إنتاج الهيدروجين بالطاقة الشمسية: الطريقة الصحيحة

إنتاج الهيدروجين بالطاقة الشمسية, الطاقة الشمسية تحلق قدما كمصدر منخفض التكلفة للكهرباء لإنتاج الهيدروجين الأخضر ، كل ذلك بفضل فائض الطاقة الشمسية. تابع القراءة لمعرفة كيف يلبي الهيدروجين الأخضر والطاقة الشمسية احتياجات الطاقة للصناعات القديمة والجديدة.

إنتاج الهيدروجين بالطاقة الشمسية

كما رأينا في منشورنا الأخير ، سيلعب وقود الهيدروجين دورا حاسما في الانتقال إلى إزالة الكربون بالكامل. ولكن لكي يحقق الهيدروجين أهداف الحد من انبعاثات الكربون، يجب أن يتم توليده من الطاقة المتجددة، بدلا من تلويث الوقود الأحفوري.

يكتسب مفهوم تبني ما يسمى ب "الهيدروجين الأخضر" زخما لدى الشركات في جميع أنحاء العالم ، التي ترى فرصا لتوليد الهيدروجين مباشرة من الألواح الشمسية ، وتحديدا باستخدام الطاقة الشمسية ، دون استخدام الكهرباء من شبكة الطاقة.

دور الطاقة الشمسية في شحن الهيدروجين الأخضر

يمكن للطاقة الشمسية تشغيل المحلل الكهربائي لتحويل الماء إلى هيدروجين. إنها عملية إلكتروليتية كثيفة الاستهلاك للطاقة أعاقت تبنيها على نطاق واسع في الماضي.

ولكن، ما هي بعض المشاريع التي تستخدم الهيدروجين اليوم وما هي الإمكانات الحقيقية لتوليد الطاقة؟ دعونا نكتشف ذلك.

استخدام مصادر الطاقة المتجددة الزائدة لإنتاج الهيدروجين الأخضر

يتم حاليا توفير جميع الهيدروجين المنتج تقريبا ، والذي يبلغ حوالي 70 مليون طن كل عام ، من الوقود الأحفوري ، وهو ما يمثل حوالي 6٪ من استهلاك الغاز الطبيعي في العالم و 2٪ من الطلب على الفحم. ولكن نظرا لانخفاض تكاليف توليد الطاقة المتجددة، فإن بناء أجهزة التحليل الكهربائي لإنتاج الهيدروجين من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح يوفر خيارا نظيفا ومنخفض التكلفة، حتى بعد أخذ تكلفة نقل الهيدروجين إلى المستخدمين النهائيين في الاعتبار.

يتطلب إنتاج 70 مليون طن من الهيدروجين الإلكتروليتي 3600 تيراواط ساعة من الكهرباء ، وهو ما يعادل أكثر من إنتاج الطاقة السنوي المشترك للاتحاد الأوروبي ، وفقا لوكالة الطاقة الدولية.

ولكن اليوم هناك إمكانات غير مستغلة في القدرة المتجددة ، حيث يتم فقدان بعض الطاقة الشمسية وطاقة الرياح بسبب القيود المفروضة على شبكات النقل والتوزيع. للحفاظ على الاستقرار ، اضطر بعض مشغلي الشبكات إلى وضع حد أقصى لكمية الطاقة المتجددة التي يتم إرسالها إلى خطوط النقل المحملة بشكل زائد. خلال الأيام العاصفة والمشمسة ، تباع الطاقة المتجددة بأسعار منخفضة غير مربحة ، بل إن بعض المولدات تضطر إلى عدم الاتصال بالإنترنت لتحقيق التوازن في النظام.

على سبيل المثال، وضعت أيرلندا الشمالية وجمهورية أيرلندا هدفا لتوليد 40٪ من الكهرباء من مصادر الطاقة المتجددة بحلول عام 2020، لكن الشبكة كافحت من أجل الاستقرار، مما أدى إلى إهدار بعض إنتاج الرياح والطاقة الشمسية.

