علوم القطيف مقالات علمية في شتى المجالات العلمية
Second Thought on Green Hydrogen [Gas in Transition]
(Karel Beckman – بقلم: كاريل بيكمان)
ملخص المقالة:
رغم توقع وكالة الطاقة الدولية أن يستحوذ الهيدروجين على حصة 7٪ من مزيج الطاقة العالمي بحلول عام 2050 ، هناك دلائل على أن المحللين لديهم أفكار ثانية حول إمكانات الهيدروجين عندما يتعلق الأمر بالنقل، والتدفئة المنزلية وإمدادات الكهرباء، ويبدو أنه رهان أفضل في التدفئة الصناعية والنقل الثقيل. وذهب خبير الطاقة والمسؤول السابق في المفوضية الأوروبية صموئيل فورفاري إلى حد وصفه بأنه “وهم” وأنه يحتاج الى دعم مستمر. أما مستشارو “رايستاد انرجي” فيتوقعون نموًا هائلاً للبطاريات، وخلصوا إلى أنه لكي ينجح الهيدروجين، يجب أن تفشل البطاريات. وعليه فإنه سيكون منتجًا متخصصًا إلى حد ما يستخدم بشكل أساسي في مجالات مثل صناعة الصلب والشحن والطيران لمسافات طويلة. وأشارت شركة “لوسيد كاتاليست” إلى أن تحقيق الهيدروجين المتجدد الأقل تكلفة، يحتاج تحديد مواقع مشتركة لمشاريع طاقة الرياح والطاقة الشمسية.
( المقالة )
الهيدروجين هو محبوب انتقال الطاقة. ولكن، هناك حدود لما يمكن أن يحققه الهيدروجين – لا سيما إذا كان سيعتمد على الطاقة المتجددة. [انتقال الغاز المجلد 1 ، الإصدار 1]
تتوقع وكالة الطاقة الدولية (IEA) أن يستحوذ الهيدروجين على حصة 7٪ من مزيج الطاقة العالمي بحلول عام 2050 ، بينما تتوقع شركة بريتش بتروليوم (BP) أن يحتل حصة 15٪ ، وتتوقع نشرة “تمويل بلومبرج للطاقة الجديدة” (Bloomberg New Energy Finance) نسبة 24٪. وهذه كلها مصادر محترمة، ولكن لها وجهات نظر مختلفة على نطاق واسع حول إمكانات الهيدروجين في مستقبل طاقتنا.
ما هو الأكثر واقعية؟ تم نشر توقعات نشرة “تمويل بلومبرج للطاقة الجديدة” في مارس 2020. وكل من سيناريوهات بريتش بتروليوم ووكالة الطاقة الدولية في سبتمبر 2020. وقد يكون التوقيت مناسبًا. إن هناك دلائل على أن المحللين لديهم أفكار ثانية حول إمكانات الهيدروجين، بالتأكيد عندما يتعلق الأمر بالنقل، ولكن أيضًا فيما يتعلق بدوره المحتمل في التدفئة المنزلية وإمدادات الكهرباء. ويبدو الهيدروجين رهانًا أفضل في التدفئة الصناعية والنقل الثقيل.
الهيدروجين الأخضر وهم
ذهب خبير الطاقة والمسؤول السابق في المفوضية الأوروبية صموئيل فورفاري إلى حد وصف “الهيدروجين الأخضر”، استنادًا إلى الطاقة المتجددة، بأنه “وهم” في مقابلة مع نشرة “عالم الغاز الطبيعي” (NGW) في فبراير 2021. وقال: “العملية غير فعالة على الإطلاق وبالتالي لن يكون لها أي تطبيق صناعي دون دعم مستمر”. وأشار إلى أننا “سلكنا هذا الطريق من قبل” عدة مرات، وفي كل مرة يتبين أنه “طريق مسدود”.
ونشر مستشارو “رايستاد انرجي” (Rystad Energy) تقريرًا في 31 مارس 2020 يتوقعون فيه نموًا هائلاً للبطاريات، وخلصوا إلى أنه لكي ينجح الهيدروجين، “يجب أن تفشل البطاريات”. وفحصت “رايستاد” ثلاثة حلول تخزين لنظام طاقة تهيمن عليه الرياح والطاقة الشمسية: التقاط الكربون وتخزينه والهيدروجين والبطاريات. وخلصت إلى أن تقنية البطاريات هي الأقوى بين الثلاثة.
