ما هو الوقود الاخضر

الهيدروجين الأخضر هو وقود عالمي وخفيف وعالي التفاعل، من خلال عملية كيميائية تُعرف باسم التحليل الكهربائي. تستخدم هذه الطريقة تيارًا كهربائيًا لفصل الهيدروجين عن الأكسجين في الماء، إذا تم الحصول على هذه الكهرباء من مصادر متجددة، فسننتج طاقة دون انبعاث ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.

يعتبر وقود الهيدروجين -أو ما يعرف بالهيدروجين الأخضر- مصدرا من مصادر الطاقة النظيفة والمتجددة التي يمكنها أن تساعد في تقليل انبعاثات الكربون وخفض الاعتماد على الوقود الأحفوري.

ويمكن استخدام الهيدروجين كوقود من خلال خلايا الوقود الهيدروجينية، وذلك لتشغيل المركبات وتوليد الكهرباء وتدفئة المباني، عن طريق تحويل الطاقة الكيميائية للهيدروجين إلى طاقة ميكانيكية.

وتعتمد صناعة وقود الهيدروجين على تحليل الماء الذي يتكون من ذرّة أكسجين مركزية ترتبط بها ذرّتا هيدروجين على طرفيها، وهي الطريقة الشائعة حيث تنقسم ذرة الماء إلى هيدروجين وأكسجين، ويتم تبخير الأكسجين في أثناء عملية التحليل.

وتعتبر الميزة الأساسية لوقود الهيدروجين في كون المنتج الثانوي الوحيد هو بخار الماء، وليس ثاني أكسيد الكربون -كما في الوقود الأحفوري- مما يجعله صديقا للبيئة وبديلا عن مصادر الوقود الأحفوري

استخدامات الهيدروجين الأخضر

يمكن استخدام الهيدروجين بشكل مباشر أو تحويله إلى ما يسمى بالمشتقات، مثل الأمونيا والميثانول والميثان الاصطناعي والوقود (مثل وقود الطيران المستدام). يشمل نطاق عمل "مصدر" مختلف أنواع الهيدروجين التي تخدم قطاعات مثل الطاقة أو الصناعة أو النقل، مما يدعم إزالة الكربون من القطاعات كثيفة الانبعاثات مثل الصناعات الثقيلة والشحن والطيران.

علميا من المتعارف على الهيدروجين الأخضر بأنه نوع من الوقود الناتج عن عملية كيميائية يستخدم فيها تيار كهربائي ناتج عن مصادر متجددة لفصل الهيدروجين عن الأكسجين في الماء، وبالتالي تصبح طاقة ناتجة دون انبعاث ثاني أكسيد الكربون بالغلاف الجوي والمسبب للاحتباس الحراري.

أنواع الهيدروجين

هناك عدة أنواع من الهيدروجين، أبرزها، الرمادي والأزرق وتختلف التسميات بحسب طرق الإنتاج.

الأسود والبني

يمثل الهيدروجين الأسود والبني العملية التقليدية لإنتاج الهيدروجين، والذي يستخدم إما الفحم الأسود أوالرمادي. 

تطلق هذه الطريقة كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. 

في عام 2020، كان ما يقرب من خمس الهيدروجين لا يزال يُصنع باستخدام الفحم، وفقا لوكالة الطاقة الدولية (IEA).

الرمادي

الهيدروجين الرمادي مشتق من الغاز الطبيعي. 

وتقول وكالة الطاقة الدولية إنها أكثر طرق الإنتاج شيوعا اليوم، حيث يتم تصنيع ما يقرب من 60٪ من الهيدروجين بهذه الطريقة. 

يولد الهيدروجين الرمادي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون أقل بكثير من الإصدارات السوداء والبنية.

الأزرق

يتضمن الهيدروجين الأزرق إعادة تشكيل بخار الغاز الطبيعي (كما هو الحال مع الهيدروجين الرمادي) ولكن بعد ذلك يتم التقاط انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناتجة. 

وبعد التخلص من تلك الانبعاثات، من خلال تقنيات لتقليل مستوى الكربون، للوصول إلى نسبة نقاوة بنحو 50 بالمائة، يصبح لدينا هيدروجين أزرق.

الهيدروجين الأخضر

في المستوى الثالث نجد الهيدروجين الأخضر، الذي يمثل بديلا جيدا ويعتبر وقودا منعدم الكربون، يُنتج عن طريق التحليل الكهربائي للماء، باستخدام مصادر الطاقة المتجددة مثل الرياح والشمس لفصل الأكسجين عن الهيدروجين في الماء.

ويُعرَّف الهيدروجين الأخضر بأنه هيدروجين ينتج عن طريق تقسيم جزيء الماء H2O إلى هيدروجين وأكسجين، وهذا المسار مختلف تمامًا مقارنة بكل مع الهيدروجين الرمادي والأزرق.

