د.فوزى العيسوى يونس: التنمية المستدامة والهيدروجين

في عالم يجب الإبقاء على معدل ارتفاع درجات الحرارة فيه إلى أقل من 1.5 درجة، بات لزامًا علينا تقليل الأثر الكربوني الصادر عن جميع القطاعات بشدة، حتى تلك التي يصعب تشغيلها بالكهرباء.

وتجدر الإشارة إلى أن طاقة الهيدروجين ليست فكرة جديدة، فقد استحوذت على اهتمامٍ كبيرٍ في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، عندما حظيت رؤية بناء “اقتصاد الهيدروجين”، بدعم كبير من الحكومات، قبل أن تتلاشى سريعًا في النصف الثاني من العقد، ويرجع ذلك جزئيًا إلى عدم تحقيق تقدم كبير في نشر الهيدروجين وخلايا الوقود، وانخفاض تكلفة الطاقة المتجددة والبطاريات، وهو ما جعل كهربة نظام الطاقة اقتراحًا أكثر جاذبية.

وبفضل خصائصه الفريدة، والمكملة لخصائص الكهرباء، يُعدُ الهيدروجين بديلاً مناسبًا جيدًا لتلك القطاعات، لا سيَّما لتوفير خدمات التدفئة في القطاعات الصناعية والمباني، ونقل البضائع لمسافات طويلة، وبات يُنظر إليه بشكلٍ متزايد على أنه عامل تمكين رئيسي لأنظمة الطاقة منزوعة الكربون تمامًا فيما يعرف بالأستدامة البيئية. وبرز ذلك بوضوح في أحدث توقعات الطاقة العالمية التي نشرتها وكالة الطاقة الدولية وشركة بريتيش بتروليوم، حيث يمثل الهيدروجين الأخضر والأزرق أكثر السيناريوهات طموحًا لما يقرب من 15-20٪ من الطلب العالمي على الطاقة بحلول عام 2050، والذى يساعد في تخفيض انبعاثات الكربون ونحقيق أهداف التنمية المستدامة السبعة عشر.

نظرة عامة علي عنصر الهيدروجين:
الهيدروجين هو العنصر الكيميائي الأكثر وجوداً في الطبيعة، وقد تضاعف الطلب العالمي على الهيدروجين لإستخدامه كوقود وقد وصل إلى 70 مليون طن سنويًا في عام 2018، وبالإضافة إلى ذلك، فهو مصدر طاقة نظيف لا ينبعث منه إلا بخار الماء ولا يترك أي بقايا في الهواء، على عكس الفحم والنفط. الهيدروجين له علاقة طويلة جداً بالصناعة وقد تم استخدام هذا الغاز لتزويد السيارات والمناطيد وسفن الفضاء بالوقود منذ بداية القرن التاسع عشر، وإن إزالة الكربون من الإقتصاد العالمي، وهي عملية لا يمكن تأجيلها، ستعطي الهيدروجين أهمية أكبر. كما تزايدت إمكانيات استخدام الهيدروجين الناتج من مصادر الطاقة المتجددة، التي عادةً ما يشار إليها باسم الهيدروجين الأخضر، أو من الغاز الطبيعي الذي يلتقط ثاني أكسيد الكربون الناتج ويشار إليه باسم الهيدروجين الأزرق، كوقود وناقل للطاقة.

لماذا سنستخدم الهيدروجين؟
الهيدروجين مهم بشكل خاص لصناعة المعالجة ويتم استخدامه الآن بشكل أساسي لإنتاج الأسمدة ولكن في المستقبل يمكن استخدامه أيضًا في العمليات ذات درجات الحرارة المرتفعة مثل إنتاج الصلب الذي يستخدم الآن الغاز الطبيعي أو الفحم، وبالإضافة إلى ذلك، سيلعب الهيدروجين دورًا في التنقل، على سبيل المثال للحافلات بين المدن التي يجب أن تغطي مسافات أطول وحيث لا تكون القيادة الكهربائية حلاً.

