تتعمق سلسلة خبراء الطاقة من MCE في مواضيع الطاقة الأكثر تعقيداً. استكشف موضوعات مثل هذا الموضوع والشبكات الصغيرة وقياس الطاقة الصافية بمزيد من التفصيل من خلال سلسلة خبراء الطاقة. هل تبحث عن المزيد من الأساسيات؟ اطّلع على سلسلة الطاقة 101 الطاقة 101.
ما هو وقود الهيدروجين؟
وقود الهيدروجين هو وقود نظيف يمكن إنتاجه بدون انبعاثات غازات الدفيئة واستخدامه في مجموعة متنوعة من تطبيقات الطاقة. ويُستخدم عادةً في المركبات التي تعمل بخلايا الوقود الهيدروجينية كبديل للمركبات الكهربائية. وكما هو الحال مع البنزين، يمكن تخزين الهيدروجين في شكل سائل وضخه في السيارة باستخدام العمليات نفسها التي تستخدمها محطات الوقود التقليدية. كما يمكن استخدامه في التدفئة وتخزين الطاقة. يمكن إنشاء وقود الهيدروجين من خلال عدة عمليات, بما في ذلك الطاقة الحرارية والكهربائية والشمسية والبيولوجية. عندما يُستهلك وقود الهيدروجين في خلية وقود، يكون المنتج الثانوي الوحيد هو الماء، مما يخلق مصدراً نظيفاً تماماً للطاقة.
العملية الحرارية
تنتج العملية الحرارية 95% من وقود الهيدروجين المستخدم اليوم. يتم إصلاح الوقود الهيدروكربوني، بما في ذلك الغاز الطبيعي والديزل والفحم والغاز الحيوي والوقود السائل المتجدد، بالبخار الذي يتفاعل لتكوين الهيدروجين.
يستخدم التحليل الكهربائي الكهرباء لتقسيم جزيئات الماء إلى هيدروجين وأكسجين. وخلافاً للعمليات الحرارية، يمكن تشغيل التحليل الكهربائي بالكامل من الطاقة المتجددة، مما ينتج عنه وقود خالٍ من الكربون يُعرف أيضاً بالهيدروجين الأخضر.
عملية تعتمد على الطاقة الشمسية
يمكن توليد وقود الهيدروجين المدفوع بالطاقة الشمسية بثلاث طرق: البكتيريا التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي لإنتاج الهيدروجين، أو أشباه الموصلات المتخصصة التي تفصل الماء إلى هيدروجين وأكسجين، أو الطاقة الشمسية المركزة التي تقود تفاعلات تقسيم الماء.
العمليات البيولوجية
تستخدم العمليات البيولوجية البكتيريا والطحالب لإنتاج الهيدروجين من خلال التفاعلات البيولوجية. تنتج بعض الميكروبات الهيدروجين كمنتج ثانوي لعملية الأيض. وتقوم بذلك من خلال استهلاك الكتلة الحيوية أو مياه الصرف الصحي أو استخدام التمثيل الضوئي.
ما هو الهيدروجين الأخضر؟
الهيدروجين الأخضر هو وقود الهيدروجين الذي يتم إنتاجه من خلال تقنيات الطاقة المتجددة. يعمل التحليل الكهربائي الذي يعمل بالطاقة المتجددة على تقسيم جزيئات الماء إلى هيدروجين وأكسجين، والتقاط الهيدروجين وتخزينه لاستخدامه كوقود. استخدام التقنيات المتجددة مثل الطاقة الشمسية يجعل هذه العملية خالية تماماً من الكربون. الهيدروجين الأخضر هو أحد أحدث الأدوات التي يتم النظر فيها على الطريق نحو مستقبل خالٍ من الكربون.
في كاليفورنيا، يعتبر الهيدروجين الأخضر جذاباً بسبب الكميات الكبيرة من الطاقة الشمسية الزائدة في منتصف النهار. يمكن استخدام هذه الطاقة الشمسية الزائدة للتحليل الكهربائي لإنتاج الهيدروجين الأخضر وتخزينه. لمزيد من المعلومات حول فائض الطاقة الشمسية في كاليفورنيا، اقرأ خبير الطاقة: منحنى البطة منشور المدونة. الخبر السار هو أن الهيدروجين الأخضر يساعد في حل مشكلة منحنى البط. هذه التكنولوجيا الناشئة لتخزين الطاقة لها تطبيقات متعددة تساعدنا في الوصول إلى أهدافنا لخفض غازات الاحتباس الحراري مع تقليل الضغط على الشبكة الكهربائية وزيادة موثوقية الشبكة.
تطبيقات الطاقة إلى طاقة إلى طاقة
تتمثل إحدى طرق استخدام الهيدروجين الأخضر في تطبيقات تحويل الطاقة إلى طاقة. في هذه التطبيقات، تُستخدم الطاقة لتوليد الهيدروجين ثم يُستخدم الهيدروجين لتوليد طاقة طويلة الأمد وقابلة للتوزيع. أحد الأمثلة على الهيدروجين الأخضر من الطاقة إلى الطاقة هو استخدام الطاقة الشمسية الزائدة التي يتم إنتاجها خلال النهار لتوليد وقود الهيدروجين الأخضر من خلال التحليل الكهربائي. ويمكن تخزين هذا الهيدروجين واستخدامه كوقود لتوليد الطاقة عن طريق توربينات الغاز أو خلايا الوقود خلال ساعات ذروة الطلب. في هذه الحالة، يعمل الهيدروجين كشكل من أشكال تخزين الطاقة، حيث يتم تحويل الإنتاج من الأوقات التي لا تكون هناك حاجة إليه إلى الأوقات التي يرتفع فيها الطلب. وتزيد تطبيقات تحويل الطاقة إلى طاقة من موثوقية الشبكة وتقلل من الحاجة إلى محطات توليد الطاقة الكهربائية التي تعمل بالغاز الطبيعي في المساء.
تطبيقات تحويل الطاقة إلى نقل الطاقة
تتيح تطبيقات تحويل الطاقة إلى نقل الطاقة توليد الهيدروجين الأخضر من الطاقة الشمسية ثم استخدامه كوقود في مركبات خلايا الوقود الهيدروجينية. تعمل هذه المركبات مثل المركبات التي تعمل بالوقود السائل ¾ بوقود سائل في بضع دقائق فقط. ينتقل وقود الهيدروجين عبر خلية وقود تقوم بتقسيم الهيدروجين إلى إلكترونات تُستخدم لتشغيل المحرك. الانبعاثات الوحيدة من هذه العملية هي الماء والحرارة.
في حين أن معظم وقود الهيدروجين المنتج اليوم يأتي من عمليات تتطلب استخدام الوقود الأحفوري، يوفر الهيدروجين الأخضر بديلاً خالياً من الانبعاثات. ومن شأن السيارات التي تعمل بخلايا الوقود الهيدروجينية التي تعمل بالهيدروجين الأخضر أن تخلق سيارة عديمة الانبعاثات تماماً تعمل بالطاقة الشمسية.
(الرسم البياني: FCHEA)
