هل الهيدروجين هو الحل للطاقة النظيفة ومواجهة انبعاثات غازات الاحتباس الحرارى ؟

يمتلك الهيدروجين إمكانات هائلة في الحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري ومكافحة آثار تغير المناخ، يصب صناع السياسات والصناعة عشرات المليارات من الدولارات في مختلف تقنيات الطاقة الهيدروجينية.

لكن الهيدروجين غاز معرض للتسرب وله تأثير تسخين قوي خاص به يتم تجاهله على نطاق واسع، يعتمد ما إذا كانت ثورة طاقة الهيدروجين تساعد المناخ على كيفية إنتاجه وإدارته واستخدامه.

يستخدم الهيدروجين في الوقت الحالي بشكل أساسي في التطبيقات المتخصصة مثل إنتاج الأسمدة وتكرير النفط، لكن المؤيدين يتصورون أن يكون خلال السنوات القادمة هو الأساس للطاقة في مجالات أوسع تصل إلى النقل وتدفئة المنزل والطهي ، وزيادة توليد طاقة الرياح والطاقة الشمسية.

تشير تقديرات الوكالة الدولية للطاقة إلى أن الطلب قد يرتفع إلى عشرة أضعاف بحلول منتصف القرن.

إذا كان للهيدروجين أن يحقق الفوائد البيئية التي يعد بها الداعمون، فهناك حاجة إلى تدابير لمنعه من التسرب إلى الغلاف الجوي.

قوة الاحترار المعترف بها حديثًا

لطالما عرف العلماء أن الهيدروجين يتسبب في تأثيرات احترار غير مباشرة في الغلاف الجو،.استنادًا إلى أحدث فهم لهذه التأثيرات، يقول الباحثون في EDF وأماكن أخرى إن قوتها الاحترارية أكبر بكثير مما تم التعرف عليه سابقًا.

علاوة على ذلك، فإن المحاسبة العلمية القياسية المستخدمة في المعاهدات ومتطلبات الإبلاغ تقلل بشكل منهجي من تأثيرات الاحترار القوية على المدى القريب للهيدروجين.

ذلك لأن الهيدروجين لا يبقى في الغلاف الجوي لفترة طويلة، وتختفي آثاره الاحتفالية بعد حوالي عقدين من الزمن، لكن التأثيرات المناخية تُحسب دائمًا تقريبًا على مدار إطار زمني مدته 100 عام – إخفاء الضرر الناجم عن تسرب الهيدروجين على المدى القريب.

بتطبيق أحدث علوم الغلاف الجوي وقياس إطار زمني مدته 20 عامًا ليعكس بشكل أفضل تأثير الاحترار على المدى القريب ، يحسب علماء المناخ في EDF أن الهيدروجين لديه قوة احترار أكثر بستة أضعاف مما هو معروف اليوم بشكل عام.

هذا يعني أنه سيكون من الضروري منع الهيدروجين من التسرب ، وباعتباره أصغر جزيء ، يصعب احتواء الهيدروجين بشكل خاص.

فما هو الهيدروجين “النظيف”؟

إن إنتاج الهيدروجين النموذجي كثيف الطاقة ويولد الكثير من تلوث المناخ، ولكن يمكن أيضًا صنعه باستخدام الطاقة المتجددة لإزالة جزيئات الأكسجين من الماء (الهيدروجين “الأخضر”) أو عن طريق استخراجه من الغاز الطبيعي مع الكربون المتبقي الذي يتم التقاطه وتخزينه (الهيدروجين “الأزرق”).

لا يتوفر الهيدروجين الأخضر ولا الأزرق على نطاق تجاري حتى الآن، كلاهما أغلى من الوقود الأحفوري التقليدي، لكن الاستثمارات الضخمة التي تتدفق الآن إلى القطاع ستحسن الصورة على الأرجح.