أنواع الهيدروجين:
• الهيدروجين الأخضر:
الهيدروجين الأخضر يتم الحصول عليه باستخدام الطاقة المتجددة والتحليل الكهربائي لتقسيم المياه وهو يختلف عن الهيدروجين الرمادي والهيدروجين الأزرق، وتسعي الخطة القادمة إلى تقليل المال المنفق في عملية انتاج الهيدروجين الأخضر إلى أقل من 2 دولار / كجم، مما سيساعد على خفض الإنبعاثات من الصناعات الأكثر كثافة في الكربون في العالم بما في ذلك صناعة الصلب والشحن وإنتاج المواد الكيميائية وتوليد الطاقة.

مميزات الهيدروجين الأخضر:
• نظيف : عندما نحرق الهيدروجين الأخضر، لا يتم إطلاق أي منتجات جانبية ضارة في الغلاف الجوي. في الواقع ، بمجرد استخدام الهيدروجين كمصدر للطاقة، يمكن تحويله إلى مياه شرب لرواد الفضاء.

• طاقة الهيدروجين ليست سامة: الهيدروجين لا يسبب ضررا لصحة الإنسان على عكس الطاقة النووية أو الغاز الطبيعي.
• طاقة الهيدروجين عالية الكفاءة: الهيدروجين الأخضر كثيف بشكل لا يصدق في الطاقة وهو قادر على توفير الكثير من الطاقة، إنه أقوى بثلاث مرات من معظم مصادر الوقود الأحفوري، لذا يتطلب الأمر كمية أقل من الهيدروجين لأداء نفس المهام، هذا هو سبب استخدام الهيدروجين في استكشاف الفضاء لتزويد سفن الفضاء والطائرات والقوارب والسيارات وخلايا الوقود بالوقود.

عيوب الهيدروجين الأخضر:
• الهيدروجين متقلب: بسبب محتواه العالي من الطاقة ، يعتبر غاز الهيدروجين مادة شديدة الإشتعال والمتطايرة مما يجعله وقودًا محفوفًا بالمخاطر للعمل معه.
• إنتاج طاقة الهيدروجين الأخضر مكلف: يعد كل من إصلاح الميثان بالبخار والتحليل الكهربائي عمليتين مكلفتين تمنع الكثير من البلدان من الالتزام بالإنتاج بالجملة ، تجري الأبحاث والتجارب لمحاولة اكتشاف طريقة رخيصة ومستدامة لإنتاج كمية كافية من الهيدروجين دون المساهمة بمزيد من الكربون في الغلاف الجوي.
• يصعب تخزين طاقة الهيدروجين: الهيدروجين هو غاز أخف بكثير من البنزين مما يجعل من الصعب تخزينه ونقله ، لكي نتمكن من تخزينه ، نحتاج إلى ضغطه في سائل وتخزينه في درجة حرارة منخفضة، إن الكميات الكبيرة من الضغط اللازم لتخزين الهيدروجين تجعل من الصعب نقل الوقود بكميات كبيرة.
• يمكن أن يكون الهيدروجين خطيرًا: الهيدروجين قابل للاشتعال بشكل لا يصدق مما يجعله وقودًا خطيرًا إذا لم يتم التعامل معه بشكل صحيح ، لا توجد أيضًا رائحة للهيدروجين ، لذا يلزم وجود أجهزة استشعار لاكتشاف التسربات.

• الهيدروجين الأزرق:
يستخدم مصطلح “الهيدروجين الأزرق” أو “الهيدروجين منخفض الكربون” عندما يتم التقاط وتخزين ثاني أكسيد الكربون المنطلق في عملية إنتاج الهيدروجين الرمادي (80-90٪)، وهو ما يسمى أيضًاCarbon Capture and Storage (CCS): احتجاز الكربون وتخزينه، وقد يحدث هذا في حقول الغاز الفارغة تحت بحر الشمال، ولا يوجد مكان آخر في العالم يتم فيه إنتاج الهيدروجين الأزرق على نطاق واسع.

