الكهرباء
الهيدروجين
هل يمكن للهيدروجين أن يزود العالم بالطاقة حقًا؟
الهيدروجين أكثر العناصر وفرة في الكون، ولديه القدرة على تغيير العالم. لكن الحصول عليه أصعب مما قد يبدو. يمكن إنتاج الهيدروجين الأخضر بالتحليل الكهربائي باستخدام الطاقة المتجددة. يمكنه تخزين الطاقة النظيفة وتشغيل الشاحنات والسفن والطائرات، والمساعدة في خفض انبعاثات صناعات مهمة مثل صناعة الصلب. لكن هناك تحديات كبيرة في الكفاءة والبنية التحتية تفصل بين الهيدروجين واستخدامه على نطاق واسع.
(الدليل المصور قادم قريبًا)
2.6إجمالي
كيف يتم تقييم هذا الحل
- التأثير4 / 5يمكن أن يخفض الانبعاثات من صناعة الصلب والأسمدة والشحن، ويخزن الطاقة النظيفة لفترات طويلة.
- السرعة2 / 5يجب بناء منشآت الإنتاج وخطوط الأنابيب والتخزين أولاً.
- التكلفة2 / 5لا يزال الهيدروجين الأخضر أغلى عدة مرات من الهيدروجين الأحفوري.
- النضج2 / 5أجهزة التحليل الكهربائي مثبتة الفعالية، لكن إنتاج الهيدروجين الأخضر لا يزال على نطاق صغير جدًا.
- الطبيعة3 / 5نظيف عند الاستخدام، لكن إنتاجه يحتاج إلى الكثير من الطاقة والمياه.
اختبار
السؤال 1 من 10
ما نسبة الذرات التي يشكلها الهيدروجين في النجوم؟
النتيجة 0 / 10
النص
الهيدروجين يغيّر قواعد اللعبة. لديه القدرة على تغيير الكوكب عبر توفير الطاقة الخضراء وتخزينها. يمكن استخدامه لتشغيل الشاحنات والسفن والطائرات وحتى المدن. لكن لكي تصبح ثورة الهيدروجين حقيقة، يجب على البشرية تجاوز عدة تحديات تقنية واقتصادية. لذا استعد لرحلة إلى المستوى الذري لنرى إن كان الهيدروجين يملك ما يلزم لتغيير العالم!
لو فتحت كتاب الكون، لوجدت الهيدروجين في الفصل الأول تمامًا. لأنه إحدى لبنات الكون الأساسية. يشكّل 90% من ذرات النجوم [1-4] وعلى الأرض، يُعد الهيدروجين أحد المكونات الرئيسية للماء والنباتات وحتى الحمض النووي لكل الكائنات الحية [4-7].
وهو أيضًا وقود عالي الطاقة جدًا، ولهذا تستخدمه NASA لتشغيل صواريخ استكشاف الفضاء [8,9,10]. من الواضح أن الهيدروجين يأخذ البشرية بالفعل إلى آفاق جديدة. والأفضل من ذلك كله، أنه لا ينتج أي CO2!
فلماذا ليس الخيار الأول للطاقة حول العالم؟ حسنًا، الأمر ليس بهذه البساطة.
يصعب استخراج الهيدروجين من الأرض بشكله النقي، رغم وجود رواسب طبيعية منه [11-17]. فهو غالبًا ما يكون مرتبطًا بعناصر أخرى ليكوّن مركبات. مثلًا، عندما يرتبط بالأكسجين، يصنع الماء أو H2O. ويمكنه أيضًا الارتباط بالكربون لصنع الغاز الأحفوري، المعروف أيضًا بالميثان أو CH4.
لذلك للحصول على هيدروجين نقي، يجب فصله عن العناصر المرتبط بها. عندما يُستخرج الهيدروجين من الماء، يتحرر الأكسجين. وعندما يُفصل عن الغاز الأحفوري، يتحرر الكربون. لذا فإن كون استخدام الهيدروجين كوقود جيدًا أو سيئًا للكوكب يعتمد على طريقة إنتاج ذلك الهيدروجين.
حاليًا، توجد ثلاث طرق رئيسية لإنتاج وقود الهيدروجين، وتُصنّف إلى رمادي وأزرق وأخضر: [18-21]
اليوم، يُصنع معظمه من الوقود الأحفوري [22-28] وأكثر أنواعه شيوعًا هو الهيدروجين الرمادي، المصنوع من الغاز الأحفوري. لكن سواء استخدمت الغاز أو الفحم أو النفط، فإن إنتاج الهيدروجين من الوقود الأحفوري يطلق الكثير من CO2 إلى الغلاف الجوي [19,26,27,28]. للأسف، تمثل هذه الأنواع أكثر من 99% من كل إنتاج الهيدروجين [23,24,28] - يا للهول!
