تشنغ تشنغ – أندرو بليكرز

كثيرًا ما يوصف الهيدروجين بأنه عامل رئيسي في إزالة الكربون. لكنه لن يستخدم إلا على نطاق واسع في وقت لاحق، وعلى مستوى أقل جدًا من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.

وضعت دول ومنها الصين واليابان وكوريا الجنوبية وأستراليا خططًا وطنية لتسهيل تطوير الهيدروجين. غير أن بعض المناقشات المرتبطة بهذه الخطط لم تكن متوازنة.

يتكون الهيدروجين النظيف عن طريق التحليل الكهربائي للمياه باستخدام الكهرباء المشتقة في الغالب من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح. وهناك ادعاءات مفادها أنه سيتم بناء صناعات جديدة ضخمة حول تصدير المواد الكيميائية الغنية بالهيدروجين. ولكن موارد الطاقة الشمسية وطاقة الرياح متوفرة على نطاق أوسع بكثير من النفط والغاز والفحم. فيمكن لكثير من البلدان أن تولد معظم احتياجاتها من الكهرباء وتنتج أغلب الهيدروجين النظيف الذي تحتاجه بنفسها.

ومن ناحية أخرى، يمكن القضاء على حوالي 99% من الانبعاثات العالمية ببساطة عن طريق توليد كهرباء عديمة الانبعاثات من الطاقة الشمسية الفولطاضوئية وطاقة الرياح، إلى جانب استخدام الكهرباء في مركبات النقل البري (المركبات الكهربائية) والتدفئة (الأفران الكهربائية والمضخات الحرارية). هذه تقنيات جاهزة منتشرة بالفعل على نطاق واسع. كما تعد المركبات الكهربائية والمضخات الحرارية أكثر كفاءة في استخدام الطاقة بمرتين أو ثلاث إلى سبع مرات من المركبات التي تعمل بخلايا وقود الهيدروجين والحرارة من مواقد الهيدروجين على التوالي. تحدث الكهربة المتجددة لمركبات النقل والتدفئة بشكل أسرع من استخدام الهيدروجين النظيف لأنها أرخص بكثير.

تنتج الطاقة الشمسية الفولطاضوئية وطاقة الرياح تقريبًا 75% من سعة توليد الكهرباء الجديدة المثبتة على مستوى العالم كل عام (النسبة في أستراليا 99%). تكاليف الخلايا الكهروضوئية الشمسية وطاقة الرياح منخفضة وتستمر في الانخفاض. في معظم البلدان تعد طاقتا الشمس والرياح الآن أرخص مصادر الكهرباء المتاحة على الإطلاق. يمكن أن توازن استجابات التخزين والنقل والطلب بسهولة الاختراق العالي لتوليد الطاقة الشمسية المتغيرة وطاقة الرياح بتكلفة منخفضة.

إذن، هل هناك دور للهيدروجين النظيف على نطاق واسع في قطاع الطاقة في الوقت الحالي؟ الجواب القصير هو: لا. الهيدروجين مصدر نظيف للطاقة يمكن استخدامه في العديد من الأماكن. ويمكن للهيدروجين أن يحل محل الفحم أو الغاز لتوليد الكهرباء، والنفط في النقل، والغاز في المباني لتوفير الحرارة. لكن الكهرباء المستمدة من طاقتي الشمس والرياح تقوم بهذا العمل بصورة أفضل كثيرًا.

الهيدروجين هو أداة متعددة الاستخدامات، يمكن استخدامه للقيام بالعديد من الأشياء، ولكنه نادرًا ما يكون أفضل حل لأداء الوظيفة المحددة. فمن الممكن إنتاج الهيدروجين الأخضر من مصادر الطاقة المتجددة عن طريق التحليل الكهربائي، يليه الضغط والشحن ثم الاحتراق. لكن ما يقرب من 75% من الطاقة تُفقد خلال هذه العملية.

يتمثل التأثير الرئيسي لاستخدام الكهرباء في النقل والتدفئة في زيادة الطلب على الكهرباء. لقد أظهرت دراسة حديثة أن الطلب على الكهرباء في أستراليا سيتضاعف مع استخدام الكهرباء في النقل والتدفئة. ويمكن تلبية هذا الطلب المتزايد على الكهرباء باستخدام طاقتي الشمس والرياح، وبالتالي سيتطلب قدرات كافية لتوليد الطاقة المتجددة. مما يطرح سؤالاً آخر: هل موارد الطاقة المتجددة المحلية في شرق آسيا كافية لتلبية الطلب على الطاقة؟ الجواب: نعم.

