تحول الطاقة في الشرق الأوسط - هل المستقبل يعمل بالهيدروجين؟

محمد عبد الكريم يوسف
مدرب ومترجم وباحث
(Mohammad Abdul-karem Yousef)

الحوار المتمدن-العدد: 7237 - 2022 / 5 / 3 - 23:14
المحور: الادارة و الاقتصاد
    

 ريتشارد ديفاين وآنا سيفيروفا 

لتحقيق أهداف خفض الكربون المنصوص عليها في اتفاقية باريس للمناخ ، يجب على العالم أن يقلل اعتماده بسرعة على مصادر الطاقة التي ينبعث منها الكربون. الهيدروجين موجود في كل مكان ، ولا ينضب عملياً ، وينتج الماء فقط عند الاحتراق ويحمل ثلاثة أضعاف الطاقة لكل وحدة وزن مثل البنزين أو الديزل أو وقود الطائرات. لقد حمل الهيدروجين البشرية إلى القمر ودفعت فضائله اليوتوبية الكثيرين إلى تحديده على أنه مستقبل الطاقة النظيفة.

لقد أدركت دولة الإمارات العربية المتحدة الفرصة التي تتيحها هذه الفرصة ، وفي ١٧ كانون الثاني ٢٠٢١ ، أعلنت شركة مبادلة للاستثمار وأدنوك و ADQ أنها دخلت في مذكرة تفاهم لتأسيس تحالف أبوظبي للهيدروجين (التحالف).

أفاد موقع مبادلة الإلكتروني أن التحالف سيقوم بما يلي: ترسيخ مكانة أبوظبي كقائد موثوق به للهيدروجين الأخضر والأزرق منخفض الكربون في الأسواق الدولية الناشئة ؛ بناء اقتصاد هيدروجين أخضر كبير في الإمارات العربية المتحدة ؛ وضع خارطة طريق لتسريع اعتماد دولة الإمارات العربية المتحدة واستخدام الهيدروجين في القطاعات الرئيسية مثل المرافق والتنقل والصناعة ؛ والمواءمة مع نهجهم في الأسواق الدولية بهدف وضع أبو ظبي كمورد موثوق وآمن للهيدروجين وشركات نقله للعملاء في جميع أنحاء العالم مع نمو الطلب.

الإمارات العربية المتحدة جزء من حقل مزدحم يدعم تطوير الهيدروجين. و تسعى المملكة العربية السعودية إلى تنفيذ أحد أكبر مشاريع الهيدروجين في العالم حتى الآن على ساحل البحر الأحمر ، وعلى الصعيد الدولي ، تعهد الاتحاد الأوروبي والحكومات اليابانية والأسترالية ، من بين العديد من الحكومات الأخرى ، بالتزامات بعيدة المدى كثيفة رأس المال لتحفيز استخدام الهيدروجين. في اقتصاداتهم. يشارك القطاع الخاص بشكل كبير ، وقد تم إنشاء مجلس الهيدروجين في عام 2017 باعتباره ، بكلماته الخاصة ، "منظمة يقودها الرئيس التنفيذي وتستخدم انتشارها العالمي لتعزيز التعاون بين الحكومات والصناعة والمستثمرين ، ولتوفير التوجيه بشأن تسريع نشر حلول الهيدروجين حول العالم ". ويضم أعضاء المجموعة أرامكو وبي بي وشيفرون ومبادلة ومايكروسوفت وشل.

كان الهيدروجين ، بالطبع ، هو "المستقبل" من قبل. استمرت اليابان في تنفيذ مبادرات وقود الهيدروجين لمدة خمسين عامًا وتوقع الرئيس جورج دبليو بوش حالة الاتحاد في عام 2003: "مع التزام وطني جديد ، سيتغلب علماؤنا ومهندسونا على العقبات التي تحول دون نقل هذه السيارات من المختبر إلى صالة العرض ، بحيث أول سيارة يقودها طفل مولود اليوم يمكن أن تعمل بالهيدروجين وخالية من التلوث ".

في هذه المقالة ، نحاول فصل المبالغة عن العملي ، وننظر في الدور الذي قد يلعبه الهيدروجين في تقليل غازات الاحتباس الحراري وانتقال الطاقة ، لا سيما في سياق الشرق الأوسط.

ما هو الهيدروجين المستخدم حاليا؟

في الوقت الحاضر ، يستخدم الهيدروجين بشكل أساسي في العمليات الصناعية لتحديث الوقود الأحفوري ، لإنتاج الأمونيا والميثانول وكمبرد في المولدات. يعتقد أنصار الاقتصادات القائمة على الهيدروجين أن الهيدروجين يمكن أن يلعب دورًا أوسع بكثير. إن تعدد استخداماته يعني أنه يمكن استخدامه كناقل للطاقة وكوقود للاحتراق.

