بدأ السباق لتنظيف الهيدروجين. هل تستطيع هيوستن أن تقود الطريق؟

إميلي بيكريل ، عالمة الطاقة في جامعة UH

اقتصاد الهيدروجين قادم ، وإدارة بايدن تعمل جاهدة لتحريكه.

في 15 نوفمبر 2021 ، وقع الرئيس بايدن على قانون الاستثمار في البنية التحتية والوظائف ، والذي تضمن 9.5 مليار دولار من التمويل لتسريع تطوير تكنولوجيا الهيدروجين النظيف. يهدف التشريع إلى المساعدة في بدء الانتقال إلى الهيدروجين النظيف كوقود للتصنيع وكوقود للنقل.

لا يزال الوقت مبكرًا ، حيث بدأت مراكز إنتاج الهيدروجين المحتملة في الظهور ، حتى مع استمرار نضوج تكنولوجيا إنتاج الهيدروجين النظيف التنافسي اقتصاديًا.

تضع العديد من المناطق جهدها لتحقيق هدف إدارة بايدن المتمثل في خفض تكلفة الهيدروجين النظيف بنسبة 80 في المائة إلى دولار واحد للكيلوغرام في السنوات العشر المقبلة. تم بالفعل تحديد الفوائد المحتملة من قبل وزارة الطاقة: إمكانية الحد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنسبة 1٪ بحلول عام 16 ، فضلاً عن 2050 مليار دولار من العائدات و 140 وظيفة بحلول عام 700,000.

تتمتع هيوستن ببعض المزايا الطبيعية في المحادثة. يتركز أكثر من 900 ميل من خطوط أنابيب الهيدروجين وأكثر من ثلث إنتاج الهيدروجين الموجود بالفعل حول هيوستن. معظم هذا الإنتاج هو لما يسمى بالهيدروجين الرمادي ، مما يعني أن له بصمة كربونية عالية. (يتم إنتاج هذا الهيدروجين الرمادي باستخدام إعادة تشكيل بخار الميثان ، والذي ينتج كلاً من الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون كمنتجات ثانوية). كما أن لديها صناعة طاقة رياح ناضجة وقدرات شمسية سخية.

ومع ذلك ، قد تكون أقوى حجة هيوستن في الواقع هي طلبها على نوع الطاقة التي يمكن أن ينتجها الهيدروجين ، بدلاً من قدراتها الإنتاجية.

قال آلان روسيتر ، مهندس كيميائي في جامعة هيوستن: "لدينا بعض المزايا الهيكلية هنا في هيوستن ، بما في ذلك الطلب الصناعي الكبير على الهيدروجين". "سيسمح لنا هذا الطلب الأساسي بتطوير الهيدروجين النظيف على نطاق واسع بشكل أكثر فعالية مع مخاطر أقل من أي مكان آخر في السوق."

تستثمر شركات النفط والغاز في هيوستن بالفعل في التكنولوجيا التي يمكنها إزالة وتخزين انبعاثات الهيدروجين الرمادي. واحدة من أكبر هذه الشركات ، وهي ExxonMobil ، قد طورت بالفعل اتحادًا من شركاء الصناعة واقتراحًا بقيمة 100 مليار دولار لتطوير عملية نشر رائدة في الصناعة لاحتجاز الكربون وعزله ، أو CCS. CCS هي تقنية موجودة يمكنها إنتاج الهيدروجين الأزرق عن طريق إزالة انبعاثات الكربون هذه. ما تحتاجه هو أن تصبح مجدية تجاريًا ، وهي عملية تتضمن عادةً مستوى أوليًا من الدعم الحكومي والاستثمار.

وشركة إكسون موبيل صريحة في رأيها بأن هذا الاستثمار يجب أن يأتي إلى هيوستن ، لصالح البيئة ومنطقة هيوستن الكبرى على حد سواء.

أوضحت شركة ExxonMobil على موقع الشركة الذي يعرض تفاصيل خططها لتقنية احتجاز الكربون: "سيتطلب النشر على نطاق واسع وبأسعار معقولة لتكنولوجيا احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه في منطقة هيوستن دعم الصناعة والمجتمعات والحكومة". "إذا تم وضع السياسات واللوائح المناسبة ، يمكن أن تساعد CCS الولايات المتحدة وهيوستن في الوصول إلى أهداف خالية من الصفر مع توفير وظائف جديدة وحماية الوظائف الحالية المهمة لاقتصاد هيوستن."

إنها حجة ذات جدارة: ساحل الخليج الأمريكي كبير بما يكفي لتخزين حوالي 500 مليار طن متري من ثاني أكسيد الكربون ، ولن تضطر المصفاة ومنشآت البتروكيماويات التي تصطف على طول الساحل إلى نقل الانبعاثات إذا تم استخدام الهيدروجين الأزرق.

ومع ذلك ، يستفيد آخرون من ميزة هيوستن كمدينة للنفط والغاز للتساؤل عما إذا كانت المنطقة ستكون قادرة على التفكير فيما وراء إنتاج الهيدروجين القائم على النفط والغاز باستخدام احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه كدعامة لها.

لقد تحدوا الفكرة القائلة بأن التحول الذي تقوده هيوستن إلى الهيدروجين سيعني الانتقال في نهاية المطاف من الهيدروجين الأزرق المنتج من الغاز الطبيعي إلى الهيدروجين الأخضر ، والذي يتكون من خلال التحليل الكهربائي ، مما يؤدي إلى تقسيم الماء إلى هيدروجين وأكسجين.

