מדוע אנרגיית מימן מושכת תשומת לב?

בשנים האחרונות, מדינות ברחבי העולם מקדמות את פיתוח תעשיית אנרגיית המימן במהירות חסרת תקדים. על פי הדו"ח שפורסם במשותף על ידי ועדת האנרגיה הבינלאומית למימן ומקינזי, יותר מ-30 מדינות ואזורים פרסמו את מפת הדרכים לפיתוח אנרגיית מימן, וההשקעה העולמית בפרויקטים של אנרגיית מימן תגיע ל-300 מיליארד דולר עד 2030

אנרגיית מימן היא האנרגיה שמשחרר מימן בתהליך של שינויים פיזיקליים וכימיים. ניתן לשרוף מימן וחמצן ליצירת אנרגיית חום, וניתן גם להמירם לחשמל על ידי תאי דלק. למימן יש לא רק מגוון רחב של מקורות, אלא יש לו גם יתרונות של הולכת חום טובה, נקי ולא רעיל, וחום גבוה ליחידת מסה. תכולת החום של מימן באותה מסה היא בערך פי שלושה מזה של בנזין. זהו חומר גלם חשוב לתעשייה הפטרוכימית ודלק כוח לרקטות תעופה וחלל. עם הקריאה הגוברת להתמודד עם שינויי האקלים ולהשיג ניטרליות פחמן, אנרגיית המימן צפויה לשנות את מערכת האנרגיה האנושית.

אנרגיית מימן מועדפת לא רק בגלל פליטת הפחמן האפסית שלה בתהליך השחרור, אלא גם בגלל שמימן יכול לשמש כנושא אגירת אנרגיה כדי לפצות על תנודתיות וסירוגין של אנרגיה מתחדשת ולקדם את הפיתוח בקנה מידה גדול של האחרון. . לדוגמה, טכנולוגיית "חשמל לגז" שמקודמת על ידי ממשלת גרמניה היא לייצר מימן כדי לאחסן חשמל נקי כמו אנרגיית רוח ואנרגיה סולארית, שלא ניתן להשתמש בהם בזמן, ולהוביל מימן למרחקים ארוכים לצורך אפקטיביות נוספת. ניצול. בנוסף למצב הגזי, מימן יכול להופיע גם כהידריד נוזלי או מוצק, שיש לו מגוון של אופני אחסון ותחבורה. כאנרגיית "מצמד" נדירה, אנרגיית המימן יכולה לא רק לממש את ההמרה הגמישה בין חשמל למימן, אלא גם לבנות "גשר" למימוש החיבור בין חשמל, חום, קור ואפילו דלקים מוצקים, גז ונוזלים, כך לבנות מערכת אנרגיה נקייה ויעילה יותר.

לצורות שונות של אנרגיית מימן יש תרחישי יישום מרובים. עד סוף 2020, הבעלות העולמית על רכבי תאי דלק מימן תגדל ב-38% בהשוואה לשנה הקודמת. היישום בקנה מידה גדול של אנרגיית מימן מתרחב בהדרגה מתחום הרכב לתחומים אחרים כמו תחבורה, בנייה ותעשייה. כאשר מיושמת על מעבר מסילות וספינות, אנרגיית מימן יכולה להפחית את התלות של הובלת עומסים למרחקים ארוכים ועומסים גבוהים בדלקים מסורתיים של נפט וגז. לדוגמה, בתחילת השנה שעברה, טויוטה פיתחה וסיפקה את המנה הראשונה של מערכות תאי דלק מימן עבור ספינות ימיות. מיושמת לייצור מבוזר, אנרגיית מימן יכולה לספק חשמל וחום למבני מגורים ומסחר. אנרגיית מימן יכולה גם לספק באופן ישיר חומרי גלם יעילים, חומרי הפחתה ומקורות חום איכותיים לתעשיות פטרוכימיות, ברזל ופלדה, מתכות ותעשיות כימיות אחרות, ובכך להפחית ביעילות את פליטת הפחמן.

עם זאת, כסוג של אנרגיה משנית, אנרגיית מימן אינה קלה להשגה. מימן קיים בעיקר במים ובדלקים מאובנים בצורה של תרכובות על פני כדור הארץ. רוב טכנולוגיות ייצור המימן הקיימות מסתמכות על אנרגיה מאובנים ואינן יכולות להימנע מפליטת פחמן. כיום, הטכנולוגיה של ייצור מימן מאנרגיה מתחדשת מבשילה בהדרגה, וניתן להפיק מימן אפס פליטת פחמן מייצור חשמל באנרגיה מתחדשת ואלקטרוליזה של מים. מדענים חוקרים גם טכנולוגיות חדשות לייצור מימן, כגון פוטוליזה סולארית של מים להפקת מימן וביומסה להפקת מימן. טכנולוגיית ייצור המימן הגרעיני שפותחה על ידי המכון לאנרגיה גרעינית וטכנולוגיית אנרגיה חדשה של אוניברסיטת טסינגואה צפויה להתחיל בהדגמה בעוד 10 שנים. בנוסף, שרשרת תעשיית המימן כוללת גם אחסון, הובלה, מילוי, יישום וחוליות נוספות, שגם הן מתמודדות עם אתגרים טכניים ומגבלות עלויות. אם ניקח לדוגמא אחסון ושינוע, מימן הוא בצפיפות נמוכה וקל לדלוף בטמפרטורה ולחץ רגילים. מגע ארוך טווח עם פלדה יגרום ל"שבירת מימן" ולנזק לפלדה. אחסון ותחבורה קשים הרבה יותר מפחם, נפט וגז טבעי.

נכון לעכשיו, מדינות רבות סביב כל ההיבטים של מחקר המימן החדש נמצא בעיצומו, קשיים טכניים להתגבר כדי להתגבר. עם התרחבות מתמשכת של קנה המידה של ייצור אנרגיית מימן ותשתיות אחסון ותחבורה, לעלות אנרגיית המימן יש גם שטח גדול לרדת. מחקרים מראים שהעלות הכוללת של שרשרת תעשיית אנרגיית המימן צפויה לרדת בחצי עד שנת 2030. אנו מצפים שחברת המימן תאיץ.