الطاقة للأشياء

كيف يساعد هذا المفهوم على التقليل من البصمة الكربونية؟

تشكل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناتجة عن قطاعات النقل والمباني ثلث نسبة إجمالي الانبعاثات العالمي، بما يبلغ (16.2%) عن قطاع النقل و(17.5%) عن المباني، وذلك وفقاً لـ«معهد الموارد العالمية».

هذا الأمر يجعل مشكلة الاحتباس الحراري تتصدر أعتى المشاكل الرئيسية التي يعاني منها العالم أجمع، ما يحث الدول والمنظمات على البحث في حلول لها ولآثارها، كي لا تبقى قائمةً وفي تفاقُمٍ متزايد كلما تقدمنا في الزمن.

سنتعرف في هذا المقال على مفهوم الطاقة للأشياء «Power to X»، وكيف يساعد هذا المفهوم على التقليل من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، كما سنستعرض كيفية التقليل من التطبيقات أو الممارسات التي تؤدي لإنتاج غازات الدفيئة في كل القطاعات، باستخدام الطاقة المتجددة.

مفهوم الطاقة للأشياء «Power to X»

الفكرة الأساسية من مفهوم “الطاقة للأشياء” هي الاستفادة من الطاقة الكهربائية المتجددة وتحويلها لنوع آخر من الوقود (الهيدروجين ، الأمونيا ، الغاز ، طاقة حرارية ، وقود اصطناعي). هذا الوقود الناتج يتم استخدامه في العمليات الصناعية والنقل والتدفئة.

 ولكن ماذا عن الرمز «X»؟

يشير الرمز «X» إلى الهيدروجين أو الأمونيا أو الغاز أو الحرارة أو الطاقة أو المواد الكيميائية أو الوقود الناتج السابق ذكره،  أي تحويل الطاقة إلى إحدى هذه العناصر .

تحويل الطاقة الكهربائية إلى هيدروجين

يتم توليد الهيدروجين عن طريق فصل جزيئات الماء (H2O) باستخدام عملية التحليل الكهربائي إلى جزيئات كيميائية لإنتاج الهيدروجين والأكسجين، ويختلف نوع الهيدروجين (أخضر، أصفر، رمادي، وردي، … إلخ) تبعاَ لنوع الطاقة المستخدمة في عملية التحليل الكهربائي، فإذا كانت الطاقة المستخدمة هي طاقة متجددة (طاقة شمسية أو طاقة رياح مثلاً) فيسمى الهيدروجين الناتج هيدروجين أخضر، . ويتم استخدام الهيدروجين كوحدات لتخزين الطاقة أو كوقود للشاحنات والسفن أو لتدفئة المباني أو تصنيع الفولاذ.

يتميز الهيدروجين بإمكانية تخزينه ونقله إلى مكان آخر، على عكس البطاريات التي لا تستطيع تخزين كميات كبيرة من الكهرباء لفترات طويلة من الزمن. يمكن تفضيل الهيدروجين على الوقود الأحفوري لاحتوائه على ثلاثة أضعاف الطاقة التي يحتويها الوقود الأحفوري تقريباً.

كما يمكن استخدام الهيدروجين في الصناعة ويمكن تخزينه في خطوط أنابيب الغاز الحالية لتشغيل الأجهزة المنزلية، ويمكنه نقل الطاقة المتجددة عند استخدامه كناقل مثل الأمونيا، وعملية النقل هذه لا تتسبب بإنتاج الكربون.

إزالة الكربون وتحويل الهيدروجين إلى وقود صناعي

يمكن استخدام مفهوم الطاقة للأشياء «Power to X» في عملية إزالة الكربون الناتج عن بعض الصناعات وعن النقل وعن قطاع الطاقة. حيث تستخدم هذه التقنية لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى مركبات بسيطة تحتوي على جزيئات ذرة كربون واحدة C1 مثل الميثانول (CH3OH) أو الميثان (CH4).
ومن المعروف أنه يمكن استخدام الميثانول في إنتاج الكيروسين الصناعي أو البنزين أو الديزل عن طريق دمجها مع ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي أو النيتروجين لإنتاج وقود محايد للكربون لاستخدامه في تطبيقات النقل والطيران والزراعة والتدفئة والتبريد.

بالتالي فإن عملية التحويل تساعد على خفض نسبة ثاني أكسيد الكربون بالجو بالإضافة إلى استغلال نسبة لا بأس بها من الطاقة المولدة عن طريق الطاقة المتجددة، وهنا يمكنا القول بأن هذه العملية حلت أكثر من مشكلة نظراً لأن بعض الدول المنتجة للطاقة المتجددة تواجه مشكلة في تخزين الفائض من الطاقة المولدة من مصادر متجددة، بالإضافة لإمداد قطاع النقل والصناعي بوقود نظيف.

تطبيقات تقنية الطاقة للأشياء حول العالم

مشروع ريفين، ألمانيا: بدأ مشروع «ريفين – REFHYNE» في يناير 2018 وسيستمر لمدة 5 سنوات حتى ديسمبر 2022. يستخدم المشروع محلل كهربائي بتقنية الـ PEM وتبلغ قدرته 10 ميجاواط وينتج ما يقرب من 1300 طن من الهيدروجين سنوياً. يتم دمج هذا الهيدروجين منزوع الكربون بشكل كامل في عمليات المصفاة بما في ذلك إزالة الكبريت من الوقود التقليدي. يقلل المشروع من البصمة الكربونية عن طريق التحول من الهيدروجين الأزرق (الأحفوري) إلى الهيدروجين الأخضر (المتجدد).

مشروع هيستوك، هولندا: عملت شركة «انيرجي ستوك» وهي شركة تابعة لنظام نقل الغاز الهولندي على ربط نظام طاقة شمسية بقدرة 1 ميجاواط مع نظام تحليل كهربائي قدرته 1 ميجاواط لتوليد الهيدروجين الأخضر.

مشروع هيت سمارت، اسكتلندا:  يعمل مشروع هيت سمارت أوكرانيا على تحويل الطاقة إلى حرارة وتدفئة المنازل المجهزة بأجهزة تدفئة موفرة للطاقة.

مشروع هايبالانس، الدنمارك: يستخدم مشروع هايبالانس طاقة الرياح الزائدة لإنتاج الهيدروجين واستخدامه في قطاع النقل والتطبيقات الصناعية وفي عملية استقرار الشبكة.

وهناك الكثير من المشاريع المخطط لها مثل «H2Future» في النمسا بنظام تحليل كهربائي 6 ميجاواط ليتم توصيله بمصنع «Voestalpine Linz» لإنتاج الفولاذ، «Grhyd»في فرنسا حيث تهدف شركة «ENGIE» إلى استكشاف أوجه الترابط بين الهيدروجين والغاز الطبيعي من خلال دمجهما معًا، وبذلك التوسع في مجال تحويل الطاقة إلى الحرارة في الدنمارك.

التحديات أمام انتشار «Power to X»

• لا تزال بحاجة للمزيد من الدراسات والتجارب بالإضافة إلى المزيد من كميات الطاقة والبنية التحتية.
• التكاليف المرتفعة أكبر عائق أمام تقنية «Power-to-X» في الوقت الحالي، إذ لا زال إنتاج الهيدروجين من الوقود الأحفوري أقل تكلفة من إنتاجه عن طريق الطاقة المتجددة.
• تحويل الطاقة من شكل لآخر يرافقه ضياعات كبيرة.

تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة…

نتمنى لكم يوماً مشمساً!