المهندس محمد فؤاد يكتب: الهيدروجين مستقبل الطاقة الخضراء فى مصر والعالم
ما هو الهيدروجين ؟
الهيدروجين هو غاز عديم اللون والرائحة وغير سام وكثافتة تقل عن كثافة الهواء بنحو 14 مرة، كما أنه العنصر الكيميائي الأكثر وفرة في الطبيعة
الهيدروجين مستقبل الطاقة الخضراء
متى وكيف اكتشاف الهيدروجين؟
تم اكتشاف الهيدروجين بواسطة العالم البريطاني الشهير “بويل” قبل 350 عامًا، عندما وضع قطعة من المعدن في حمض، وحدث تفاعل، نتجت عنه فقاعات غازيّة، قد تشتعل إذا وجد مصدر اشتعال، ولكنه لم يتوصل لطبيعة هذا الغاز، ولا استخداماته وأهميته.
وبعد 100 عام، جاء عالم بريطاني آخر، أجرى التفاعل نفسه، وجمع الفقاعات الغازية لاستخدامها في الاشتعال، فوجد أن هذا الاشتعال ينتج عنه تكثيف بخار الماء، فأطلق عليه وقتها “هيدروجين”، وكلمة هيدروجين تتكون من جزئين “هيدرو” وهي تشير للاشتعال، و”جين” وهي تشير الى بخار الماء.
وكانت بداية التعامل التجاري مع الهيدروجين في مطلع القرن العشرين، حيث كان يُستخدم بصفته غاز رفع مثل الهيليوم ، لأنه مادة خفيفة جدًا، فكان يستخدم بسفن الفضاء وسفن الهواء في الولايات المتحدة، خاصة أن تكلفة الهيليوم في ذلك الوقت كانت مرتفعة، عكس الهيدروجين الذي كان مادة متوافرة ورخيصة، ويمكن استخدامه لهذا الغرض، وكان ذلك قبل اختراع الطائرات النفاثة.
وبدأ استخدام الهيدروجين في شكل الوقود، مع انطلاق وكالة ناسا الأمريكية في خمسينيات القرن الماضي.
وقامت وكالة الفضاء الأمريكية ناسا باستخدامه وقودًا من خلال استغلاله في رحلات مركباتها إلى الفضاء، بسبب طبيعته منخفضة الوزن وعالية الطاقة، والوكالة كانت مهتمة بالوزن، فهي لا تريد استخدام أوزان كبيرة من الوقود في بعثاتها الخارجية.
إنتاج الهيدروجين
يتم إنتاج نحو 120 مليون طن من الهيدروجين سنويا على مستوى العالم، وتعتمد الجهات المصنعة على الغاز والفحم الأحفوري لإنتاج 95% من الكميات المتاحة عالميا من الهيدروجين.
ودعت الوكالة الدولية للطاقة في تقرير أصدرته عام 2019، إلى الاستثمار في الهيدروجين باعتباره وسيلة مرنة متعددة الاستخدامات، و يمكن استخدامه وقودا نظيفا عندما نحصل عليه من مصادر الطاقة المتجددة في توليد الكهرباء وتوفير الطاقة الخضراء الخالية من الكربون لسنوات طويلة، وتخزين الكهرباء.
وتتجه دول كثيرة نحو الاستثمار الامن كبديل عن الوقود الاحفورى في إنتاج الوقود الأخضر، خاصة بعد اندلاع الحرب الروسية الأوكرانية في فبراير الماضي، والمعاناة العالمية من أزمة الطاقة، وتنشط وتسعى في هذا الاتجاه اغلب دول العالم منها بشكل خاص كل من فرنسا وألمانيا والدانمارك وإسبانيا وبلجيكا والهند.