من ناحية أخرى، قد يكون إنتاج الهيدروجين الأزرق أرخص في الوقت الحاضر، ولكنه قد يكون مقيدًا بسبب عدم توفر سعة تخزين ثاني أكسيد الكربون واحتجازه، كما يجب مراعاة تكاليف نقله أيضًا. وعلى مستوى عالٍ، تشير التوقعات، بالإضافة إلى دراسات أخرى رفيعة المستوى، إلى أن تقليل الأثر الكربوني الصادر عن مصادر الطاقة بسرعة. وحتى المناقشات الأكثر تبسيطًا تعطي إحساسًا واضحًا بالتعقيد والشكوك المحيطة بمستقبل طاقة الهيدروجين.

الفرق بين الهيدروجين الأخضر والأزرق:
• ينتج الهيدروجين الأخضر فقط عن طريق التحليل الكهربائي والذي يستهلك كميات كبيرة من الكهرباء المستدامة المنتجة في البحر وعلى الأرض يمكن دمجها بشكل صحيح في نظام الطاقة، ويمكن فقط للتحليل الكهربائي تحويل الكهرباء إلى هيدروجين بمرونة (حسب الطلب) ثم تخزينها، وتطوير التحليل الكهربائي على نطاق واسع سيساعد في تلبية الإحتياج الدائم والمتزايد على الكهرباء وبالتالي تحفيز نمو الطاقة المستدامة.
• يختلف الهيدروجين الأخضر عن الأزرق في الجودة، حيث يتمتع الهيدروجين الأخضر بدرجة أعلى من النقاء ويمكن استخدامه على الفور، مثل الاستخدام في خلية وقود السيارة، ويحتوي الهيدروجين الأزرق على مستوى نقاء أقل، وهو ما يكفي للإستخدام الصناعي.
• يعتبر إنتاج الهيدروجين الأزرق وسيلة “لإزالة الكربون” من الصناعة، أي تقليل ثاني أكسيد الكربون على نطاق واسع وبتكلفة منخفضة نسبيًا.
الدور الذي يلعبه الهيدروجين في تحول الطاقة:
في مزيج الطاقة يتم توفير ما يقرب من 20٪ على شكل كهرباء و80٪ على شكل غاز طبيعي أو وقود سائل (بنزين، ديزل)، وفي المستقبل القريب ستزداد حصة الكهرباء المولدة من طاقة الرياح والطاقة الشمسية بشكل كبير، وبالنسبة لعدد من التطبيقات مثل النقل الثقيل، وعمليات درجات الحرارة المرتفعة في الصناعة والطيران، لا يزال الحل الكهربائي الجيد غير موجود ولا تزال هناك حاجة إلى غاز مستدام، كما يمكن للهيدروجين أن يلعب دورًا مفيدًا هنا بالإضافة إلى ذلك ، يعد الهيدروجين مهمًا في شكل تخزين على نطاق واسع لتلك اللحظات عندما يكون الجو عديم الريح.

الدول التي تعمل أيضًا على الهيدروجين:
بلدان مثل النرويج وأستراليا والمغرب وتشيلي والمملكة العربية السعودية والصين واليابان نشطة للغاية في استخدام الهيدروجين الأخضر، ويرجع ذلك أساسًا إلى توافر (محتمل) كبير للطاقة المتجددة الرخيصة من الرياح أو الطاقة الشمسية أو الطاقة المائية لإنتاج الهيدروجين الأخضر.

الاستثناء من ذلك هو اليابان، التي تعتمد إلى حد كبير على الواردات لتزويدها بالطاقة وقد طورت استراتيجية لاستيراد الهيدروجين (الأخضر) على نطاق واسع، ويكمن دورها الرئيسي في تطوير التكنولوجيا، وتتمتع هولندا بوضع جيد وذلك بفضل الإمكانيات الكبيرة لطاقة الرياح في بحر الشمال والصناعة كثيفة الاستهلاك للطاقة التي تحتاج إلى التزام قوي بالاستدامة. ومن أهم الدول التي تستخدم الإقتصاد الدائري للكربون هم الصين واليابان والهند والبرازيل.

