لماذا قد يكون للهيدروجين الوردي المنتج باستخدام الطاقة النووية دور كبير يلعبه

من في تسلا إيلون ماسك لرئيس المفوضية الأوروبية أورسولا فون دير لاين شهدت السنوات القليلة الماضية العديد من الأسماء البارزة تتحدث عن الدور الذي قد يلعبه الهيدروجين - أو لا يلعبه - في تحول الكوكب إلى مستقبل أكثر استدامة.

المسك أعرب عن الشك حول فائدة الهيدروجين ، لكن يعتقد الكثيرون أنه يمكن أن يساعد في خفض الانبعاثات في عدد من القطاعات ، بما في ذلك النقل والصناعات الثقيلة.   

في حين أن هناك ضجة كبيرة حول الهيدروجين وأهميته كأداة لتأمين مستقبل منخفض الكربون - وهو موضوع تم إنشاؤه الكثير من النقاش في الأشهر الأخيرة - لا تزال الغالبية العظمى من إنتاجها تعتمد على الوقود الأحفوري.

في الواقع ، وفقًا لـ تقرير التتبع سبتمبر 2022 من وكالة الطاقة الدولية ، شكل إنتاج الهيدروجين منخفض الانبعاثات في عام 2021 أقل من 1 ٪ من إنتاج الهيدروجين العالمي.

إذا كان له أي دور في انتقال الطاقة المخطط له ، فإن توليد الهيدروجين يحتاج إلى التغيير بطريقة كبيرة جدًا.   

قالت راشيل روثمان ، المدير المشارك لمركز جرانثام للعقود المستقبلية المستدامة بجامعة شيفيلد: "أول شيء يجب قوله هو أن الهيدروجين غير موجود حقًا بشكل طبيعي ، لذا يجب إنتاجه".

قالت: "لديها الكثير من الإمكانات لمساعدتنا على إزالة الكربون للمضي قدمًا ، لكننا بحاجة إلى إيجاد طرق منخفضة الكربون لإنتاجه في المقام الأول" ، مضيفة أن طرق الإنتاج المختلفة "تم الإشارة إليها بألوان مختلفة".

قال روثمان لشبكة CNBC: "يأتي حوالي 95٪ من الهيدروجين لدينا اليوم من إعادة تشكيل غاز الميثان بالبخار وله بصمة كربونية كبيرة مرتبطة به ، وهذا ما يسمى بالهيدروجين" الرمادي "".

الهيدروجين الرمادي هو وفقا لشركة الطاقة الشبكة القومية، "مُنشأ من الغاز الطبيعي أو الميثان." وتقول إن غازات الاحتباس الحراري المصاحبة للعملية لم يتم القبض عليهم، ومن هنا جاءت البصمة الكربونية التي يشير إليها روثمان.

من الواضح أن هيمنة مثل هذه الطريقة تتعارض مع صافي الأهداف. نتيجة لذلك ، يتم الآن طرح مجموعة من مصادر وأنظمة وألوان الهيدروجين كبدائل.

وتشمل هذه الهيدروجين الأخضر ، الذي يشير إلى الهيدروجين المنتج باستخدام مصادر الطاقة المتجددة والتحليل الكهربائي ، مع التيار الكهربائي تقسيم الماء إلى أكسجين وهيدروجين.

من ناحية أخرى ، يشير الهيدروجين الأزرق إلى استخدام الغاز الطبيعي - الوقود الأحفوري - واستخدام وتخزين الكربون. كان هناك مناقشة مشحونة حول الدور الذي يمكن أن يلعبه الهيدروجين الأزرق في إزالة الكربون من المجتمع.

إلى جانب اللون الأزرق والأخضر ، هناك لون آخر يجذب الانتباه وهو اللون الوردي. مثل الهيدروجين الأخضر ، تتضمن عمليته التحليل الكهربائي ، ولكن هناك فرق رئيسي: اللون الوردي يستخدم للطاقة النووية.

قال روثمان: "إذا قسمت ... الماء ، تحصل على الهيدروجين والأكسجين". "لكن تقسيم الماء يتطلب طاقة ، لذا فإن ما يدور حوله الهيدروجين الوردي هو تقسيم الماء باستخدام الطاقة التي أتت من الطاقة النووية."

هذا يعني أن "النظام بأكمله منخفض الكربون ، لأنه ... لا يوجد كربون في الماء ... ولكن أيضًا مصدر الطاقة منخفض للغاية من الكربون لأنه نووي."

إلى جانب التحليل الكهربائي ، أشار روثمان إلى أنه يمكن أيضًا استخدام الطاقة النووية مع ما يسمى بالدورة الحرارية الكيميائية.

وأوضحت أن هذا أدى إلى تسخير درجات حرارة عالية جدًا لتقسيم الماء إلى أكسجين وهيدروجين. 

يحتوي الهيدروجين الوردي بالفعل على بعض المؤيدين المهمين. من بينها EDF Energy ، التي طرحت فكرة إنتاج الهيدروجين في Sizewell C ، وهي محطة طاقة نووية بقوة 3.2 جيجاوات مخطط لها في المملكة المتحدة

"في Sizewell C ، نستكشف كيف يمكننا إنتاج واستخدام الهيدروجين بعدة طرق ،" موقع الشركة يقول. "أولاً ، يمكن أن يساعد في تقليل الانبعاثات أثناء إنشاء محطة الطاقة."

