الهيدروجين الأخضر.. أمل الدول النامية في التحول للطاقة النظيفة.. لكن التحديات كثيرة أهمها التكلفة وعوامل الأمان

نظرًا لأن الهدف من استخدام الهيدروجين الأخضر هو تقليل ثاني أكسيد الكربون حقًا، يجب أن تكون التطبيقات المستهدفة أولاً، هي تلك التي ستحقق أكبر تخفيضات في الانبعاثات.

يُظهر سلم ليبرايش ما هي عليه، التطبيقات الموجودة في الصف العلوي (الأخضر) هي استخدام فعال للهيدروجين الأخضر القيم.

لكن إنتاج الهيدروجين الأخضر حاليًا يكلف أكثر بكثير من إنتاج أنواع الهيدروجين الأقل نظافة، إن استخدامه لإنتاج 180 مليون طن سنويًا من الأمونيا المطلوبة عالميًا لإنتاج الأسمدة سيكون له تأثير ضار شديد على أسعار المواد الغذائية.

لذلك من الصعب رؤية كيف سيحدث هذا الانتقال.

ما هو الهيدروجين المستخدم؟

بلغ الطلب العالمي على الهيدروجين 94 مليون طن في عام 2021 ، واحتوى على طاقة تعادل حوالي 2.5٪ من الاستهلاك العالمي النهائي للطاقة، حوالي 0.1 ٪ فقط من إنتاج الهيدروجين العالمي الحالي هو أخضر، لكن التوسعات الكبيرة مخطط لها.

كما تم تصور تطبيقات جديدة للهيدروجين الأخضر، يعتبر تصنيف Liebreich مؤشرًا مفيدًا للأسواق المحتملة للهيدروجين الأخضر.

كيف يتم صنع الهيدروجين الأخضر؟

يتكون الهيدروجين الأخضر من الماء، باستخدام الكهرباء المتجددة (“الخضراء”)، تقوم معدات تسمى المحلل الكهربائي بفصل الهيدروجين عن الأكسجين في الماء (H₂O) تسمى هذه العملية بالتحليل الكهربائي.

لا ينتج عن إنتاج الهيدروجين الأخضر أي ثاني أكسيد الكربون، لكن بناء البنية التحتية للكهرباء المتجددة يستخدم حاليًا الوقود الأحفوري ، الذي ينبعث منه ثاني أكسيد الكربون.

يُصنع الهيدروجين تقليديًا من مصادر الطاقة غير المتجددة مثل الفحم (“الهيدروجين الأسود”) والغاز الطبيعي (” الهيدروجين الرمادي “)، عندما يتم الجمع بين هذه الطرق مع احتجاز الكربون وتخزينه، يُعرف الهيدروجين المنتج باسم “الهيدروجين الأزرق”.

ما هي التحديات التي يمثلها الهيدروجين الأخضر؟

على الرغم من انخفاض تكاليف توليد الطاقة المتجددة، إلا أن تكلفة التحليل الكهربائي لا تزال غير تنافسية تجاريًا.

اليوم، يقدر الهيدروجين الأخضر بتكلفة مكافئة للطاقة تتراوح بين 250 دولارًا أمريكيًا و400 دولارًا أمريكيًا لبرميل النفط عند بوابة المصنع، وفقًا للوكالة الدولية للطاقة المتجددة.

من المتوقع حدوث تخفيضات في التكلفة في المستقبل، ولكنها غير مؤكدة، تبلغ أسعار النفط الحالية حوالي 100 دولار للبرميل – أقل بكثير من تكلفة استخدام الهيدروجين الأخضر بدلاً من المنتجات البترولية التقليدية.

يجب أن تؤخذ تكاليف نقل الهيدروجين في الاعتبار أيضًا.

