الهيدروجين الأخضر .. 5 ركائز أساسية لدعم مسيرة الطاقة المستدامة

يمثل الهيدروجين الأخضر نقلة نوعية في عالم الطاقة النظيفة، ويتطلب التحول إليه 5 ركائز أساسية تبدأ بالإنتاج وتنتهي بالتخزين والنقل، ويتميز هذا الوقود النظيف بتعدد استخداماته في النقل والصناعة والطاقة، مما يجعله محط أنظار المستثمرين لتطوير بنيته التحتية وتقنياته.

دور الهيدروجين الأخضر في الطاقة المتجددة

يبرز دور الهيدروجين الأخضر في الطاقة المتجددة كلاعب محوري في إعادة تشكيل مشهد الطاقة العالمي ، وهناك عوامل رئيسية توضح هذا الدور الحيوي وهي :

•  الهيدروجين الأخضر وقود نظيف لا ينتج أي انبعاثات كربونية، مما يساهم بشكل كبير في خفض البصمة الكربونية وتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري.
•  يعزز أمن الطاقة يظهر دور الهيدروجين الأخضر في تنويع مصادر الطاقة المحلية ، مما يعزز أمن الطاقة على المستوى الوطني والإقليمي.
• يدعم تكامل مصادر الطاقة يلعب دورًا حيويًا في تحقيق التكامل بين مختلف مصادر الطاقة المتجددة، مما يضمن استقرار الشبكة الكهربائية وكفاءة استخدام الطاقة.
• تخزين الطاقة بكفاءة يتميز  الهيدروجين الأخضر  بقدرته على تخزين كميات كبيرة من الطاقة لفترات طويلة، مما يجعله حلاً فعالاً لتحديات تخزين الطاقة المتجددة.
•  توليد الكهرباء النظيف  يمكن استخدام الهيدروجين الأخضر في خلايا الوقود لتوليد الكهرباء دون أي انبعاثات ضارة، حيث ينتج عن هذه العملية الماء والحرارة فقط. هذه التقنية توفر حلاً مرنًا وموثوقًا لتأمين الطاقة في مختلف القطاعات.

الاتجاه العالمي نحو الهيدروجين الأخضر

هناك اهتمام متزايد بـ  الهيدروجين الأخضر إذ يُعد من أكثر العناصر انتشارًا ووفرة في الكون، وهو أخف العناصر الكيميائية ويتميز بسهولة استخراجه وكمية الطاقة الكبيرة التي ينتجها وهناك عدة اسباب لذلك هي :

•  يعد مصدر طاقة آمنًا لتخفيض واردات النفط، و يمكن استخدام الموارد المحلية لإنتاجة
•  إنتاج الهيدروجين من مصادر الطاقة المتجددة التي تحقق أهداف الاستدامة.
•  الهيدروجين هو ناقل الطاقة النظيفة المقبول والمتفق عليه في جميع أنحاء العالم، كما أنه مصدر مستقل ويحتوي على نسبة عالمية من الطاقة في الكتلة مقارنة مع أنواع الوقود الأخرى .
• تكلفة الإنتاج تُقدر التكلفة ما بين 2.5– 4.5 دولار أمريكي للكيلو جرام الواحد.

الفرق بين الهيدروجين الأخضر والأزرق

يُعزز استخدام الهيدروجين  الاكتفاء الذاتي من خلال قدرته على استخدام الموارد الطبيعية المتاحة من جميع أنحاء العالم، مما يحدّ من الاعتماد على دول ثالثة أو يُلغيه.

•  الهيدروجين الأخضر نظيف تمامًا ويتم الحصول عليه من مصدر متجدد .
• الهيدروجين الأزرق لا يُقلل من الاعتماد على الغاز في توليد الطاقة
• الهيدروجين الأزرق، تكمن المشكلة الرئيسية في ثاني أكسيد الكربون الناتج عن إعادة تشكيل الغاز الطبيعي (بكفاءة تتراوح بين 60% و65%)، والذي يجب احتجازه وتخزينه وبالتالي فإن الانبعاثات ليست معدومة.
• إنتاج الهيدروجين الأخضر من تقنية التحليل الكهربائي أكثر كفاءة من حيث استهلاك الماء، وهو أحد المواد الخام الأساسية، إلى جانب الكهرباء المتجددة.
• الهيدروجين الأزرق يتميز بتكلفة إنتاج أولية أقل بفضل استخدام الهيدروكربونات.

