“الهيدروجين مستقبل تخزين الكهرباء”.. يسعى مشغلو الطاقة في الولايات المتحدة إلى إثبات أن الغاز يمكن أن يكون مستودعاً عند الطلب للطاقة المتجددة.
تم تصميم مركز أوكيشوبي للطاقة النظيفة لاستخدام الغاز الطبيعي للوقود الأحفوري، وتم افتتاحه قبل عامين بين بحيرات وسط فلوريدا. الآن، تقوم شركة NextEra Energy مالك محطة الطاقة، بإعدادها للتعامل مع وقود ثان هو: الهيدروجين.
يحترق الهيدروجين مثل الغاز الطبيعي بدون انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ويمكن إنتاجه عن طريق فصل جزيئات الماء باستخدام الكهرباء. هذا يثير المهندسين الذين يسعون لإيجاد حل لتنوع الطاقة الشمسية وطاقة الرياح لأنها تنتشر عبر الشبكات الكهربائية.
يقولون إن فائض الكهرباء المتجددة التي يتم إنتاجها خلال ساعات من الركود في الطلب يمكن أن تشغل آلات التحليل الكهربائي لإنتاج الهيدروجين، مما يوفر في النهاية مخزناً من الطاقة الخالية من الكربون للإرسال عندما يكون الطلب أقوى.
تقول ريبيكا كوجاوا المديرة المالية في NextEra :سيستخدم مشروع Okeechobee التجريبي الذي تبلغ تكلفته 65 مليون دولار “الطاقة الشمسية التي كان من الممكن قطعها لولا ذلك” لإنتاج الهيدروجين ليحل محل بعض الغاز الطبيعي.
وتضيف لقد تجاوزنا شركة ExxonMobil العام الماضي لفترة وجيزة باعتبارها شركة الطاقة الأمريكية الأكثر قيمة.
لكن إنتاج الهيدروجين وتخزينه ثم استخدامه لتوليد الكهرباء، وهي عملية تعرف باسم “القدرة على تحويل الغاز إلى طاقة”، هي غير فعالة ومكلفة.
تُفقد الطاقة في كل من كسر الرابطة الجزيئية بين الهيدروجين والأكسجين في الماء وفي حرق الهيدروجين الناتج في التوربينات. ترجع الرحلة ذهاباً وإياباً أقل من 40% من الكهرباء التي تم توفيرها في البداية، وفقاً لداريك مالابراجادا، عالم الأبحاث في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ومبادرة الطاقة.
ويقول توماس كوخ بلانك، المدير الأول في معهد روكي ماونتن، وهو مؤسسة فكرية للطاقة النظيفة: “إن استخدام الطاقة لإنتاج الهيدروجين لتوليد الطاقة في معظم الحالات موضوع غبي حقاً، لأن هناك الكثير من الخسائر التي تنطوي عليها الدورة الإنتاجية”.
أصبحت توربينات الطاقة التي تعمل بالغاز الطبيعي سريعة الانطلاق المصدر الأساسي لتوليد الطاقة لمشغلي الشبكات الذين يتطلعون إلى إبقاء الأضواء مضاءة أثناء موجات الحر وتجميد الشتاء.
يمكن أن يؤدي الهيدروجين المتجدد أو “الأخضر” نفس الدور ولكنه ليس رخيصاً. وحتى لو انخفضت تكاليف الإنتاج بأكثر من الثلثين إلى دولار واحد للكيلوغرام، فإن السعر من حيث الطاقة سيكون 8 دولارات لكل مليون وحدة حرارية بريطانية، وهو ما يعادل ثلاثة أضعاف تكلفة الغاز الطبيعي القياسي في الولايات المتحدة، وفقاً لتقديرات مورجان ستانلي.
عاصمة المناخ
حيث يلتقي تغير المناخ بالأعمال والأسواق والسياسة. اكتشف تغطية فاينانشيال تايمز هنا
ولكن مع جدل المؤيدين بأن الهيدروجين سيكون لا غنى عنه للعالم لخفض انبعاثات الكربون بما يكفي لتجنب تغير المناخ الكارثي، يتم إطلاق مشاريع في جميع أنحاء قطاع الطاقة في الولايات المتحدة لإثبات قدرتها على النجاح.
ستقوم لوس أنجلوس، التي يُطلب منها بموجب قانون كاليفورنيا استخدام طاقة خالية من الكربون بنسبة 100 في المائة بحلول عام 2045، بتحويل محطة تعمل بالفحم تعمل في ولاية يوتا، في البداية إلى الغاز الطبيعي ثم إلى الهيدروجين. ستكون توربينات محطة الطاقة التي تم طلبها حديثاً قادرة على أخذ مزيج 30:70 من الهيدروجين والغاز بحلول عام 2025 والهيدروجين فقط بحلول الموعد النهائي لعام 2045، وفقاً للشركة المصنعة Mitsubishi Power.
اقترحت ميتسوبيشي وشريكها إنشاء مرفق قريب لتخزين الهيدروجين الأخضر يكفي لتوليد 150 ألف ميغاواط/ساعة من الكهرباء، والتي يمكن أن تزود 5 ملايين منزل في الولايات المتحدة في المتوسط ليوم واحد.
قال بول شولتز من إدارة المياه والطاقة في لوس أنجلوس: “الهيدروجين هو إحدى التقنيات التي يمكنك من خلالها فعلاً التخزين الموسمي”. “يمكن استخدام كل هذا القدر من التوليد الزائد الذي يحتمل أن يكون لديك في الربيع والخريف عندما تكون فقيراً في الموارد المتجددة خلال الصيف والشتاء”.