يجب معرفة أن فيزياء الهيدروجين تتعارض مع نقل الهيدروجين منخفض التكلفة، فهو أكثر تحديًا من الوقود السائل القائم على النفط أو غاز البترول المسال أو الغاز الطبيعي المسال، يجب أن يكون نقل الهيدروجين عبر المحيط في درجات حرارة منخفضة جدًا (-253 درجة مئوية)، لا يحتاج البنزين أو الديزل إلى تبريد مكلف: يتم نقله في درجة حرارة الهواء المحيط.

ويحمل الهيدروجين 25٪ فقط من الطاقة التي يحملها لتر البنزين، مما يجعل نقل وتخزين نفس الكمية من الطاقة أكثر تكلفة.

تم التحقيق في طرق بديلة لنقل الهيدروجين، نظرًا لأن الأمونيا (NH₃) أسهل بكثير وأرخص في النقل من الهيدروجين ، فقد أوصت الوكالة الدولية للطاقة المتجددة “بتخزين” الهيدروجين في الأمونيا للشحن، لكن هذا يتطلب معدات إضافية لوضع الهيدروجين في الأمونيا وتجريده من وجهته.

تضيف هذه العمليات تكاليف حوالي 2.50 دولار أمريكي إلى 4.20 دولار أمريكي / كجم (ما يعادل 123 دولار أمريكي – 207 دولار أمريكي لبرميل النفط) وفقًا للوكالة .

الهيدروجين أكثر صعوبة في التعامل معه من الوقود الأحفوري التقليدي، فهو غاز عديم اللون والرائحة والمذاق، على عكس الهيدروكربونات التقليدية، هذا يجعل اكتشاف التسرب أكثر صعوبة ويزيد من خطر نشوب حريق أو انفجار، حرائق الهيدروجين غير مرئية للعين البشرية.

تاريخيا، تم التحكم في الهيدروجين داخل محيط المصنع وإدارته بواسطة أشخاص مدربين، سيتطلب إدخال الهيدروجين على نطاق واسع في المجتمع تدابير ومهارات جديدة ، بما في ذلك التأمين ومناولة المواد ومكافحة الحرائق وإدارة الكوارث.

أين من المحتمل أن يتم بناء مشاريع الهيدروجين العملاقة الأولى؟

بدأ بالفعل إنشاء أول مشروع هيدروجين أخضر بمقياس جيجاوات في المملكة العربية السعودية، سيتم بناء العديد من المشاريع الرائدة في مصر ، فهناك 12 اتفاقية بالفعل تم توقيعها وسيتم إعلان البدء الرسمي لتنفيذها في مؤتمر المناخ cop27، بشرم الشيخ نوفمبر المقبل.

خلافا للعديد من المشروعات التي يتم العمل عليها إجرائيا حاليا في إفريقيا ونصف الكرة الجنوبي، ومعظمها في البلدان النامية، هذا لأنهم أقل كثافة سكانية ولديهم موارد طاقة متجددة أفضل (الطاقة الشمسية وطاقة الرياح) لتوليد الكهرباء اللازمة.

على الرغم من أن هذا قد يبدو إيجابيًا بالنسبة للبلدان النامية ، إلا أن هناك مخاطر كبيرة في تطوير مشاريع الهيدروجين الضخمة، لسبب واحد ، ينص “القانون الحديدي” للمشاريع العملاقة على ما يلي: “تجاوز الميزانية، بمرور الوقت ، في ظل الفوائد ، مرارًا وتكرارًا”. يتحمل أصحاب المشروع مخاطر تنفيذ المشروع.

تشمل المخاطر أيضًا مخاطر سعر الصرف، والمواقع النائية، والتكنولوجيا الرائدة ، ونقص المهارات، سيتعين على البلدان المضيفة المحتملة أن توازن بين هذه المخاطر وإغراءات تحسين الاستثمار والتوظيف وميزان المدفوعات، سيكون من الحكمة انتزاع الضمانات من بلدانهم العملاء لتجنب ظلم الجنوب العالمي الذي يدعم الشمال العالمي وهو ينتقل إلى طاقة أنظف.