 طرق إنتاج الهيدروجين الأخضر

يبرز إنتاج الهيدروجين الأخضر كتغيير جذري نحو حلول الطاقة النظيفة حيث يُعد عنصرًا أساسيًا في خفض انبعاثات الكربون وعنصر هام للانتقال إلى مصادر الطاقة النظيفة .

• التحليل الكهربائي للماء: هذه هي الطريقة الأكثر شيوعًا و يتم إنتاج الهيدروجين من الماء من خلال عملية يطلق عليها عملية التحليل الكهربائي
• تغويز الكتلة الحيوية: تتضمن هذه العملية لإنتاج الهيدروجين الأخضر تحويل المواد العضوية (مثل مخلفات النباتات أو النفايات الزراعية) إلى غاز يحتوي على الهيدروجين 
• الإصلاح البخاري للغاز الحيوي: يشبه هذه الطريقة الإصلاح البخاري للغاز الطبيعي 
• التفاعلات الكهروضوئية: تستخدم هذه التقنية في إنتاج الهيدروجين الأخضر باستخدام مواد حساسة للضوء لفصل الماء مباشرة إلى هيدروجين وأكسجين باستخدام ضوء الشمس.
• التخمير الحيوي: تستخدم بعض الكائنات الحية الدقيقة، مثل الطحالب والبكتيريا، لإنتاج الهيدروجين كمنتج ثانوي لعملياتها البيولوجية.

التحديات التي تواجة إنتاج الهيدروجين الأخضر

يواجة الهيدروجين الأخضر عدد من التحديات في إنتاجة كالتالي :

• ارتفاع التكلفة: تكلفة مشروعات الهيدروجين الأخضر بسبب قلة التمويل المتاح،
• محدودية الطلب: على الهيدروجين الأخضر
• غياب البنية التحتية : ادي إلي عدم الملائمة لنقل وتوزيع الهيدروجين الأخضر.
• عدم انتشار المعايير : والشهادات الخاصة بالهيدروجين الأخضر ومشتقاته.
• ضعف القدرات التصنيعية للمحلات الكهربائية: ضعف القدرات والامكانيات المستخدمة في إنتاج الهيدروجين الأخضر
• تباطؤ التطور التكنولوجي : قلة التطور على طول سلسلة القيمة الأساسية المرتبطة بالهيدروجين الأخضر

مشروعات الهيدروجين الأخضر في مصر 

مشروعات الهيدروجين الأخضر في مصر تحتل مكانة محورية في مسيرة التحول نحو الطاقة المتجددة، وذلك في إطار رؤية مصر 2030 الرامية إلى تحقيق التنمية المستدامة والتحول إلى اقتصاد أخضر و تحتل مصر الترتيب رقم 1 عربياً حسب عدد المشروعات المعلنة أو المخطط تنفيذها وإليك اهم تلك المشروعات :

• مشروع EDF Renewables و Zero Waste: بقيمة 7 مليارات يورو لإنشاء مجمع صناعي متكامل لإنتاج الهيدروجين الأخضر في منطقة رأس شقير.
• مشروع سكاتك وشركاؤها: مشروع لإنتاج الهيدروجين الأخضر في العين السخنة، باستثمارات تقدر بنحو 549 مليون دولار.
• مشروع SK Ecoplant و CSCEC: مشروع مشترك لإنتاج الهيدروجين في المنطقة الاقتصادية لقناة السويس باستثمار يبلغ 2 مليار دولار.
• مشروع AMEA Power: مشروع لإنشاء منشأة متخصصة في إنتاج الهيدروجين الأخضر بمصر.
• مشروع تحالف (مصدر، حسن علام للمرافق، إنفينيتي باور): مبادرة مشتركة تهدف إلى إنتاج الهيدروجين الأخضر.
• مشروع رينيري جروب بارتنرز:  أول مصنع ضخم للهيدروجين الأخضر بقدرة إنتاجية تصل إلى 15 جيجاوات بمدينة الطور في جنوب سيناء.
• مشروع Sterlite Power: شبكة كهرباء مخصصة لنقل الهيدروجين الأخضر، باستثمار يقدر بنحو 5 إلى 6 مليارات دولار.
• المنطقة الاقتصادية لقناة السويس :  مركزًا رئيسيًا لمشروعات الهيدروجين الأخضر، حيث تستضيف أكثر من 80% من هذه المشروعات قيد التنفيذ. تهدف المنطقة إلى التحول إلى مركز عالمي رائد في مجال الطاقة الخضراء وإنتاج الهيدروجين.
• مشروع “مصر للهيدروجين الأخضر” في المنطقة الاقتصادية لقناة السويس فاز بعقد قيمته 397 مليون يورو لتصدير الوقود الأخضر إلى أوروبا.

