وفقًا لوكالة الطاقة الدولية، يعد الوقود الاصطناعي أمرًا حيويًا في إزالة الكربون عن النقل والصناعة بحلول عام 2050، يمكن مزج الوقود الاصطناعي في الوقود الأحفوري أو يمكن استبداله بالكامل في السفن أو الطائرات أو التقنيات الصناعية الموجودة.يمكن أن تساعد الطاقة النووية في خفض تكاليف إنتاج الوقود الاصطناعي.
في فبراير الماضي، واجه اقتراح الاتحاد الأوروبي بحظر السيارات التي تعمل بالوقود الأحفوري تمامًا بحلول عام 2035 معارضة شديدة بقيادة أكبر اقتصاد في الكتلة، ألمانيا ، وكذلك بولندا وإيطاليا.
على الرغم من كون ألمانيا لاعبًا قويًا في مجال الطاقة النظيفة، فهي أيضًا القوة العظمى في أوروبا، وتخشى أن تكون مثل هذه الخطوة الدراماتيكية بمثابة ناقوس موت بالنسبة لصناعتها المحورية.
لا يزال الاتحاد الأوروبي قادرًا على الموافقة على الاقتراح، ولكن مع امتياز رئيسي: لن يُسمح باستمرار بيع مركبات الاحتراق الداخلي بعد حظر 2035 إلا إذا كانت تعمل بالوقود الإلكتروني.
وفقًا لوكالة الطاقة الدولية، يعد الوقود الاصطناعي أمرًا حيويًا في إزالة الكربون عن النقل والصناعة بحلول عام 2050 خاصة في القطاعات التي يصعب كهربة مثل الطيران.
الفرق بين الوقود الاصطناعي الوقود الحيوي
يجب عدم الخلط بينه وبين الوقود الحيوي، أو الوقود المنتج من المحاصيل مثل قصب السكر والذرة والطحالب وفول الصويا والوقود الإلكتروني أو الوقود الاصطناعي ، وهو وقود سائل ينتج من الغاز الطبيعي والفحم والجفت والصخر الزيتي، ويشمل الديزل الصناعي والاصطناعي الكيروسين والميثانول الإلكتروني.
يتم تصنيع الوقود الاصطناعي المحايد كربونيًا بطريقتين.
تستخدم الطريقة الأولى ثاني أكسيد الكربون الملتقط أو أول أكسيد الكربون من الغلاف الجوي أو عملية صناعية مثل صناعة الصلب ، وتجمعها مع الهيدروجين الذي يتم الحصول عليه من الماء عن طريق التحليل الكهربائي لإنتاج الوقود في عملية تعرف باسم فيشر تروبش . تشمل الفئة الثانية أنواع الوقود الحيوي الاصطناعية التي تم إنشاؤها من الكتلة الحيوية التي يتم تحويلها إلى غاز قبل تحفيزها باستخدام الهيدروجين باستخدام الوسائل الكيميائية أو من خلال العمليات الحرارية.
أكبر عامل جذب للوقود الصناعي هو أنه على عكس الوقود الأحفوري ، فإن ثاني أكسيد الكربون الذي يطلقه في الغلاف الجوي عند احتراقه في محرك يساوي فعليًا الكمية المأخوذة من الغلاف الجوي لإنتاج الوقود ، مما يجعلها محايدة ثاني أكسيد الكربون بشكل عام.
لتحلية الصفقة ، لا تتطلب مركبات ICE أي تعديلات لتشغيلها على الوقود الإلكتروني ، والتي يمكن أيضًا نقلها عبر شبكات لوجستية الوقود الأحفوري الحالية. علاوة على ذلك ، يمكن مزج الوقود الاصطناعي في الوقود الأحفوري أو يمكن استبداله بالكامل في السفن أو الطائرات أو التقنيات الصناعية الموجودة.
تعتبر شركة BOSCH الألمانية للهندسة والتكنولوجيا متعددة الجنسيات داعمًا قويًا للوقود الاصطناعي. وفقًا للشركة ، ستظل حوالي نصف السيارات التي تعمل بالبنزين أو الديزل التي يتم بيعها على الطرقات بحلول عام 2030.
