طاقة الهيدروجين الخالية من الكربون

الهيدروجين الأخضر هو الهيدروجين الذي يتم الحصول عليه عن طريق تقسيم الماء من مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، وعندما يتم حرقه فإنه ينتج الماء فقط، محققاً بذلك انبعاثات صفرية من ثاني أكسيد الكربون من المصدر، لذلك حصل على اللقب الممتاز "هيدروجين خالي من الكربون".
على الرغم من أن طاقة الهيدروجين مصدر طاقة جديد نظيف ومستدام، ولا ينبعث منها ثاني أكسيد الكربون أثناء عملية إطلاقها، إلا أن عملية إنتاجها الحالية ليست خالية تمامًا من الكربون. على سبيل المثال، يُصنف إنتاج الهيدروجين الرمادي والأزرق، وهما الشقيقان الآخران للهيدروجين الأخضر، إلى ثلاث فئات: الهيدروجين الرمادي، والهيدروجين الأزرق، والهيدروجين الأخضر، وذلك وفقًا لمصدر الإنتاج والانبعاثات الناتجة عنه.
يتم إنتاج الهيدروجين الرمادي عن طريق احتراق الوقود الأحفوري مثل النفط والغاز الطبيعي والفحم وغيرها، وعلى الرغم من أن عملية التصنيع منخفضة التكلفة، فإن الهيدروجين الرمادي هو الأقل شعبية بين "الإخوة الثلاثة" بسبب كمية كبيرة من ثاني أكسيد الكربون المنبعثة من العملية بأكملها.
الهيدروجين الأزرق هو نسخة "مُحسّنة" من الهيدروجين الرمادي، مصنوع من الوقود الأحفوري كالفحم أو الغاز الطبيعي. وبينما يُعدّ الغاز الطبيعي وقودًا أحفوريًا أيضًا، ويُنتج غازات دفيئة عند إنتاجه، فإن التقنيات المتقدمة، مثل احتجاز الكربون وتخزينه واستخدامه، قادرة على احتجاز غازات الدفيئة، مما يُمكّن في النهاية من إنتاج منخفض الانبعاثات مع تأثير بيئي أقل. يُستخدم الهيدروجين الرمادي كوقود للنقل، وهو في الواقع يُصدر انبعاثات أعلى من الديزل والبنزين المباشرين. وبالمقارنة مع الهيدروجين الرمادي المُستخرج من المواد الخام الصناعية، فإن الهيدروجين الأخضر أكثر نقاءً ويحتوي على شوائب أقل، مما يجعله أكثر ملاءمةً لـ... مركبات خلايا الوقود وتعزيز التحول النظيف لقطاع النقل.
في الصناعة الكيميائية، يُستخدم الهيدروجين غالبًا كمادة خام لإنتاج الأمونيا والميثانول ومواد كيميائية أخرى. ولا يقتصر ظهور الهيدروجين الأخضر على المساهمة في إزالة الكربون بشكل كبير من عملية إنتاج الأمونيا، بل يحل أيضًا محل الغاز الطبيعي والفحم في إنتاج الميثانول الأخضر، مما يقلل من انبعاثات الكربون في إنتاج المواد الكيميائية.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يحل الأسفلت أيضًا مشكلة زيادة توليد الطاقة المتجددة، والحد من إعادة استخدام طاقة الرياح والطاقة الشمسية والمياه، وبالتالي زيادة معدل استخدام الطاقة المتجددة.
في عام ٢٠٢٢، نجح نظام إنتاج الهيدروجين باستخدام التحليل الكهربائي للماء بغشاء تبادل البروتون، التابع لمشروع العرض التوضيحي للاستخدام الشامل لطاقة الهيدروجين في جزيرة داتشن بمقاطعة تشجيانغ، في إنتاج الهيدروجين. تُعدّ السياحة وتربية الأحياء المائية من الصناعات الرئيسية في الجزيرة، ويمكن لنظام الطاقة المتكامل "الهيدروجين الأخضر™" توفير الكهرباء والتدفئة للمنازل والفنادق والفلل وغيرها. يُمكن توفير الأكسجين الناتج عن عملية إنتاج الهيدروجين لمزارعي سمك الكراكر الأصفر، مما يُعزز قيمة المنتجات الثانوية لإنتاج الهيدروجين، ويُحفّز تطوير صناعة تربية الأحياء المائية المحلية. الهيدروجين الأخضر جيد جدًا، أليست تكلفة إنتاجه باهظة؟ كمية الكهرباء اللازمة لإنتاج الهيدروجين بالتحليل الكهربائي هائلة، ويتطلب إنتاج كيلوغرام واحد منه حوالي ٥٠ كيلوواط/ساعة من الكهرباء، وهي تكلفة باهظة. ومع ذلك، مع ازدياد نضوج تقنيات طاقة الرياح والمد والجزر وتوليد الطاقة الشمسية وغيرها، انخفضت تكلفة إنتاج الكهرباء الخضراء، مما يُقلل بشكل غير مباشر من تكلفة إنتاج الهيدروجين الأخضر.
الهيدروجين الأخضر لم يعد إنتاج الهيدروجين عبر التحليل الكهربائي للماء عبر توليد الطاقة الكهروضوئية أمرًا بعيد المنال، إذ لا يقتصر الأمر على خلو عملية الإنتاج من أي انبعاثات كربونية، بل يُحقق أيضًا انبعاثات كربونية صفرية في عملية الاستخدام، محققًا بذلك ضعف مستوى النظافة. ويُعتقد أنه مع تطور تقنيات المستقبل، سيصبح "الهيدروجين الأخضر" أحد أهم مصادر الطاقة الجديدة والرئيسية في المستقبل، وسيساهم بشكل أكبر في تحقيق أهداف الكربون المزدوج.