الهيدروجين الأخضر.. كيف تتشكل سلاسل إمداد طاقة المستقبل؟
مع إقرار قانون الاستثمار في البنية التحتية وقانون خفض التضخم، تقوم الولايات المتحدة باستثمارات كبيرة لتطوير اقتصاد الهيدروجين النظيف.
وفي ضوء ذلك، يُمثل برنامج مراكز الهيدروجين النظيفة الإقليمية (H2Hubs) حجر الزاوية لجهود بناء البنية التحتية لمشروعات الهيدروجين النظيف وتهيئتها في الولايات المتحدة، والذي من خلاله ستستثمر وزارة الطاقة الأمريكية (DOE) نحو 8 مليارات دولار لدعم إنشاء بيئة نظيفة إقليمية بموجب القانون.
مزايا وعيوب نقل الهيدروجين
يمر العالم بمرحلة انتقالية في مجال الطاقة؛ لتقليل الانبعاثات الكربونية وتخفيف تداعيات أزمة تغير المناخ. وفي ضوء ذلك، يبرز اقتصاد الهيدروجين بديلاً مستدامًا وأساسيًا للوقود الأحفوري من شأنه أن يساهم في خفض نسب الكربون في قطاعي النقل والتدفئة. فضلًا عن إمكانية الهيدروجين النظيف في التقليل بشكل كبير من المخاطر الجيوسياسية؛ لأنه يزيد من تنوع موردي الطاقة في المستقبل.
يحتوي الهيدروجين على كثافة طاقة حجمية منخفضة، وتستهلك محطات تسييله الكثير من الطاقة بما قد يصل إلى 13 كيلو وات في الساعة من الكهرباء لكل كجم من الهيدروجين، بما يمثل هذا حوالي 30٪ من الطاقة المخزنة داخل غاز الهيدروجين. فضلًا عن إن تكاليف تركيب الإسالة أعلى من تلك الخاصة بمعدات ضغط الغاز.
هناك أيضًا قضية غليان الهيدروجين المسال، حيث يُفقد بعض السائل للتبخر أثناء عمليات نقل الأوعية. ولكن على مسافات طويلة، يمكن أن يكون الهيدروجين السائل أكثر اقتصادا من المقطورات الأنبوبية، بالنظر إلى أن صهاريج السوائل يمكنها حمل ونقل كتلة أكبر بكثير من الهيدروجين.
اعتبارات النقل والتوزيع الأمثل
يحدث معظم إنتاج الهيدروجين اليوم في مراكز الاستهلاك أو بالقرب منها، ويعتبر النقل المحيطي لمسافات طويلة هو الجانب الأكثر تحديًا في تطوير اقتصاد الهيدروجين، حيث لا تزال البنية التحتية المخصصة للتوزيع والنقل نادرة أو في المراحل الأولى من بدء التشغيل.
ومع ذلك، فإن التوافر المحدود للبنية التحتية المتوسطة سوف يقيد التوسع في الإنتاج، هذا، ومن المرجح أن تشكل تكاليف توزيع وتوصيل الهيدروجين جزءًا أكبر من تكاليف الهيدروجين النهائية، مما يجعل التطوير الفعال من حيث التكلفة للبنية التحتية ذات الصلة أمرًا ضروريًا لاقتصاد الهيدروجين في الولايات المتحدة ليصبح نابضًا بالحياة ومستدامًا.
توجد حاليًا 3 طرق شائعة لتوزيع وتسليم الهيدروجين النقي، أولًا: كغاز في شبكات الأنابيب المخصصة، ثانيًّا: كغاز عالي الضغط في مقطورات الأنابيب، ثالثًا: كسائل مبرد في الصهاريج، كما يتم النظر في ناقلات بديلة مثل الأمونيا وناقلات الهيدروجين العضوي السائل (LOHCs) لنقل الهيدروجين بكميات كبيرة وبعيدة المدى. سيعتمد نقل الأمونيا على البنية التحتية المتطورة للنقل.
في هذا الصدد، اقترحت ورقة بحثية جديدة صادرة عن المجلة الدولية للطاقة الهيدروجينية، طريقة جديدة للحفاظ على استقرار غاز الهيدروجين، وذلك من خلال استخدام النيتروجين الصلب أو الأكسجين كوسيط لإعادة تدوير الطاقة الباردة عبر سلسلة توريد تسييل الهيدروجين؛ حيث عندما يصل ناقل الهيدروجين السائل (LH2) إلى وجهته، فإن عملية إعادة تحويل الهيدروجين إلى غاز تنتج "نيتروجين" أو "أكسجين" صلبًا.
يتم بعد ذلك نقل النيتروجين الصلب أو الأكسجين في الناقل LH2 إلى مرفق تسييل الهيدروجين واستخدامه لتقليل استهلاك الطاقة في تبريد الهيدروجين الغازي.
نتيجة لذلك، يمكن تقليل الطاقة المطلوبة لإسالة الهيدروجين بنسبة 25,4% باستخدام النيتروجين، و27.3٪ باستخدام الأكسجين. ومن هذا المنطلق، فإن ناقل الأكسجين الصلب، هو ناقل الطاقة الأفضل لتسييل الهيدروجين مقارنة بناقل النيتروجين الصلب.
aXA6IDMuMTM2LjIyLjIwNCA=
جزيرة ام اند امز
