Ben Queisser

الهيدروجين منخفض الكربون ليس مجرد تقدم تكنولوجي بسيط؛ بل يشير إلى تحول جذري في كيفية إدراكنا واستخدامنا للطاقة. كان الهيدروجين منخفض الكربون في السابق مُهمشًا بسبب الوقود التقليدي، ولكنه الآن يبرز كقوة تحويلية في طليعة جهودنا لمكافحة تغير المناخ. يمتلك هذا الناقل الطاقي النظيف والمتعدد الاستخدامات، القدرة على إحداث ثورة في قطاعات متعددة، مما يفتح عصرًا جديدًا من الاستدامة والمسؤولية البيئية.

تحول جذري في الطاقة الخضراء

الهيدروجين، على عكس الإلكترون الذي يمكنه نقل الطاقة النظيفة عبر كابلات نحاسية متصلة على مسافات طويلة، هو جزيء يمكن دمجه في أشكال متعددة من المادة – غازية وسائلة وصلبة – مما يعطي الطاقة المتجددة والنظيفة مرونة أكبر لتدخل في احتياجاتنا اليومية. إنها طاقة متجددة دون الحاجة للتوصيل. استخدام الهيدروجين بهذه الطريقة يعني أنه يمكنك الوصول إلى أدنى محتوى كربوني ممكن، ولهذا السبب يُطلق عليه “الأخضر”.

في مجال النقل، حيث يساهم الوقود التقليدي بشكل كبير في التلوث الجوي وانبعاثات غازات الدفيئة، يظهر الهيدروجين كعامل تغيير جذري. تعد مركبات خلايا وقود الهيدروجين بديلاً بدون انبعاثات، حيث تنتج فقط بخار الماء كمنتج ثانوي للتفاعل الكيميائي الكهربائي بين الهيدروجين والأكسجين. يعالج ذلك مخاوف جودة الهواء في المناطق الحضرية ويقلل من البصمة الكربونية الإجمالية لقطاع النقل.

القدرة على تشغيل الحافلات والشاحنات وقطاعات النقل البحري والجوي تقدم حلًا ملموسًا وقابلًا للتوسع للتخفيف من الأثر البيئي لأنظمة التنقل العالمية لدينا. تحسين كفاءة ومتانة وقدرة تحمل خلايا الوقود لتطبيقات متنوعة في النقل والتدفئة وتوليد الطاقة، سوف يوسع أيضًا من نطاق الهيدروجين.

مصدر طاقة دائري

توجد فرص متعددة لاستغلال الهيدروجين الأخضر في عدة قطاعات، وليس قطاع النقل هو المثال الوحيد. عندما نتعامل مع انبعاثات الكربون، نواجه تحديًا في النظام الطاقي بأكمله من خلال التعامل مع احتراق الوقود الأحفوري. يمكننا أن نجمع بين الكربون الملتقط والهيدروجين الأخضر ونقوم بعكس هذه العملية لإنتاج وقود كربوني قابل لإعادة التدوير أو دورته، وهذا يسمح لنا بإيقاف الدورة المستمرة وغير المتحكمة لإطلاق ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي للكوكب.

إلى جانب النقل، يمتد تأثير الهيدروجين إلى العمليات الصناعية، التي غالبًا ما تكون من المساهمين الرئيسيين في انبعاثات الكربون. وتبرز مرونة الهيدروجين عندما يصبح ضروريًا في إزالة الكربون من الصناعات مثل إنتاج الصلب والأسمنت.

من خلال عملية تُعرف باسم التخفيض المباشر بالهيدروجين، يمكن لمصنعي الصلب استبدال الطرق التقليدية المكثفة لاستخدام الكربون، مما يقلل بشكل كبير من الانبعاثات. وتطوير تطبيقات الهيدروجين لتلبية الاحتياجات الخاصة لصناعات مثل إنتاج الصلب والطيران والشحن البحري، سيتطلب نهجًا مبتكرًا مثل أنظمة خلايا الوقود المخصصة وتقنيات الاحتراق المُحسّنة.

تمهيد الطريق لمستقبل خالٍ من الكربون

نيوم، المنطقة الواقعة في شمال غرب المملكة العربية السعودية، وهي منطقة تطوير حقل أخضر ومشروع بنية تحتية طموح، قد أظهرت إمكانية إنتاج الهيدروجين الأخضر على نطاق واسع. كمنطقة، تتمتع نيوم بموارد شمسية ورياح وفيرة، مما يجعلها مواتية لمشاريع الطاقة المتجددة. استراتيجية نيوم متطابقة مع أهداف اقتصاد الهيدروجين الأخضر. وعلى هذا النحو، تقوم شركة نيوم للهيدروجين الأخضر وشركاؤها في الصناعة ببناء أكبر مصنع في العالم لإنتاج الهيدروجين الأخضر من خلال التحليل الكهربائي الذي يتم تشغيله بواسطة مصادر الطاقة المتجددة.