فيديو .. الهيدروجين الأخضر وقود المستقبل و خطة مصر لامتلاك مصادر الطاقة المتجددة

مشروعات الهيدروجين الأخضر العالمية

شهدت السنوات الأخيرة إطلاق عدد من المشروعات العملاقة تهدف إلى إنتاج كميات ضخمة من الهيدروجين الأخضر اعتمادًا على مصادر الطاقة المتجددة مما يمهّد لعصر جديد من الاقتصاد منخفض الكربون، وإليك أبرز المشروعات الرائدة في مجال الهيدروجين الأخضر عالمياً:

• مركز الطاقة الخضراء بأستراليا  أكبر مشروعات الهيدروجين الأخضر العالمية، على الساحل الجنوبي لغرب أستراليا، بسعة 70 جيجاواط و تبلغ تكلفة إنشائه 100 مليار دولار أسترالي .
• مشروع الهيدروجين الأخضر CWPG AMAN (موريتانيا) يعد من أبرز مشروعات الهيدروجين الأخضر العالمية في موريتانيا. بالتعاون مع شركة AFRY لإنتاج الهيدروجين المحتمل ليصل في موريتانيا إلى 20.1 مليون طن سنويًا، وتأمين حصة تصل إلى 1.5% من سوق الهيدروجين العالمي
•  جزيرة الهيدروجين الأخضر برينتو بالدنمارك  أحد مشروعات الهيدروجين الأخضر العالمية الهامة للحكومة الدنماركية بالتعاون مع شركة CIP العالمية. لإنتاج الهيدروجين الأخضر عبر تقنية “باور تو إكس”بكامل طاقتها الإنتاجية (10 جيجاواط).
•  مشروع أكوافينتوس للهيدروجين الأخضر بألمانيا يركز مشروع أكوافينتوس على تقنية واحدة لتوليد الطاقة المتجددة بسعة إجمالية تبلغ 10 جيجاواط، أي ما يكفي لإنتاج مليون طن متري من الهيدروجين الأخضر سنويًا بحلول عام 2030.
•  مركز بوديماداكا للهيدروجين الأخضر بالهند يهدف هذا المشروع الطموح الذي تبلغ تكلفته 21 مليار دولار.
• مشروع نيوم للهيدروجين الأخضر بالسعودية يهدف إلى بناء أكبر منشأة تجارية في العالم على مستوى المرافق الصناعية بقدرة إنتاجية تبلغ حوالي أربعة جيجاواط من الطاقة المتجددة عند تشغيل المشروع في عام 2026 ويستهدف المشروع إنتاج 600 طن متري من الهيدروجين النظيف يوميًا

تقنيات تخزين الهيدروجين الأخضر  

يمثل تخزين الهيدروجين تحديًا نظرًا لكثافته المنخفضة في الظروف القياسية تشمل تقنيات تخزين الهيدروجين الأخضر في التخزين و تقسم طرق تقنيات تخزين الهيدروجين الأخضر  إلى أربع طرق رئيسية هي :

• تخزين الهيدروجين الغازي المضغوط  حيث  يُضخ غاز الهيدروجين إلى مدخل الضاغط. إنها عملية مُكثّفة تؤثر بشكل كبير على التكلفة ومن الممكن بعد ذلك تخزين الهيدروجين في أسطوانات أو أنابيب غاز بضغوط تتراوح بين 200 و500 بار.
•  التخزين الجيولوجي للهيدروجين يمكن تخزين الهيدروجين المشتق من الطاقة المتجددة بكميات كبيرة في شكله الغازي و يتم حصاد الطاقة المتجددة  و يتم تخزين غاز الهيدروجين تحت الأرض بكميات كبيرة.
•  تخزين الهيدروجين المسال يمكن تحويل الهيدروجين إلى سائل وتخزينه في شكله السائل كما هو الحال مع مصادر الطاقة الأخرى .
•  التخزين القائم على المواد التخزين المعتمد على المواد هو عندما يتم استخدام المواد الصلبة أو السائلة لربط الهيدروجين عن طريق التفاعل الكيميائي وتسمح المواد بامتصاص الهيدروجين في درجات حرارة الغرفة.

