كل ما تحتاج لمعرفته حول دور الهيدروجين كمستقبل للوقود

طاقــةتوليد الهيدروجيننقل وتخزين الهيدروجيناستدامة
[أمراض القلب الاجتماعية]

المشاركة تعنى الاهتمام

[menu_in_post_menu menu=148 menu_id="style-5" menu_class="insight-leftsidebar insight-sidebar" style="list"]

مسيرة 18th، 2021

by
ميشال نوسان بيير باولو ريموندي روسانا سيتا مانفريد هافنر

Fondazione Eni Enrico Mattei، Corso Magenta 63، 20123 Milano، Italy

 

ملخص

يتمتع الهيدروجين حاليًا بزخم متجدد وواسع النطاق في العديد من استراتيجيات المناخ الوطنية والدولية. تركز ورقة المراجعة هذه على تحليل التحديات والفرص المتعلقة بالهيدروجين الأخضر والأزرق ، والتي تشكل أساس وجهات نظر مختلفة لمجتمع الهيدروجين المحتمل. في حين أن العديد من الحكومات والشركات الخاصة تضع موارد كبيرة في تطوير تقنيات الهيدروجين ، لا يزال هناك عدد كبير من القضايا التي لم يتم حلها ، بما في ذلك التحديات التقنية والآثار الاقتصادية والجيوسياسية.

 

تتضمن سلسلة توريد الهيدروجين عددًا كبيرًا من الخطوات ، مما يؤدي إلى خسائر إضافية في الطاقة ، وبينما يتم التركيز بشكل كبير على تكاليف توليد الهيدروجين ، لا ينبغي إهمال نقلها وتخزينها. يوفر اقتصاد الهيدروجين منخفض الكربون فرصًا واعدة ليس فقط لمكافحة تغير المناخ ولكن أيضًا لتعزيز أمن الطاقة وتطوير الصناعات المحلية في العديد من البلدان. ومع ذلك ، لمواجهة التحديات الضخمة للانتقال نحو نظام طاقة خالٍ من الكربون ، يجب السماح لجميع التقنيات المتاحة بالمساهمة على أساس مؤشرات قابلة للقياس ، الأمر الذي يتطلب إجماعًا دوليًا قويًا على أساس معايير وأهداف شفافة.

 

1.المقدمة

تواجه أنظمة الطاقة تحولًا نحو التقنيات التي تسمح بتقليل انبعاثات غازات الدفيئة (GHG) ، لمواجهة التحدي الهائل المتمثل في تغير المناخ. يُنظر إلى الهيدروجين بشكل متزايد على أنه لاعب محتمل في الاستراتيجيات الوطنية والدولية ، ليتم تطبيقه على قطاعات مختلفة من الصناعة إلى النقل. يتم تطوير استراتيجيات وخرائط طريق مخصصة للهيدروجين من قبل الاقتصادات العالمية الرئيسية ، بما في ذلك اليابان [1] وألمانيا [2] وأستراليا [3] والاتحاد الأوروبي [4]. تتناول المشاريع البحثية والتطبيقات الصناعية المكونات المختلفة لمسار الهيدروجين ، والتي تشمل التوليد والنقل والتخزين والتوزيع والاستخدامات النهائية.

 

يعتبر الهيدروجين بالفعل سلعة يتم استخدامها كمادة وسيطة في تطبيقات صناعية مختلفة ، بدءًا من المصافي إلى إنتاج الأمونيا والميثانول. زاد الطلب العالمي على الهيدروجين النقي من أقل من 20 مليون طن في عام 1975 إلى أكثر من 70 مليون طن في عام 2018 [5]. ومع ذلك ، يتم توفير الطلب الحالي على الهيدروجين في الغالب من الوقود الأحفوري ، بما في ذلك الغاز الطبيعي والنفط والفحم ، لأنها تمثل اليوم أرخص مسار ، حيث تتراوح تكاليف الهيدروجين من 1 إلى 3 دولارات أمريكية للكيلوغرام [6].

 

ومع ذلك ، فقد تم اقتراح الهيدروجين أيضًا كحامل طاقة محتمل لدعم نشر أوسع للطاقة منخفضة الكربون ، والتي يتم إنتاجها بشكل أساسي من مصادر الطاقة المتجددة (RES). دعمت موجات الحماس المختلفة سرد الهيدروجين النظيف منخفض التكلفة على أساس بديل للوقود الأحفوري ، واستغلال تطبيقات خلايا الوقود في قطاع النقل بشكل أساسي. في السابق ، شهدت ثلاث لحظات مختلفة اهتمامًا علميًا وصناعيًا بإمكانيات تقنيات الهيدروجين [5]. حدثت المرة الأولى خلال أزمات النفط في السبعينيات ، حيث كان العالم يبحث عن حلول بديلة لمواجهة النقص المحتمل في النفط ومعالجة المشكلات البيئية مثل التلوث المحلي والأمطار الحمضية.

 

تم تنفيذ برامج وأنشطة بحثية حول الهيدروجين ، لكنها لم تؤد إلى آثار كبيرة لأنه بسبب الاكتشافات النفطية الجديدة ، انخفضت أسعار النفط في نهاية المطاف واختفى الخوف من النقص. الموجتان الأخريان من الحماس حدثت في التسعينيات وفي العقد الأول من القرن الحادي والعشرين [1990] ، مع تزايد المخاوف المتعلقة بقضايا تغير المناخ وسيناريوهات ذروة النفط. مرة أخرى ، حدت أسعار النفط المنخفضة من انتشار تقنيات الهيدروجين ، وكذلك فعلت الأزمة الاقتصادية والمالية في نهاية العقد الأول من القرن الحادي والعشرين.

 

اليوم ، هناك إجماع متزايد يتراكم مرة أخرى على إمكانات الهيدروجين ، ويرجع ذلك في الغالب إلى أجندة مناخية أقوى ذات أهداف صعبة. يعتبر الهيدروجين النظيف جزءًا من مجموعة من التقنيات التي يجب نشرها عبر الاستخدامات النهائية لضمان الانتقال نحو مصادر الطاقة الصديقة للمناخ [8]. تُعتبر تقنيات الهيدروجين أيضًا فرصة لتطوير القطاعات الصناعية الوطنية ، من منظور التعافي بعد جائحة COVID-19.

 

يتم تقنين تقنيات إنتاج الهيدروجين بشكل متزايد من خلال الرجوع إلى مخطط يعتمد على ألوان مختلفة [9 ، 10]. الألوان الرئيسية التي يتم النظر فيها هي التالية:

هيدروجين رمادي (أو بني / أسود)، ينتج عن الوقود الأحفوري (الغاز الطبيعي والفحم في الغالب) ، ويسبب انبعاث ثاني أكسيد الكربون في العملية ؛

الهيدروجين الأزرق، من خلال الجمع بين الهيدروجين الرمادي واحتجاز الكربون وتخزينه (CCS) ، لتجنب معظم انبعاثات غازات الدفيئة الناتجة عن العملية ؛

هيدروجين الفيروز، عن طريق الانحلال الحراري للوقود الأحفوري ، حيث يكون المنتج الثانوي عبارة عن كربون صلب ؛

الهيدروجين الأخضر، عندما يتم إنتاجه بواسطة المحلل الكهربائي الذي يتم توفيره بواسطة الكهرباء المتجددة (وفي بعض الحالات من خلال مسارات أخرى تعتمد على الطاقة الحيوية ، مثل إعادة تشكيل الميثان الحيوي أو تغويز الكتلة الحيوية الصلبة) ؛

الهيدروجين الأصفر (أو الأرجواني)، عندما يتم إنتاجه بواسطة المحلل الكهربائي الذي يتم توفيره بالكهرباء من محطات الطاقة النووية.

 

بالإضافة إلى هذه الألوان ، غالبًا ما يتم استخدام تسميات مختلفة عند الإشارة إلى مجموعات من مسارات الهيدروجين ، بما في ذلك "الهيدروجين النظيف" ، "الهيدروجين منخفض الكربون" ، "الهيدروجين المتجدد". قد تكون هذه التعريفات مربكة في بعض الأحيان نظرًا لعدم وجود معيار فريد لتقديم مرجع مشترك. في هذا البحث ، مصطلح الهيدروجين منخفض الكربون يشمل الهيدروجين الأخضر والأزرق والفيروزي والأصفر. ومع ذلك ، من المهم أن نتذكر أنه داخل كل "لون" أيضًا ، قد يكون هناك تباين كبير في كثافة الكربون ، بسبب عدد كبير من المعلمات. في بعض الحالات ، قد يكون الهيدروجين سالبًا حتى للكربون ، مثل المسارات التي تتضمن الطاقة الحيوية و CCS معًا.

 

تم الإبلاغ عن مخطط للمسارات الرئيسية المختلفة في الشكل 1. توجد مسارات إضافية ، لكنها لا تزال في مرحلة البحث ولم يتم تضمينها.

 

الرقم 1. طرق إنتاج الهيدروجين المختلفة مقسومة على اللون. SMR: إعادة تشكيل غاز الميثان بالبخار ، ATR: إعادة التشكيل الحراري التلقائي ، CCS: التقاط الكربون وعزله.

طرق إنتاج الهيدروجين المختلفة
طرق إنتاج الهيدروجين المختلفة مقسومة على اللون. SMR: إعادة تشكيل غاز الميثان بالبخار ، ATR: إعادة التشكيل الحراري التلقائي ، CCS: التقاط الكربون وعزله.

 

بينما يقدم كل مسار تكنولوجي فرصًا وقيودًا ، من المهم أن نتذكر أن اختيار حل معين غالبًا ما يرتبط بجوانب إضافية ، بما في ذلك الخيارات الجيوسياسية القائمة على الاستراتيجيات الوطنية التي يقودها توافر الموارد أو مخاوف أمن الطاقة أو دعم قطاعات صناعية محددة [11]. علاوة على ذلك ، يمكن أن تصبح تجارة الهيدروجين عبر الحدود ، بسبب الحاجة القوية جدًا لإزالة الكربون لأنظمة الطاقة في العقود القادمة ، عامل تغيير محتمل للعبة في الجغرافيا السياسية للطاقة العالمية [12].

 

يتطلب التطوير الواسع والفعال للهيدروجين الأخضر قدرًا ملحوظًا من الكهرباء المتجددة ، والتي قد تكون مشكلة على المدى القصير لأن مصادر الطاقة المتجددة مطلوبة بالفعل لإزالة الكربون من الطلب الحالي على الكهرباء. لهذا السبب ، يمكن أن يمثل الهيدروجين الأزرق خيارًا مفيدًا على المدى القصير والمتوسط ​​، من خلال المساعدة في تمهيد الطريق للهيدروجين الأخضر في مرحلة لاحقة [13].

 

تقدم ورقة المراجعة هذه الجوانب الرئيسية المتعلقة بالتطور المحتمل للتقنيات القائمة على الهيدروجين في العقود القادمة. تركز هذه الورقة على مسارات الهيدروجين الخضراء والزرقاء ، وهما النهجان اللذان يتم اعتبارهما في الغالب من قبل دول العالم لدعم اقتصاد الهيدروجين منخفض الكربون. يحلل العمل التحديات والفرص التكنولوجية ، والتي ستكون من بين الدوافع الرئيسية لتكاليف الهيدروجين ، والتطورات الجارية في جميع أنحاء العالم ، فضلاً عن العواقب على الجغرافيا السياسية. الهدف هو تقديم وصف محايد لوجهات النظر المختلفة الموجودة في جميع أنحاء العالم ، بالإضافة إلى تقديم صورة عن مدى تعقيد سلسلة التوريد التي تحتاج إلى تطوير.

 

تم تنظيم الورقة على النحو التالي - يوفر القسم 2 وصفًا للجوانب التكنولوجية الرئيسية المتعلقة بالهيدروجين ، بما في ذلك تقنيات التوليد والتوزيع والتخزين ، بالإضافة إلى التطبيقات المحتملة للهيدروجين في مختلف القطاعات النهائية ، بما في ذلك الصناعة والنقل والمباني وتوليد الطاقة. يركز القسم 3 على البعد الجيوسياسي للهيدروجين ، مع مناقشة ومقارنة الاستراتيجيات الوطنية المختلفة ، والدور المحتمل للشركات الخاصة وكذلك الاتفاقات بين البلدان. أخيرًا ، يقدم القسم 4 مناقشة نقدية حول الموضوعات الرئيسية التي تم تناولها ، جنبًا إلى جنب مع بعض توصيات السياسة لدعم الاستخدام المستدام والفعال للهيدروجين في سياق انتقال الطاقة.

 

2. الجوانب التكنولوجية

يجب معالجة التحديات التكنولوجية المختلفة عبر سلسلة توريد الهيدروجين الطويلة والمعقدة ، والتي تتأثر بشكل عام بكفاءة منخفضة نسبيًا مما يؤدي إلى ارتفاع التكاليف للمستخدمين النهائيين. في حين يتم إيلاء الكثير من الاهتمام بشكل عام لتوليد الهيدروجين ، إما عبر مسارات خضراء أو زرقاء ، فإن معدات التخزين والنقل والاستخدامات النهائية قد تنطوي على تكاليف وحواجز إضافية. يقدم هذا القسم الجوانب الرئيسية التي تعمل على طول سلسلة التوريد بأكملها ، من خلال مناقشة الوضع الحالي والتطور المستقبلي المحتمل.

 

2.1. إنتاج الهيدروجين

على الرغم من أن الهيدروجين هو ثالث أكثر العناصر الكيميائية وفرة على سطح الأرض ، بعد الأكسجين والسيليكون ، إلا أنه غير متوفر في شكله النقي ، وبالتالي لا يمكن اعتباره مصدرًا للطاقة. بالمقابل ، الهيدروجين هو ناقل للطاقة يجب إنتاجه من مصادر أخرى. على الرغم من أن إنتاج الهيدروجين من الماء من خلال التحليل الكهربائي يعود إلى القرن التاسع عشر ، إلا أن طلب الهيدروجين اليوم يتم تلبيته في الغالب من خلال عمليات أخرى تعتمد على الوقود الأحفوري (الغاز الطبيعي والفحم والنفط) ، بما في ذلك إصلاح الميثان بالبخار (SMR) ، وإعادة التشكيل الحراري التلقائي (ATR). ) والأكسدة الجزئية وتغويز الفحم. يشار إلى هذه العمليات عادةً باسم مسارات الهيدروجين الرمادية. عند اقترانها بـ CCS ، يمكن تحويلها إلى حلول منخفضة الكربون ، وتسمى مسارات الهيدروجين الأزرق.

 

إنتاج الهيدروجين
يتم إنتاج أكثر من 98 ٪ من الهيدروجين العالمي حاليًا من الوقود الأحفوري ، و 70 مليون طن من إنتاج الهيدروجين كل عام ، كما أنه سادس أكبر مصدر لانبعاث ثاني أكسيد الكربون قبل ألمانيا بأكملها ، وقد انخفضت تكلفة إنتاج الهيدروجين الأخضر بنسبة 6 ٪ منذ عام 2 ومن المتوقع أن تنخفض بنسبة 40٪ أخرى حتى عام 2015

 

على العكس من ذلك ، فإن إنتاج الهيدروجين من التحليل الكهربائي للماء ، والذي تم التخلي عنه بسبب ارتفاع التكاليف ، يمكن أن يقترن بتوليد الطاقة من RES لإنتاج الهيدروجين الأخضر. في حين أن التكاليف الحالية لا تزال أعلى من الحلول القائمة على الأحافير ، فإن منحنيات التعلم المتوقعة لكل من توليد الكهرباء RES والمحللات الكهربائية يمكن أن تجعلها حلاً قابلاً للتطبيق في العقود القادمة.

 

تم الإبلاغ عن تقدير لاتجاهات التكلفة المستقبلية للهيدروجين الأخضر والأزرق في الشكل 2 ، بناءً على تقديرات من بيانات BNEF [14]. يوضح الشكل التكاليف من حيث كتلة الهيدروجين ، على المحور الأيسر ، وكذلك من حيث محتوى الطاقة ، مع الأخذ في الاعتبار قيمة التسخين المنخفضة للهيدروجين (120 ميغا جول لكل كيلوغرام ، أو 33.3 كيلو واط في الساعة لكل كيلوغرام). تعتمد تكاليف الهيدروجين المتجددة على المشاريع الكبيرة ذات التوقعات المتفائلة للنفقات الرأسمالية. يعتمد الهيدروجين الأزرق على أسعار الغاز الطبيعي التي تتراوح بين 1.1 و 10.3 دولارًا أمريكيًا / مليون وحدة حرارية بريطانية ، وأسعار الفحم من 40 إلى 116 دولارًا أمريكيًا / طن. يرتبط عدم اليقين من نطاقات التكلفة المستقبلية بجوانب متعددة.

 

الرقم 2. تقدير تكاليف الهيدروجين المستقبلية لمختلف المسارات. تعتمد أرقام الطاقة على قيمة التسخين المنخفضة للهيدروجين (LHV). شرح المؤلفين لبيانات BNEF ، 2020 [14].

تقدير تكاليف إنتاج الهيدروجين المستقبلية لمختلف المسارات
تقدير تكاليف إنتاج الهيدروجين المستقبلية لمختلف المسارات. تعتمد أرقام الطاقة على قيمة التسخين المنخفضة للهيدروجين (LHV). شرح المؤلفين لبيانات BNEF ، 2020

 

تشير دراسات أخرى إلى قيم قابلة للمقارنة وتقديرات مستقبلية. تقدر الوكالة الدولية للطاقة المتجددة (IRENA) التكلفة المستوية للهيدروجين بحلول عام 2050 بما يصل إلى 0.95 دولارًا أمريكيًا لكل كيلوغرام عند إنتاجه من كهرباء الرياح ، وبحد أدنى 1.2 دولارًا أمريكيًا لكل كيلوغرام عند الاعتماد على الكهرباء الشمسية [8]. تمت مناقشة تفاصيل إضافية حول هذه المسارات في القسم 2.1.1 والقسم 2.1.2.

 

بالإضافة إلى مسارات الهيدروجين الخضراء والزرقاء ، من المهم ملاحظة أنه يمكن النظر في خيارات أخرى ، لا سيما في بلدان أو مناطق محددة. نادرًا ما يُذكر إنتاج الهيدروجين من الكهرباء النووية [15 ، 16] في الاستراتيجيات الأوروبية ، لكنه قد يصبح بديلاً قابلاً للتطبيق في مناطق العالم المختلفة ، مثل الصين [17] وروسيا [18]. قد تعتمد الحلول الأخرى للهيدروجين المتجدد على تغويز الكتلة الحيوية أو SMR على أساس المواد الأولية للغاز الحيوي ، على الرغم من أن هذه الحلول قد يكون من الصعب توسيع نطاقها مقارنة بالتحليل الكهربائي.

 

2.1.1. إنتاج الهيدروجين الأخضر

يُعرَّف مسار إنتاج الهيدروجين الأخضر بأنه مزيج من توليد الطاقة من مصادر متجددة والتحليل الكهربائي للمياه. من خلال توفير الكهرباء والمياه النقية للمحلل الكهربائي ، يتم إنتاج تدفقات ناتجة من الهيدروجين والأكسجين.

 

طرق إنتاج الهيدروجين البني / الأسود والرمادي والأخضر
طرق إنتاج الهيدروجين البني / الأسود والرمادي والأخضر. يتم تعريف مسار إنتاج الهيدروجين الأخضر على أنه مزيج من توليد الطاقة من مصادر متجددة والتحليل الكهربائي للمياه. من خلال توفير الكهرباء والمياه النقية للمحلل الكهربائي ، يتم إنتاج تدفقات ناتجة من الهيدروجين والأكسجين.

