انرژی پاک اولویت جهانی و افزایش استقبال از هیدروژن، بعنوان سوخت آینده و پاک

مجموعه ای از عوامل مختلف از جمله محدودیت منابع فسیلی، تاثیرات منفی آن بر روی محیط زیست، بهره گیری از منابع هیدرو کربنی، افزایش قیمت سوخت های فسیلی، منازعات سیاسی و تاثیرات آن بر ارائه انرژی پایدار، بسیاری از سیاستمداران و متخصصان انرژی و محیط زیست را در حرکت به سوی ایجاد ساختاری نو مبتنی بر امنیت ارائه انرژی پاک، حفظ محیط زیست و ارتقای کارآیی سیستم انرژی رهنمون کرده است. در این میان هیدروژن یکی از بهترین گزینه‌ها برای ایفای نقش حامل انرژی در این سیستم جدید مطرح می‌شود. هیدروژن به عنوان فراوان ترین عنصر موجود در سطح کره زمین به روش های مختلفی تولید می‌شود.

تعدادی از کارشناسان انرژی معتقدند که  هیدروژن سوخت آینده است. چالش های مربوط به تغییرات آب و هوایی و رونق صنایع خورشیدی و بادی اهمیت هیدروژن را برجسته تر کرده و توجه دولت ها و بخش های تجاری و صنعتی را  به سوی آن جلب کرده است.

هیدروژن پاک بیش از راه انداختن موتور خودروهای الکتریکی کاربرد دارد. این سوخت جدید می تواند نیروی محرکه کامیون‌ها و کشتی‌ها را فراهم کند، علاوه بر این که یک ماده خام کلیدی برای پالایشگاه‌ها، تصفیه خانه‌ها، نیروگاه‌های شیمیایی و کارخانجات تولید فولاد به شمار می رود.

هیدروژن وعده صنایع پاک تر و تولید برق بدون آلاینده را می دهد. بدنبال تبدیل هیدروژن به انرژی، تنها چیزی که باقی می ماند آب است و نه گازهای گلخانه ای. آلایندگی سوخت هیدروژنی در هنگام مصرف صفر درصد است، بنابراین می تواند راه حلی برای جلوگیری از آلودگی هوای شهرها باشد. محدود کردن گرمایش زمین و رساندن آن به سطحی بی خطر، یک چالش بزرگ است که فناوری‌های پیشرفته ای را می طلبد. کاربرد هیدروژن می تواند بخشی از راه حل برای مقابله با این پدیده تهدیدآمیز باشد.

گروهی از پژوهشگرهای آکادمی علوم چین به تازگی روشی ابداع کرده اند که طی آن می توانند با به کارگیری انرژی نوری، یعنی نور خورشید و نور مصنوعی و نیز زیست توده سوخت دیزل و هیدروژن تولید کنند. در شمال انگلستان، پروژه[1] H21 که بزرگ ترین پروژه تولید انرژی پاک است، قرار است از سال ۲۰۲۸ به بعد منبع گاز خانگی 3.7 میلیون خانوار را تبدیل به هیدروژن کند. برآورد شده است که تا سال ۲۰۵۰ هیدروژن، ۲۴ درصد از نیاز مردم سراسر اروپا به انرژی را تأمین خواهد کرد.

تغییر نگرش از سوخت‌های فسیلی به سوخت‌های پاک 

 فرآورده‌های نفتی از بدو اختراع موتورهای احتراقی به عنوان منبع اصلی تحرک و جابه‌جایی شناخته ‌شده‌اند. به‌هرحال، به‌دنبال وقوع بحران‌های نفتی و با توجه به پیش‌بینی اتمام ذخایر نفتی در آینده‌ای نه‌چندان دور و تشدید مخاطرات زیست محیطی ناشی از مصرف سوخت‌های هیدروکربوری مایع در بخش حمل‌ و‌ نقل، جهان امروز درصدد روی آوردن به سوخت‌های جایگزین، منابع انرژی جدید و تجدیدپذیر و استفاده بیشتر از گاز طبیعی است.

با توجه به اهمیت وجود هوای پاک و سالم جهت ادامه حیات موجودات زنده، شناخت، پیشگیری و کنترل آلودگی‌های محیط‌زیست، از اهمیت بالایی برخوردار است. از طرفی بشر برای به دست آوردن رفاه بیشتر نیاز به مصرف انرژی دارد. بر اساس مطالعات گوناگونی که در زمینه تولید انرژی با ملاحظات زیست محیطی صورت گرفته، همه بر افزایش سهم انرژی‌های نو در میان‌ و بلند ‌مدت تأکید دارند. از طرفی با توسعه دانش بشری و ظهور فناوری‌های نوین و اقتصادی در زمینه به کارگیری انرژی‌های نو می‌توان انتظار داشت که روند عرضه و تقاضای انرژی‌های تجدیدپذیر در جهان در آینده‌ای نه‌چندان‌دور، با افزایش چشمگیری مواجه خواهد بود.