ما الهيدروجين الأخضر؟ وكيف يختلف عن الهيدروجين "الرمادي" التقليدي كثيف الانبعاثات والهيدروجين "الأزرق"؟

 الهيدروجين هو أبسط وأصغر عنصر في الجدول الدوري. وبغض النظر عن كيفية إنتاجه، فإنه ينتهي بنفس الجزيء الخالي من الكربون.

ومع ذلك، فإن مسارات إنتاجه متنّوعة للغاية، وكذلك انبعاثات غازات الاحتباس الحراري مثل ثاني أكسيد الكربون (CO2) والميثان (CH4).

وينتج الهيدروجين الأخضر عند القيام بفصل المياه عن طريق التحليل الكهربائي، والذي يستلزم تمرير تيار كهربائي خلالها.

 وبذلك تنفصل جزيئات المياه إلى هيدروجين وأكسجين. وبهذه الطريقة، يمكن استخراج الهيدروجين من المياه، كما ينطلق الأكسجين في الهواء.

يُعرَّف الهيدروجين الأخضر بأنه هيدروجين ينتج عن طريق تقسيم الماء إلى هيدروجين وأكسجين باستخدام الكهرباء المتجددة. هذا مسار مختلف تمامًا مقارنة بكل من الرمادي والأزرق.

 يتم إنتاج الهيدروجين الرمادي تقليديًا من الميثان (CH4)، وينقسم بالبخار إلى الكربون - السبب الرئيسي لتغير المناخ - والهيدروجين.

تم إنتاج الهيدروجين الرمادي أيضًا بشكل متزايد من الفحم، مع انبعاثات ثاني أكسيد الكربون أعلى بكثير لكل وحدة من الهيدروجين المنتجة، كثيرًا ما يسمى الهيدروجين البني أو الأسود بدلاً من الرمادي.

على عكس الطاقة المتجددة، يحتاج التحليل الكهربائي لإنتاج الهيدروجين الأخضر إلى زيادة كبيرة وتقليل تكلفته ثلاث مرات على الأقل خلال العقد أو العقدين المقبلين.

ما مزايا حلول انتقال الطاقة نحو اقتصاد الهيدروجين "الأخضر"؟

 أكد الدكتور إيمانويل أن الهيدروجين الأخضر يعتبر جزءًا مهمًا من انتقال الطاقة. رغم أنها ليست الخطوة الفورية التالية، حيث نحتاج أولاً إلى زيادة تسريع نشر الكهرباء المتجددة لإزالة الكربون من أنظمة الطاقة الحالية، وتسريع كهربة قطاع الطاقة للاستفادة من الكهرباء المتجددة منخفضة التكلفة، قبل إزالة الكربون في النهاية عن القطاعات التي يصعب كهربتها - مثل الصناعات الثقيلة والشحن والطيران - من خلال الهيدروجين الأخضر.

أين ترى تطور تقنيات الطاقة المتعلقة بالهيدروجين بحلول عام 2030؟

أن هناك طلبا على الهيدروجين بالفعل: وبإزالة الكربون من الأمونيا والحديد والسلع الأخرى الموجودة.

 يمكن للعديد من العمليات الصناعية التي تستخدم الهيدروجين استبدال اللون الرمادي باللون الأخضر أو الأزرق، بشرط أن يتم تسعير ثاني أكسيد الكربون بشكل مناسب أو وضع آليات أخرى لإزالة الكربون من تلك القطاعات.

 بالنسبة لقطاع الشحن والطيران، يختلف الوضع قليلاً. يمكن استخدام الوقود المتسرب، الذي يعتمد على الهيدروجين الأخضر ولكنه مطابق بشكل أساسي لوقود الطائرات والميثانول المنتج من النفط، في الطائرات والسفن الحالية، مع الحد الأدنى من التعديلات أو عدم إجراء أي تعديلات.

في السنوات القادمة، يمكن للسفن التحول إلى الأمونيا الخضراء، وهي وقود ينتج من الهيدروجين الأخضر والنيتروجين من الهواء، والذي لا يحتوي على ثاني أكسيد الكربون.

ولكن ستكون هناك حاجة لاستثمارات لاستبدال المحركات والخزانات، والأمونيا الخضراء حاليًا أغلى بكثير من زيت الوقود.

إن الإجراءات الرئيسية لتسريع إزالة الكربون من الآن وحتى عام 2030 هي:

1- استخدام مصادر الطاقة المتجددة لتوليد الكهرباء.

2- تسريع توليد الطاقة المتجددة (مما سيقلل بشكل أكبر من التكلفة المنخفضة بالفعل للكهرباء المتجددة).

3- توسيع نطاق الاستدامة، الطاقة الحيوية الحديثة واللازمة -من بين أمور أخرى- لإنتاج الوقود الأخضر الذي يتطلب ثاني أكسيد الكربون. نحو هدف الوصول إلى صافي انبعاثات صفرية بحلول عام 2050.