تأخذ سلسلة خبراء الطاقة من MCE نظرة أعمق في موضوعات الطاقة الأكثر تعقيدًا. استكشف موضوعات مثل هذا الموضوع، والشبكات الصغيرة، وقياس الطاقة الصافية بمزيد من التفصيل من خلال موقعنا سلسلة خبراء الطاقة. هل تبحث عن المزيد من الأساسيات؟ تحقق من سلسلة الطاقة 101.
ما هو وقود الهيدروجين؟
وقود الهيدروجين هو وقود نظيف يمكن إنتاجه دون انبعاثات غازات الدفيئة ويستخدم في مجموعة متنوعة من تطبيقات الطاقة. يُستخدم بشكل شائع في المركبات التي تعمل بخلايا وقود الهيدروجين كبديل للسيارات الكهربائية. مثل البنزين، يمكن تخزين الهيدروجين في صورة سائلة وضخه في السيارة باستخدام نفس العمليات مثل محطة الوقود التقليدية. ويمكن استخدامه أيضًا في التدفئة وتخزين الطاقة. يمكن إنشاء وقود الهيدروجين من خلال عدة عمليات, بما في ذلك الحرارية، والتحليل الكهربائي، والطاقة الشمسية، والبيولوجية. عندما يتم استهلاك وقود الهيدروجين في خلية الوقود، فإن المنتج الثانوي الوحيد هو الماء، مما يخلق مصدرًا نظيفًا تمامًا 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 لإنتاج الهيدروجين.
يستخدم التحليل الكهربائي الكهرباء لتقسيم جزيئات الماء إلى هيدروجين وأكسجين. على عكس العمليات الحرارية، يمكن تشغيل التحليل الكهربائي بالكامل من الطاقة المتجددة، مما يؤدي إلى إنتاج وقود خالٍ من الكربون يُعرف أيضًا باسم الهيدروجين الأخضر.
عملية تعتمد على الطاقة الشمسية
يمكن إنتاج وقود الهيدروجين المعتمد على الطاقة الشمسية بثلاث طرق: تنتج البكتيريا الضوئية الهيدروجين، أو تقوم أشباه الموصلات المتخصصة بفصل الماء إلى هيدروجين وأكسجين، أو تعمل الطاقة الشمسية المركزة على تحفيز تفاعلات تجزئة الماء.
العمليات البيولوجية
تستخدم العمليات البيولوجية البكتيريا والطحالب لإنتاج الهيدروجين من خلال التفاعلات البيولوجية. تقوم بعض الميكروبات بتكوين الهيدروجين كمنتج ثانوي لعملية التمثيل الغذائي الخاصة بها. يفعلون ذلك من خلال استهلاك الكتلة الحيوية أو مياه الصرف الصحي أو استخدام عملية التمثيل الضوئي.
ما هو الهيدروجين الأخضر؟
الهيدروجين الأخضر هو وقود الهيدروجين الذي يتم إنتاجه من خلال تقنيات الطاقة المتجددة. يقوم التحليل الكهربائي المدعوم بالطاقة المتجددة بتقسيم جزيئات الماء إلى هيدروجين وأكسجين، مما يؤدي إلى احتجاز الهيدروجين وتخزينه لاستخدامه كوقود. إن استخدام التقنيات المتجددة مثل الطاقة الشمسية يجعل هذه العملية خالية تمامًا من الكربون. يعد الهيدروجين الأخضر أحد أحدث الأدوات التي يتم النظر فيها على الطريق نحو مستقبل خالٍ من الكربون.
وفي كاليفورنيا، يعتبر الهيدروجين الأخضر جذابًا بسبب الكميات الكبيرة من الإنتاج الزائد للطاقة الشمسية في منتصف النهار. يمكن استخدام هذه الطاقة الشمسية الزائدة في التحليل الكهربائي لإنتاج وتخزين الهيدروجين الأخضر. لمزيد من المعلومات حول زيادة المعروض من الطاقة الشمسية في كاليفورنيا، اقرأ موقعنا خبير الطاقة: منحنى البط مشاركة مدونة. والخبر السار هو أن الهيدروجين الأخضر يساعد في حل منحنى البط. تتمتع تقنية تخزين الطاقة الناشئة هذه بتطبيقات متعددة لمساعدتنا في الوصول إلى أهدافنا للحد من غازات الدفيئة مع تقليل الضغط على الشبكة الكهربائية وزيادة موثوقية الشبكة.
تطبيقات الطاقة إلى الطاقة
إحدى طرق استخدام الهيدروجين الأخضر هي في تطبيقات الطاقة إلى الطاقة. بالنسبة لهذه التطبيقات، يتم استخدام الطاقة لإنتاج الهيدروجين ثم يتم استخدام الهيدروجين لإنتاج طاقة طويلة الأمد وقابلة للتوزيع. أحد الأمثلة على الهيدروجين الأخضر من الطاقة إلى الطاقة هو استخدام الطاقة الشمسية الزائدة المنتجة خلال النهار لإنتاج وقود الهيدروجين الأخضر من خلال التحليل الكهربائي. يمكن تخزين هذا الهيدروجين واستخدامه كوقود لتوليد الطاقة عبر توربينات الغاز أو خلية الوقود خلال ساعات ذروة الطلب. في هذه الحالة، يعمل الهيدروجين كشكل من أشكال تخزين الطاقة، مما يحول الإنتاج من الأوقات التي لا تكون هناك حاجة إليها إلى الأوقات التي يكون فيها الطلب مرتفعًا. تعمل تطبيقات الطاقة إلى الطاقة على زيادة موثوقية الشبكة وتقليل الحاجة إلى محطات توليد الغاز الطبيعي في المساء.
تطبيقات الطاقة إلى النقل
تسمح تطبيقات الطاقة إلى النقل بتوليد الهيدروجين الأخضر من الطاقة الشمسية ومن ثم استخدامه كوقود مركبات خلايا الوقود الهيدروجينية. تعمل هذه المركبات مثل مركبة الغاز ¾ بالوقود السائل في دقائق معدودة. يتحرك وقود الهيدروجين عبر خلية الوقود، التي تقسم الهيدروجين إلى إلكترونات تستخدم لتشغيل المحرك. والانبعاثات الوحيدة من هذه العملية هي الماء والحرارة.
في حين أن معظم وقود الهيدروجين المنتج اليوم يأتي من العمليات التي تتطلب استخدام الوقود الأحفوري، فإن الهيدروجين الأخضر يوفر بديلاً خاليًا من الانبعاثات. إن مركبات خلايا الوقود الهيدروجينية التي تعمل بالهيدروجين الأخضر ستخلق مركبة خالية تمامًا من الانبعاثات وتعمل بالطاقة الشمسية.
(الرسم البياني: FCHEA)