 

تتوفر تقنيات مختلفة لتحليل المياه الكهربائي. تمثل المحلل الكهربائي القلوي أحدث ما توصلت إليه التكنولوجيا ، كما أن تقنيات غشاء تبادل البروتون (PEM) في طور العرض العملي ، بينما المحلل الكهربائي للأكسيد الصلب لا يزال في طور البحث والتطوير [19]. قد يوفر المحلل الكهربائي PEM مجموعة من المزايا لاستهلاك الطاقة المماثل ، بما في ذلك ضغوط الإخراج العالية ، ونطاق تحميل جزئي أفضل ، وتغيرات أسرع في بدء التشغيل والحمل [20]. بالنظر إلى نشر المحلل الكهربي العالمي ، وصلت السعة المضافة السنوية إلى 25 ميجاوات في عام 2019 ، لكن المشاريع المعلنة تتوسع بسرعة ، وستصل إلى 1.5 جيجاوات من السعة الجديدة في عام 2023 ، مع أكبر مشروع يبلغ 540 ميجاوات وحده [21].

 

تُظهر الحلول الصناعية الحالية نطاقًا من استهلاك الكهرباء اعتمادًا على حجم ونوع المحلل الكهربائي ، وكذلك على ضغط الإخراج الذي يتم النظر فيه. متوسط ​​كفاءة التحليل الكهربائي ، المُعرَّف على أنه نسبة محتوى طاقة الهيدروجين (تقاس بقيمة تسخين أعلى) واستهلاك طاقة التحليل الكهربائي ، في حدود 65٪ -70٪ (عند النظر في ضغوط الإخراج من 10-30 بار) [22].

 

طاقة الهيدروجين الخضراء
الهيدروجين الأخضر هو الكلمة الطنانة الجديدة هذه الأيام. يسميه الكثيرون "مستقبل الوقود". كثافة طاقة الهيدروجين أكبر بـ 2.5 مرة من الغاز وحوالي 100 مرة أكثر البطاريات كفاءة.

 

هناك مسألة إضافية تتعلق بالتحليل الكهربائي وهي استهلاك المياه. يتراوح استهلاك المياه النقية بشكل عام بين 10-15 لترًا لكل كيلوجرام من ناتج الهيدروجين [23] ، ويجب إزالة الأيونات من المياه المدخلة. في حالة عدم وجود مصادر للمياه العذبة ، تشمل الخيارات تحلية مياه البحر أو استعادة مياه الصرف الصحي. تم بالفعل نشر تقنيات مختلفة تجاريًا لتحلية مياه البحر ، ويمكن أن تقترن بالتحليل الكهربائي مع زيادة محدودة للغاية في استهلاك الطاقة [24].

 

ومع ذلك ، قد يصبح توفر المياه في المواقع غير البحرية مشكلة خطيرة في العديد من مناطق العالم ، خاصةً بسبب حقيقة أن ندرة المياه هي مصدر قلق خطير سيزداد سوءًا بسبب تغير المناخ. قد يصبح هذا الجانب حاجزًا حاسمًا في نجاح مشاريع الهيدروجين الأخضر في المناطق ذات الإمكانات الشمسية القوية ، مثل الصحاري.

 

تعتبر تكلفة إنتاج الهيدروجين الأخضر بشكل عام في حدود 2.5-4.5 دولار أمريكي للكيلوغرام [14] ، على الرغم من أن المصادر الأخرى تقدر قيمًا أعلى. أهم عنصرين من التكلفة هما تكلفة الاستثمار في المحلل الكهربائي وتكلفة الكهرباء ، والتي تمثل حوالي 90 ٪ من تكاليف OPEX. تبلغ التكاليف الرأسمالية الحالية للمحلل الكهربائي القلوي حوالي 750 يورو / كيلوواط (حوالي 900 دولار أمريكي / كيلوواط) ، ومن المتوقع أن تنخفض إلى حوالي 500 يورو / كيلوواط (حوالي 600 دولار أمريكي / كيلوواط) بحلول عام 2025 [20]. يقدر الخبراء أن حوالي 80 ٪ من التكلفة تُعزى إلى النفقات التشغيلية (عند التفكير في 4000 ساعة تشغيل في السنة) ، وبالتالي فإن تكلفة الكهرباء هي محرك حاسم لتكلفة الهيدروجين الأخضر.

 

مقارنة تكلفة إنتاج الهيدروجين
تكلفة إنتاج الهيدروجين الأخضر الحالية مرتفعة جدًا مقارنةً بالرمادي / الأسود والأزرق.

 

ومع ذلك ، توجد مفاضلة بين سعر الكهرباء وساعات التشغيل السنوية. يمكن لنماذج الأعمال القائمة على استغلال تقليص الكهرباء في شبكات الطاقة الاستفادة من أسعار الكهرباء الصفرية أو حتى السلبية ، ولكن لعدد محدود جدًا من الساعات ، مع ثقل غير مستدام لنفقات رأس المال. علاوة على ذلك ، كلويت وآخرون. [25] تشير النتائج إلى أنه ، اعتمادًا على موقع المحلل الكهربائي ، قد تكون هناك حاجة أيضًا إلى نفقات رأسمالية أكبر لخطوط أنابيب الهيدروجين والبنية التحتية للتخزين (للتعامل مع إنتاج الهيدروجين المتقطع) وكذلك شبكات نقل الكهرباء (لنقل فائض الكهرباء إلى المحلل الكهربائي). تم الإبلاغ عن قيود محتملة إضافية تتعلق بالتكوين الحالي لأنظمة الطاقة من قبل علماء آخرين [26].

 

وعلى العكس من ذلك ، فإن تشغيل المحلل الكهربائي على الشبكة يعني دفع ضرائب ورسوم إضافية ، بالإضافة إلى الحاجة إلى شراء شهادات خضراء لضمان استخدام الكهرباء المتجددة. يبدو أن أفضل حل هو دمج إنتاج الهيدروجين في محطات الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح ، والتي يمكن أن تصل إلى عوامل الحمل السنوية المقبولة في مواقع محددة. في هذه الحالة ، قد تؤدي منحنيات التعلم المواتية لكل من توليد الطاقة من RES والمحلل الكهربائي ، مدفوعًا أيضًا بالتصنيع الراقي ، إلى تخفيضات كبيرة في التكلفة.

 

تقدر BNEF أسعار الهيدروجين الخضراء منخفضة تصل إلى 1-2.6 دولار أمريكي بحلول عام 2030 و 0.8-1.6 دولار أمريكي بحلول عام 2050 [14]. ومع ذلك ، تظهر دراسات أخرى أنه في بعض السياقات يمكن أن يكون إنتاج الهيدروجين الأخضر منافسًا بالفعل اليوم مقارنة بالإنتاج التقليدي عبر الوقود الأحفوري [27]. يقترح بعض العلماء أيضًا الجمع بين الطاقة الشمسية وطاقة الرياح للحصول على أسعار توليد أقل [28].

 

الهيدروجين الأخضر ومستقبل الطاقة المحتمل
يتم اختبار الأمونيا الخضراء المصنوعة من الهيدروجين الأخضر كبديل محتمل للوقود الأحفوري في محطات الطاقة الحرارية الحالية

 

من المهم أن تتذكر أن هذه التكاليف تأخذ في الاعتبار إنتاج الهيدروجين فقط. هناك تكاليف إضافية تتعلق بالنقل والتخزين والتوزيع. كما هو موضح أدناه ، يمكن أن تصل هذه التكاليف في بعض الحالات حتى إلى نصف التكلفة النهائية للمستخدمين.

 

2.1.2. إنتاج الهيدروجين الأزرق

يعتمد إنتاج الهيدروجين الأزرق على فكرة أن العمليات الحالية المستخدمة لإنتاج الهيدروجين من الوقود الأحفوري يمكن أن تقترن بتقنيات احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه لتقليل معظم انبعاثات غازات الدفيئة. في حين أن هذا النهج يبدو أقل تكلفة من التحول نحو الهيدروجين الأخضر ، فمن المهم أن نتذكر أن تنفيذ احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه قد يتضمن عوائق فنية ، بالإضافة إلى المشكلات المتعلقة بالقبول الاجتماعي. تحتوي مسارات الهيدروجين الأزرق حاليًا على مستويات جاهزية تكنولوجية (TRL) بين 7 (تغويز الفحم + CCS) و 8 (SMR + CCS) [29].

 

يبدو أنه لا يوجد تعريف موحد لمعدل التقاط ثاني أكسيد الكربون المطلوب لتحويل التعريف من الرمادي إلى الأزرق الهيدروجين. تشير معظم الدراسات إلى معدلات الالتقاط القصوى في حدود 2٪ إلى 70٪ ، اعتمادًا على التكنولوجيا والمراحل التي يتم فيها تطبيق احتجاز ثاني أكسيد الكربون [95]. عند التفكير في استخدام الهيدروجين الأزرق على أساس الغاز الطبيعي ، من المهم أن نتذكر التأثير الإضافي الناجم عن تسرب الميثان في مراحل المنبع. على الرغم من صعوبة تحديده كميًا بدقة ، غالبًا ما يتم تجاهل هذا الجانب في الدراسات البحثية.

 

تم اقتراح عتبة مرجعية لتحديد الهيدروجين منخفض الكربون (على سبيل المثال ، الهيدروجين الأزرق) من قبل CertifHy Steering Group في عام 2019 (مشروع تم تطويره للوصول إلى تعريف مشترك على مستوى أوروبا للهيدروجين الأخضر ومنخفض الكربون) ، من خلال النظر في 60 نسبة الحد من انبعاثات غازات الدفيئة بالمقارنة مع عملية معيارية قائمة على SMR [30]. تم تعيين هذه العتبة على 36.4 جرامًا من مكافئ ثاني أكسيد الكربون / ميجا جول (2 جرامًا من مكافئ ثاني أكسيد الكربون / كيلوواط ساعة) ، بدءًا من القيمة المعيارية البالغة 131 جرامًا من مكافئ ثاني أكسيد الكربون / ميجا جول من الهيدروجين (2 جرامًا من مكافئ ثاني أكسيد الكربون / كيلوواط ساعة).

 

تتميز مسارات إنتاج الهيدروجين الأزرق بميزة البناء على الخبرة الصناعية الحالية من الهيدروجين الرمادي ، وفي بعض الحالات يمكن إجراء التعديل التحديثي للمصانع الحالية عن طريق إضافة أنظمة احتجاز الكربون وتخزينه. ومع ذلك ، يجب تلبية شروط محددة لضمان التخزين الفعال والدائم لثاني أكسيد الكربون. غالبًا قد تكون هناك حاجة إلى بنية تحتية إضافية لربط منشأة التوليد بموقع التخزين ، والتي قد لا تكون متاحة في المكان. قد تؤدي البنية التحتية المخصصة لثاني أكسيد الكربون إلى زيادة التكلفة الإجمالية بشكل كبير ، وهو جانب يصعب تعميمه نظرًا لأنه يعتمد على كل مصنع. بالإضافة إلى ذلك ، قد يؤدي تشغيل نظام احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه إلى تقليل كفاءة الطاقة لعملية SMR بنسبة 2٪ إلى 2٪ [5].

 

أيضًا بالنسبة لمسارات إنتاج الهيدروجين الأزرق ، يعد استهلاك المياه جانبًا غالبًا ما يتم تجاهله. في حين أن استهلاك المياه غالبًا ما يرتبط بعملية التحليل الكهربائي ، فإن مسارات الهيدروجين الزرقاء أيضًا تستهلك كمية كبيرة من الماء ، وفي بعض الحالات أكثر من ذلك. عند مقارنة الماء المتجسد بعد جرد دورة الحياة ، تظهر النتائج أن استهلاك الماء لكل كيلوغرام من H2 يمكن أن يصل إلى 24 لترًا لـ SMR و 38 لترًا لتغويز الفحم [23].

 

أخيرًا ، هناك مسار إضافي يُشار إليه أحيانًا باسم الهيدروجين الفيروزي ، والذي لا يزال عند TRL من 3-5 [23] ، وهو الانحلال الحراري للميثان. هناك حلول تكنولوجية مختلفة قيد التطوير حاليًا ، في عدة مواقع حول العالم ، بما في ذلك أستراليا وألمانيا وفرنسا [31]. في هذه العملية ، يتم استخدام الغاز الطبيعي كمادة وسيطة ، بينما يأتي استهلاك الطاقة من الكهرباء ، ويفترض أن يكون من مصادر منخفضة الكربون. ينقسم الميثان عند درجات حرارة عالية إلى هيدروجين وكربون صلب (يسمى أيضًا أسود الكربون) ، والذي سيكون أسهل في التخزين والإدارة من ثاني أكسيد الكربون الغازي.

 

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يكون للكربون الصلب استخدامات صناعية وبالتالي يُنظر إليه على أنه مورد بدلاً من منتج ثانوي. يمكن أن يدعم السوق الصناعي الحالي لأسود الكربون ، بما في ذلك التطبيقات في إنتاج الإطارات والأحبار للطابعات ، ما يصل إلى 5 مليون طن سنويًا من الهيدروجين الأزرق ، أي حوالي 7٪ من السوق العالمي الحالي للهيدروجين النقي [31].

 

2.2. نقل وتخزين الهيدروجين

يعد نقل الهيدروجين جانبًا مهمًا في استدامة سلسلة التوريد ، سواء من المنظور البيئي أو الاقتصادي. قد يتطلب نقل الهيدروجين استهلاكًا كبيرًا للطاقة ، إما لضغطه أو تسييله أو لتحويله إلى مادة كيميائية أخرى يسهل التعامل معها ، مثل الأمونيا أو غيرها من ناقلات الهيدروجين العضوي السائل (LOHC). هناك خيار آخر ، على الرغم من أن معظمه في المراحل الأولى من التطوير ، هو إمكانية مزج الهيدروجين في شبكات الغاز الطبيعي الحالية.

 

جانب إضافي لسلسلة توريد الهيدروجين هو تخزينها ، وهو مطلوب على مستويات مختلفة ، ويجب معالجته بشكل صحيح لاحترام إجراءات السلامة وتقليل استهلاك الطاقة وخسائرها.

 

2.2.1. مزج الهيدروجين في شبكات الغاز الطبيعي

يتمثل أحد الخيارات المحتملة للترقية التدريجية في مسارات الهيدروجين في تكامل شبكات الغاز الطبيعي الحالية. تم اقتراح هذا في دول أوروبية مختلفة [32 ، 33 ، 34] لاستغلال الأصول الموجودة والبدء في تقليل كثافة الكربون للغاز الطبيعي باستخدام الهيدروجين النظيف. ومع ذلك ، فإن مثل هذه الاستراتيجية لها قيود قوية تتمثل في عدم الاستغلال الكامل للقيمة الأعلى المرتبطة بالهيدروجين النقي ، عن طريق مزجها بالغاز الطبيعي لاستخدامها في عمليات الاحتراق. وبالتالي ، قد يكون من الصعب إثبات استدامتها الاقتصادية ، حتى عند حساب الفوائد البيئية.

 

عند التفكير في مزج الهيدروجين في شبكات الغاز الطبيعي ، من المهم تسليط الضوء على حقيقة أن نسب المزج المعتادة يتم التعبير عنها على أنها حصص حجمية. ومع ذلك ، يحتوي الهيدروجين على كثافة طاقة حجمية تقارب ثلث كثافة غاز الميثان. وبالتالي ، عند النظر في مزيج غاز عن طريق حساب حصة الطاقة ، أي ، مع الأخذ في الاعتبار حصة قيمة تسخين الهيدروجين ، تكون حصة الهيدروجين أقل بكثير ، وكذلك المدخرات المحتملة لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون المرتبطة به. كمرجع ، فإن نسب مزج الهيدروجين الحجمي التي تعتبر عادة 2٪ و 10٪ تتوافق مع نسب طاقة 20٪ و 3.5٪ على التوالي. يتم تمثيل تمثيل التباين في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بمعدلات مزج مختلفة في الشكل 7.6 ، حيث يقارن الهيدروجين الأخضر والهيدروجين الأزرق بمعدل التقاط 2٪.

 

الرقم 3. توفير محتمل لثاني أكسيد الكربون لنسب مزج حجمية مختلفة من H2 في شبكة الغاز الطبيعي (مع مراعاة الميثان النقي).

تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون مقابل المزج الحجمي H2
التوفير المحتمل لثاني أكسيد الكربون لنسب مزج حجمية مختلفة من H2 في شبكة الغاز الطبيعي (مع مراعاة الميثان النقي)

 

يتم حساب تخفيضات الانبعاثات بمقارنة معامل انبعاث مزيج الميثان والهيدروجين بانبعاثات الغاز الطبيعي. يعتمد الرسم البياني على انبعاثات الغاز الطبيعي البالغة 200 جم / كيلو وات في الساعة وانبعاثات الهيدروجين الأزرق البالغة 32.8 جم / كيلوواط ساعة ، بناءً على فرضية 90٪ من احتجاز الكربون وتخزينه. وبالتالي ، يمكن أن يؤدي الاستبدال الكامل للغاز الطبيعي بالهيدروجين إلى توفير في الانبعاثات بنسبة 100٪ عند استخدام الهيدروجين الأخضر ، و 84٪ عند استخدام الهيدروجين الأزرق (وهو أقل من 90٪ بسبب كفاءة تحويل الغاز الطبيعي في الهيدروجين الأزرق) . لا يتم أخذ انبعاثات غاز الميثان من الغاز الطبيعي والهيدروجين الأزرق في الاعتبار في هذا المخطط.

 

في حين أن هذا الجانب قد يبدو تفاصيل فنية ، فمن المهم أن نتذكر أن نسب المزج التي تتم مناقشتها عادة لا تمثل وفورات انبعاثات مقابلة ، وبالتالي قد يتم المبالغة في تقدير دورها المحتمل في كثير من الأحيان.

 

سيتطلب تحويل سلسلة إمداد الغاز الطبيعي الحالية لقبول حصص عالية من الهيدروجين ترقية عدد كبير من المكونات ، بما في ذلك شبكات النقل والتوزيع ، وعدادات الغاز ، والضواغط ، وكذلك المستخدمين النهائيين.

 

تسلط الدراسات البحثية الضوء على أن تحويل الشبكات الحالية إلى شبكات هيدروجين يمكن أن يؤدي إلى فوائد اقتصادية كبيرة عند مقارنتها بتركيب خطوط أنابيب جديدة [35]. ومع ذلك ، بالإضافة إلى الحاجة إلى تكييف المواد للتعامل مع المشكلات المتعلقة بالتآكل وتقصف الهيدروجين [36] ، من المهم ملاحظة أنه نظرًا لانخفاض كثافة طاقة الهيدروجين مقارنة بالميثان ، فإن أحجام خطوط الأنابيب الحالية لن تكون قادرة على لإدارة نفس الطلب على الطاقة الذي يتم توفيره حاليًا بواسطة الغاز الطبيعي. وبالتالي ، فإن الطلب الحالي على الطاقة يجب إما أن ينخفض ​​من خلال تدابير كفاءة الطاقة أو أن يتم توفيره جزئيًا بواسطة خيارات أخرى ، مثل الكهرباء.

