مقدمة للطاقة الهيدروجينية
الطاقة الهيدروجينية هي استخدام الهيدروجين أو المواد الكيميائية التي تحتوي على الهيدروجين لإنتاج الطاقة بكفاءة كبيرة في استخدام الطاقة، وتأثيرات بيئية واجتماعية إيجابية للغاية، ومكافآت اقتصادية تنافسية. الهيدروجين هو العنصر الأكثر انتشارا في الكون من حيث حدوثه الطبيعي. تشكل كميات كبيرة من الهيدروجين الشمس والنجوم الأخرى. تحتوي المزيد من المواد الكيميائية على الهيدروجين أكثر من أي عنصر آخر. مركب الهيدروجين الأكثر انتشارا على وجه الأرض هو الماء.
لا توجد على الأرض مصادر طبيعية متاحة بسهولة للهيدروجين الجزيئي. على سطح الأرض، يرتبط معظم الهيدروجين بالكربون في الكائنات الحية والميتة والمتحجرة ، وبالأكسجين في الماء. يمكن فصل جزيئات الماء إلى هيدروجين وأكسجين لإنتاج الهيدروجين. وعند استهلاك الهيدروجين، يُعاد إنتاج الماء.
يمكن تحضير الهيدروجين عن طريق إذابة الروابط الكيميائية في المركبات. ومن التقنيات الشائعة في هذا المجال التحليل الكهربائي ، وتفاعل المعادن مع الأحماض، وتفاعل هيدريدات المعادن الأيونية مع الماء، وغيرها. ويُساهم الغاز الطبيعي اليوم بنسبة 48% من إنتاج الهيدروجين العالمي، يليه النفط (30%)، ثم الفحم (18%)، وأخيراً التحليل الكهربائي للماء (4%).
نظرًا لتنوع التطبيقات، يعد تخزينها أمرًا بالغ الأهمية. أنها تغطي كل شيء من النقل إلى الطاقة المحمولة والثابتة. علاوة على ذلك، فهو الوقود الذي يتمتع بأقصى قدر من الطاقة لكل كتلة. ومع ذلك، يجب تطوير تقنيات تخزين أكثر تطورًا بسبب انخفاض كثافة الطاقة لكل وحدة حجم بسبب انخفاض كثافة درجة الحرارة المحيطة.
ما هي المصادر الحالية لإنتاج الطاقة الهيدروجينية في الهند؟
1. تنتج صناعة الكلور والقلويات الهيدروجين كمنتج ثانوي
استُخدم جزء منه لأغراض غير الطاقة، بينما أُحرق الباقي أو أُطلق في البيئة. ومع مرور الوقت، ازداد وعي الناس بإمكانيات الهيدروجين في تطبيقات الطاقة. وبحلول عامي 2013-14، كان يُستخدم حوالي 90% من الهيدروجين المُنتج للأغراض الكيميائية والاستخدامات الخاصة (وخاصة الطاقة).
2. يتم تصنيع الهيدروجين لاستخدامات غير الطاقة في قطاعي الأسمدة وتكرير النفط
تم وضع خارطة طريق وطنية لطاقة الهيدروجين (NHERM) واعتمادها للتنفيذ من قبل المجلس الوطني لطاقة الهيدروجين في يناير 2006 بهدف تسريع تطوير قطاع طاقة الهيدروجين في الهند. وكان الهدف الرئيسي من هذه الخارطة تحديد المسارات التي تُمكّن البلاد من تبني طاقة الهيدروجين تدريجياً، وتسريع أنشطة التسويق التجاري، وتسهيل تطوير البنية التحتية لطاقة الهيدروجين.
تناولت NHERM، بما في ذلك الإنتاج والتخزين والتوزيع والنقل والاستخدام والقواعد والمعايير والتعليم العام وبناء القدرات، جميع جوانب تطوير طاقة الهيدروجين في الهند. تم تنفيذ برنامج الطاقة الهيدروجينية على الصعيد الوطني بدءًا من عام 2006-2007 على أساس NHERM. وأوصت NHERM بتحديثه وتغييره في ضوء الخبرة الميدانية المحلية والتقدم العالمي.
ما هي مزايا وعيوب الطاقة الهيدروجينية؟
مزايا الطاقة الهيدروجينية
1. يمكن الوصول إليه بسهولة
إنه عنصر أساسي في الأرض وهو قياسي. يستغرق فصل غاز الهيدروجين عن المركبات المرافقة له وقتًا. وعلى الرغم من أن الأمر قد يكون كذلك، إلا أن النتيجة تخلق مصدرًا غنيًا ونظيفًا للطاقة.
2. لا يتم إنتاج أي انبعاثات ضارة
لا يطلق أي مركبات خطرة عند حرقه. في جوهره، فهو يتحد مع الأكسجين دون أن يحترق ويمتلك طاقة يمكنها إنتاج الطاقة لمحرك كهربائي. مثل مصادر الطاقة الأخرى، فإنه لا يطلق ثاني أكسيد الكربون عند حرقه.
3. إنها آمنة للبيئة
بالنسبة لمصدر الوقود، فهذا أمر غير معتاد لأنه غير سام. والبعض الآخر، بما في ذلك الفحم والطاقة النووية والبنزين، سام أو يمكن العثور عليه في ظروف خطيرة. يمكن استخدام الهيدروجين بطرق لا يمكن أن تضاهيها أنواع الوقود الأخرى لأنه مفيد بيئيًا.
