ميزات ومشاكل تخزين الطاقة الهيدروجينية

طاقة الهيدروجين
اعلان

أعادت الظروف المحيطة بتفشي فيروس كورونا، سلوك المستهلكين في استخدام الطاقة، عبر سياسات زيادة الاعتماد على الهيدروجين الصديق للبيئة، مقابل تقليل الاعتماد على مصادر الوقود الأحفوري (الكربون)، تدريجياً.

وعلى الرغم من أسعار النفط الرخيصة حاليا أحد أنواع مصادر الطاقة الأحفورية، إلا أن المستقبل القريب سيكون لمصادر الطاقة الصديقة للبيئة وفي مقدمتها الهيدروجين.

وأوضح خبراء في دراسة نشرتها جامعة أوكسفورد البريطانية، في أيار الفائت أن بإمكان الحكومات دعم قطاع الطاقة النظيفة من خلال بناء شبكات النقل الكهربائي وإصلاح أسواق الطاقة لتقليل جاذبية الوقود الأحفوري، بينما سيتولى القطاع الخاص مسألة التمويل والبناء.

وركزت الدراسة أيضاً على قطاع بطاريات أيون الليثيوم، الذي يتطور تدريجيًا وسط توقعات بتفوقه على التقنيات التقليدية في الأعوام الخمسة المقبلة، على الرغم من عدم قدرته حتى الآن على منافسة التقنيات المستخدمة حاليًا، من الناحية المادية والتشغيلية.

محرك السيارة الهيدروجينية
محرك السيارة الهيدروجينية

الاعتماد على الهيدروجين

تفشي الوباء أدى إلى زيادة الاعتماد على الهيدروجين كحامل للوقود والطاقة، لا سيما وأن هذا النوع من الغازات يعتبر وقوداً نظيفاً وآمناً بيئياً.

ويعتبر أن غاز الهيدروجين، الذي لا يطلق غازات ضارة أثناء احتراقه ويمتلك طاقة عالية، سيحل بشكل تدريجي مكان المصادر الأحفورية للطاقة، التي تتسبب بالانبعاثات الكربونية الضارة.

ويعتبر الهيدروجين من المصادر البديلة الحاملة للطاقة، والتي ستكون قبلة رئيسة في عديد الصناعات أبرزها إنتاج السيارات، كإحدى أدوات توليد الطاقة، إلى جانب مصادر الطاقة الجديدة والمتجددة.

إقرأ أيضاً: خصائص عديدة تؤهل الهيدروجين لان يكون مصدر اساسي للطاقة

طاقة الهيدروجين

وأشارت الدراسة إلى أن قطاع الطاقة الهيدروجينية هو المالك الأكبر للإمكانيات، وتوقع الخبراء بمستقبل واعد للقطاع ودخوله في صناعات عدة؛ منها الصلب والإسمنت والآليات الثقيلة، وإن استطعنا تخزينها سنوفر طاقة احتياطية للشبكات الكهربائية.

ويتوقع الخبراء تلبية الهيدروجين لربع احتياجات العالم من الطاقة بحلول العام 2050 بحجم مبيعات يتراوح بين 200 و700 مليار دولار، أي نحو نصف قيمة سوق النفط الحالية، وتتجسد العقبة الوحيدة في حجم الطاقة اللازم لإنتاج الهيدروجين والمقدر بنحو 31320 تيراواط ساعي من الطاقة الكهربائية، في حين أن الإنتاج العالمي من الطاقة الكهربائية في العام 2019 بلغ 26 ألف تيراواط ساعي معظمها أتى من طاقات غير متجددة؛ وفقًا لوكالة بلومبرج.

تخرين الهيدروجين
تخرين الهيدروجين

كيف يجري إنتاج الهيدروجين؟!

ويتم إنتاج غاز الهيدروجين، بواسطة طرق مختلفة، أهمها التحليل الكهربائي للماء والذي يؤدي إلى كسر الروابط الكيميائية بين الأوكسجين والهيدروجين في الماء.

وتعمد التقنية على فصل الهيدروجين والأكسجين عن الماء، بطريقة نظيفة، حيث أن الهيدروجين يشكل بديلًا مهمًا لتوفير الطاقة النظيفة والصديقة للبيئة.