 

2.2.2. النقل لمسافات طويلة

يُنظر إلى الهيدروجين بشكل متزايد على أنه ناقل طاقة محتمل يتم تداوله عالميًا ، على غرار الخدمات اللوجستية الحالية للغاز الطبيعي المسال (LNG). كما تمت مناقشته في الأقسام التالية ، تستند العديد من الاستراتيجيات وخرائط الطريق الدولية إلى فكرة توليد الهيدروجين في مناطق مواتية (على سبيل المثال ، مع وفرة مصادر الطاقة المتجددة منخفضة التكلفة) وشحنه إلى البلدان ذات الطلب المرتفع وقليل من الخيارات المحلية جيلها.

 

غالبًا ما يكون أرخص خيار لنقل الهيدروجين عبر مسافات متوسطة عبر خطوط الأنابيب ، وهناك بالفعل شبكات هيدروجين تخدم المنشآت الصناعية في بلدان مختلفة. ومع ذلك ، نظرًا لأن تكاليف النقل عبر خطوط الأنابيب تزداد خطيًا مع المسافة ، يصبح نقل السفن لمسافات طويلة جدًا أقل تكلفة (بالإضافة إلى المزايا الأخرى المتعلقة بالمرونة ، وما إلى ذلك). أما بالنسبة للغاز الطبيعي ، فقد تم تحسين الاستدامة الاقتصادية لخطوط الأنابيب من خلال الكميات الكبيرة والإمداد المستمر على مدى عدة سنوات. ينتج عن هذا الحاجة إلى تخطيط طويل الأجل وتقليل المرونة.

 

في المقابل ، يوفر الشحن مرونة أكبر ، وذلك بفضل إمكانية قيام مصدر واحد بتزويد العديد من البلدان ، بشرط أن يكون لديهم البنية التحتية المناسبة. عزز هذا الجانب ظهور الغاز الطبيعي المسال في السنوات الأخيرة ، ومنطق مماثل يمكن أن ينطبق على الهيدروجين في المستقبل. تقارن دراسات مختلفة البدائل المتاحة للنقل البحري بالهيدروجين [37] ، مع مراعاة الجوانب البيئية والاقتصادية. تقدم بعض الدراسات تقييمات مفصلة تركز على طرق محددة ، بما في ذلك النرويج إلى أوروبا أو اليابان [38] ، وأستراليا إلى اليابان وكوريا [39] ، وشيلي اليابان [40] ، والأرجنتين واليابان [41]. يتطلب نقل الهيدروجين في السفن أعلى كثافة طاقة ممكنة لكل وحدة حجم لتجنب التكاليف الباهظة. نظرًا لأنه لا يمكن نقل الهيدروجين في السفن في أشكاله الغازية ، يتم النظر في حلول أخرى.

 

تشتمل الخيارات قيد التقييم لنقل الهيدروجين لمسافات طويلة على الهيدروجين السائل أو الأمونيا أو LOHC. LOHC هي مركبات عضوية يمكنها امتصاص وتحرير الهيدروجين عن طريق التفاعلات الكيميائية. يعني الهيدروجين السائل استهلاكًا عاليًا للطاقة من أجل التسييل والحفاظ عليه في درجات حرارة شديدة البرودة. على العكس من ذلك ، فإن التحول إلى مواد كيميائية أخرى ، مثل الأمونيا ، أو التخزين في LOHCs ، يتطلب عمليات إضافية مرتبطة باستهلاك مزيد من الطاقة. قد يكون لهذه المركبات ، التي يمكن تخزينها بسهولة أكبر من الهيدروجين السائل ، ميزة على مسافات طويلة جدًا.

 

تظهر المقارنة بين وسائل النقل البحرية البديلة في الأدبيات المتاحة اعتمادًا قويًا على أحجام الإمداد والمسافات. في حين أن الاتجاهات المستقبلية قد تكون مشجعة ، فمن المهم التأكيد على أنه لا توجد خيارات تجارية حالية للنقل الدولي لمسافات طويلة للهيدروجين السائل. يتم تطوير بعض المشاريع الإيضاحية ، مثل بين أستراليا واليابان ، وسيتم اختبارها في السنوات القادمة.

 

على العكس من ذلك ، تعتبر الأمونيا بالفعل سلعة يتم إنتاجها وشحنها حاليًا على نطاق عالمي ، على الرغم من أنها من الوقود الأحفوري [42]. وبالتالي ، فإن اختيار الأمونيا على الهيدروجين السائل يمكن أن يستفيد من التقنيات والمعايير الحالية والمثبتة على طول سلسلة التوريد. ومع ذلك ، لا يزال إنتاج الأمونيا ينطوي على استهلاك إضافي للطاقة ، وعندما يحتاج المستخدمون النهائيون إلى هيدروجين نقي ، هناك حاجة إلى خطوة تحويل إضافية. تقنيات معينة ، مثل خلايا الوقود الغشائية المنفذة عرضة للتسمم بالأمونيا ، وتحتاج إلى مستويات عالية جدًا من نقاء الهيدروجين [43].

 

سوف تحتاج اقتصاديات نقل سفن الهيدروجين العابرة للقارات إلى مواجهة كثافة طاقة حجمية أقل مقارنة بالشحن الحالي للوقود الأحفوري. يمكن لناقلات النفط ، التي تعد في بعض الحالات أكبر السفن العاملة ، نقل حوالي 10.3 ميجاوات / ساعة من الخام لكل متر مكعب من الحجم. يتطلب نقل الغاز الطبيعي المسال مساحة أكبر لنفس محتوى الطاقة نظرًا لأن للغاز الطبيعي المسال كثافة طاقة تبلغ 6.2 ميجاوات في الساعة لكل متر مكعب. يعتبر هذا الرقم أسوأ بالنسبة للهيدروجين والأمونيا السائل ، حيث تبلغ كثافة الطاقة 2.4 و 3.2 ميجاوات في الساعة لكل متر مكعب على التوالي.

 

علاوة على ذلك ، يجب الاحتفاظ بالهيدروجين السائل عند درجات حرارة منخفضة جدًا (أي حوالي 20 كلفن). سيتطلب ذلك عزلًا عالي الجودة ، وقد تكون خسائر الطاقة خلال رحلة طويلة كبيرة (كما تمت مناقشته بمزيد من التفصيل في القسم 2.2.4). تتوفر خيارات التخفيف ، بما في ذلك استخدام الهيدروجين المتبخر لتزويد أنظمة الطاقة على متن السفن ، وهناك بحث مستمر حول إمكانية تطبيقها على السفن الكبيرة ، على الرغم من ضرورة الإزالة الصحيحة للهيدروجين المتبخر لتجنب أي مشكلة تتعلق بالسلامة.

 

2.2.3. توزيع الهيدروجين

بالإضافة إلى النقل لمسافات طويلة ، سيحتاج الهيدروجين أيضًا إلى توفيره للمستخدمين النهائيين. تشمل الخيارات المتاحة نقل غاز H2 عبر خطوط الأنابيب أو الهيدروجين السائل أو المضغوط عبر الشاحنات. ركزت دراسات الأدب على بلدان معينة ، مثل ألمانيا [44] أو فرنسا [45] ، وتسلط الضوء على أن اختيار أفضل حل لإمداد الهيدروجين للمستخدمين النهائيين يعتمد على عوامل متعددة. عند التفكير في استخدام الهيدروجين في النقل [44] ، فإن المعلمة الحاسمة هي كثافة محطات التزود بالوقود: في حالة الكثافة العالية للمحطات ، تصبح الميزة الاقتصادية لنشر أنابيب التوزيع واضحة. على العكس من ذلك ، في المناطق ذات الطلب المنتظم أو المنخفض ، فإن المقطورات الغازية المضغوطة هي الخيار الأفضل.

 

عند التفكير في شاحنات الغاز ، يعتبر مستوى الضغط معلمة إضافية قد تؤثر بشكل كبير على التكلفة النهائية للهيدروجين [46]. عند التفكير في مستويات ضغط مختلفة تتراوح من 250 إلى 540 بارًا ، يعتمد الحل الأمثل على كل من المسافة والأحجام ، نظرًا لأن تكاليف النقل والتخزين والضغط تمثل حصصًا مختلفة من التكلفة النهائية. تعتمد الكميات الكبيرة من إمدادات الهيدروجين لمسافات طويلة على شاحنات الضغط العالي ، بينما تُظهر الشاحنات التي تخزن الهيدروجين عند ضغوط منخفضة أداءً اقتصاديًا أفضل للمسافات التي تقل عن 200 كيلومتر.

 

سيكون اختيار أفضل حل لكل منطقة مرتبطًا أيضًا بموقع منشآت توليد الهيدروجين. عند التفكير في الهيدروجين الأخضر ، ستعتمد الاستراتيجية المثلى لموقع وحجم المحلل الكهربائي على توافر الكهرباء المتجددة ، ولكن أيضًا على المفاضلة بين نقل الكهرباء عبر شبكات الطاقة ونقل الهيدروجين عبر خطوط الأنابيب أو الشاحنات. سيكون منظور النظام الذي يشمل كلا ناقلات الطاقة مطلوبًا لاختيار الحلول المثلى.

 

2.2.4. تخزين

يجب ضمان تخزين الهيدروجين على مستويات مختلفة من سلسلة التوريد ، وتعتمد التقنيات والحلول على الشكل المادي للهيدروجين (سائل / غازي) ، وحجمه ، ومدة التخزين ، والمعايير التشغيلية الأخرى التي يجب ضمانها. ينشأ تمييز رئيسي بين تخزين الهيدروجين المطلوب لتشغيل سلسلة التوريد الخاصة بها ، والتخزين الموسمي الكبير للهيدروجين للتعامل مع تنوع محطات الطاقة RES.

 

يشمل تخزين الهيدروجين على طول سلسلة التوريد تخزينه في المحطات ، مثل الموانئ ومحطات التزود بالوقود ، وكذلك على المركبات المختلفة المستخدمة على طول المسار ، بما في ذلك السفن والشاحنات ، وكذلك على المركبات التي تستخدمها للدفع. .

 

يتم تخزين غاز الهيدروجين عند ضغط مرتفع بشكل عام في أوعية من مواد مختلفة ، بما في ذلك الفولاذ والألياف الزجاجية وألياف الكربون والبوليمرات. يوجد حاليًا 4 أنواع من الأوعية ، اعتمادًا على نوع المادة المستخدمة ، مما يؤدي إلى اختلاف الوزن والضغوط والتكاليف. تتنوع ضغوط التشغيل في نطاق 50-100 ميجا باسكال ، وبالنسبة لضغط معين ، يتم تصميم الحلول الثابتة بشكل عام عن طريق تقليل السعر ، بينما يعتبر كل من الوزن والتكلفة بالنسبة لأنظمة التخزين على السيارة كمعايير تصميم [47].

 

خيار آخر هو تخزين الهيدروجين في حالته السائلة ، ولكن هذا المحلول يقتصر بشكل عام على الحالات التي يكون فيها الهيدروجين متاحًا بالفعل في شكل سائل نظرًا لأن التسييل المخصص يستلزم استهلاكًا كبيرًا للطاقة. تستهلك تسييل الهيدروجين في المنشآت الصناعية الكبيرة بشكل عام 12.5-15 كيلو واط / ساعة من الكهرباء لكل كيلوجرام من H2 [48] ، وهي حصة كبيرة مقارنةً بقيمة تسخين الهيدروجين المنخفضة البالغة 33.3 كيلو وات / ساعة لكل كجم. يمكن أن تقلل التحسينات التكنولوجية من استهلاك الكهرباء إلى 7.5-9 كيلو واط في الساعة لكل كيلوغرام من H2 ، والذي لا يزال يمثل حوالي ربع محتوى طاقة الهيدروجين.

 

يتأثر التخزين السائل H2 عادة بغليان من 0.2٪ إلى 0.3٪ في اليوم. يؤدي تبخر الهيدروجين الناجم عن ظواهر مختلفة إلى زيادة الضغط في الخزان وبالتالي يحتاج إلى طرده لتجنب مشاكل السلامة. يُظهر تخزين الهيدروجين السائل في أنظمة النقل ، مثل الشاحنات والسفن ، مستويات أعلى من الغليان ، ولكن يمكن استرداد الهيدروجين لتشغيل السيارة. تم اقتراح حلول مختلفة للحد من الغليان ، بما في ذلك عزل الفراغ ، وأنظمة التبريد الإضافية ، أو تبريد النيتروجين السائل [49].

 

يمثل تخزين الهيدروجين من خلال مواد كيميائية أخرى ، مثل الأمونيا و LOHC ، تحديات أقل من حيث المعلمات التشغيلية (أي درجة الحرارة والضغط) ، وهذا هو السبب الرئيسي الذي يبرر خطوات سلسلة التوريد الإضافية واستهلاك الطاقة الذي تتطلبه عمليات التحويل . يمكن تخزين الأمونيا في الحالة السائلة عند 25 درجة مئوية وضغط معتدل (10 بار) باستخدام خزانات فولاذية قياسية. يشتمل LOHC على العديد من المركبات والمحاليل الكيميائية [50] ، ولكن الميزة المشتركة لها هي أنه يمكن تخزينها ومعالجتها في الحالة السائلة في درجات الحرارة المحيطة.

 

مطلوب تخزين صغير ومتوسط ​​لتشغيل سلسلة توريد الهيدروجين. على العكس من ذلك ، تم اقتراح تخزين الهيدروجين الموسمي على نطاق واسع كحل لتحسين توليد الطاقة من مصادر الطاقة المتجددة ، خاصة لتلك التي تظهر تباينًا كبيرًا في الإنتاج على مدار العام في بعض المناطق ، مثل الطاقة الشمسية [51]. يتطلب تخزين الهيدروجين الموسمي قدرات تخزين عالية ويتضمن تشغيله عددًا منخفضًا من الدورات على مدار العام. وبالتالي ، ترتبط ربحيتها الاقتصادية بانخفاض خسائر الطاقة على مدى فترة التخزين الطويلة وانخفاض تكلفة سعة التخزين [52].

 

توجد خيارات مختلفة تحت الأرض لتخزين الهيدروجين ، بما في ذلك كهوف الملح أو طبقات المياه الجوفية أو خزانات النفط والغاز المستنفدة. حاليًا ، يتم تخزين الهيدروجين النقي في أربعة مواقع حول العالم ، في الولايات المتحدة الأمريكية والمملكة المتحدة ، وكلها تعتمد على كهوف الملح [53]. قيمت دراسات الأدب إمكانات التخزين لمناطق مختلفة ، بما في ذلك أوروبا [54 ، 55] ، الصين [56] ، وكندا [57].

 

هناك خيار إضافي لتخزين الهيدروجين ، والذي يحظى باهتمام كبير في العديد من المبادرات البحثية [58] ، وهو إمكانية استغلال مجموعة من المواد الممتزة لتقليل ضغط تخزين الهيدروجين الغازي. يتم تجميع مواد تخزين الهيدروجين ذات الحالة الصلبة بشكل عام في فئتين: هيدرات المعادن ، التي تخزن الهيدروجين عبر تكوين الروابط الكيميائية ، والمواد المسامية ، والتي تتضمن الامتزاز الفيزيائي للهيدروجين [59]. الهدف الرئيسي من البحث هو تقليل وزن هذه المواد ، للتنافس مع تخزين الهيدروجين الغازي.

 

لا تزال التطبيقات الحالية مقصورة على حالات محددة لا يكون فيها الوزن عاملًا حرجًا ، مثل التخزين الثابت [60] أو الرافعات الشوكية [61]. يدرس المزيد من البحث إمكانية جعل المواد المختلفة نانوية ، بهدف التحكم في قوة الارتباط للهيدروجين ، وبالتالي تجنب درجات الحرارة المرتفعة والضغوط [59].

 

2.3 الطلب على الهيدروجين

بينما ينصب معظم التركيز على الطلب المستقبلي المحتمل على الطاقة ، من المهم ملاحظة أن الطلب العالمي الحالي على الهيدروجين آخذ في الارتفاع منذ عدة عقود. وفقًا لوكالة الطاقة الدولية [5] ، زاد الطلب العالمي على الهيدروجين من أقل من 30 مليون طن من H2 في عام 1975 إلى 115 مليون طن في عام 2018 ، بما في ذلك كل من الهيدروجين في شكل نقي أو مخلوط بغازات أخرى (مع تجميع الهيدروجين النقي حتى أكثر من 70 جبل في 2018). يرتبط نصيب الأسد من الطلب بالتطبيقات الصناعية ، ومعظمها من مصافي النفط أو الإنتاج الكيميائي (الأمونيا والميثانول).

 

تشير دراسة حديثة تركز على الاتحاد الأوروبي [62] إلى أن تحول إنتاج الهيدروجين الحالي نحو توليد الهيدروجين الأخضر أقل بكثير من إمكانات التوليد المتجدد لجميع البلدان التي تم النظر فيها. إن الإنتاج السنوي الحالي من الهيدروجين في الاتحاد الأوروبي البالغ 9.75 مليون طن ، إذا تم تحويله إلى التحليل الكهربائي ، سيتطلب حوالي 290 تيراواط ساعة من الكهرباء ، وهو ما يمثل حوالي 10 ٪ من إجمالي الإنتاج الحالي.

 

ومع ذلك ، من المتوقع أن يزداد الطلب على الهيدروجين بشكل كبير في المستقبل لإزالة الكربون من نظام الطاقة ، وقد لا يكون توسيع نطاق مصادر الطاقة المطلوبة لدعم توليد الطاقة النظيفة كافياً. لهذا السبب ، هناك حاجة إلى الهيدروجين الأزرق لتلبية الطلب على الهيدروجين في مرحلة انتقالية ، حيث يجب تخصيص مقياس RES لإزالة الكربون من الطلب الحالي على الطاقة [13].

 

2.3.1. صناعة

الصناعة مسؤولة فعليًا عن كل الاستهلاك العالمي الحالي للهيدروجين ، وتعتبر المصافي والصناعات الكيماوية أكثر القطاعات تطلبًا. يستخدم الهيدروجين حاليًا في المصافي لتقليل محتوى الكبريت في المنتجات النفطية لتلبية معايير بيئية محددة ، وفي بعض الحالات لترقية الزيت الثقيل منخفض الجودة. على المستوى العالمي ، يتم تغطية حوالي ثلث الطلب بالهيدروجين الذي يتم الحصول عليه كمنتج ثانوي لعمليات التكرير الأخرى ، بينما يتم إنتاج الباقي محليًا عبر SMR أو يتم توفيره من قبل المنتجين الخارجيين [5].

 

في بعض الحالات ، يمكن أن تكون تكلفة الهيدروجين كبيرة عند مقارنتها بهوامش التكرير الاقتصادية الضيقة في السنوات الماضية. من المحتمل أن تظل مرافق إنتاج الهيدروجين الحالية أكبر حصة من إجمالي القدرة المستقبلية في المصافي ، وقد يكون من الأسهل دمج احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه في مصانع SMR المحلية الحالية بدلاً من نشر قدرة التحليل الكهربائي الجديدة. ومع ذلك ، يجب أن تتوافق مرافق احتجاز وتخزين ثاني أكسيد الكربون مع شروط معينة ، والتي قد لا تكون متوفرة في بعض المواقع.

