الورقة الرئيسة

مستقبل الهيدروجين الأخضر كطاقة نظيفة بالمملكة

 

كاتب الورقة: م. إبراهيم ناظر

المعقبون: أ. مازن ظريف ، وأ. فائزة بنت أحمد العجروش

إدارة الحوار: أ. علاء برادة

المملكة العربية السعودية ملتزمة بالانتقال إلى نظام طاقة أنظف وأكثر استدامة إذ تُعد الطاقة مدخلًا أساسيًا في معظم عمليات الإنتاج في القطاع الصناعي, وعنصرًا لا غنى عنه في تنويع الصادرات وإستراتيجيات استبدال الواردات ( Import substitution industrialization ) وقد قطعت المملكة العربية السعودية شوطًا كبيرًا في إطار رؤية 2030 من حيث تنويع مصادر الطاقة وزيادة المحتوى المحلي وذلك من خلال تطوير قطاعات صناعية جديدة والاستفادة من سلاسل الإمداد الحالية, في الوقت الحاضر فشهرة الهيدروجين الأخضر والأزرق تزايدت على مستوى دولي باعتبارهما صادرات قيمة ومصادر واعدة للطاقة النظيفة.

• ما هو الهيدروجين الأخضر كوقود للمستقبل

هيدروجين الأخضر هو وقود خالٍ من الكربون، يُنتج من الماء عبر فصل جزيئات الهيدروجين فيه عن جزئيات الأكسجين من خلال استخدام كهرباء, تُوّلد من مصادر طاقة متجددة مثل طاقة الرياح أو الطاقة الشمسية وبذلك تكون النتيجة هيدروجين خالي من الكربون تمامًا يتميز الهيدروجين الأخضر بأهداف حماية البيئة ومكافحة الاحتباس الحراري لكونه لا يولد إنتاجه واستخدامه كوقود ثاني أوكسيد الكربون أو تلوث في الهواء.

الهيدروجين الأخضر هو أنظف أنواع هذه العائلة (هناك أيضًا الهيدروجين الأصفر والرمادي والأزرق وغيرها وهذه المسميات تطلق حسب المادة الخام  والطاقة المستخدمة في إنتاجه) لكن بتكلفة نحو 6 دولارات للكيلوغرام، يعتبر الأخضر هو أغلى شكل من أشكال الهيدروجين في الإنتاج والهيدروجين الأخضر أغلى مرتين إلى ثلاث مرات من الهيدروجين الأزرق وفقًا لتقرير ديسمبر 2020 الصادر عن الوكالة الدولية للطاقة المتجددة, لكن من المتوقع أن تنخفض تكلفته في السنوات العديدة المقبلة مع تحسين تكنولوجيا التحليل الكهربائي وتوسيع نطاق هذه التكنولوجيا إلى مستويات الإنتاج الصناعية.

الهيدروجين “الأخضر” يختلف عن الهيدروجين “الرمادي” والذي يشكل اليوم نحو 99% من الهيدروجين المنتج للاستخدام الصناعي.

يشكل الهيدروجين “الرمادي” بشكل أساسي من الغاز الطبيعي، وينتج عن ذلك كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون (تسعة أجزاء من ثاني أكسيد الكربون لكل جزء من الهيدروجين)

ويمكن إنتاج الهيدروجين منخفض الغازات الدفيئة من الغاز الطبيعي مع احتجاز الكربون ويطلق عليه (الهيدروجين الأزرق)، أو من مصادر الطاقة المتجددة (الهيدروجين الأخضر).

–  الوقود الذي سيُستعان به لإمداد مدينة نيوم بالطاقة و تصديره من نيوم   

    للخارج

المملكة ستكون رائدة في مجال إنتاج الهيدروجين وتتوفر لديها جميع الإمكانات وتمتلك مصادر لطاقة الهيدروجين وكل الفرص المتاحة.