في الواقع، يطلق إنتاج الهيدروجين الرمادي وحده CO2 أكثر من المملكة المتحدة وأستراليا مجتمعتين [28,29]!
في السنوات الأخيرة، سمحت تطورات في تقنية تُعرف باحتجاز الكربون وتخزينه لمحطات توليد الكهرباء بالتقاط انبعاثات CO2 وتخزينها تحت الأرض [30,31,32]. وعندما يقترن هذا بإنتاج الهيدروجين، تكون النتيجة ما يُسمى الهيدروجين الأزرق [33,34].
لكن رغم أن هذه الطريقة تقلل انبعاثات CO2، فإنها حاليًا معرضة لتسرّب الميثان (CH4) [34-37] الذي قد يكون أسوأ على الغلاف الجوي بأكثر من 80 مرة خلال فترة 20 عامًا [38,39,40]. بل وجدت إحدى الدراسات أن زيادة انبعاثات CH4 قد تكون كبيرة جدًا إذا أُنتج الهيدروجين بهذه الطريقة بشكل خاطئ، لدرجة أنه سيكون من الأفضل ببساطة حرق الوقود الأحفوري من البداية [35].
ما يبحث عنه العلماء حقًا، إلدورادو الطاقة النظيفة، يُسمى الهيدروجين الأخضر. ويُنتج من الماء في عملية كيميائية تُعرف بالتحليل الكهربائي: [41-45]
تخيّل خزانًا كبيرًا من الماء، أو H2O. للحصول على الهيدروجين، عليك أولًا كسر روابطه مع الأكسجين. ولتحقيق ذلك، تستخدم الكهرباء لتفكيك الروابط في جزيئات الماء، منتجًا غاز الهيدروجين الثمين. بسيط!
يمكن تشغيل كل هذا بالطاقة المتجددة مثل الشمس والرياح مع انبعاثات قريبة من الصفر [41-45].
هذا الهيدروجين الأخضر لديه القدرة على إعادة تشكيل العالم [21,28,43,44,45]. بدأت صناعات مثل إنتاج البتروكيماويات وصناعة الصلب [44-47] - التي تمثل نحو 3.6% و7.2% من الانبعاثات العالمية [48] - تصبح أنظف باستخدام الهيدروجين الأخضر بدل الوقود الأحفوري. تستثمر بعض الدول فيه لإزالة الكربون من إنتاج الأمونيا، وهي مركب يُستخدم في الأسمدة، ما قد يخفض 1-2% إضافية من الانبعاثات العالمية [44-46,49-53].
يدرس الخبراء استخدامه في قطاع النقل أيضًا. السيارات ليست أولوية كبيرة بسبب كفاءة المركبات الكهربائية، لكن الشاحنات التي تقطع مسافات طويلة والشحن الدولي والطائرات بعيدة المدى لها أولوية أكبر. وبما أنها لا تستطيع استخدام البطاريات الثقيلة للطاقة، فإن الهيدروجين الأخضر بديل مثالي [21,28,44,45,54].
نظريًا (وطالما يُنتج بشكل مستدام)، الانبعاث المباشر الوحيد من استخدام وقود الهيدروجين هو الماء. في الواقع، يُستخدم هذا الماء حتى في مكوكات NASA الفضائية، حيث يشربه رواد الفضاء فعلًا! [55,56]
فما المشكلة؟
حسنًا، إذا أحرقت الهيدروجين ببساطة، فقد يتسبب أيضًا في تفاعل النيتروجين في الهواء وإنتاج أكاسيد النيتروجين، وهي ملوثات هواء ضارة [57-61].
هذا يبقى أنظف من حرق الوقود الأحفوري، لكن الخيار الأنظف هو تجنب حرقه تمامًا واستخدام خلية وقود الهيدروجين، التي تحوّل الطاقة الكيميائية للهيدروجين مباشرة إلى كهرباء [62-65]. ليس هذا أكثر كفاءة فقط، بل إنه ينتج صفر انبعاثات من أكاسيد النيتروجين وبالطبع صفر CO2! [57-59,63-65]
يبدو جيدًا، أليس كذلك؟ فلماذا أقل من 1% من الهيدروجين المنتج اليوم أخضر؟ [23,24,28] ولماذا لا يُقبل الجميع على هذا النوع الصديق للبيئة؟
في الوقت الحالي، الهيدروجين غالٍ ويتطلب الكثير من الكهرباء لإنتاجه [66-69]. لو أردت تشغيل هاتفك بالهيدروجين الأخضر بدل شحنه مباشرة بالطاقة المتجددة، فستحتاج أولًا إلى تحويل الكهرباء من المصادر المتجددة إلى هيدروجين ثم استخدام خلية وقود لتحويله مجددًا إلى كهرباء. وقد تخسر بذلك ما يصل إلى 70% من الطاقة التي كنت ستحصل عليها لو شحنت هاتفك مباشرة بالألواح الشمسية من الأساس! [70,71,72]
يبدو أن الهيدروجين الأخضر لا يمنحك قيمة كبيرة مقابل ما تدفعه. فلماذا ينبغي للناس استخدامه لتشغيل منازلهم ومدنهم؟
الإجابة تكمن في إحدى أقوى خصائص الهيدروجين… قدرته على تخزين كميات كبيرة من الطاقة لاستخدامها لاحقًا.
