انتشر مصطلح الوقود الأخضر أو الهيدروجين الأخضر في الفترة الأخيرة على أنه أحد حلول مشكلة الطاقة العالمية، وكذلك الحل الرادع لانبعاثات الكربون الناتجة من احتراق الوقود الأحفوري، فما هي ماهِيّة هذا الوقود الأخضر؟
الهيدروجين الأخضر ما هو؟
هو الهيدروجين الذي نعرفه منذ الطفولة في مادة العلوم، وهو غاز الهيدروجين الذي يحترق مع غاز الأكسجين لينتج الماء السائل، وهو عبارة عن وقود نظيف خالي من انبعاثات الكربون الضارة.
يخضع الهيدروجين إلى عملية ضغط أو تبريد شديد لإسالته ونقله عبر خطوط الأنابيب، وعملية استخدامه كمصدر للطاقة معروفه إعلامياً بالهيدروجين الأخضر.
خصائص الهيدروجين
يتميز غاز الهيدروجين بعدد من الخصائص الهامة التي تؤهله لأن يكون طاقة المستقبل، لأن:
- عنصر الهيدروجين من أخف العناصر الكيميائية
- وهو غاز عديم الرائحة، اللون والطعم
- قابل للاشتعال وغير سام
- ولا يوجد منفردا في الطبيعة
- وأكثر العناصر في الكون بتقديرات بلغت 75٪ من كتلة المادة الموجودة
في معظم الظروف يكون الهيدرجين ممزوج مع بعض العناصر لتكوين مركبات كيميائية، سواء كانت بالحالة الغازية كالغاز الطبيعي، أو سائلة كالماء والنفط، أو صلبة كالمركبات الكربونية.
أنواع وقود الهيدروجين
الهيدروجين المضغوط طاقة المستقبل وهناك أنوع عديدة من وقود الهيدروجين، وتُصنف حسب طريقة الإنتاج إلى:
١. الهيدروجين الرمادي
يخرج الهيدروجين الرمادي من الوقود الأحفوري، ولا سيَّما الغاز الطبيعي والفحم، اللذانِ يخضعان لمعالجة خاصة لفصل الهيدروجين من جزيئات الهيدروكربون، وهي عملية تؤدي إلى إطلاق ثاني أكسيد الكربون في الهواء.
يحتوي الغاز الطبيعي على الميثان الذي يدخل في إنتاج الهيدروجين بطريقة إعادة التشكيل الحراري، وهي عملية شبيهه بإعادة تشكيل بخار الميثان أو الأكسدة الجزئية.
٢. الهيدروجين الأزرق
يُنتج الهيدروجين الأزرق من الهيدروجين الرمادي عن طريق التقاط انبعاثات (غاز ثاني أكسيد الكربون) الصادرة من إنتاج الهيدروجين الرمادي، مما يخفض التأثير السلبي للهيدروجين الرمادي على البيئة.
وتعمل شركة أرامكوا السعودية بشكل جيد في هذا النوع من الهيدروجين وكذلك في الأمونيا الزرقاء.
٣. الهيدروجين الفيروزي
يخرج الهيدروجين الفيروزي بعملية تعرف باسم تحليل الميثان حراريًا، وهي تتضمن استخدام عاز الميثان، كما في إنتاج الهيدروجين الرمادي والأزرق، غير أنَّ التحليل الحراري للميثان يعتمد على الحرارة الناتجة عن الكهرباء وليس من احتراق الوقود الأحفوري.
وعن تلك الطريقة يخرج الكربون كناتج ثانوي لكن في صورته الصلبة، مما يتجنب إطلاق الانبعاثات الملوثة للبيئة في الغلاف الجوي.
٤. الهيدروجين الأخضر
ينتج الهيدروجين الأخضر بكهربة الماء باستخدام الكهرباء المستمدّة من مصادر الطاقة المتجددة مثل الرياح والطاقة الشمسية.