4. يمكن استخدامه كوقود للصواريخ
لديها القوة والفعالية. وهي كافية لتشغيل الأجهزة الحيوية مثل المركبات الفضائية. بالإضافة إلى ذلك، فهو خيار أكثر أمانًا مقارنة بمصادر الوقود الأخرى لأنه صديق للبيئة. الهيدروجين أقوى بثلاث مرات من البنزين وأنواع الوقود الأحفوري الأخرى، وهي إحصائية ممتعة. وهذا يدل على أنه يمكن إنجاز المزيد بموارد أقل.
5. استهلاك الوقود منخفض
يُعدّ الهيدروجين أكثر كفاءة في استهلاك الوقود من الديزل أو الغاز، إذ يُولّد طاقة أكبر لكل رطل من الوقود. وهذا يعني أن السيارة التي تعمل بالهيدروجين تقطع مسافة أطول من تلك التي تعمل بوقود تقليدي عند الوصول إلى نفس النقطة. وتُعدّ خلايا الوقود الهيدروجينية أكثر كفاءة بمرتين من طرق الاحتراق التقليدية. فعلى سبيل المثال، تُنتج محطة توليد الطاقة التقليدية القائمة على الاحتراق الكهرباء بكفاءة تتراوح عادةً بين 33 و35%. بينما تصل كفاءة خلايا الوقود الهيدروجينية إلى 65% من الكهرباء المُنتجة.
6. إنه متجدد
وبالمقارنة مع المصادر الأخرى غير المتجددة، فإنه يمكن إنتاجه بشكل متكرر. ونتيجة لذلك، الهيدروجين هو وقود يحتوي على كمية محدودة من الطاقة. في الأساس، يمكن إنتاج طاقة الهيدروجين كلما دعت الحاجة إليها.
عيوب طاقة الهيدروجين
1. التكلفة مرتفعة
إنه باهظ الثمن مع إمكانية الوصول إليه على نطاق واسع. وحقيقة أن فصل العنصر عن العناصر الأخرى يستغرق وقتًا طويلاً هو تفسير كافٍ لذلك. كان من الممكن أن يتمكن العديد من الأشخاص من إكمال العملية بسهولة نسبية إذا كانت واضحة ومباشرة، لكنها ليست كذلك. على الرغم من أن السيارات الهجينة تعمل الآن بخلايا الهيدروجين، إلا أنها لا تزال بحاجة إلى أن تكون مصدرًا عمليًا للوقود للجميع. لن تكون الطاقة الهيدروجينية خيارًا باهظ الثمن إلا إذا تم إنشاء التكنولوجيا التي يمكن أن تجعل العملية برمتها أكثر وضوحًا.
2. التخزين يمثل تحديًا
إن نقل الهيدروجين أمر صعب للغاية. النفط مادة يمكن نقلها عبر خطوط الأنابيب. عند الحديث عن الفحم، يمكن حمله على ظهر الشاحنات بسهولة. إن نقل الهيدروجين يكلف الكثير من المال، حتى بكميات صغيرة. يعتبر نقل وتخزين مثل هذه المادة الكيميائية غير عملي لهذا السبب وحده.
3. من الصعب استبدال البنية التحتية الحالية
وحتى اليوم، لا يزال البنزين يستخدم بشكل متكرر. علاوة على ذلك، يجب إنشاء البنية التحتية حاليًا لتسهيل استخدام الهيدروجين كوقود. ولهذا السبب، يصبح مجرد التفكير في تجديد البنزين مكلفًا. علاوة على ذلك، يلزم إجراء تعديلات على المركبات لتوفير مساحة لوقود الهيدروجين.
4. لديها قابلية عالية للاشتعال
يُعدّ الهيدروجين مادة شديدة الانفجار نظرًا لكونه مصدرًا قويًا للوقود، ويتصدر عناوين الأخبار باستمرار لما يمثله من مخاطر عديدة. ويمكن حرق ما بين 4 و75% من غاز الهيدروجين في الغلاف الجوي.
5. استخدام الوقود الأحفوري ضروري
ورغم أن الطاقة الهيدروجينية صديقة للبيئة ومتجددة، إلا أنه يجب فصلها عن الأكسجين باستخدام موارد غير متجددة مثل الفحم والنفط والغاز الطبيعي. في حين أن التحول إلى الهيدروجين يهدف إلى القضاء على استخدام الوقود الأحفوري، إلا أنه لا يزال مطلوبًا لإنتاج وقود الهيدروجين.
الخط السفلي
يُعدّ استخدام الهيدروجين لتلبية احتياجات العالم من الطاقة خيارًا واعدًا للغاية. فعندما تُلبّى حاجتنا إلى طاقة اقتصادية، فعّالة، موثوقة، ونظيفة ، قد يُمثّل الهيدروجين نموذجًا لعالمٍ خالٍ من الانبعاثات الناتجة عن حرق الوقود الأحفوري وغيرها من المشكلات البيئية الضارة. قد يكون الهيدروجين هو الحل الأمثل لمستقبل الطاقة، لكن الوصول إلى ذلك يتطلب إرادة سياسية والتزامًا ماليًا. ومع ذلك، عندما يصبح الوقود الأحفوري نادرًا، قد يُشكّل الهيدروجين حلًا هامًا لمشاكل الطاقة التي يُواجهها العالم.
اقرأ أيضاً: أول طائرة نفاثة تعمل على طاقة الهيدروجين بنسبة 100%: رولز رويس وإيزي جيت
صباح الخير، يمكنك الإجابة على هذا السؤال "ما هو الهيدروجين الذي يختلف عن الطاقة الأخرى؟"