يقر شولتز بأن مزيج الهيدروجين سيكلف أكثر من الغاز الطبيعي، “لكن لدينا التزام بيئي لذلك”. وقال إن المدينة اتصلت بوزارة الطاقة الأمريكية بشأن تأمين أموال اتحادية منخفضة التكلفة للمساعدة في تمويل المشروع، رافضاً تحديد المبلغ.
ويقول بول براوننج، الرئيس التنفيذي لشركة Mitsubishi Power Americas، أنه في حين أن تكلفة ما يسمى بالهيدروجين الأخضر باهظة الثمن مقارنة بالغاز الطبيعي، إلا أنها منافسة لأشكال أخرى من تخزين الكهرباء.
وقال: “ضع في اعتبارك أن ما نستهدفه حقاً هو الطاقة المتجددة التي يتم إهدارها بنسبة 100% عند تقليصها”. “نحن نعلم أنه يمكننا القيام بما هو أفضل من ذلك.”
ستصبح الحاجة إلى التخزين طويل الأجل أكثر إلحاحاً إذا أصبحت مصادر الطاقة المتجددة نصيب الأسد في مزيج التوليد. لا تعمل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح طوال الوقت، بينما تفرغ بطاريات الليثيوم أيون في غضون ساعات.
الطاقة هي الأعمال التي لا غنى عنها في العالم ومصدر الطاقة هو رسالتها الإخبارية إلى صندوق الوارد الخاص بك.
وفقاً لـ دراسة من Wartsila، شركة تكنولوجيا الطاقة: سيكون من الممكن تحقيق شبكة خالية من الكربون بدون محطات طاقة حرارية عن طريق الإفراط في بناء مرافق الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والبطاريات، لكن كاليفورنيا يمكن أن تحقق أهدافها باستهلاك أقل بكثير من الأراضي ومليارات الدولارات من خلال اتباع مسار للطاقة إلى الغاز، في مكان آخر، أطلقت New Fortress Energy المدرجة في نيويورك شركة لتصنيع الهيدروجين الأخضر للبيع لقطاعات الطاقة والصناعة والنقل، إلى جانب الهيدروجين “الأزرق” الأقل ندرة والذي يتم تصنيعه باستخدام الغاز الطبيعي.
تأمل شركة المرافق الألمانية Uniper في استخدام الكهرباء المتجددة التي يتم إنتاجها خلال الأربع ساعات الأكثر غزارة من كل يوم لإنتاج الهيدروجين للتخزين في الهياكل تحت الأرض في هامبورغ، والتي كانت تستخدم سابقاً للاحتفاظ بالغاز الطبيعي.
يمكن بعد ذلك استغلال الهيدروجين في التجارة أو البيع للعملاء الصناعيين أو توليد الكهرباء عبر محطة “ذروة” يمكنها تزويد الكهرباء مرة أخرى إلى الشبكة – على الرغم من أن المشروع يعتمد على تأمين الإعانات الحكومية، وفقاً للرئيس التنفيذي أندرياس شيرينبيك.
يقول مجلس الهيدروجين، وهو مجموعة صناعية، في تقرير عام 2017 أن 250 إلى 300 تيراواط/ساعة من فائض الطاقة الشمسية وطاقة الرياح يمكن تحويلها إلى هيدروجين بحلول عام 2030، مع أكثر من 20 محطة لتوليد الطاقة مجتمعة 100TWh-200TWh من الكهرباء. من الهيدروجين النظيف. وبالمقارنة، ستولد مصادر الطاقة المتجددة ما يقرب من 8000 تيراواط/ساعة في جميع أنحاء العالم هذا العام، وفقاً لوكالة الطاقة الدولية.
“إن تقطع الطاقة المتجددة يمثل مشكلة ؛ قال داريل ويلسون، المدير التنفيذي لمجلس الهيدروجين، الذي تضم عضويته بعضاً من أكثر الشركات كثافة في استخدام الطاقة في العالم، “هناك حاجة إلى بعض حاويات التخزين الكبيرة لتيسير إنتاج طاقة الرياح والطاقة الشمسية، والهيدروجين هو مجرد تلك الحاوية الكبيرة جداً” ومنتجي النفط مثل أرامكو السعودية وبي بي.
NextEra، التي لم تستجب لطلبات التعليق، بدأت صغيرة في Okeechobee مع نظام التحليل الكهربائي 20MW. وتم كشف ملف تنظيمي أن المصنع يشترك في محول مع ما لا يقل عن مزرعتين للطاقة الشمسية متجاورتين شيدتهما شركة NextEra.
كشفت الشركة، أكبر مرفق في الولايات المتحدة من حيث القيمة السوقية، مؤخراً عن مشاريع أخرى، بما في ذلك تركيب بقيمة 20 مليون دولار لإنتاج الهيدروجين بالطاقة الشمسية وتغذيته بخلية وقود لتوليد الكهرباء.
إجمالاً، كان لدى NextEra حوالي 50 مشروعاً محتملاً للهيدروجين الأخضر في خط الأنابيب لخدمة قطاعات الطاقة والنقل والصناعة، كما قال جون كيتشوم، رئيس قسم الطاقة السائبة NextEra Energy Resources، في أواخر العام الماضي.
يقول محللون: “نحن نرى الهيدروجين كحل طويل الأمد حقاً”، وإن التخلص من آخر 15% من الكربون من إمدادات الكهرباء “يصبح مكلفاً للغاية بالنسبة للبطاريات، وأرخص بكثير وأكثر قابلية للإدارة مع الهيدروجين.”
