[ad_1]
كل يوم ، تحرق ملايين المحركات والمصانع الوقود الأحفوري ، وإطلاق سراح ثاني أكسيد الكربون – وهو غاز دفيئة يسخن الحرارة في الغلاف الجوي للأرض ويساهم في تغير المناخ. تخيل الآن وقودًا نظيفًا لا يلوث ولا ينتج سوى الماء كنفايات. هذا هو وعد الهيدروجين الأخضر ، الذي يتم صنعه باستخدام طاقة الطاقة الشمسية والرياح لتقسيم الماء إلى الهيدروجين والأكسجين.
ترى البلدان في جميع أنحاء العالم ، بما في ذلك جنوب إفريقيا ، أن الهيدروجين الأخضر أداة حيوية لمعالجة تغير المناخ. هناك خطط لاستخدام الهيدروجين الأخضر في جنوب إفريقيا لكل شيء من إنتاج الأسمدة للمزارع إلى تشغيل المصانع والشاحنات الثقيلة.
مع دفع الحكومات في جميع أنحاء العالم للهيدروجين الأخضر كحل طاقة نظيفة ، يتم التغاضي عن حقيقة حرجة: إنتاج الهيدروجين الأخضر هو قطعة واحدة فقط من لغز معقد. يعتمد نجاح مشاريع الهيدروجين الخضراء على تطوير البنية التحتية في وقت واحد والتي ستنقل الهيدروجين الأخضر إلى الصناعة. ستحتاج أيضًا إلى صناعات لتبني تقنية جديدة أو تحويل المعدات الحالية حتى يتمكنوا من التحول من استخدام الوقود الأحفوري إلى استخدام الهيدروجين الأخضر.
إنتاج كيلوغرام واحد من الهيدروجين الأخضر يحتاج إلى ما يصل إلى 30 لتر من المياه العذبة. هذا يعني أن هناك حاجة إلى محلل المياه أو محطات إعادة تدوير المياه إذا تم إعداد محاور الهيدروجين الخضراء في مناطق نادرة للماء.
اقرأ المزيد: مركز الهيدروجين الأخضر في جنوب إفريقيا: منح الاتحاد الأوروبي لا تكاد تكفي لجعل الصناعة
فكر في الأمر مثل بناء نظام سكة حديد جديد. لن تقوم ببناء محطة قطار دون وضع مسارات القطار أولاً والتأكد من توفر القطارات لتشغيلها.
ومع ذلك ، تهدف جنوب إفريقيا إلى بناء سبع جيجاوات من طاقة إنتاج الهيدروجين بحلول عام 2030 – وهو ما يكفي لتشغيل ما يصل إلى سبعة ملايين منزل في وقت واحد.
نحن مهندسون كيميائيون ، مع أكثر من خمسة عقود من الخبرة المشتركة في صناعة البتروكيماويات ، الذين بحثوا عن إمكانية تسويق الهيدروجين الأخضر في جنوب إفريقيا.
بالاعتماد على تجربتنا ، فإن أحدث أبحاثنا تدور حول سبب نجاح أو تفشل مشاريع الطاقة الطموحة. لقد بحثنا في كيفية إدارة مخاطر إنشاء صناعة الهيدروجين الخضراء – من تنفيذ المشروع وحتى الاستعداد في السوق – بطريقة عادلة لكل من البلدان المتقدمة والنامية.
لتطوير إطار تقييم المخاطر لدينا ، قمنا بتحليل البيانات التاريخية من مصانع الطاقة الرائدة على مستوى العالم وفحصنا بعض التحديات التي تواجهها المشروعات الضخمة (تلك التي تكلف أكثر من 20 مليار راند أو 1 مليار دولار أمريكي للبناء). قارنا الطرق المختلفة لاستخدام الهيدروجين الأخضر عن طريق قياس عدد انبعاثات CO₂ التي يتم تجنبها لكل طن من الهيدروجين المستخدم. وقد ساعدنا ذلك على فهم التطبيقات الأكثر فعالية في قطع الانبعاثات.
