لماذا لا يستطيع العالم إنتاج المزيد من الهيدروجين الأخضر الآن؟ سيشكل أقل من 1% من الطلب على الطاقة بحلول 2035 عالميا

كتب مصطفى شعبان 

الهيدروجين، وهو غاز غير مرئي يقول الخبراء إنه جزء رئيسي من الحل لوقف تغير المناخ ، يعاني من نقص مفاجئ في الإمدادات.
يحترق الهيدروجين بشكل نظيف ويمكن أن يحل محل الوقود المتسخ في صناعات مثل صناعة الصلب والشحن ، حيث تكون العمليات الكهربائية غير مناسبة أو باهظة الثمن.

لكن الجزيء متفاعل للغاية لدرجة أنه لا يكاد يكون موجودًا في شكله النقي. للوفاء بوعودهم بوقف تسخين الكوكب، يحتاج قادة العالم إلى إنتاج الكثير من الهيدروجين – وبسرعة.

قال أليخاندرو نونيز جيمينيز ، الباحث في الهيدروجين في المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا في زيورخ: “سيكون من الصعب للغاية زيادة إنتاج الهيدروجين المتجدد بالسرعة المطلوبة لمنع ارتفاع درجة حرارة الكوكب بأقل من 1.5 درجة مئوية.

سباق من أجل الهيدروجين الأنظف

يستخدم الخبراء الألوان للإشارة إلى طرق مختلفة لصنع الهيدروجين – بعضها أنظف من البعض الآخر – ويختلفون بشدة حول الأنواع التي يجب دعمها.

يتكون الهيدروجين الأخضر باستخدام الكهرباء من مصادر متجددة لتقسيم جزيئات الماء إلى ذرات الهيدروجين والأكسجين.
يتكون الهيدروجين الرمادي ، الذي يمثل كل الهيدروجين المنتج اليوم تقريبًا ، من غاز الميثان والبخار في عملية كيميائية تنبعث منها ثاني أكسيد الكربون. يتكون الهيدروجين الأزرق بنفس العملية ، ولكن يتم التقاط الكربون وتخزينه .

إذا كانت كل الكهرباء اللازمة لإنتاج الهيدروجين الأخضر تأتي من السدود أو توربينات الرياح أو الألواح الشمسية، فإن النتيجة هي وقود لا يسخن الكوكب، إذا تحسن المهندسون في التقاط الكربون – وسدَّت شركات الغاز تسرب الميثان – فقد تكون الانبعاثات الناتجة عن إنتاج الهيدروجين الأزرق منخفضة بما يكفي لتسريع التحول إلى الاقتصاد النظيف.
إذا تم القيام به بشكل سيئ، فقد يكون إنتاج الهيدروجين الأزرق أقذر من الاحتراق المباشر للغاز الأحفوري.

قال نونيز جيمينيز: “تتآمر عوامل كثيرة في جعل الهيدروجين الأزرق أكثر صعوبة من الهيدروجين المتجدد”، مضيفة أنه يمكن أن يلعب دورًا مفيدًا في بعض الأماكن.
من المقرر أن يرتفع الطلب على الهيدروجين مع تدفق الدعم على التقنيات النظيفة ورفع المشرعين سعر تلويث الغلاف الجوي. في الولايات المتحدة ، صدر قانون مناخي في أغسطس يضع سعرًا لتلوث الميثان ويقدم حوافز ضريبية لاحتجاز الكربون. بعد أسابيع، أعلن الاتحاد الأوروبي عن تمويل 5.2 مليار يورو (5.7 مليار دولار) لمشاريع الهيدروجين التي يأمل أن تطلق استثمارات خاصة.

إذا تم المضي قدمًا في جميع المشاريع المخطط لها، فإن إنتاج الهيدروجين الأزرق والأخضر سيرتفع من أقل من 1 ميجاطن في عام 2021 إلى حوالي 20 مليون طن بحلول نهاية العقد، وفقًا لوكالة الطاقة الدولية (IEA) ، وهي منظمة تقودها وزارات الطاقة.
في الغالب من الدول الغنية، للوصول إلى صافي الانبعاثات الصفرية بحلول عام 2050، سيحتاج القطاع إلى إنتاج 100 طن متري من الهيدروجين الأزرق والأخضر بحلول عام 2030.

لماذا لا يستطيع العالم إنتاج المزيد من الهيدروجين الأخضر الآن؟

هناك عائقان يقفان في طريق صنع الهيدروجين الأخضر ، والذي يمثل اليوم أقل من 1 ٪ من إنتاج الهيدروجين في العالم، الأول هو بناء المحلل الكهربائي للحصول على الهيدروجين من الماء.
المحلل الكهربائي ، الذي يكسر جزيئات الماء إلى هيدروجين وأكسجين، يجري بناؤه بمعدلات قياسية. تضاعفت المنشآت ثلاث مرات بين عامي 2020 و2021، وفقًا لوكالة الطاقة الدولية، لكنها بدأت من قاعدة منخفضة جدًا وبعيدة عن تحقيق الأهداف المناخية.