تطبيقات الهيدروجين الأخضر 

يمكن تصنيف تطبيقات الهيدروجين الأخضر من مصادر متجددة إلى نوعين الأولي : العمليات المتعلقة بالكتلة الحيوية، والثانية : عمليات تقسيم الماء هناك عدة أنواع من تقنيات التحليل الكهربائي كالتالي :

• تطبيقات الكتلة الحيوية في إنتاج الهيدروجين الأخضر تُتيح استخدام موارد الكتلة الحيوية المُتجددة ، وتتماشى مع أهداف التنمية المستدامة.
•  تطبيقات التحليل الكهربائي تعتبر حجر الأساس لإنتاج الهيدروجين الأخضر، حيث تسمح باستخدام الطاقة الكهربائية من مصادر متجددة و تتنوع تقنيات التحليل الكهربائي منها تكنولوجيا التحليل الكهربائي القلوي و تكنولوجيا التحليل الكهربائي بغشاء تبادل البروتونات و التحليل الكهربائي ذو الأكسيد الصلب و تفنية التحليل الكهربائي الغشائي الأيوني 
•  تطبيقات التحليل الضوئي إنتاج الهيدروجين بالتحفيز الكهروضوئي هو تقنية طاقة مستدامة تستخدم الطاقة الشمسية لتحليل الماء إلى هيدروجين وأكسجين . و تتنوع تقنيات التحليل الضوئي مثل التحليل الضوئي الحيوي و التحفيز الضوئي .
• تركيز الطاقة الشمسية  استخدام هذه الكهرباء في عملية التحليل الكهربائي لتقسيم الماء إلى هيدروجين وأكسجين. يبدو أن تقنيات الطاقة الكهربائية الشمسية الحرارية، التي تشغل أنظمة التحليل الكهربائي المتقدمة للمياه القلوية، هي حاليًا أكثر الأنظمة كفاءة.

اقتصاديات الهيدروجين الأخضر

  المشكلة الرئيسية في اقتصاديات الهيدروجين الأخضر التكلفة العالية للإنتاج، من المتوقع أن تنخفض تكلفة إنتاجه من 6 دولارات / كجم في عام 2015 إلى حوالي 2 دولار / كجم عام 2025 وهناك عوامل تؤثر على اقتصاديات الهيدروجين الأخضر هي :

• تكاليف الكهرباء المتجددة : العنصر الأكثر أهمية في تكلفة إنتاج الهيدروجين الأخضر. التحليل الكهربائي يتطلب كميات هائلة من الكهرباء، واعتمادنا على مصادر متجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح هو ما يمنح الهيدروجين صفة “الأخضر” .
• تكنولوجيا التحليل الكهربائي : تستخدم الكهرباء لفصل جزيئات الماء إلى هيدروجين وأكسجين و هناك عدة عوامل مؤثرة في اقتصاديات الهيدروجين الأخضر من حيث تكلفة الإنتاج حيث تؤثر كفاءة جهاز التحليل الكهربائي وتكاليف رأس المال الأولية والتشغيل والصيانة بشكل كبير على تكلفة إنتاج الهيدروجين.
•  توازن المصنع : يشمل جميع المكونات والأنظمة الأخرى اللازمة لتشغيل مصنع إنتاج الهيدروجين باستثناء جهاز التحليل الكهربائي نفسه.
•  تكاليف النقل والتخزين : يصبح نقله وتخزينه لتلبية احتياجات المستخدمين النهائيين أمرًا بالغ الأهمية ويضيف تكلفة إضافية على المنتج  .

الهيدروجين الأخضر المستدام

تتميز عملية إنتاج الهيدروجين الأخضر بانعدام الانبعاثات الناتجة عنها، بالإضافة إلى أنه يمكن الاعتماد على الهيدروجين الأخضر المستدام في إنتاج مشتقات أخرى كالأمونيا الخضراء والميثانول الأخضر الذي يمكن استخدامه كوقود أخضر.

