناعة، له أهمية كبيرة في تغيير المناخ وخلق بيئة جديدة خالية من الكربون.
ما هو الهيدروجين الاخضر
أصبح مصطلح الهيدروجين الأخضر يتردد بشكل كبير بين الدول العربية والحكومات في الفترات الأخيرة والتي شهدت على حدوث الكثير من التقلبات في الأسواق الطاقة العالمية، نتيجة الحرب التي حدثت بين أوكرانيا وروسيا مما أنتج إلى التسارع بين الدول على وقود الأخضر، وهو من أنواع الوقود التي تنتج عن عملية كيميائية، يتم استخدام بها تيار كهربائي ينتج عن مصادر القابلة لتتجدد، يتم فصل الأكسجين عن الهيدروجين في الماء لإنتاج طاقة دون وجود ثاني أكسيد الكربون الذي يتسبب في الاحتباس الحراري.
ما هو الهيدروجين الاخضر
استخدامات الهيدروجين الأخضر
بعد أن تعرفنا على ما هو الهيدروجين الاخضر دعونا نتعرف على ماهي استخداماته، تتجه كافة دول العالم إلى الهيدروجين الأخضر، لأنه يساعد على تقديم حلول جذرية لتغيير المناخ، الذي تم اقتراحه في قمة COP 27 وفقا لوكالة الطاقة المتجددة، وفقا للخطط المستقبلية المنتظر أن يخفض الهيدروجين 7.5% من انبعاث الحراري في قدوم 2025، إضافة إلى أنه حل ملائم للتخلص من الكربون في القطاعات التي من الصعب أن ينخفض الكربون فيها، مما يؤدي إلى تقليل الضغط على الوقود الأحفوري بنسبة 517 ألف برميل بقدوم عام 2050، سوف تزداد الطاقة المتجددة من مصادر متنوعة بنسبة 813 ألف برميل، يستخدم في العديد من المجالات المتنوعة وهي كالآتي:
• يستطيع حرقه من أجل توليد حرارة.
• يتغذى في خلية وقود لإنتاج الكهرباء.
• الشحنات الكهربائية والسيارات التي تعمل بواسطة الوقود الهيدروجيني.
• سفن الحاويات التي تستخدم الأمونيا السائلة التي تصنع من الهيدروجين.
• المصادر التي تقوم بحرق الهيدروجين كمصدر أساسي للحرارة بدل من استخدام الفحم مثل مصافي الفولاذ الأخضر.
• توربينات الكهربائية التي تستخدم الهيدروجين بها، تستطيع توليد الكهرباء في الأوقات التي تحتاج إلى توليد الكهرباء بدلا من الغاز الطبيعي للتدفئة والطبخ.
• يساعد على خلق توازن بين الطلب الكهرباء والعرض.
أنواع الهيدروجين الأخضر
لعلك تتساءل عن ما هو الهيدروجين الاخضر ما هي أنواعه؟ هو غاز غير مرئي وله العديد من الأنواع التي تتصف فيما يلي:
الهيدروجين الأخضر:
ينتج عن طريق عملية كيميائية يطلق عليها التحليل الكهربائي، تستخدم تلك الطريقة من أجل فصل الأكسجين في الماء عن الهيدروجين، مما يؤدي إلى الحصول على كهرباء وإنتاج طاقة دون وجود ثاني أكسيد الكربون المتواجد في الغلاف الجوي.
الهيدروجين الوردي أو الأحمر:
ينتج بواسطة عملية التحليل الكهربائي، لكن الحصول على الكهرباء تختلف، فيتم فصل الهيدروجين عن الماء من محطة الطاقة النووية.
الهيدروجين الأسود:
ينتج بواسطة عملية التغويز يستخدم بها الفحم القاري، إذا تم استعمال الفحم البني يطلق عليه الهيدروجين البني، لكن في حالة استعمال الفحم الأسفلتي يطلق عليه الهيدروجين الأسود، يعد الهيدروجين البني والأسود من أكثر الأنواع التي تسبب انبعاث في غاز ثاني أكسيد الكربون.
الهيدروجين الأزرق:
ينتج عن طريق عملية التغويز باستخدام الفحم الأسفلتي مع إضافة تقنية التقاط الكربون، تعمل تلك التقنية على لقط الكربون الذي ينتج من الهيدروجين، يخزن في باطن الأرض أو في أمور أخرى، لكن يسبب في انبعاث ثاني أكسيد الكربون بنسبة 90%.
الهيدروجين الرمادي:
ينتج بواسطة عملية يطلق عليها إعادة تشكيل غاز الميثان، يتم بها تسخين الميثان باستخدام الغاز الطبيعي ومحفز، لكي ينتج مكون من الهيدروجين وأول أكسيد الكربون يطلق الهيدروجين الرمادي، يكون أقل ضررا من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنسبة 59% مقارنة من انبعاثات التي تنتج من الهيدروجين البني والأسود.
الهيدروجين الأخضر في الدول العربية
تترأس مصر قائمة الدول العربية التى تسعى إلى رسم مستقبل للهيدروجين الأخضر، تتعاون السعودية، مصر، عمان، العراق، الجزائر، المغرب، قطر، موريتانيا لإنتاج الهيدروجين الأخضر، وقعت الكثير من الدول على مذكرات التفاهم العالمية من أجل استخدام الهيدروجين في العديد من المجالات، مما أدى إلى زيادة المشروعات في المنطقة إلى 36 مشروع.
الهيدروجين الاخضر وقود بديل وصديق للبيئة سوف يكون بداية جديدة لمصادر الطاقة المتجددة في مصر، كما أن المنتظر وضع مصر إلى قائمة الدول المنظمة لطاقة الهيدروجينية لعام 2035 التي تقدر بتكلفة 40 مليار دولار.
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.
تقنيات الهيدروجين الخضراء

ما الهيدروجين الأخضر؟ وكيف يختلف عن الهيدروجين "الرمادي" التقليدي كثيف الانبعاثات والهيدروجين "الأزرق"؟
- 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"؟
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 يبدو تطور تقنيات الطاقة المتعلقة بالهيدروجين بحلول عام 2030؟

- يوجد طلب 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.
وتعتبر 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.