اقرأ المزيد: يبدو أن الهيدروجين الأخضر مثل الفوز للبلدان النامية. لكن التكلفة والنقل هي مشاكل
ما وجده تقييم المخاطر الخاص بنا كان مذهلاً: المشاريع التي تتسرع في استخدام التكنولوجيا الجديدة على نطاق هائل عادة ما ترى تكاليفها مزدوجة أو ثلاثية من التقديرات الأولية. وفشل أكثر من نصف هذه المشاريع في تحقيق أهداف الإنتاج في الأشهر الستة الأولى.
يوضح تحليل المخاطر لدينا أيضًا أن الأموال اللازمة لبناء مصانع الإنتاج على مستوى العالم ، بما في ذلك في جنوب إفريقيا ، هي مجرد جزء صغير من ما سيكلفه بناء اقتصاد الهيدروجين الأخضر العاملة. سيتعين على الحكومة أن تأخذ هذه المخاطر في الاعتبار أو أن النتيجة ستكون تقطعت بهم السبل: التسهيلات باهظة الثمن التي لا يمكن استخدامها بالكامل لأن البنية التحتية الداعمة غير موجودة.
المخاطر التي وجدناها
لا يمكن نقل الهيدروجين ، بما في ذلك الهيدروجين الأخضر ، إلا من خلال خطوط أنابيب متخصصة باهظة الثمن ، أو عن طريق الضغط باستخدام الضغط الشديد. تشمل الطرق الأخرى لتحريكها أولاً تحويلها إلى مواد كيميائية أخرى مثل الأمونيا ، أو تحويلها إلى شكل سائل عند -253 درجة مئوية. يمكن أن تضيع ما يصل إلى 48 ٪ من محتوى الطاقة في النقل بمفرده من خلال الضغط ، والتمويل ، والتحويل إلى شركات النقل (مثل الأمونيا أو الميثانول) ، وخطوط الأنابيب أو عدم كفاءة الشحن ، وكلها تتطلب مدخلات طاقة كبيرة.
لا يمكن لمعظم خطوط أنابيب الغاز الطبيعي الحالية التعامل مع الهيدروجين النقي دون تعديلات كبيرة. تعني هذه التعقيدات التقنية بنية تحتية جديدة يجب أن يتم بناؤها تقريبًا من الصفر.
إذا تم التغلب على هذه العقبات في نقل الهيدروجين الأخضر ، فإن المشكلة التالية هي أن الهيدروجين الأخضر يحتاج إلى عملاء مع مرافق مجهزة لاستخدامه. على سبيل المثال ، تبحث صناعة الصلب في الابتعاد عن الأفران الملوثة إلى إنتاج الصلب باستخدام الهيدروجين الأخضر. هذا من شأنه أن ينتج عن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون تقريبًا ولكنه يتطلب بنية تحتية جديدة تمامًا.
محطات الوقود هي مثال آخر. لكي يتم تحويل محطة وقود عادية بحيث يمكن أن تخدم مركبات الهيدروجين ، فإنها ستحتاج إما إلى نباتات تبريد ضخمة وخزانات تخزين مبردة (التي تخزن الغاز المسال في أقل من -250 درجة مئوية) أو أوعية تخزين عالية الضغط وضواغط. ستعمل محطة ملء الهيدروجين مثل محطة كيميائية صغيرة أكثر من محطة خدمة تقليدية.
تريد استراتيجية الهيدروجين الخضراء في حكومة جنوب إفريقيا إجراء 24 دراسة جدوى لمعرفة كيفية صنع الهيدروجين الأخضر واستخدامه من قبل الصناعة المحلية. هناك أيضا خطط لتصديرها.
