هیدروژن غالباً در رسانه های علمی و عمومی به عنوان گلوله ای نقره ای برای رسیدن به انتشار صفر خالص معرفی می شود. چنین مقالاتی ممکن است شامل ادعاهای زیر باشند:
فراتر از تأمین انرژی اتومبیل های تمیز، ارتباط بین هیدروژن و برق تجدید پذیر می تواند ذخیره انرژی فصلی، تولید فولاد، گرمایش شهری و صنعتی و هواپیمایی را کربن زدایی کند. * هیدروژن رایج ترین عنصر روی زمین است.
* هیدروژن می تواند از طریق برق و آب سنتز شود.
* می توان هیدروژن را ذخیره و برای تولید گرما و برق استفاده کرد.
* هیدروژن انرژی ای بدون انتشارهای CO2 مضر تأمین می کند زیرا نتیجه سوخت آن به صورت آب است.
* در صورت مایع سازی هیدروژن، انرژی در واحد وزن آن از سوخت های فسیلی برتر است.
* هیدروژن می تواند توان را از طریق یک سلول سوختی تحویل دهد.
* هیدروژن با استفاده از شبکه گاز موجود قابل حمل است.
* هیدروژن در دمایی مشابه با گاز طبیعی می سوزد.
اگر چه بعد از همه موارد ذکر شده می توانیم یک "اما" قرار دهیم، اما به هر حال هیدروژن یک مورد جذاب را برای استفاده گسترده از آن برای حمایت از صفر خالص ارائه می دهد. بنابراین، چه چیزی را در رابطه با آن نباید دوست داشت؟
اگر چه هیدروژن متداول ترین عنصر در جهان است اما به صورت رایگان به دست نمی آید. این ماده در ترکیباتی مانند سوخت های فسیلی و آب بسته می شود و برای از بین بردن پیوندهای شیمیایی به انرژی نیاز است. هیدروژن دارای حالت بهینه مصرف انرژی نیست: به ازای هر سه واحد انرژی تأمین شده توسط هیدروژن، شما باید یک واحد انرژی در آن قرار دهید.
هیدروژن را می توان مانند هر نوع سوخت دیگر در اتومبیل ها، کشتی ها و هواپیماها سوزاند، اما چون فاقد کربن است، تولید CO2 نمی کند.
تصویر: اتوبوس قرمز با آسمان خراش در پس زمینه. لندن از سال 2010 ناوگان اتوبوس های مجهز به هیدروژن دارد. Pajor Pawel / Shutterstock
اما هیدروژن بسیار مورد توجه قرار می گیرد زیرا با بسیاری از مدل های تجاری متناسب است. شرکت های فسیلی آن را دوست دارند زیرا برای دهه آینده یا دهه های بعدتر، هیدروژن از سوخت های فسیلی حاصل خواهد شد. اپراتورهای شبکه گاز و تولید کنندگان دیگ های بخار گاز سوز، هیدروژن را تنها مسیر زنده ماندن خود می دانند زیرا سوختن فسیلی از بین می رود. و شرکت های برق نیز آن را دوست دارند زیرا به لطف ناکارآیی هیدروژن (یا عدم داشتن حالت بهینه مصرف انرژی آن) قادر به فروش برق بیشتری خواهند بود.
تولید هیدروژن سبز گرانتر است، اما در طی آن می توان با انتشار صفر با استفاده از برق تجدید پذیر، آب را به اکسیژن و هیدروژن تقسیم کرد.
صنعت ترویج هیدروژن
هیدروژن در انگلستان تحت فشار گروه های بسیار تأثیرگذار است. این ها شامل یک شورای مشورتی - به طور مشترک تحت ریاست دولت و شل - یک کارگزار صنعتی و یک گروه بین حزبی از نمایندگان مجلس و همتایان، گروه پارلمانی همه حزبی (APPG) در مورد هیدروژن، می شود که توسط مؤسسه های زیر حمایت مالی می شوند:
تصویر: آرم حامیان مالی هیدروژن APPG
... شرکت های سوخت فسیلی، اپراتورهای شبکه گاز، تولید کنندگان دیگ های بخار گاز سوز و شرکت های برق. سازمان هایی که از پذیرش هیدروژن بهره مند می شوند. این گروه گزارش بسیار مطلوبی ارائه داده است.
