على الرغم من أن الهيدروجين هو أحد أكثر العناصر وفرة على الأرض، إلا أن الهيدروجين الجزيئي لا يوجد بشكل طبيعي في الطبيعة ويحتاج إلى إنتاجه من المواد الأولية مثل الماء أو الكتلة الحيوية أو الوقود الأحفوري، وكل هذه العمليات تتطلب مدخلات طاقة.
تعد القدرة على تحليل الأداء الاقتصادي لمختلف مسارات إنتاج الهيدروجين أمرًا بالغ الأهمية حيث تسعى الصناعات إلى الانتقال إلى الطاقة المتجددة، تقدر هذه القدرة – التحليل الفني الاقتصادي – تكاليف رأس المال وتكاليف التشغيل والإيرادات بناءً على المتغيرات الفنية والمالية، تساعد النتائج في تحديد العوائق التي تحول دون نجاح التقنيات، ومحركات التكلفة الأولية، وتحديات البحث والتطوير المتبقية.
يوفر نموذج إنتاج تحليل الهيدروجين الجديد ( H2A-Lite ) رؤية فنية اقتصادية عالية المستوى لتقنيات مختارة لإنتاج الهيدروجين.
تم إنشاء هذا النموذج بواسطة مختبر الطاقة المتجددة الأمريكي (NREL) ، وهو جزء من مجموعة أدوات تحليل الهيدروجين التي يتم تطويرها بنشاط.
قال مايكل (ميشو) بينيف، كبير المحللين لتحليل البنية التحتية وتخزين الطاقة في NREL ، “نموذج H2A صارم، مع معلومات عملية حول كل من تقنيات الإنتاج التي تساعدك في الواقع على حساب سيناريوهات الإنتاج الدقيقة”، وزارة الطاقة (DOE) في نموذج Lite ، نركز على جعل هذا الإطار في متناول مجموعة أكبر من الجماهير.”
تشمل مسارات إنتاج الهيدروجين الحالية عمليات كيميائية حرارية وتحليلية وتقسيم المياه بالطاقة الشمسية المباشر والعمليات البيولوجية، هذه التقنيات في مراحل مختلفة من النضج، والجهود البحثية جارية لخفض التكاليف وتقليل الآثار البيئية من العديد من مسارات الإنتاج هذه.
تبسيط تحليل إنتاج الهيدروجين
تم تطوير H2A-Lite كامتداد لنماذج الإنتاج ودراسات الحالة لتحليل الهيدروجين (H2A). نموذج إنتاج H2A هو الأداة الرسمية لوزارة الطاقة لإجراء تحليل اقتصادي تقني متعمق لمسارات إنتاج الهيدروجين ويستخدم لنشر دراسات الحالة الرسمية من وزارة الطاقة والتي يكون فيها NREL متعاونًا رئيسيًا.
على عكسH2A ، يقدم H2A-Lite تحليلًا تقنيًا اقتصاديًا عالي المستوى مع الحد الأدنى من المدخلات.
قد يبدو هذا وكأنه يدخل فقط في اختيار تقنية إنتاج الهيدروجين وتكييف القيم الافتراضية للتكنولوجيا مع مقاييس محددة أو أسعار الطاقة الإقليمية. يأخذ H2A-Lite هذه المدخلات الدنيا لإنتاج تقديرات حول الحجم ورأس المال والعمليات، بالإضافة إلى غازات الاحتباس الحراري وخصائص انبعاثات الملوثات، تستند توقعات أسعار الطاقة والمواد الأولية إلى البيانات الحالية المنشورة في أحدث توقعات الطاقة السنوية من إدارة معلومات الطاقة.
يمكن تخصيص افتراضات H2A-Lite المضمنة حول الجوانب الشاملة لتقنيات إنتاج الهيدروجين بالكامل، يتيح القسم الأول من النموذج اختيار تقنيات الإنتاج وسلسلة التوريد والتلاعب في عوامل التكلفة والأداء الرئيسية لفحص التكاليف المتوقعة وتأثير الانبعاثات.
يسمح قسم آخر للمستخدمين بتوفير نقاط بيانات سنوية لتكلفة المواد الأولية للهيدروجين واستخدامها واستخدام المعدات، يوفر القسم الأخير ملخصًا لبيانات الدخل السنوية المتوقعة وبيانات التدفق النقدي والميزانيات العمومية لتقنية إنتاج الهيدروجين المحددة.
يعتمد كل من H2A-Lite و H2FAST على نماذج NREL السابقة التي استخدمها الآلاف من أصحاب المصلحة حول العالم، مجتمعة، يمكن لأدوات NREL أن تدعم مجموعة واسعة من قدرات التحليل الفني والاقتصادي المتعلقة بأنظمة إنتاج الهيدروجين وتكامل مصادر الطاقة المتجددة.
من تقييم الآثار البيئية لاستخدام الأراضي والمياه لإنتاج الهيدروجين إلى تأثيرات بناء مصنع الهيدروجين، يمكن لأدوات NREL توفير إرشادات أداء المواد عالية المستوى وتحديد الثغرات البحثية التي ستساعد في حل بعض التحديات الرئيسية للانتقال إلى الطاقة المتجددة الطاقة .