تتمتع دولة اليابان بموارد متواضعة من طاقتي الشمس والرياح. لكنها تمتلك موارد رياح بحرية واسعة النطاق في منطقتها الاقتصادية الخالصة، مع موارد من طاقتي الشمس والرياح البحرية أكبر 14 مرة مما تحتاجه الدولة لتلبية الطلب الحالي على الكهرباء بنسبة 100% من الكهرباء المتجددة، وسبع مرات أكثر مما هو مطلوب في حالة النقل البري والتدفئة وكذلك الصناعة المكهربة.

والأكثر أهمية، أن التكاليف النموذجية لنظام الكهرباء المتجددة بنسبة 100% من الممكن أن تصبح أرخص من سعر الجملة الحالي للكهرباء، حتى مع تضمين موازنة التكاليف. إن الاستيراد الضخم للهيدروجين غير ضروري وسيؤدي إلى أن تصبح أسعار الكهرباء أعلى بكثير مقارنةً بكهرباء الناتجة من طاقتي الشمس والرياح محلية المصدر.

إذا لم يكن توليد الكهرباء مشكلة، فماذا عن الموازنة؟ إن إمكانات التخزين المحددة لتخزين الطاقة المائية التي يتم ضخها من النهر في شرق آسيا تزيد بأضعاف عن المطلوب لتحقيق التوازن بنسبة 100% من الطاقة المتجددة في شرق آسيا، إضافةً إلى ذلك، تمثل الطاقة المائية التي يتم ضخها 99% من الطاقة المخزنة على مستوى العالم وهي أرخص وأنضج طرق التخزين السائبة المتاحة لموازنة توليد الكهرباء المتغير. كما تستخدم المياه التي يتم ضخها من النهر خزانات اصطناعية صغيرة بدلاً من البحيرات أو الأنهار الطبيعية، مما يقلل من الآثار البيئية والاجتماعية المرتبطة بها.

توفر الطاقة الشمسية وطاقة الرياح وتخزين الطاقة ونقلها مجتمعة كهرباء خالية من الانبعاثات وبأسعار مناسبة لا يمكن أن تحل محل الكهرباء التي تعمل بالغاز أو الفحم فحسب، بل توفر أيضًا الكهرباء الإضافية اللازمة لاستخدام الكهرباء في النقل البري والتدفئة والصناعة. وتمثل هذه المصادر حوالي 75% من الانبعاثات العالمية. ويصعب على الهيدروجين المنافسة مع هذا التوجه بسبب ارتفاع تكاليفه وكفاءته المنخفضة.

لكن سيأتي الوقت ليلعب الهيدروجين دورًا رئيسيًا في القطاعات التي لا يمكن استخدام الكهرباء فيها مباشرة. كما يتطلب الطيران والشحن كثافة طاقة عالية لا تستطيع البطاريات استيعابها. إلى جانب أنه يمكن استخدام الهيدروجين لإنتاج وقود نفاث اصطناعي ووقود شحن. ويمكن أيضًا استخدام الهيدروجين لإنتاج الأمونيا، وهو سماد مهم ومواد أولية كيميائية. وقد يحل الهيدروجين أيضًا محل فحم الكوك في صناعة الصلب.

وقد يكون من المفيد أيضًا إنتاج الهيدروجين باستخدام الكهرباء المضغوطة والاحتفاظ بها لفترات الانخفاض المستمر للرياح وأشعة الشمس ولأقصى قدرة للكهرباء. في شبكة الكهرباء المتجددة 100%، يمكن أن تؤدي الكميات الصغيرة من توليد الهيدروجين من الكهرباء المضغوطة إلى تقليل الحاجة إلى التخزين إلى حد كبير وبالتالي تقليل تكلفة الكهرباء.

تُوجت الشمس والرياح بسباق الطاقة وستهيمن على نظام الطاقة في معظم الدول، بما في ذلك دول شرق آسيا. وسيصبح الهيدروجين بالتأكيد مهمًا في الاقتصاد المستقبلي النظيف. لكن من المهم الحفاظ على وجهة النظر: أنه ستظل لطاقتي الشمس والرياح أهمية كبرى.

إعداد: وحدة الترجمات بمركز سمت للدراسات

المصدر: eastasiaforum