كيف تحل مشكلة تخزين الهيدروجين؟

ولحل مشكلات التخزين، صمم فريق بحثي من جامعة نورث وسترن الأمريكية، وصنعَ موادًا جديدة هجينة من مزيج معدني وعضوي، تمتاز بمسامية فائقة وقدرة فريدة على تخزين الهيدروجين والميثان، ما يساعد في تعزيز التحول إلى الجيل المقبل من المركبات الخضراء، والاستغناء عن مشتقات الوقود الأحفوري المضر بالبيئة.

وتخزن المواد الجديدة كمية كبيرة من الهيدروجين والميثان، من المواد الممتزة التقليدية، عند درجات ضغط أكثر أمانًا وبتكاليف أقل بكثير؛ وقال الباحث عمر فرحة، قائد الفريق البحثي «طورنا طريقة تخزين أفضل لغازي الهيدروجين والميثان من أجل مركبات الطاقة النظيفة المستقبلية. مستخدمين المبادئ الكيميائية لتصميم مواد مسامية بترتيب ذري دقيق ما يحقق مسامية فائقة.»

وتحتاج المركبات العاملة بالهيدروجين والميثان حاليًا، إلى ضغط عال، إذ أن ضغط خزان الهيدروجين أكبر 300 مرة من الضغط الموجود في إطارات السيارات. إلا أن تكلفة الوصول إلى ضغط عال مرتفعة، بسبب انخفاض كثافة الهيدروجين، ويبقى الوصول إليه خطر لأن الغاز سريع الاشتعال.

إقرأ أيضاً: سيارات الهيدروجين… وصلت

وقد يساعد تطوير مواد ممتزة جديدة، قادرة على تخزين الهيدروجين والميثان عند درجات ضغط منخفضة، في الوصول إلى تطوير الجيل المقبل من سيارات الطاقة النظيفة.

الوقود الهيدروجيني

والهيدروجين عنصر أساس في الانتقال نحو الطاقة المتجددة على مستوى العالم، وأحد أنواع الوقود البديلة الواعدة لتطبيقات الطاقة المستقبلية، ومصدر بديل خالٍ من ثاني أكسيد الكربون، وينتج عن طريق تقسيم الماء بالطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح. وهو ناقل طاقة قابل للتخزين بكميات كبيرة والنقل لمسافات طويلة، ومادة خام لعديد من التطبيقات الصناعية.

مصادر انتاج الهيدروجين
مصادر انتاج الهيدروجين

تجارب عربية طموحة

وعربيًا؛ تعتزم أرامكو؛ عملاق النفط السعودي، إنشاء أول محطة هيدروجين لتعبئة مركبات خلايا الوقود الهيدروجيني، في المملكة العربية السعودية، ويأتي المشروع الجديد ثمرة تعاون بين أرامكو وشركة إير برودكتس؛ الشركة العالمية الرائدة في مجال الغازات الصناعية، ويُتوقَّع أن يبدأ تشغيلها خلال الشهور القليلة المقبلة.

وتعتزم سلطنة عُمان، أيضًا، إنشاء أول محطة هيدروجين أخضر، في منطقة الدقم على الساحل الشرقي للبلاد، في إطار خطةٍ لتنويع مصادر الطاقة وتقليل انبعاثات الكربون وتأمين حاجة البلاد من الهيدروجين ومشتقاته؛ مثل الميثانول والأمونيا، وتصدير الفائض.

ويقول رئيس جمعية تقنيات الهيدروجين التركية، أن سياسات شركات النفط والطاقة العالمية في تنويع مصادر الطاقة، تشهد تحولات كبيرة منذ 2017، ويعتبر أن “عصر النفط يقترب من نهايته”.

ويضيف: “ستحظر العديد من البلدان مركبات الاحتراق الداخلي بحلول عام 2025، مواكبة التغييرات الجارية في قطاع الطاقة تستحوذ على أهمية كبيرة لاستمرار المساهمة في هذا القطاع، والحد من انبعاثات الكربون”.

السابق
مطعم هولندي يستعين بـ«روبوتات» لتفادي عدوى كورونا!
التالي
عملية خطف محكمة وتكبيل بالجنازير وتهديد بالذبح.. والعصابة «بنغلادشية»!