لكن تكلفة إنتاج الهيدروجين الأخضر ونقلها تصل إلى خمسة أضعاف تكلفة بديل الوقود الأحفوري. من الصعب للغاية نقل الهيدروجين عبر المحيط. هذا يعني أنه لا توجد فرصة لتصدير الهيدروجين الأخضر الكبيرة التي تحدث على المدى القصير إلى المتوسط.
هذه العوامل تخلق مخاطر لصناعة الهيدروجين الخضراء المحتملة التي تجعل من الصعب على مشاريع الهيدروجين الخضراء جذب التمويل. لا يمكن تبرير مرافق الإنتاج التي تكلف المليارات إذا لم تكن أنظمة النقل والمستخدمين النهائيين جاهزين وانتظار.
تجدر الإشارة أيضًا إلى أنه في كثير من الحالات ، تكون طاقة الطاقة الشمسية أو الرياح أرخص وأكثر كفاءة من الهيدروجين الأخضر. على سبيل المثال ، يعتبر الهيدروجين الأخضر وسيلة باهظة الثمن وغير فعالة لتشغيل السيارات مقارنة بالسيارات الكهربائية للبطارية أو لتسخين المنازل مقارنة بالحرارة الكهربائية باستخدام مضخات الحرارة.
طريق إلى الأمام
يشير بحثنا إلى أن حكومة جنوب إفريقيا يجب أن تركز أولاً على الصناعات التي ستجد أنه من السهل التحول من الوقود الأحفوري إلى الهيدروجين الأخضر.
اشترك في النشرات الإخبارية المجانية Allafrica
احصل على الأحدث في الأخبار الأفريقية التي يتم تسليمها مباشرة إلى صندوق الوارد الخاص بك
نجاح!
انتهى تقريبا …
نحن بحاجة إلى تأكيد عنوان بريدك الإلكتروني.
لإكمال العملية ، يرجى اتباع الإرشادات الموجودة في البريد الإلكتروني الذي أرسلناه لك للتو.
خطأ!
كانت هناك مشكلة في معالجة تقديمك. يرجى المحاولة مرة أخرى لاحقًا.
على سبيل المثال ، يمكن إنتاج الهيدروجين الأخضر وتحويله إلى الأمونيا الخضراء في مكان واحد ، دون الحاجة إلى خطوط أنابيب جديدة. يمكن استخدام الأمونيا الخضراء لصنع الأسمدة المزرعة التي يتم نقلها ككريات صلبة ، وبالتالي لا توجد حاجة إلى بنية تحتية إضافية لنقل وبيع أكياس الأسمدة الخضراء.
اقرأ المزيد: الأمونيا الخضراء يمكن أن تخفض الانبعاثات من الزراعة – وسفن السلطة في المستقبل
ومع ذلك ، فإن التكلفة العالية للأسمدة الخضراء المستندة إلى الأمونيا ستكون مشكلة للمبيعات المحلية. يستخدم الأسمدة النيتروجينية على المحاصيل الأساسية مثل الذرة. إن ارتفاع تكاليف الأسمدة سيكون له تأثير على أسعار المواد الغذائية.
يتطلب الانتقال إلى الهيدروجين الأخضر تنسيقًا دقيقًا عبر سلسلة التوريد بأكملها. بدلاً من نهج “بناءها وسيأتي” ، يجب بناء البنية التحتية للإنتاج والنقل والاستخدام في نفس الوقت.
مع سباق البلدان لتحقيق أهداف المناخ ، يجب على صانعي السياسات مناقشة جميع احتياجات صناعة الهيدروجين الخضراء. بدون تطوير منسق عبر سلسلة القيمة بأكملها ، يمكن ضبط الانتقال إلى الطاقة النظيفة.
كريج ماكجريجور ، أستاذ مشارك في الهندسة الميكانيكية والميكاترونية ومدير مجموعة أبحاث الطاقة الحرارية الشمسية ، جامعة ستيلينبوش
بروس دوغلاس يونغ ، محاضر كبير في مركز قيادة الطاقة في إفريقيا ، جامعة ويتواتردراند
[ad_2]
المصدر