السعودية تقود الثورة الخضراء: مستقبل الطاقة عبر بوابة الهيدروجين

طاقة الهيدروجين، المستقبل المشرق لعالم الطاقة المتجددة، تعتبر من أبرز الحلول الواعدة لتحديات الطاقة والبيئة التي يواجهها العالم اليوم. في هذا المقال، سنستكشف أساسيات طاقة الهيدروجين، فوائدها، التحديات التي تواجهها، وآفاقها المستقبلية.

أساسيات طاقة الهيدروجين

طاقة الهيدروجين تعتمد على استخدام الهيدروجين كمصدر للطاقة. الهيدروجين عنصر كيميائي وفير جدًا في الكون، لكنه نادرًا ما يوجد بمفرده على الأرض. لذا، يتم إنتاج الهيدروجين عبر عمليات كيميائية تفصله عن العناصر الأخرى، مثل الماء (H2O)، من خلال عملية تُعرف بالتحليل الكهربائي، حيث يتم تحويل الماء إلى هيدروجين وأكسجين باستخدام الكهرباء.

فوائد طاقة الهيدروجين

• صديقة للبيئة:إحدى أبرز مزايا طاقة الهيدروجين تكمن في كونها واحدة من أنظف أشكال الطاقة المتاحة، مما يعزز من قدرتها على المساهمة في مكافحة التغيرات المناخية وتحسين جودة الهواء. عندما يُستخدم الهيدروجين كوقود في خلايا الوقود، فإنه يتفاعل مع الأكسجين في الهواء لتوليد الكهرباء، والمنتج الثانوي لهذه العملية هو الماء النقي (H2O)، دون إطلاق أي غازات دفيئة أو ملوثات جوية مثل أكسيد النيتروجين، الجسيمات، أو ثاني أكسيد الكبريت التي غالبًا ما ترتبط بحرق الوقود الأحفوري.

  إضافةً إلى ذلك، يمكن إنتاج الهيدروجين من مجموعة متنوعة من المصادر المتجددة مثل الطاقة الشمسية، طاقة الرياح، أو حتى الكتلة الحيوية، مما يعزز من دوره كمصدر طاقة مستدام. عند استخدام هذه المصادر المتجددة لإنتاج الهيدروجين، فإن العملية برمتها تصبح خالية من الانبعاثات تقريبًا، مما يقلل من البصمة الكربونية ويساهم في تحقيق أهداف الحياد الكربوني.

  ومن المهم أيضًا ملاحظة أن استخدام الهيدروجين كمصدر طاقة يمكن أن يساعد في تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري، مما يقلل من الضغط على الموارد الطبيعية ويساعد في الحفاظ على التنوع البيولوجي والنظم البيئية الطبيعية.

• مصدر طاقة متجدد:الهيدروجين يعد مصدر طاقة متجدد ومستدام يمكن أن يلعب دوراً كبيراً في الانتقال العالمي نحو مستقبل أكثر خضرة واستدامة. على عكس الوقود الأحفوري، الذي يعتبر مورداً محدوداً ويساهم في الانبعاثات الضارة، الهيدروجين يمكن إنتاجه من مصادر لا تنضب تقريباً، مثل الماء والطاقة الشمسية وطاقة الرياح، مما يجعله قابلاً للتجديد بالكامل.
  

  1. إنتاج الهيدروجين من الماء

  الماء هو المصدر الأكثر وفرة للهيدروجين على الأرض، ويمكن تحليله كهربائياً لفصل الهيدروجين عن الأكسجين انظر الفيديو. عندما تُستخدم الطاقة المتجددة، مثل الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح، لتشغيل عملية التحليل الكهربائي، يُصبح الهيدروجين “أخضر” وخالٍ تماماً من الانبعاثات الكربونية. هذا يجعله ليس فقط مصدراً متجدداً للطاقة، ولكن أيضاً مصدراً نظيفاً يمكن أن يساهم بشكل كبير في تقليل البصمة الكربونية العالمية.

