الهيدروجين الأخضر وقود المستقبل

بعد التكليفات الرئاسية لوضع استراتيجية وطنية

أرخص وأنظف مصادر الطاقة.. ويحد من الانبعاثات الكربونية

الهيدروجين الأخضر هو نوع جديد من الوقود الخالي تماماً من الكربون ومصدر انتاجه الماء حيث يتم فصل جزيئات الهيدروجين عن جزيئات الاكسجين من خلال الكهرباء.

هذا النوع من الوقود ينقذ البشرية من الانبعاثات الكربونية وبالتالي يخفف آثار تغيير المناخ، فهو طاقة نظيفة متجددة تحافظ علي البيئة.

هناك توجه كبير من دول العالم المتقدم لإنتاج هذا النوع الجديد من الطاقة نظراً لما يتمتع به من مواصفات تناسب المستقبل نظراً لما أحدثه الوقود الاحفوري من تلوث للبيئة وزيادة نسبة ثاني أكسيد الكربون في الجو.

فكرة قديمة

استخدام الهيدروجين الأخضر فكرة قديمة جداً فقد تم اختراع أول سيارة تعمل بالهيدروجين الأخضر عام 1807 وفي عام 1888 بدأ التخليق الصناعي لهذا الغاز إلا انها فشلت ثم عاد التفاؤل من جديد لاستخدام الهيدروجين الأخضر خاصة بعد ان تم وصفه بأنه المنقذ للبشرية

الصناعات المستفيدة

هناك صناعات مرشحة للاستفادة من الهيدروجين الأخضر ومنها "الطائرات ـ السفن ـ الشاحنات" التي تقطع مسافات طويلة ـ الصناعات الثقيلة.

د.نور فتحي الأستاذ بالمعهد القومي للمعايرة :
مصر تستضيف مؤتمراً دولياً في سبتمبر .. لبحث التطورات الجديدة
السيارة تستهلك كيلو هيدروجين واحداً .. لكل 100 كيلو متر

قال الدكتور نور فتحي شحاتة- أستاذ مساعد بالمعهد القومي للمعايرة وعضو أكاديمية الشباب المصرية للعلوم- ان الانبعاثات العالمية الكثيفة من غاز ثاني أكسيد الكربون إلي الجو نتيجة الاحتراق الكثيف للوقود الاحفوري نتيجة استخدامه في الأنشطة الصناعية العديدة أدي إلي أن تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي تزايد بشكل كبير متخطياً الحد الآمن لتركيزه مما أدي إلي زيادة ظاهرة الاحتباس الحراري وما يتبعها من تغيير مناخي ولذلك هناك جهود كبيرة لتوفير مصر جديدة للطاقة نظيفة ومتجددة لتجنب هذه الانبعاثات الضارة ومن أهم هذه المصادر الهيدروجين الأخضر والذي يعتبر من أرخص وأنظف مصادر الطاقة حيث يتحول إلي طاقة بدون أي انبعاثات ضارة فقط بخار ماء.

أضاف ان الهيدروجين الأخضر يتميز بأنه يحتوي علي كمية كبيرة من الطاقة الكيميائية لكل كيلو مقارنة بالوقود التقليدي مثل البنزين والسولار ولهذا فإن كمية البنزين اللازمة لقيادة سيارة مسافة "400" كيلو متر تحتاج فقط 4 كيلو هيدروجين ولكن تحتاج 36 لتراً من الوقود الأحفوري.

كما تمت دراسة والتأكد من الجدوي الفنية لاستخدام الهيدروجين الأخضر كوقود لتشغيل السيارات المختلفة عن طريق تشغيل أتوبيسات في بعض الدول الأوروبية من خلال مشروع دولي.

