تخطى إلى المحتوى

الجدوى الاقتصادية لإنتاج الهيدروجين من الاحتياطي الدوار للشبكة الكهربائية

تعتبر طاقة الهيدروجين مصدر طاقة نظيفًا ومستدامًا وقد حظيت عملية إنتاجها باهتمام كبير بين العديد من الباحثين. على الرغم من كثافة الطاقة المنخفضة ، إلا أن لها مزايا مثل تقليل التلوث وتخزين الطاقة وتحويلها لمنتجات اخرى، والتكلفة التنافسية فيما يتعلق بالموارد المتجددة الأخرى ، ولتجاوز بعض العيوب على المدى الطويل. تم اقتراح العديد من العمليات لإنتاج الهيدروجين حيث يكون التحليل الكهربائي شائعًا جدًا ومهمًا بشكل رئيسي في توفر الطاقة الكهربائية من مصادر مختلفة كالطاقة الاحفورية والنووية والمتجددة، وفي الاحتياط الدوار للشبكة الكهربائية تكون سعتها تقديراً حوالي 1.5٪ من مجموع حمل الشبكة ( في السعودية حمل الشبكة حوالي 80 جيجا ويقدر الاحتياط الدوار حسب المعادلة 1.2 جيجاوات)
يتطلب التحليل الكهربائي التجاري حوالي 53 كيلو واط في الساعة من الكهرباء لإنتاج كيلوغرام واحد من الهيدروجين ، والذي يحتوي على 33.6 كيلو واط في الساعة من الطاقة.

التقييمات الاقتصادية لتكلفة إنتاج الهيدروجين ركزت بشكل رئيسي على الافتراضات الاقتصادية المرتبطة بسعر الكهرباء حيث التكلفة النهائية لأنتاج الهيدروجين تنقسم الى معدات التصنيع وعملية التصنيع نفسها بالاضافة الى تكلفة الطاقة الكهربائية المستخدمة وأيضًا إمكانية تحويل الهيدروجين الى كهرباء عند احتياج الشبكة.

يتم انتاج حوالي خمسة بالمائة من غاز الهيدروجين المنتج في جميع أنحاء العالم عن طريق التحليل الكهربائي وينتج معظم الهيدروجين من الوقود الاحفوري (الغاز الطبيعي).
حيث وصل انتاج الهيدروجين عالميًا من المصادر المتجددة وغير المتجددة حوالي 87 مليون طن لعام 2020، تم إنتاج معظم الهيدروجين بنسبة 95٪ من الوقود الأحفوري وكانت الانبعاثات من ذلك 830 مليون طن من ثاني أكسيد الكربون.

التحليل الكهربائي للمياه هو التقنية الرئيسية لأنتاج هيدروجين من المياه باستخدام الكهرباء الصادرة من الطاقة المتجددة (الطاقة الشمسية وطاقة الرياح) ولا يتم اللجوء الى هذه الطريقة الا في حال الطاقة الكهربائية الزائدة عن حاجة المستهلك والبعض يقترح ان يتم استخدام الكهرباء من مصادر الطاقة المتجددة لإنتاج الهيدروجين مباشرة وتخزينه واعادة تحويله لكهرباء مرة أخرى لمعالجة مشكلة استقرار الجهود والاستدامة.

في الوقت الحاضر ، تعد تقنيات المحلل الكهربائي لأغشية تبادل البروتون (PEM) والقلوية (ALK) والأكسيد الصلب (SO) من بين الأنواع التجارية الأكثر استخدامًا لوحدات P2H التي جذبت انتباه مخططي أنظمة الطاقة. وفي مبادرة لوزارة الطاقة الامريكية لإنتاج الهيدروجين من جميع مصادر الطاقة المتجددة وغير المتجددة تم دعم أربع مشاريع لإنتاج الهيدروجين من محطات شبكات الكهرباء النووية وتقييم الجدوى الاقتصادية لذلك (محطة Nine Mile Point Nuclear Power Station ويتوقع الانتاج في 2025، ومحطة Davis–Besse Nuclear Power Station ويتوقع الانتاج في هذا العام 2023، ومحطة Prairie Island Nuclear Generating Plant ويتوقع الإنتاج في 2024، ومحطة Palo Verde Generating Station ومخطط الانتاج في 2024) وتتوقع وزارة الطاقة الامريكية ان واحد جيجاوات من الكهرباء سينتج 150 الف طن من الهيدروجين وسيكون هناك عائد اقتصادي بالمليارات من هذه التكنولوجيا ستعزز قدرة شركات الكهرباء المالية.

كاتب