الهيدروجين هو العنصر الأول في الجدول الدوري للعناصر ، وتحت خلفية تحول الطاقة ، أصبحت طاقة الهيدروجين الصناعة الأسرع نموًا في قطاع الطاقة العالمي. طرح أويانغ مينغاو ، عضو اللجنة الدائمة للجنة الوطنية للمؤتمر الاستشاري السياسي للشعب الصيني ، وأكاديمي في أكاديمية العلوم الصينية وخبير في أنظمة الطاقة الجديدة ، وجهة نظر في منتدى صناعي في كانون الأول (ديسمبر) من العام الماضي ، بحجة أن تحقيق هدف حياد الكربون يجب أن يعزز ثورة جديدة للطاقة. بمجرد دمج هذه الثورة مع الثورة الصناعية والتحول الاقتصادي ، سيتم تطوير أربع صناعات كبيرة بمقياس 10 تريليون دولار في العشرين إلى الثلاثين عامًا القادمة.

هذه الصناعات الأربعة التي يبلغ حجمها 10 تريليونات هي: مركبات الطاقة الجديدة ، وتخزين الطاقة ، وطاقة الهيدروجين الخضراء ، والربط البيني لشبكات المركبات ، والشبكة الذكية المكونة من إنترنت الأشياء الذكي.

بدأت مركبات الطاقة الجديدة القائمة على بطاريات الليثيوم في التبلور ، وأنشأت شركات مدرجة بقيمة سوقية تصل إلى تريليونات ، ولا يزال هناك مساحة أكبر في المستقبل. تخزين الطاقة هو أيضا عشية الانفجار. لا تزال طاقة الهيدروجين الخضراء والإنترنت الذكي للأشياء في مهدها.كيفية التطوير في المستقبل ، ما هو نوع المسار التقني واتجاه التطوير الاستراتيجي الذي يجب اختياره مهم للغاية.

لم تعد ثورة الطاقة الجديدة تعتمد على موارد الهبات الطبيعية ، فالابتكار التكنولوجي واختيار الطريق أمران في غاية الأهمية ، وسواء كانت دولة أو مؤسسة ، فبمجرد أن يتم اختيار طريق التكنولوجيا بشكل خاطئ ، فإنها ستفقد قدرتها التنافسية في المستقبل.

تعتبر Toyota Motor اليابانية مثالاً جيدًا ، فقد اختارت وقود الهيدروجين باعتباره اتجاه تطوير سيارات الركاب منذ أكثر من 20 عامًا. ورغم أنها تركت الكثير من براءات الاختراع لمركبات وقود الهيدروجين ، فقد فاتها الوقت الذهبي لتطوير السيارات الكهربائية. يتم ترك قوى صناعة السيارات في الخلف.

في الوقت الحاضر ، على مسار طاقة الهيدروجين البالغ 10 تريليون ، تواجه بعض الشركات أيضًا مشكلة الاختيار الاستراتيجي. في رأيي ، هناك اتجاهان خطيران على الأقل: الأول هو المراهنة على المركبات التي تعمل بالوقود الهيدروجين ، وخاصة مركبات الركاب التي تعمل بالوقود الهيدروجين ، والتي ستواجه خطر الفشل في منافسة السيارات الكهربائية ؛ والآخر هو الرهان على الهيدروجين الأزرق استنادًا إلى إنتاج المواد الخام الأحفورية ، مع خطر قفل وإطالة البنية التحتية عالية الكربون التي يجب التخلص منها تدريجيًا.

ينبعث الهيدروجين الأزرق أكثر من الغاز الطبيعي

يعد استخدام الهيدروجين كوقود لتطوير سيارات الركاب هو الخطأ الاستراتيجي الأول ، كما أن تطوير الهيدروجين الأزرق بقوة هو الخطأ الاستراتيجي الثاني في مجال طاقة الهيدروجين.

يعتقد الكثير من الناس أنه إذا كانت السيارات الكهربائية تستخدم الكهرباء التي تعمل بالفحم ، ألن يفشل ذلك في تحقيق الغرض من تقليل انبعاثات الكربون؟ فقط استخدام الهيدروجين كوقود هو الطاقة النظيفة القصوى.