المشاريع التي تهدف إلى استخدام التوليد المتجدد الزائد لإنتاج الهيدروجين الأخضر

صممت شركة SolarMarine Energy الناشئة نظاما عائما للطاقة الشمسية للمواقع الساحلية والجزر لإنتاج الهيدروجين. أعلنت شركة ناشئة أخرى ، EI-H2 ، في مايو عن خطط لمشروع الهيدروجين الأخضر بقدرة 50 ميجاوات في كورك في جمهورية أيرلندا لإنتاج 20 طنا يوميا اعتبارا من عام 2023 من توليد الرياح الزائد. وفي يوليو ، دخلت في شراكة مع شركة Zenith Energy المنتجة للوقود لتطوير مشروع الهيدروجين الأخضر والأمونيا بقدرة 3.2 جيجاوات لبدء العمليات في عام 2028 من الرياح البحرية.

وفي مكان آخر، تقوم شركة صن هيدروجين التي تتخذ من الولايات المتحدة مقرا لها، والمعروفة سابقا باسم هايبر سولار، بتطوير لوحة هيدروجين شمسية تولد الهيدروجين من أشعة الشمس وأي مصدر للمياه، بما في ذلك مياه الصرف الصحي ومياه البحر. وتركز الشركة في البداية على توفير الهيدروجين لمركبات خلايا الوقود، لكنها تعتزم أيضا استخدام تقنيتها في البتروكيماويات، فضلا عن التطبيقات الصناعية والسكنية والتجارية.

مع دخول المزيد من مزارع الرياح البحرية ومحطات الطاقة الشمسية على نطاق واسع في السنوات القليلة المقبلة ، من المتوقع أن تزداد تحديات موازنة شبكات الطاقة. لكن الهيدروجين المنتج من الطاقة المتجددة الزائدة يمكن أن يوفر بدوره مصدرا لتخزين الطاقة يتم إطلاقه عندما تكون مستويات الرياح وأشعة الشمس منخفضة. ومن شأن ذلك أن يعالج أحد الشواغل الرئيسية بشأن الطبيعة المتقطعة للطاقة الشمسية وطاقة الرياح ويجعل الانتقال إلى توليد الطاقة المتجددة بنسبة 100٪ حقيقة واقعة.

الهيدروجين الأخضر في النقل

هناك إمكانات كبيرة لاستخدام الهيدروجين في قطاع النقل أيضا - خاصة في المركبات الكبيرة حيث يمكن أن يمثل وزن ونطاق قيادة البطاريات الكهربائية تحديات. يعد النقل الخالي من الكربون أمرا أساسيا لقدرة البلدان على تحقيق أهداف الانبعاثات الصفرية ، حيث يمثل حوالي ربع انبعاثات الكربون الناتجة عن احتراق الوقود.

يعد تزويد السيارة بالوقود أسرع من إعادة شحن البطارية ، مما يجعلها خيارا جذابا لمستخدمي الطريق المتكررين. هناك بالفعل نماذج سيارات تستخدم خلايا وقود الهيدروجين (FCEVs) على الطرق في العديد من البلدان ، بما في ذلك تويوتا ميراي.

في أوروبا ، تم إطلاق اتحاد H2Bus - بما في ذلك أعضاء مثل Everfuel Europe و Wrightbus و Ballard Power Systems و Ryse Hydrogen - في عام 2019 بهدف نشر أسطول من 1000 حافلة تعمل بخلايا وقود الهيدروجين. ويقوم الكونسورتيوم أيضا بتركيب البنية التحتية لجعلها قادرة على المنافسة.

في يونيو ، كشفت النرويج النقاب عن خارطة طريق للهيدروجين كجزء من ميزانيتها الوطنية ، في أعقاب استراتيجيتها للهيدروجين التي تم إطلاقها في يونيو 2020. وتتمثل خطتها قصيرة الأجل في إنشاء خمسة محاور لإنتاج الهيدروجين واستخدامه في النقل البحري بحلول عام 2025 ، مع إنشاء الهيدروجين كبديل قابل للتطبيق بحلول عام 2030. تقترح الميزانية زيادة التمويل لتطوير البنية التحتية للهيدروجين وتسهيل تطوير السوق ، وإنشاء مركز أبحاث الطاقة النظيفة الذي يركز على الهيدروجين والأمونيا.

بالإضافة إلى خلايا الوقود ، يمكن تحويل الهيدروجين إلى عدة أنواع مختلفة من الوقود ، مثل الأمونيا والميثانول والميثان الاصطناعي ، والتي يمكن استخدامها أيضا في النقل.