أكد ان الهيدروجين الأخضر مصدر متجدد للطاقة لأنه يتم إنتاجه بشكل متجدد من مياه البحر والعودة إليه مرة أخري وهناك اهتمام شديد من دول العالم لاستخدام الهيدروجين الأخضر كوقود لتشغيل كل السيارات والشاحنات المختلفة باستخدام خلايا الوقود وقد قامت بالفعل بعض الشركات المصنعة للسيارات لإنتاج سيارات تسير بالهيدروجين الأخضر وفي نفس الوقت يعكف الآن كل علماء العالم لايجاد طريقة آمنة لتخزين الهيدروجين الأخضر في "تنك" آمن واستخدامه في السيارات عند الظروف العادية.

أضاف ان قسم الطاقة بالولايات المتحدة الأمريكية ينفق مليارات الدولارات سنويا في إجراء البحوث لتطوير مواد آمنة لتخزين الهيدروجين الأخضر الآمن فضلا عن ان هناك بعض شركات البترول العالمية قد بدأت لاستحداث أقسام جديدة لبحث استخدام الهيدروجين الأخضر بدلا من الوقود الأحفوري.

أشار إلي انه في أخر مؤتمر دولي في أبحاث الهيدروجين الأخضر في العالم والذي عقد في مدينة برشلونة في إسبانيا ان وكالة ناسا بدأت في دراسة استخدام الهيدروجين الأخضر كوقود فوق سطح القمر كما بدأت مصر الاهتمام باستخدام الهيدروجين الأخضر كبديل فعال ونظيف حيث بدأ التعاقد مع شركات عالمية لإنتاج الهيدروجين الأخضر بكميات صناعية.

أكد د.نور ان مصر سوف تستضيف في نهاية شهر سبتمبر القادم مؤتمرا دوليا لبحث كل ما هو جديد في استخدام الهيدروجين الأخضر كوقود نظيف وسوف يتناول المؤتمر تكنولوجيا الهيدروجين الأخضر من ناحية الإنتاج والتخزين والنقل وخلايا الوقود وسوف يكون لي الشرف برئاسة هذا المؤتمر.

فرص مصرية واعدة

امكانيات مصر كبيرة لإنتاج الهيدروجين الأخضر من حيث الأرض والموارد لامتلاكها 2450 كيلو متراً من السواحل علي طول البحرين الأبيض المتوسط والأحمر و1530 كيلواً متر علي طول نهر النيل فضلا عن الطاقة اللازمة لانتاج الهيدروجين الأخضر مثل الطاقة الشمسية نظراً لوقوع مصر جغرافياً داخل الحزام الشمسي وهو بين خطي 31.5 و22 عرض شمالاً وذلك يجعل مصر من أغني دول العالم بالطاقة الشمسية لبقاء الشمس ما بين 10: 11 ساعة يومياً فضلا عن قرب مصر من الأسواق المستهلكة مثل الاتحاد الأوروبي ولذلك تسعي مصر لدخول سوق تصدير الهيدروجين الأخضر.

رئيس الجمعية المصرية للطاقة المتجددة والبيئة:
لا لون له.. ولا طعم.. ولا رائحة
يعد أول خطوة.. للانتقال إلي الاقتصاد الأخضر

يقول المهندس وائل جابر رئيس الجمعية المصرية للطاقة المتجددة والبيئة والباحث في مجال أنظمة حفظ الطاقة الشمسية ان الهيدروجين الأخضر أصبح منافساً عالمياً للطاقة البديلة لكن تطبيقاته تمثل 10% فقط من الاستهلاك العالمي للهيدروجين ومع نمو اقتصاد الهيدروجين يعيد العالم التفكير في طريقة انتاج الهيدروجين ونقله واستخدامه حيث يذهب 50% من الهيدروجين حول العالم إلي انتاج الأمونيا يستخدم 25% في التكرير وحوالي 10% لانتاج المثيانول والتطبيقات الأخري تمثل فقط حوالي 10% فقط.