هذا في الواقع سوء فهم. سواء كانت كهرباء أو هيدروجين ، فهي مجرد ناقل للطاقة ، ولا تزال تعتمد على المصدر ، سواء كانت نظيفة أم لا تعتمد على ماهية الطاقة الأولية السابقة. إذا كانت الطاقة الأولية طاقة متجددة ، فهي كهرباء خضراء أو هيدروجين أخضر ؛ إذا كانت كهرباء مولدة بالفحم أو هيدروجين قائم على الفحم ، فهي ليست كهرباء خضراء ولا هيدروجين أخضر. ولكن من الناحية النسبية ، فإن استخدام الكهرباء كقوة ، أولاً ، له كفاءة تحويل عالية ، وثانيًا ، يمكن أن يعزز تطوير الكهرباء الخضراء ، ويضع الأساس ويمهد الطريق لإزالة الكربون عن النقل في المستقبل.

عندما يتعلق الأمر بالهيدروجين الأخضر ، يجب ذكر فئتين أخريين من طاقة الهيدروجين ، وهما الهيدروجين الرمادي والهيدروجين الأزرق. في الوقت الحاضر ، هناك ثلاثة مصادر رئيسية وطرق تقنية لإنتاج الهيدروجين: أحدهما هو إنتاج الهيدروجين للطاقة الأحفورية ويمثله الفحم والغاز الطبيعي ؛ والآخر هو المنتجات الثانوية الصناعية التي يمثلها غاز فرن الكوك وغاز الذيل القلوي الكلور وغاز التكرير الجاف. ونزع الهيدروجين من البروبان ينتج غازًا لإنتاج الهيدروجين ؛ والثالث هو تحليل الماء بالكهرباء لإنتاج الهيدروجين.

تصاحب عملية إنتاج الهيدروجين بالوقود الأحفوري كمية كبيرة من ثاني أكسيد الكربون ، لذلك ، وفقًا لما إذا كان احتجاز الكربون واستخدامه وتخزينه (CCS / CCUS) ، يمكن تقسيمه إلى هيدروجين رمادي وهيدروجين أزرق. الهيدروجين الصناعي هو إعادة تدوير الانبعاثات ، والمعروف أيضًا باسم الهيدروجين الأزرق. يسمى الهيدروجين الناتج عن التحليل الكهربائي للماء بالطاقة المتجددة بالهيدروجين الأخضر.

سواء كان الهيدروجين الأزرق الذي تنتجه تكنولوجيا احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه المستخدم في إنتاج هيدروجين الوقود الأحفوري أو الهيدروجين الأزرق المنتج بواسطة الهيدروجين المنتج الثانوي الصناعي ، فقد تم تصنيفها جميعًا على أنها منخفضة الانبعاثات في الدعاية ، لكن الدراسة وجدت أن غازات الاحتباس الحراري الرئيسية من الهيدروجين الأزرق يشمل ثاني أكسيد الكربون والميثان غير المحترق. حتى مع افتراض أنه يمكن تخزين ثاني أكسيد الكربون الملتقط بشكل دائم ، فإن انبعاثات غازات الاحتباس الحراري الناتجة عن إنتاج الهيدروجين الأزرق لا تزال مرتفعة بسبب إطلاق غاز الميثان المتسرب بشكل كبير.

في أغسطس 2021 ، نشر باحثون من جامعة كورنيل وجامعة ستانفورد دراسة جديدة في "علوم وهندسة الطاقة" تظهر أن كثافة انبعاثات غازات الاحتباس الحراري لدورة الحياة الكاملة للهيدروجين الأزرق أعلى بنسبة 20٪ من كثافة حرق الغاز الطبيعي للتدفئة. حتى إذا تم تقليل معدل تسرب غاز الميثان من الغاز الطبيعي إلى 1.54٪ ، فإن انبعاث غازات الاحتباس الحراري من الهيدروجين الأزرق لا يزال أعلى من انبعاثات الغاز الطبيعي النقي ، فقط 18٪ -25٪ أقل من انبعاثات الهيدروجين الرمادي.

يعتبر الهيدروجين المنتج الثانوي خاصًا جدًا ، فبالمقارنة مع إنتاج الهيدروجين في الوقود الأحفوري ، فإنه لا يمكنه فقط تحسين كفاءة استخدام الموارد والفوائد الاقتصادية ، بل يقلل أيضًا من تلوث الهواء إلى حد معين ، لذلك يفضله الكثير من الناس. خاصة في الصين ، الهيدروجين المنتج الثانوي الصناعي وفير ، وهو ما يمثل 18 ٪ من إجمالي إنتاج الهيدروجين.

