يعتبر الهيدروجين أحدث ضجة في دوائر الطاقة، حيث تم الترحيب به باعتباره خيار وقود أنظف ينبعث منه الماء فقط عند حرقه. ومع ذلك، تشير الأبحاث الحديثة إلى أن الهيدروجين والوقود الأحفوري قد يكونان أصدقاء أكثر من كونهما أعداء. تتعمق هذه المقالة في التداخلات والتأثيرات البيئية والمصالح الخاصة التي تربط بشكل متناقض بين اقتصاد الهيدروجين “النظيف” واستخراج الوقود الأحفوري.
الضجيج المستقبلي والمشاكل الحالية
المسؤولون الحكوميون وقادة الصناعة على جانبي المحيط الأطلسي يتحدثون عن الهيدروجين (H2). وبينما تدرس الولايات المتحدة مشروع قانون ائتمان ضريبي بقيمة 10 مليارات دولار لتمويل إنتاج الهيدروجين، خصصت الدول الأعضاء في الاتحاد الأوروبي بالفعل ما يقرب من 20 مليار يورو كمساعدات مباشرة للشركات الخاصة التي تعمل على تطوير مشاريع الهيدروجين. وللمقارنة، في أوروبا، تلقت الطاقة الشمسية وطاقة الرياح على التوالي 25 مليار يورو و 15 مليار يورو في عام 2022 (وهو العام القياسي لإعانات دعم الطاقة المنخفضة الكربون). يتم تبرير هذا الإسراف في تخصيص التمويل العام من خلال التوقعات التي تشير إلى زيادة الطلب على الهيدروجين بمقدار خمسة أضعاف على الأقل بحلول عام 2050 للتوافق مع معظم سيناريوهات المناخ التي تتراوح بين 1.5 إلى 2 درجة مئوية. وبينما يجادل المحللون بأن الهيدروجين وحده يمكن أن يساهم في إزالة الكربون من 18% من أنظمة الطاقة وتلبية 22% من الطلب النهائي على الطاقة، لا تزال هناك أسئلة حول كيفية نشره على نطاق واسع.
إنتاج الهيدروجين هو عملية متعطشة للطاقة. كل مرحلة من مراحل التحويل من الطاقة (مثل الكهرباء) إلى الهيدروجين والعودة تبدد الطاقة. ونتيجة لذلك، فإن كفاءة الهيدروجين الأخضر ذهاباً وإياباً ــ الذي يتم تصنيعه عن طريق التحليل الكهربائي باستخدام مصادر منخفضة الكربون مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية ــ تبلغ حالياً نسبة متواضعة تتراوح بين 20% إلى 40%. وهذا أقل بكثير من البدائل مثل بطاريات الطاقة المائية التي يتم ضخها والهواء المضغوط وبطاريات التدفق.
وعلى الرغم من الضجيج حول قدرته على إزالة الكربون، فإن أقل من 0.1% من الهيدروجين يُستخدم حاليًا في أنظمة الطاقة. كما هو موضح في الصورة أدناه، فإن ما يقرب من نصف ما يقرب من 100 مليون طن من الهيدروجين المستهلك عالميًا كل عام يذهب إلى تكرير النفط. ويتم استهلاك 30% أخرى لتصنيع الأسمدة المعتمدة على الأمونيا (NH4) للزراعة الصناعية. ومن المثير للاهتمام أن أزمة الأسمدة العالمية الأخيرة مرتبطة أيضًا بإنتاج الهيدروجين. نظرًا لأن معظم الهيدروجين (> 60٪) يتم إنتاجه باستخدام الميثان والماء في عملية تسمى الإصلاح بالبخار والميثان (SMR)، فقد تسبب ارتفاع أسعار الغاز الطبيعي في الفترة 2021-2022 في ارتفاع أسعار الأسمدة بشكل كبير.
اقتصاد الهيدروجين في عام 2022. المصدر: https://doi.org/10.1016/j.eist.2024.100817
ترتبط تكلفة الهيدروجين ارتباطًا وثيقًا بأسعار الوقود الأحفوري، حيث يتم إنتاج 99.9% منه إما من الغاز الطبيعي أو النفط أو الفحم. وتعادل احتياجاتها من الطاقة ما يعادل ملياري برميل من النفط سنوياً، وهو ما يعادل تقريباً استهلاك اليابان النهائي من الطاقة. إن التخلص من استخدامات الهيدروجين الحالية يمكن أن يوفر أكثر من 2% من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية سنويًا (900 مليون طن من ثاني أكسيد الكربون). ومع ذلك، فإن هذا ليس سوى جزء من الصورة، لأن إنتاج الهيدروجين يؤدي أيضًا إلى انبعاث غازات دفيئة أخرى على طول سلسلة التوريد، مثل الميثان. يستخدم الهيدروجين الناتج عن إصلاح غاز الميثان بالبخار وحده 6% من الاستهلاك العالمي للغاز الطبيعي سنويًا. أضف إلى هذا الرقم خسائر غاز الميثان الناجمة عن معدلات التسرب التي تتجاوز 3% بشكل منتظم أثناء عملية الاستخراج والنقل، فيتبين لك أن “اقتصاد الهيدروجين” الحالي يطلق ما يزيد على نصف انبعاثات الغازات المسببة للانحباس الحراري العالمي في أفريقيا.
