في عالم يتسابق لإعادة هيكلة مصادر الطاقة، يظهر الهيدروجين الأخضر كمنارة للأمل والابتكار. ومع تزايد الحاجة المُلِحّة لمكافحة تغيّر المناخ، تستعد أعجوبة الطاقة النظيفة هذه لإحداث ثورة في كيفية توليد الطاقة واستخدامها. سنوضح في هذا المقال من أين جائت تسمية الهيدروجين الأخضر ب"الأخضر".
يستخدم الهيدروجين كوقود في المقام الأول من خلال خلايا الوقود، وهي أجهزة كهروكيميائية تعمل على تحويل الطاقة الكيميائية للهيدروجين مباشرة إلى كهرباء. وفيما يلي لمحة عن كيفية عملها:
مقارنة لمحتوى طاقة للهيدروجين مع المصادر الطاقية الأخرى:
الهيدروجين ليس مصدرًا أساسيًا للطاقة مثل ضوء الشمس أو الوقود الأحفوري؛ بدلاً من ذلك، فهو ناقل أو شكل من أشكال تخزين الطاقة. وبعبارة أخرى، الهيدروجين هو وسيلة لتخزين ونقل الطاقة وليس مصدرا للطاقة في حد ذاته.
المصادر الأساسية للطاقة هي تلك التي توفّر الطاقة الأولية، مثل الشمس (الطاقة الشمسية)، والوقود الأحفوري (الفحم والنفط والغاز الطبيعي)، وطاقة الرياح، والطاقة الكهرومائية. أما الهيدروجين، فغالبًا ما يتم إنتاجه من خلال طرق مختلفة، مثل التحليل الكهربائي أو إعادة تشكيل الميثان بالبخار، اعتمادًا على مصادر أساسية للطاقة.
يمكن تخزين الهيدروجين فيزيائياً على شكل غاز أو سائل. يتطلب تخزين الهيدروجين كغاز عادةً خزانات عالية الضغط (ضغط الخزان 350-700 بار). أما تخزين الهيدروجين كسائل فيتطلّب درجات حرارة مبرّدة لأن نقطة غليان الهيدروجين عند ضغط جوي واحد هي -252.8 درجة مئوية. يمكن أيضًا تخزين الهيدروجين على أسطح المواد الصلبة (عن طريق الامتزاز) أو داخل المواد الصلبة (عن طريق الامتصاص).
يشير الهيدروجين الأخضر إلى الهيدروجين المنتج باستخدام مصادر الطاقة المتجددة، مثل الرياح أو الطاقة الشمسية أو الطاقة الكهرومائية، في عملية تسمى التحليل الكهربائي. يتم في هذه العملية تقسيم الماء (H2O) إلى هيدروجين (H2) وأكسجين (O2) باستخدام تيار كهربائي بواصطة المحلل الكهربائي.
رسم توضيحي لإنتاج الهيدروجين الأخضر. المصدر PNNL
تعتبر الكهرباء المستخدمة في عملية التحليل الكهربائي أمرًا بالغ الأهمية لتحديد التأثير البيئي للهيدروجين المنتج. عند استخدام مصادر الطاقة المتجددة مثل طاقة الريحية أو الطاقة الشمسية، يعتبر الهيدروجين "أخضر" لأن البصمة الكربونية الإجمالية أقل بكثير مقارنة بالطرق التقليدية التي تعتمد على الوقود الأحفوري.
الهيدروجين الأخضر هو ناقل و مُخزّن للطاقة النظيفة لأن عملية الإنتاج لا تطلق غازات دفيئة أو ملوّثات ضارة. ويمكن استخدامه في مختلف القطاعات، بما في ذلك الصناعة والنقل وتخزين الطاقة، للمساعدة في تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري والتخفيف من تغير المناخ.
تختلف انبعاثات الكربون المرتبطة بإنتاج الهيدروجين حسب طريقة الإنتاج المستخدمة. غير ما ذكرناه عن طريقة الهيدروجين الأخضر، فإنه يمكن أيضًا إنتاج الهيدروجين بطرق أخرى، مثل إعادة تشكيل إصلاح البخار (الهيدروجين الرمادي) أو تغويز الفحم (الهيدروجين البني)، و هي طرق تؤدى إلى زيادة انبعاثات الكربون:
