عناصر مشابهة
إنتاج الهيدروجين ودوره في عملية تحول الطاقة
| العنوان بلغة أخرى: | Hydrogen Production and its Role in the Energy Transition |
|---|---|
| المصدر: | مجلة النفط والتعاون العربي |
| الناشر: |
منظمة الاقطار العربية المصدرة للبترول - الأمانة العامة
|
| المؤلف الرئيسي: | |
| المجلد/العدد: | مج47, ع179 |
| محكمة: | نعم |
| الدولة: | الكويت |
| التاريخ الميلادي: | 2021 |
| الصفحات: | 7 - 121 |
| رقم MD: | 1325625 |
| نوع المحتوى: | بحوث ومقالات |
| اللغة: | Arabic |
| قواعد المعلومات: | EcoLink |
| مواضيع: | |
| رابط المحتوى: |
|
| المستخلص: | عاد الحديث بقوة في السنوات الأخيرة عن استخدام الهيدروجين في التطبيقات اليومية على نطاق واسع في إطار الجهود الدولية الرامية إلى الحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري، وتحسين جودة الهواء، وخلق مستقبل للطاقة منخفض الكربون وصولا إلى حياد الكربون. فالهيدروجين هو العنصر الأكثر وفرة في الكون، لكنه لا يتواجد كعنصر حر إلا في حالات نادرة جدا، لذا يتم إنتاجه من مصادر أخرى ويتطلب ذلك توفير مصدر للطاقة. وبالتالي عند التخطيط لتنفيذ مشروع لإنتاج الهيدروجين لابد من ضمان توافر كلا من المادة الخام ومصدر الطاقة التي ستستخدم في عملية الإنتاج. وهناك عدة طرق لإنتاج الهيدروجين يقدر عددها بأكثر من 17 طريقة، منها ما يعتمد على الغاز الطبيعي باستخدام طريقة تعرف باسم "إصلاح الميثان بالبخار" (Steam Methane Reforming, SMR) أو من الفحم عبر عملية تعرف باسم تغويز الفحم. أو من الماء عبر التحليل الكهربائي (Electrolysis) لفصل الهيدروجين عن الأوكسجين. كما يمكن استخدام الكتلة الحيوية (Biomass) في إنتاج الهيدروجين عن طريق عملية تعرف باسم التحلل الحراري اللاهوائي. ونظرا لتعدد الطرق والمصادر التي تستخدم في إنتاج الهيدروجين، فيتم استخدام الألوان لتمييز الهيدروجين حسب طريقة الإنتاج المستخدمة، والتي تضم "الهيدروجين الرمادي" المنتج باستخدام الغاز الطبيعي (أو النفط)، و" الهيدروجين الأسود" المنتج باستخدام الفحم، "والهيدروجين الأخضر المنتج باستخدام الطاقة المتجددة وغيرها. عالميا يقدر إنتاج الهيدروجين النقي بنحو 77 مليون طن/ السنة. ويعد الغاز الطبيعي المصدر الرئيسي للإنتاج بحصة 76%، بينما يساهم الفحم بنحو 23%، أما النسبة المتبقية فتمثل حصة مصادر الطاقة المتجددة. ومن جانب التكلفة، يعد إنتاج الهيدروجين من الفحم الأقل تكلفة (1.2- 2.2 دولار/ كجم)، بينما تصل في حالة الغاز الطبيعي إلى 0.9- 3.2 دولار/ كجم، أما في حالة استخدام الطاقة المتجددة لتحليل الماء فتصل إلى 3- 7.5 دولار/ كجم. وينطوي الهيدروجين على جملة من التحديات لابد من تجاوزها للتوسع في استخدامه كمصدر للطاقة في المستقبل وإنشاء سلسلة قيمة له ذات مرونة عالية وسهلة التشغيل. فنتيجة انخفاض قيمة كثافة الطاقة، يحتاج تخزين الهيدروجين إلى صهاريج ضخمة، لكن عبر التطور التكنولوجي يمكن رفع قيمة الكثافة لتقليل الحجم المطلوب. كما تمثل عمليات نقل وتوزيع الهيدروجين تحديا من الناحية الاقتصادية لارتفاع تكلفة نقله لمسافات طويلة مقارنة بأنواع الوقود الأخرى. وتتلخص طرق نقل وتوزيع الهيدروجين في النقل باستخدام خطوط الأنابيب من مواقع الإنتاج إلى مناطق الاستهلاك، أو باستخدام المقطورات، أو النقل باستخدام الناقلات للأسواق البعيدة وذلك بعد تحويل الهيدروجين إلى أمونيا كمادة حاملة له. والسوق الحالي للهيدروجين هو سوق ضخم ومتنام وتقوم عليه العديد من الصناعات إلا أن دوره الرئيسي لا يزال ينحصر في استخدامه كمادة خام لتلك الصناعات، ولم يشهد بعد نموا ملحوظا في مجال استخدامه كحامل للطاقة. ومن المتوقع أن يكون للهيدروجين مستقبل واعد في عملية تحول الطاقة في عدة قطاعات اقتصادية، بما يسمح بتقليل الاعتماد على مصادر الوقود الأحفوري نظرا لإمكانية استخدامه كمصدر للوقود مباشرة، أو حامل للطاقة واستخدامه عبر تطبيقات خلايا الوقود، أو كمادة خام في الصناعة مثل صناعة السماد والمواد الكيميائية والتكرير، أو لتوفير الحرارة في الصناعات كثيفة استهلاك الطاقة مثل صناعة الصلب. ومؤخرا، أبدت عدة دول اهتماما بالهيدروجين والدور الذي