باستخدام الوقود الاصطناعي (الذي تقول شركة BOSCH إنه متوافق تمامًا مع الوقود الأحفوري الحالي) ، ستكون هذه المركبات القديمة قادرة على لعب دور في خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.
ليس من المستغرب أن تكون شركات النفط الكبرى مثل ExxonMobil Corp الأمريكية و Eni SpA الإيطالية، وكذلك شركات صناعة السيارات العالمية مثل Porsche و Audi من أكبر الداعمين للوقود الإلكتروني من أنصار تحالف eFuel في أوروبا .
حاليًا، لا يتم إنتاج الوقود الإلكتروني على نطاق واسع بسبب مشكلة رئيسية واحدة: ارتفاع التكاليف.
يتسم إنتاج الوقود الاصطناعي بكثافة عالية للطاقة ، لدرجة أن دراسة حديثة أجراها المجلس الدولي للنقل النظيف وجدت أن الوقود الإلكتروني يمكن أن يكلف ما يصل إلى 2.80 يورو للتر ، أو 3 أضعاف التكلفة الحالية للديزل.
في الولايات المتحدة علاوة على ذلك، يتطلب استخدام الوقود الإلكتروني في سيارة تعمل بمحرك ICE كهرباء متجددة أكثر بخمس مرات من تشغيل EV ، مما يقلل من قيمة عرضها كوقود للطاقة النظيفة.
تم افتتاح أول مصنع تجاري للوقود الإلكتروني في العالم، بدعم من شركة بورش ، ويهدف إلى إنتاج 550 مليون لتر سنويًا، في تشيلي في عام 2021. وتشمل المصانع الأخرى المخطط لها Norsk e-Fuel النرويجية ، والتي من المقرر أن تبدأ الإنتاج في عام 2024 مع التركيز بشكل كبير على وقود الطائرات.
لحسن الحظ ، قد تجد Big Oil فارسها الأبيض في تقنية أخرى مثيرة للجدل: الطاقة النووية.
ديزل نووي
يعد استخدام الطاقة النووية لإنتاج المواد الكيميائية والوقود السائل فكرة مطروحة للنقاش منذ فترة طويلة . في الواقع ، تتجه الطاقة النووية بقوة نحو العمليات التي تتطلب درجات حرارة عالية وبأسعار معقولة مثل إنتاج الوقود الاصطناعي وتغويز الفحم . تزيد درجات الحرارة المرتفعة من كفاءة توليد الطاقة للمفاعلات عالية الحرارة المبردة بالغاز (50٪) وتفتح إمكانية استخدام HTGR لعمليات المعالجة.
لسوء الحظ ، من الصعب حقًا نشر الطاقة النووية بسرعة كافية لتحقيق أهدافنا المناخية بفضل الواقع القاسي لمشاريع الطاقة النووية. ضع في اعتبارك أن بناء محطة للطاقة النووية لا يستغرق فقط ثماني سنوات في المتوسط ، ولكن أيضًا متوسط الوقت بين القرار والتشغيل يتراوح عادة من 10 إلى 19 عامًا. بالإضافة إلى ذلك ، فإن العوائق التجارية الرئيسية ، في المقام الأول التكلفة الرأسمالية الأولية الكبيرة والتجاوزات الضخمة للتكاليف (المحطات النووية لديها أكبر تكرار لتجاوزات التكلفة لجميع مشاريع الطاقة على نطاق المرافق) ، تجعل هذا المسعى أكثر صعوبة.
أدخل المفاعلات النووية المعيارية الصغيرة (SMRs).
SMRs هي مفاعلات نووية متقدمة بقدرات طاقة تتراوح من 50-300 ميجاوات (e) لكل وحدة ، مقارنة بـ 700+ ميجاوات (e) لكل وحدة لمفاعلات الطاقة النووية التقليدية. أكبر سماتها هي:
معياري – هذا يجعل من الممكن تجميع أنظمة ومكونات SMR في المصنع ونقلها كوحدة إلى موقع للتركيب.
صغير – SMRs هي فيزيائيًا جزء صغير من حجم مفاعل الطاقة النووية التقليدي.