در سراسر جهان 60‌ درصد مصرف نفت در بخش حمل‌و‌نقل مصرف می‌شود، و تلاش زیادی می‌شود تا یک گزینه مناسب و مقرون به صرفه برای آن یافت شود. در جهت تحقق اقتصاد هیدروژنی، خودروهای دارای پیشرانه پیل‌های سوختی که در آن انرژی شیمیایی ذخیره شده در سلول‌ها به انرژی الکتریکی تبدیل شده و آلایندگی اندکی نیز دارد، همواره یک راهکار مورد توجه بوده‌است.

هیدروژن و انتشارات دی‌اکسیدکربن 

 با استفاده از هیدروژن تولید‌ شده از طریق روش‌های تولید امروزی، خودروهای دارای پیل سوختی توانسته‌اند کاهش بسزایی در انتشار دی‌اکسیدکربن بر مبنای از  ” چاه تا چرخ‌ها  ” ایجاد کند. هیدروژن حاصل از گاز طبیعی در یک خودروی دارای پیل سوختی، نسبت به خودروی بنزینی بر مبنای از چاه تا چرخ‌ها، حدود 50 درصد کمتر دی‌اکسیدکربن منتشر می‌کند. با استفاده از هیدروژن از منابع تجدیدپذیر، انتشار دی‌اکسیدکربن کاهش بیشتری خواهد یافت.

از سوی دیگر مصرف هیدروژن به‌عنوان سوخت جهت حمل و نقل می‌تواند مصرف نفت‌خام را پایین بیاورد. از آنجاکه هیدروژن قابلیت تولید از منابع گوناگونی را دارد، نسبت به دیگر سوخت‌ها که تنها از یک ماده اولیه تولید می‌شوند تنوع بیشتری دارد[2].

ظرفیت ذخیره سازی 

 برخی از بخش ها هنوز هم برای بسیاری از اهداف به سوخت های قابل احتراق تکیه می‌کنند، به این معنی که دستیابی  به کاهش کربن تنها از طریق برقی سازی دشوار بنظر می رسد. هنگامی‌که منابع انرژی تجدید پذیر به هیدروژن تبدیل می‌شوند، این چالش می تواند برطرف شود زیرا هیدروژن فرآوری شده گرمای بسیار خوبی را فراهم می‌کند که می تواند در حمل و نقل به عنوان سوخت، در صنایع به عنوان مواد اولیه و در کشاورزی برای کودها،  مورد استفاده قرار گیرد.

پتانسیل ذخیره سازی هیدروژن برای شبکه‌های برق مفید است، زیرا هیدروژن اجازه می دهد تا منابع انرژی تجدید پذیر، نه تنها در مقادیر زیاد، بلکه برای دوره‌های طولانی نگهداری شوند. به طور قابل ملاحظه، این بدان معنی است که هیدروژن با ایجاد توازن در میزان تولید در هنگامیکه تولید برق کم یا زیاد می‌شود در بهبود انعطاف پذیری سیستم های انرژی کمک کند و همچنین، از این طریق باعث افزایش بهره وری  انرژی در سراسر اروپا می‌شود[3].

کمیسیون اروپا و تاسیس شبکه انرژی هیدروژن (HyENet) 

 کمیسیون اروپا یک گروه غیررسمی از خبرگان متشکل از نمایندگان وزارتخانه‌های مسئول سیاست های انرژی در کشورهای عضو اتحادیه اروپا تشکیل داده است. این گروه متخصص با نام شبکه انرژی هیدروژن (HyENet) با هدف حمایت از مقامات ملی، مسئول سیاست های انرژی برای توسعه فرصت های فراهم  شده توسط هیدروژن به عنوان یک حامل انرژی. (HyENet) شده است و به عنوان یک بستر غیر رسمی تبادل اطلاعات، با اشتراک گذاری شیوه‌های خوب ، تجربیات و آخرین پیشرفت ها و همچنین کار مشترک در مورد موضوعات خاص عمل می‌کند.

