إنتاج الهيدروجين الأخضر .. 5 طرق لطاقة أكثر استدامة

يبرز إنتاج الهيدروجين الأخضر كتغيير جذري نحو حلول الطاقة النظيفة وهناك 5 طرق لانتاجة حيث يُعد عنصرًا أساسيًا في خفض انبعاثات الكربون ومساعدة للعالم على الانتقال إلى مصادر طاقة أكثر استدامة.

طرق إنتاج الهيدروجين الأخضر

التحليل الكهربائي للماء: هذه هي الطريقة الأكثر شيوعًا ل إنتاج الهيدروجين الأخضرحيث يتم إنتاج الهيدروجين من الماء من خلال عملية يطلق عليها عملية التحليل الكهربائي؛ حيث إنّ جزيئات الماء (H2O) تحتوي على كلٍّ من الهيدروجين والأكسجين وعليه فيتم تكسير جزيئات الماء باستخدام تيار كهربائي يمر عبر محلل كهربائي؛ وذلك بهدف إنتاج غاز الهيدروجين الأخضر(H2) الشرط الأساسي في هذه العملية حتى يكون الهيدروجين أخضرًا أن تكون الكهرباء التي يتم استخدامها في عملية التحليل الكهربائي خالية من الكربون، أي ما يطلق عليها الكهرباء الخضراء، وهي الكهرباء التي يتم إنتاجها من مصادر طاقة متجددة، وأبرزها الماء والرياح والشمس.

تغويز الكتلة الحيوية: تتضمن هذه العملية لإنتاج الهيدروجين الأخضر تحويل المواد العضوية (مثل مخلفات النباتات أو النفايات الزراعية) إلى غاز يحتوي على الهيدروجين وتقوم على تسخين المواد العضوية مثل الخشب وبقايا المحاصيل الزراعية إضافة إلى أنواع مختلفة من النفايات التي يدخل فيها الكربون بشكل أساسي مثل النفايات الصلبة والإطارات القديمة والبلاستيك غير القابل لإعادة التدوير والنتواتج الصلبة من محطات معالجة مياه الصرف الصحي وغيرها ويتم تسخين هذه المواد حتى درجة حرارة تتراوح بين (900 – 1200) درجة مئوية وذلك بإضافة كمية من الأكسجين ليكون الناتج النهائي غاز مركب يتم استخلاص غاز الهيدروجين منه هذه الطريقة تعتبر منخفضة الكربون.
الإصلاح البخاري للغاز الحيوي: يشبه هذه الطريقة الإصلاح البخاري للغاز الطبيعي (الذي ينتج الهيدروجين الرمادي)، ولكنها تستخدم الغاز الحيوي الناتج من تحلل المواد العضوية. إذا تم التقاط وتخزين ثاني أكسيد الكربون الناتج، يمكن اعتبار هذا الهيدروجين “أخضر” أو “أزرق”.
التفاعلات الكهروضوئية: تستخدم هذه التقنية في إنتاج الهيدروجين الأخضر باستخدام مواد حساسة للضوء لفصل الماء مباشرة إلى هيدروجين وأكسجين باستخدام ضوء الشمس. لا تزال هذه التقنية في مراحل البحث والتطوير المتقدمة.
التخمير الحيوي: تستخدم بعض الكائنات الحية الدقيقة، مثل الطحالب والبكتيريا، لإنتاج الهيدروجين كمنتج ثانوي لعملياتها البيولوجية. هذه الطريقة لا تزال قيد الدراسة لتحسين كفاءتها.

فيديو .. كيف يتم إنتاج الهيدروجين

التحديات التي تواجة إنتاج الهيدروجين الأخضر

أصدر مركز المعلومات ودعم اتخاذ القرار بمجلس الوزراء، تقرير عن سلسلة “رؤى على طريق التنمية” بعنوان “خريطة طريق لتحفيز مشروعات الهيدروجين الأخضر “ و أوضح ان 6 تحديات التي تواجة إنتاج الهيدروجين الأخضر وهي كالتالي :

ارتفاع تكلفة مشروعات الهيدروجين الأخضر بسبب قلة التمويل المتاح، وعدم ملائمة أوضاع السوق لتداول الهيدروجين الأخضر نتيجة استمرار رخص أسعار الوقود الأحفوري نسبيًا رغم الارتفاع القياسي الذي حدث لها بعد اندلاع الحرب الأوكرانية في فبراير 2022.
محدودية الطلب على الهيدروجين الأخضر نتيجة عوامل متعددة لعل من أهمها صعوبة التوصل إلى اتفاقيات لشراء الهيدروجين الأخضر.
وغياب البنية التحتية الملائمة لنقل وتوزيع الهيدروجين الأخضر.
عدم انتشار المعايير والشهادات الخاصة بالهيدروجين الأخضر ومشتقاته.
وضعف القدرات التصنيعية للمحلات الكهربائية المستخدمة في إنتاج الهيدروجين الأخضر على المستوى العالمي.
تباطؤ التطور التكنولوجي على طول سلسلة القيمة الأساسية المرتبطة بالهيدروجين الأخضر مما يزيد من التكلفة والمخاطر.

الهيدروجين الأخضر في مزيج الطاقة العالمي

التوقعات الاقتصادية تظهر أن نسبة الهيدروجين في مزيج الطاقة العالمي لن تتعدى 22% في مجمل المصادر بحلول عام 2050 وهذا هو السيناريو الأفضل، وحاليا تقدر قيمة سوق الهيدروجين العالمية بنحو يقارب 243 مليار دولار، ولكن لن يصل لأبعد من 410 مليار دولار بحلول عام 2030 وحاليا يوجد معدل نمو سنوي إجمالي ما بين 8 – 7%، وهذا بالطبع لأنواع الهيدروجين (دون الأخضر)، والمستخدم بشكل رئيسي في قطاعي التكرير والكيماويات، ويتم إنتاجه باستخدام الوقود الأحفوري مثل الفحم والغاز الطبيعي.

ختاما إنتاج الهيدروجين الأخضر يعتمد بشكل أساسي على استخدام مصادر طاقة متجددة في عملية الإنتاج لضمان عدم وجود انبعاثات كربونية. تعتبر طريقة التحليل الكهربائي للماء هي الأكثر نضجًا وتطبيقًا على نطاق واسع حاليًا

مراجع :