ويمكن أن يلعب الهيدروجين دورًا مهمًا، ولكن بعد ذلك سيحتاج إلى استخدامه في المناطق التي تتمتع فيها البطاريات حاليًا بميزة كبيرة، مثل المركبات الكهربائية ودعم شبكة الكهرباء. وبحسب التقرير، فإن هذا ليس من المرجح أن يحدث. وإذا نجحت البطاريات في الوفاء بوعدها، تجد “ريستاد” أن الهيدروجين سيكون منتجًا متخصصًا إلى حد ما يستخدم بشكل أساسي في مجالات مثل صناعة الصلب والشحن والطيران لمسافات طويلة.
ومثل فورفاري، يلاحظ مستشارو “ريستاد” أن عملية إنتاج الهيدروجين من الطاقة المتجددة غير فعالة للغاية. وفي عالم تم فيه المبالغة في بناء قدرات الطاقة المتجددة بشكل كبير، فإن عدم الكفاءة هذا لن يكون مهمًا كثيرًا. ولكن هذا ليس العالم الذي نعيش فيه.
ببساطة غير واقعي
قدمت شركة الاستشارات في مجال الطاقة “لوسيد كاتاليست” (Lucid Catalyst) نفس النقطة في تقرير صدر العام الماضي بعنوان “الرابط المفقود لمناخ صالح للعيش” (Missing Link to a Livable Climate) . ويشير هذا التقرير إلى أنه: “لتحقيق الهيدروجين المتجدد الأقل تكلفة، من الممكن تحديد مواقع مشتركة لمشاريع طاقة الرياح والطاقة الشمسية، في الموارد الأفضل لطاقة الرياح والطاقة الشمسية مجتمعة، لتقديم عوامل ذات قدرة عالية وهيدروجين بحوالي 2 دولار / كجم خلال الإطار الزمني لعام 2030 . ومع ذلك، فإن معظم هذه المواقع بعيدة عن السكان والأسواق. وتؤدي إضافة تكاليف التوزيع من المواقع البعيدة، على سبيل المثال من أستراليا إلى اليابان، إلى زيادة التكاليف من 2 دولار / كجم إلى 3.3 دولار / كجم. وهذا يرفع التكلفة إلى ما وراء عتبة التنافسية الاقتصادية (0.90 دولار / كجم)”.
ولكن بغض النظر عن التكاليف، فإنه ببساطة “ليس من الواقعي توقع قدرة مصادر الطاقة المتجددة على إنتاج الهيدروجين بكميات كبيرة، مصحوبًا في نفس الوقت بإزالة الكربون من شبكة الكهرباء في معظم الاقتصادات المتقدمة، بسبب قيود المساحة المادية المحضة”، كما أشارت شركة “لوسيد”.
وقدمت شركة “لوسيد” الحساب التالي: “حتى بافتراض عامل قدرة شمسية مرتفع نسبيًا للتركيب الصحراوي الساخن بالكامل (25٪) ، فإن المزارع الكهروضوئية التي تعادل السعة المركبة الكاملة لألمانيا في عام 2020 (50 جيجاوات) يجب أن يتم تركيبها عالميًا كل 10 أيام من الآن وحتى عام 2050 من أجل الهيدروجين الشمسي لتغطية الطلب العالمي المتوقع. وإذا كان سيتم تزويد الهيدروجين بالكامل بالرياح البحرية، على سبيل المثال (واحتساب عوامل قدرة الرياح)، فسيتعين بناء كمية تعادل تقريبًا أسطول الرياح البحرية الحالي بأكمله في المملكة المتحدة (9 جيجاوات) كل ثلاثة أيام ونصف حول العالم على الفور حتى عام 2050”.
وطرح محللون مستقلون آخرون حججًا مماثلة. وبعد الاستماع إلى عرضين تقديميين للشركة حول مشاريع الهيدروجين الأخضر، خلص خبير الطاقة الأسترالي ديفيد ليتش إلى أنه “من الواضح أن دور الهيدروجين في الاقتصاد الخالي من الكربون هو للحرارة الصناعية، وصناعة الفولاذ والأسمنت احتمالا، كما أن من المحتمل أن يكون له دور ما في توليد الكهرباء”. ولاحظ أنه لكي تنجح مشاريع التصدير – على سبيل المثال من أستراليا إلى اليابان – يجب على دافعي الضرائب أن يهبوا للإنقاذ.