كيف يتم إنتاج الهيدروجين وهل يخفف من انبعاثات الكربون؟

يوجد الهيدروجين بشكل طبيعي في المركبات ، والطاقة ضرورية لفصله عن العناصر الأخرى. يتم إنتاج معظم الهيدروجين حاليًا من خلال إعادة تشكيل غاز الميثان بالبخار ، وهي عملية تؤدي من خلالها درجات الحرارة المرتفعة والضغط المرتفعان إلى تكسير الميثان إلى هيدروجين وأكاسيد كربون. هذه العملية تخلق انبعاثات كربون بدلاً من أن تخففها.

ومع ذلك ، هناك وسائل إنتاج بديلة. يمكن إنتاج الهيدروجين عن طريق التحليل الكهربائي: عملية استخدام الكهرباء لتقسيم الماء إلى هيدروجين وأكسجين في وحدة تسمى المحلل الكهربائي. يعد التحليل الكهربائي حاليًا أكثر تكلفة من إصلاح الميثان بالبخار ولا يخفف من انبعاثات الكربون إلا إذا تم تشغيله بالكهرباء التي لا ينتج عن توليدها في حد ذاته انبعاثات كربونية. قد لا يكون هذا عقبة هائلة لأن الكهرباء المتجددة الوفيرة والرخيصة هي جزء أساسي من أهداف خفض الكربون في العالم.

لتحقيق أهداف خفض الكربون ، يجب توليد أكبر نسبة من الكهرباء في العالم من مصادر متجددة. تم إحراز تقدم هائل في خفض تكاليف الطاقة الشمسية وطاقة الرياح خلال العقد الماضي ، على الرغم من أن الاعتماد فقط على الطاقة المتجددة لا يخلو من المشاكل. وأكبر لغز تمثله الطاقة المتجددة هو التقطع. يتم توليد الكهرباء عند توفر مصادر الطاقة المتجددة (مثل الشمس والرياح). لا يتماشى الطلب على الكهرباء دائمًا مع هذا التوافر وعندما يتجاوز العرض الطلب ، قد يلزم تقليص التوليد لمنع حدوث اختلالات في النظام.

قد يكون الهيدروجين "الرصاصة الفضية" لمشكلة التقطع. بدلاً من الحد من إنتاج الطاقة المتجددة عندما يكون الطلب منخفضًا ، يمكن توليد هذه الطاقة واستخدامها لإنتاج الهيدروجين عن طريق التحليل الكهربائي. يمكن تخزين الهيدروجين المنتج واستخدامه لتوليد الطاقة عندما لا تتوفر الشمس أو الرياح. لذلك يقدم الهيدروجين كحل أنيق للغاية لأحد أهم عيوب الطاقة المتجددة.

لكن هذه ليست الصورة الكاملة. لكي يكون هذا حلاً فعالاً حقًا ، يجب إيجاد حلول مجدية اقتصاديًا لتخزين وتوزيع الهيدروجين. بالإضافة إلى ذلك ، فإن المحلل الكهربائي غالي الثمن حاليًا ويلزم تشغيله بالقرب من القدرة على تعويض الاستثمار الرأسمالي. من المحتمل أن يكون التشغيل شبه المستمر باستخدام الطاقة المتجددة فقط تحديًا بسبب مشكلة التقطع. ومع ذلك ، فإن التقدم في خفض تكلفة المحلل الكهربائي والتكنولوجيا الذكية سيسهل إدارة هذه المشكلات.

ما الدور الذي يمكن أن يلعبه الهيدروجين في تقليل غازات الاحتباس الحراري وانتقال الطاقة؟

الهيدروجين مشفر لونيًا ، اعتمادًا على الكربون المنبعث في إنتاجه. يُعرف الهيدروجين الذي تنتجه الطاقة المتجددة بالهيدروجين الأخضر. يُعرف الهيدروجين المنتج من الوقود الأحفوري بالهيدروجين الرمادي (عند إنتاجه من الغاز الطبيعي) أو الهيدروجين البني (عند إنتاجه من الفحم). الهيدروجين الأزرق هو الهيدروجين المنتج من الوقود الأحفوري حيث تم تخفيف انبعاثات الكربون عن طريق التقاط الكربون واستخدامه وتخزينه.

سيساعد استبدال الهيدروجين الأخضر والأزرق بالهيدروجين الرمادي أو البني (أو مصادر الطاقة الأخرى التي ينبعث منها الكربون) على تقليل غازات الاحتباس الحراري. يبدو أن الاستبدال أمر لا مفر منه لبعض التطبيقات الحالية. لا يتطلب الأمر الكثير من الخيال للتنبؤ أنه بمجرد أن تكون التكلفة تنافسية ، فإن الهيدروجين الأخضر والأزرق سيحل محل الهيدروجين كثيف الكربون في المصافي وإنتاج الأمونيا والميثانول وكمواد أولية للمواد الكيميائية. هذه هي الأنشطة التي لا يمكن للكهرباء أن تعمل كبديل للهيدروجين.

