هل الهيدروجين مربح ومستدام للغاز الطبيعي ممكن؟

تدرس جامعة مانشستر بالمملكة المتحدة مصادر الطاقة المتجددة مثل الهيدروجين والوقود الأحفوري للغاز الطبيعي لتجهيز حلول منخفضة الكربون لتقليل الانبعاثات.
ما هي التحديات مع مصادر الطاقة المتجددة مثل الهيدروجين وكذلك استخدام الغاز الطبيعي؟

بينما تسعى المؤسسات جاهدة لتلبية الطلب على الطاقة، هناك أيضًا تركيز على مصادر الطاقة المتجددة وكيفية الاستفادة من أشكال أخرى من الطاقة مثل هذه لتقليل انبعاثات الكربون والحفاظ على إمدادات الطاقة في نفس الوقت.

أولاً، من المهم الاعتراف بالتحديات التي يواجهونها مع هذه الأشكال من إنتاج الطاقة.

مشاكل طاقة الغاز الطبيعي

لا يعتبر الغاز الطبيعي مستدامًا، لكنه أقل أنواع الوقود الأحفوري تلويثًا المستخدمة اليوم.

لا يعد التنقيب عن الغاز الطبيعي مدمرًا للبيئة فحسب، بل كان أيضًا مصدر قلق بين المجتمعات – لا سيما عندما يؤدي تسرب الغاز إلى اضطراب السكان المحليين والحياة البرية.

في حين تم إجراء تطورات للحد من مستوى الاضطراب والتلوث الناجم عن استغلال آبار الغاز الطبيعي، إلا أنه لا يزال حلاً غير مناسب لعالم خالٍ من الانبعاثات.

التكسير الهيدروليكي (المعروف أيضًا باسم التكسير) هو الحل الوحيد لإنتاج الغاز الطبيعي، وهو سبب تعطل الأرض نفسها أثناء إنتاج الوقود.

تحديات إنتاج الهيدروجين النظيف

هناك حل آخر يبدو غير مستغل وهو الهيدروجين، والذي يحدث منعطفًا، ولكنه لا يزال غير مستدام بما يكفي للحفاظ على إمدادات ثابتة من الطاقة.

تتمثل إحدى التحديات الرئيسية هنا في التكلفة حيث تتطلع المزيد من المنظمات إلى فصل نفسها عن الماضي واتخاذ بدائل خالية من الانبعاثات، ويلزم الاستثمار لضمان إمكانية إنتاج الهيدروجين والاحتفاظ به واستخدامه بأمان وثبات.

في حين أن التمويل الحكومي والبحوث قادران على تقليل تكلفة الهيدروجين، لا يزال هناك المزيد من التركيز على مصادر الطاقة المتجددة الأخرى مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية .

إيجاد حل للطاقة المستدامة

تم تعيين فريق دولي من العلماء ، بقيادة جامعة مانشستر، لتطوير وتنفيذ تقنية مبتكرة تقدم طريقة فعالة من حيث التكلفة لإنتاج الغاز الاصطناعي والهيدروجين النقي مع تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون المباشرة.

يُعرف باسم إعادة التفكير في إنتاج الهيدروجين منخفض الكربون من خلال مشروع إعادة تشكيل الحلقات الكيميائية (RECYCLE) ، ويهدف إلى إنشاء وتقييم وحدة تجريبية متكاملة تمامًا لإنتاج الهيدروجين في الجامعة.

تستخدم هذه التقنية مفاعلات ذات طبقة ثابتة متخصصة لتحويل المواد المختلفة إلى غاز الهيدروجين، مع التقاط وفصل ثاني أكسيد الكربون بكفاءة في العملية.

يقدم هذا النهج حلاً تنافسيًا ومجديًا اقتصاديًا لتوليد الهيدروجين منخفض الكربون باستخدام الغاز الطبيعي، والتدفقات الحيوية، ومواد النفايات.

يتم توفير التمويل للمشروع التعاوني بقيمة 5.1 مليون جنيه إسترليني من قبل وزارة أمن الطاقة و Net Zero ، كجزء من Net Zero Innovation Portfolio (NZIP).

يتضمن المشروع مشاركة خمسة شركاء صناعيين مرموقين متخصصين في الهندسة من أجل التنمية المستدامة. يشمل هؤلاء الشركاء Johnson Matthey و TotalEnergies و OneTech و Kent و Helical Energy و Element Energy.

يقول الدكتور فينتشنزو سبالينا ، كبير المحاضرين في جامعة مانشستر والمحقق الرئيسي في مشروع RECYCLE: ” أظهرت دراسة الجدوى التي تم إجراؤها خلال المرحلة الأولى إمكانات كبيرة للهيدروجين منخفض الكربون في سوق المملكة المتحدة ولها آثار ضخمة على العديد من أصحاب المصلحة الصناعيين” .

سيثبت هذا المشروع جدواه على نطاق ما قبل التجاري لزيادة الوعي بالخطوات التالية نحو التنفيذ التجاري.

سيتم تثبيت المصنع التجريبي في مبنى جيمس تشادويك حيث نقوم حاليًا بتجديد منطقة القاعة التجريبية الحالية لإنشاء مركز صناعي مستدام للبحث والابتكار في تقنيات العمليات المستدامة.

“ستتاح لطلابنا فرصة رائعة لرؤية مصنع الهيدروجين من الجيل التالي قيد التشغيل كتجربة تعليمية وتعليمية فريدة.”

وفقًا لخطة Powering Up Britain: Energy Security التي تم إصدارها مؤخرًا ، وضعت حكومة المملكة المتحدة أهدافًا طموحة لقدرة إنتاج الهيدروجين منخفضة الكربون.

بحلول عام 2025 ، يهدفون إلى تشغيل 2 جيجاوات من هذه القدرة بالفعل أو قيد الإنشاء، بهدف الوصول إلى 10 جيجاوات بحلول عام 2030 ، في انتظار اعتبارات القدرة على تحمل التكاليف والفعالية من حيث التكلفة.

يقول وزير كفاءة الطاقة والتمويل الأخضر اللورد كالانان: “يُعد الهيدروجين، المعروف باسم الوقود الفائق للمستقبل ، أمرًا بالغ الأهمية لتوفير أمن الطاقة في المملكة المتحدة والنمو النظيف والمستدام”.

“يسعدني أننا منحنا تمويلًا لجامعة مانشستر حتى يتمكنوا من بناء واختبار تقنية الهيدروجين الأولى من نوعها، سيوفر هذا فرصًا للشركات البريطانية لتصدير خبراتها حول العالم مع دعم طموحنا في الحصول على من بين أرخص أنواع الطاقة في أوروبا. ”

يعد مشروع RECYCLE فرصة مهمة لإثبات الابتكار المستمر في تطوير حلول مرنة ومجدية اقتصاديًا لمستقبل منخفض الكربون، يتماشى مع رؤية الحكومة لتعزيز النمو المستدام وضمان أمن الطاقة.