سباق عالمي لإنتاج الهيدروجين الأخضر

هل يمكن للهيدروجين أن يساعد في حل مشاكل الطاقة غير النظيفة في العالم؟

عمليات انتاج الهيدروجين الأخضر
. عمليات انتاج الهيدروجين الأخضر

ناتالي توماس وديفيد شيبرد ونيل هيوم (فايننشال تايمز) 

قبالة الطريق السريع بالقرب من شيفيلد، مدينة شمال إنجلترا، تجذب شركة هيدروجين غير معروفة يعمل بها ما يزيد قليلاً عن 220 موظفًا الاهتمام الدولي مرة أخرى إلى المنطقة.

لقد أنشأت شركة «آي تي إم باور» على مدار العشرين عامًا الماضية، اسمًا دوليًا لنفسها في صناعة الطاقة النظيفة التي استحوذت على اهتمام الحكومات من ألمانيا إلى اليابان، ومصنعها الجديد الذي تبلغ تكلفته 22 مليون جنيه إسترليني – بحجم ملعبين لكرة القدم – ويقوم بتصنيع معدات «المحلل الكهربائي» التي يمكنها استخدام الطاقة المتجددة لإنتاج الهيدروجين من الماء.

وكانت شركة «رويال داتش شل» من العملاء الأوائل، إذ تم نشر العديد من أجهزة المحلل الكهربائي الأول لإنتاج الهيدروجين لمحطات التزود بالوقود في ساحات النفط الرئيسية في المملكة المتحدة.

ومنذ ذلك الحين، شكلت «آي تي إم باور» شراكات مع مجموعات صناعية أخرى بما في ذلك شركة «سنام» الإيطالية والأميركية الألمانية «ليندي» وكلاهما استحوذ على حصص أقلية في شركة شيفيلد، لكنهما يواجهان الآن منافسة من المنافسين الصينيين والأوروبيين والأميركيين.

تضخم الاهتمام بنوع معدات الهيدروجين النظيف التي تنتجها «آي تي إم باور» في السنوات الثلاث الماضية، حيث تنظر الحكومات والشركات والأكاديميون في ما إذا كان الغاز الخفيف عديم اللون – الذي لا ينتج ثاني أكسيد الكربون عند الاحتراق – يمكن أن يساعد في حل بعض مشاكل العالم، والتخلص من مشاكل الطاقة غير النظيفة.

ولعقود من الزمان، تم الترحيب بالهيدروجين كبديل ثوري محتمل للوقود الأحفوري – قامت جنرال موتورز ببناء أول مركبة تعمل بالهيدروجين في الستينيات، ومع ذلك، فقد أعاقت تكاليفها المرتفعة وتعقيداتها المحاولات السابقة لإنشاء اقتصادات جديدة بالكامل تتمحور حول الهيدروجين، والتي غالبًا ما كانت مدفوعة بالارتفاع الحاد في أسعار النفط ونقصه، أو رغبة الحكومات في استقلال الطاقة.

لكن منذ اتفاقية باريس للمناخ لعام 2015، عاد «الهيدروجين منخفض الكربون»، المنتج إما بدون وقود أحفوري أو عن طريق تخزين واحتجاز الانبعاثات المتولدة، إلى جدول الأعمال، حيث تسعى الحكومات التي تتبنى أهدافًا صفرية إلى إيجاد طرق لخفض الانبعاثات من القطاعات شديدة التلوث بما في ذلك التدفئة والصناعات الثقيلة مثل الصلب والنقل لمسافات طويلة.

في العام الماضي، نشر الاتحاد الأوروبي وما لا يقل عن 15 دولة أخرى خططًا للتركيز على الهيدروجين مدعومة في كثير من الأحيان بإعانات للمساعدة في خفض تكاليف الإنتاج، وفقًا لمجموعة الضغط الصناعية أو «مجلس الهيدروجين».

300 مليار دولار

من المتوقع أن يتم استثمار 300 مليار دولار على الأقل، على مستوى العالم خلال العقد المقبل من قبل القطاعين العام والخاص، ويتوقع البعض في الصناعة أنه يمكن أن يساعد الهيدروجين يومًا ما في تلبية ما يقرب من خمس الطلب العالمي على الطاقة، لكن، حتى الآن، تم تخصيص 80 مليار دولار فقط.

ويؤكد غراهام كولي، الرئيس التنفيذي لـ «آي تي إم باور»، أن المملكة المتحدة ستصبح أول اقتصاد يكرس مثل هذا الهدف من خلال التشريع الذي أصدرته حكومة المملكة المتحدة في عام 2019، بشأن صافي الانبعاثات الصفري بحلول عام 2050.

ويتم استخدام الهيدروجين، بالفعل على نطاق واسع في صناعات مثل البتروكيماويات، وفي بداية عام 2019، تراجعت أسهم شركة «آي تي إم باور» حوالي 20 بنسًا.

ومع زيادة الاهتمام بالهيدروجين، ارتفعت قيمة «آي تي إم باور» بأكثر من 2000 % لتصل إلى 2.6 مليار جنيه إسترليني، وفي بعض الأحيان، كانت تنافس قيمة بعض شركات الطاقة التقليدية مثل «سينتريكا»، المالكة لشركة بريتش غاز البريطانية العملاقة المملوكة للدولة سابقًا.

ويراهن المستثمرون على التكنولوجيا التي لا تزال في مهدها، ويتم إنتاج الغالبية العظمى من الهيدروجين من الوقود الأحفوري مثل الغاز الطبيعي والفحم، مما يخلق انبعاثات مكافئة لتلك الصادرة عن إندونيسيا والمملكة المتحدة مجتمعتين – حوالي 830 مليون طن من ثاني أكسيد الكربون سنويًا – وفقًا لوكالة الطاقة الدولية.

