در سالهای اخیر، کشورهای سراسر جهان با سرعتی بیسابقه در حال توسعه صنعت انرژی هیدروژنی هستند. طبق گزارشی که به طور مشترک توسط کمیسیون بینالمللی انرژی هیدروژن و مککینزی منتشر شده است، بیش از 30 کشور و منطقه نقشه راه توسعه انرژی هیدروژنی را منتشر کردهاند و سرمایهگذاری جهانی در پروژههای انرژی هیدروژنی تا سال 2030 به 300 میلیارد دلار آمریکا خواهد رسید.
انرژی هیدروژن، انرژی آزاد شده توسط هیدروژن در فرآیند تغییرات فیزیکی و شیمیایی است. هیدروژن و اکسیژن را میتوان برای تولید انرژی گرمایی سوزاند و همچنین میتوان آن را توسط سلولهای سوختی به برق تبدیل کرد. هیدروژن نه تنها طیف وسیعی از منابع را دارد، بلکه مزایای هدایت حرارتی خوب، پاک و غیرسمی بودن و گرمای زیاد در واحد جرم را نیز دارد. میزان گرمای هیدروژن در جرم یکسان حدود سه برابر بنزین است. این ماده اولیه مهمی برای صنعت پتروشیمی و سوخت نیرو برای موشکهای هوافضا است. با افزایش تقاضا برای مقابله با تغییرات اقلیمی و دستیابی به بیطرفی کربن، انتظار میرود انرژی هیدروژن سیستم انرژی انسان را تغییر دهد.
انرژی هیدروژن نه تنها به دلیل عدم انتشار کربن در فرآیند آزادسازی، بلکه به این دلیل که هیدروژن میتواند به عنوان یک حامل ذخیره انرژی برای جبران نوسانات و تناوب انرژیهای تجدیدپذیر و ترویج توسعه در مقیاس بزرگ مورد استفاده قرار گیرد، مورد توجه است. به عنوان مثال، فناوری "تبدیل برق به گاز" که توسط دولت آلمان ترویج میشود، برای تولید هیدروژن جهت ذخیره برق پاک مانند انرژی باد و انرژی خورشیدی که نمیتوان به موقع از آن استفاده کرد، و انتقال هیدروژن در مسافتهای طولانی برای استفاده مؤثرتر است. علاوه بر حالت گازی، هیدروژن میتواند به صورت هیدرید مایع یا جامد نیز ظاهر شود که دارای حالتهای ذخیرهسازی و حمل و نقل متنوعی است. انرژی هیدروژن به عنوان یک انرژی "کوپلانت" نادر، نه تنها میتواند تبدیل انعطافپذیر بین برق و هیدروژن را محقق کند، بلکه میتواند "پلی" برای تحقق اتصال برق، گرما، سرما و حتی سوختهای جامد، گاز و مایع ایجاد کند تا یک سیستم انرژی پاکتر و کارآمدتر ایجاد شود.
اشکال مختلف انرژی هیدروژنی، سناریوهای کاربردی متعددی دارند. تا پایان سال 2020، مالکیت جهانی خودروهای پیل سوختی هیدروژنی در مقایسه با سال قبل 38 درصد افزایش خواهد یافت. کاربرد گسترده انرژی هیدروژنی به تدریج از حوزه خودرو به حوزههای دیگری مانند حمل و نقل، ساخت و ساز و صنعت گسترش مییابد. انرژی هیدروژنی در صورت استفاده در حمل و نقل ریلی و کشتیها، میتواند وابستگی حمل و نقل در مسافتهای طولانی و با بار زیاد به سوختهای سنتی نفت و گاز را کاهش دهد. به عنوان مثال، در ابتدای سال گذشته، تویوتا اولین دسته از سیستمهای پیل سوختی هیدروژنی را برای کشتیهای دریایی توسعه و تحویل داد. انرژی هیدروژنی در صورت استفاده در تولید پراکنده، میتواند برق و گرما را برای ساختمانهای مسکونی و تجاری تأمین کند. انرژی هیدروژن همچنین میتواند به طور مستقیم مواد اولیه کارآمد، عوامل کاهنده و منابع حرارتی با کیفیت بالا را برای صنایع پتروشیمی، آهن و فولاد، متالورژی و سایر صنایع شیمیایی فراهم کند و به طور مؤثر انتشار کربن را کاهش دهد.
با این حال، به عنوان نوعی انرژی ثانویه، به دست آوردن انرژی هیدروژن آسان نیست. هیدروژن عمدتاً در آب و سوختهای فسیلی به شکل ترکیبات روی زمین وجود دارد. اکثر فناوریهای موجود تولید هیدروژن به انرژی فسیلی متکی هستند و نمیتوانند از انتشار کربن جلوگیری کنند. در حال حاضر، فناوری تولید هیدروژن از انرژیهای تجدیدپذیر به تدریج در حال بلوغ است و هیدروژن بدون انتشار کربن را میتوان از تولید برق انرژیهای تجدیدپذیر و الکترولیز آب تولید کرد. دانشمندان همچنین در حال بررسی فناوریهای جدید تولید هیدروژن، مانند فتولیز خورشیدی آب برای تولید هیدروژن و زیستتوده برای تولید هیدروژن هستند. انتظار میرود فناوری تولید هیدروژن هستهای که توسط موسسه انرژی هستهای و فناوری انرژی جدید دانشگاه تسینگهوا توسعه یافته است، ظرف 10 سال آینده به مرحله اجرا برسد. علاوه بر این، زنجیره صنعت هیدروژن شامل ذخیرهسازی، حمل و نقل، پر کردن، کاربرد و سایر پیوندها نیز میشود که با چالشهای فنی و محدودیتهای هزینه نیز مواجه هستند. به عنوان مثال، با توجه به ذخیرهسازی و حمل و نقل، هیدروژن چگالی کمی دارد و در دما و فشار معمولی به راحتی نشت میکند. تماس طولانی مدت با فولاد باعث "تردی هیدروژن" و آسیب به فولاد میشود. ذخیرهسازی و حمل و نقل بسیار دشوارتر از زغال سنگ، نفت و گاز طبیعی است.
در حال حاضر، بسیاری از کشورها در تمام جنبههای تحقیقات جدید هیدروژن در حال انجام است و برای غلبه بر مشکلات فنی، گامهای بلندی برداشتهاند. با گسترش مداوم مقیاس تولید انرژی هیدروژن و زیرساختهای ذخیرهسازی و حمل و نقل، هزینه انرژی هیدروژن نیز فضای زیادی برای کاهش دارد. تحقیقات نشان میدهد که انتظار میرود هزینه کلی زنجیره صنعت انرژی هیدروژن تا سال 2030 به نصف کاهش یابد. ما انتظار داریم که جامعه هیدروژنی شتاب بیشتری بگیرد.
زمان ارسال: 30 مارس 2021