تتطلب عملية إنتاج الهيدروجين الأخضر عددًا من العوامل التي نجدها متكاملة في المملكة العربية السعودية ما يجعلها مثالية وجاهزة لاعتماده ومنها مساحة أراضيها الشاسعة وسواحلها الممتدة على البحر الأحمر والخليج العربي, وموقعها الأمثل ذو المعامل عالية السعة لمصادر الطاقة المتجددة (الطاقة الشمسية وطاقة الرياح), والتي ستقوم بتغذية عمليات التحليل الكهربائي للماء وتفككه إلى جزيئات الهيدروجين والأكسجين, وفي الشرق الأوسط  تتوافر أرخص طاقة رياح وشمس في العالم, مما يؤهل المنطقة  أن تكون لاعبًا رئيسيًا في سوق الهيدروجين الأخضرمستقبلاً, ويقول رئيس برنامج الاختراق التكنولوجي بمعهد “روكي ماونتن” الأمريكي “السعودية تمتلك طاقة متجددة منخفضة التكلفة بشكل لا يصدق حيث الشمس مشرقة طوال الوقت والرياح تهب بشكل موثوق كل ليلة لذا من الصعب هزيمتها”.

كما يبدي القطاع الصناعي السعودي إقبالًا كبيرًا على تطوير إمكانات وتقنيات الهيدروجين الأزرق, الذي ينتج باستخدام الغاز الطبيعي من خلال إعادة تشكيل غاز الميثان بالبخار(إصلاح البخار) والتقاط النواتج الكربونية بالتزامن مع إعادة استخدامها أو تخزينها للاستخدام في وقت لاحق ويمكن فيما بعد توظيف الهيدروجين الأخضر والأزرق للاستخدام المحلي للطاقة أواعتبارهما مصدر دخل عبر تصديرهما في شكل أمونيا للمشترين العالميين.

• تشييد أكبر وحدة صناعية في العالم لإنتاج “الهيدروجين الأخضر”بطاقة تبلغ نحو أربعة غيغا واط من الكهرباء يجري توليدها من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح بنيوم

أعلنت نيوم في شهر أغسطس من عام 2020 عن إنشاء مصنع سعودي للهيدروجين الأخضر بقيمة خمسة مليارات دولار أمريكي يعمل بسعة أربعة (غيغا واط) من الطاقة المتجددة والمشروع سيصبح جاهزا بحلول 2025 ويهدف إلى إنتاج 650 طنًا من الهيدروجين الأخضر يوميا و1.2 مليون طن من الأمونيا الخضراء سنويا, وتصديره للأسواق العالمية ليكون أكبر مشروع هيدروجين في العالم حاليا و يساهم بذلك في الحد من انبعاثات غاز ثاني أوكسيد الكربون بما يعادل 3 ملايين طن سنويا والمصنع مدعوم بالكامل من طاقتي الشمس والرياح وسيجعل السعودية من بين أكبر صانعي الهيدروجين الأخضر في العالم عندما يتم افتتاحه في عام 2025.

وتم التعاقد مع إحدى الشركات الأمريكية على إنشاء المصنع ضمن مشروع نيوم للهيدروجين الأخضر ( شركة إير برودكتس مع أكوا باور مع شركة نيوم)

–  السعودية لديها خطط “طموحة “ستصبح بلا منازع أكبر مصدر للهيدروجين الأخضرعلى وجه الأرض و(الأمونيا الخضراء العصا السحرية) في تحول للطاقة النظيفة.

     ظهرت الأمونيا الخضراء خيارًا آخر قد يصبح أكثر أهمية من الهيدروجين الأخضر، الذي يُنظر إليه بوصفه الوقود النظيف الأمثل في تحوّل الطاقة من الوقود الأحفوري إلى الطاقة المتجددة، إذ يبحث العالم عن الطريق الأسرع للوصول على الحياد الكربوني.

والأمونيا في حدّ ذاتها ليست جديدة على العالم، إذ تُنتَج بكميات كبيرة في جميع أنحاء العالم لاستخدامها في الأسمدة الزراعية، ولكن عملية إنتاجها تعتمد على الغاز الطبيعي أو أنواع الوقود الأحفوري الأخرى في الإنتاج، لكن الجديد أن انتشار الطاقة الشمسية والهوائية في الآونة الأخيرة، وعدم القدرة على تخزين الكهرباء في الأوقات التي لا يحتاجها الناس، وإنتاج الهيدروجين الأخضر وصعوبة تخزينه ونقله فتح المجال أمام إنتاج الأمونيا الخضراء كا طاقة متجددة وتخزينها وإستخدامها وقت الحاجة إليها عن طريق تفاعل الهيدروجين والنتروجين معًا عند درجات حرارة مرتفعة وضغط عالٍ، وينتج عن عملية تصنيع الأمونيا الخضراء هذه الماء والنيتروجين وهما منتجات ثانوية فقط غير ملوثة مما يقلل ويدعم عملية خفض الانبعاثات الكربونية عالميًا و يجعل إنتاج الأمونيا الخضراء الخيارالمفضل في الوصول إلى الحياد الكربوني بحلول عام 2050.

