ما هي البصمة الكربونية للهيدروجين؟ خدعوك فقالوا “الهيدروجين المتجدد خالٍ من الكربون”

كتب مصطفى شعبان 

على الصعيد العالمي، يزداد استخدام الهيدروجين كوقود، اليوم المعدات المطلوبة لإنتاج وتخزين واستخدام الهيدروجين جاهزة تجارياً، والجهود العالمية لإنتاجه على نطاق واسع تتزايد.

تعمل الأطر التنظيمية مثل اتفاقية باريس 2015، ومؤخراً الصفقة الخضراء الأوروبية، وقانون خفض التضخم الأمريكي(IRA) ، ومهمة الهند للهيدروجين الأخضر، وتشكيل بنك الهيدروجين الأوروبي، على جعل صناعة الهيدروجين حقيقة واقعة.

قانون خفض التضخم الأمريكي هو عامل تمكين اقتصادي قوي يقدم إعانات تصل إلى 3 دولارات لكل كيلوجرام من H2على الرغم من الجهود الكبيرة، لا يزال على صناعة الهيدروجين معالجة العديد من التحديات التقنية والاقتصادية والسياسية، يدور أحد هذه التحديات حول الطباعة الكربونية للهيدروجين وتسميات الألوان.

البصمة الكربونية لتقنيات الطاقة

في حين أن البصمة الكربونية للوقود الأحفوري معروفة، فهناك ميل إلى تجاهل البصمة الكربونية لمصادر الطاقة المتجددة على مدى العمر، تأتي غالبية هذه الانبعاثات من عمليات التصنيع، والتي تعتمد اليوم بشكل كبير على الوقود الأحفوري، الكهرباء، أو أشكال مختلفة من الكربون لمعالجة المكونات المعنية.

على سبيل المثال، فإن الصلب المستخدم في غالبية هذه التقنيات مسؤول عن ما يقرب من 7-9 % من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية، أيضًا، يعتمد إنتاج البولي سيليكون على الفحم لتقليل السيليكا وإنتاج السيليكون المعدني بهدف تحويله إلى ألواح شمسية أو استخدامات أخرى لأشباه الموصلات.

النقل والخرسانة

تأتي بعض المصادر الرئيسية الأخرى لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون في توليد الطاقة المتجددة من نقل هذه التقنيات من مكان التصنيع إلى مكان الاستخدام، بالإضافة إلى ذلك، قد تتطلب بعض تقنيات الطاقة المتجددة أسسًا صلبة للعمل أو هياكل خرسانية إضافية، كما هو الحال في الطاقة الكهرومائية، حيث تتطلب مخططات الطاقة الكهرومائية القائمة على الخزان سدودًا خرسانية، ومجاري تصريف، وبيوت طاقة.

دورة حياة انبعاثات غازات الاحتباس الحراري من توليد الكهرباء من مصادر الطاقة المتجددة والنووية لها بصمة أقل بكثير من ثاني أكسيد الكربون، مقارنة بالتوليد المعتمد على الوقود الأحفوري، ويمكن أن تصل بعض تقنيات الطاقة المتجددة إلى مستويات أعلى من 200 جرام من مكافئ ثاني أكسيد الكربون لكل كيلوواط ساعة.

البصمة الكربونية لإنتاج الهيدروجين لكل مصدر طاقة

باستخدام أرقام NREL هذه وبافتراض استهلاك طاقة المحلل الكهربائي في نطاق 48-58 kWh / kg H2 ، تم اشتقاق البصمة الكربونية لكل كيلوغرام من الهيدروجين المتولد. لا تشمل الحسابات الانبعاثات الناتجة عن نقل الهيدروجين أو ضغطه أو تحويله إلى مشتقات الهيدروجين.

تم أيضًا حذف الانبعاثات الناتجة عن تصنيع المحلل الكهربي والمعدات الأخرى ذات الصلة والانبعاثات الناتجة عن نشر مرافق المحلل الكهربي، على هذا النحو، قد تكون هذه الأرقام أعلى.

نطاق البصمة الكربونية الإرشادية لإنتاج الهيدروجين من مصادر الطاقة المختلفة.

تستند الأرقام المعروضة إلى قيم NREL ، وافتراض استهلاك طاقة المحلل الكهربائي من 48-58 كيلو واط ساعة لكل كيلوجرام من H2 لا تشمل القيم المذكورة أعلاه الانبعاثات الناتجة عن نقل الهيدروجين أو ضغطه أو مزيد من التحويل إلى مشتقات الهيدروجين.

تم أخذ قيم البصمة الكربونية لإصلاح غاز الميثان بالبخار وتغويز الفحم من معهد روكي ماونتن و Thomas and Molly و Patrick (2020) تأثير إزالة الكربون من الهيدروجين للصناعة – التحديات على المدى القريب والإمكانات طويلة الأجل .

في حين أن إنتاج الهيدروجين باستخدام الطاقة المتجددة أو الطاقة النووية له بصمة كربونية أقل بكثير مقارنة بالهيدروجين باستخدام الكهرباء من الوقود الأحفوري، في بعض الحالات، يصعب وصف الهيدروجين المتجدد بأنه خالٍ من الكربون يمثل biomass حالة مثيرة للاهتمام، حيث تختلف انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من سالب 48 إلى ما يقرب من 76 كجم من مكافئ ثاني أكسيد الكربون لكل كجم H2 هذا يجعل الهيدروجين المنتج القائم على الكتلة الحيوية إما سالبًا للكربون أو مشابهًا للوقود الأحفوري من حيث كثافة الكربون.

نظام شهادات عالمي قياسي للألوان

هناك جدل مستمر حول شهادة الهيدروجين منخفضة الكربون، بناءً على البصمة الكربونية، يتم إعطاء الهيدروجين تصنيفًا مختلفًا للألوان، تختلف شدة الكربون من 1 إلى 5 كجم من مكافئ ثاني أكسيد الكربون لكل كجم من H2، في خطط إصدار الشهادات المختلفة في جميع أنحاء العالم. قد يكون لدى بعض البلدان خطط اعتماد خاصة بها ، بينما لا يزال العمل جارياً في بلدان أخرى.

أثناء تطوير مشاريع الهيدروجين، يجب ألا يكفي افتراض أن الهيدروجين المنتج من الطاقة المتجددة عن طريق التحليل الكهربائي للماء يجب أن يصنف دائمًا على أنه أخضر أو منخفض الكربون، وأنه من الضروري فهم البصمة الكربونية للهيدروجين في كل خطوة من خطوات الإنتاج، يمكن أن تلعب المحاسبة والتقارير من قبل العديد من الأطراف، مثل النطاق 1 والنطاق 2 والنطاق 3 ، دورًا مهمًا في التصديق على لون الهيدروجين.

توحيد عالمي لخطط الاعتماد

من الممكن، مع ظهور المزيد من مصادر الطاقة المتجددة عبر الإنترنت، ستنخفض البصمة الكربونية لتوليد الطاقة المتجددة، حيث سيتم استخدام المزيد من الطاقة المتجددة لاستخراج ومعالجة المواد الخام لهذه التقنيات، الأمر نفسه ينطبق على نقل المعدات ونشر التوليد المتجدد.

هناك حاجة لتطوير نظام شهادات عالمي قياسي للألوان لتجنب النزاعات التجارية عبر الحدود التي قد تنشأ بناءً على كثافة الكربون في الهيدروجين ومنتجاته الثانوية، مع نضوج صناعة الهيدروجين، يجب إجراء توحيد عالمي لخطط الاعتماد لتلبية احتياجات المنتج، والعملاء، والمنظمين.