 

كما يستخدم الهيدروجين كمادة وسيطة لإنتاج الأمونيا والميثانول. يستخدم إنتاج الأمونيا بشكل أساسي في الأسمدة ، بينما يستخدم الميثانول في مجموعة من التطبيقات ، بما في ذلك المواد الكيميائية عالية القيمة للبلاستيك أو مزجها مع الوقود لزيادة أدائها. اعتبارًا من عام 2018 ، استهلك إنتاج الأمونيا أكثر من 30 مليون طن من H2 والميثانول حوالي 12 مليون طن [5]. قد تؤدي الاتجاهات التاريخية لهذه التطبيقات غير المتعلقة بالطاقة إلى 42 مليون طن و 23 مليون طن بحلول عام 2050 ، على التوالي. ومع ذلك ، فإن هذه الأرقام تنظر فقط في التطبيقات الحالية ، وفي حالة زيادة استخدام الأمونيا والميثانول كوقود ، فقد تزيد هذه الكميات بشكل كبير.

 

من التطبيقات الصناعية الأخرى التي تعتمد على الهيدروجين إنتاج الصلب عن طريق الاختزال المباشر للحديد (DRI). تقتصر هذه التقنية حاليًا على أقل من 10٪ من إنتاج الصلب الأولي العالمي ، ولكن قد تزداد حصتها في المستقبل ، بسبب الحاجة إلى إزالة الكربون من جميع القطاعات ، وإذا انخفضت تكاليف الهيدروجين [63]. يتم إنتاج استهلاك H2 الحالي بشكل عام في الموقع ، إما من الغاز الطبيعي أو الفحم. يمكن أن تمتد الاستخدامات المستقبلية للهيدروجين في الصناعة أيضًا إلى تطبيقات أخرى ، بما في ذلك إمكانية استخدامه لتوليد حرارة عالية الحرارة ، حيث لا تكون الكهرباء المباشرة خيارًا.

 

2.3.2. نقل الهيدروجين

في حين أن النقل يمثل حاليًا حصة هامشية من الطلب العالمي على الهيدروجين ، فإن هذا القطاع يعد من أكثر القطاعات الواعدة لتطوير تقنيات الهيدروجين ، نظرًا لاعتماده الشديد على المنتجات النفطية وقلة الخيارات منخفضة الكربون في بعض التطبيقات.

 

تعتبر سيارات الركوب من أولى القطاعات التي تركزت فيها تطبيقات الهيدروجين. في بعض البلدان ، يوجد بالفعل سوق لسيارات الهيدروجين ، بما في ذلك اليابان وكوريا الجنوبية والولايات المتحدة (معظمها في كاليفورنيا) وألمانيا ، كما ورد في الشكل 4. الزيادة العشرة أضعاف في أسطول سيارات الهيدروجين العالمي من عام 2015 إلى عام 2019 ، الذي وصل إلى ما يقرب من 19,000 وحدة ، يجب وضعه في الاعتبار من خلال اعتبار أن أسطول السيارات الكهربائية للبطاريات العالمية وصل إلى 4.8 مليون وحدة في عام 2019 ، ارتفاعًا من حوالي 17,000 سيارة كهربائية على الطرق في عام 2010 [64]. بينما تبيع بعض الشركات نماذج الهيدروجين في بلدان مختارة ، يتم اختيار السيارات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات من قبل عدد متزايد من مصنعي السيارات في جميع أنحاء العالم.

 

الرقم 4. تتوفر سيارات الركوب الهيدروجينية في بلدان مختلفة. شرح المؤلفين في المراجع [64 ، 65 ، 66].

تتوفر سيارات الركوب الهيدروجينية في بلدان مختلفة
مخزون سيارات الركوب الهيدروجين في الولايات المتحدة واليابان وكوريا وألمانيا وبقية العالم ، 2015-2019

 

تتمتع مركبات الهيدروجين بمزايا محددة مقارنة بالمركبات الكهربائية ، خاصةً في المدى الأطول ومدة إعادة التزود بالوقود الأقصر. يعوق السعر المرتفع الحالي للهيدروجين تطورها بشدة ، وهذا أيضًا نتيجة لانخفاض كفاءتها مقارنة بالمركبات الكهربائية عند النظر في سلسلة التوريد بأكملها. بينما يمكن للسيارة الكهربائية تحويل حوالي ثلاثة أرباع الكهرباء إلى طاقة مفيدة ، فإن نفس الرقم لسيارة الهيدروجين منخفض مثل الثلث. تتكبد السيارات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات خسائر في نقل الطاقة وتخزينها ، بينما تحتاج سيارات الهيدروجين إلى مكونات إضافية ، بما في ذلك المحلل الكهربائي وضغط الهيدروجين وتخزينه وخلايا الوقود الموجودة على متنها. ومع ذلك ، وبالنظر إلى أوجه عدم اليقين المحتملة في التطوير المستقبلي للتكنولوجيات البديلة ، فقد يكون من المبكر اختيار حل معين ، ويجب تطوير جميع الخيارات المتاحة جنبًا إلى جنب لتجنب قرارات التقييد [67].

 

بالإضافة إلى السيارات الخاصة ، تقوم بعض البلدان أيضًا بتجربة تطبيقات محددة ، مثل أساطيل سيارات الأجرة. ومن الأمثلة البارزة على ذلك مدينة باريس ، حيث يعمل بالفعل أسطول من سيارات الأجرة الهيدروجينية المكون من 100 سيارة ، بهدف الوصول إلى 600 سيارة أجرة بحلول نهاية عام 2020 [68]. يهدف مشروع قيد التشاور من قبل الشبكة الأوروبية لمشغلي أنظمة النقل للكهرباء (ENTSO-E) إلى زيادة هذا الأسطول إلى 50,000 سيارة أجرة في باريس بحلول عام 2030 ، كجزء من استثمار مليار يورو لإضافة 11 جيجاوات ساعة من سعة تخزين الهيدروجين في المدينة [69].

 

تتمثل الخطوة الحاسمة في نشر سيارات الهيدروجين ، خاصة في المناطق الحضرية عالية الكثافة ، في توفر شبكة فعالة من محطات التزود بالوقود [70]. يجب تطوير التخطيط الأمثل لموقع محطات التزود بالوقود من خلال النظر في توفر توليد الهيدروجين من مصادر مختلفة في مراحل الاختراق المختلفة. على وجه الخصوص ، بينما في المرحلة الأولى قد تستغل العديد من البلدان توليد الهيدروجين الأحفوري ، فإن التحول نحو الهيدروجين الأخضر قد يؤثر على سلسلة التوريد بأكملها. وبالتالي ، من المهم أن يتم تصميم محطات التزود بالوقود بمنظور متوسط ​​وطويل الأجل. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أيضًا أن يقترن نشر محطات التزود بالوقود بتطبيقات محددة ، مثل أنظمة مشاركة السيارات القائمة على الهيدروجين [71].

 

تؤدي المزايا الحالية للهيدروجين مقارنة بالبطاريات إلى إمكانات هذه التكنولوجيا في نقل البضائع على الطرق ، خاصة في عمليات المسافات الطويلة. تم توضيح مزايا شاحنات الهيدروجين مقارنة بالديزل من منظور دورة الحياة [72] ، ولكن استهلاك الكهرباء للضغط والإسالة له وزن كبير في النتيجة النهائية. هناك فرصة قصيرة المدى محتملة لتبني الهيدروجين تدريجيًا في الشحن البري وهي اعتماد شاحنات ذات وقود مزدوج من خلال تعديل أنظمة حقن الوقود الحالية [73]. تم العثور على تخفيضات الانبعاثات المتوقعة لتكون متناسبة مع نسبة إزاحة الديزل. ومع ذلك ، يقدر بعض الخبراء أن الانخفاضات المتوقعة في التكلفة في البطاريات الكهربائية ستجعلها الحل القياسي منخفض الكربون للشاحنات [74] ، وربما جنبًا إلى جنب مع تقنيات أخرى مثل الطرق السريعة الكهربائية [75].

 

تتجه الشركات الصناعية تدريجياً نحو اختبار تطبيقات الهيدروجين في الشاحنات ، لكن لا توجد حتى الآن نماذج تجارية على الطريق. بالتوازي مع نشر المركبات ، من المهم ضمان توافر بنية تحتية مناسبة للتزود بالوقود. يتم اختبار شاحنات الهيدروجين في النرويج [76] وهولندا [77] ، وتعمل شركة ألمانية على تحويل شاحنات الديزل الثقيلة إلى محركات هجينة هيدروجينية [78]. بالإضافة إلى ذلك ، يتم نشر المبادرات على نطاق أوسع ، مثل تلك الموجودة في ميناء روتردام والتي تهدف إلى الوصول إلى ألف شاحنة تعمل بخلايا الوقود على الطريق بحلول عام 2025 ، بمشاركة العديد من الشركاء عبر سلسلة التوريد بأكملها [79]. هدفهم هو توفير ممر هيدروجين عبر هولندا وبلجيكا وألمانيا. تقوم دراسات أخرى أيضًا بتقييم فوائد شاحنات الهيدروجين في مناطق العالم الأخرى ، مثل الصين [80] والولايات المتحدة [81].

 

بالإضافة إلى السيارات الخاصة ونقل البضائع ، كان أحد التطبيقات التي حظيت باهتمام كبير هو تطوير حافلات الهيدروجين. تم إجراء حالات الاختبار في بلدان مختلفة (بما في ذلك إيطاليا وألمانيا والسويد والمملكة المتحدة [82 ، 83] واليابان والولايات المتحدة [84]) ، وحافلات الهيدروجين هي تقنية مجربة وموثوقة ، على الرغم من صعوبة استدامتها الاقتصادية تحقيق مع أسعار الهيدروجين الحالية [85 ، 86].

 

إلى جانب النقل البري ، يمكن أن يمثل الهيدروجين حلاً محتملاً أيضًا للقطارات والسفن والطائرات. تمثل خلايا الوقود التي تعمل بالهيدروجين حلاً مثيرًا للاهتمام لخطوط السكك الحديدية لنقل الركاب والشحن التي يصعب كهربها بسبب الحواجز التقنية أو الاقتصادية. يجب تقييم البنية التحتية للتزود بالوقود وتصميم السيارة بعناية من خلال تقييم جداول التشغيل والمدى المتوقع ، لتحسين أداء النظام [87]. تشهد التطبيقات التجارية لقطارات الركاب الإقليمية اهتمامًا متزايدًا في العديد من البلدان الأوروبية ، بما في ذلك ألمانيا [88] والمملكة المتحدة [89] وإيطاليا [90] وفرنسا.

 

تم اقتراح الهيدروجين أيضًا كحل محتمل لإزالة الكربون من قطاع الشحن ، على الرغم من أنه في الغالب من خلال استخدام الأمونيا ، والذي سيكون من الأسهل تخزينه على السفن في صورة سائلة دون الحاجة إلى الوصول إلى درجات حرارة منخفضة للغاية [91]. يتم تقييم الهيدروجين أيضًا على أنه محلول منخفض الكربون للنقل الجوي ، على الرغم من أن التشغيل على ارتفاعات عالية يتطلب معايير أمان عالية بالإضافة إلى كثافة طاقة عالية [92]. أعلنت شركة إيرباص مؤخرًا عن طموحها لبناء أول طائرة تجارية تعمل بالهيدروجين بحلول عام 2035 ، على الرغم من أنه لم يتم تقديم سوى المفاهيم الأولية حتى الآن [93].

 

2.3.3. المباني

تدرس بعض المشاريع إمكانية استخدام الهيدروجين في قطاع المباني ، إما عن طريق مزج الهيدروجين في شبكات الغاز الطبيعي أو تطوير غلايات الهيدروجين المخصصة. ومع ذلك ، فإن تطبيقات تدفئة المباني لها مزايا أقل عند مقارنتها بالتقنيات الأخرى منخفضة الكربون ، مثل المضخات الحرارية (مقترنة بالكهرباء من RES) ، إلا في سياقات محددة للغاية.

 

تم إجراء دراسات مختلفة لتقييم سلوك التقنيات المختلفة مع ارتفاع التركيزات الحجمية للهيدروجين في الغاز الطبيعي ، بما في ذلك الغلايات صغيرة الحجم [94 ، 95] ، والغلايات الصناعية ، والمحركات الغازية [96] ، والتوربينات الدقيقة [97] من أجل توليد الطاقة الثابتة. بالنظر إلى الغلايات السكنية التي تعمل بالهيدروجين ، يتم حاليًا اختبار التطبيقات الأكثر تقدمًا في هولندا والمملكة المتحدة.

 

كانت المملكة المتحدة موضوع دراسات مختلفة لدمج الهيدروجين في البنية التحتية للطاقة الحالية. أشهرها على الأرجح مشروع H21 [98] ، الذي بدأ في عام 2016 بتقدير الجدوى الفنية لتحويل شبكة الغاز الحالية لحمل الهيدروجين بنسبة 100٪ في مدينة ليدز. تدعم حكومة المملكة المتحدة حاليًا 25 مليون جنيه إسترليني مشروع Hy4Heat [99] ، الذي تتمثل مهمته في "تحديد ما إذا كان من الممكن تقنيًا وآمن وملائم استبدال الغاز الطبيعي (الميثان) بالهيدروجين في المباني السكنية والتجارية وأجهزة الغاز ".

 

بالتوازي مع ذلك ، تقترح بعض الشركات بالفعل غلايات تجارية يمكن تشغيلها باستخدام الهيدروجين بنسبة 100٪ [100] ، وتستهدف التطبيقات المحتملة التي قد لا يمكن إزالة الكربون بسهولة عن طريق مضخات الحرارة ، بسبب الحواجز والقيود التقنية (بما في ذلك المساحة المحدودة ، وصعوبة العزل) المباني التاريخية والتحول نحو أنظمة التدفئة ذات درجات الحرارة المنخفضة). ومع ذلك ، في حين أن بعض المواقع التجريبية يتم تطويرها بالفعل لاختبار التكنولوجيا [101] ، فإن نشر بنية تحتية فعالة لتزويد الهيدروجين للمستخدمين السكنيين قد يتطلب بعض الوقت ، والميزة الاقتصادية على التسخين الكهربائي المباشر ليست واضحة.

 

هناك خيار آخر لاستخدام الهيدروجين في المباني وهو استغلال الكفاءة الكهربائية العالية لخلايا الوقود لتشغيل محطات الحرارة والطاقة المشتركة في الموقع (CHP). كانت الدراسات السابقة متفائلة بشأن إمكانية استغلال الهيدروجين لتوليد الطاقة الحرارية الصغرى [102] ، على افتراض انخفاض تكاليف الهيدروجين وتكاليف أعلى لأنواع الوقود الأخرى. ومع ذلك ، في الوضع الحالي ، تبدو إمكانات الطاقة الحرارية الصغرى في المباني أقل واعدة ، ويرجع ذلك أيضًا إلى النجاح الضئيل الذي أظهره الغاز الطبيعي الصغير ، خاصة في القطاع السكني.

 

أخيرًا ، اقترح بعض الباحثين تخزين الهيدروجين المحلي لضمان الاكتفاء الذاتي السنوي للمباني المجهزة بأنظمة الخلايا الكهروضوئية (PV) ، للتعويض عن الإنتاج الموسمي ، على الرغم من الاعتراف بتكاليف الاستثمار المرتفعة جدًا المتعلقة بخلايا الوقود وأنظمة تخزين الهيدروجين [103 ].

 

2.3.4. توليد الطاقة

بالإضافة إلى الاستخدام المباشر في القطاعات النهائية ، يُنظر إلى الهيدروجين أيضًا على أنه يستخدم كمولد طاقة قابل للتوزيع. في حين أن كفاءة توليد الكهرباء نفسها عادة ما تكون عالية ، إما من خلال خلايا الوقود أو توربينات الغاز والدورات المركبة ، عند النظر في العملية برمتها بما في ذلك إنتاج الهيدروجين وتخزينه ، يمكن أن تصل خسائر الطاقة إلى 70٪. يمكن ضمان الاستدامة الاقتصادية بالكهرباء بتكاليف صفرية أو سلبية ، ولكن حتى في مثل هذه الحالة ، يجب أن تكون ساعات التشغيل السنوية عالية بما يكفي لتبرير النفقات الرأسمالية.

 

ومع ذلك ، للوصول إلى نظام طاقة خالٍ من الكربون بالكامل ، يبدو أن تخزين الكهرباء على المدى الطويل أمر لا مفر منه ، وقد يكون الهيدروجين من بين الحلول القليلة المتاحة. هناك حاجة إلى استثمارات إضافية في البحث لتقليل تكاليف الدورة الكاملة لتخزين الكهرباء عبر الهيدروجين ودعم انتقال أكثر فاعلية للطاقة [104].

 

تم اقتراح استراتيجيات مناخية تعتمد على توليد الطاقة من الهيدروجين المستورد للمناطق ذات الإمكانات المتجددة المحلية المنخفضة ، ومعظمها في اليابان [105 ، 106]. تشمل التطبيقات الإضافية إمكانية ضمان إمدادات الطاقة النظيفة إلى المواقع النائية مثل المناجم أو مدن الموانئ أو الجزر ذات الإمكانات المتجددة المنخفضة ، مثل منطقة القطب الشمالي [107]. تم تقييم استخدام المحلل الكهربائي وخلايا الوقود المقترنة بمصادر متجددة متغيرة في دراسات متعددة ، لتقييم جدوى تجنب الاعتماد على الوقود الأحفوري المستورد في الجزر النائية أو الشبكات الدقيقة المعزولة [108 ، 109 ، 110].

 

3. الجوانب الجيوسياسية

أدى الاهتمام المتجدد بالهيدروجين إلى إشعال العديد من التحليلات حول العواقب الجيوسياسية المحتملة الناجمة عن تطوير الهيدروجين [12 ، 111]. تأخذ العديد من البلدان في الاعتبار استخدام الهيدروجين - الأزرق والأخضر - في القطاعات التي يصعب تخفيفها في جهودها للوصول إلى أهدافها المناخية وإزالة الكربون بالكامل بحلول منتصف القرن. نظرًا لإمكاناته العالية وتطبيقاته المتعددة ، يمكن أن يصبح الهيدروجين أيضًا قضية جيوسياسية رئيسية. من المتوقع أن تصبح الدراية التكنولوجية قضية أكثر أهمية في الجغرافيا السياسية للطاقة في المستقبل منخفض الكربون. يلتزم كل من الدول والشركات الخاصة باكتساب معرفة تقنية محددة وقدرة تنافسية من أجل أن تصبح لاعبين رئيسيين في جهود إزالة الكربون.

 

مع تقدم تكنولوجيا الهيدروجين ، سوف يظهر "مستوردون" و "مصدرون" جدد. وفي الوقت نفسه ، يفكر منتجو ومصدرو الوقود الأحفوري في مشاريع وخطط الهيدروجين المستقبلية من أجل تعويض الخسارة الجيوسياسية والاقتصادية المحتملة الناجمة عن تحول الطاقة. الهدف من هذا القسم هو تقديم لمحة موجزة عن الآثار الجيوسياسية للهيدروجين ، وتقديم الاستراتيجيات الوطنية الرئيسية للهيدروجين ، وتحديد اللاعبين المحتملين للهيدروجين ، ودور اللاعبين الخاصين في مشاريع تطوير الهيدروجين والاتفاقيات الدولية بشأن تجارة الهيدروجين.

