الهيدروجين الأخضر يمكن استخدامه في مجموعة واسعة من القطاعات، من توليد الكهرباء إلى النقل والصناعة الثقيلة. دوره الأساسي هو توفير طاقة نظيفة ومستدامة، مما يساعد في تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري وخفض الانبعاثات الكربونية.
1. التطبيقات الرئيسية للهيدروجين الأخضر
أولًا: توليد وتخزين الطاقة
- إنتاج الكهرباء باستخدام خلايا الوقود الهيدروجيني
تستخدم خلايا الوقود الهيدروجيني لتوليد الكهرباء بطريقة نظيفة، حيث يتم دمج الهيدروجين مع الأكسجين لإنتاج الكهرباء والماء فقط.
تُستخدم هذه التقنية في المنازل، المباني التجارية، والمرافق الصناعية.
- تخزين الطاقة المتجددة
عند وجود فائض من الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح، يمكن تحويل الكهرباء إلى هيدروجين وتخزينه ثم استخدامه لاحقًا عندما يكون الطلب على الطاقة مرتفعًا.
يساعد في استقرار شبكات الكهرباء، خاصة في المناطق التي تعتمد بشكل كبير على مصادر الطاقة المتجددة المتقطعة.
- إنتاج الطاقة في المناطق النائية
يمكن استخدام الهيدروجين الأخضر في توليد الكهرباء في المناطق التي لا تصل إليها شبكات الطاقة بسهولة، مثل الجزر النائية والمواقع الصناعية البعيدة.
ثانيًا: استخدام الهيدروجين الأخضر في النقل
- السيارات الهيدروجينية (FCEVs)
سيارات مثل تويوتا ميراي (Toyota Mirai) وهيونداي نيكسو (Hyundai Nexo) تعتمد على خلايا الوقود الهيدروجينية، حيث يتم تحويل الهيدروجين إلى كهرباء مباشرة داخل السيارة.
توفر مدى أطول وإعادة تعبئة أسرع مقارنة بالسيارات الكهربائية التقليدية.
- الشاحنات والحافلات
تعمل شركات مثل دايملر (Daimler) ونيكولا موتورز (Nikola Motors) على تطوير شاحنات ثقيلة تعمل بالهيدروجين لتقليل الانبعاثات في قطاع النقل البري.
بعض المدن بدأت بالفعل في تشغيل حافلات هيدروجينية للنقل العام.
- القطارات
في ألمانيا، تم تشغيل أول قطار يعمل بالهيدروجين الأخضر (Coradia iLint)، مما يوفر بديلًا نظيفًا للقطارات التي تعمل بالديزل.
يمكن استخدام هذه التقنية في الدول التي لا تمتلك بنية تحتية واسعة للسكك الحديدية المكهربة.
- الطائرات الهيدروجينية
تعمل شركات مثل إيرباص (Airbus) على تطوير طائرات تعمل بالهيدروجين لتقليل انبعاثات قطاع الطيران.
الطائرات الصغيرة التي تعمل بالهيدروجين متاحة حاليًا، ولكن الطائرات التجارية الكبيرة لا تزال قيد التطوير.
- السفن والنقل البحري
شركة Maersk تعمل على تطوير سفن تعمل بالهيدروجين لتقليل انبعاثات قطاع الشحن البحري.
الهيدروجين الأخضر يمكن أن يكون وقودًا أساسيًا في السفن السياحية وسفن الشحن.
ثالثًا: استخدام الهيدروجين في الصناعة
- صناعة الصلب الأخضر
الهيدروجين الأخضر يمكن أن يحل محل الفحم في عملية إنتاج الصلب، مما يقلل انبعاثات الكربون بشكل كبير.
شركات مثل SSAB في السويد تعمل على مشاريع لإنتاج “الفولاذ الأخضر”.
- إنتاج الأمونيا الخضراء
الأمونيا ضرورية لصناعة الأسمدة، ويمكن إنتاجها من الهيدروجين الأخضر بدلاً من استخدام الغاز الطبيعي.
هذا يقلل الانبعاثات في قطاع الزراعة ويجعل إنتاج الأسمدة أكثر استدامة.
- صناعات البتروكيماويات والتكرير
يتم استخدام الهيدروجين الأخضر في تنقية النفط الخام وإنتاج الميثانول بطرق أكثر صداقة للبيئة.
يساعد في خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في المصانع الكيميائية.
رابعًا: التدفئة وتوفير الطاقة للمباني
- تدفئة المنازل والمباني
يمكن مزج الهيدروجين الأخضر مع الغاز الطبيعي في شبكات الغاز المنزلية، مما يقلل الاعتماد على الوقود الأحفوري.
بعض المدن الأوروبية مثل المملكة المتحدة وهولندا تختبر تشغيل منازل بالكامل بالهيدروجين.
- تشغيل الأجهزة المنزلية
يمكن أن يصبح الهيدروجين الأخضر وقودًا لبعض الأجهزة مثل السخانات والغلايات، مما يقلل من استهلاك الغاز الطبيعي.
2. فوائد استخدام الهيدروجين الأخضر
- انبعاثات صفرية: عند استخدامه، لا ينتج أي ثاني أكسيد كربون أو ملوثات.
- تخزين الطاقة لفترات طويلة: أكثر كفاءة من البطاريات في تخزين الطاقة المتجددة.
- تنويع مصادر الطاقة: يقلل الاعتماد على النفط والغاز، ويعزز أمن الطاقة.
- إمكانية استخدامه في القطاعات الصعبة: مثل الطيران، النقل البحري، والصناعات الثقيلة التي لا يمكن تشغيلها بالكهرباء بسهولة.
3. التحديات التي تواجه استخدام الهيدروجين الأخضر
- التكلفة العالية للإنتاج
إنتاج الهيدروجين الأخضر لا يزال أغلى من الهيدروجين الرمادي أو الأزرق، لكن التكاليف تنخفض مع تطور التكنولوجيا.
- نقص البنية التحتية
هناك حاجة إلى محطات تزويد بالهيدروجين، أنابيب نقل، ومنشآت تخزين، مما يتطلب استثمارات ضخمة.
- كفاءة عمليات الإنتاج
عملية التحليل الكهربائي لا تزال تستهلك كميات كبيرة من الكهرباء، لذلك من الضروري تحسين كفاءتها.
- التحديات في النقل والتخزين
الهيدروجين يحتاج إلى ضغط عالٍ أو تبريد شديد (-253 درجة مئوية) لتخزينه، مما يضيف تحديات لوجستية.