وهل يوجد مخاطر للهيدروجين؟
هناك عدد من المحددات والمحاذير والتي تحول دون استخدام الهيدوجين والاعتماد علية في الحصول علي الطاقة وعند اخذها في الإعتبار يمكننا تجنب اي مخاطر محتملة وهي:
• الهيدروجين غاز خفيف للغاية، وهو أيضاً شديد الإشتعال وهذا من عوائق استخدام الهيدروجين كوقود ويستخدم في التنقل تحت ضغوط تصل إلى 700 بار تمامًا مثل أي غاز آخر.
• ومن المهم التعامل مع غاز الهيدروجين بحذر شديد وذلك أثناء الإنتاج والنقل والإستخدام.
• ويجب ترك التعامل مع الهيدروجين للشركات المهنية، وإذا كان سيتم استخدام الهيدروجين في خطوط أنابيب الغاز الحالية، فمن المهم إجراء مزيد من التحقيق في كيفية “تصرف” الهيدروجين فعليًا في الممارسة العملية.
• والهيدروجين أخف من الغاز الطبيعي ويمكنه الهروب بسهولة أكبر من الصمامات وموانع التسرب.

في ضوء كل ماسبق ما الذي يجب أن تفعله مصر إذًا حيال ذلك؟
نظرًا لأن طاقة الهيدروجين لا يبدو أنها تشكل تهديدًا مباشرًا على صناعة الغاز الطبيعي المسال، فهل يجب على جمهورية مصر العربية فقط اتباع نهج الإنتظار والترقب؟ أم ينبغي عليها بدلاً من ذلك أن تبدأ في التعامل مع طاقة الهيدروجين الآن، أيضًا في ضوء حقيقة أن دولأ اخري كدول مجلس التعاون الخليجي تتحرك فعليًا بقوة في هذا المجال؟

أرى أن النهج الأخير (البدئ في التعامل) سيكون الأفضل للأسباب التالية:
1. على الرغم من العوائق المتعددة التي لا تزال تواجهها فإن الدوافع السياسية وراء استخدام طاقة الهيدروجين اليوم تختلف اختلافًا كبيرًا عن تلك التي كانت موجودة في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين.

ويمكن القول إنها باتت أقوى، وأن التكنولوجيا أصبحت أكثر نضجًا، وأن صناعة الطاقة أضحت أكثر استعدادًا لقبول هذا التغيير التحويلي.

وفي بداية العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، كان الدافع الرئيسي لاستخدام طاقة الهيدروجين هو تأمين إمدادات الطاقة، بشكل أساسي فيما يتعلق بالنفط، وبدرجة أقل بحماية البيئة، واليوم، يُعدُ الدافع الرئيسي لاستخدام الهيدروجين الذي سيبقى معنا طويلاً الحد من تغير المناخ العالمي.

علاوة على ذلك، أدت جهود البحوث والتطوير الرئيسية التي بدأت في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين إلى تحقيق تقدم كبير في العديد من مجالات إنتاج الهيدروجين ونقله والاستخدام النهائي له، كما ظهرت منظومة لشركات جديدة حول تقنيات الهيدروجين الجديدة التي يمكن الآن توسيع نطاقها بسرعة نسبيًا.

وسواء اعتمدنا على طاقة الهيدروجين أم لا، فإن صناعة الطاقة اليوم تمر فعليًا بتحول جذري في مواجهة تغير المناخ، وهو الوضع الذي لم يكن قائمًا في عام 2000.

كما ذكرنا بالفعل، سيتأثر الشكل المستقبلي لصناعة الهيدروجين، في حالة تحققه، بشدة بإجراءات العوامل المحركة المبكرة والعوامل اللاحقة السريعة، سواء كان ذلك ناجمًا عن تأثير الحكومات أو القطاع الصناعي، بطريقة تعتمد على المسار الذي يميز الابتكار التكنولوجي.

وينطبق هذا المنطق على المنافسة بين الهيدروجين الأخضر والأزرق، وتقنيات الإنتاج والنقل الجديدة، كما ينطبق بشكلٍ حاسم على التدفقات الدولية للهيدروجين التي ستتطور بين البلدان المنتجة والمستهلكة، فضلاً عن مشاريع البنى التحتية التي ستُبنى لدعم هذه التدفقات.

