طيف الهيدروجين.. عالم من الألوان يرسم مسار الصفر الصافي

يعد الهيدروجين غازا عديم اللون والرائحة إلا أنه يأخذ ألوانا مختلفة اعتمادا على نوعية إنتاجه.

علميا، في الأساس لا تتغير بنية وخصائص جزيء الهيدروجين بين الألوان.

• هيدروجين كندا.. هل ينقذ ألمانيا من تحدي الغاز؟
• خفض تكلفة الوقود للنصف.. هيدروجين كوريا الجنوبية تنافسي ونظيف
  

قوس قزح الهيدروجين:

1. الهيدروجين الأخضر

يشار إلى الهيدروجين الأخضر باسم "الهيدروجين النظيف" لأنه يتكون باستخدام الكهرباء النظيفة من مصادر الطاقة المتجددة الفائضة، مثل الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح، وذلك من خلال تحليل المياه بالكهرباء لتقسيم الماء إلى مكوناته من الهيدروجين والأكسجين، وبالتالي إطلاق ثاني أكسيد الكربون الصفري في هذه العملية.

يشكل الهيدروجين الأخضر حاليًا نسبة صغيرة من إجمالي الهيدروجين نظرًا لأن إنتاجه مكلف، إلا أن سعر الهيدروجين الأخضر سينخفض عندما يصبح أكثر شيوعا كما انخفضت أسعار الطاقة من طاقة الرياح.

وتتبنى أستراليا بنشاط الفرص المتعلقة بالهيدروجين، وتعد محاور الطاقة الهيدروجينية الخضراء جزءا من خطة بناء منطقة الطاقة المتجددة في نيو ساوث ويلز (REZ)، وقد ضمنت الوكالة الأسترالية للطاقة المتجددة (ARENA) 105 ملايين دولار لتمويل ثلاث منشآت تجارية للهيدروجين الأخضر مقررة في فيكتوريا وغرب أستراليا.

ومع الالتزامات الوطنية والدولية لخفض انبعاثات الكربون والوصول إلى صافي صفر كربون بحلول عام 2050، يمكن للهيدروجين الأخضر أن يلعب دورًا مهمًا في صناعة إزالة الكربون وإنشاء شبكة موثوقة للطاقة النظيفة، لذا قد لا يكون الهيدروجين الأخضر مجرد وسيلة لأستراليا لإزالة الكربون، بل فرصة تصدير مستقبلية كبيرة للبلاد.

2. الهيدروجين الأزرق

يتم إنتاج الهيدروجين الأزرق بشكل أساسي من الغاز الطبيعي، باستخدام عملية تسمى إعادة التشكيل بالبخار، والتي تجمع بين الغاز الطبيعي والماء الساخن في شكل بخار، ويكون الناتج هو الهيدروجين، ويتم إنتاج ثاني أكسيد الكربون كمنتج ثانوي. لذا فإن تعريف الهيدروجين الأزرق يشمل استخدام احتجاز الكربون وتخزينه (CCS). بالتي تمنع إطلاق غالبية انبعاثات الكربونفي الغلاف الجوي. لذا يوصف الهيدروجين الأزرق بأنه "هيدروجين منخفض الكربون".

3. الهيدروجين الرمادي

حاليًا، هذا هو الشكل الأكثر شيوعا لإنتاج الهيدروجين، ويتكون الهيدروجين الرمادي من الغاز الطبيعي أو الميثان باستخدام إعادة تشكيل بخار الميثان ولكن دون التقاط الغازات الدفيئة الناتجة عن العملية، والهيدروجين الرمادي هو بالأساس هيدروجين أزرق لكن بدون استخدام احتجاز الكربون وتخزينه.

4. الهيدروجين الأسود والبني

يتم إنتاج الهيدروجين الأسود من الفحم الحجري والبني من الليغنيت، لذا يعد الهيدروجين الأسود والبني هو النقيض المطلق للهيدروجين الأخضر في طيف الهيدروجين وهو الأكثر ضررا بالبيئة.

وقد أعلنت اليابان وأستراليا عن مشروع جديد لتحويل الفحم البني إلى الهيدروجين مؤخرا، وسيستخدم هذا المشروع الفحم البني في أستراليا لإنتاج الهيدروجين المسال، والذي سيتم شحنه بعد ذلك إلى اليابان للاستخدام منخفض الانبعاثات.

5. الهيدروجين الوردي

يتم توليد الهيدروجين الوردي من خلال التحليل الكهربائي الذي يعمل بالطاقة النووية. والذي يمكن الإشارة له أيضًا بالهيدروجين الأرجواني أو الأحمر، بالإضافة إلى ذلك يمكن استخدام درجات الحرارة العالية جدا من المفاعلات النووية في إنتاج أنواع الهيدروجين الأخرى عن طريق إنتاج البخار لتحليل كهربائي أكثر كفاءة أو إعادة تشكيل غاز الميثان بالبخار القائم على الغاز الأحفوري، وقد تم توقيع أول صفقة تجارية للهيدروجين الوردي في يناير/كانون الثاني 2022 لتقدم محطة سويدية للطاقة النووية الهيدروجين الوردي إلى شركة الغاز الصناعية العملاقة ليندي.

6. الهيدروجين الفيروزي

هو نوع جديد في مخططات ألوان الهيدروجين ولم يتم إنتاجه على نطاق واسع. وهو يتكون باستخدام عملية تسمى الإحلال الحراري للميثان لإنتاج الهيدروجين والكربون الصلب، وفي المستقبل قد يتم تقييم الهيدروجين الفيروزي على أنه هيدروجين منخفض الانبعاثات، ويعتمد على العملية الحرارية التي تعمل بالطاقة المتجددة والكربون الذي يتم تخزينه أو استخدامه بشكل دائم. 

7. الهيدروجين الأصفر

هو وجه جديد نسبيًا للهيدروجين المُنتج من خلال التحليل الكهربائي باستخدام الطاقة الشمسية.

8. الهيدروجين الأبيض

هو هيدروجين جيولوجي طبيعي موجود في الرواسب الجوفية ويتم تكوينه من خلال التكسير. ويمكن الوصول إليها بسهولة نسبيًا عن طريق حفر بئر، حيث ينقل أحد الآبار في مالي الهيدروجين بنشاط منذ عام 2012. إلا أنه لا توجد استراتيجيات لاستغلال هذا الهيدروجين في الوقت الحاضر ولكن المشاريع الاستكشافية جارية في البرازيل وأستراليا وأجزاء أخرى من العالم. 

مستقبل الهيدروجين كطاقة نظيفة

في المستقبل، قد تتلاشى بعض ألوان الهيدروجين من حيث الأهمية، إلا أن قوس قزح الهيدروجين سيلعب دورا مهما في الوصول إلى صافي الصفر، حيث نقوم بتقليل اعتمادنا التاريخي على الوقود الأحفوري والبحث عن بدائل صديقة للبيئة لتزويد كافة مناحي الحياة بالطاقة.

كما سيحتاج الهيدروجين إلى استخدامه في القطاعات التي يكون استخدامه منخفضا فيها، مثل النقل والمباني وتوليد الطاقة، حيث لا يتوسع الهيدروجين النظيف بالسرعة الكافية لتحقيق إمكاناته، ويرجع ذلك جزئيا إلى انخفاض أسعار الوقود الأحفوري، لذا.. أطلق المنتدى الاقتصادي العالمي مبادرة تسريع الهيدروجين النظيف، كجزء من خطة مكافحة التغير المناخي.