هیدروژن خاکستری را می توان با استفاده از ذغال سنگ یا گاز طبیعی ارزان تولید کرد، اما از رد پای کربن قابل توجهی برخوردار است.هیچ چیز جدید و اشتباهی در تجارت بزرگ برای ارتقاء خدمات یا محصول آنها وجود ندارد، زیرا آنها توسط سهامداران مجبور هستند که سود آوری کنند. با این حال این گروه بندی ها هیدروژن را تقریباً در انزوا ترویج می دهند و در مقایسه با سایر گزینه های حرارت و توان صفر خالص، به عنوان مثال برق یا سوخت های زیستی، مزایای آن را به طور کامل نشان نمی دهند. در این زمینه، این خیلی برای سیاستمداران راحت است که با جمله "در مورد هیدروژن چه چیزی را نباید دوست داشت؟" اغوا شوند.
دانشگاهیان دانشگاه های اکسیتر و امپریال اخیراً این سوگیری هیدروژن را در بخش گرمای انگلستان بررسی کردند. مطالعه آنها نتیجه گرفت که: "متصدیان [فعالان بخش گرما] برای محافظت از منافع خود و کاهش اهمیت و ارزش برق رسانی، در حال گران فروشی "گاز سبز" به سیاست سازان هستند."
فراخوان APPG که اخیراً برای اثبات نقش هیدروژن در تأمین توان صنعت منتشر شده است ممکن است به عنوان نمونه ای از چنین سو گیری ای تلقی شود. رئیس گروه، یعقوب یانگ نماینده مجلس، گفت که می خواهد از همه مشاغل و مقامات مربوطه مطلع شود تا "درک کند که چه کاری باید انجام شود تا اطمینان حاصل شود که هیدروژن نقش اساسی در از بین بردن کربن صنعتی دارد."
بنابراین، نتیجه شواهد از قبل تجویز شده است تا "اطمینان حاصل شود که هیدروژن نقشی اساسی دارد". به نظر من این مسئله بسیار نگران کننده است زیرا با آن، مجالی برای ارائه شواهد برای بسیاری از اشکالات وجود ندارد. به عنوان مثال، تهیه گرما و انرژی با هیدروژن در مقایسه با برق هزینه بسیار بیشتری خواهد داشت، زیرا ناکارآیی هیدروژن به این معنی است که شما باید از هیدروژن بسیار بیشتری نسبت به برق استفاده کنید.
اگر به پست های رسانه های اجتماعی Young نگاه کنید، این را پیدا می کنید:
به نظر می رسد کواسی کوارتنگ، وزیر دولت مسئول امور بازرگانی و انرژی، با تشویق زیادی رو به رو شده است.
حتی یک شکاک هیدروژنی نسبی مثل من متوجه می شود که هیدروژن در رسیدن به صفر خالص نقش دارد. هیدروژن یک عنصر سازنده بسیار مفید برای طیف وسیعی از مواد شیمیایی است که به نفع جامعه هستند، بیشتر از آمونیاک که برای تولید کود و کمک به تغذیه کره زمین از آن استفاده می شود. بنابراین اولین اقدام هیدروژنی ما باید کربن زدایی تولید هیدروژن که ساطع کننده CO2 است باشد.
هیدروژن همچنین ممکن است در حمل و نقل سنگین، حمل و نقل هوایی، و حمل و نقل و فرآیندهای صنعتی با درجه حرارت بالا کاربرد داشته باشد. بیایید، از افراد تطبیقی و پایدار و از منافع و شواهد سیاره ای و نه از گزافه گویی ها، بفهمیم که از هیدروژن قرار است در کجاها استفاده شود.
دولت انگلیس به زودی استراتژی هیدروژن خود را منتشر می کند و امیدوارم سیاستمداران در این زمینه دانش کافی داشته باشند تا موقعیت ضعیف هیدروژن را که توسط سازمان ها تحت فشار قرار گرفته است، متعادل کنند و چیزهای به دست آوردنی را به دست آورند. امیدوارم که آنها نیز درک کنند که آن چه برای تجارت بزرگ مفید است ممکن است به نفع مصرف کننده نباشد.