العديد من الحواجز تعيق الصناعة، بما في ذلك نقص المعروض من الإيريديوم والبلاتين، تستخدم هذه المعادن باهظة الثمن كمحفزات للتفاعل الكيميائي في نوع شائع من المحلل الكهربائي.

قال نيثو فارحيز، باحث الهيدروجين في جامعة جنوة في إيطاليا: “إذا انخفضت هذه التكلفة، فإن التكلفة الإجمالية ستنخفض”.
لكن الخبراء يقولون، إن حجم التحدي يصعب إدراكه، حتى إذا كانت قدرة التحليل الكهربائي تنمو بنفس سرعة طاقة الرياح والطاقة الشمسية – وهي أكبر قصص النجاح في تحول الطاقة – فإن الهيدروجين الأخضر سيشكل أقل من 1٪ من الطلب النهائي على الطاقة على مستوى العالم بحلول عام 2035 ، وفقًا لدراسة نُشرت في مجلة Nature في سبتمبر.
اتباع نهج “طارئ”
وجد العلماء تقنيات نمت أسرع من مصادر الطاقة المتجددة – بالدعم المناسب، صنعت الولايات المتحدة طائرات مقاتلة بسرعات غير مسبوقة خلال الحرب العالمية الثانية، ضخت فرنسا المال العام في صناعتها النووية في السبعينيات، ونسقت الصين بناء أكبر شبكة للسكك الحديدية عالية السرعة في العالم منذ عقد.
ووجد المؤلفون أنه من خلال اتباع نهج “طارئ” بشأن الهيدروجين الأخضر، يمكن لصانعي السياسات سد الفجوة بين العرض والطلب.

نقص الطاقة المتجددة

العقبة الثانية هي تكلفة وتوافر الطاقة المتجددة التي يمكنها تشغيل العملية بشكل نظيف،في العديد من المناطق، كان الهيدروجين الأخضر قادرًا على منافسة الهيدروجين الرمادي من حيث التكلفة منذ أن غزت روسيا أوكرانيا وأدت إلى ارتفاع أسعار الغاز، وفقًا لوكالة الطاقة الدولية.

فإن بناء ما يكفي من توربينات الرياح والألواح الشمسية لإنتاج الهيدروجين الأخضر أمر صعب، تختلف التقديرات حول المقدار المطلوب بحلول عام 2050 ، لكن “إزالة الكربون من الكهرباء والحصول على الهيدروجين النظيف يعني زيادة 15 إلى 20 مرة من توليد الطاقة المتجددة اليوم”، كما قال جنيومير فليس، مستشار التكنولوجيا النظيفة المستقل.

ثلاث معوقات كبيرة

وأضاف، أن هناك ثلاث معوقات كبيرة، الأول هو المواد الخام والمصانع لبناء الأجهزة مثل شفرات التوربينات والألواح الشمسية، ثم هناك معارضة محلية وقواعد تبطئ التخطيط، وأخيرًا، هناك ارتفاع في أسعار الطاقة، مما يزيد من تكاليف بناء الأجهزة المطلوبة ويجعل من الصعب الحصول على قروض.

شريان الحياة للغاز الأحفوري

بالمراهنة على الهيدروجين الأخضر لتنظيف أجزاء من الاقتصاد، قال المنتقدون إن صناع السياسة يخاطرون بحبس الوقود الأحفوري.
في ألمانيا، وافق السياسيون على خطوط أنابيب الغاز الأحفوري وبنوا محطات للغاز الطبيعي المسال، قائلين إنهم الآن “جاهزون لاستخدام الهيدروجين”، ومع ذلك، يجب استبدال محطات الغاز الطبيعي المسال، ومن المحتمل أن تحتاج خطوط الأنابيب إلى التعديل التحديثي لحمل الهيدروجين، كما قال فليس.وأضاف “ليس من الدقة وصف محطة للغاز الطبيعي المسال بأنها جاهزة للهيدروجين في حد ذاته”، موضحا أن تحويل محطة لاستيراد الهيدروجين كان أمرًا صعبًا لدرجة أنه من غير المرجح أن يحدث.
يمكن أن تحدث مشاكل مماثلة في قطاعات أخرى، إذا ظلت إمدادات الهيدروجين الأخضر قليلة، فإن صانعي الصلب الذين يتخلصون من أفران الفحم سوف يحرقون الغاز الأحفوري بدلاً من ذلك.

قالت فيتيا كوان، الرئيس التنفيذي لشركة Enapter المصنعة للمحلل الكهربائي، إن صانعي السياسة بحاجة إلى “تحديد واضح لماهية الهيدروجين المتجدد”، لمساعدة الصناعة على جذب التمويل، وأضافت أنهم بحاجة أيضا إلى “التوقف عن دعم الوقود الأحفوري”.