التغير المناخي: ما سر تسابق العالم على إنتاج الهيدروجين في عرض البحر؟

يقول ستيفن ماثيوز، رئيس قسم الهيدروجين في شركة استشارات الاستدامة ERM : “ما نهدف إليه هو توليد الهيدروجين مباشرةً من طاقة الرياح في البحر”.

يهدف مشروع الشركة الذي يحمل أسم دولفين إلى تزويد توربينات الرياح العائمة التي تولد الكهرباء بمعدات تحلية مياه البحر والمحللات الكهربائية لفصل الأوكسين عن الهيدروجين، مكونا الماء.

أثارت فكرة استخدام طاقة الرياح الزائدة لإنتاج الهيدروجين إهتماماً واسعاً، لأسباب ليس أقلها أن الحكومات تتطلع إلى التحرك نحو أنظمة طاقة صديقة للبيئة خلال الثلاثين عاماً القادمة كما تنص بنود اتفاقية باريس للمناخ.

ومن المتوقع أن يكون الهيدروجين عنصراً أساسياً في هذه الأنظمة ويمكن استخدامه في المركبات أو في محطات توليد الطاقة. ولكن للوصول إلى ذلك يجب زيادة انتاج الغاز الذي لا ينتج انبعاثات غازية تضر بالبئية عند الاحتراق، وسيكون هناك طلب كبير على الغاز في العقود القادمة.

يقول ماثيوز إن شركته قد بدأت بمشروعها منذ فترة قصيرة وهو يعتمد على نموذج أولي لوحدة تستخدم توربينات رياح عائمة بطاقة 10 ميغاوات تقريباً.

من المحتمل أن يتم وضع الوحدة في اسكتلندا بهدف البدء في إنتاج الهيدروجين عام 2024 أو 2025.

ولكن هناك العديد من المشاريع الأخرى في هذا المجال إلى جانب مشروع دولفين.

فعلى سبيل يقوم تحالف شركة سيمنز جاميسا لصناعة توربينات الرياح وشركة الطاقة سيمنز إنرجي بضخ 120 مليون يورو في مشروع لتطوير توربينات بحرية مزودة بمحلل كهربائي مدمج.

وتدرس شركة الطاقة الألمانية Tractebel إمكانية بناء معمل كبير لإنتاج الهيدروجين في عرض البحر يتم تزويده بالطاقة الكهربائية بواسطة توربينات رياح قريبة.

وتسعى شركة نبتون للطاقة، ومقرها المملكة المتحدة إلى تحويل منصة بحرية قديمة لإنتاج النفط إلى محطة لإنتاج الهيدروجين، وضخ الهيدروجين إلى هولندا عبر الأنابيب التي كانت تنقل الغاز الطبيعي في السابق.

ويشير ماثيوز إلى أنه من الأفضل ضخ الهيدروجين إلى البر بدلاً من حرقه في البحر لتوليد الكهرباء هناك بسبب كمية الطاقة التي يمكن أن نفقدها عند نقل الكهرباء لمسافات طويلة بواسطة الكابلات البحرية إضافة إلى الكلفة الكبيرة لهذه الكابلات.

إن الجاذبية التي تتمتع بها أنظمة طاقة الرياح الهجينة وأنظمة توليد الهيدروجين لا ترجع إلى تعهدات الدول بموجب أتفاقية باريس ولكن أيضاً بسبب فائدتها الاقتصادية.

فقد باتت المحللات الكهربائية للهيدروجين متوفرة على نطاق واسع وانخفضت تكاليف تركيب توربينات الرياح “بشكل كبير” ، كما يقول جيمس كارتون، الأستاذ المساعد في الطاقة المستدامة بجامعة مدينة دبلن.

يعتقد ماثيوز وآخرون أن الوقت حان للبدء بإقامة مشاريع التحليل الكهربائي للهيدروجين على نطاق واسع في البحر، رغم أن الفكرة مطروحة منذ سنوات عديدة.