ويضيف: "ثانيًا ، بمجرد تشغيل Sizewell C ، نأمل في استخدام بعض الحرارة التي يولدها (جنبًا إلى جنب مع الكهرباء) لجعل الهيدروجين أكثر كفاءة".

EDF Energy ، وهي جزء من شركة متعددة الجنسيات مجموعة EDF، في بيان أرسل إلى CNBC: "الهيدروجين المنتج من الطاقة النووية يمكن أن يلعب دورًا جوهريًا في تحول الطاقة."

كما أقرت الشركة بوجود تحديات تواجه القطاع وتطوره.

وأضافت أن "الهيدروجين في الوقت الحالي وقود مكلف نسبيا ولذا فإن التحدي الرئيسي أمام الهيدروجين الإلكتروليتي منخفض الكربون ، سواء تم إنتاجه من الطاقة المتجددة أو النووية ، هو خفض تكاليف الإنتاج".

كان هذا بحاجة إلى "سياسات داعمة تشجع الاستثمار في مشاريع إنتاج الهيدروجين المبكرة وتشجع المستخدمين على التحول من الوقود الأحفوري إلى الهيدروجين منخفض الكربون."

"إن نمو سوق الهيدروجين منخفض الكربون سيحقق وفورات الحجم و" التعلم بالممارسة "مما سيساعد على تقليل تكاليف الإنتاج."

في حين أن هناك إثارة حول الدور الذي يمكن أن تلعبه الطاقة النووية في إنتاج الهيدروجين وانتقال الطاقة على نطاق أوسع - تقول وكالة الطاقة الدولية ، على سبيل المثال ، إن الطاقة النووية لديها "إمكانات كبيرة للمساهمة في إزالة الكربون من قطاع الطاقة" - من نافلة القول أنها لا يفضلها الجميع .

ومن بين النقاد غرينبيس. تقول المنظمة البيئية: "يتم الترويج للطاقة النووية على أنها حل لمشاكل الطاقة لدينا ، لكنها في الواقع معقدة ومكلفة للغاية للبناء". "كما أنه ينتج كميات هائلة من النفايات الخطرة."

مستقبل متعدد الألوان؟

خلال مقابلتها مع CNBC ، تحدثت روثمان من جامعة شيفيلد عن الصورة الأكبر والدور الذي قد تلعبه أنواع مختلفة من الهيدروجين. هل يمكن أن نرى وقتًا ينخفض ​​فيه مستوى الهيدروجين الأزرق والرمادي إلى الصفر؟

قالت: "يعتمد ذلك على المدة الزمنية التي تنظر فيها" ، مضيفة أنه "في عالم مثالي ، سينخفضون في النهاية إلى مستوى منخفض للغاية."

قال روثمان: "في النهاية ، نتخلص بشكل مثالي من كل الهيدروجين الرمادي لدينا ، لأن الهيدروجين الرمادي له بصمة كربونية كبيرة ونحن بحاجة إلى التخلص منه".

"بينما نقوم بتحسين التقاط الكربون وتخزينه ، قد تكون هناك مساحة للهيدروجين الأزرق والتي لم يتم تقييمها بعد ، اعتمادًا على ... التطورات هناك."

"اللون الوردي والأخضر الذي نعرف أنه يجب أن يكون هناك مساحة لأن هذا هو المكان الذي تحصل فيه حقًا على نسبة منخفضة من الكربون [الهيدروجين] ، ونحن نعلم أنه يجب أن يكون ، ومن الممكن الوصول إلى هناك."

شددت فيونا رايمنت ، كبيرة العلماء في المختبر النووي الوطني في المملكة المتحدة - والتي ، مثل EDF Energy ، وهي عضو في رابطة التجارة Hydrogen UK - على أهمية وجود مجموعة من الخيارات المتاحة في السنوات المقبلة.

"لا يمكن الاستهانة بتحدي صافي الصفر ؛ وقالت لشبكة سي إن بي سي "سنحتاج إلى تبني جميع مصادر توليد الهيدروجين منخفض الكربون لتحل محل اعتمادنا على الوقود الأحفوري".

بينما كان هناك الكثير من الحديث حول استخدام الألوان للتمييز بين الطرق المختلفة لإنتاج الهيدروجين ، هناك أيضًا نقاش حي حول ما إذا كان يجب وجود نظام التصنيف هذا على الإطلاق.

قال روثمان: "ما نريده هو الهيدروجين منخفض الكربون". "وأنا أعلم أن هناك الكثير من الالتباس حول الألوان المختلفة ، وقد سمعت بعض الناس يقولون ..." لماذا لدينا حتى الألوان ، لماذا ليس لدينا الهيدروجين والهيدروجين منخفض الكربون فقط؟ "

"وفي النهاية ، الجزء المنخفض من الكربون هو المهم ، والوردي والأخضر سيفعلان ذلك."