بما أن توربينات الرياح تحتاج إلى الرياح والألواح الشمسية تحتاج إلى ضوء الشمس، غالبًا ما يتدخل الغاز والفحم في الأيام المظلمة التي لا تهب فيها الرياح للحفاظ على استمرار الكهرباء. لكن إليك فكرة أكثر خضرة:
تشغّل المنازل بالطاقة المتجددة عبر شبكة ذكية مرنة، وتبني ما يكفي من مزارع الرياح والشمس لتوليد فائض من الطاقة. ويمكن بعد ذلك توجيه الطاقة الزائدة إلى منشآت الهيدروجين الأخضر حيث تُستخدم لصنع الهيدروجين. ثم يمكن تخزين هذا الهيدروجين واستخدامه لتوليد الكهرباء عندما لا تلبي الشمس والرياح الطلب [73-76].
وإن لم يكن ذلك كافيًا، يمكن تخزين الهيدروجين بكميات هائلة تحت الأرض لفترات طويلة في المناجم القديمة أو كهوف الملح أو حتى مكامن النفط والغاز المستنفدة [77-80]. وهذا يعني أنه يمكن استخدامه طوال العام، حتى في أشهر الشتاء الباردة.
يُسمى هذا التخزين بين الفصول، والعديد من الدول تستثمر فيه بالفعل [23,81,82,83]. وفي يوم ما، قد يساعد حتى على إنهاء الاعتماد على الوقود الأحفوري. والأفضل أن هذه الإمدادات الضخمة من الهيدروجين تمنح الدول استقلالًا أكبر في الطاقة، فتجعلها أقل اعتمادًا على واردات الطاقة كي لا تحتاج إلى الاعتماد على دول أخرى لإبقاء الأضواء مضاءة [84,85,86].
لكن ألا تستطيع البطاريات فعل الشيء نفسه؟
ليس تمامًا. تكلفة البطاريات المطلوبة لتخزين طاقة احتياطية تكفي مدينة لأسابيع أو أشهر ستكون أعلى بكثير، بكثير [87-90]. أما الهيدروجين، فيمكن تخزينه بتكلفة زهيدة جدًا على نطاق واسع وقد يحل مشكلة تخزين الطاقة هذه [91,92].
فهل يمكن للهيدروجين أن يلعب دورًا في إزالة الكربون من الكوكب؟ حسنًا، فقط إذا كان هيدروجينًا أخضر مصنوعًا من مصادر متجددة [93]، وفقط إذا كانت تكلفته واقعية [66-69]. ويتطلب تحقيق ذلك توسيع البنية التحتية وتحديثها، ونشر الطاقة المتجددة على نطاق واسع.
لكن هناك أخبار جيدة! طاقة الرياح والشمس أصبحت الآن أرخص من الوقود الأحفوري [27,94-97]. وبفضل التطورات التقنية الحديثة في أجهزة التحليل الكهربائي، ينخفض سعر إنتاج الهيدروجين الأخضر بسرعة أيضًا [98-102].
لذا إذا دعمت البشرية هذه التقنية الناشئة، فقد يكون الهيدروجين الأخضر أحد النجوم اللامعة التي كنا ننتظرها.
المستشارون الخبراء
4
نتوجه بالشكر إلى
Dr. Jennifer Johnstone-Hack
جامعة شيفيلد
كلية الهندسة الكيميائية وهندسة المواد والهندسة الحيوية
Dr. Adrien Chauvet
جامعة شيفيلد
كلية العلوم الرياضية والفيزيائية، معهد الطاقة
Huazhang Tian
جامعة شيفيلد
مركز كفاءة الموارد المتقدمة
Colin Nolden
جامعة شيفيلد
معهد الطاقة
فيديوهات إضافية
عدد الروابط: 20
هذه الموارد ليست تابعة لنا. كل ما هو مرتبط هنا باللغة الإنجليزية.