هیدروژن و برق تجدید پذیر آماده هستند تا انقلابی در سیستم انرژی جهانی ایجاد کنند، و راه حل های مناسب آب و هوایی را امکان پذیر کنند.
هیدروژن سبز
تصویر: هیدروژن سبز از رهبران سیاسی و تجاری پشتیبانی بی سابقه ای دارد. اما چندین چالش همچنان باقی مانده است.(Shutterstock)
اگر بتوانید 1000 کیلومتر را تنها با یک مخزن سوخت و با انتشار صفر (گازهای اگزوزی) ماشین خود رانندگی کنید، چه؟ این فقط یک نمونه از موارد ممکن در اقتصاد هیدروژن است.
پس از دهه ها توسعه، هیدروژن و برق تجدید پذیر آماده هستند تا انقلابی در سیستم انرژی جهانی ایجاد کنند، و راه حل های مناسب آب و هوایی را امکان پذیر کنند. هنگامی که با فناوری های دیجیتال ترکیب شوند، رشد اقتصادی را تحریک می کنند، زیرا حمل و نقل، ارتباطات از راه دور و زیرساخت های مدنی، هوشمند و به هم پیوسته می شود.
در یک جهان پسا کرونایی، چندین کشور سوخت هیدروژن را در استراتژی های ملی بازیابی خود گنجانده اند. کانادا و انگلستان اهداف انتشار خالص صفر و فاش سازی مخاطرات آب و هوایی را در قوانین ملی گنجانده اند. با شناسایی صریح نقش هیدروژن، جهان در حال ایجاد یک بازار بین المللی برای راه حل های مربوط به کربن صفر است.
اولین اقدام هیدروژنی ما باید کربن زدایی تولید هیدروژن که ساطع کننده CO2 است باشد.من از سال 1993 روی سیستم های انرژی هیدروژن کار کرده ام و هرگز چنین تغییر سریعی را در سیاست هیدروژن، بازارها و فناوری ها ندیده ام.
شدت کربن، کور رنگ است
هیدروژن سوختی با کربن صفر است و در سه رنگ اصلی وجود دارد: خاکستری، آبی و سبز.هیدروژن خاکستری را می توان با استفاده از ذغال سنگ یا گاز طبیعی ارزان تولید کرد، اما از رد پای کربن قابل توجهی برخوردار است. بیشتر هیدروژن خاکستری تولید شده امروز توسط فرایندی به نام اصلاح متان بخاری ساخته می شود که برای هر کیلوگرم هیدروژن تولید شده بین 9 کیلو و 12 کیلوگرم دی اکسید کربن تولید می شود. هیدروژن خاکستری می تواند "آبی" شود هنگامی که اکثر این انتشارات کربن جذب شده و به عنوان مثال در زیر زمین متراکم شود.
تولید هیدروژن سبز گرانتر است، اما در طی آن می توان با انتشار صفر با استفاده از برق تجدید پذیر، آب را به اکسیژن و هیدروژن تقسیم کرد. در سطح جهان، کمتر از دو درصد هیدروژن از این طریق تولید می شود.
تصویر: گرافیکی که هیدروژن سبز، خاکستری و آبی را نشان می دهد. رنگ های اصلی هیدروژن. هیدروژن تمیز دی اکسید کربن کمتری تولید می کند اما گران تر است. والتر مریدا / داده ها: PEMBINA IEA ، نویسنده ارائه داده است.
هیدروژن در رسیدن به صفر خالص نقش دارد.بسیاری از رنگ های دیگر به این پالت از رنگ های هیدروژن اضافه کرده اند، اما تمرکز بر رنگ باعث حواس پرتی می شود. آن چه واقعاً مهم است، شدت کربن فرآیند تولید است - یعنی تناژ کربن تولید شده برای هر تن هیدروژن.
هیدروژن را می توان مانند هر نوع سوخت دیگر در اتومبیل ها، کشتی ها و هواپیماها سوزاند، اما چون فاقد کربن است، تولید CO2 نمی کند. از همه مهم تر، این همچنین می تواند توان بخش سلول های سوختی، که مستقیماً هیدروژن را به برق تمیز تبدیل می کنند، باشد. این ویژگی، انقلابی در قدرت قابل حمل، شهری و خود گردان در مسافت های طولانی به پا خواهد کرد.