المصالح الصناعية
التحدي الرئيسي الذي يواجه صناعة الهيدروجين هو اعتمادها على الوقود الأحفوري. تتلخص الإجابة التي تقدمها شركات النفط والغاز في نشر تكنولوجيات احتجاز الكربون وتخزينه. ومع ذلك، فقد حذر العلماء بشدة من النتائج المتناقضة للاعتماد على الغاز الطبيعي لإنتاج “الهيدروجين الأزرق” (من SMR + CCS)، إلى جانب “الخطر الأخلاقي” الذي قد ينطوي عليه مضاعفة الاستثمارات في البنية التحتية المرتبطة بالوقود الأحفوري مثل احتجاز وتخزين الكربون. وبينما يستمر الجدل حول جدوى الهيدروجين الأزرق، فمن المؤكد أن هذا النهج سيفيد قطاعات معينة من الصناعة.
تدافع شركات الغاز، وخاصة مشغلي أنظمة النقل، بشدة عن الهيدروجين الأزرق وتجديد شبكات الغاز لاستيعاب نقل الهيدروجين. وهذا من شأنه أن يوفر عليهم الإحراج الناتج عن تشغيل شبكة تفرغ تدريجياً من الأصول العالقة. على سبيل المثال، هذا هو الموقف الذي تدافع عنه مبادرة العمود الفقري للهيدروجين الأوروبي، وهي مبادرة فرعية من تحالف الغاز من أجل المناخ. تم إطلاق EHB في صيف عام 2020 كاتحاد يضم 32 مشغلًا لأنظمة نقل الغاز يديرون معظم البنية التحتية للغاز الطبيعي في أوروبا. وقد اكتسبت حملتهم المزيد من الاهتمام، مع ظهور فكرة “العمود الفقري للهيدروجين” بشكل متكرر في الاتصالات الرسمية للمفوضية الأوروبية. تمت الموافقة أيضًا على إمكانية إعادة استخدام البنية التحتية لغاز الميثان من أجل الهيدروجين من قبل مطوري الطاقة الآخرين، بما في ذلك الموافقة على محطات الغاز الطبيعي المسال الجديدة في ألمانيا منذ عام 2020 بالإضافة إلى خط أنابيب الغاز Nord Stream 2 سيئ السمعة، الذي يربط روسيا بأوروبا حتى ذلك الحين. تم تخريبه في سبتمبر 2022.
وتسيطر شركات الوقود الأحفوري أيضًا على مرافق إنتاج الهيدروجين الحالية، والتي غالبًا ما تقع بجوار مصافي التكرير في المناطق الساحلية في البلدان المنتجة للنفط. وعادة ما تكون مملوكة لشركات النفط من أجل ترقية النفط ومشتقاته في الموقع. بالنظر إلى هذه الديناميكيات الصناعية، إلى أي مدى يمثل اقتصاد الهيدروجين “النظيف” الناشئ خروجًا عن العمل المعتاد؟
الشراكات وطرق التجارة
حقوق الملكية الفكرية لتكنولوجيا الهيدروجين مملوكة في الغالب من قبل صناعات السيارات والمواد الكيميائية الصناعية والنفط والغاز. إن أصحاب براءات الاختراع الرائدين هم شركات خاصة مثل Linde، وAir Liquide، وToyota، وShell، وExxonMobil، وChevron، وBASF. وإلى جانب شركات النفط والغاز الكبرى الأخرى مثل أرامكو السعودية، وأدنوك، وسينوبك، وتوتال إنيرجي، فإن هذه الشركات (باستثناء BASF) هي أيضًا أعضاء توجيهيون في مجلس الهيدروجين، وهي جمعية تم إطلاقها في المنتدى الاقتصادي العالمي لعام 2017 في دافوس لتمثيل الصناعات العالمية التي تشكل مستقبل العالم. اقتصاد الهيدروجين الناشئ. وفي أوروبا، غالباً ما تتخذ جهود الضغط هذه شكل شراكات بين القطاعين العام والخاص تشمل المؤسسات الأوروبية، والهيئات الإقليمية، وسلطات الموانئ، والبلديات. ومن الأمثلة على ذلك التحالف الأوروبي للهيدروجين النظيف (أوسع شبكة هيدروجين في العالم) وهايدروجين أوروبا. وتتمتع هذه التحالفات الصناعية بنفوذ كبير على صناع السياسات، وخاصة عندما تكون مصحوبة بوعود باستثمارات بمليارات الدولارات في مشاريع الهيدروجين الجديدة.