ويُتوقع وصول الاستثمارات في هذا المجال إلى 600 مليار دولار بحلول عام 2050 علاوة إن الهيدروجين الاخضر سوف يساهم بنسبة كبيرة إلى خفض الانبعاثات الكربونية الملوثة للبيئة وكانت إحد أسباب تغير المناخ والاحتباس الحرارى وارتفاع درجة حرارة كوكب الارض 1.5 درجة والعالم كله تاثر من إضرار التغير المناخي وللحفاظ على كوكب الارض وكان حديث العالم كله فى مؤتمر جنيف الـ COP26 وايضا فى مؤتمر ال COP 27 الذى تم انعقاده بمدينة السلام شرم الشيخ وكانت كلمة فختامه الرئيس الافتتاحية إنه مؤتمر تنفيذى وليس مؤتمر نقاش وابهر العالم كله باستعدات مصر وقيمة مصر العظيمة حفظها الله وبنيتها التحية من توافر طاقة متجددة من الرياح والطاقة الشمسية وتوافر المياه بالبحرين الاحمر والمتوسط وقدرة مصر بالتعاون وتضافر وزرتى البترول والثروة المعدنية بقيادة معالى الوزير طارق الملا ووزارة الكهرباء والطاقة معالى الوزير. د محمد شاكر للتعاون المشترك وإبرام مذاكرات تفاهم بين الشركة القابضة للغازات الطبيعية ايجاس وهيئة الطاقة المتجددة لإنتاج الهيدروجين الاخضر بمصر فى اسرع وقت ممكن وقد وقعت الدولة المصرية مع دول اجنبية مجموعة مذكرات تفاهم لإنتاج الهيدروجين الاخضر نظرا لاهميته وكثرة استخدامه فى مجالات متعددة منها قطاعات الصناعة والنقل والإنشاءات والطاقة.
وبحسب إحصائيات مؤشر بلومبرج لإقتصاد الهيدروجين في عام 2019، وقبل بداية جائحة كوفيد 19، كانت أبرز دول في إنتاج الهيدروجين بالعالم ،مثل استراليا وكندا واليابان وفرنسا وألمانيا والنرويج وفلاندا والبرتغال وخطة الاتحاد الأوروبي للشراكة المصرية.
ما هى المراحل التى يمر بها الهيدروجين حتى يصل للاستخدام ؟
يمر الهيدروجين بثلاثة مراحل رئيسية للحصول على الهيدروجين
هي مرحلة الإنتاج، ومرحلة التخزين و النقل وهما متداخلتان ويمثلان معأ حلقة واحدة داخل سلسلة القيمة، أما المرحلة الأخيرة فهي تطبيقات الاستخدام النهائي.
يبقى سؤال يتبادر فى اذهان الكثير من القراء الا وهو هل الهيدروجين انواع او الوان ؟
الإجابة نعم له انواع وليس الوان لان كما ذكرت الهيدروجين هو غاز عديم اللون لكن بيئيا اطلق بعض المصلحات على الوانه بيئيا بنسب خلوه من الكربون وتواجد نسب كربون مختلفة ومصادر طاقة متنوعة وسوف اسرد لكم جميع انواع الهيدروجين ومصادر الطاقة المستخدمة للحصول عليه ولون كل نوع
١ – الهيدروجين الأخضر :
هو وقود عالمي خفيف وعالي التفاعل، من خلال عملية كيميائية تُعرف باسم التحليل الكهربائي. تستخدم التيار الكهربائى لفصل الهيدروجين عن الأكسجين في الماء، وسمى اخضر بيئيا لان مصادر الطاقة المستخدمة التحليل الكهرباء طاقة متجددة مستدامة خضراء نظيفة وصديقة للبيىة لا تحتوى على انبعاث ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.
اى إن نوع الهيدروجين ولونه حسب عملية استخراجه وانتاجه ومعالجته ونوع مصادر الطاقة المستخدمة .
