خفض التكاليف.. مفتاح الاستفادة من الهيدروجين الأخضر

مع انتهاء مؤتمر الأمم المتحدة لتغير المناخ (COP28) لعام 2023 وبدء البلدان في الاستجابة للدعوة الواضحة للانتقال بعيدًا عن الوقود الأحفوري في أنظمة الطاقة “بطريقة عادلة ومنظمة ومنصفة”، يجدر التفكير في ما سيحدث ويتعين على الحكومات أن تتخذ خطوات لتحقيق صافي الصفر، وخاصة بالنسبة لدول مثل الهند التي تعتمد بشكل كبير على واردات الطاقة والتي بدأت للتو مسارها التنموي.

في عام 2021، تحدثت عن انتقال “عادل” في قمة المستثمر العالمي في لندن قبل مؤتمر الأطراف السادس والعشرين، ومن المشجع رؤية كلمة ” عادل ” في البيان الرئيسي لمؤتمر الأطراف الثامن والعشرين.

عندما تم تشغيل أول مشروع للطاقة الشمسية في عام 2011، وهو تركيب بقدرة 40 ميجاوات في بيتا بولاية جوجارات الهندية، كانت التعريفة الأولية 15 روبية هندية لكل كيلووات في الساعة (0.30 دولار تقريبًا) في حين كانت كفاءة اللوحة 14-15٪ .

اليوم، أدنى تعريفة في الهند تصل إلى 1.99 روبية هندية لكل كيلووات في الساعة (0.024 دولار) ، وتبلغ كفاءة اللوحة 23%، سيؤدي التقدم في علوم المواد إلى تحسين الكفاءة.

في حين أن مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح قطعت شوطا طويلا، فإن طبيعتها المتقطعة تتطلب حلولا لتخزين الطاقة عندما لا تكون الشمس مشرقة ولا تهب الرياح.

تتطلب إزالة الكربون من الصناعة ووسائل النقل الثقيلة والمواد الكيميائية جزيئا أخضر ليحل محل الوقود الأحفوري، الهيدروجين الأخضر، المشتق من التحليل الكهربائي للماء باستخدام الطاقة المتجددة، هو الحل لكليهما.

جدوى الهيدروجين الأخضر

يُعرف الهيدروجين كوسيلة محتملة لتخزين الطاقة لأكثر من قرن، ويمكنه إنتاج الكهرباء في خلايا الوقود باستخدام الماء باعتباره المنتج الوحيد للنفايات أو من خلال الاحتراق في التوربينات دون انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.

إنها مادة خام للأسمدة والمواد الكيميائية. ومع ذلك، يتم إنتاج كل الهيدروجين تقريبًا اليوم من الوقود الأحفوري، مما يؤدي إلى انبعاث ما يقرب من مليار طن من مكافئ ثاني أكسيد الكربون كل عام.

في المقابل، يعتبر الهيدروجين الأخضر وقودًا نظيفًا، وحلاً قابلاً للتطوير لتخزين الطاقة، كما أنه مادة خام صناعية خالية من الانبعاثات.

ولكي يتمكن الهيدروجين الأخضر من القيام بهذه الأدوار، فلابد أن تنخفض تكلفة الإنتاج على نحو مماثل لمصادر الطاقة المتجددة.

ولا يمكن أن يحدث هذا إلا إذا انخفضت تكلفة الإنتاج المتجددة بسرعة أكبر من تكلفة الهيدروجين الأخضر، لأن 60% إلى 70% من تكلفة الهيدروجين الأخضر تأتي من الكهرباء.

بالنسبة للهند، يمثل الهيدروجين الأخضر فرصة محلية لأنه يحمل الوعد، إلى جانب مصادر الطاقة المتجددة، لرفع نير واردات الطاقة باهظة الثمن من اقتصادها – أكثر من 230 مليار دولار سنويا (19.1 تريليون روبية هندية) لواردات النفط الخام.

توسيع الاعتماد

تعمل الشركات المسؤولة على كهربة العمليات في سعيها لتحقيق صافي صفر، واعتماد الوقود الحيوي والحصول على مصادر الطاقة المتجددة بشكل استباقي.

في حين أن المركبات الكهربائية التي تعمل بالبطارية ستساهم بشكل كبير في تقليل الانبعاثات أثناء التنقل، فقد تكون هناك حاجة إلى حلول أخرى لوسائل النقل الثقيلة.

الوقود الحيوي هو بديل محايد للكربون للوقود الأحفوري ولكنه غير متوفر بكمية كافية. ويتمتع الهيدروجين الأخضر ومشتقاته ــ الميثانول والأمونيا ــ بالقدرة على مواجهة هذه التحديات.

قد يكون الهيدروجين الأخضر هو الميل الأخير في رحلة صافي الانبعاثات الصفرية للعديد من القطاعات، وخاصة في الهند.

ومع ذلك، فإن تكلفة الهيدروجين الأخضر يجب أن تنخفض بشكل كبير من السعر الحالي الذي يتراوح بين 3 إلى 5 دولارات للكيلوجرام الواحد من أجل اعتماده على نطاق واسع.

ومع انخفاض تكلفة الإنتاج، سيصبح الهيدروجين الأخضر تدريجياً بديلاً نظيفاً للوقود الأحفوري في العديد من التطبيقات.

وبسعر دولار واحد للكيلوجرام – أي ما يعادل 7.5 دولار لكل مليون وحدة حرارية بريطانية – سيكون من المجدي اقتصاديا إزالة الكربون حتى في القطاعات الأكثر تحديا دون فرض سعر كربون مرهق.