 

3.1. الاستراتيجيات الوطنية

أطلق عدد متزايد من البلدان أو كان يعمل على استراتيجيات وطنية للهيدروجين تهدف إلى تطوير تقنيات وأسواق الهيدروجين [11]. تعكس مثل هذه الاستراتيجيات الطموحات المختلفة واحتياجات الطاقة للبلدان بالإضافة إلى التقسيم المحتمل بين "المستوردين" و "المصدرين". كما هو مبين في ورقة حديثة للوكالة الدولية للطاقة المتجددة [112] ، فإن الاستراتيجيات الوطنية ليست سوى الخطوة الأخيرة في عملية أطول. في الواقع ، أنشأت البلدان في البداية برامج البحث والتطوير لفهم أساسيات تكنولوجيا الهيدروجين ، للانتقال إلى وثيقة رؤية طويلة الأجل. خطوة أخرى هي "خارطة الطريق" التي تحدد خطة متكاملة مع الأنشطة اللازمة لتقييم أفضل لإمكانات الهيدروجين. تحدد خارطة الطريق الإجراءات قصيرة ومتوسطة المدى اللازمة للنهوض بنشر الهيدروجين ، وتحديد الأولويات القصوى في مجالات البحث. تتمثل الخطوة الأخيرة في تحديد الإستراتيجية للأهداف ومعالجة السياسات الملموسة وتقييم مدى تماسكها مع سياسة الطاقة الحالية.

حاليًا ، آسيا وأوروبا هما القارتان اللتان تهيمنان على إنشاء الطلب على الهيدروجين.

 

اليابان هي المرشح الأوفر حظًا في اقتصاد الهيدروجين. في ديسمبر 2017 ، قدمت اليابان استراتيجيتها الخاصة بالهيدروجين. علاوة على ذلك ، قامت اليابان في عام 2019 بتحديث خريطة الطريق الاستراتيجية لخلايا الهيدروجين والوقود. تعتمد اليابان حاليًا بشكل كبير على واردات الطاقة ، ومعظمها من الوقود الأحفوري. في عام 2019 ، كانت اليابان رابع أكبر مستورد للنفط الخام وأكبر مستورد للغاز الطبيعي المسال وثالث أكبر مستورد للفحم. وقد تفاقم هذا الشرط بسبب إغلاق الخطط النووية اليابانية في أعقاب حادث فوكوشيما النووي عام 2011. في أعقاب الحادث النووي ، تغير مزيج الطاقة وتوليد الطاقة في اليابان بشكل كبير. أدى الغاز الطبيعي والنفط والطاقة المتجددة إلى زيادة حصتها من إجمالي استهلاك الطاقة لتحل محل الحصة النووية. على الرغم من أن اليابان قررت إعادة فتح بعض محطاتها النووية ، فإن الوقود الأحفوري يساهم في أكثر من 87 في المائة من إمدادات الطاقة الأولية لليابان ، مما يقوض هدفها المناخي الوطني. وبالتالي ، يمكن أن يوفر الهيدروجين حلاً قابلاً للتطبيق لتنفيذ أهدافه المناخية (أي ، حياد الكربون بحلول عام 2050).

 

في اليابان ، تم إنفاق الكثير من الميزانية على أبحاث خلايا الوقود في العقود الماضية ، على الرغم من تأثير ضئيل على النشر الفعلي للتطبيقات التجارية [113]. في المقابل ، تم التركيز قليلاً على الخطوات الأخرى لسلسلة التوريد ، مما أدى إلى انخفاض الخبرة الوطنية في التوليد والإمداد. إن اعتماد اليابان الكبير للغاية على الواردات (حيث تستورد الدولة جميع احتياجاتها من النفط والغاز) لن يتلاشى ، حيث تخطط لاستيراد معظم الهيدروجين. لم تعلن اليابان بوضوح عن تفضيلها لمسار هيدروجين معين.

 

تركز بلدان أخرى استراتيجياتها على قطاعات محددة. على سبيل المثال ، طورت الصين إستراتيجيتها الخاصة بالهيدروجين في قطاع النقل [114] ، بما في ذلك تنفيذ حوافز مخصصة لتعزيز اعتماد مركبات خلايا الوقود.

 

في عام 2020 ، أعلنت الصين عن خطتها للوصول إلى الحياد الكربوني بحلول عام 2060. وفي هذا الجهد ، يمكن أن تكتسب الطاقة النووية أهمية أكبر في مزيج الطاقة الصيني. تقوم الصين حاليًا ببناء أو التخطيط لأكثر من خمسين مفاعلًا نوويًا جديدًا. يمكن أن يصبح القطاع النووي مصدرًا إضافيًا للهيدروجين في محاولة لتعويض التكاليف الاقتصادية الباهظة للطاقة النووية وتطوير الهيدروجين النظيف.

 

تعد الصين حاليًا أكبر منتج للهيدروجين في العالم - أكثر من 20 مليون طن سنويًا يمثل ما يقرب من ثلث إجمالي الإنتاج العالمي. ومع ذلك ، فإن معظم الهيدروجين في الصين يأتي من الفحم. يتوقع تحالف الصين للهيدروجين أن يزداد الطلب على الهيدروجين بمقدار 35 مليون طن في عام 2030 وأن يمثل الهيدروجين الأخضر 15 في المائة من إجمالي الطلب المحلي. في عام 2040 ، من المتوقع أن يزداد الطلب على الهيدروجين إلى 45 مليون طن (حيث يمثل الهيدروجين الأخضر 40 بالمائة) ، وفي عام 2050 إلى 60 مليون طن (يمثل الهيدروجين الأخضر 75 بالمائة) [115].

 

دولة آسيوية أخرى أطلقت استراتيجية الهيدروجين في كوريا الجنوبية. في بداية عام 2019 ، أعلنت كوريا الجنوبية عن خارطة طريق اقتصاد الهيدروجين. وتتمثل أولوياتها في الريادة في خلايا الوقود للسيارات وخلايا الوقود الثابتة الكبيرة الحجم لتوليد الطاقة ، نظرًا للدور القوي لقطاع السيارات الكوري. تهدف خارطة الطريق إلى إنتاج 6.2 مليون سيارة من طراز FCEV بحلول عام 2040. ومن هذا الرقم ، يجب تخصيص 2.9 مليون وحدة للسوق المحلي ، بينما يجب تخصيص 3.3 مليون وحدة للتصدير. علاوة على ذلك ، تحدد خارطة الطريق لتزويد 15 جيجاواط من خلايا الوقود لتوليد الطاقة بحلول عام 2040 ، بما في ذلك 7 جيجاواط للتصدير [116].

 

في أوروبا ، حظي الهيدروجين باهتمام خاص على المستويين الأوروبي والوطني. في يوليو 2020 ، نشر الاتحاد الأوروبي استراتيجيته الخاصة بالهيدروجين. تضع استراتيجية الاتحاد الأوروبي الهيدروجين الأخضر كأولوية قصوى في أوروبا ، بينما يُنظر إلى الهيدروجين الأزرق فقط على أنه حل مؤقت على المدى المتوسط. بحلول عام 2030 ، يلتزم الاتحاد الأوروبي بامتلاك 40 جيجاوات من قدرة المحلل الكهربائي للهيدروجين - لوضعها في منظورها الصحيح - تقريبًا ضعف سعة سد الخوانق الثلاثة في الصين ، أكبر محطة للطاقة في العالم. لتحقيق هذا الهدف ، يتصور الاتحاد الأوروبي ما يصل إلى 470 مليار يورو من الاستثمارات العامة والخاصة بحلول عام 2050. علاوة على ذلك ، خلال نفس الفترة ، أعلن عن إنشاء سلسلة توريد للواردات ب 40 جيجاواط إضافية من دول الجوار الشرقي والجنوب ( أي أوكرانيا ودول شمال إفريقيا).

 

في موازاة ذلك ، أصدرت بعض الدول الأعضاء في أوروبا استراتيجيات الهيدروجين الخاصة بها. من بينها ، أعلنت إسبانيا وألمانيا وفرنسا التزامها بتركيب 4 و 5 و 6.5 جيجاواط من الهيدروجين الأخضر بحلول عام 2030 على التوالي [117]. تمثل الأهداف الوطنية للهيدروجين الأخضر في ألمانيا وفرنسا والبرتغال وهولندا وإسبانيا بالفعل أكثر من 50 في المائة من قدرة المحلل الكهربائي التي يستهدفها الاتحاد الأوروبي والتي تبلغ 40 جيجاوات في عام 2030. وأعلنت هذه البلدان عن استثمارات بمليارات الدولارات في الهيدروجين. في أعقاب COVID-19 والتباطؤ الاقتصادي ، قد تنظر الحكومات في تخصيص الأموال للهيدروجين كطريقة فعالة لتعزيز الانتعاش الاقتصادي أثناء تنفيذ الأهداف المناخية.

 

يعتمد مستوردو الهيدروجين المحتملون المختلفون على استراتيجيات هيدروجين مختلفة. في حين أعلنت أوروبا بوضوح عن تفضيلها للهيدروجين الأخضر ، فإن الأسواق الآسيوية (مثل كوريا الجنوبية واليابان والصين) لديها استراتيجية أكثر تنوعًا بين الرمادي والأزرق والأخضر للعقود القادمة.

 

في حين أن معظم البلدان قد طورت استراتيجيات هيدروجين مدفوعة بأهداف محلية لإزالة الكربون ، بدأ البعض الآخر في التركيز على الهيدروجين منخفض الكربون كمورد محتمل يتم تصديره.

 

تهتم البلدان التي تعتمد على صادرات النفط والغاز في الإيرادات الحكومية بشكل خاص بتطوير الهيدروجين للتصدير.

 

ومن الأمثلة البارزة على ذلك أستراليا ، التي تطور العديد من المشاريع التي تهدف إلى أن تصبح مُصدِّرًا على مستوى عالمي. نظرًا لموقعها الجغرافي وتوافر مواردها الكبيرة ، تسعى أستراليا إلى توفير الهيدروجين النظيف للأسواق الآسيوية ، وخاصة اليابان وكوريا. في فبراير 2020 ، أعلن وزير الطاقة وخفض الانبعاثات الأسترالي عن هدف طموح "H2 أقل من 2" ، بهدف خفض تكاليف إنتاج الهيدروجين إلى أقل من 2 دولار أسترالي لكل كيلوغرام (أي 1.5 دولار أمريكي لكل كيلوغرام). سيحتاج هذا الهدف الصعب إلى سياسات داعمة منسقة مع الاستراتيجيات الصناعية وأنشطة البحث [118].

 

يقوم كبار منتجي النفط والغاز في منطقة الشرق الأوسط وشمال إفريقيا بتقييم مشاريع وخطط الهيدروجين بشكل متزايد. هذه البلدان هي حجر الزاوية لنظام الطاقة العالمي القائم - القائم على الوقود الأحفوري. الوقود الأحفوري - وخاصة النفط - هو المصدر الرئيسي لإيرادات الحكومة والتصدير للعديد من هذه البلدان. لذلك ، فإن التحول العالمي للطاقة ، مع الدور المتزايد للطاقة المتجددة ، يشكل تهديدًا وجوديًا لاستقرارها الداخلي. تدرس هذه البلدان طرقًا لتعويض الآثار السلبية للاقتصاد الكلي وتقليل الدور الجيوسياسي في عالم منزوع الكربون في المستقبل. بالنظر إلى إمكانات الطاقة المتجددة الوفيرة وإمكانيات احتجاز وتخزين ثاني أكسيد الكربون ، يمكن لمنتجي النفط والغاز في منطقة الشرق الأوسط وشمال إفريقيا وضع أنفسهم كدول مصدرة رائدة للهيدروجين الأخضر على الرغم من الإمكانات الكبيرة ، يمكن أن تتقوض طموحات بلدان الشرق الأوسط وشمال إفريقيا بشأن الهيدروجين بسبب ندرة المياه العالية في المنطقة. من المتوقع أن يزداد الإجهاد المائي في منطقة الشرق الأوسط وشمال إفريقيا سوءًا بسبب تغير المناخ. لمعالجة العجز المائي ، يمكن لبلدان الشرق الأوسط وشمال إفريقيا تطوير مشاريع الهيدروجين جنبًا إلى جنب مع خطط تحلية المياه كما هو الحال في نيوم. وسيؤدي ذلك إلى زيادة تطوير قدرة تحلية المياه في منطقة الشرق الأوسط وشمال إفريقيا ، والتي تمثل حاليًا ما يقرب من نصف الطاقة العالمية لتحلية المياه.

 

اعتبارًا من اليوم ، أعلنت ثلاث دول خليجية عن مشاريع هيدروجين: المملكة العربية السعودية والإمارات العربية المتحدة وسلطنة عمان. في يوليو 2020 ، وقعت شركة Air Products و ACWA السعودية و Neom اتفاقية مشروع مشترك لتطوير محطة هيدروجين خضراء ونشادر خضراء بقيمة 5 مليارات دولار أمريكي (تعتبر الأكبر في العالم) تعمل بالطاقة الشمسية وطاقة الرياح. من المفترض أن يبدأ تشغيل المشروع في عام 2025. وسيتم تشغيل المحطة من خلال دمج أكثر من 4 جيجاوات من الطاقة المتجددة من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح [119]. على الرغم من أنه يمكن أن يجعل المملكة العربية السعودية من أكبر مصدري الهيدروجين الأخضر ، إلا أن المشروع يواجه تحديات خطيرة. الطاقة المتجددة المعلنة والتي من شأنها أن تدعم خطة الهيدروجين كبيرة.

 

علاوة على ذلك ، سيتطلب المشروع دعمًا ماليًا كبيرًا ، على الرغم من قيود الاقتصاد الكلي والقيود المالية السعودية الناجمة عن انخفاض أسعار النفط في عام 2020.

 

تستثمر دولة الإمارات العربية المتحدة في مشاريع الهيدروجين الخضراء والزرقاء في محاولة لتطوير مصادر طاقة نظيفة جديدة. على الرغم من أن دولة الإمارات العربية المتحدة لا تزال تعمل على خارطة طريق الهيدروجين الرسمية ، إلا أن هيئة كهرباء ومياه دبي (DEWA) المملوكة للدولة ملتزمة بتطوير مشروع تنقل الهيدروجين الأخضر ، والاستفادة من منشأة التحليل الكهربائي التي تعمل بالطاقة الشمسية في محمد بن راشد آل مكتوم. حديقة الطاقة الشمسية. من المتوقع أن تبلغ قدرة مجمع الطاقة الشمسية 5 جيجاوات بحلول عام 2030. دولة الإمارات العربية المتحدة واثقة من أن الأسعار التنافسية للطاقة الشمسية ستكون عاملاً مساعدًا لخفض أسعار الهيدروجين الأخضر [120]. على الرغم من طموحاتها في مجال مصادر الطاقة المتجددة ، فإن الإمارات العربية المتحدة تتطلع أيضًا إلى الهيدروجين الأزرق للاستفادة من إمكانات التقاط وتخزين الكربون.

 

عُمان هي الدولة الخليجية الثالثة التي تدرس إمكانية الاستخدام المحلي للهيدروجين. للقيام بذلك ، أعلنت عُمان عن بناء مصنع هيدروجين أخضر في ميناء الدقم ، حيث يتم تطوير مصفاة كبيرة تركز على التصدير ومنشأة للبتروكيماويات. من المتوقع أن تبلغ قدرة جهاز التحليل الكهربائي في منشأة هايبورت الدقم 250-500 ميجاوات من المرحلة الأولى ، مع تخصيص المنتجات للتصدير. تتطلع شركة تنمية نفط عُمان المملوكة للدولة إلى جذب استثمارات أيضًا من الدول الآسيوية ، ولا سيما اليابان ، مما يشير إلى أن جزءًا من الإنتاج المستقبلي من المحتمل أن يكون مخصصًا للصادرات إلى آسيا. أعلنت عُمان عن استراتيجية قادمة للهيدروجين.

 

بلد آخر في منطقة الشرق الأوسط وشمال إفريقيا يخطط لأن يصبح مُصدرًا مهمًا للهيدروجين هو المغرب. لا يمتلك المغرب أي احتياطيات هيدروكربونية معروفة ولكنه يسعى لاستغلال إمكاناته الهائلة من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح من أجل تطوير الهيدروجين. لقد استثمر المغرب بالفعل بشكل مهم في الطاقة المتجددة (الرياح ، والطاقة الشمسية الكهروضوئية ، والطاقة الشمسية المركزة) من أجل تقليل اعتماده الكبير على الواردات. بحلول عام 2030 ، تهدف البلاد إلى إنتاج 52 بالمائة من الكهرباء من مصادر متجددة ، وهو ما يعادل حوالي 11 جيجاوات من الطاقة المتجددة المركبة [121]. والطموح هو تكريس ثلث الهيدروجين الأخضر المغربي للسوق المحلية والثلثين للتصدير. نظرًا لمواردها الهائلة من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح وقربها من أوروبا ، يمكن أن يصبح المغرب مصدرًا رئيسيًا للهيدروجين الأخضر في أوروبا. العلاقات الوثيقة مع ألمانيا هي مثال على المشهد الجيوسياسي المستقبلي ، كما هو موضح في القسم 3.3.

 

مع انتشار إزالة الكربون في أوروبا ، تعد روسيا مصدرًا رئيسيًا آخر للنفط والغاز ستحتاج إلى النظر في مشاريع الهيدروجين المحتملة من أجل الحفاظ على عائداتها وتأثيرها الجيوسياسي. يمكن لروسيا الاستفادة من احتياطياتها الرئيسية من الغاز الطبيعي لتصبح لاعباً رئيسياً في اقتصاد الهيدروجين. في تشرين الثاني (نوفمبر) 2020 ، كشف نائب وزير الطاقة الروسي بافيل سوروكين عن سياسة حكومية جديدة لتصدير 200,000 ألف طن من الهيدروجين سنويًا بحلول عام 2024 ، وزيادتها إلى مليوني طن بحلول عام 2 [2035]. يمكن لروسيا أيضًا الاستفادة من قدرتها النووية على إنتاج الهيدروجين. إلى جانب إمكاناتها الغازية والنووية ، يمكن لاحتياطيات كبيرة من المياه العذبة وموقعها الجغرافي الاستراتيجي بين أوروبا وآسيا أن تساهم بشكل أكبر في وضع روسيا كلاعب رائد في مجال الهيدروجين.

 

علاوة على ذلك ، يظهر مصدرو الهيدروجين الأخضر المحتملون الآخرون في جميع أنحاء العالم. تشيلي واحدة منهم. تتمتع الدولة الواقعة في أمريكا الجنوبية ، وهي بالفعل مورد رئيسي للمعادن ، بإمكانية تصدير الهيدروجين الأخضر ، حيث تنتج 25 مليون طن سنويًا من الهيدروجين الأخضر بحلول عام 2050. ويمكن أن توفر صادرات الهيدروجين النظيف إيرادات كبيرة تقدر بأكثر من 30 مليار دولار أمريكي [ 11]. نظرًا لموقعها الجغرافي ، يمكن أن تصبح شيلي لاعبًا رئيسيًا في تجارة الهيدروجين ، حيث توفر الطاقة النظيفة للأسواق الآسيوية (كوريا واليابان وربما الصين أيضًا) بالإضافة إلى أمريكا الشمالية وأوروبا الغربية.

 

أخيرًا ، تعكس استراتيجيات الهيدروجين الوطنية الدور المحتمل الذي يمكن أن يلعبه كل بلد. الاستهلاك المحلي وإمكانات الإنتاج المتجدد ليست سوى بعض العوامل الرئيسية التي ستحدد "المستوردين" و "المصدرين" في المستقبل ، كما يوضح الشكل 5.