چالش های موجود در مقابل امکان استفاده گسترده از هیدروژن شامل عدم وجود زیر ساخت سوخت رسانی و توزیع، استانداردهای ایمنی نارس و در حال تکامل، و هزینه های زیاد است. با افزایش تعداد و مقیاس پروژه های اثباتی، بیشتر این چالش ها مورد رسیدگی قرار می گیرند.
یک بازار جهانی
شورای هیدروژن، که یک گروه صنعتی جهانی است، تخمین می زند که تا سال 2050 هیدروژن 18 درصد انرژی تحویل شده به کاربران نهایی را تأمین می کند، از شش گیگا تن انتشار سالانه (گازهای گلخانه ای) جلوگیری می کند، 2.5 تریلیون دلار فروش سالانه را ایجاد می کند، و 30 میلیون شغل در جهان ایجاد می نماید.در این ماه، بریتیش کلمبیا اعلام کرد که اولین استان کانادا است که استراتژی هیدروژن را برای کاهش انتشار و ایجاد اشتغال ارائه می دهد. استراتژی های مشابه دیگر از قبل در سایر نقاط جهان وجود داشته است. این کشور ممکن است در این بازی، دیر هنگام وارد شده باشد اما هنوز این فرصت را دارد که به یک نیروگاه هیدروژنی تبدیل شود.
در پی طرح بازیابی 750 میلیارد یورو، کمیسیون اروپا از "یک استراتژی هیدروژن برای یک اروپای بدون جانبداری آب و هوایی" رونمایی کرد. سرمایه گذاری های آن فقط در الکترولیز آب می تواند تا سال 2030، 24 تا 42 میلیارد یورو باشد. همچنین هیدروژن در کانون توجه اولین انرژی زمین خیز اعلام شده در ماه ژوئن توسط وزارت انرژی ایالات متحده بود و استراتژی های ملی هیدروژن توسط ژاپن، آلمان، کره جنوبی و استرالیا توسعه یافته است.
دولت کانادا از استراتژی هیدروژن خود در دسامبر سال 2020 رونمایی کرد. دولت می گوید که بخش سوخت پاک می تواند 50 میلیارد دلار ارزش داشته باشد، 350 هزار شغل سبز ایجاد کند، و به کشور کمک کند تا به هدف صفر خالص خود تا سال 2050 برسد. در ماه ژوئن، کشور یک سرمایه گذاری 1.5 میلیارد دلاری سوخت های پاک را راه اندازی کرد تا ظرفیت داخلی برای تولید سوخت های کم کربن، از جمله هیدروژن، را افزایش دهد.
تهیه گرما و انرژی با هیدروژن در مقایسه با برق هزینه بسیار بیشتری خواهد داشت، زیرا ناکارآیی هیدروژن به این معنی است که شما باید از هیدروژن بسیار بیشتری نسبت به برق استفاده کنید.در ماه مارس، کانادا و آلمان توافق نامه همکاری برای توسعه کاوش هیدروژن را امضا کردند. استراتژی هیدروژن نه میلیارد یورویی آلمان تخمین می زند 80 درصد هیدروژن مورد نیاز آن کشور را وارد کند.
تصویر: نقشه ای که مکان پروژه های هیدروژن سبز را نشان می دهد. بزرگ ترین پروژه های هیدروژن سبز در دست بررسی از دسامبر 2020. اتمام آنها منوط به یافتن شرایط مناسب در بازار خواهد بود. (والتر مریدا / داده ها: اخبار شارژ) ، نویسنده ارائه شده است
اخیراً شرکت های انرژی اعلامیه های مختلفی از جمله برنامه ریزی برای مجتمع انرژی هیدروژن 1.3 میلیارد دلاری در ادمونتون ارائه دادند.
فراتر از رانندگی بدون احساس گناه، هیدروژن ممکن است کشور را قادر به پاسخ گویی به تقاضای جهانی برای راه حل ها کند، زیرا جهان شروع به انتقال تحول آفرین در زمینه انرژی می کند.