• 2. الهيدروجين من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح

  يمكن إنتاج الهيدروجين بكفاءة عالية من خلال استخدام الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، وهما من أسرع مصادر الطاقة المتجددة نمواً في العالم. باستخدام الألواح الشمسية أو توربينات الرياح، يمكن توليد الكهرباء اللازمة لعملية التحليل الكهربائي دون الحاجة إلى الوقود الأحفوري، مما يقلل من التكاليف ويزيد من الاستدامة.

• 
• الشكل (1): خلايا شمسية Image source: https://www.almrsal.com/post/371086
• 
• الشكل (2): توربينة رياح Image source: https://www.windsystemsmag.com/fundamentals-of-wind-turbines/
•  
  

  3. استدامة الإنتاج

  إنتاج الهيدروجين من مصادر متجددة يعني أنه يمكن توفير إمدادات ثابتة ومستدامة من الطاقة دون استنزاف الموارد الطبيعية أو التسبب في ضرر بيئي طويل الأمد. هذا يساعد في تحقيق استقلالية الطاقة ويقلل من الاعتماد على واردات الطاقة، مما يعزز الأمن الطاقي الوطني والعالمي.

التحديات

• التكلفة: تكاليف إنتاج الهيدروجين وتخزينه ونقله ما زالت مرتفعة.
• البنية التحتية: الحاجة إلى تطوير بنية تحتية متكاملة لتوزيع الهيدروجين.
• السلامة: الهيدروجين غاز شديد الاشتعال، مما يتطلب تدابير سلامة مشددة.

آفاق المستقبل

الاستثمارات والبحوث المستمرة في مجال طاقة الهيدروجين تبشر بمستقبل واعد. العديد من الدول تضع خططًا طموحة لتطوير استخدام الهيدروجين في النقل، الصناعة، وتوليد الطاقة. مع تقدم التكنولوجيا وانخفاض التكاليف، يمكن أن يصبح الهيدروجين عماد الاقتصاد الأخضر والمستدام. فعلى سبيل المثال، المملكة العربية السعودية، بوصفها أحد أكبر منتجي النفط في العالم، تتخذ خطوات طموحة نحو تنويع مصادر الطاقة وتعزيز الاستدامة والابتكار في قطاع الطاقة. في إطار رؤية المملكة 2030، تسعى المملكة إلى أن تصبح رائدة عالمياً في مجال طاقة الهيدروجين من خلال تطوير مشاريع ضخمة لإنتاج الهيدروجين الأخضر والأزرق. و من أبرز خطط ومشاريع المملكة في هذا القطاع هو مشروع نيوم:

• نيوم، المدينة المستقبلية الضخمة التي تُبنى في السعودية، تخطط لإنشاء واحدة من أكبر منشآت إنتاج الهيدروجين الأخضر في العالم. يعتمد المشروع على استخدام الطاقة الشمسية وطاقة الرياح لإنتاج الهيدروجين من الماء دون إصدار انبعاثات ضارة.
• هذا المشروع، بالتعاون مع شركة “إير برودكتس” و”أكوا باور”، يهدف إلى إنتاج حوالي 650 طناً من الهيدروجين الأخضر يومياً، مما يساعد على تقليل الانبعاثات الكربونية بشكل كبير.

ختامًا

طاقة الهيدروجين تقدم رؤية مستقبلية مشرقة لعالم يعتمد بشكل أقل على الوقود الأحفوري وأكثر على مصادر الطاقة المتجددة والنظيفة. بالرغم من التحديات، الفوائد المحتملة تجعلها مجالًا واعدًا وضروريًا للاستثمار والبحث. نحن على أعتاب عصر جديد من الطاقة، حيث يمكن لطاقة الهيدروجين أن تلعب دورًا رئيسيًا في تشكيل مستقبل أكثر استدامة ونظافة للجميع.