نظرًا لصغر حجمها ، يمكن تحديد مواقع SMR في مواقع غير مناسبة لمحطات الطاقة النووية الأكبر حجمًا ، مثل محطات الفحم المتقاعدة. يمكن تصنيع وحدات SMR مسبقة الصنع وشحنها ثم تركيبها في الموقع ، مما يجعلها ميسورة التكلفة في البناء أكثر من مفاعلات الطاقة الكبيرة.
بالإضافة إلى ذلك ، توفر SMRs وفورات كبيرة في التكلفة ووقت البناء ، ويمكن أيضًا نشرها بشكل تدريجي لمطابقة الطلب المتزايد على الطاقة. ميزة رئيسية أخرى: SMRs قللت من متطلبات الوقود ، ويمكن إعادة التزود بالوقود كل 3 إلى 7 سنوات مقارنة بما بين سنة وسنتين للمحطات النووية التقليدية. في الواقع ، تم تصميم بعض SMRs للعمل لمدة تصل إلى 30 عامًا دون إعادة التزود بالوقود.
بدأت عشرات الحكومات ، بما في ذلك حكومة الولايات المتحدة ، في تحفيز الشركات الصغيرة والمتوسطة من خلال جعلها أكثر جاذبية للمقرضين والمرافق. مرة أخرى في عام 2020 ، أطلقت وزارة التجارة الأمريكية مجموعة عمل مفاعلات وحدات صغيرة تتطلع إلى تسريع نشر SMR في الأسواق الأوروبية في محاولة لوضع الشركات الأمريكية في وضع يمكنها من النجاح في تلك الأسواق. وفي الوقت نفسه ، تتطلع غانا وكينيا أيضًا إلى تطوير SMRs لتوسيع قدراتهما على توليد الطاقة .
لحسن الحظ بالنسبة لشركات النفط الكبرى وأنصار الوقود الاصطناعي ، قد تكون SMR هي ما يحتاجون إليه أخيرًا لجعل الوقود الإلكتروني منافسًا للوقود الأحفوري.
اقترح الدكتور روبرت هارجريفز ، المؤسس المشارك لشركة ThorCon International ، وهي شركة هندسية نووية ، تطوير ” الديزل النووي” ، ووصفه بأنه سيغير قواعد اللعبة في تحول الطاقة النظيفة. وبحسب الخبير النووي:
” يمكن أن تكون تكاليف طاقة المصدر النووي المتقدم 3.5 سنت / كيلوواط ساعة للكهرباء أو 2 سنت / كيلوواط ساعة للحرارة العالية. تكلفة مدخلات الطاقة الخام والمصدرة لتصنيع الديزل النووي أقل من دولار واحد للغالون. حتى بعد إضافة تكاليف رأس المال وتكاليف التشغيل الجديدة لمصفاة التكرير ، أتوقع أن تتمكن المصافي الجديدة من إنتاج الديزل النووي بأسعار الجملة الحالية بالقرب من 3 دولارات للغالون الواحد.
على الرغم من أن هذه الأطروحة لم يتم اختبارها بعد في صناعة النفط والغاز، إلا أن لها بالفعل سابقة واضحة في صناعة المواد الكيميائية: في العام الماضي ، اشتركت شركة علوم المواد Dow Inc مع خبير التكنولوجيا النووية المعياري الصغير ، X- إنرجي ، لنشر تكنولوجيا مفاعلات الغاز عالية الحرارة Xe-100 من X-Energy في أحد مواقع داو على ساحل الخليج بالولايات المتحدة.
سيوفر مصنع المفاعل Xe-100 حرارة وطاقة عملية خالية من الكربون بتكلفة تنافسية لمنشأة داو.
قال جيم فيترلنج ، رئيس مجلس الإدارة والرئيس التنفيذي لشركة داو: “ستكون التكنولوجيا النووية المعيارية الصغيرة المتقدمة أداة حاسمة لمسار داو إلى انبعاثات خالية من الكربون وقدرتنا على دفع النمو من خلال تقديم منتجات منخفضة الكربون لعملائنا”.