وتمثّل الأمونيا الخضراء حلاً مجديًا لتخزين الطاقة المبددة ، خاصةً أنه يمكن نقلها بسهولة، ولها استخدامات متعددة، إلّا ان هناك عقبات حقيقية، أهمها التكلفة وكونها مادة خطرة.

وقد أعلنت أرامكو السعودية في سبتمبر من عام 2020 عن تصديرها لليابان أربعين طنًا من الأمونيا الزرقاء عالية الجودة والمخصصة لاستخدامها في توليد الطاقة منعدمة الانبعاثات الكربونية, وهي الشحنة الأولى من نوعها في جميع أنحاء العالم.

كما وقعت المملكة وألمانيا مذكرة تفاهم للتعاون في مجال إنتاج الهيدروجين وتصديره خلال السنوات القادمة وقع المذكرة وزير الطاقة الأمير عبد العزيز بن سلمان والوزير الاتحادي للشؤون الاقتصادية والطاقة في ألمانيا بيتر ألتماير.

 

• الاستخدامات و تطبيقات الهيدروجين

الصناعات المرشحة للاستفادة من هذا الوقود, تشمل الطائرات, والسفن, والشاحنات والسيارات التي تعمل بخلايا احتراق الوقود الهيدروجينية, التي تقطع مسافات طويلة, والصناعات الثقيلة وإنتاج الأمونيا والأسمدة وتشهد العديد من الدول تنفيذ مشاريع توليد الهيدروجين الأخضرمنها بعض دول الخليج ومصر.

ويمكن استخدام الهيدروجين بطريقتين على نطاق واسع، حيث يمكن حرقه لتوليد الحرارة أو تغذيته في خلية وقود لتوليد الكهرباء, ولذلك تطبيقات عديدة يمكن أن يدعمها الهيدروجين الأخضر من بين التطبيقات التي يمكن أن يدعمها هذا الوقود السيارات والشاحنات الكهربائية التي تعمل بخلايا الوقود الهيدروجينية وسفن الحاويات التي تعمل بالأمونيا السائلة المصنوعة من الهيدروجين, وهو أيضًا بديل موثوق للغاز الطبيعي للطبخ والتدفئة في المنازل ويمكن الاستفادة منه في تشغيل مصافي “الصلب الأخضر” التي تحرق الهيدروجين كمصدر للحرارة بدلاً من الفحم, وأيضًا يمكن للتوربينات الكهربائية التي تعمل بالهيدروجين, توليد الكهرباء في أوقات ذروة الطلب للمساعدة في تثبيت شبكة الطاقة.

إن المملكة ستكون رائدة عالميًا في اقتصاد الهيدروجين وتحافظ على مكانتها كرائدة في مجال الطاقة في القرن الحادي والعشرين.

– التحديات التي تواجه إستخدام الهيدروجين الأخضر

• كلفة إنتاج الهيدروجين الأخضر بسبب كلفة إنتاج الكهرباء من مصادر الطاقة المتجددة حاليا (الطاقة الشمسية والرياح )
• كلفة وحدات الإحتراق للهيدروجين المستخدمة حاليا مرتفعة
• التحديات التي تواجهه إستخدام الهيدروجين الأخضر كوقود للسيارات

قلة المحطات التي تقدم الهيدروجين كوقود للسيارات حيث حاليا عددها في العالم لا يزيد عن 407 محطة منها 120 محطة في اليابان.

• عدم تجهيز البنية التحتية للهيدروجين في أكثر الدول مثل النقل والتخزين

 

المراجع    

“وزير الطاقة: السعودية ستصبح أكبر مُصدر للهيدروجين في العالم”، العربية، 19 نوفمبر 2020

“الوقود الجديد القادم من المملكة العربية السعودية”، BBC News عربي

محمد الصبحي (الرياض) (26 مارس 2021)، “كيف سيقود الهيدروجين الأخضر ثورة الطاقة الجديدة ؟”، Okaz،

تعاون سعودي ألماني في إنتاج وتصدير الهيدروجين”، RT Arabic، مؤرشف من الأصل في 25 أبريل 2021، اطلع عليه بتاريخ 20 أبريل 2021.