1. انعدام الانبعاثات الكربونية 
2. إمكانية التخزين بعدة طرق مختلفة  
3. تنوع مصادر الطاقة و يقلل الاعتماد من الاعتماد على الوقود الأحفوري 
4.  يمكن استخدام الهيدروجين في مجموعة واسعة من التطبيقات
5. مصدر إنتاج نظيف من مصادر طبيعية متجددة وصديق للبيئة.
6. يساهم في أهداف التنمية المستدامة من خلال توفير مصدر طاقة نظيف ومستدام 
7. تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري مما يقلل من الآثار البيئية السلبية المرتبطة باستخدامه.

أهم مميزات الهيدروجين الأخضر

يتمتع الهيدروجين الأخضر بعدة فوائد اقتصادية وبيئية تجعله وقودًا مستقبليًا للطاقة النظيفة وحلًا واعدًا لتغير المناخ، ونستعرض فيما يلي مميزات  الهيدروجين الأخضر بالتفصيل .

•  مصدر طاقة صديق للبيئة: تعد السمة الأبرز لمميزات الهيدروجين الأخضر حلًا واعدًا يتميز بقدرته على خفض الاعتماد على الوقود الأحفوري وتقليل الانبعاثات الكربونية في مختلف القطاعات، ويُعد عنصرًا أساسيًا في جهود التحول نحو اقتصاد عالمي خالٍ من الكربون.
•  مصدر طاقة نظيف ومتجدد : يُنتج بالكامل باستخدام مصادر الطاقة المتجددة، ويعتمد على مصادر طبيعية مثل (الشمس، الرياح)، مما يجعله مصدرًا مستدامًا للطاقة لا ينضب
•  قابلية التخزين : هناك أربع طرق رئيسية لتخزين الهيدروجين كالتالي:
• التخزين الجيولوجي
• الغاز المضغوط: 
• التخزين السائل والتبريدي
• تخزين المواد بالامتصاص
•  قابلية النقل : قابلية النقل من مميزات الهيدروجين الأخضر، وهناك ثلاث طرق رئيسية لنقل الهيدروجين مثل الشاحنات و خطوط الأنابيب و السفن
•  تنوع الاستخدامات : يمكن استخدام الهيدروجين الأخضر في مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك القطاعات الصناعية ووسائل النقل
•  تعزيز أمن الطاقة : من خلال زيادة إمدادات الطاقة المحلية، وإمكانيات التخزين لفترة طويلة الأجل، بالإضافة إلى قدرته على تحقيق النقل المستدام
•  تحفيز النمو الاقتصادي : الهيدروجين الأخضر يخلق فرصًا استثمارية ويوفر فرص عمل جديدة في مجالات الإنتاج والنقل والتخزين والاستخدام، ويدعم خطط التنمية المستدامة

ختامًا، الهيدروجين الأخضر يمكن أن يلعب دورًا محوريًا في بناء مستقبل طاقة مستدامة ونظيفة للأجيال القادمة، والمساهمة بفعالية في مواجهة تحديات تغير المناخ وتحقيق التنمية الشاملة.

مراجع : 

• ما هو الهيدروجين الأخضر – الهيئةالعامة للأستعلامات
• الهيدروجين الأخضر والجهود الدولية للاستفادة منة -مركز البحوث الاجتماعية والجنائية
• استثمارات الهيدروجين الأخضرفي الصين – تقارير وحدة أبحاث الطاقة
• الهيدروجين الأخضرفي مصر – الهيئة العامة للاستعلامات

أقرأ ايضا : 

• إنتاج الهيدروجين الأخضر .. 5 طرق لطاقة أكثر استدامة
• 5 عوامل توضح دور الهيدروجين الأخضر في الطاقة المتجددة
• مشروعات الهيدروجين الأخضر .. أكثر من 1507 مشروع حول العالم
• تقنيات تخزين الهيدروجين الأخضر .. 4 طرق لتلبية احتياجات الطاقة
• تطبيقات الهيدروجين الأخضر .. 4 طرق تكنولوجية لإنتاج الطاقة النظيفة
• اقتصاديات الهيدروجين الأخضر .. 4 عوامل تؤثر على تكلفة الوقود النظيف
• الهيدروجين الأخضر المستدام .. 8 عوامل لضمان مستقبل الطاقة
• استثمارات الهيدروجين الأخضر عالميا .. تريليون دولار بحلول 2030 لتلبية الحياد الكربوني
• مميزات الهيدروجين الأخضر .. 7 فوائد مهمة اقتصادية و بيئية

• استخدامات الهيدروجين الأخضر .. 8 مجالات تُشكل مستقبل الطاقة المستدامة

here