نظرة عامة والإنتاج
الهيدروجين: وقود المستقبل؟The Economist
الحقيقة حول الهيدروجينDW Planet A
كيف يمكن للهيدروجين الأخضر أن ينهي عصر الوقود الأحفوريTED
هل يستطيع الهيدروجين مساعدة العالم على بلوغ صافي الصفر؟Financial Times
ما هو الهيدروجين الأخضر وهل سيمد عالم المستقبل بالطاقة؟CNBC
حقيقة مشكلة التلوث المرتبطة بالهيدروجين - شرح الهيدروجين الأخضرUndecided with Matt Ferrell
كيف يمكن للهيدروجين الرخيص أن يصبح الوقود النظيف القادمBloomberg Originals
الهيدروجين الأزرق. أكبر خدعة للوقود الأحفوري في التاريخ؟Just Have A Think
الهيدروجين في الصناعة
النقل بالطاقة الهيدروجينية
تخزين الطاقة
الهيدروجين الأبيض (رواسب طبيعية)
قراءة إضافية
عدد الروابط: 28
هذه الموارد ليست تابعة لنا. كل ما هو مرتبط هنا باللغة الإنجليزية.
نظرة عامة والإنتاج
- ما هو الهيدروجين؟ - National Grid
- طيف ألوان الهيدروجين - National Grid
- أساسيات وقود الهيدروجين - US Department of Energy
- إنتاج الهيدروجين - US Energy Information Administration (EIA)
- استخدام الهيدروجين - US Energy Information Administration (EIA)
- الرمادي والأزرق والأخضر - شرح ألوان الهيدروجين الكثيرة - World Economic Forum
- الهيدروجين - MIT Climate Portal
الهيدروجين الأخضر
- إنتاج الهيدروجين: التحليل الكهربائي - US Department of Energy
- التحليل الكهربائي لإنتاج الهيدروجين الأخضر - Linde
- الهيدروجين الأخضر - Stegra
- ما مدى نظافة الهيدروجين الأخضر؟ - MIT Climate Portal
الهيدروجين في الصناعة - الأمونيا الخضراء
الهيدروجين في الصناعة - الصلب الأخضر
- في السويد، تخفض الشركات انبعاثات إنتاج الصلب - إحدى أكبر مشكلات الكربون في العالم - MIT Climate Portal
احتراق وقود الهيدروجين مقابل خلايا الوقود
- محركات الاحتراق الداخلي بالهيدروجين وخلايا وقود الهيدروجين - Cummins Inc.
- خلايا الوقود - US Department of Energy (see also Fuel Cells Fact Sheet)
النقل بالطاقة الهيدروجينية
- الهيدروجين في النقل - US Environmental Protection Agency (EPA)
تخزين الطاقة الهيدروجينية
تخزين الطاقة الهيدروجينية - البنية التحتية والتأثيرات
رؤى وتقارير متعمقة
الهيدروجين الأبيض (رواسب طبيعية)
- الهيدروجين الطبيعي: الحل غير المستغل لخفض الانبعاثات الكربونية؟ - Oxford University
المراجع
عدد الروابط: 111
كل ما هو مرتبط هنا باللغة الإنجليزية.
- [1] الجدول الدوري للعناصر | Los Alamos National Laboratory
- [2] في البداية كان الهيدروجين | Nature Chemistry
- [3] حقائق عن الهيدروجين | Norwegian Hydrogen
- [4] الهيدروجين - معلومات عن العنصر وخصائصه واستخداماته | Royal Society of Chemistry
- [5] اللولب المزدوج | Chemistry LibreTexts
- [6] علم الوراثة | University of Houston
- [7] اكتشاف الروابط الهيدروجينية في الحمض النووي وإعادة تقييم نموذج كريث ذي السلسلتين لعام 1948 لبنيته | Biochemical Society Transactions
- [8] استخدام الهيدروجين | US Energy Information Administration (EIA)
- [9] مختبر الصواريخ - وضع أساس الهيدروجين | NASA
- [10] هل سيشغّل الهيدروجين مستقبل الطيران والفضاء؟ | WHA-International
- [11] البحث عن الهيدروجين الطبيعي: عملاق طاقة خفي أم حلم بعيد المنال؟ | ACS Energy Letters
- [12] تراكم موارد الهيدروجين الطبيعي في القشرة القارية | Nature Reviews Earth & Environment (بيان صحفي: علماء يحددون المكوّنات اللازمة للعثور على هيدروجين نظيف طبيعي | University of Oxford; جيوب من الهيدروجين الموجود طبيعياً في قشرة الأرض قد تكون مصدراً مهماً للطاقة النظيفة | Renewable Energy Magazine)
- [13] الهيدروجين الطبيعي - الحل غير المستغل لإزالة الكربون؟ | Oxford Academic
- [14] Frontiers | إمكانات الهيدروجين الطبيعي في كيبك (كندا): مراجعة أولى | Frontiers in Geochemistry
- [15] توقعات النماذج لموارد الهيدروجين الجيولوجية العالمية | Science Advances