يناسب العديد من نماذج الأعمال
أشار توم باكستر، المحاضر الفخري الأول في الهندسة الكيميائية بجامعة أبردين، إلى نفس النقطة في العديد من المقالات المكتوبة في نشرة “المحادثة” (The Conversation). و في مقالة حديثة بعنوان “لماذا أغرت الطاقة الهيدروجينية جيلًا من السياسيين”، أشار إلى أن الهيدروجين “ليس موفرًا للطاقة: لكل ثلاث وحدات من الطاقة التي يوفرها الهيدروجين، يجب أن تضع وحدة واحدة من الطاقة فيها”.
ويرى باكستر أن سبب انتشار الهيدروجين هو أنه “يناسب العديد من نماذج الأعمال. وشركات النفط معجبة به لأنه سيتم اشتقاقه من الوقود الأحفوري خلال العقد المقبل أو أكثر. ويرى مشغلو شبكات الغاز ومصنعو غلايات الغاز أن الهيدروجين هو طريقهم الوحيد للبقاء حيث يتم التخلص التدريجي من حرق الوقود الأحفوري. كما أن شركات مرافق الطاقة يعجبها أيضًا لأنها ستكون قادرة على بيع المزيد من الطاقة بفضل عدم كفاءة الهيدروجين”.
وتعتبر ألمانيا من أكثر الدول طموحًا عندما يتعلق الأمر بالهيدروجين الأخضر. ولكن هناك أسئلة جدية حول ما إذا كانت ألمانيا ستكون قادرة على الوفاء بهذه الطموحات. ودق ديوان المدققين الألماني مؤخرًا ناقوس الخطر بشأن التكاليف المتزايدة لشركة “انرجي وند” (Energiewende) في البلاد.
وقررت الحكومة الألمانية، بعد أن تخلصت تدريجياً من قدرتها على الطاقة النووية، التخلص من محطات الطاقة التي تعمل بالفحم. وهذا يضع متطلبات هائلة على طاقة الرياح والطاقة الشمسية، والتي سيتعين عليها توفير المزيد من الطاقة إذا تم تحويلها جزئيًا إلى الهيدروجين، كما يشير ديوان المدققين الألماني. وقد وجد (الديوان) أن افتراضات الحكومة حول التوسع في الطاقة المتجددة “غير واقعية”.
جمعية البطارية تعتمد على نفسها
يقدم تقرير شركة “لوسيد” قضية الطاقة النووية كمصدر للهيدروجين. ومع ذلك، فإن خلايا التحليل الكهربائي للأكسيد الصلب المطلوبة لصنع الهيدروجين الإلكتروليتي باستخدام الحرارة النووية أغلى بكثير من الأنواع الأخرى، كما تشير وكالة الطاقة الدولية في تقرير الهيدروجين الخاص بها، مما يجعل تكلفتها اليوم تصل إلى 5600 دولار / كيلوواط ساعة، حوالي ثلاثة إلى خمسة أضعاف أعلى من المحللات الكهربائية الأخرى. وتشير وكالة الطاقة الدولية أيضًا إلى أن خلايا التحليل الكهربائي للأكسيد الصلب هي “تقنية التحليل الكهربائي الأقل تطورًا” ولم يتم “تسويقها” بعد. ويمكن أيضًا تصنيع الهيدروجين من الغاز الطبيعي بالطبع، ويمكن إزالة الكربون منه إلى حد كبير بمساعدة التقاط وتخزين الكربون. وهذا يغير النظرة المستقبلية، لكنه يؤدي إلى مناقشة حول هذه التكنولوجيا.
وربما تكون النقطة الأكثر أهمية هي تلك التي طرحها مستشارو شركة “ريستاد انرجي”. وقد كتبوا: “من المزايا المهمة لجمعية البطاريات – حقيقة – أن مصنعي البطاريات يجب أن يعتمدوا على أنفسهم فقط لتكثيف إمدادات البطاريات وجعل جمعية البطارية تؤتي ثمارها”. وتابعوا: “من ناحية أخرى، تعتمد جمعيات التقاط الكربون وتخزينه والهيدروجين على تغييرات السياسات وتطورات التكلفة في أجزاء أخرى من سلسلة القيمة”.
*تمت الترجمة بتصرف
المصدر:
https://www.naturalgasworld.com/second-thoughts-on-green-hydrogen-gas-in-transition-87745