 

الرقم 5. مقارنة بين البلدان المختارة على أساس الاستهلاك المحلي للهيدروجين الأخضر وإمكانات الإنتاج. مجلس التعاون الخليجي يعني مجلس التعاون الخليجي (بما في ذلك البحرين والكويت وعمان وقطر والمملكة العربية السعودية والإمارات العربية المتحدة). المصدر: [123].

استهلاك الهيدروجين الأخضر المحلي وإمكانات الإنتاج
استهلاك الهيدروجين الأخضر المحلي وإمكانات الإنتاج

 

3.2 دور الشركات الخاصة

أثار الهيدروجين الاهتمام ليس فقط من الحكومات الوطنية ولكن أيضًا من القطاع الخاص.

 

أولاً ، بدأت شركات النفط الدولية (IOCs) في النظر في مشاريع الهيدروجين المحتملة في ضوء التزاماتها المناخية وزيادة الضغط السياسي. من المهم ملاحظة الاتجاه العام بين شركات النفط العالمية: الاختلاف المتزايد بين شركات الطاقة الأوروبية والأمريكية الكبرى. بينما استثمرت شركات النفط الدولية الأوروبية بشكل متزايد في مصادر الطاقة المتجددة ، تواصل شركات النفط العالمية الأمريكية التركيز على أصول الوقود الأحفوري التقليدية.

 

في فبراير 2020 ، تم إطلاق NortH2 من قبل كونسورتيوم مؤلف من موانئ شل وجاسوني وخرونينجن. يهدف المشروع إلى إنتاج الهيدروجين الأخضر باستخدام الكهرباء المتجددة التي تولدها مزرعة بحرية ضخمة في بحر الشمال. ستبلغ قدرة المشروع 1 جيجاوات في عام 2027 ، و 4 جيجاوات بحلول عام 2030 ، ولديه طموح للنمو إلى حوالي 10 جيجاوات بحلول عام 2040. وقد حصل هذا المشروع على دعم Equinor و RWE ، اللذين أصبحا شريكين جدد في ديسمبر 2020. بحلول عام 2021 ، سيكمل المشروع دراسة جدوى ، بهدف بدء أنشطة تطوير المشروع في النصف الثاني من عام 2021.

 

في نوفمبر 2020 ، بدأت BP العمل مع Ørsted لتطوير مشروع Lingen Green Hydrogen لإنتاج الهيدروجين الأخضر على نطاق صناعي. في إطار هذا المشروع ، تهدف الشركتان إلى بناء محلل كهربائي مبدئي بقدرة 50 ميجاوات والبنية التحتية المرتبطة به في مصفاة Lingen التابعة لشركة BP في شمال غرب ألمانيا. سيتم تشغيل هذا بواسطة الطاقة المتجددة الناتجة عن مزرعة رياح بحرية أورستيد في بحر الشمال وسيتم استخدام الهيدروجين المنتج في المصفاة. تخطط BP و Ørsted لاتخاذ قرار الاستثمار النهائي (FID) بحلول أوائل عام 2022 ويمكن أن يبدأ تشغيل المشروع بحلول عام 2024.

 

كما تقوم أكبر شركة إسبانية للطاقة ، ريبسول ، بتوسيع استثماراتها في الهيدروجين. وستستثمر 60 مليون يورو لبناء مصنع في إسبانيا ينتج وقودًا شديد الانبعاث من خلال الجمع بين الهيدروجين الأخضر من طاقة الرياح وتخزين الكربون في مصفاة بترونور القريبة.

 

ثانيًا ، تحرص مرافق الكهرباء بشكل خاص على الاستثمار في الهيدروجين. إنهم يضغطون من أجل الهيدروجين الأخضر في الداخل والخارج. مثال على ذلك شركة Enel الإيطالية ، التي تخطط لبناء أول مشروع لإنتاج الهيدروجين الأخضر في تشيلي. سيتم تشغيل المشروع بواسطة طاقة الرياح ويمكن أن يدخل الإنتاج بحلول عام 2022. أطلقت مرافق رئيسية أخرى ، مثل Iberdrola الإسبانية ، و US NextEra و Uniper الألمانية ، مشاريع هيدروجين. تكتسب مرافق الكهرباء أهمية متزايدة ، حيث تزداد أهمية الكهرباء وإزالة الكربون. يوفر الهيدروجين لهم مجالًا إضافيًا لتعزيز دورهم كلاعبين رئيسيين في مجال إزالة الكربون.

 

ثالثًا ، قد يشهد مشغلو شبكات الغاز انخفاضًا في الإيرادات والتأثير بسبب نمو مصادر الطاقة المتجددة. يوفر الهيدروجين لهم الفرصة ليكونوا جزءًا من جهود المناخ. اقترح مشغلو شبكة الغاز تحويل خطوط أنابيب الغاز الحالية لنقل الهيدروجين. على الرغم من وجود بعض التحديات لاستخدام الهيدروجين في خطوط أنابيب الغاز ، فقد أصدر مشغلو شبكة الغاز الأوروبية خطة (ما يسمى بـ "العمود الفقري الأوروبي للهيدروجين") في يوليو 2020 [124] ، تقدم شبكة البنية التحتية الناشئة من منتصف عام 2020. فصاعدا. بحلول عام 2030 ، ستقتصر شبكة خطوط الأنابيب الأولية البالغ طولها 6800 كيلومترًا على أودية الهيدروجين المختارة ، بينما بحلول عام 2040 ستتوسع هذه الشبكة إلى ما يقرب من 23,000 كيلومتر ، وتمتد عبر القارة بأكملها.

 

يراهن مشغلو شبكات الغاز ، مثل سنام الإيطالية ، على الهيدروجين في محاولة ليكونوا جزءًا من عملية إزالة الكربون من خلال بنيتهم ​​التحتية وتجنب الأصول المحتملة التي تقطعت بهم السبل. في عام 2020 ، التزمت سنام بخطة لاستثمار 7.4 مليار يورو على مدى السنوات الأربع المقبلة. تلتزم سنام بتخصيص 50 في المائة من هذا الإجمالي لإنشاء بنية تحتية "جاهزة للهيدروجين" ، أو استبدال وتطوير أصول جديدة بمعايير جاهزة للهيدروجين. يعتقد سنام أن إيطاليا في وضع جيد لتصبح مركزًا للهيدروجين للأسواق الأوروبية ، حيث تستورد الهيدروجين الأخضر والأزرق من دول شمال إفريقيا.

 

يواجه تطوير اقتصاد هيدروجين ميسور التكلفة تحديات كبيرة. لذلك ، بدأت العديد من الشركات - عبر مختلف القطاعات - في تنسيق جهودها. ومن الأمثلة على ذلك مبادرة Green Hydrogen Catapult ، التي أسستها سبع شركات: Iberdrola الإسبانية ، و Orsted الدنماركية ، و Snam الإيطالية ، و ACWA السعودية ، و CWP Renewables ، و Yara. يهدف Green Hydrogen Catapult إلى تطوير ما يصل إلى 25 جيجاوات من الطاقة الإنتاجية للهيدروجين المعتمدة على مصادر الطاقة المتجددة في جميع أنحاء العالم وخفض تكاليف الإنتاج الحالية إلى النصف إلى أقل من 2 دولار أمريكي / كجم بحلول عام 2026. سيتطلب هذا الهدف استثمارًا يقارب 110 مليار دولار أمريكي [125].

 

3.3 اتفاقات دولية

الهيدروجين قد يعيد رسم تجارة الطاقة الدولية في المستقبل. في الواقع ، بالتوازي مع الاستراتيجيات الوطنية للهيدروجين ، تقوم بعض البلدان بالفعل بوضع اتفاقيات ثنائية مخصصة لتزاوج البلدان ذات الإمكانات الإنتاجية العالية مع البلدان ذات الطلب المرتفع على الهيدروجين. من بين المستوردين المحتملين ، تعمل ألمانيا مع المغرب لدعم إنتاج الهيدروجين الأخضر في البلاد ، مع أول مشروع 100 ميجاوات يعمل بالطاقة الشمسية.

 

في سبتمبر 2020 ، وقعت ألمانيا أيضًا اتفاقية ثنائية مع أستراليا تهدف إلى زيادة واردات إنتاج الهيدروجين مع محطات الطاقة الشمسية في أستراليا. من بين المصدرين المحتملين ، أستراليا هي الأوفر حظا. مع اتفاقها الأخير مع ألمانيا ، خطت أستراليا خطوة أخرى إلى الأمام في طموحها لتصبح قوة في إنتاج وتصدير الهيدروجين. كما ذكرنا سابقًا ، تتطلع أستراليا أيضًا إلى تصدير الهيدروجين إلى أسواق الطاقة الآسيوية سريعة النمو. تأتي الشراكة مع ألمانيا بالإضافة إلى الالتزامات الحالية التي سعت إليها أستراليا بالفعل مع دول أخرى بما في ذلك اليابان وكوريا الجنوبية وسنغافورة.

 

في سبتمبر 2020 ، حددت أول شحنة من الأمونيا الزرقاء في العالم من المملكة العربية السعودية إلى اليابان معلمًا هامًا في التجارة المستقبلية للأمونيا باعتبارها ناقل للطاقة. تم استخدام أول شحنة من الأمونيا الزرقاء تبلغ 40 طنًا تم شحنها إلى اليابان لتوليد الطاقة [126]. أعلنت اليابان أن الأمونيا ستلعب دورًا مهمًا في توليد الطاقة الحرارية في اليابان ، كجزء من الجهود اليابانية لتحقيق حياد الكربون في عام 2050.

 

4. الاستنتاجات وتوصيات السياسة

يوجد حاليًا زخم كبير نحو تطوير استراتيجيات الهيدروجين المستقبلية في جميع أنحاء العالم. عرضت هذه الورقة الجوانب الرئيسية المتعلقة بتنفيذ نظام للطاقة يعتمد على تقنيات الهيدروجين ، بالإضافة إلى وجهات النظر السوقية والجيوسياسية المتعلقة بتوليد الهيدروجين ، إما عبر المسارات الخضراء أو الزرقاء ، ونقله ، وتخزينه ، واستخدامه النهائي في مختلف القطاعات. .

 

سيتطلب نجاح اقتصاد الهيدروجين المستقبلي معالجة جوانب متعددة ، من خلال تحسين التقنيات الحالية لتزويد المستخدمين المهتمين بالهيدروجين بتكلفة تنافسية. الهدف ليس استخدام الهيدروجين نفسه ، ولكن الانتقال من نظام الطاقة الحالي نحو بدائل منخفضة الكربون. وبالتالي ، يعد الهيدروجين مكونًا رئيسيًا لصورة أوسع ، ومن المهم أن تتكامل الاستراتيجيات المستقبلية لتنفيذه جيدًا مع الحلول الأخرى.

 

في هذا المنظور ، يجب معالجة المقارنة بين مسارات الهيدروجين الخضراء والزرقاء من خلال النظر في المساهمة المحتملة لكلا الحلين لدعم نظام طاقة منخفض الكربون. في العديد من البلدان ، قد لا تكون زيادة سعة طاقة RES كافية لدعم الطلب على الهيدروجين منخفض الكربون ، ويمكن استخدام الهيدروجين الأزرق لملء هذه الفجوة أثناء الانتقال.

 

بالإضافة إلى توليد الهيدروجين ، من المهم النظر في سلسلة القيمة بأكملها. في حين أن معظم التقنيات ناضجة بالفعل على مستويات مختلفة من سلسلة توريد الهيدروجين ، فإن تعقيدها يؤدي إلى انخفاض كفاءة الطاقة نسبيًا ، بسبب العمليات العديدة اللازمة لتزويد الهيدروجين للمستخدمين النهائيين. غالبًا ما يكون التركيز على تكاليف التوليد ، لكن الأدلة تظهر أن كلاً من نقل الهيدروجين وتخزينه يمثلان تحديات رئيسية من حيث فقد الطاقة والبنية التحتية المطلوبة. سيكون النجاح في معالجة القيود التقنية ، وفي نشر استراتيجيات واضحة ومتماسكة ، جانبين رئيسيين في الوصول إلى التكاليف المقبولة للهيدروجين منخفض الكربون.

 

ومع ذلك ، فإن تعقيد سلسلة توريد الهيدروجين يشير إلى أن الهيدروجين مادة حاملة قيمة يجب استخدامها بشكل أساسي في التطبيقات التي لديها عدد قليل من البدائل الممكنة لإزالة الكربون. عادة ما ينعكس هذا في الأسعار ، حيث أنه كلما انخفضت إمكانية استبدال المورد ببدائل أخرى ، ارتفع سعره.

 

بما أن تغير المناخ مشكلة عالمية ، فإن الاستراتيجية الفعالة تتطلب اتفاقيات دولية قوية ، للاعتراف الكامل بالمنافع المحتملة وتحديدها كمياً فيما يتعلق بتخفيضات انبعاثات غازات الدفيئة [127]. على وجه الخصوص ، من المهم تحديد معايير وأهداف شفافة وواضحة لتطوير مسارات الهيدروجين والتأثيرات المتوقعة ، بما في ذلك التقنيات التي يتم أخذها في الاعتبار ، وحدود النظام (إما تشغيل النظام أو بما في ذلك تقييمات دورة الحياة) ، والعتبات المفترضة لتعريف الهيدروجين منخفض الكربون. بدون تنسيق واضح عبر البلدان ، هناك خطر أن تتداخل الرؤى المختلفة مع بعضها البعض ، وقد لا تؤدي إلى النشر الأمثل للموارد المتاحة. علاوة على ذلك ، من الضروري تجنب تحديد أهداف نهائية ، دون عرض جاد لجدول زمني واقعي وأهداف وسيطة. للقيام بذلك ، يجب أن تأخذ السياسات وخرائط الطريق في الحسبان أوجه عدم اليقين والتحديات وأن تتكيف بانتظام مع المعارف والحقائق الجديدة.

 

يمكن للهيدروجين رسم خريطة جيوسياسية جديدة. أيضًا في الجغرافيا السياسية للهيدروجين ، ستنظر البلدان في القضايا الجيوسياسية الكلاسيكية للطاقة ، مثل أمن العرض / الطلب والتنويع. ستأخذ الجغرافيا السياسية في الاعتبار بشكل متزايد الهيمنة التكنولوجية ، إلى جانب توافر الموارد. سيحاول كبار منتجي النفط والغاز الحاليين ، جنبًا إلى جنب مع البلدان الأخرى الممنوحة بمصادر الطاقة المتجددة ، وضع أنفسهم كمصدرين آمنين وموثوقين للهيدروجين ، من أجل الحفاظ على دور جيوسياسي أو اكتسابه (بالإضافة إلى الإيرادات الناتجة). ستحتاج بعض البلدان أو المناطق إلى استيراد الهيدروجين (الأخضر و / أو الأزرق) لتلبية أهدافها المناخية ، بالإضافة إلى إنتاج جزء من احتياجاتها من الهيدروجين محليًا.

 

بدأت تجارة الهيدروجين الدولية في الظهور. على الرغم من أن الهيدروجين يمكن أن يساهم في خفض الانبعاثات وإزالة الكربون من القطاعات التي يصعب تخفيفها في بعض المناطق ، فلا ينبغي أن ننسى أنه يجب على جميع البلدان التركيز على توفير الطاقة النظيفة لمواطنيها. لذلك ، يجب على الحكومات والشركات التعاون من أجل منع حدوث حالة يتم فيها تصدير الهيدروجين الأخضر بينما يتم تلبية احتياجات الطاقة المحلية جزئيًا بمصادر طاقة أكثر تلويثًا.

 

في حين أن المحرك الأساسي لتطوير الهيدروجين هو إزالة الكربون من نظام الطاقة ، فمن المهم النظر في التأثيرات الإضافية التي غالبًا ما يتم تجاهلها ، بما في ذلك الحاجة إلى المياه العذبة لإنتاج كل من الهيدروجين الأخضر والأزرق - على الرغم من اختلاف متطلبات المياه المحددة. في الواقع ، على الرغم من أن بعض الحلول ، مثل تحلية مياه البحر أو إعادة استخدام مياه الصرف الصحي ، قد تساعد في معالجة هذه القضية الحرجة ، إلا أن هناك حاجة إلى تحليل شامل لتجنب الآثار السلبية على النظم البيئية المحلية والقيود المفروضة على توافر المياه العذبة للاستخدامات الأخرى.

 

يعتقد المؤلفون أن تطوير مسارات الهيدروجين منخفضة الكربون ، تمامًا مثل التقنيات الأخرى التي تهدف إلى مكافحة تغير المناخ ، يجب أن تكون مدعومة برؤى واضحة تستند إلى منظور عالمي. قد يكون للاستراتيجيات الوطنية تأثير ضئيل بدون تركيز أوسع على الصورة العالمية لأنها تخاطر بتوسيع الفجوة بين البلدان وتزيد من سوء التفاوتات القائمة. في مثل هذا العالم المنقسم ، سيكون الوصول إلى الأهداف الصعبة المطلوبة للحد من تغير المناخ مهمة أكثر صعوبة.

 

الكاتب الاشتراكات

قام كل من MN و PPR و RS و MH بوضع تصور للدراسة معًا ، وساهموا بدرجات مختلفة في جميع أقسام العمل. MN هو المؤلف الرئيسي في القسم التكنولوجي و PPR في القسم الجيوسياسي. ساهم كل من MN و PPR و RS و MH في كتابة ومراجعة الورقة النهائية. قرأ جميع المؤلفين النسخة المنشورة من المخطوطة ووافقوا عليها.
الكتاب تعلن أي تضارب في المصالح.

 

الاختصارات

الاختصارات التالية مستخدمة في هذه المخطوطة:
إعادة التشكيل الحراري ATR-Auto
تمويل الطاقة الجديدة BNEF-Bloomberg
الحرارة والقوة المجمعة CHP
الاختزال المباشر المباشر للحديد
المركبات الكهربائية
غازات الاحتباس الحراري - غازات الاحتباس الحراري
الوكالة الدولية للطاقة - وكالة الطاقة الدولية
الوكالة الدولية للطاقة المتجددة IRENA
LHV- قيمة تسخين أقل
الغاز الطبيعي المسال
ناقلات الهيدروجين العضوي السائل LOHC
غشاء التبادل PEM-البروتون
الكهروضوئية الكهروضوئية
مصادر الطاقة المتجددة RES
إصلاح غاز الميثان SMR-Steam
مستوى جاهزية تقنية TRL

 

تم نشر هذه المقالة في الأصل من قبل MDPI ، بازل ، سويسرا في 31 ديسمبر 2020 ، وتم إعادة نشرها وفقًا لـ Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International Public License. يمكنك قراءة المقال الأصلي هنا. الآراء المعبر عنها في هذا المقال هي آراء المؤلف وحده وليست WorldRef.

