استخدام الهواء الصلب كوسيط جيد لإعادة تدوير الطاقة لتسييل الهيدروجين الأخضر

يعتبر اقتصاد الهيدروجين الأخضر بديلاً مستدامًا للوقود الأحفوري. ومع ذلك ، فإن أحد تحديات بناء اقتصاد الهيدروجين العالمي هو نقل الهيدروجين عن طريق البحر. تقترح ورقة جديدة الهواء الصلب كوسيط لإعادة تدوير الطاقة الباردة عبر سلسلة توريد تسييل الهيدروجين.

يشهد العالم تحولًا في الطاقة لتقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون وتخفيف تغير المناخ. زاد وباء كوفيد -19 والحرب بين روسيا وأوكرانيا من اهتمام أوروبا والدول الغربية بالاستثمار في اقتصاد الهيدروجين كبديل للوقود الأحفوري. يمكن للهيدروجين أن يقلل بشكل كبير من المخاطر الجيوسياسية إذا تم زيادة تنوع موردي طاقة الهيدروجين في المستقبل.

تسييل الهيدروجين عملية مكلفة

يعتبر الهيدروجين منتجًا صعبًا بشكل خاص للنقل بأمان، أحد الخيارات هو تسييل الهيدروجين، الأمر الذي يتطلب التبريد إلى 20 كلفن (-253 درجة مئوية)، هذه عملية مكلفة وتتطلب حوالي 30٪ من الطاقة المخزنة داخل الهيدروجين.

تسييل الهيدروجين في الهواء الصلب

نُشرت النتائج في المجلة الدولية للطاقة الهيدروجينية، حيث يقترح نهج رائد طوره باحثو وزملاؤهم في IIASA الهواء الصلب (النيتروجين أو الأكسجين) كوسيلة لإعادة تدوير طاقة التبريد عبر سلسلة إمداد تسييل الهيدروجين، عند درجة الحرارة والضغط القياسيين، يكون الهواء غازًا، ولكن في ظل ظروف معينة، يمكن أن يصبح سائلاً أو صلبًا.

يتكون تسييل الهيدروجين في الهواء الصلب (SAHL) من تخزين طاقة التبريد من إعادة تحويل الهيدروجين إلى غاز، عن طريق تجميد الهواء ، ونقل الهواء الصلب مرة أخرى إلى مكان تسييل الهيدروجين.

أربع خطوات رئيسية

ثم يتم استخدام الهواء الصلب لتقليل استهلاك الطاقة لتسييل الهيدروجين، تنقسم العملية إلى أربع خطوات رئيسية: إعادة تحويل الغاز إلى غاز ، والنقل الجوي الصلب ، وتسييل الهيدروجين ، ونقل الهيدروجين السائل.

ميزة أخرى لتصلب الهواء لاستعادة الطاقة في سلسلة توريد تسييل الهيدروجين هي الإنتاج الإضافي للأكسجين، يمكن استخدام الأكسجين لزيادة كفاءة توليد الطاقة مع احتراق الأكسجين وتسهيل التقاط واستخدام وتخزين الكربون (CCUS).

يقول المؤلف الرئيسي جوليان هانت Julian Hunt ، وهو باحث في التقييم المتكامل ومجموعة أبحاث تغير المناخ في برنامج IIASA للطاقة والمناخ والبيئة، “سيؤدي هذا إلى زيادة قابلية استمرار اقتصاد الهيدروجين العالمي في المستقبل وزيادة عدد موردي الهيدروجين للمناطق التي تتطلب الطاقة، مثل الصين وأوروبا واليابان، قد تؤدي إمكانية بيع الهيدروجين إلى زيادة التوسع في الطاقة الشمسية، وطاقة الرياح في البلدان النامية تساهم في اقتصاداتها “.

أفضل بديل لنقل الهيدروجين عن طريق البحر

يتناول المؤلفون في ورقتهم النقاشية الجارية في الصناعة والأوساط الأكاديمية لإيجاد أفضل بديل لنقل الهيدروجين عن طريق البحر، يستنتج هانت “مقارنة بالأمونيا أو الميثانول، فإن الهيدروجين المسال هو الخيار الأفضل لعدة أسباب، نقل الهيدروجين مع الأمونيا وجزيئات أخرى سيتطلب حوالي 30٪ من الطاقة المنقولة لاستخراج الهيدروجين، ويتم تسيل الهيدروجين حيث تكون الكهرباء رخيصة، كما يمكن أن تخفض SAHL من استهلاك الطاقة لإسالة الهيدروجين بنسبة 25 إلى 50٪”.