- [16] اكتشاف هيدروجين تحت الأرض في فرنسا يثير الآمال في طاقة نظيفة | طاقة الهيدروجين | The Guardian
- [17] وجود الهيدروجين الطبيعي وآفاق استخراجه: السياق البرازيلي | Energies
- [18] اقتصاديات ومدى السلامة البيئية لألوان الهيدروجين المختلفة | International Journal of Hydrogen Energy
- [19] ألوان الهيدروجين | The Belfer Center for Science and International Affairs
- [20] طرق إنتاج الهيدروجين وألوانه | CIC energiGUNE
- [21] سياسات الهيدروجين الأخضر | IRENA (الهيدروجين الأخضر: دليل لوضع السياسات | IRENA)
- [22] موارد الهيدروجين | US Department of Energy
- [23] المراجعة العالمية للهيدروجين 2024 | IEA
- [24] الهيدروجين | IRENA
- [25] هل سيحبسنا الهيدروجين الأزرق في الوقود الأحفوري إلى الأبد؟: One Earth (في: هل تدفئة المنازل بالهيدروجين مجرد حلم بعيد المنال؟ مراجعة للأدلة | Joule)
- [26] نحو تعريفات للهيدروجين تستند إلى كثافة انبعاثاته - تحليل | IEA
- [27] تطورات سوق الهيدروجين العالمي: طيف ألوان الهيدروجين | Fuel Cells Bulletin
- [28] مستقبل الهيدروجين | IEA
- [29] انبعاثات غازات الدفيئة في جميع دول العالم | EDGAR - The Emissions Database for Global Atmospheric Research
- [30] احتجاز الكربون واستخدامه وتخزينه - نظام الطاقة | IEA
- [31] 20 عاماً من احتجاز الكربون وتخزينه - تحليل | IEA
- [32] احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه | IPCC
- [33] الهيدروجين الأزرق | Global CCS Institute
- [34] يمكن أن يكون الهيدروجين الأزرق مصدراً للطاقة الخضراء خلال فترة إزالة الكربون | International Journal of Hydrogen Energy
- [35] ما مدى خضرة الهيدروجين الأزرق؟ | Resource Sustainability and Energy Resilience
- [36] مخاطر اقتصاد الهيدروجين على الميثان في الغلاف الجوي | Nature Communications (انظر ملاحظات مرجعية*)
- [37] الهيدروجين الأزرق: ليس نظيفاً، ولا منخفض الكربون، وليس حلاً | IEEFA (انظر ملاحظات مرجعية*)
- [38] الفصل 7: ميزانية طاقة الأرض، وتغذيات المناخ الراجعة، وحساسية المناخ | IPCC
- [39] الميثان وتغير المناخ - Methane Tracker 2021 - تحليل | IEA
- [40] انبعاثات الميثان | الطاقة، تغير المناخ، البيئة | European Commission
- [41] نظرة عامة على تقنيات التحليل الكهربائي للماء لإنتاج الهيدروجين الأخضر | Energy Reports
- [42] نظرة موجزة على أنظمة إنتاج الهيدروجين الأخضر المعتمدة على الشمس والرياح: الاتجاهات والتوحيد القياسي | International Journal of Hydrogen Energy
- [43] إنتاج الهيدروجين: التحليل الكهربائي | US Department of Energy
- [44] معيار الهيدروجين الأخضر | Green Hydrogen Organisation (GH2)
- [45] منظور الطاقة العالمي 2023: آفاق الهيدروجين | McKinsey
- [46] إمكانات الهيدروجين للصناعة الكيميائية | Deloitte
- [47] فرص عالمية للصلب القائم على الهيدروجين الأخضر حول مصادر الطاقة المتجددة عالية الجودة ورواسب خام الحديد | Nature Communications
- [48] قطاعاً بقطاع: من أين تأتي انبعاثات غازات الدفيئة العالمية؟ | Our World in Data (باستخدام بيانات من: انبعاثات غازات الدفيئة (GHG) | Climate Watch)
- [49] الأمونيا: سماد ووقود ومخزن للطاقة بلا كربون | The Royal Society
- [50] دور الهيدروجين والأمونيا في مواجهة تحدي صافي الصفر | The Royal Society
- [51] خفض انبعاثات غازات الدفيئة بالأمونيا الخضراء والأسمدة | McKinsey
- [52] إنتاج الأمونيا الصناعي يطلق CO2 أكثر من أي تفاعل آخر لصناعة المواد الكيميائية. يريد الكيميائيون تغيير ذلك | C&EN
- [53] استخدام الطاقة وانبعاثات غازات الدفيئة طوال دورة حياة إنتاج الأمونيا من الموارد المتجددة والمنتجات الثانوية الصناعية | Green Chemistry
- [54] إطلاق قوة الهيدروجين لنقل الشحن لمسافات طويلة | McKinsey
- [55] خلايا الوقود لتطبيقات علوم الفضاء | NASA
- [56] خلية وقود، أبولو | National Air and Space Museum
- [57] محركات الاحتراق الداخلي الهيدروجينية وخلايا وقود الهيدروجين | Cummins Inc.