فرصت
کشور می تواند به یک صادرکننده برجسته هیدروژن آبی و سبز تبدیل شود.هیدروژن نقش اساسی در از بین بردن کربن صنعتی دارد.این کشور بیش از یک قرن در صنعت فناوری هیدروژن یک رهبر جهانی بوده است. محصولات تجاری مبتنی بر این فناوری ها، عبارتند از راه اندازی اتومبیل، اتوبوس و قطار در سراسر جهان.
این کشور چهارمین تولیدکننده بزرگ برق آبی در جهان است و انتاریو میزبان یکی از بزرگ ترین نیروگاه های هسته ای در جهان است. هر دوی این منابع تولید برق با کربن صفر می توانند تولید هیدروژن سبز را امکان پذیر کنند. کانادا همچنین زمین شناسی مناسبی برای توقیف کربن در مقیاس بزرگ برای تبدیل هیدروژن خاکستری به آبی دارد.
بریتیش کلمبیا، منیتوبا، کبک و انتاریو می توانند هیدروژن سبز تولید شده با استفاده از برق آبی یا هسته ای را صادر کنند. آلبرتا می تواند زیرساخت های نفت و گاز و نیروی کار خود را برای تولید هیدروژن آبی با قیمت های جهانی رقابتی کند
افزایش سرمایه گذاری و افزایش تقاضای داخلی هیدروژن برای تحریک توسعه اقتصادی محلی، حفظ رهبری کشور و پاسخ به نشانه های بازار جهانی بسیار مهم خواهد بود.
تصویر: مردی یک مخزن سوخت وسیله نقلیه را از یک پمپ هیدروژن پر می کند. شرکت ایر اخیراً یک ایستگاه سوخت رسانی هیدروژن را در ظهران، عربستان سعودی، افتتاح کرد. (عکس AP / عمرو نبیل)
اگر چه هیدروژن متداول ترین عنصر در جهان است اما به صورت رایگان به دست نمی آید. مانند این استراتژی های ملی هیدروژنی که توسط آلمان، ژاپن و کره جنوبی رونمایی شد، این اقدامات باعث ایجاد یک بازار بین المللی برای هیدروژن - به ویژه هیدروژن سبز - می شود. بسیاری از کشورها از جمله شیلی، استرالیا و عربستان سعودی برای تأمین تقاضای پیش بینی شده واکنش نشان می دهند.
گام هایی در مسیر درست
در پایان ماه ژوئن، مجلس سنا با نوشتن اهداف انتشار گازهای گلخانه ای ملی در قانون، لایحه C-12 را تصویب کرد. طرح مالیات کربن و سوخت های پاک شامل مراحل دیگری برای ایجاد مشوق ها و اطمینان قانونی برای ارتقاء سرمایه گذاری خصوصی است. در بودجه 2021، این کشور همچنین اعتبار مالیاتی را برای سرمایه گذاری در فناوری های جذب، استفاده و ذخیره کربن پیشنهاد کرد.با اطلاع از اقدامی مشابه در ایالات متحده، اعتبار مالیاتی صریحاً "از تولید هیدروژن حمایت خواهد کرد". یک مشاوره عمومی تا 7 سپتامبر آزاد است و فرصتی برای تصفیه و هماهنگی نقش هیدروژن در انتقال انرژی کشور فراهم می کند.
فراتر از تأمین انرژی اتومبیل های تمیز، ارتباط بین هیدروژن و برق تجدید پذیر می تواند ذخیره انرژی فصلی، تولید فولاد، گرمایش شهری و صنعتی و هواپیمایی را کربن زدایی کند. این پیوندها انقلابی در فناوری های دیجیتال مورد نیاز برای نظارت، کنترل، ردیابی و تأیید سیستم های انرژی هوشمند و پایدار راه می اندازند.
این کشور با پیشگامی در فناوری های هیدروژن و دیجیتال، یک فرصت طلایی برای چرخش از یک اقتصاد مبتنی منابع به یک اقتصاد کم کربن در یک نسل دارد.
در صورت مایع سازی هیدروژن، انرژی در واحد وزن آن از سوخت های فسیلی برتر است.
منبع: والتر مریدا، University of British Columbia، تام باکستر، University of Aberdeen