٥. الهيدروجين الأصفر
يُنتج الهيدروجين الأصفر بكهربة الماء أيضاً، ولكنه على غرار الهيدروجين الأخضر، والفارق الوحيد بينهما أن مصدر الكهرباء المستخدمة في الأصفر هي الطاقة النووية بدلًا من مصادر الطاقة المتجددة.
فوائد الهيدروجين الأخضر
- وقود نظيف وآمن بيئياً، فالهيدروجين صديق للبيئة
- الهيدروجين طاقة متجددة
- ولا يصدر عنه أي غازات ضارة
- وطاقة الهيدروجين الأخضر عالية تخرج منه عند الاحتراق
- تقليل اعتماد البشرية على مصادر الطاقة الملوثة للبيئة التي عاهِدناها منذ بداية الثورة الصناعية عام 1750 في القرن الثامن عشر حتى الآن.
لذلك فالهيدروجين الأخضر من مصادر الطاقة البديلة للوقود الأحفوري أو لديه مهمة أخرى كناقل للطاقة في خلايا الوقود، حيث يمكن استخدامه في السيارات بشكل مباشر أو عند خلطه بالغاز الطبيعي بنِسب مُحددة.
استخدامات الهيدروجين الأخضر
نستعمل الهيدروجين لإنتاج الطاقة بعدة طرق، منها:
- استعماله لتشغيل محركات الاحتراق الداخلي للسيارات ووسائل النقل
- أو في خلايا الوقود لإنتاج التيار الكهربائي
- ويدخل كوقود في المركبات الفضائية وصواريخ الدفع
طريقة إنتاج الهيدروجين الأخضر
يتربع الهيدروجين الأخضر على القمّة فهو الأفضل والأنقى بين أنوع وقود الهيدروجين السابقة، لأنه يخرج من مصدر متوفر بكثرة وهو الماء، والطاقة التي تُستخدم في استخراجه من أفضل أنوع الطاقة وهي الطاقة المتجددة مثل طاقة الرياح، الطاقة الكهرومائية، الكهرو شمسية وغيرها.
وكهربة الماء عملية كهروكيميائية نستخدم فيها معدات معروفة باسم المكهربات، وفيها تفصل الكهرباء (المتواجدة بين قطبين مغموسين في الماء) ذرات الهيدروجين عن ذرات الأكسجين، مما يفصل الهيدروجين من الماء.
نحصل على الهيدروجين من مصادر متعددة وطرق مختلفة، كالتحليل الكهربائي للماء الذي يؤدي إلى كسر الروابط الكيميائية بين الأوكسجين والهيدروجين (العنصرين المكونين للماء) إلا أن هذه الطريقة مكلفة ماديا بسبب استهلاكها كميات كبيرة من الطاقة الكهربائية.
ولذلك يجري التحليل الكهربائي للماء على درجات حرارة عالية من أجل تقليل كمية الطاقة الكهربائية المطلوبة لعملية التحليل.
مزايا الهيدروجين الأخضر
يتميز الهيدروجين الأخضر بأنه:
- لا ينبعث منه غازات ملوثة سواء أثناء الاحتراق أو أثناء الإنتاج.
- قابل للتخزين: من السهل تخزين الهيدروجين، مما يسمح باستخدامه لاحقًا لأغراض أخرى وفي أوقات أخرى غير مباشرة بعد إنتاجه.
- متعدد الاستخدامات: يمكن تحويل الهيدروجين الأخضر إلى كهرباء أو غاز صناعي واستخدامه لأغراض تجارية أو صناعية ودمجه في مزيج قطاع الطاقة.
عيوب استخدام الهيدروجين كوقود
ومع ذلك الهيدروجين الأخضر له جوانب سلبية يتطلب أخذها في الاعتبار مثل:
- التكلفة العالية: الطاقة المتجددة أساسية لتوليد الهيدروجين الأخضر من خلال التحليل الكهربائي للماء، وهي أكثر تكلفة من أنوع الطاقات الأخرى، مما يجعل الحصول على الهيدروجين الأخضر أكثر تكلفة.