- [58] مركز بيانات الوقود البديل: أساسيات الهيدروجين | US Department of Energy
- [59] هل ينتج عن استخدام الهيدروجين ملوثات هواء مثل أكاسيد النيتروجين؟ | US Department of Energy
- [60] دراسات حول خصائص الأداء والانبعاثات لحارق صناعي منخفض الدوامة عند حرق الغاز الطبيعي والميثان والغاز الطبيعي الممزوج بالهيدروجين والهيدروجين كوقود | International Journal of Hydrogen Energy
- [61] انبعاثات NOx من خلطات وقود الهيدروجين والميثان | GT Strategic Energy Institute
- [62] ما إيجابيات وسلبيات خلايا وقود الهيدروجين؟ | TWI (انظر أيضاً ما خلية وقود الهيدروجين وكيف تعمل؟ | TWI)
- [63] ورقة حقائق عن خلايا الوقود | US Department of Energy (خلايا الوقود | US Department of Energy)
- [64] الهيدروجين وخلايا الوقود: العلم وراء خلايا الوقود | SEPUP
- [65] مركبات خلايا وقود الهيدروجين مقابل مركبات احتراق الهيدروجين: ما الفرق؟ | sopp + sopp
- [66] الطاقة من الهيدروجين الأخضر ستكون مكلفة، حتى في 2050 | CRU Group
- [67] الهيدروجين الأخضر: هدر طاقة بمليارات الدولارات | Manhattan Institute
- [68] تكلفة الهيدروجين الأخضر: ما الذي يجب أن يحدث ليكون منافسًا | ET EnergyWorld
- [69] تحقيق الاختراق: سياسات الهيدروجين الأخضر وتكاليف التكنولوجيا | IRENA
- [70] الهيدروجين الأخضر | EECA
- [71] الحقيقة وراء الضجة المتصاعدة حول الهيدروجين الأخضر | Greentech Media (مؤرشف)
- [72] خمسة أسباب تدعو للقلق بشأن الهيدروجين الأخضر | Clean Energy Group
- [73] الطاقة المتجددة المتقطعة: المصدر الوحيد للهيدروجين في المستقبل؟ | International Journal of Hydrogen Energy
- [74] تخزين طاقة الهيدروجين: حل جديد لمشكلة تقطع الطاقة المتجددة | Renewable Energy World
- [75] تخزين الكهرباء على نطاق واسع | The Royal Society (انظر ملاحظات مرجعية*)
- [76] تخزين الهيدروجين: تلبية احتياجات الطاقة في المملكة المتحدة | Hydrogen UK (انظر ملاحظات مرجعية*)
- [77] كهوف الملح: مفتاح تخزين الهيدروجين؟ | Polytechnique Insights (انظر ملاحظات مرجعية*)
- [78] التطبيق المحتمل لـ RES وتخزين H2 تحت الأرض في المناجم المهجورة | Materials Proceedings (انظر ملاحظات مرجعية*)
- [79] مراجعة لتخزين الهيدروجين تحت الأرض في مكامن الغاز المستنفدة: رؤى حول آليات مختلفة لتفاعل الصخور والموائع وتأثيرها على سلامة العملية | Fuel (انظر ملاحظات مرجعية*)
- [80] تخزين الهيدروجين | Statera Energy (انظر ملاحظات مرجعية*)
- [81] تخزين الهيدروجين طويل الأمد | IRENA (انظر ملاحظات مرجعية*)
- [82] التخزين بين الفصول: عامل مساعد للوصول إلى صافي صفر | Regen (انظر ملاحظات مرجعية*)
- [83] Advanced Clean Energy Storage | US Department of Energy (انظر ملاحظات مرجعية*)
- [84] الهيدروجين الأخضر ومفهوم أمن الطاقة المتغير: التحديات والمقارنات | Renewable Energy (انظر ملاحظات مرجعية*)
- [85] تعليق: يمكن للهيدروجين أن يساعد في تعزيز أمن الطاقة | The Engineer
- [86] دراسة حالة - تخزين الهيدروجين الأخضر لحماية أمن الطاقة | RMI
- [87] مستقبل تخزين الطاقة: الهيدروجين مقابل الليثيوم | SENZA
- [88] تقييم دور الهيدروجين في حلول تخزين الطاقة | EE Times
- [89] تكلفة قدرها $2.5 تريليون تمنعنا من الاعتماد على البطاريات لخفض انبعاثات الشبكة | MIT Technology Review
- [90] تجاوز بطاريات الليثيوم-أيون ذات الـ 4 ساعات: تحديات وفرص لتخزين الطاقة طويل(ة) المدة | NLR (NREL)
- [91] نمذجة ديناميكية لتخزين طاقة الغاز المضغوط لمواجهة تقطع طاقة الرياح المتجددة | International Journal of Hydrogen Energy