أضاف ان الهيدروجين من العناصر الكيميائية الخفيفة المتوفرة بكثرة في الطبيعة ويتميز بأنه لا لون له ولا طعم ولا رائحة ولا يمكن وجوده منفرداً في الطبيعة بل يكون متحداً ليشكل المركبات الكيميائية المختلفة سواء كانت باحالة الغازية كالغاز الطبيعي أو السائلة كالماء أو الصلبة مثل المركبات الهيدروكربونية وبما أن غاز الهيدروجين من الغازات الخفيفة حيث لا يطلق غازات عند حرقه لذلك أصبح مؤهلاً لأن يكون وقوداً للمستقبل.

أكد ان الهيدروجين الأخضر ينتج عن طريق التحليل الكهربائي للماء إلي عنصري الهيدروجين والاكسجين دون أي نواتج ثانوية ويتم استخدام مصادر متجددة لفصل جزيئات الاكسجين عن الهيدروجين الموجود في المياه ومن ثم استخدام الهيدروجين الناتج مباشرة والتي تختلف عن الطرق الحالية لانتاج الهيدروجين سواء من المثيان باستخدام عملية إعادة تشكيل الميثان بالبخار والثانية عبر دمج العملية السابقة مع احتجاز الكربون وتخزينه.

قال ان مصر اطلقت عام 2016 استراتيجيتها الوطنية المعنية بالاقتصاد الأخضر التي تهدف إلي الانتقال التدريجي إلي الاقتصاد الأخضر بالشراكة مع برنامج الأمم المتحدة للبيئة "unep" ومركز البيئة والتنمية للمنطقة العربية والأوروبية "cedare" وتتضمن الاستراتيجية اربعة مجالات تركيز رئيسية هي الماء والزراعة والنفايات والطاقة.

أشار جابر إلي أن الدولة فضلا عن ذلك تنفذ استراتيجية تهدف إلي التوسع في مجالات الطاقة النظيفة والخضراء وزيادة مساهمة نسبة الطاقة المتجددة في مذيج الطاقة الكهربائية والتنوع من مصادر انتاج الطاقة الكهربائية لذلك وقعت مصر عدة اتفاقيات مع شركة ديمي البلجيكية وشركة سيمنس الألمانية للبدء في دراسة مشروع انتاج الهيدروجين الأخضر وتصديره تماشياً مع التوجه العالمي للحد من انبعاثات الكربون وتخفيض آثار تغير المناخ وتماشياً مع استراتيجية الاتحاد الاوروبي لخفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون المعروفة بالاتفاق الأخضر خلال الفترة الزمنية 2035 ـ 5050 وسبق ان صرح الدكتور محمد شاكر وزير الكهرباء والطاقة المتجددة بأن هناك لجنة وزارية لدراسة الهيدروجين الأخضر كمصدر للطاقة في مصر والبحث في جميع البدائل الممكنة لتوليد واستخدام الهيدروجين والاستفادة من التجارب الدولية في هذا المجال كما أكد رئيس شركة "ديمي" البلجيكية أن مصر من أفضل المواقع المؤهلة التي تصلح لإنشاء مراكز محورية لإنتاج الهيدروجين الأخضر نظراً لموقعها المتميز ولتمتعها بمصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح فضلا عن توافر البنية التحتية البرية والبحرية المؤهلة والايدي العاملة والماهرة.

م.أحمد عرابي باحث بهندسة المنصورة
فرص مصر واعدة.. لدخول العالم الجديد
يمكن استخدام نفس البيئة التحتية الخاصة بالغاز الطبيعي