 

أعيد نشرها بواسطة : أكس كولديب سينغ

مراجع

1. Chaube، A .؛ تشابمان ، أ. شيجيتومي ، واي. هوف ، ك. ستابينز ، ج. دور الهيدروجين في تحقيق أهداف نظام الطاقة الياباني على المدى الطويل. الطاقات 2020، 13، 4539. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
2. الحكومة الاتحادية الألمانية - الوزارة الاتحادية للشؤون الاقتصادية والطاقة. الاستراتيجية الوطنية للهيدروجين. 2020. متاح على الإنترنت: https://www.bmwi.de/Redaktion/EN/Publikationen/Energie/the-national-hydrogen-strategy.pdf (تم الاطلاع عليه في 18 ديسمبر / كانون الأول 2020).
3. الحكومة الأسترالية. إستراتيجية الهيدروجين الوطنية الأسترالية. 2019. متاح على الإنترنت: https://www.industry.gov.au/data-and-publications/australias-national-hydrogen-strategy (تم الوصول إليه في 18 ديسمبر / كانون الأول 2020).
4. مفوضية الاتحاد الأوروبي. استراتيجية الهيدروجين لأوروبا المحايدة مناخيا. 2020. متاح على الإنترنت: https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/en/FS_20_1296 (تم الوصول إليه في 18 ديسمبر / كانون الأول 2020).
5. وكالة الطاقة الدولية. مستقبل الهيدروجين. 2019. متاح على الإنترنت: https://www.iea.org/reports/the-future-of-hydrogen (تم الوصول إليه في 10 ديسمبر 2020).
6. بلومبرج. بلومبرج: سلسلة من ثلاثة أجزاء حول طاقة الهيدروجين. 2020. متاح على الإنترنت: https://www.bloomberg.com/graphics/2020-opinion-hydrogen-green-energy-revolution-challenges-risks-advantages/oil.html (تم الوصول إليه في 11 ديسمبر / كانون الأول 2020).
7. ريفكين ، جيه. اقتصاد الهيدروجين. Tarcher-Putnam: New York، NY، USA، 2002. [الباحث العلمي من Google]
8. إيرينا. الهيدروجين: منظور الطاقة المتجددة. 2019. متاح على الإنترنت: https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2019/Sep/IRENA_Hydrogen_2019.pdf (تم الاطلاع عليه في 18 ديسمبر / كانون الأول 2020).
9. نيوبورو ، م. Cooley ، G. التطورات في سوق الهيدروجين العالمي: طيف ألوان الهيدروجين. خلايا الوقود الثور. 2020 ، 2020 ، 16-22. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
10. إيفانينكو ، أ. نظرة على ألوان الهيدروجين التي يمكن أن تعزز مستقبلنا. فوربس. 2020. متاح على الإنترنت: https://www.forbes.com/sites/forbestechcouncil/2020/08/31/a-look-at-the-colors-of-hydrogen-that-could-power-our-future/؟ sh = 3edf9d6e5e91 (تم الوصول إليه في 30 ديسمبر 2020).
11. سيتا ، ر. ريموندي ، ب. نوسان ، م. الهيدروجين الأخضر: الكأس المقدسة لإزالة الكربون؟ تحليل التأثيرات التقنية والجيوسياسية لاقتصاد الهيدروجين المستقبلي ؛ FEEM Nota di Lavoro ؛ Fondazione Eni Enrico Mattei: ميلانو ، إيطاليا ، 2020 ؛ حجم 2020. [الباحث العلمي من Google]
12- فان دي جراف ، ت. أوفرلاند ، أنا. شولتن ، د. ويستفال ك. الزيت الجديد؟ الجغرافيا السياسية والحوكمة الدولية للهيدروجين. دقة الطاقة. شركة علوم. 2020، 70، 101667. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
13. ديكل ، آر.الهيدروجين الأزرق كعامل تمكين للهيدروجين الأخضر: حالة ألمانيا ؛ ورق OIES ؛ معهد أكسفورد لدراسات الطاقة: أكسفورد ، المملكة المتحدة ، 2020. [الباحث العلمي من Google]
14. بلومبيرجنيف. توقعات اقتصاد الهيدروجين. 2020. متاح على الإنترنت: https://data.bloomberglp.com/professional/sites/24/BNEF-Hydrogen-Economy-Outlook-Key-Messages-30-Mar-2020.pdf (تم الوصول إليه في 18 ديسمبر / كانون الأول 2020).
15. الإمام ، ر. أوزكان ، هـ. Zamfirescu، C. تحديثات حول الدورات الحرارية الكيميائية الواعدة لإنتاج الهيدروجين النظيف باستخدام الطاقة النووية. J. نظيفة. همز. 2020، 262، 121424. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
16. بينسكي ، ر. Sabharwall ، P. ؛ Hartvigsen ، J. ؛ O'Brien، J. مراجعة مقارنة لتقنيات إنتاج الهيدروجين لأنظمة الطاقة النووية الهجينة. بروغ. نوكل. الطاقة 2020، 123، 103317. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
17. بينغ ، زي. لايجون ، دبليو. Songzhe ، سي ؛ Jingming، X. التقدم في إنتاج الهيدروجين النووي من خلال عملية اليود والكبريت في الصين. تجديد. الحفاظ. القس الطاقة. 2018 ، 81 ، 1802-1812. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
18- جيزنين ، س. تيموخوف ، ف. جوسيف ، أ. الجوانب الاقتصادية للطاقة النووية والهيدروجينية في العالم وروسيا. كثافة العمليات J. هيدروغ. الطاقة 2020، 45، 31353-31366. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
19. بهانداري ، ر. Trudewind ، كاليفورنيا ؛ Zapp ، P. تقييم دورة الحياة لإنتاج الهيدروجين عن طريق التحليل الكهربائي - مراجعة. J. نظيفة. همز. 2014، 85، 151–163. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
20. إيرينا. الهيدروجين من الطاقة المتجددة — آفاق التكنولوجيا لانتقال الطاقة. 2018. متاح على الإنترنت: https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2018/Sep/IRENA_Hydrogen_from_renewable_power_2018.pdf (تم الوصول إليه في 10 ديسمبر / كانون الأول 2020).
21. الوكالة الدولية للطاقة. تصبح قدرة التحليل الكهربائي العالمية عاملة سنويًا ، 2014-2023 ، تاريخيًا ومعلنًا عنه. 2020. متاح على الإنترنت: https://www.iea.org/data-and-statistics/charts/global-electrolysis-capacity-becoming-operational-annually-2014-2023-historical-and-announce (تم الوصول إليه في 10 ديسمبر 2020 ).
22. توماس د. الهيدروجين المتجدد - الحلقة المفقودة بين قطاعات الطاقة والغاز والصناعة والنقل. 2018. متاح على الإنترنت: https://hydrogeneurope.eu/sites/default/files/2018-06/2018-06_Hydrogenics_Company٪20presentation.compressed.pdf (تم الوصول إليه في 10 ديسمبر 2020).
23. القحطاني ، أ. باركنسون ، ب. هيلجاردت ، ك. شاه ، ن. Guillen-Gosalbez، G. الكشف عن التكلفة الحقيقية لطرق إنتاج الهيدروجين باستخدام تسييل دورة الحياة. تطبيق الطاقة 2021 ، 281 ، 115958. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
24. دامور دومينيك ، ر. سانتياغو ،. ؛ Leo، TJ Multicriteria analysis لتقنيات التحليل الكهربائي لمياه البحر لإنتاج الهيدروجين الأخضر في البحر. تجديد. الحفاظ. القس الطاقة. 2020، 133، 110166. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
25. كلويت ، إس. روهناو ، أو. Hirth، L. حول استخدام رأس المال في اقتصاد الهيدروجين: السعي لتقليل القدرة الخاملة في أنظمة الطاقة الغنية بمصادر الطاقة المتجددة. كثافة العمليات J. هيدروغ. الطاقة 2020، 46، 169–188. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
26. ربيع أ. كين ، أ. سورودي ، أ. الحواجز التقنية لتسخير الهيدروجين الأخضر: منظور نظام الطاقة. تجديد. الطاقة 2021 ، 163 ، 1580-1587. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
27. Proost، J. تقييم نقدي لمقياس الإنتاج المطلوب للتكافؤ الأحفوري للهيدروجين الإلكتروليتي الأخضر. كثافة العمليات J. هيدروغ. الطاقة 2020، 45، 17067–17075. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
28. Armijo، J.؛ Philibert ، C. الإنتاج المرن للهيدروجين الأخضر والأمونيا من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح المتغيرة: دراسة حالة لتشيلي والأرجنتين. كثافة العمليات J. هيدروغ. الطاقة 2020 ، 45 ، 1541-1558. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
29. الجمعية الملكية. خيارات لإنتاج الهيدروجين منخفض الكربون على نطاق واسع. 2018. متاح على الإنترنت: https://royalsociety.org/~/media/policy/projects/hydrogen-production/energy-briefing-green-hydrogen.pdf (تم الاطلاع عليه في 10 ديسمبر / كانون الأول 2020).
30. شهادة. معايير الهيدروجين Hy-SD. 2019. متاح على الإنترنت: https://www.certifhy.eu/images/media/files/CertifHy_2_deliverables/CertifHy_H2-criteria-definition_V1-1_2019-03-13_clean_endorsed.pdf (تم الوصول إليه في 18 ديسمبر / كانون الأول 2020).
31. فيليبرت ، ج. تقسيم الميثان والأمونيا الفيروزية. 2020. متاح على الإنترنت: https://www.ammoniaenergy.org/articles/methane-splitting-and-turquoise-ammonia/ (تم الوصول إليه في 10 ديسمبر / كانون الأول 2020).
32. نشرة خلايا الوقود. الألمانية والفرنسية TSOs في مذكرة تفاهم بشأن النقل وخلط الهيدروجين في شبكات الغاز الطبيعي. خلايا الوقود الثور. 2020، 2020، 10. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
33. Pellegrini، M .؛ جوزيني ، أ. Saccani ، C. تقييم أولي لإمكانية مزج الهيدروجين الأخضر بنسبة منخفضة في شبكة الغاز الطبيعي الإيطالية. الطاقات 2020، 13، 5570. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
34. Ekhtiari، A.؛ فلين ، د. Syron ، E. التحقيق في الحقن متعدد النقاط للهيدروجين الأخضر من الطاقة المتجددة المحدودة في شبكة الغاز. الطاقات 2020، 13، 6047. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
35. Cerniauskas، S. خوسيه شافيز جونكو ، أ. جروبي ، تي. روبينيوس ، م. Stolten ، D. خيارات إعادة تخصيص خطوط أنابيب الغاز الطبيعي للهيدروجين: تقدير التكلفة لدراسة حالة في ألمانيا. كثافة العمليات J. هيدروغ. الطاقة 2020، 45، 12095-12107. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
36. Nguyen، TT؛ بارك ، شبيبة ؛ كيم ، و. نهم ، SH ؛ Beak ، UB البيئة التقصف الهيدروجين لخط أنابيب الصلب X70 في ظل ظروف خليط الغازات المختلفة مع اختبارات التثقيب الصغيرة في الموقع. ماتر. علوم. م. A 2020، 781، 139114. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
37. ولف ، سي. Reuß، M.؛ جروبي ، تي. زاب ، ص. روبينيوس ، م. Hake ، JF ؛ ستولتن ، د. تقييم دورة الحياة لانتقال الهيدروجين وخيارات التوزيع. J. نظيفة. همز. 2018 ، 199 ، 431-443. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
38. إيشيموتو ، ي. فولدسوند ، م. Nekså، P.؛ روسانالي ، إس. بيرستاد ، د. Gardarsdottir، SO إنتاج ونقل الهيدروجين على نطاق واسع من النرويج إلى أوروبا واليابان: تحليل سلسلة القيمة ومقارنة الهيدروجين السائل والأمونيا كناقلات للطاقة. كثافة العمليات J. هيدروغ. الطاقة 2020، 45، 32865–32883. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
39. Boretti، A. إنتاج الهيدروجين للتصدير من طاقة الرياح والطاقة الشمسية والغاز الطبيعي والفحم في أستراليا. كثافة العمليات J. هيدروغ. الطاقة 2020 ، 45 ، 3899-3904. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
40. Gallardo، FI؛ مونفورتي فيراريو ، أ. لاماجنا ، م. بوكي ، إي. أستياسو جارسيا ، د. Baeza-Jeria، TE تحليل اقتصادي تقني لإنتاج الهيدروجين الشمسي عن طريق التحليل الكهربائي في شمال تشيلي وحالة التصدير من صحراء أتاكاما إلى اليابان. كثافة العمليات J. هيدروغ. الطاقة 2020 ، تحت الطبع. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
41. Heuser، PM؛ رايبيرج ، د. جروبي ، تي. روبينيوس ، م. ستولتن ، د. التحليل الاقتصادي التقني لصلة تجارة الطاقة المحتملة بين باتاغونيا واليابان على أساس الهيدروجين الخالي من ثاني أكسيد الكربون. كثافة العمليات J. هيدروغ. الطاقة 2 ، 2019 ، 44-12733. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
42. الرماد ، ن. ت. سكاربرو ، الإبحار على الطاقة الشمسية: هل تستطيع الأمونيا الخضراء إزالة الكربون من الشحن الدولي؟ صندوق الدفاع عن البيئة: لندن ، المملكة المتحدة ، 2019. [الباحث العلمي من Google]
43- مياوكا. مياوكا ، هـ. إيتشيكاوا ، ت. إيتشيكاوا ، ت. Kojima ، Y. إنتاج الهيدروجين عالي النقاء من الأمونيا لخلية وقود PEM. كثافة العمليات J. هيدروغ. الطاقة 2018 ، 43 ، 14486-14492. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
44. Reuß، M .؛ جروبي ، تي. روبينيوس ، م. Stolten ، D. سلسلة توريد الهيدروجين ذات الدقة المكانية: تحليل مقارن لتقنيات البنية التحتية في ألمانيا. تطبيق الطاقة 2019 ، 247 ، 438-453. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
45. Tlili، O.؛ مانسيلا ، سي. لينين ، ياء ؛ Reuß، M.؛ جروبي ، تي. روبينيوس ، م. أندريه ، ج. بيريز ، واي. لو دويغو ، أ. Stolten، D. النمذجة الجغرافية المكانية للبنية التحتية للهيدروجين في فرنسا من أجل تحديد سلاسل التوريد الأكثر ملاءمة. كثافة العمليات J. هيدروغ. الطاقة 2020، 45، 3053-3072. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
46. ​​لهناوي أ. وولف ، سي ؛ هاينريشس ، هـ. Dalmazzone، D. تحسين نظام نقل الهيدروجين للتنقل عبر شاحنات الهيدروجين المضغوط. كثافة العمليات J. هيدروغ. الطاقة 2019 ، 44 ، 19302–19312. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
47. Moradi، R.؛ Groth ، KM تخزين وتسليم الهيدروجين: مراجعة لأحدث التقنيات وتحليل المخاطر والموثوقية. كثافة العمليات J. هيدروغ. الطاقة 2019 ، 44 ، 12254-12269. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
48. Bracha، M. لورينز ، ج. باتزيلت ، أ. Wanner، M. تسييل الهيدروجين على نطاق واسع في ألمانيا. كثافة العمليات J. هيدروغ. الطاقة 1994 ، 19 ، 53-59. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
49 - Wijayanta، AT؛ أودا ، تي. بورنومو ، CW ؛ كاشيواغي ، تي. عزيز ، م. الهيدروجين السائل ، ميثيل سيكلوهكسان ، والأمونيا كمخزون محتمل للهيدروجين: مراجعة مقارنة. كثافة العمليات J. هيدروغ. الطاقة 2019 ، 44 ، 15026-15044. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
50- Aakko-Saksa، PT؛ طباخ ، سي ؛ كيفيهو ، ياء ؛ Repo ، T. ناقلات الهيدروجين العضوي السائل لنقل وتخزين الطاقة المتجددة - المراجعة والمناقشة. ياء مصادر الطاقة 2018 ، 396 ، 803-823. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
51. Brey، J. استخدام الهيدروجين كنظام تخزين للطاقة الموسمية لإدارة نشر الطاقة المتجددة في إسبانيا بحلول عام 2030. Int. J. هيدروغ. الطاقة 2020 ، تحت الطبع. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
52. Reuß، M.؛ جروبي ، تي. روبينيوس ، م. بريستر ، ص ؛ Wasserscheid ، P. ؛ Stolten، D. التخزين الموسمي والناقلات البديلة: نموذج سلسلة توريد الهيدروجين المرن. تطبيق الطاقة 2017 ، 200 ، 290-302. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
53. زيفار د. كومار ، س. Foroozesh، J. تخزين الهيدروجين تحت الأرض: مراجعة شاملة. كثافة العمليات J. هيدروغ. الطاقة 2020 ، تحت الطبع. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
54. Caglayan، DG؛ ويبر ، ن. Heinrichs، HU؛ لينسين ، ياء ؛ روبينيوس ، م. كوكلا ، بنسلفانيا ؛ Stolten ، D. الإمكانات الفنية لكهوف الملح لتخزين الهيدروجين في أوروبا. كثافة العمليات J. هيدروغ. الطاقة 2020، 45، 6793-6805. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
55. Tarkowski، R. وجهات نظر استخدام السطح الجيولوجي لتخزين الهيدروجين في بولندا. كثافة العمليات J. هيدروغ. الطاقة 2017، 42، 347–355. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
56. باي ، م. سونغ ، ك. الشمس ، واي. هو ، م. لي ، واي. Sun، J. لمحة عامة عن تكنولوجيا تخزين الهيدروجين تحت الأرض وآفاقها في الصين. جيه بيت. علوم. م. 2014 ، 124 ، 132-136. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
57. Lemieux، A. شكروبين ، أ. شارب ، ك.الجدوى الجيولوجية لتخزين الهيدروجين تحت الأرض في كندا. كثافة العمليات J. هيدروغ. الطاقة 2020، 45، 32243–32259. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
58. Hirscher، M.؛ يارتيز ، فيرجينيا ؛ باريكو ، م. بيلوستا فون كولب ، ياء ؛ بلانشارد ، د. بومان ، آر سي ؛ مكنسة ، موانئ دبي ؛ باكلي ، سي ؛ تشانغ ، ف. تشين ، ب. وآخرون. مواد لتخزين الطاقة المعتمدة على الهيدروجين - التقدم الماضي والحديث والتوقعات المستقبلية. J. أشابة. كومب. 2020، 827، 153548. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
59. كرو ، جي إم تخزين الهيدروجين يصبح حقيقة. عالم الكيمياء. 2019. متاح على الإنترنت: https://www.chemistryworld.com/features/hydrogen-storage-gets-real/3010794.article (تم الوصول إليه في 18 ديسمبر 2020).
60. Collins، L. World First for Solid-State Green Hydrogen at Hybrid Solar Project. 2020. متاح على الإنترنت: https://www.rechargenews.com/transition/world-first-for-solid-state-green-hydrogen-at-hybrid-solar-project/2-1-771319 (تم الوصول إليه في 18 ديسمبر / كانون الأول 2020) ).
61. توصيل الطاقة. منتجات خلايا الوقود لمعدات مناولة المواد. 2020. متاح على الإنترنت: https://www.plugpower.com/fuel-cell-power/gendrive/ (تم الوصول إليه في 18 ديسمبر 2020).
62. Kakoulaki، G.؛ كوجياس ، أنا. تايلور ، ن. دولسي ، ف. مويا ، ياء ؛ Jäger-Waldau، A. Green hydrogen in Europe - تقييم إقليمي: استبدال الإنتاج الحالي بالتحليل الكهربائي الذي يعمل بالطاقة المتجددة. محادثة الطاقة. ماناج. 2020 ، 113649 ، تحت الطبع. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
