تكثيف الهيدروجين في عملية انتقال الطاقة ، ولكن قد يتم بيعه بشكل مبالغ فيه

ما عرفناه من قبل.

تم استكشاف الجوانب التالية للهيدروجين من قبل.

توقعت شركة Rystad Energy قبل عامين أن يجد الهيدروجين السائل مكانًا على طاولة عام 2050 ولكنه يمثل 7 ٪ فقط من إجمالي الطاقة النظيفة المطلوبة. هذه النسبة البالغة 7 ٪ هي مكان مناسب للوقود النظيف للطيران الذي يصعب تلاشيه ، وسفن المحيطات ، وصناعات الأسمنت والصلب.

للهيدروجين السائل ميزتان كبيرتان: الأولى ، أن الطاقة محتواة في شكل كثيف. ثانيًا ، يحترق في الهواء إلى الماء بدون انبعاثات كربونية.

الهيدروجين مناسب تمامًا للإنتاج من قبل شركات النفط والغاز الكبيرة لأنهم يعرفون بالفعل كيفية إنتاج وتوزيع غاز آخر - الغاز الطبيعي - ولديهم جيوب عميقة.

ما نعرفه الآن.

DNV في تقريرهم السنوي¹ في نهاية عام 2022 ، قدر أن الهيدروجين السائل سوف يملأ 5٪ فقط (وليس 7٪) من احتياجات الطاقة النظيفة بحلول عام 2050.

كما كتب بلومبرج جرين ، هناك أسباب لعدم تحول الهيدروجين إلى التيار السائد بعد ، مثل الرياح والطاقة الشمسية. الأول هو التكلفة: الإنتاج الأخضر عن طريق التحليل الكهربائي للمياه مكلف والتحليل الكهربائي تقنية غير فعالة.

ثانيًا ، الهيدروجين الأزرق ليس صديقًا للمناخ. في حين أنه أرخص من الهيدروجين الأخضر ، إلا أن الهيدروجين الأزرق يتطلب طاقة لإنتاج وتحطيم الميثان إلى هيدروجين بالإضافة إلى ثاني أكسيد الكربون ، ويجب التخلص من ثاني أكسيد الكربون ، عادةً عن طريق احتجاز الكربون وتخزينه. كلا طرفي سلسلة إنتاج الهيدروجين يعوقان "النظيف" في بديل الهيدروجين هذا.

ثالثًا ، معظم الآلات والصناعات غير مهيأة لاستخدام الهيدروجين. إنها تكلفة إضافية لتجهيز سيارة تقليدية لحرق الهيدروجين بدلاً من البنزين ، أو تكييف الآلات في متجر صناعي لحرق الهيدروجين بدلاً من الغاز الطبيعي.

يعتبر الهيدروجين مناسبًا طبيعيًا لشركات النفط والغاز بسبب خبرتها الواسعة في مجال الغاز الطبيعي ولكن أيضًا لأنها حققت أرباحًا هائلة في عام 2022 ، ويمكنها تحمل المخاطرة في مشاريع جديدة.

توقعات التكلفة القاتمة للهيدروجين.

توفر مقالة حديثة مقتطفات من DNV's Energy Transition Outlook¹ 2023- النقاط الرئيسية هي:

· الوصول إلى 5٪ من الطلب العالمي على الطاقة النظيفة بحلول عام 2050 سيكلف أكثر من 7 تريليونات دولار للإنتاج بما في ذلك محطات الأمونيا الجديدة بالإضافة إلى خطوط الأنابيب.

· سيستخدم معظم الهيدروجين في التصنيع.

سيشكل الهيدروجين والأمونيا معًا حوالي نصف وقود الشحن العالمي ، وهو أحد الفئات التي يصعب تخفيفها.

· سيتم إعادة توجيه أكثر من 50٪ من أنابيب الهيدروجين العالمية من أنابيب الغاز الطبيعي.

· ستصبح أمريكا اللاتينية والشرق الأوسط وشمال إفريقيا مصدرين للهيدروجين أو الأمونيا لأن لديهم مناطق واسعة متاحة للطاقات المتجددة مثل الرياح والطاقة الشمسية لإنتاج الهيدروجين عن طريق التحليل الكهربائي.

· في أوروبا ، سيكون لدى الدول الكبرى مثل ألمانيا وفرنسا وإسبانيا أهداف 2030 بمعدل 4-6.5 جيجاوات من إنتاج الهيدروجين المحلي.