على المدى القصير ، يعد خيارًا جيدًا لدعم الاستخدام الفعال لطاقة الهيدروجين القريبة في مناطق الهيدروجين الصناعية. ولكن إذا تم استخدامه كسياسة طويلة الأجل واتجاه للاستثمار ، فسوف يقع في فخ.

تعتمد فرضية إنتاج الهيدروجين الصناعي على الاستخدام طويل الأمد للوقود الأحفوري في المجالات الصناعية مثل الصلب والصناعات الكيماوية. ومع ذلك ، في هذه الحقول ، فإن الطاقة الإنتاجية تتناقص باستمرار ، وسوف ينخفض استخدام الوقود الأحفوري بشكل حتمي ، كما سينخفض غاز المنتج الثانوي بشكل كبير. في المستقبل ، استخدام الغاز الصناعي لإنتاج الهيدروجين سوف تواجه حتما اختناقات في القدرات.

واجهت مقاطعة خبي هذه المشكلة. مع التقدم في الوصول إلى ذروة الكربون وتحييد الكربون ، سينخفض عدد شركات فحم الكوك في خبي إلى حوالي 40 شركة خلال فترة الخطة الخمسية الرابعة عشرة ، والكمية الإجمالية لموارد الهيدروجين الصناعية. التي يمكن تنقيتها واستخدامها في المستقبل ستنخفض أيضًا ، حيث سيتم تخفيضها من 940.000 طن / سنة إلى حوالي 450.000 طن / سنة.

لذلك ، قد يكون اعتماد الهيدروجين الثانوي الصناعي الذي يعتمد على صناعة الفحم الكيميائي فرصة على المدى القصير ، ولكن من الخطر الاعتماد كثيرًا على الهيدروجين المنتج الثانوي الصناعي. . يمكن أن يؤدي الاستثمار في البنية التحتية الخاطئة إلى تأثير حبس الكربون.

الهيدروجين الأخضر هو اتجاه التنمية المستقبلية

بالنسبة للعديد من الشركات الكيميائية وعمالقة النفط ، فإن استخدام تقنية CCS لتطوير الهيدروجين الأزرق هو في مصلحتهم وهو إجراء مناسب. ومع ذلك ، من منظور أهداف الحياد الكربوني العالمية ، لا يمكن لهذه التدابير قصيرة الأجل تحقيق انبعاثات صفرية صافية ، كما أن تخزين ثاني أكسيد الكربون محفوف بالمخاطر ، وهناك مشاكل كبيرة. علاوة على ذلك ، فإن استراتيجية الهيدروجين الأزرق تحبس البنية التحتية عالية الكربون وفرص العمل ، والتي من المرجح أن تعيق تطوير الهيدروجين الأخضر. يتم استجوابها الآن من قبل العديد من المنظمات والصناعة.

عندما تضخ الشركات الكثير من الأموال في بناء البنية التحتية ، فإنها غالبًا ما تتوقع أن تعمل لعقود أو أكثر قبل أن تكون على استعداد لاستبدالها أو التقاعد. إذا راهنت على الهيدروجين الأزرق الآن ، في ظل الاتجاه الدولي ، فمن المحتمل أن يتسبب في مخاطر انخفاض تكاليف الاستثمار.

إن تطوير الهيدروجين الأخضر من خلال الطاقة المتجددة هو الاتجاه المستقبلي. مع تطور تكنولوجيا الطاقة المتجددة ، تنخفض تكلفة الكهرباء الخضراء بسرعة ، كما تنخفض تكلفة إنتاج الهيدروجين الأخضر من الكهرباء الخضراء. في بعض مناطق إفريقيا والشرق الأوسط ، تكون تكلفة الهيدروجين الأخضر أقل من أن الهيدروجين الرمادي. علاوة على ذلك ، في أوروبا ، ستشمل آلية تعديل حدود الكربون (CBAM ، تعريفة الكربون) أيضًا الهيدروجين والأمونيا في المنتجات الخاضعة للرسوم الجمركية.إذا لم يكن الهيدروجين الأخضر ، فقد تواجه المنتجات أيضًا إمكانية جمع التعريفة الجمركية. المحرر / Xu Shengpeng