- [92] تقييم السعة وتحليل تكلفة التخزين الجيولوجي للهيدروجين: دراسة حالة في Intermountain-West Region USA | International Journal of Hydrogen Energy
- [93] ما وراء قوس قزح: لماذا صار فهم كثافة الكربون في سلسلة القيمة كاملة أهم من لون الهيدروجين | Wood Mackenzie
- [94] الطاقة الشمسية الآن «أرخص كهرباء في التاريخ»، تؤكد IEA | CarbonBrief (بيان صحفي لـ World Energy Outlook 2020 | IEA)
- [95] Lazard LCOE+ (يونيو 2025)
- [96] توقعات تقنية مبنية على الأدلة والتحول في الطاقة | Joule
- [97] تنافسية الطاقة المتجددة تتسارع رغم تضخم التكاليف | IRENA (بيان صحفي لـ Renewable power generation costs in 2022 | IRENA)
- [98] Green Hydrogen Cost Reduction | IRENA
- [99] تحليل تكلفة الهيدروجين الأخضر في المستقبل | PwC
- [100] الهيدروجين الأخضر سيصبح أرخص من نظيره الرمادي بحلول نهاية العقد | BloombergNEF
- [101] خبراء يشرحون لماذا انخفضت تكاليف الهيدروجين الأخضر ولماذا ستواصل الانخفاض | S&P Global Market Intelligence
- [102] التكلفة الحقيقية للهيدروجين الشمسي | Levelised Cost of Hydrogen in Europe 2021-2050 | Bozen-Bolzano Institutional Archive (انظر ملاحظات مرجعية*)
ملاحظات مرجعية
4
التأثيرات غير المباشرة لانبعاثات غاز الهيدروجين على الغلاف الجوي
تحدث انبعاثات غاز الهيدروجين المتسربة عندما يفلت الهيدروجين إلى الغلاف الجوي من دون قصد أثناء الإنتاج أو التخزين أو النقل أو الاستخدام. وقد يحدث هذا بسبب تسرّبات في خطوط الأنابيب أو الصمامات أو خزانات التخزين، أو أثناء العمليات الصناعية. والهيدروجين جزيء صغير وخفيف جداً، ما يجعله عرضة بشكل خاص للتسرب حتى عبر العيوب الصغيرة في أنظمة الاحتواء.
عندما يصل غاز الهيدروجين إلى الغلاف الجوي، يؤثر بشكل غير مباشر في تغير المناخ عبر تغيير توازن غازات الدفيئة. ومن الآليات الرئيسية تفاعله مع جذور الهيدروكسيل (OH)، وهي أساسية للتفاعلات والعمليات في الغلاف الجوي. يتفاعل الهيدروجين مع OH، فيقلل من توفره. وبما أن OH مسؤول عن تفكيك الميثان (CH4)، وهو غاز دفيئة قوي، فإن انخفاضه يطيل مدة بقاء الميثان في الغلاف الجوي، ما يزيد من تأثيره الاحتراري القوي. وبما أن طرق إنتاج الهيدروجين - مثل إصلاح الميثان بالبخار (SMR) المستخدم لإنتاج الهيدروجين الأزرق - قد تسهم أيضاً في تسرّب الميثان، فإن ذلك يزيد المشكلة سوءاً.
إلى جانب تأثيره في الميثان، يؤثر الهيدروجين أيضاً في تكوّن الأوزون في طبقة التروبوسفير، وهو غاز دفيئة ثانوي. ويسهم الهيدروجين في إنتاج الأوزون عبر مشاركته في تفاعلات كيميائية بوجود أكاسيد النيتروجين (NOₓ). وتحدث هذه التفاعلات عادة في الغلاف الجوي السفلي، حيث يدفع ضوء الشمس سلسلة معقدة من العمليات الكيميائية الضوئية. ويعمل الأوزون الزائد كغاز دفيئة، فيحتجز الحرارة ويسهم في الاحترار العالمي. لكن الأوزون أيضاً ملوّث يضر بصحة البشر والنظم البيئية.
لذلك، فإن انبعاثات الهيدروجين المتسربة، رغم أنها ليست غاز دفيئة مباشراً بحد ذاتها، تزيد تغير المناخ سوءاً بشكل غير مباشر عبر تأثيرها في ديناميكيات الميثان والأوزون. وتفوق إمكانية الاحترار العالمي لكلا هذين الغازين أيضاً نظيرتها لثاني أكسيد الكربون (CO2) بكثير.
مراجع إضافية:
أكاسيد النيتروجين الناتجة عن حرق الهيدروجين
تصحيح: يستخدم الفيديو عبارة «أكسيد النيتروز، وهو غاز دفيئة قوي»، لكن المصطلح المقصود هو أكاسيد النيتروجين (NOx). وتشمل هذه أكسيد النيتريك وثاني أكسيد النيتروجين، اللذين قد يتكونان عندما يتفاعل النيتروجين والأكسجين في الهواء عند درجات الحرارة العالية الناتجة عن احتراق الهيدروجين. وهي ملوثات هواء ضارة تسهم في تدهور جودة الهواء وتكوّن الأوزون قرب سطح الأرض، لكنها ليست غازات دفيئة بحد ذاتها.