في الواقع، من بين أفضل عشرين مشروعًا للهيدروجين منخفض الكربون قيد التطوير على مستوى العالم، فإن أكبرها هو شراكات بين القطاعين العام والخاص، وأحد عشر منها تضم شركة نفط وغاز واحدة على الأقل كمطور رئيسي. كما يظهر قطاع التعدين أيضًا في خمسة من أفضل عشرة مشاريع، حيث تقود شركة Fortescue Future Industries الأسترالية ومجموعة شركاتها هذه المهمة. ومن الجدير بالذكر أن جميع المشاريع الكبرى في الجنوب العالمي تركز على تصدير الهيدروجين إلى البلدان ذات الدخل المرتفع، مما يهدد بترسيخ سياساتها الاقتصادية في التصدير طويل الأجل للسلع ذات القيمة المضافة المنخفضة. وبعبارة أخرى، فإنها ستستفيد من ضعف معايير العمل والبيئة، بدلاً من تطوير القدرة الصناعية المحلية. وقد أثيرت هذه القضايا لتطوير الهيدروجين في دول مثل ناميبيا والمغرب وجنوب أفريقيا والأرجنتين.
علاوة على ذلك، فإن كل كيلوغرام من الهيدروجين يتطلب 15-20 كيلوغراماً من الماء في موقع الإنتاج. وفي حين يمكن معالجة هذه المشكلة من خلال مشاريع إزالة الملوحة في المناطق الساحلية بتكلفة إضافية للطاقة، فإن الممارسات الحالية تفتقر إلى تدابير موحدة لمنع المطورين من تعريض موارد المياه المحلية للخطر، وخاصة في المناخات القاحلة وشبه القاحلة. ومع ذلك، فإن الإشعاع الشمسي الوفير في هذه المناطق يجعلها أيضًا مثالية لإنتاج الهيدروجين الأخضر إلى جانب حدائق الطاقة الشمسية واسعة النطاق. ويشكل اعتماد أوروبا المتزايد في مجال الطاقة على البلدان الأفريقية تعبيراً عن هذه الاتجاهات. وحتى الآن، لم تشكل الطاقات المنخفضة الكربون تحدياً أمام إعادة تشكيل الأراضي والموارد لصالح البلدان الغنية الأساسية. تأتي هذه العلاقات التجارية مع مذاق استعماري معين، والذي يمكن أن يكون أكثر ضررًا من أي وقت مضى في ظل اقتصاد السوق العالمي غير المتكافئ بالفعل.
المضي قدمًا: ما هو دور الهيدروجين؟
باختصار، هناك إجماع واسع على أن الهيدروجين باعتباره حاملًا للطاقة يمثل حلاً دون المستوى الأمثل مقارنةً بالكهربة المباشرة. يمكن حجز الهيدروجين كمصدر تكميلي للطاقة عندما تكون الكهرباء غير مجدية من الناحية الفنية أو غير اقتصادية.
ولا يكون هذا النهج منطقيًا إلا إذا كان إنتاج الهيدروجين نفسه لا يساهم بشكل كبير في انبعاثات الغازات الدفيئة. وبالتالي، ينبغي إعطاء الأولوية إما لإزالة الكربون أو التخلص التدريجي من استخدامات الهيدروجين الحالية، بدءاً بتلك المتعلقة بصناعة النفط والغاز. ويمكن أيضًا تحدي المستهلك الرئيسي الثاني للهيدروجين، وهو صناعة الأسمدة، على أساس أن الزراعة الإيكولوجية يمكن أن تستغني عن خدماتها في حين توفر مجموعة من الفوائد الإضافية للبشرية وبقية الطبيعة.
ومع ذلك، فإن تراكب الأجندات الخاصة يحد من نطاق الاختيارات بحيث يقتصر على تلك التي من شأنها الحفاظ على سلطة الشركات الحالية. ورغم وجود حلول للتخفيف من الأثر البيئي لصناعة الهيدروجين، فإنها ستظل بعيدة المنال طالما أن التدابير السياسية والتنمية الصناعية لا تتماشى مع المصلحة العامة.
مصدر الصورة التشويقية: محطة تغويز الهيدروجين لشركة Belinka Perkemija (sl)، 2015. بقلم Doremo – عمل خاص، CC BY-SA 4.0، https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=38784549