وهناك مشروع آخر في هذا المجال يحمل اسم اويستر وتنفذه مجموعة من الشركات بينها شركة الطاقة الدنماركية أورستيد والشركة البريطانية المتخصصة في مجال أنظمة التحليل الكهربائيITM Power وشركات أخرى.

في المرحلة الأولى يقوم توربين ريحي بتشغيل محلل كهربائي على اليابسة لإنتاج الهيدروجين. ستعرض وحدة إنتاج الهيدروجين لرذاذ مياه البحر لمحاكاة البيئة القاسية التي تواجه المعدات البحرية إلى حد ما. وتعتزم شركة ITM البريطانية تصميم نظام مدمج يتناسب مع توربين ريحي واحد.

يشير الرئيس التنفيذي للشركة جراهام كولي إلى أن تخزين جزيئات الهيدروجين أسهل بكثير من تخزين الإلكترونات في البطاريات.

ويضيف: “لقد أدركت جميع شركات الطاقة المتجددة أن لديها منتجاً جديداً يمكن نقله عبر شبكة الغاز وايصاله للمصانع”.

ويأمل القائمون على مشروع اويستر في عرض نموذجهم في غضون 18 شهراً.

من بين الاستخدامات العديدة المحتملة للهيدروجين هو استخدامه في الحراقات المنزلية بدلاً من الغاز. سيكون تحويل شبكة الغاز التي تصل إلى المنازل لايصال الهيدروجين وتجهيز المنازل بحراقات تعمل بالهيدروجين مهمة ضخمة.

سيضمن استخدام طاقة الرياح الزائدة من حيث المبدأ في تغذية هذا النظام العملاق للطاقة وبالتالي هدر القليل جداً من هذه الطاقة كما يقول كارتون في إشارة إلى أنابيب الغاز الرئيسية المنتشرة في جميع أنحاء المملكة المتحدة وأيرلندا: “نحن لدينا خزان كبير لكنه طويل جداً تحت الأرض”.

قد يكون ذلك أمراً مثيراً للغاية ولكن دونه عقبات يجب التغلب عليها. ويقول متحدث باسم هيئة صناعة طاقة الرياح في الإتحاد الأووربي ويند يورب إن الهيدروجين المتجدد المنتج عن طريق التحليل الكهربائي الذي يعمل بطاقة الرياح وجهتنا المستقبلية لكن أمامنا نحو عقد من التطوير التكنولوجي المطلوب حتى يكون لهذه الأنظمة أثر واضح.

ويعتقد جون جلوياس، رئيس شركة أورستيد/إيكون للطاقة الجيولوجية واصطياد الكربون وتخزينه في جامعة دورهام ، أن السؤال الحقيقي هو ما إذا كان إنتاج هذه المعدات على نطاق واسع أمراً مجدياً من حيث التكلفة.

من غير المستغرب أن يجادل المؤيدون بأنه كذلك، ولكن بالنسبة لجون جلوياس، رئيس أورستيد/ إيكون في قسم الطاقة الجيولوجية واحتجاز الكربون وتخزينه في جامعة دورهام، السؤال الحقيقي هو ما إذا كان إنتاج مثل هذه المعدات على نطاق واسع أمراً مجدياً من حيث التكلفة.

كما هو متوقع يجادل المؤيدون بأنه يمكن تحقيق ذلك. يقول البروفيسورغلوياس إنه ستكون هناك حاجة إلى مزيج من التقنيات والأساليب المختلفة في دول مثل المملكة المتحدة لتصبح محايدة من حيث الانبعاثات الكربونية.

بالنسبة إلى كارتون يبدو المستقبل واعداً، فالمشاريع التي تحل مشكلة تقلبات الرياح من خلال استخدام الطاقة الفائضة لأغراض مفيدة كما يجادل: “ستغير الطريقة التي ننظر بها إلى مصادر الطاقة المتجددة”.