قال المهندس أحمد عرابي الباحث بكلية الهندسة جامعة المنصورة ومتخصص الهيدروجين الأخضر ان السؤال الذي يتبادر علي ذهن البعض هذه الأيام هو تبسيط تقنية ما يسمي بالهيدروجين الأخضر كنوع مستحدث من الوقود إذا انه نوع من غاز الهيدروجين والذي يوجد بنسبة كبيرة جداً في الكون وخاصة المياه إذ تبلغ نسبته بالماء بقدر 11% من تكوين جزئي الماء مقابل 89% من الاكسجين ونظراً للتركيزات الحالية العالية من الانبعاثات الغازية فمن المرجح ان تشهد نهاية هذا القرن زيادة من 1: 2 درجة من درجات الحرارة العالمية أي حوالي 1.5: 2.5 درجة مئوية فوق مستوي ما قبل العصر الصناعي تلك الاستنتاجات تؤجج المخاوف لدي العلماء حيث سينتج عن ذلك زيادة لمستوي سطح البحر بسبب زيادة زوبان الجليد في القطبين وقد لوحظ ان أكبر قدر من الانبعاثات العالمية نشأ في البلدان المتقدمة مقارنة بالبلدان النامية هذاما دفع إلي اتفاقية المناخ بباريس عام 2015 والتي تهدف إلي الحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري العالمي والحد من زيادة درجات الحرارة العالمية في هذا القرن ومنع ارتفاعها أكثر من درجتين مئويتين أو 1.5 درجة هذا ما ادي إلي دفع عجلة البحث العلمي للعمل علي ايجاد مصادر لطاقة جديدة ونظيفة ومستدامة ويمكن الاعتماد عليها وهي الهيدروجين الأخضر.

أضاف انه يتم تصنيف الهيدروجين الأخضر حسب طريقة الحصول عليه فإذا تم الحصول عليه من الغاز الطبيعي عن طريق البخار سمي بالهيدروجين الرمادي. أما إذا تم الحصول عليه بنفس الطريقة مع عدم السماح للكربون الانبعاث في الجو وحبسه هنا يسمي بالهيدروجين الأزرق وفي حالتنا الحالية اذا تم الحصول عليه عن طريق عملية التحليل الكهربائي للمياه والتي ينتج عنها غاز الهيدروجين والاكسجين عن طريق مصدر للتيار الكهربائي يتم توليده من مصدر للطاقة المتجددة كطاقة الرياح أو الطاقة الشمسية هنا يسمي في هذه الحالة بالهيدروجين الأخضر رغم وجود وسائل أخري للحصول علي الهيدروجين إلا ان الطريقة المذكورة هي الأكثر شيوعاً.

أكد ان إنتاج الهيدروجين الأخضر واستخدامه توجد بعض المكونات الرئيسية لاتمام هذه العملية وهي كالأتي: مصدر نظيف متجدد للطاقة الكهربائية كطاقة الرياح أو الطاقة الشمسية.

محلل كهربي للماء "elctrolyzer".. مكان تخزين الهيدروجين المنتج "اسطوانات هيدروجين مضغوطة بضغط عالي جداً" ذات طبيعة خاصة لتخزينه سائلاً بعد تبريده لما يقرب 252 درجة مئوية تحت الصفر أو تخزينه في كهوف الملح تحت الأرض وهي طريقة تخزين موسمية.
خلية وقود هيدروجيني للحصول علي التيار الكهربائي من الهيدروجين.. الجهاز أو التطبيق الذي سيستخدم الكهرباء المنتجة من خلية الوقود الهيدروجيني.

أشار عرابي إلي أن سعر انتاج الهيدروجين الأزرق وهو الأكثر شيوعاً حتي الآن يتراوح ما بين 1.5 إلي 2 يورو لكل كيلو جرام هيدروجين.
والهيدروجين الرمادي بين 1 و1.5 يورو لكل كيلو جرام هيدروجين وبناء علي تقارير المنظمات العالمية المهتمة بدراسة انتاج الهيدروجين الأخضر فإنه في عام 2025 سيكون سعر انتاج الهيدروجين الأخضر منافساً لسعر انتاج الهيدروجين الأزرق وفي عام 2030 سكيون سعره منافساً للهيدروجين الرمادي وسيستمر الهبوط في سعر الهيدروجين الأخضر كلما كبرت كمية انتاجه وتعالت نسب الطلب عليه من التطبيقات التي تستخدمه وايضاً سيزيد الهبوط في سعر انتاجه كلما قلت تكلفة انتاج الطاقة المتجددة بشكل مستمر.