· ستكون المملكة المتحدة بشبكتها الكبيرة من خطوط أنابيب الغاز قادرة على التحول من الغاز الطبيعي إلى الهيدروجين.

· تتضمن خطط الاتحاد الأوروبي 6 جيجاوات من قدرة المحلل الكهربائي بحلول عام 2024 لتصل إلى 40 جيجاوات بحلول عام 2030.

هل يتم بيع الهيدروجين بشكل مبالغ فيه؟

فهل يتم بيع الهيدروجين بشكل مفرط؟ على الرغم من أن وقود الهيدروجين يخلق إثارة أكثر من الطاقة الشمسية أو الرياح ، فإن 7 ٪ من إجمالي الطاقة النظيفة المتوقعة للهيدروجين في عام 2050 هي نسبة صغيرة جدًا من الإجمالي. أضف إلى ذلك أن التكاليف الباهظة المتوقعة لجلب الهيدروجين عبر الإنترنت تجعل من المغري الاعتراف بأن الهيدروجين يتم بيعه بشكل مفرط كوقود نظيف للرصاصة الفضية لعام 2050.

دعنا نلقي نظرة على أنشطة الهيدروجين في عدد قليل من البلدان ، والتي تشارك فيها صناعة النفط والغاز.

خطط الهيدروجين في الاتحاد الأوروبي (EU) مقابل الولايات المتحدة

يبلغ إجمالي الإنتاج العالمي للهيدروجين حوالي 90 مليون طن سنويًا الآن. تتوقع وكالة الطاقة الدولية (IEA) أن يزداد هذا إلى 180 مليون طن سنويًا بحلول عام 2030 لتحقيق صافي انبعاثات كربونية صفرية بحلول عام 2050.

ما يقرب من 10 ملايين طن سنويًا من الهيدروجين المنتج حاليًا في الولايات المتحدة تستخدمه الصناعة لتكرير البترول ومعالجة المعادن وإنتاج الأسمدة ومعالجة الأطعمة.

لكن معظم إنتاج اليوم ، 99٪ ، عبارة عن هيدروجين أزرق غير خالي من الكربون ، كما تم وصفه سابقًا. يتم إنتاج الهيدروجين الأخضر عن طريق التحليل الكهربائي للماء وهو خالي من الكربون إلى حد كبير ، إذا كان مدعومًا بالكهرباء المتجددة.

كان الاتحاد الأوروبي سريعًا في التكيف مع التحليل الكهربائي للهيدروجين الأخضر ، الخالي إلى حد كبير من الكربون. لكن الاتحاد الأوروبي كان بطيئًا في الاستجابة لاستثمارات الهيدروجين الضخمة التي يوفرها قانون خفض التضخم الأمريكي (IRA) الذي يوجه 369 مليار دولار لبرامج الطاقة الخضراء.

على الصعيد العالمي ، يقول المقال ، 1 ٪ فقط من مشاريع الهيدروجين المخطط لها ، والتي تبلغ 1 تيراوات (تيراوات) ، قد بدأت في البناء. حوالي ربع هذا ، سيكون 269 جيجاوات (جيجاوات) عبر الإنترنت بحلول عام 2030. سيبدو النمو وكأنه ثورة ، لأن إنتاج الهيدروجين اليوم هو 0.45 جيجاوات فقط.

كما تتوقع أن تنخفض تكلفة الهيدروجين الأخضر من 6-8 يورو / كجم اليوم إلى أقل من 3 يورو / كجم بحلول عام 2050.

محاور الهيدروجين في الولايات المتحدة

بالإضافة إلى المزايا المعتادة لتركيز البنية التحتية ، فإن مفهوم محاور الهيدروجين هو تعويض الخطر والتكاليف المتكبدة في نقل الهيدروجين ، شديد الاحتراق ، على مسافات كبيرة.

خصص الكونجرس الأمريكي 8 مليارات دولار من قانون البنية التحتية لعام 2021 لوزارة الطاقة (DOE) لدعم ما لا يقل عن أربعة مشاريع إيضاحية تشمل منتجي الهيدروجين والمستخدمين النهائيين والبنية التحتية التي تربطهم. قامت وزارة الطاقة بالفعل بتمويل 400 مشروع مذهل في الهيدروجين من قبل الجامعات والمختبرات الوطنية والصناعة وستعتمد المراكز الجديدة على هذه المعلومات.