الإمدادات العالمية

ما يسمى بالهيدروجين الأخضر – الذي يتم إنتاجه باستخدام الطاقة المتجددة – هو الأمل الكبير للقطاع، لكنه لا يمثل حاليًا سوى حوالي 1 % من إمدادات الهيدروجين العالمية، وهناك شكوك حول كفاءته وما إذا كان يمكن توفير ما يكفي باستخدام الكهرباء المتجددة بسعر مجدي تجاريًا – أو من الغاز الطبيعي باستخدام تقنية احتجاز الكربون وتخزينه، لتقليل الانبعاثات – وعلى النطاق الذي سيحتاجه العالم.

يقول بن غالاغر من شركة «وود ماكينزي» لاستشارات الطاقة: «كل هذا يتوقف على مدى سلوك صانعي القرار الرئيسيين في سياسة الحكومة وعالم الشركات.. ولا يمكنك الوصول إلى هدف 2 درجة مئوية للحد من الارتفاع العالمي في درجات الحرارة المنصوص عليه في اتفاقية باريس بدون الهيدروجين منخفض الكربون».

شركات النفط والغاز في العالم أصبحت من بين أكبر المدافعين عن ثورة الهيدروجين، إذ تراهن على أن الاستخدام الأكبر للغاز يمكن أن يساعد في تأمين مستقبلهم على المدى الطويل.

إحدى الوحدات التي يتم تصنيعها في مصنع ITM موجهة إلى مصفاة شل في راينلاند شمال غرب بون في ألمانيا، حيث تقوم شركة النفط والغاز الرئيسية بتركيب ما سيكون أكبر محلل كهربائي للهيدروجين في العالم، فيما ستكون قادرة على إنتاج حوالي 1300 طن سنويًا من الهيدروجين لاستخدامها في عمليات مثل إزالة الكبريت من الوقود التقليدي.

إعانات ودعم

وسيتم توفير حوالي 150 مليار دولار من قبل الحكومات على مستوى العالم لدعم مشاريع الهيدروجين، في شكل إعانات ودعم، فيما ستنخفض التكاليف بمرور الوقت كما حدث مع طاقة الرياح والطاقة الشمسية البحرية – وهو تحول جعلها أكثر قدرة على المنافسة.

بالنسبة لشركة شل، فإن التوسع في استخدام الهيدروجين الأخضر له فوائد مزدوجة: فهو سيحل محل الهيدروجين المنتج من الوقود الأحفوري الذي تستخدمه بالفعل في مصافيها، وسيخلق أسواقًا جديدة في وقت يكون فيه المستقبل طويل الأجل لأعمالها النفطية الأساسية.

يقول بول بوجرز، نائب رئيس شركة شل للهيدروجين: «إن الشركة متحمسة بشكل خاص بشأن الهيدروجين باعتباره ناقلًا للطاقة».

وينفي أن الشركة تقفز في اتجاه جديد ويقول إنها أصلحت تخطيطها قبل عامين مع اشتداد ضغوط المستثمرين لبذل المزيد من الجهود لمعالجة تغير المناخ، حيث قامت بعكس هندسة سيناريو لتحقيق أهداف اتفاقية باريس.

ويؤكد بوجرز: «سنصل إلى عالم يشكل فيه الهيدروجين أكثر من 10 في المائة من إجمالي مزيج الطاقة في العقود القادمة».

طرق التصنيع

يتم تصنيع الهيدروجين الأخضر باستخدام الكهرباء النظيفة من تقنيات الطاقة المتجددة لتحليل المياه بالكهرباء (H2O) ، وفصل ذرة الهيدروجين داخلها عن الأكسجين المزدوج الجزيئي. حاليا مكلفة للغاية.

كما يتم إنتاج الهيدروجين الأزرق باستخدام الغاز الطبيعي ولكن مع انبعاثات الكربون التي يتم التقاطها وتخزينها أو إعادة استخدامها، كميات ضئيلة في الإنتاج بسبب نقص مشاريع الالتقاط.

والهيدروجين الرمادي هذا هو الشكل الأكثر شيوعًا لإنتاج الهيدروجين، ويأتي من الغاز الطبيعي عن طريق إعادة تشكيل غاز الميثان بالبخار ولكن بدون احتجاز الانبعاثات.

والهيدروجين البني أرخص طريقة لصنع الهيدروجين ولكنه أيضًا الأكثر ضررًا بيئيًا بسبب استخدام الفحم الحراري في عملية الإنتاج.

ويستخدم الهيدروجين الفيروزي عملية تسمى الانحلال الحراري للميثان لإنتاج الهيدروجين والكربون الصلب، لم يثبت على نطاق واسع، مخاوف بشأن تسرب غاز الميثان.

ويعتقد مجلس الهيدروجين – الذي يشمل أعضاؤه شركات النفط مثل «بي بي»، وشركات صناعة السيارات مثل «بي إم دبليو» والشركات المصنعة أن الهيدروجين الأخضر يمكن أن يصل إلى التكافؤ في الأسعار مع ذلك المنتج من الوقود الأحفوري في المناطق الغنية بالطاقة المتجددة في نهاية هذا العقد.

ومع ذلك، فإن مستقبل الهيدروجين لا يزال غير مؤكد، كما يقول غالاغر، الذي يصف مع ذلك الزخم المتجمع وراءه بأنه لا يصدق.

بعد عام 2030، يمكن أن يكون أي افتراض بشأن مستقبل اقتصاد الهيدروجين صحيحًا – في النهاية سوف يعود إلى ما يقرره صناع السياسات وقادة الأعمال.