التغلب على تحديات الإنتاج

وتشكل جدوى الهيدروجين الأخضر أهمية خاصة بالنسبة للهند، التي تفتقر إلى احتياطيات كبيرة مؤكدة من عزل الكربون، مما يجعل احتجاز الكربون وتخزينه غير ممكن، علاوة على ذلك، تراوح سعر الغاز الطبيعي المسال المستورد حول 7.5 دولار لكل مليون وحدة حرارية بريطانية أو أعلى على مدى العقد الماضي، ولا يشمل ذلك التكاليف الإضافية للنقل الداخلي وإعادة التغويز والضرائب المختلفة، مما ترك البلاد عرضة للدولار.

وتعني التحديات الأولية المرتبطة بنقل الهيدروجين أن التركيز المبكر للتجارة من المرجح أن يكون على المشتقات مثل الأمونيا الخضراء والميثانول.

كما يتم الترويج لمراكز الهيدروجين، حيث يتم إنتاج واستخدام وتصدير الهيدروجين الأخضر ومشتقاته في نفس الموقع.
على المستوى الدولي، يتم اتخاذ تدابير سياسية للهيدروجين الأخضر سريع المسار:

• تمكين السماح بشكل أسرع لمصادر الطاقة المتجددة.
• إجمالي الطلب على الشراء (اتفاقية شراء الهيدروجين الأخضر).
• توفير عقود الفروقات لمعالجة الفجوات الأولية في الجدوى .
• تقديم حوافز مرتبطة بالإنتاج لتصنيع المعدات.
• خلق اليقين في الطلب من خلال تفويضات التبني التدريجي للهيدروجين الأخضر.
• الابتكار، وخاصة تحسين كفاءة المحلل الكهربائي ، سوف يلعب دورًا أيضًا.

إن التعريف الصارم للهيدروجين الأخضر ومشتقاته فيما يتعلق بإجمالي الانبعاثات المسموح بها من شأنه أن يمكن من زيادة السعر، وفتح الاستثمار، يعد معيار الهيدروجين الأخضر GH2 خطوة في الاتجاه الصحيح.

نهج التكامل الرأسي

فخفض التكاليف سيتطلب التركيز المستمر على التكامل الرأسي على نطاق واسع. وستأتي التخفيضات الأكثر أهمية على المدى القريب من المشاريع المتكاملة رأسياً واسعة النطاق والتي تشمل سلسلة التوريد بأكملها.

وستشمل هذه المشاريع تصنيع وحدات الطاقة الشمسية وملحقاتها على نطاق واسع، وتوربينات الرياح، والمحللات الكهربائية، وقدرات الهندسة الداخلية والمشتريات والبناء، وإنتاج الهيدروجين الأخضر ومشتقاته – كل ذلك في مكان واحد.

علاوة على ذلك، إذا كان هذا الموقع أيضًا ميناء به نظام بيئي صناعي مجاور، يشمل التدفق الكامل للسلع والخدمات من المصدر إلى الاستهلاك النهائي، والذي يستخدم الهيدروجين الأخضر ولديه البنية التحتية لتصدير مشتقات الهيدروجين، فيمكنه التخفيف من بعض التحديات المبكرة المتعلقة التخزين والنقل على المدى الطويل.

وستعمل مثل هذه المشاريع الضخمة على تعزيز سرعة التنفيذ وخفض التكاليف بسبب انخفاض عدد الوسطاء.

ويتسم هذا النهج بكثافة رأس المال، ويحمل التكامل الرأسي مخاطره الخاصة، مثل التغيرات في التكنولوجيا .

ومع ذلك، فهو يَعِد أيضًا بأكبر قدر من التسارع نحو علامة 1 دولار/كجم.

ومن الأهمية بمكان أن تأخذ المناقشات بشأن تمويل المناخ في الاعتبار الاحتياجات الرأسمالية لمثل هذه المشاريع المتكاملة الضخمة، وخاصة بالنسبة للبلدان النامية، حيث كانت تكلفة رأس المال تشكل تحديا دائما على الرغم من استعداد الشركات لتحمل المخاطر.

حل عادل

من المؤكد أن تبني حلول إزالة الكربون المعتمدة على الهيدروجين الأخضر سيتطلب إجراء تجارب مبكرة، والاستثمار في البنية التحتية، والتحسين المستمر في منحنيات التعلم لتكنولوجيات مثل خلايا الوقود وتوربينات الهيدروجين.

ومع ذلك، مع إمكانية تحقيق هدف دولار واحد للكيلوجرام الواحد، فسوف تظهر نماذج أعمال جديدة، وسوف تصبح آليات مثل تسعير الكربون ــ التي تلتقط التكاليف الخارجية للغازات المسببة للانحباس الحراري العالمي ــ أكثر فعالية في التعجيل بتبني هذه النماذج.

بالنسبة للهند، فإن الحل العادل لا يتمثل في استبدال نوع من الوقود الأحفوري بآخر، بل في القفز إلى مصادر الطاقة المتجددة والهيدروجين الأخضر.

ويمكن تكرار الانخفاض في تكاليف الطاقة الشمسية باستخدام الهيدروجين الأخضر. وسيساعد هذا التحول الهند على تحقيق أمن الطاقة وتحسين جودة الهواء في مدنها.

كما أنها ستسهم في تحقيق الأمن الغذائي من خلال إزالة الشكوك المتعلقة بأسعار الأمونيا المستوردة، وهي عنصر حاسم في الأسمدة.

والأهم من ذلك أنه سيوفر للعالم فرصة لتجنب الآثار السلبية لتغير المناخ.