63. بهاسكار أ. الأسدي ، م. Nikpey Somehsaraei، H. إزالة الكربون من صناعة الحديد والصلب مع التخفيض المباشر لخام الحديد بالهيدروجين الأخضر. الطاقات 2020، 13، 758. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
64- الوكالة الدولية للطاقة. Global EV Outlook 2020. 2020. متاح على الإنترنت: https://www.iea.org/reports/global-ev-outlook-2020 (تم الوصول إليه في 10 ديسمبر 2020).
65- الوكالة الدولية للطاقة. Global EV Outlook 2019. 2019. متاح على الإنترنت: https://www.iea.org/reports/global-ev-outlook-2019 (تم الوصول إليه في 10 ديسمبر 2020).
66. مسح TCP، IA 2019 حول عدد المركبات التي تعمل بخلايا الوقود ومحطات التزود بالوقود بالهيدروجين والأهداف. 2019. متاح على الإنترنت: https://www.ieafuelcell.com/fileadmin/publications/2019-04_AFC_TCP_survey_status_FCEV_2018.pdf (تم الوصول إليه في 10 ديسمبر 2020).
67. Wanitschke، A.؛ هوفمان ، س. هل المركبات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات هي المستقبل؟ مقارنة عدم اليقين مع محركات الهيدروجين والاحتراق. بيئة. إنوف. شركة عبور. 2020 ، 35 ، 509-523. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
68. FuelCellsWorks. 600 HYPE Hydrogen Taxis مخطط لها في باريس لنهاية عام 2020. 2020. متاح على الإنترنت: https://fuelcellsworks.com/news/thursday-throwback-spotlight-600-hype-hydrogen-taxis-planned-in-paris-for- نهاية عام 2020 / (تم الاطلاع عليه في 10 ديسمبر / كانون الأول 2020).
69. Hall، M. خطط لـ 50,000،2020 سيارة أجرة تعمل بالهيدروجين في باريس. 2020. متاح على الإنترنت: https://www.pv-magazine.com/11/12/50000/plans-for-10-hydrogen-powered-taxis-in-paris/ (تم الوصول إليه في 2020 ديسمبر / كانون الأول XNUMX).
70. Bae، S. لي ، إي. هان ، ج. التخطيط متعدد الفترات لشبكة إمداد الهيدروجين للتزود بالوقود لمركبات خلايا الوقود الهيدروجينية في المناطق الحضرية. الاستدامة 2020، 12، 4114. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
71- جروجر ف. Dylewski ، L. روبينيوس ، م. Stolten، D. Carsharing مع مركبات خلايا الوقود: تحجيم محطات التزود بالوقود بالهيدروجين على أساس سلوك التزود بالوقود. تطبيق الطاقة 2018 ، 228 ، 1540-1549. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
72. Lee، DY؛ الجويني ، أ. كوتز ، أ. فيجاياغوبال ، ر. Marcinkoski ، J. آثار دورة الحياة لتكنولوجيا المركبات الكهربائية بخلايا وقود الهيدروجين للشاحنات المتوسطة والثقيلة. مصادر الطاقة 2018 ، 393 ، 217-229. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
73. الحناش ، م. الأحمدي ، ص. جوزمان ، إل. بيك أب ، إس. Kjeang ، E. تقييم دورة الحياة لشاحنات الهيدروجين والديزل ذات الوقود المزدوج من فئة 8 للخدمة الشاقة. كثافة العمليات J. هيدروغ. الطاقة 2019، 44، 8575–8584. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
74. مولهولاند ، إي. تيتر ، ياء ؛ كازولا ، ب. ماكدونالد ، زي. Ó Gallachóir، BP المسافة الطويلة نحو إزالة الكربون عن الشحن البري - تقييم عالمي حتى عام 2050. Appl. الطاقة 2018 ، 216 ، 678-693. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
75. كونولي ، د. الجدوى الاقتصادية للطرق الكهربائية مقارنة بالنفط والبطاريات لجميع أشكال النقل البري. مراجعة إستراتيجية الطاقة 2017 ، 18 ، 235-249. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
76. نشرة خلايا الوقود. تضع ASKO أربع شاحنات سكانيا تعمل بخلايا وقود الهيدروجين الكهربائية في الخدمة في النرويج. خلايا الوقود الثور. 2020، 2020، 1. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
77. نشرة خلايا الوقود. تبدأ H2-Share عرضًا توضيحيًا لشاحنة تعمل بالهيدروجين في هولندا. خلايا الوقود الثور. 2020، 2020، 4. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
78- نشرة خلايا الوقود. تقوم شركة Clean Logistics JV بتحويل شاحنات الديزل إلى هيدروجين هجين. خلايا الوقود الثور. 2019 ، 2019 ، 4-5. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
79- نشرة خلايا الوقود. إيرليكيد ، روتردام رابط لتعزيز شاحنات الهيدروجين والبنية التحتية. خلايا الوقود الثور. 2020، 2020، 4. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
80- Lao، J .؛ سونغ ، ح. وانغ ، سي. تشو ، واي. وانج جيه. الحد من انبعاثات الملوثات الجوية وغازات الاحتباس الحراري للشاحنات الثقيلة عن طريق استبدال الديزل بالهيدروجين في منطقة بكين - تيانجين - خبي - شاندونغ ، الصين. كثافة العمليات J. هيدروغ. الطاقة 2020. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
81- Kast، J.؛ موريسون ، ج. جانجلوف ، جي جي ؛ فيجاياغوبال ، ر. Marcinkoski، J. تصميم الشاحنات الكهربائية التي تعمل بخلايا وقود الهيدروجين في سوق متنوعة ومتوسطة وثقيلة. الدقة. Transp. اقتصاد. 2018 ، 70 ، 139-147. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
82. تيرول ، HS The CHIC Project. 2020. متاح على الإنترنت: https://www.h2-suedtirol.com/en/projects/chic/ (تم الوصول إليه في 6 ديسمبر 2020).
83. Loría، LE؛ واتسون ، ف. كيسو ، تي. Phimister، E. التحقيق في تفضيلات المستخدمين للحافلات منخفضة الانبعاثات: تجارب من أكبر أسطول حافلات الهيدروجين في أوروبا. J. اختيار النموذج. 2019، 32، 100169. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
84. Hua، T .؛ أهلواليا ، ر. Eudy ، L. سنجر ، جي ؛ جيرمر ، ب. Asselin-Miller ، N. ؛ فيسيل ، إس. باترسون ، تي. Marcinkoski ، J. حالة الحافلات الكهربائية التي تعمل بخلايا وقود الهيدروجين في جميع أنحاء العالم. مصادر الطاقة 2014 ، 269 ، 975-993. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
85. Lozanovski، A.؛ وايتهاوس ، إن. كو ، ن. Whitehouse، S. تقييم الاستدامة لحافلات خلايا الوقود في النقل العام. الاستدامة 2018 ، 10 ، 1480. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
86. Lee، DY؛ الجويني ، أ. Vijayagopal، R. الآثار البيئية الجيدة لأهداف الاقتصاد في استهلاك الوقود للحافلات الكهربائية التي تعمل بخلايا وقود الهيدروجين في الولايات المتحدة. سياسة الطاقة 2019 ، 128 ، 565-583. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
87. Piraino، F.؛ جينوفيز ، م. Fragiacomo، P. نحو مفهوم تنقل جديد للقطارات الإقليمية والبنية التحتية للهيدروجين. محادثة الطاقة. ماناج. 2020، مقالة تحت الطبع، 113650. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
88. نشرة خلايا الوقود. محطة الهيدروجين لقطارات الركاب هيسن. خلايا الوقود الثور. 2020، 2020، 9. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
89. نشرة خلايا الوقود. ألستوم ، شركة إيفرسهولت للسكك الحديدية تستثمر مليون جنيه إسترليني أخرى في قطار بريز الهيدروجين. خلايا الوقود الثور. 1، 2020، 2020. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
90. نشرة خلايا الوقود. ألستوم ، سنام يطوران قطارات الهيدروجين في إيطاليا. خلايا الوقود الثور. 2020 ، 2020 ، 4. [الباحث العلمي من Google]
91. Bicer، Y .؛ Dincer، I. فئات التأثير البيئي للمركبات البحرية العابرة للمحيطات التي تعمل بالهيدروجين والأمونيا: تقييم مقارن. كثافة العمليات J. هيدروغ. الطاقة 2018، 43، 4583-4596. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
92. باروتاجي ، أ. ويلبرفورس ، تي. رمضان م. العلبي ، إيه جي تحقيق شامل حول تكنولوجيا خلايا الوقود والهيدروجين في قطاعي الطيران والفضاء. تجديد. الحفاظ. القس الطاقة. 2019 ، 106 ، 31-40. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
93- شركة إيرباص. مشروع ايرباص زيرو. 2020. متاح على الإنترنت: https://www.airbus.com/newsroom/stories/these-new-Airbus-concept-aircraft-have-one-thing-in-common.html (تم الوصول إليه في 6 ديسمبر / كانون الأول 2020).
94. Lo Basso، G.؛ ناستاسي ، ب. أستياسو جارسيا ، د. Cumo، F. كيفية التعامل مع مزيج الغاز الطبيعي المخصب بالهيدروجين في إجراءات قياس كفاءة الاحتراق للغلايات التقليدية ومراجل التكثيف. الطاقة 2017 ، 123 ، 615-636. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
95. Schiro، F.؛ ستوباتو ، أ. Benato، A. نمذجة وتحليل تأثير الغاز الطبيعي المخصب بالهيدروجين على غلايات الغاز المنزلي من منظور إزالة الكربون. ريسور الكربون. المحادثة. 2020 ، 3 ، 122-129. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
96. Wahl، J.؛ Kallo، J. التقييم الكمي لمزج الهيدروجين في شبكات الغاز الأوروبية وتأثيره على عملية الاحتراق لمحركات الغاز كبيرة التجويف. كثافة العمليات J. هيدروغ. الطاقة 2020، 45، 32534-32546. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
97. Meziane، S. بن طبش ، أ. دراسة عددية للوقود الممزوج ، احتراق الغاز الطبيعي والهيدروجين في جهاز الاحتراق الغني / المروي / الهزيل لتوربينات الغاز الصغيرة. كثافة العمليات J. هيدروغ. الطاقة 2019، 44، 15610–15621. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
98- ح 21. مشروع H21. 2016. متاح على الإنترنت: https://www.h21.green/ (تم الوصول إليه في 6 ديسمبر / كانون الأول 2020).
99. Hy4Heat. مشروع Hy4Heat. 2018. متاح على الإنترنت: https://www.hy4heat.info/ (تم الوصول إليه في 6 ديسمبر 2020).
100- ووستر - بوش. غلاية تعمل بالهيدروجين. 2020. متاح على الإنترنت: https://www.worcester-bosch.co.uk/hydrogen (تم الوصول إليه في 6 ديسمبر 2020).
101. SNG. مشروع H100 Fife. 2020. متاح على الإنترنت: https://www.sgn.co.uk/H100Fife (تم الوصول إليه في 6 ديسمبر 2020).
102- Taanman، M.؛ دي جروت ، أ. كيمب ، ر. Verspagen، B. مسارات الانتشار للتوليد المشترك الجزئي باستخدام الهيدروجين في هولندا. J. نظيفة. همز. 2008 ، 16 ، S124 – S132. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
103- ج. لوكار. Virtič، P. إمكانية تكامل الهيدروجين لتحقيق الاكتفاء الذاتي الكامل من الطاقة في المباني السكنية مع أنظمة تخزين الخلايا الكهروضوئية والبطارية. كثافة العمليات J. هيدروغ. الطاقة 2020، 45، 34566-34578. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
104. McPherson، M.؛ جونسون ، ن. Strubegger، M. دور تخزين الكهرباء وتقنيات الهيدروجين في تمكين انتقالات عالمية للطاقة منخفضة الكربون. تطبيق الطاقة 2018، 216، 649–661. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
105. Ozawa، A .؛ كودوه ، واي. كيتاجاوا ، ن. Muramatsu، R. انبعاثات ثاني أكسيد الكربون لدورة الحياة من توليد الطاقة باستخدام ناقلات طاقة الهيدروجين. كثافة العمليات J. هيدروغ. الطاقة 2 ، 2019 ، 44-11219. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
106. ماتسو ، واي. إندو ، إس. ناجاتومي ، واي. شيباتا ، واي. كومياما ، ر. Fujii ، Y. تحليل كمي لمزيج توليد الطاقة الأمثل في اليابان في عام 2050 ودور الهيدروجين الخالي من ثاني أكسيد الكربون. الطاقة 2 ، 2018 ، 165-1200. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
107- شولجا ر. بوتيلوفا ، أنا. سميرنوفا ، ت. Ivanova، N. تقنيات آمنة وخالية من النفايات باستخدام توليد الطاقة الكهربائية الهيدروجينية. كثافة العمليات J. هيدروغ. الطاقة 2020 ، 45 ، 34037-34047. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
108. كافيتسيس أ. زيوغو ، سي. بانوبولوس ، ك. بابادوبولو ، إس. Seferlis، P.؛ Voutetakis، S. استراتيجيات إدارة الطاقة القائمة على الأوتوماتيكية الهجينة للشبكات الصغيرة الجزرية ذات المصادر المتجددة والبطاريات والهيدروجين تجديد. الحفاظ. القس الطاقة. 2020، 134، 110118. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
109- كالاماراس ، إي. بيليكوكيا ، م. لين ، زي ؛ شو ، ب. ؛ وانغ ، ح. Xuan، J. التقييم التكنولوجي الاقتصادي لنظام DC الهجين خارج الشبكة لتوليد الحرارة والطاقة في الجزر النائية. بروسيديا الطاقة 2019 ، 158 ، 6315-6320. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
110. Gracia، L .؛ كاسيرو ، ص. بوراسو ، سي. Chabert ، A. استخدام الهيدروجين في مواقع خارج الشبكة ، تقييم تقني اقتصادي. Energies 2018، 11، 3141. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
111- بفلوجمان ف. Blasio ، ND الجيوسياسية والآثار السوقية للهيدروجين المتجدد. التبعيات الجديدة في عالم الطاقة منخفض الكربون. 2020. تقرير مركز هارفارد بيلفر للعلوم والشؤون الدولية ، مارس 2020.
112- إيرينا. الهيدروجين الأخضر: دليل لصنع السياسات. 2020. International Renewable Energy Agency، Abu Dhabi، November 2020. متاح على الإنترنت: https://www.irena.org/publications/2020/Nov/Green-hydrogen (تم الاطلاع عليه في 18 ديسمبر / كانون الأول 2020).
113- حكيما ، ك. ؛ تسوجيموتو ، م. تاكيوتشي ، م. كاجيكاوا ، Y. تحليل الانتقال لتخصيص الميزانية لمشاريع التقنيات المتعلقة بالهيدروجين في اليابان. الاستدامة 2020، 12، 8546. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
114- منغ ، س. قو ، أ. وو ، العاشر ؛ تشو ، إل. تشو ، ياء ؛ ليو ، ب. Mao، Z. الوضع الراهن لاستراتيجية الهيدروجين في الصين في مجال النقل والمقارنات الدولية. كثافة العمليات J. هيدروغ. الطاقة 2020 ، تحت الطبع. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
115. SPGLOBAL. كيف يمكن للهيدروجين أن يغذي انتقال الطاقة. 2020. متاح على الإنترنت: https://www.spglobal.com/ratings/en/research/articles/201119-how-hydrogen-can-fuel-the-energy-transition-11740867 (تم الوصول إليه في 18 ديسمبر / كانون الأول 2020).
116. كان ، استراتيجية الهيدروجين والمنظورات الصناعية لكوريا الجنوبية الجنوبية. 2020. متاح على الإنترنت: https://www.ifri.org/sites/default/files/atoms/files/sichao_kan_hydrogen_korea_2020_1.pdf (تم الاطلاع عليه في 18 ديسمبر / كانون الأول 2020).
117. ريستاد إنرجي. حروب الهيدروجين: الحكومات تسابق لزيادة إنتاج الهيدروجين الأخضر. Rystad Energy: أوسلو ، النرويج ، 2020. [الباحث العلمي من Google]
118- هارتلي ، ب. Au، V. نحو صناعة هيدروجين واسعة النطاق لأستراليا. الهندسة 2020، 6، 1346–1348. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]
119. Council، TA مشروع أكوا باور - إير برودكتس المشترك لشركة gReen Hydrogen: سياسة سعودية جديدة للطاقة؟ 2020. Atlantic Council ، 24 يوليو 2020. متاح على الإنترنت: https://www.atlanticcouncil.org/blogs/energysource/the-acwa-power-air-products-joint-venture-for-green-hydrogen-a-new- Saudi-Energy-policy / (تم الدخول في 18 ديسمبر 2020).
120. SPGLOBAL. الإمارات تستثمر في مشاريع الهيدروجين الأخضر والأزرق كجزء من تحرك الطاقة النظيفة: مسؤول. 2020. متاح على الإنترنت: https://www.spglobal.com/platts/en/market-insights/latest-news/electric-power/101920-uae-investing-in-green-and-blue-hydrogen-projects-as -جزء-من-طاقة-نظيفة-نقل-مسؤول (تم الدخول في 18 ديسمبر / كانون الأول 2020).
121- سميث ، م. المغرب يهدف إلى دور الهيدروجين الأخضر العالمي. اقتصادي الهيدروجين. 2020. متاح على الإنترنت: https://pemedianetwork.com/hydrogen-economist/articles/green-hydrogen/2020/morocco-aims-for-global-green-hydrogen-role (تم الوصول إليه في 18 ديسمبر / كانون الأول 2020).
122- إيشيكاوا ، ي.تخطط روسيا لتصدير الهيدروجين إلى آسيا في تحول أخضر. آسيا نيكاي. 2020. متاح على الإنترنت: https://asia.nikkei.com/Editor-s-Picks/Interview/Russia-plans-to-export-hydrogen-to-Asia-in-green-shift#:~:text=Russia٪ 20 تنتج٪ 20 هيدروجين٪ 20now٪ 20 for ، زيادة٪ 20it٪ 20tenfold٪ 20by٪ 202035 (تم الوصول إليه في 18 ديسمبر 2020).
123. استراتيجية &. فجر الهيدروجين الأخضر - الحفاظ على حافة دول مجلس التعاون الخليجي في عالم منزوع الكربون. 2020. متاح على الإنترنت: https://www.strategyand.pwc.com/m1/en/reports/2020/the-dawn-of-green-hydrogen/the-dawn-of-green-hydrogen.pdf (تم الوصول إليه في 11 ديسمبر 2020).
124- مبادرة العمود الفقري الأوروبية للهيدروجين. العمود الفقري الأوروبي للهيدروجين. 2020. متاح على الإنترنت: https://gasforclimate2050.eu/sdm_downloads/european-hydrogen-backbone/ (تم الوصول إليه في 18 ديسمبر / كانون الأول 2020).
125. فرانك أ. باراتي ، جي. جرين هيدروجين: دليل لصنع السياسات. 2020. S&P Global Platts ، 9 ديسمبر 2020. متاح على الإنترنت: https://www.spglobal.com/platts/en/market-insights/latest-news/metals/120920-european-groups-join-hydrogen-project-targeting -2 كجم إنتاج (تم الوصول إليه في 18 ديسمبر / كانون الأول 2020).
126. Ratcliffe، V. المملكة العربية السعودية ترسل أمونيا زرقاء إلى اليابان في أول شحنة في العالم. 2020. متاح على الإنترنت: https://www.bloomberg.com/news/articles/2020-09-27/saudi-arabia-sends-blue-ammonia-to-japan-in-world-first-shipment (تم الوصول إليه في 11 ديسمبر 2020).
127. Velazquez Abad، A.؛ Dodds ، PE مبادرات توصيف الهيدروجين الأخضر: التعاريف والمعايير وضمانات المنشأ والتحديات. سياسة الطاقة 2020، 138، 111300. [الباحث العلمي من Google] [CrossRef]