يتراوح سعر طن الهيدروجين الأخضر من 6 إلى 8 دولار للكيلو بما يعادل 6 آلاف إلى 8 آلاف دولار للطن الواحد تبعاً لبيانات واردة من شركة sgh2energy في 2023، وهناك توقعات بانخفاض تكاليف الإنتاج بحول 2030. - قضايا السلامة: الهيدروجين عنصر شديد التقلب وقابل للاشتعال، وذلك يتطلب اتخاذ تدابير أمان شاملة لمنع التسرب والانفجارات، وفي محاولة إسترالية يابانية لنقل الهيدروجين عبر البحار بعد إسالته، فقد بائت تلك المحاولة بالإخفاق ويتطلب المزيد من التحسينات والتجهيزات.
الهيدروجين الأخضر في الوطن العربي
مصر السعودية المغرب الجزائر والإمارات العربية، دول عربية تسعى إلى قيادة المستقبل، قيادة قطاع الطاقة النظيفة والمتجددة.
بدأت القصة من الإمارات عندما اتخذت خطواتها الجريئة كالعادة نحو المستقبل لإقامة مصنع لإنتاج الهيدروجين الأخضر، وعلى قطار التطور لحقت السعودية ومصر، وعلى ذلك النهج الجزائر والمغرب، فكان لنيوم (المشروع السعودي الواعد) الفرصة لتنطلق منه أكبر مشاريع الهيدروجين الأخضر.
شركات هيدروجين أخضر
ظهرت شركات للهيدروجين المضغوط في العديد من دول العالم والعالم العربي، فهناك الهيدروجين الأخضر بالسعودية لدى شركة أرامكوا السعودية وعملها في الهيدروجين الأزرق والأخضر معاً وكذلك أكوا باور وسابك وشركة نيوم للهيدروجين الأخضر.
وهناك في مصر شراكة مع شركة هندية تعمل في الهيدروجين الأخضر تسمى شركة رنيو باور برايفت ليمتد الهندية وكذلك شركة طاقة عربية، وهناك سيمنز الألمانية وتحالفات كثيرة جديدة لإنتاج الهيدروجين.
خُلاصَة
وقود الهيدروجين لديه ألوان متعددة لتصنيفه، وتعتمد على مصادر الطاقة المستخدمة وطريقة الإنتاج، وكأي شيء هناك فوائد لاستخدام ذلك النوع الجديد من الطاقة وكذلك هناك تحديات تواجهه.
تخضع عملية استخراج الهيدروجين الأخضر إلى فصل كهربي لعنصري الماء من هيدروجين وأكسجين، وهناك ميزات عديدة يضيفها الهيدروجين الأخضر إلى البيئة وقطاع الطاقة بشكل كامل.
ولكن تبقى هناك تحديات في خفض تكلفة إنتاجه وتجهيز وسائل نقل آمنة عبر القارات، وتبقى مسألة وقت لنرى الهيدروجين في كل بيت كبديل للغاز الطبيعي.
وما بين عقود ملياريه وسِباق دولي من الحكومات والشركات في العالم ككل والعالم العربي لإنتاج الطاقة النظيفة، يبقى الهيدروجين المضغوط تقنية جديدة على الأسواق والمستهلكين.
المصادر:
- مستقبل الهيدروجين في الإمارات، من موقع dubaifuture.ae، أُطلع عليها بتاريخ 13-2-2023.
- Green hydrogen، من موقع iberdrola.com، أُطلع عليها بتاريخ 13-2-2023.
- الطاقة الهيدروجينية، من موقع ihcoedu.uobaghdad.edu.iq”، أُطلع عليها بتاريخ 13-2-2023.
