ما هو غاز الهيدروجين
الهيدروجين هو بديل نظيف للميثان ، المعروف أيضًا باسم الغاز الطبيعي. إنه العنصر الكيميائي الأكثر وفرة ، ويقدر أنه يساهم بنسبة 75٪ من كتلة الكون.
هنا على الأرض توجد أعداد هائلة من ذرات الهيدروجين في الماء والنباتات والحيوانات وبالطبع البشر. ولكن في حين أنه موجود في جميع الجزيئات تقريبًا في الكائنات الحية ، فإنه نادر جدًا كغاز - أقل من جزء واحد في المليون من حيث الحجم.
يمكن إنتاج الهيدروجين من مجموعة متنوعة من الموارد ، مثل الغاز الطبيعي والطاقة النووية والغاز الحيوي والطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح. التحدي هو تسخير الهيدروجين كغاز على نطاق واسع لتزويد منازلنا وشركاتنا بالوقود.
ما سبب أهمية غاز الهيدروجين كمصدر للطاقة النظيفة في المستقبل؟
الوقود مادة كيميائية يمكن "حرقها" لتوفير طاقة مفيدة. يعني الاحتراق عادةً أن الروابط الكيميائية بين العناصر الموجودة في الوقود تنكسر وتتحد العناصر كيميائيًا مع الأكسجين (غالبًا من الهواء).
لسنوات عديدة ، استخدمنا الغاز الطبيعي لتدفئة منازلنا وأعمالنا ، ومحطات الطاقة لتوليد الكهرباء ؛ حاليًا 85٪ من المنازل و 40٪ من كهرباء المملكة المتحدة تعتمد على الغاز. الميثان هو المكون الرئيسي "للغاز الطبيعي" من حقول النفط والغاز.
لقد واصلنا استخدام الغاز الطبيعي لأنه مورد متاح بسهولة ، وهو فعال من حيث التكلفة وبديل أنظف للفحم - الوقود الأحفوري الأقذر الذي اعتمدنا عليه تاريخيًا للتدفئة وتوليد الكهرباء.
عندما يتم حرق الغاز الطبيعي ، فإنه يوفر طاقة حرارية. لكن منتج النفايات بجانب الماء هو ثاني أكسيد الكربون ، والذي عند إطلاقه في الغلاف الجوي يساهم في تغير المناخ. عندما نحرق الهيدروجين ، فإن منتج النفايات الوحيد هو بخار الماء.
ما الفرق بين الهيدروجين الأزرق والهيدروجين الأخضر؟
يتم إنتاج الهيدروجين الأزرق من مصادر الطاقة غير المتجددة ، باستخدام إحدى طريقتين أساسيتين. إعادة تشكيل غاز الميثان بالبخار هي الطريقة الأكثر شيوعًا لإنتاج كميات كبيرة من الهيدروجين وهي مسؤولة عن معظم الإنتاج العالمي. تستخدم هذه الطريقة مصلحًا يتفاعل مع البخار عند درجة حرارة وضغط مرتفعين مع الميثان ومحفز من النيكل لتكوين الهيدروجين وأول أكسيد الكربون.
بدلاً من ذلك ، يستخدم الإصلاح الذاتي الأكسجين وثاني أكسيد الكربون أو البخار للتفاعل مع الميثان لتكوين الهيدروجين. يتمثل الجانب السلبي لهاتين الطريقتين في أنهما ينتجان الكربون كمنتج ثانوي ، لذا فإن احتجاز الكربون وتخزينه (CCS) ضروري لاحتجاز هذا الكربون وتخزينه.
يتم إنتاج الهيدروجين الأخضر باستخدام الكهرباء لتشغيل محلل كهربائي يقوم بفصل الهيدروجين عن جزيئات الماء. تنتج هذه العملية هيدروجينًا نقيًا ، بدون منتجات جانبية ضارة. ميزة إضافية هي أنه نظرًا لأن هذه الطريقة تستخدم الكهرباء ، فإنها توفر أيضًا إمكانية تحويل أي فائض من الكهرباء - التي يصعب تخزينها (مثل فائض طاقة الرياح) - إلى التحليل الكهربائي ، وذلك باستخدامه لإنتاج غاز الهيدروجين الذي يمكن تخزينه في المستقبل احتياجات الطاقة.
هل غاز الهيدروجين يستخدم بالفعل كوقود؟
نعم. توجد بالفعل سيارات تعمل بخلايا وقود الهيدروجين. يوجد في اليابان 96 محطة عامة للتزود بالوقود بالهيدروجين ، مما يسمح لك بالملء تمامًا كما تفعل بالبنزين أو الديزل وفي نفس الإطار الزمني لسيارة الوقود التقليدية. يوجد في ألمانيا 80 من محطات الهيدروجين هذه والولايات المتحدة في المركز الثالث بـ 42 محطة.
يعد الهيدروجين أيضًا خيارًا مثيرًا للوقود خفيف الوزن للنقل البري والجوي والشحن. تمتلك شركة التوصيل الدولية DHL بالفعل أسطولًا مكونًا من 100 "شاحنة صغيرة H2" ، قادرة على السفر لمسافة 500 كيلومتر دون إعادة التزود بالوقود.
ما هي المكابح المحتملة لتسريع استخدام غاز الهيدروجين كطاقة نظيفة؟
لكي يكون الهيدروجين بديلاً قابلاً للتطبيق للميثان ، يجب إنتاجه على نطاق واسع اقتصاديًا وتحتاج البنية التحتية الحالية إلى التكيف.
الخبر السار هو أنه يمكن نقل الهيدروجين عبر خطوط أنابيب الغاز ، مما يقلل من التعطيل ويقلل من كمية البنية التحتية باهظة الثمن اللازمة لبناء شبكة نقل هيدروجين جديدة. لن تكون هناك أيضًا حاجة لتغيير الثقافة في حياتنا المنزلية ، حيث اعتاد الناس على استخدام الغاز الطبيعي للطبخ والتدفئة ، وظهور مكافئات طاقة الهيدروجين.
ما الذي تفعله الشبكة الوطنية للنهوض بالهيدروجين كوقود صديق للبيئة؟
لقد التزمنا بتحقيق صافي صفر بحلول عام 2050 ، مما يعني أننا بحاجة إلى البدء في الاستعداد لتغيير استخدامنا للغاز خلال السنوات القادمة. إحدى الطرق التي نقترحها للقيام بذلك هي من خلال الهيدروجين.
يقوم نظام النقل الوطني الحالي (NTS) بنقل الغاز الطبيعي عبر المملكة المتحدة ، ويعتمد الأفراد والشركات والصناعة على شبكتنا.
NTS هي شبكة فريدة ومعقدة تستخدم الأنابيب الفولاذية لنقل الغاز الطبيعي تحت ضغوط عالية. نحن بحاجة إلى أن نفهم تمامًا التأثير الذي يمكن أن يحدثه التعرض للضغط العالي للهيدروجين على الأنابيب ، قبل أن يتم تحويل الشبكة. هناك حاجة إلى اختبارات مكثفة وتجارب مفصلة لتحديد التعديلات التي قد نحتاج إلى إجرائها لنقل الهيدروجين بأمان.