وقد قامت الدولة المصرية بتوفير ملايين الامتار بالمنطقة الاقتصادية بخليج السويس لإقامة مشروعات عملاقة لإنتاج الهيدروجين الاخضر والامونيا الخضراء ومحطات طاقة متجددة لان هذا المكان مناسب جدا لإنتاج الهيدروجين الاخضر
حيث يتوافر مصادر الطاقة المتجددة، التي يمكن أن تشمل مزارع الرياح البحرية والبرية مثل محطة رياح الزعفرانة ومحطات الطاقة الشمسية ببنبان والكريمات والعالمين و باستخدام خطوط نقل الطاقة الكهربية الهوائية الدولية الموجودة واستخدام محولات القدرة الخافضة للجهد والرافعة الجهد حسب الاستخدام تسطيع النقل الى المنطقة الاقتصادية بالسخنة ، لتشغيل محطات التحليل الكهربائي لانتاج الهيدروجين الآخصر من مكونات الماء.
من مزايا الهيدروجين الاخضر تخزين الهيدروجين الأخضر أو نقله عبر خطوط الأنابيب أو الناقلات من مصانع الإنتاج إلى المستهلكين
٢ – الهيدروجين الرمادي
يُستخرج الهيدروجين الرمادي من الغاز الطبيعي باستخدام عملية معالجة الميثان بالبخار، وهو الإجراء القياسي في الصناعة حاليا.
٣ – الهيدروجين الأزرق
يتم إنتاج الهيدروجين الأزرق بنفس الطريقة المتبعة في إنتاج الهيدروجين الرمادي.
لكن يتم استخلاص انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ثم حقنها في مرافق تخزين تحت الأرض أو تحت سطح البحر، لإعادة استخدامها ف حقن آبار انتاج الزيت الخام التى تحتاج وسيلة رفع صناعية للانتاج مثل الحقن بالمياه او الحقن بالغاز المنتج من المحطة خط المشاعل او من طلمبات ال سكاروت او طلمبات غاطسة ESP وجميع هذه الطرق مستخدمة فى كل شركات الإنتاج مثل جابكو وخالدة وبدر الدين والشركة العامة وقارون وبتروبل وعجيبة …..الخ حسب المتاح لديها .(حقول النفط والغاز المستنفدة.)
وغالبا ما ينظر إلى الهيدروجين الأزرق باعتباره حلا انتقاليا لحين توفر إمكانية زيادة إنتاج الهيدروجين الأخضر.
٤ – الهيدروجين الفيروزي
يطلق على الهيدروجين الفيروزي أيضا اسم الهيدروجين منخفض الكربون، وهو متوفر بكميات ضئيلة جدا حتى الآن.
ويتولد الهيدروجين الفيروزي من الغاز الطبيعي حيث يتم تمرير الغاز عبر معدن منصهر مما ينتج عنه تكون الكربون الصلب كمنتج ثانوي له استخدامات مفيدة.
٥ – الهيدروجين الوردي
وأخيرا الهيدروجين الوردي، والذي يتم توليده من خلال التحليل الكهربائي الذي يعمل بالطاقة النووية.
6 – الهيدروجين الأسود :
لانه ينتج من الفحم في إشارة إلى لون الفحم ” فحم الليجنيت ”
7 – الهيدروجين البني:
وهناك أيضأ مصطلح الهيدروجين المتجدد في إشارة إلى الهيدروجين المنتج باستخدام مصادر الطاقة المتجددة في عملية التحليل الكهربائي للماء ، بينما يطلق عليه أيضا اسم الهيدروجين الاخضر وبالرغم من تلك الاختلافات ، أصبح هناك توجه عالمي من بعض الهيئات والمؤسسات الدولية المعنية بالهيدروجين نحو توحيد تلك المصطلحات لمنع التضارب في المفاهيم.
كاتب المقال مهندس محمد فؤاد عبدالعزيز مدير عام تنفيذى بشركة صان مصر إحدى شركات وزارة البترول ومحاضر معتمد ومحترف اعداد وتقديم برامج عملية فى مجالات الطاقة المتجددة والهيدروجين الاخضر والتحول الرقمى والسلامة والصحة المهنية وتخطيط المشروعات والكهرباء والتحكم الآلى فى المنظومات الصناعية وبرامج مهارات ذاتية .