صناعة الصلب هي صناعة أخرى حيث يمكن استخدام الهيدروجين الأخضر والأزرق فيها. تنتج انبعاثات الكربون في صناعة الصلب أساسًا عن استخدامها لفحم الكوك في أفران الصهر ويمكن استبدال هذا الفحم بالهيدروجين الأخضر أو ​​الأزرق. يعد توفير درجات الحرارة العالية جدًا المطلوبة بالكهرباء حاليًا أمرًا صعبًا للغاية ولا يبدو أنه خيار ممكن التحقيق على المدى القصير. يتمثل الخيار الأكثر جدوى والصديق للبيئة في استخدام الغاز الطبيعي مع احتجاز الكربون وتخزينه.

إن استبدال الهيدروجين بالغاز الطبيعي كوقود للحرارة الصناعية (على سبيل المثال ، في صناعة الزجاج) هو احتمال آخر. على أساس توقعات التكلفة الحالية ، هذا ليس مؤكدًا ، ومع ذلك ، سيعتمد الكثير على الأسواق المحلية والتقدم التكنولوجي والسياسات المطبقة التي تؤثر على سعر الغاز الطبيعي والهيدروجين. تعني التطورات في تكنولوجيا المضخات الحرارية أن الكهرباء الخضراء تبدو حاليًا حلاً أفضل من الهيدروجين الأخضر لأنها أرخص لكل وحدة حرارة ، فهي أفضل في تمكين كفاءة الاستخدام النهائي والبنية التحتية لنقل الكهرباء موجودة بالفعل.

يجب تطبيق نفس التفضيل بالتساوي في تدفئة المنزل. ومع ذلك ، فإن العديد من البلدان لديها بالفعل شبكات غاز طبيعي قائمة والمستهلكون على دراية باستخدام الغاز للتدفئة المنزلية. إذا كان من الممكن إعادة استخدام هذه الشبكات للهيدروجين (أو حتى خليط من الغاز الطبيعي والهيدروجين) ، فقد يكون للهيدروجين دور أكبر في تدفئة المنزل. وقد بدأت عدة دول ، بما في ذلك المملكة المتحدة ، مشاريع تجريبية على استخدام الهيدروجين في التدفئة.

الآمال العظيمة الأخرى لاستخدام الهيدروجين في النقل. قد يكون الهيدروجين مناسبًا للقطاع البحري ، لأن كهربة السفن المستخدمة في الرحلات الطويلة ليست عملية. لا يزال استخدام الهيدروجين في الطيران في المرحلة التجريبية ، ولكن بالنسبة للطرق الأطول ، قد يكون من الممكن استخدام الطائرات الهجينة التي تعمل بالكهرباء والهيدروجين.

إن صورة سيارة تعمل بالغاز "الحر" وينبعث منها البخار فقط هي صورة جذابة ، لكن المركبات التي تعمل بالوقود الهيدروجين لم يكن لها تأثير يذكر حتى الآن. لا تقارن مقاييس المركبات التي تعمل بالوقود الهيدروجين جيدًا مع المركبات الكهربائية في قطاع النقل الخفيف (على سبيل المثال ، الدراجات النارية والسيارات والشاحنات الصغيرة) ولكن الشاحنات والحافلات التي تعمل بالهيدروجين تمثل حالة اقتصادية أكثر إقناعًا. ومع ذلك ، فإن تطوير البنية التحتية الداعمة للتزود بالوقود للسيارات التي تعمل بالهيدروجين سيكون مكلفًا ويستغرق وقتًا طويلاً. في هذا الصدد ، فإن السيارات التي تعمل بالهيدروجين تتخلف كثيرًا عن السيارات الكهربائية ، والتي يمكن شحنها بسهولة في المنزل.

التحديات الاقتصادية والتمويلية لإنتاج الهيدروجين

من الناحية النظرية ، هناك تطبيقات متعددة للهيدروجين. من الناحية العملية ، لا ينتشر الهيدروجين حاليًا في قطاع الطاقة لأنه أغلى من البدائل الأخرى. التكاليف الرئيسية للهيدروجين الأخضر هي تكلفة الكهرباء المتجددة ، وعامل القدرة التي تعمل بها المصانع ، وتكلفة المحلل الكهربائي وتكلفة رأس المال.

العنوان الأصلي
The Transformation of Energy in the Middle East,Will the Future Work on hydrogen?
Richard Divine , Anna Severova

#محمد_عبد_الكريم_يوسف (هاشتاغ)       Mohammad_Abdul-karem_Yousef#          

---

اشترك في قناة ‫«الحوار المتمدن» على اليوتيوب
حوار مع الكاتبة انتصار الميالي حول تعديل قانون الاحوال الشخصية العراقي والضرر على حياة المراة والطفل، اجرت الحوار: بيان بدل	حوار مع الكاتب البحريني هشام عقيل حول الفكر الماركسي والتحديات التي يواجهها اليوم، اجرت الحوار: سوزان امين

كيف تدعم-ين الحوار المتمدن واليسار والعلمانية على الانترنت؟

تابعونا على:

الفيسبوك

التويتر

اليوتيوب

RSS

الانستغرام

لينكدإن

تيلكرام

بنترست

تمبلر

بلوكر

فليبورد

الموبايل

كيفية إشراك-إيصال مواضيعكم أو مواضيع تهمكم  إلى اكبر عدد ممكن من القراء والقارئات