أضاف انه معروف عن طبيعة الطاقات المتجددة انها مترددة الوجود فالطاقة الشمسية توجد صباحاً مع سطوح الشمس بكميات مختلفة تبعاً للتوقيت فهذا السابعة صباحاً تكون موجودة ولكن بكميات قليلة وتزداد حتي تصل لذروتها في وقت الظهيرة وتبدأ في الاضمحلال حتي الوصول ليلاً وايضاً لنسبة الطاقة الرياح فهي طاقة موسمية تختلف علي مدار العام هذه الطبيعة المترددة للطاقة المتجددة اظهرت الحاجة لتخزينها لاستخدامها عند زيادة الاحتياج لكهرباء هذا ما جعل الهيدروجين الأخضر وسيلة تخزين جديدة للطاقة الكهربائية المتجددة يمكن استخدامها عن الحاجة عن طريق تحويلها إلي كهرباء مرة أخري بواسطة خلايا الوقود مما يساعد علي عمل اتزان في شبكات الكهرباء.

أكد "عرابي" ان السيارات والقطارات الكهربائية التي تعمل بالوقود الهيدروجيني وهي موجودة فعليا في "بريطانيا والنمسا" ـ لحافلات الكهربائية ويستخدم كمادة خام في بعض الصناعات كالأمونيا ـ صناعة الوقود المصنع كالجازولين والديزل ووقود الطائرات والباخرات.

أضاف ان مصر من أكبر دول شمال أفريقيا انتاجاً للطاقة الكهربائية المتجددة من طاقة شمسية وطاقة رياح وذلك نظراً لتوافر طاقة الرياح بالأخص شرقاً عند البحرين المتوسط والأحمر ونهر النيل بالاضافة إلي ما لدي مصر من بنية تحتية قائمة للغاز الطبيعي يمكن استخدامها مستقبلاً في نقل الهيدروجين الأخضر في الحالة الغازية إلي الأماكن المختلفة ولا يجب ان نفضل أهمية مصر كمركز من مراكز تصدير الغاز الطبيعي في العالم في الحالة السائلة عن طريق السفن المجهزة وبنفس تكنولوجيا التبريد يمكن لمصر تطويرها واستخدامها مستقبلاً في اسالة الهيدروجين وتصديره إلي كل دول أوروبا.

اتفاقية مصرية مع بلجيكا وألمانيا

هناك اتفاقية بين مصر متمثلة في وزارتي الكهرباء والبترول والقوات البحرية مع شركة ديمي البلجيكية للبدء في دراسة انتاج الهيدروجين الأخضر.

فوائده

وسائل نقله

يتطلب نقل الهيدروجين الأخضر ضغطاً شديداً يصل إلي 700 ضعف الضغط الجوي ليتم تسليمه كغاز مضغوط أو تبريده إلي 253 درجة مئوية ليتم تسييله الأمر الذي يتطلب وجود شاحنات صهاريج سائلة منخفضة الحرارة أو خطوط أنابيب مخصصة أو مقطورات انبوبية تحمل الهيدروجين الغازي وهناك بدائل في استخدام أنابيب الغاز الطبيعي لنقل غاز الهيدروجين الأخضر كما تصلح موانئ الغاز الطبيعي المسال لاستقبال سفن الهيدروجين الأخضر.

هناك بدائل أخري وهي ان يتم تحويل الهيدروجين الأخضر إلي أمونيا وتصديره عبر سفن شحن متخصصة ثم يتم تحويله مرة أخري إلي هيدروجين بعد وصوله وهذه الطريقة سهلة للنقل بكميات كبيرة ولفترة زمنية طويلة.