ENOWA هي الشركة الفرعية لـNEOM المختصة بالطاقة المستدامة والمياه والهيدروجين، وهي تعتبر جزءًا محوريًا في تشكيل منظومة الطاقة في المنطقة. معًا، تأمل هذه الكيانات في إعادة تعريف إمكانيات مدينة حديثة واعية بيئيًا. لقد كانت التقنيات المبتكرة حاسمة في تحقيق هذه الرؤية، وقد دفعت بالتحول نحو إنتاج الهيدروجين المستدام. وتؤدي التطور في عملية التحليل الكهربائي، وبشكل أساسي من خلال تطوير أجهزة التحليل الكهربائي الفعالة وذات التكلفة المنخفضة، دورًا مركزيًا. وتعتبر التطورات في تكنولوجيا أجهزة التحليل الكهربائي لتقسيم الماء باستخدام الكهرباء المتجددة ضرورية. وتشمل مجالات التركيز مواد ذات كفاءة عالية، وتصنيع منخفض التكلفة والتكامل مع مصادر الطاقة المتجددة المتغيرة مثل: الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.

تسريع تبني الهيدروجين

تطوير مواد جديدة لتخزين كميات كبيرة من الهيدروجين بتكلفة منخفضة ودون خسائر طاقة كبيرة، أمر حاسم لتسهيل النقل واستقرار طويل الأمد. وتحويل خطوط الأنابيب القائمة وبناء أخرى جديدة لنقل الهيدروجين مع استكشاف حاملات بديلة، مثل: الهيدريدات العضوية السائلة أو الأمونيا، يمكن أن يوفر خيارات توصيل أكثر مرونة وفعالية من حيث التكلفة.

تهدف ENOWA إلى تحقيق مستقبل مستدام ومعتمد على الهيدروجين، وتعتبر التعاونات العالمية والاستثمار في البحث أمرًا حاسمًا لتعجيل تبني هذا المصدر الطاقوي الثوري. ولهذا السبب، تقوم ENOWA بإنشاء مركز الابتكار وتطوير الهيدروجين ومعهد البحوث التطبيقية للهيدروجين الأخضر والوقود الإلكتروني في مدينة أوكساجون الصناعية في نيوم.

تهدف نيوم إلى جذب خبراء الطاقة والباحثين وتمكينهم من العمل جنبًا إلى جنب مع القطاعات والصناعات الناشئة في المنطقة. ويتم تحقيق ذلك من خلال إنشاء مركز للبحث والتطوير في نيوم، يجمع الخبراء والباحثين وقادة الصناعة.

مسار تكامل الهيدروجين

على المستوى العالمي، كان إنتاج الهيدروجين يفوق إمكانية الوصول التجاري بدون دعم حكومي كبير. ولذلك، تدرك الحكومات الحاجة إلى التخطيط الاستراتيجي والاستثمار في هذا المجال، وتوفر حوافز وإطارات تنظيمية ودعمًا للبنية التحتية لدفع مشاريع الهيدروجين للأمام.
في الوقت نفسه، يضمن التفاعل مع القطاع الخاص المدفوع بالابتكار والاستثمار أن تتم تطوير تقنيات الهيدروجين، وتوسيع نطاقها ودمجها في أنظمة الطاقة الرئيسية.

يظهر تطوير البنية التحتية كتحدٍ رئيسي في مسار تكامل الهيدروجين. ولتسهيل تبني الهيدروجين بسلاسة كمصدر طاقة رئيسي، هناك حاجة ملحة لشبكة قوية من مرافق الإنتاج، وحلول التخزين، وأنظمة النقل. بالإضافة إلى ذلك، تعتبر التطورات في بنية النقل التحتية، بما في ذلك خطوط الأنابيب ومحطات التزويد بالوقود، مكونات حاسمة في ضمان إمكانية الوصول وتوزيع الهيدروجين عبر قطاعات متنوعة.

ومع ذلك، تتمتع الهيدروجين بمرونة وقدرة على الاندماج كناقل طاقة في مواد كيميائية ووقود مثل الأمونيا، والميثانول أو حتى الوقود الكربوني الدائري الصناعي مثل البنزين أو الكيروسين، مما يفتح مسارًا كاملاً لاستخدام البنيات التحتية الموجودة. تقلل هذه القابلية للتكيف من الوقت اللازم للتنفيذ، وتقدم طريقة أرخص بكثير من بناء خطوط طاقة جديدة كاملة لنقل الطاقة المتجددة.

الثقة والاستدامة في اقتصاد الهيدروجين

يتعين علينا أن نولي أهمية قصوى لإنشاء أنظمة قوية وشفافة للتصديق على المنشأ والبصمة البيئية للهيدروجين. يعتبر هذا الأمر حاسمًا لتعزيز ثقة المستهلك وبناء سوق مستدامة. من الضروري أن نتجاوز محاولات تصنيف الهيدروجين المنخفض الكربون بواسطة إجباره على الدخول في نظام تصنيف بناءً على تصنيف الألوان. يجب علينا بناء فهم الجمهور لإمكانات الهيدروجين المنخفض الكربون وتأثيره، وهذا يعتبر أمرًا أساسيًا لتحقيق التبني الواسع النطاق وجذب الاستثمارات.

ونحن نقف على عتبة ثورة الهيدروجين، تصبح إمكانيات مستقبل مستدام في متناول اليد. ابتكار الهيدروجين ليس تغييرًا جذريًا يتطلب جحافل من خبراء التكنولوجيا لاختراع المستقبل، بل هو تقدم تقني مباشر يمكن مقارنته بما لاحظناه في صناعة الطاقة الشمسية. التغيير الجذري الوحيد مع الهيدروجين هو أن لديه القدرة على إعادة تشكيل الطريقة التي نتعامل بها مع الطاقة ونستهلكها.

إعداد: وحدة الترجمات بمركز سمت للدراسات
المصدر: World Economic Forum