إذا تم التعامل معها بشكل صحيح ، يمكن أن تجلب فوائد مناخية حقيقية، ولكن إذا تسرب الكثير من الهيدروجين ، فإن هذه الانبعاثات يمكن أن تقلل من فوائد الاحترار على المدى القريب بالنسبة للطاقة الأحفورية.

الفوائد تعتمد على التسرب

في دراستهم الأخيرة ، قارن علماء EDF تأثير المناخ للهيدروجين الأخضر والأزرق في سيناريوهات التسرب المرتفع والمنخفض.

مع معدل تسرب منخفض، يقولون إن كلاً من الهيدروجين الأزرق المصنوع من الغاز الطبيعي (مع احتجاز الكربون بالإضافة إلى الحد الأدنى من انبعاثات الميثان المنبع) والهيدروجين الأخضر المصنوع من الكهرباء عديمة الانبعاثات من شأنه أن يقلل من تأثير المناخ بشكل كبير، مقارنة بالوقود الأحفوري.

ولكن إذا كان تسرب الهيدروجين والميثان في سلسلة التوريد مرتفعًا، فقد يزيد الهيدروجين الأزرق في الواقع من تأثير الاحترار لمدة 20 عامًا، سيظل الهيدروجين الأخضر أفضل بالنسبة للمناخ من المكافئ الأحفوري على مدى 20 عامًا، ولكنه أقل بكثير مما تدعي التعزيزات الواعدة للمناخ.

إدراك الإمكانات المناخية

سيكون منع تسرب الهيدروجين إلى الغلاف الجوي أمرًا بالغ الأهمية، حالة الاستخدام مهمة أيضًا.

يستخدم الهيدروجين بشكل أكثر ملاءمة للتطبيقات التي تفتقر إلى البدائل النظيفة الأخرى، مثل إنتاج الصلب والأسمنت، أو كمواد وسيطة للوقود منخفض الكربون للسفن والطائرات، ونظرًا لأن نقل الهيدروجين من المرجح أن يزيد من مخاطر التسرب، فمن المنطقي إنتاجه بالقرب من مكان استخدامه.

تشير الأبحاث السابقة إلى أن نشر الهيدروجين الأخضر يمكن أن يتطلب طاقة أكثر من 2 إلى 14 مرة من البدائل المتاحة التي تستخدم الكهرباء المباشرة.

وهذا يعني أنه في معظم الحالات لن يكون من المنطقي تحويل الكهرباء النظيفة من الشبكة لإنتاج الهيدروجين لاستخدامه في السيارات أو المنازل أو المباني التجارية ، حيث يمكن للكهرباء النظيفة أن تخدم احتياجات الطاقة هذه بشكل مباشر.

استراتيجية الهيدروجين المعقولة

يظل الهيدروجين استراتيجية رئيسية للوصول إلى أهداف صافي الصفر على مستوى العالم، من خلال التخطيط والبحث المدروس، يمكننا تأمين مستقبل هيدروجين نظيف بأمان.

هناك حاجة إلى مزيد من البحث لفهم تأثير الهيدروجين في الغلاف الجوي بالنسبة لغازات الدفيئة الأخرى، مع إلقاء نظرة فاحصة على معدلات التسرب المتغيرة فيما يتعلق بالنشر العالمي للهيدروجين.

سيساعد القياس الدقيق لتسرب الهيدروجين واحتمالية التأثيرات المرتبطة به على اتخاذ قرارات مستنيرة حول مكان وكيفية نشر الهيدروجين بشكل فعال.

يمكن أن يؤدي تحديد تدابير التخفيف من التسرب وأفضل الممارسات إلى منع المزيد من التدهور المناخي في الوقت الفعلي، حيث يتم إجراء مزيد من الأبحاث حول التأثير الكلي للهيدروجين في الغلاف الجوي.

إن اتباع نهج استباقي وعلمي لفهم الآثار المناخية – والقدرة على التخفيف من انبعاثات الهيدروجين – سيضمن أن الاندفاع العالمي نحو الهيدروجين يفي بوعده بإفادة المناخ بشكل كبير، بغض النظر عن النطاق الزمني.