ومن الأمثلة الدالة على نوع الإجراءات التي من المحتمل أن تشكل مستقبل صناعة الطاقة الهيدروجينية الإعلانات الأخيرة مثل إطلاق مبادرة “منجنيق الهيدروجين الأخضر”، التي اجتمع فيها قادة صناعة الهيدروجين الأخضر لبحث سبل زيادة إنتاجه بمقدار 50 ضعفًا على مدى السنوات الست المقبلة، مما أدى إلى تسريع وتيره توسيع نطاقه وتقريب الهيدروجين الأخضر إلى النقطة التي تقترب فيها التكلفة من التنافسية.

آفاق المستقبل:
إذا لم تتفاعل مصر مع مثل هذه التطورات الآن، فسوف تفقد الفرصة لتشكيل الصناعة بطريقة تعود بفائدةٍ أكبر على اقتصادها، وقد يتعين عليها في نهاية المطاف أن تؤدي دورًا وضعه الآخرون بالفعل لها. وأخيرًا، يتيح المشاركة في إنتاج طاقة الهيدروجين اليوم لجمهورية مصر العربية فرصة البدء في النظر إلى ما وراء الغاز الطبيعي المسال على طول الطريق الذي يرمي للحد باستمرار من الأثر البيئي للوقود الذي تنتجه او تصدره.

وتسمح طاقة الهيدروجين لمصر ببناء عنصر أساسي لاستراتيجية طويلة الأجل تضمن استمرار الإزدهار لعقود قادمة، مع تعزيز مكانتها الرائدة كدولة إقليمية وعالمية مسؤولة، وتمثل طاقة الهيدروجين لجمهورية مصر العربية مسألة تتعلق يالاستدامة البيئية المرتبطة بالإبتكار التكنولوجي والتحوط للمستقبل.

وبالإضافة إلى ذلك، إذا انخفضت تكاليف إنتاجه بنسبة 50٪ بحلول عام 2030، كما تنبأ مجلس الهيدروجين العالمي، فسننظر بلا شك إلى أحد أنواع الوقود في المستقبل، ولذلك، رغم أنه لا يمكن لأحد التنبؤ بالمستقبل، فإن احتمالية أن تصبح طاقة الهيدروجين صناعة رئيسية باتت الآن حقيقية كما كانت دائمًا.

وبإستعراض كل ماسبق فان الأتجاه نحو استخدام الهيدروجين كمصدر للطاقة يساعد في تحقيق معظم أهداف التنمية المستدامة السبعة عشر هدفا وبالتحديد أهداف الطافة النظيفة و الصناعة والإبتكار و العمل المناخي (7-9-13). وذلك في عالم يجب الإبقاء على معدل ارتفاع درجات الحرارة فيه إلى أقل من 1.5 درجة، بات لزامًا علينا تقليل الأثر الكربوني الصادر عن جميع القطاعات بشدة، حتى تلك التي يصعب تشغيلها بالكهرباء.

ربما يتطلب استخدام كلٍ من الهيدروجين الأزرق والأخضر، مع كون الهيدروجين الأزرق أكثر تنافسية في العديد من المناطق على المدى القصير إلى المتوسط، والهيدروجين الأخضر الخيار الأكثر استحسانًا على المدى الطويل. ومع ذلك، ستعتمد الكثير من الأمور في الواقع على سياسات الحكومات ومبادرات القطاع الصناعي التي ستؤدي دورًا حاسمًا في تشكيل الأسواق المستقبلية ودفع جهود تطوير التكنولوجيا.

وهذا يعني، على سبيل المثال، أن الهيدروجين الأخضر، الذي قد لا يكون مكلفًا في إنتاجه في منطقة الشرق الأوسط وشمال أفريقيا بسبب توافر موارد الطاقة الشمسية، قد يصبح غير قادر على المنافسة في حال تصديره إلى السوق الأوروبية بسبب ارتفاع تكاليف نقله، على الأقل إلى أن تنخفض تكاليف التكنولوجيا بشكلٍ أكبر من ذلك بكثير مستقبلا. ولذلك، رغم أنه لا يمكن لأحد التنبؤ بالمستقبل، فإن احتمالية أن تصبح طاقة الهيدروجين صناعة رئيسية باتت الآن حقيقية كما كانت دائمًا

تابعنا على تطبيق نبض