كتب أليكس جرانت ، الذي يقود شركة استشارية لتكنولوجيا الطاقة النظيفة ، في Clean Technica: "تقترح شركات الوقود الأحفوري أن" اقتصاد الهيدروجين "يمكن أن يبدأ العمل باستخدام الهيدروجين البني ، ثم ينتقل لاحقًا إلى الهيدروجين الأزرق ، وبعد ذلك إلى الهيدروجين الأخضر ، حيث تصبح تقنية CCS وأخيراً تقنية المحلل الكهربائي أقل تكلفة". "إنها عملية احتيال من خلال الطعم والتبديل." 

في هذه الأثناء ، بدأت المحاور المحتملة الأخرى التي تتحدث عن الهيدروجين الأخضر في الظهور.

أعلنت Hy Stor Energy مؤخرًا أنها اختارت ولاية ميسيسيبي لواحد من أكبر مواقع إنتاج الهيدروجين الأخضر في العالم. وتقول إن الدولة لديها بنية تحتية كبيرة وقدرات تخزين وفيرة.

طورت ولايات مثل ماساتشوستس دراسات تسلط الضوء على مزاياها ، بما في ذلك سجل حافل من الخطط المدروسة لتغير المناخ.  

يقول بريت بيرلمان ، الرئيس التنفيذي لمركز مستقبل هيوستن ، إن المزايا التي تقدمها الولايات الأخرى الآن هي مجرد كلام. 

قال بيرلمان: "لا شيء من هذا هو اتفاق نهائي - الجميع يريد أن يقول إنهم يفعلون شيئًا". "لا يوجد أي من هذه المشاريع المقترحة في الواقع في هذا الوقت - إنها مجرد موارد. تحاول كل هذه المناطق إثبات أهمية أكبر مبلغ من الدولارات الفيدرالية للطاقة على الإطلاق. إنها ليست صفقة منتهية بأي حال من الأحوال ".

وعلى الرغم من أن هيوستن تتمتع بميزة قضائية داخلية تتمثل في حوالي ثلث إنتاج الهيدروجين في الولايات المتحدة ، والبنية التحتية الضخمة لخطوط الأنابيب ومرافق التخزين الواسعة ، فإنها تحتاج أيضًا إلى شرح كيف سيساعدها ذلك في دفع تطوير تكنولوجيا الهيدروجين النظيف إلى الأمام ، بدلاً من إعاقته. إنه عمل ركزت عليه مؤسسات مثل مركز مستقبل هيوستن ، وتطوير - مع جامعة هيوستن - شرحًا لكيفية قيام المنطقة بذلك.

تعود إحدى أقوى حججها إلى قربها من الطلب على نوع الطاقة التي تستخدمها هيوستن للتكرير والتصنيع - الطاقة التي يصعب استبدالها بالكهرباء.

إنه مكان يمكن أن يملأه الهيدروجين ، ليحل محل 26 مليار قدم مكعب من الغاز الطبيعي المستخدم يوميًا في هذا البلد للاستهلاك الصناعي. ويمكن أن يكون هذا الإنتاج متجددًا بالكميات المطلوبة ، بسرعة نسبيًا ، دون الحاجة إلى القلق بشأن بناء بنية تحتية لخطوط الأنابيب على مستوى البلاد لنقل الهيدروجين إلى حيث يحتاج إليه.

ولكن هناك المزيد من أعمال النفط والغاز في تكساس التي يمكن أن تفعلها. 

يمكن أن تظهر أنها تعني الأعمال من خلال تنفيذ تقنية CCS في أسرع وقت ممكن. يمكن لتكساس أيضًا أن تقوي موقفها من خلال وضع خططها الخاصة بتغير المناخ ، وشرح كيف سيتناسب تطويرها لمحور الهيدروجين معها.

ويمكنها أن تعرض أهم أصولها التي يمكن القول إنها موهبة بشرية. هيوستن لديها تركيز من المعرفة في مجال صناعة الطاقة لديها عدد قليل من المنافسين في جميع أنحاء العالم ، ناهيك عن شواطئنا المحلية.

قال جريج بين ، المدير التنفيذي لمعهد جوتيريز لإدارة الطاقة في كلية باور للأعمال بجامعة هيوستن: "في حين أنه قد تكون هناك أماكن أخرى يقوم فيها الأشخاص بعمل البحث والتطوير على أجهزة التحليل الكهربائي أو توربينات الرياح ، عندما يتعلق الأمر بأخذ شيء ما وتوسيع نطاقه ، فلا يوجد مكان لديه القدرات المهنية والتقنية التي نمتلكها". "لدينا قوة عاملة في مجال الطاقة تعرف كيفية تطوير المشاريع ، وهندسة المشاريع ، وتمويل المشاريع ، وصيانة المصانع الرأسمالية - سمها ما شئت."

إميلي بيكريل هو مراسل طاقة مخضرم ، مع أكثر من 12 عامًا من الخبرة تغطي كل شيء من حقول النفط إلى سياسة المياه الصناعية إلى أحدث قوانين تغير المناخ المكسيكية. قدمت إميلي تقارير عن قضايا الطاقة من جميع أنحاء الولايات المتحدة والمكسيك والمملكة المتحدة. قبل العمل الصحفي ، عملت إميلي كمحلل سياسات في مكتب محاسبة الحكومة الأمريكية وكمدقق حسابات لمنظمة المعونة الدولية كير. 

UH Energy هي مركز جامعة هيوستن لتعليم الطاقة والبحث وحضانة التكنولوجيا ، وتعمل على تشكيل مستقبل الطاقة وصياغة أساليب عمل جديدة في صناعة الطاقة.