في السنوات الأخيرة، تعمل البلدان في جميع أنحاء العالم على تعزيز تطوير صناعة الطاقة الهيدروجينية بسرعة غير مسبوقة. ووفقا للتقرير الصادر بشكل مشترك عن لجنة الطاقة الهيدروجينية الدولية وشركة ماكينزي، أصدرت أكثر من 30 دولة ومنطقة خارطة طريق لتطوير طاقة الهيدروجين، وسيصل الاستثمار العالمي في مشاريع الطاقة الهيدروجينية إلى 300 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2030.
طاقة الهيدروجين هي الطاقة التي يطلقها الهيدروجين في عملية التغيرات الفيزيائية والكيميائية. يمكن حرق الهيدروجين والأكسجين لتوليد طاقة حرارية، ويمكن أيضًا تحويلهما إلى كهرباء بواسطة خلايا الوقود. لا يمتلك الهيدروجين مجموعة واسعة من المصادر فحسب، بل يتمتع أيضًا بمزايا التوصيل الحراري الجيد والنظيف وغير السام والحرارة العالية لكل وحدة كتلة. المحتوى الحراري للهيدروجين بنفس الكتلة يبلغ حوالي ثلاثة أضعاف محتوى البنزين. إنها مادة خام مهمة لصناعة البتروكيماويات ووقود الطاقة للصواريخ الفضائية. ومع تزايد الدعوة للتعامل مع تغير المناخ وتحقيق الحياد الكربوني، من المتوقع أن تغير الطاقة الهيدروجينية نظام الطاقة البشري.
يتم تفضيل الطاقة الهيدروجينية ليس فقط بسبب انبعاثها الكربوني الصفري في عملية الإطلاق، ولكن أيضًا لأنه يمكن استخدام الهيدروجين كحامل لتخزين الطاقة للتعويض عن تقلبات الطاقة المتجددة وتقطعها وتعزيز التنمية واسعة النطاق لهذه الأخيرة. . على سبيل المثال، تهدف تقنية "تحويل الكهرباء إلى الغاز" التي تروج لها الحكومة الألمانية إلى إنتاج الهيدروجين لتخزين الكهرباء النظيفة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية، والتي لا يمكن استخدامها في الوقت المناسب، ونقل الهيدروجين لمسافات طويلة لمزيد من الفعالية. استخدام. بالإضافة إلى الحالة الغازية، يمكن أن يظهر الهيدروجين أيضًا على شكل هيدريد سائل أو صلب، وله مجموعة متنوعة من أوضاع التخزين والنقل. باعتبارها طاقة "مزدوجة" نادرة، لا تستطيع طاقة الهيدروجين تحقيق التحويل المرن بين الكهرباء والهيدروجين فحسب، بل يمكنها أيضًا بناء "جسر" لتحقيق الترابط بين الكهرباء والحرارة والبرودة وحتى الوقود الصلب والغاز والسائل، وذلك لبناء نظام طاقة أكثر نظافة وكفاءة.
الأشكال المختلفة من طاقة الهيدروجين لها سيناريوهات تطبيق متعددة. وبحلول نهاية عام 2020، سترتفع الملكية العالمية للمركبات التي تعمل بخلايا الوقود الهيدروجيني بنسبة 38% مقارنة بالعام السابق. يتوسع تطبيق طاقة الهيدروجين على نطاق واسع تدريجيًا من مجال السيارات إلى مجالات أخرى مثل النقل والبناء والصناعة. عند تطبيقها على النقل بالسكك الحديدية والسفن، يمكن للطاقة الهيدروجينية أن تقلل من اعتماد وسائل النقل لمسافات طويلة وعالية الحمولة على وقود النفط والغاز التقليدي. على سبيل المثال، في بداية العام الماضي، قامت شركة تويوتا بتطوير وتسليم الدفعة الأولى من أنظمة خلايا وقود الهيدروجين للسفن البحرية. عند تطبيقها على التوليد الموزع، يمكن للطاقة الهيدروجينية توفير الطاقة والحرارة للمباني السكنية والتجارية. ويمكن للطاقة الهيدروجينية أيضًا أن توفر بشكل مباشر مواد خام فعالة وعوامل اختزال ومصادر حرارة عالية الجودة للبتروكيماويات والحديد والصلب والمعادن وغيرها من الصناعات الكيميائية، مما يقلل بشكل فعال من انبعاثات الكربون.
ومع ذلك، كنوع من الطاقة الثانوية، ليس من السهل الحصول على طاقة الهيدروجين. يوجد الهيدروجين بشكل رئيسي في الماء والوقود الأحفوري على شكل مركبات على الأرض. تعتمد معظم تقنيات إنتاج الهيدروجين الحالية على الطاقة الأحفورية ولا يمكنها تجنب انبعاثات الكربون. في الوقت الحاضر، تنضج تكنولوجيا إنتاج الهيدروجين من الطاقة المتجددة تدريجيًا، ويمكن إنتاج الهيدروجين بدون انبعاثات كربونية من توليد الطاقة المتجددة والتحليل الكهربائي للمياه. ويستكشف العلماء أيضًا تقنيات جديدة لإنتاج الهيدروجين، مثل التحلل الضوئي الشمسي للمياه لإنتاج الهيدروجين والكتلة الحيوية لإنتاج الهيدروجين. ومن المتوقع أن تبدأ تكنولوجيا إنتاج الهيدروجين النووي التي طورها معهد الطاقة النووية وتكنولوجيا الطاقة الجديدة بجامعة تسينغهوا في الظهور خلال 10 سنوات. بالإضافة إلى ذلك، تشمل سلسلة صناعة الهيدروجين أيضًا التخزين والنقل والتعبئة والتطبيق وغيرها من الروابط، والتي تواجه أيضًا تحديات تقنية وقيود التكلفة. وبأخذ التخزين والنقل كمثال، فإن الهيدروجين منخفض الكثافة وسهل التسرب تحت درجة الحرارة والضغط العاديين. الاتصال طويل الأمد بالفولاذ سوف يسبب "تقصف الهيدروجين" وتلف الأخير. يعد التخزين والنقل أصعب بكثير من الفحم والنفط والغاز الطبيعي.
في الوقت الحاضر، العديد من البلدان في جميع جوانب أبحاث الهيدروجين الجديدة على قدم وساق، والصعوبات التقنية في تكثيف التغلب عليها. ومع التوسع المستمر في نطاق إنتاج الطاقة الهيدروجينية وتخزينها والبنية التحتية للنقل، فإن تكلفة طاقة الهيدروجين لديها أيضًا مساحة كبيرة للانخفاض. تظهر الأبحاث أنه من المتوقع أن تنخفض التكلفة الإجمالية لسلسلة صناعة الطاقة الهيدروجينية بمقدار النصف بحلول عام 2030. ونتوقع أن يتسارع مجتمع الهيدروجين.
وقت النشر: 30 مارس 2021