كان من المقرر تقديم طلبات التمويل الكامل في أبريل 2023. وقد تقدمت أربع تحالفات خاصة ، بالإضافة إلى العديد من حكومات الولايات المتحالفة مع الصناعة ، وبعضها متحالف مع دول أخرى. يجب ألا يتجاوز التمويل الأولي لوزارة الطاقة 1.25 مليار دولار لكل مركز ، وهو مبلغ ضخم من المال. وهم يتوقعون اختيار 6-10 محاور إقليمية بتمويل إجمالي يتراوح بين 6 و 7 مليار دولار.

محور واحد يسمى مركز HyVelocity تتركز على طول ساحل الخليج الأمريكي ، ونظمتها شركة شيفرون
CVX
والعديد من شركاء الشركات الخاصة بما في ذلك إكسون موبيل
XOM
وميتسوبيشي. سوف يستفيدون من شبكة من 48 مركزًا لإنتاج الهيدروجين (الأكبر في العالم) بالإضافة إلى 1,000 ميل من أنابيب الهيدروجين المخصصة على طول سواحل لويزيانا وتكساس.

يتمثل أحد الأهداف في حل التحدي الذي تواجهه وزارة الطاقة ، والذي يسمى طلقة الهيدروجين ، في صنع 1 كجم من الهيدروجين مع إطلاق أقل من 2 كجم من ثاني أكسيد الكربون. الهدف الآخر هو تقليل تكلفة الهيدروجين بنسبة 80٪ - إلى 1 دولار / كجم في غضون 10 سنوات.

استحوذت برامج مثل المذكورة أعلاه على انتباه الصناعة عبر الإعفاءات الضريبية الأمريكية التي قدمها الجيش الجمهوري الإيرلندي والتي يمكن أن تولد 100 مليار دولار من إنتاج الهيدروجين النظيف - علاوة على 8 مليارات دولار التي خصصها الكونجرس من قانون البنية التحتية.

تم تلخيص محاور الهيدروجين الأخرى التي يجب مراقبتها بإيجاز شديد بواسطة أحداث رويترز². تشمل قائمتهم:

محور ترانس بيرميان وآفاق الهيدروجين النظيف: له صلة قوية بغرب تكساس للنفط والغاز.

HyBuild لوس أنجلوس

مشروع HyGrid

HALO Hydrogen Hub: تتمتع ولايات أركنساس ولويزيانا وأوكلاهوما بتاريخ طويل في إنتاج ونقل البترول وسوائل الغاز.

مركز تخزين الطاقة النظيفة المتقدمة

شبكة ابتكار الهيدروجين النظيف في الجنوب الغربي

المحور الجنوبي الشرقي للهيدروجين

تتضمن معظم هذه المشاريع مرافق طاقة أو مشاريع غير ربحية في المدينة أو الدولة ، وقد بنى العديد منها دعمًا جامعيًا.

تلقت دعوة وزارة الطاقة للمشاريع 79 طلبا²، ولكن تمت دعوة 33 فقط من هؤلاء للانتقال إلى تقديم الطلبات الرسمية بحلول أبريل 2023. وسيكون الاختيار النهائي لأقل من 10 محاور في النصف الثاني من عام 2023.

من الواضح أن أصحاب المصلحة في جميع أنحاء البلاد قد استوعبوا رؤية الهيدروجين. لقد التزمت الولايات المتحدة بمستقبل الهيدروجين وتريد قيادة العالم في هذا التحول.

في مقال مستقبلي ، سنصف أنشطة شركات النفط والغاز المعينة في إنتاج الهيدروجين.

الوجبات السريعة

رؤية الهيدروجين طموحة - لأنه من الصعب إنتاجها ، وخطورة التخزين والنقل ، ومكلفة.

تسمى النسخة منخفضة الكربون من الهيدروجين الهيدروجين الأخضر ، وهي مكلفة لأنها عملية غير فعالة تعتمد على التحليل الكهربائي للماء. بشكل أساسي كل إنتاج الهيدروجين الحالي هو الهيدروجين الأزرق ولكن هذا له عيوب عالية الكربون في بداية ونهاية عملية التوليد.

لكن الهيدروجين ليس رصاصة فضية. قد تستحوذ صناعة الهيدروجين على جزء كبير من انبعاثات الطاقة العالمية التي يصعب تخفيفها بنسبة 5-7٪ بحلول عام 2050 ، لكن الجزء الأكبر من إجمالي الانبعاثات لا يزال قائماً: 93-95٪.

المراجع.

1. DNV ، توقعات تحول الطاقة 2022، أكتوبر 13 ، 2022.

2. أحداث رويترز: الولايات الهيدروجينية الأمريكية، Hydrogen_Hubs_Whitepaper_5 April 2023.pd