أكسيد النيتروز (N₂O) مركب مختلف وغاز دفيئة قوي. وهو ليس الملوث الرئيسي المرتبط باحتراق الهيدروجين، رغم رصد كميات صغيرة جداً منه في ظروف معينة. رصدت إحدى الدراسات على غلاية تعمل بالهيدروجين بنسبة 100% وجود N₂O بشكل رئيسي أثناء التشغيل بقدرة عالية A. تتجنب خلايا الوقود الاحتراق، ولذلك لا تنتج أكاسيد النيتروجين المرتبطة بالاحتراق عند نقطة الاستخدام [57-61,63-65].
استخدام الهيدروجين الأخضر في شبكة ذكية مع مصادر الطاقة المتجددة الأخرى
عندما يتجاوز توليد الطاقة المتجددة، مثل طاقة الرياح أو الشمس، الطلب على الشبكة أو قدرتها، يفرض ذلك ترك جزء من إنتاج الكهرباء المحتمل بلا استخدام. ويُعرف الحد من إنتاج الكهرباء المتجددة باسم «التقليص»، وغالباً ما تُهدر الكهرباء التي جرى تقليصها. وفي شبكة ذكية، يمكن توجيه هذه الكهرباء الفائضة بشكل ديناميكي لتشغيل أنظمة التحليل الكهربائي، التي تنتج الهيدروجين الأخضر. وتضمن الشبكة الذكية الاستخدام الأمثل للطاقة المتجددة عبر مراقبة التوليد والطلب لحظة بلحظة، وتخصيص الطاقة المُقلَّصة تلقائياً لوحدات التحليل الكهربائي بدلاً من هدرها. وبعد إنتاجه، يمكن تخزين الهيدروجين الأخضر في خزانات مضغوطة، أو كهوف الملح تحت الأرض، أو حلول تخزين أخرى طويلة الأمد. وعندما يرتفع الطلب على الشبكة أو ينخفض إنتاج الطاقة المتجددة (مثلًا، عند ضعف الرياح أو ليلاً)، يمكن تحويل الهيدروجين المخزن إلى كهرباء مجدداً عبر خلايا الوقود أو التوربينات. وهذا التكامل لا يزيد فائدة توليد الطاقة المتجددة إلى أقصى حد فحسب، بل يوفر أيضاً مصدراً مستقراً للطاقة يمكن تشغيله عند الحاجة لموازنة الشبكة على مدى فترات طويلة.
مراجع إضافية:
- قد يساعد استخدام الطاقة الفائضة لتقسيم الماء في جعل الهيدروجين لاعباً أساسياً في مستقبل الطاقة النظيفة | Idaho National Laboratory
- إمكانات الهيدروجين لخفض تقليص الطاقة المتجددة في اسكتلندا | climatexchange
- إنتاج الهيدروجين من الطاقة المتجددة الفائضة | Energy & Natural Resources Blog | Holland & Knight
رسم بياني لتكلفة جهاز التحليل الكهربائي المتوقعة
الرسم البياني المعروض هو توقع للإنفاق الرأسمالي (CAPEX) على أجهزة التحليل الكهربائي للهيدروجين حتى عام 2050، باليورو (€) لكل كيلوواط (kW) من قدرة أجهزة التحليل الكهربائي، استناداً إلى الرسم البياني في الشكل 4 الموجود في [102]. يتوقع هذا الرسم البياني الإنفاق الرأسمالي على أنظمة التحليل الكهربائي ضمن ثلاثة سيناريوهات مختلفة لنمو الحجم: «بحلول عام 2050، من المتوقع أن تبلغ القدرة المركبة إما 1 TWel أو 5 TWel أو 17 TWel. ويستند الأولان إلى سيناريوهات الوكالة الدولية للطاقة المتجددة (IRENA) [98]، أما الأخير فسيكون مطلوباً لنظام طاقة وصناعة مستدام بنسبة 100% بحلول عام 2050». ومن المتوقع أن يكون هذا النمو الهائل في قدرة أجهزة التحليل الكهربائي ممكناً، مع أدلة على أن «معظم المناطق الأوروبية التي جرى فحصها لديها إمكانات تقنية عالية بما يكفي للاعتماد على نفسها باستخدام الطاقة المتجددة» B. يستند الخط في الرسم البياني المعروض إلى نتائج السيناريو الأساسي المتوقع (5 TWel)، ويُظهر أنه ليس من الممكن فقط أن ينخفض سعر إنتاج الهيدروجين الأخضر، بل من المتوقع أن ينخفض.
