يمكن أن يساهم في عملية تحول الطاقة. وقام البعض منهم بالشروع في إعداد وتطوير رؤى خرائط طريق واستراتيجيات لتحديد المسار الذي يمكن اتخاذه للوصول إلى اقتصاد للهيدروجين على المستوى الوطني. وتقوم تلك الاستراتيجيات على تحديد أفضل المسارات لتوفير إمدادات الهيدروجين (عبر الإنتاج المحلي أو الاستيراد) وتطبيقات الاستخدام النهائي. على الصعيد العربي، أبدى عدد من الدول العربية اهتماما بالاستثمار في مشاريع إنتاج الهيدروجين، منها ما يقوم على إنتاج الهيدروجين الأخضر ضمن خطط وطنية طموحة للتوسع في مشاريع الطاقة المتجددة، ومنها ما يقوم على التوسع في إنتاج الهيدروجين الأزرق (أو مشتقاته مثل الأمونيا الزرقاء) المعتمد على الغاز الطبيعي. ولا شك أن لدى الدول العربية عدة مقومات وفرص تمكنها من إنشاء محور تصدير عالمي للهيدروجين ومشتقاته. ومع تلك المقومات، هناك عدة تحديات قد تعيق الاستثمار في هذه الصناعة الواعدة، منها ما يتعلق بالجدوى الاقتصادية، ومنها ما يرتبط بغياب الإجراءات التنظيمية للسوق. لكن من الممكن تجاوزها مع الوقت، فالهيدروجين لا يزال يخطو خطواته الأولى، ليس على الصعيد العربي فحسب بل على الصعيد العالمي. وإجمالا بلغ عدد الدول العربية التي أبدت اهتماما في مجال الهيدروجين خمس دول هي الإمارات والسعودية ومصر والمغرب وعمان، وقد تفاوتت طبيعة الإجراءات المتخذة، فمنها ما تعلق بتأسيس خطط وطنية للهيدروجين وتحديث استراتيجية الطاقة الوطنية لتأخذ في الاعتبار الدور المحتمل للهيدروجين مستقبلا، ومنها ما تناول إبرام اتفاقيات وتفاهمات أولية مع شركات عالمية رائدة للاستثمار مباشرة في مشاريع لإنتاج الهيدروجين الأخضر والأزرق، ومشاريع تجريبية لتطبيق استخدام الهيدروجين في مجال النقل. Hydrogen is gaining unprecedented momentum as a central pillar to foster the energy transition. This growing interest stems from the global shift toward decarbonization of the energy system. Hydrogen can be used as a fuel or an energy carrier and storage or a feedstock for many industries while emits no GHG emissions. It has many applications across industry sector, power generation and residential sectors. In this regard, government policy is a crucial element to achieve such transition in a successful and well-organized manner and help to support the development of Hydrogen economy in a cost-effective way. This could include low carbon fuel regulations, CO2 pricing, vehicle emissions regulations and zero-emission vehicle programs. Furthermore, policies may include specific incentives and/or legislations that could enable to reduce the risk of hydrogen demand and supply for the sector actors. Such policy support may help to attain the required economies of scale to enable the industry to drive down costs across different parts of the hydrogen value chain. This study provides an overview of different production pathways of hydrogen, and its current and potential uses to decarbonize the global economy. It also addresses international policies and strategies that promote the use of hydrogen to foster energy transition. The study is divided into three chapters. Chapter-I provides an overview of different production pathways of hydrogen and the most commonly used processes to produce it. Furthermore, it covers the main parts of hydrogen value chain and the most recent technological advances in each part. While Chapter-II is devoted to highlight the potential uses of hydrogen to foster the energy transition. It also addresses the international policies and strategies adopted to promote the use of hydrogen as a fuel for the future. Chapter- III analyses the key success factors to develop hydrogen sector in the Arab countries and actions needed to achieve that end. Moreover, it provides a market survey o |
|---|