اتحادیه اروپا چندین پروژه تحقیق و نوآوری در مورد هیدروژن را در چارچوب چشم انداز 2020 حمایت می‌کند. این پروژه‌ها از طریق سوخت های سلولی و هیدروژن  (FCH JU) ، در یک همکاری مشترک میان بخش های عمومی و خصوصی که توسط کمیسیون اروپا پشتیبانی می‌شود ، اداره می‌شوند.

تاسیس گروه اقدام هیدروژن در دبیرخانه منشور انرژی 

 با توجه به افزایش استفاده از هیدروژن بعنوان یک حامل انرژی و چشم انداز ارتقاء جایگاه آن در میان سایر منابع انرژی، دبیرخانه اقدام به تاسیس یک گروه اقدام کرد. این گروه اقدام بمنظور فراهم نمودن مقررات و زیر ساخت های حقوقی و قانونی برای ورود هیدروژن به چرخه حاملهای انرژی در دنیا تشکیل گردید.

یک جایگزین برای گاز طبیعی هیدروژن است ، که قبلاً در برخی از فرآیندهای صنعتی به عنوان مثال در تولید آمونیاک ، متانول کم کربن ، سایر مواد شیمیایی و در صنعت آهن و فولاد نیز مورد استفاده بوده است. نتیجه مطالعات متعدد انجام شده، نشان می دهد که راه حل هایی برای جایگزینی گاز طبیعی با گازهای تجدید پذیر در حال حاضر وجود دارد. این گازهای جایگزین می توانند تغییرات آب و هوا را کند کرده و آینده ای پایدار ایجاد کنند.

اهداف گروه اقدام دبیرخانه منشور انرژی

با توجه به اینکه هیدروژن منبع سوخت آینده تلقی می‌شود تحلیل حقوقی در مورد مدل، شرایط و ضوابط یا الگوی توافق نامه‌های بین دولتی، مشابه با  توافق نامه مدل منشور انرژی،که برای پاسخ به سوالات حقوقی و تسهیل انتقال فرامرزی آینده هیدروژن میان ذینفعان و اعضای و ناظران پیمان منشور انرژی، نیاز است  می‌بایست تنظیم گردد.

بنابراین،کارگروه هیدروژن متشکل از کارشناسان فنی ، دانشمندان و کارشناسان حقوقی و سیاسی است که به طور داوطلبانه به رسیدن به نتایج فوق الذکر کمک می‌کنند.

• موضوعات در حوزه کاری گروه اقدام دبیرخانه منشور انرژی:
• مسائل حقوقی که نیاز به رسیدگی فوری دارند، از جمله تنظیم حمل و نقل فرا مرزی هیدروژن؛
• ترسیم نقش بازیگران مختلف مانند اپراتورهای سیستم انتقال، اپراتورهای سیستم توزیع و تأمین کنندگان؛
• تنظیم آیین نامه‌های قابل اجراء برای ارتقاء سرمایه گذاری، حمایت از سرمایه گذاری و مالکیت؛
• مباحث مالیات / تعرفه / مشوق های دیگری که می توانند برای حمایت از سرمایه گذاری‌های مورد نیاز برای انتقال به هیدروژن و مقررات چنین مشوق هایی اعطاء شوند؛
• توزیع مسئولیت هزینه‌ها در بین ذینفعان زنجیره ارزش؛
• بررسی موانع بالقوه قانونی و اداری که مانع از تزریق هیدروژن به شبکه گاز در هر یک از طرفهای متعاهد منشور انرژی می‌شوند؛
• تعیین اصول پایه جهت محاسبه تعرفه‌ها؛
• مقررات مربوط به توسعه جهانی هیدروژن و مقررات خاص اجرایی مربوط به گمرک؛
• تضمین منشاء و اندازه گیری کیفیت هیدروژن؛
• توزیع هزینه‌های به سازی زیرساخت ها؛
• بحث در مورد قانون حاکم بر توافق نامه‌های فروش هیدروژن، انتقال و توزیع؛
• کاربرد پیمانهای مالیات مضاعف؛
• قوانین مناسب برای حل اختلاف؛

گزارش G20«آینده هیدروژن به عنوان حامل انرژی» 

این گزارش بنا به درخواست دولت ژاپن در دوره ریاست این کشور در G20، توسط آژانس بین المللی انرژی (IEA)  برای تحلیل وضعیت  فعلی هیدروژن و ارائه توصیه‌هایی جهت افزایش کاربرد آن در حوزه انرژی تهیه شده است[4].

این گزارش نشان می دهد که هیدروژن با استقبال بی سابقه سیاسی و تجاری مواجه است و تعداد سیاست گذاری‌ها و اجرای پروژه‌ها در حوزه هیدروژن درسراسر جهان به سرعت در حال گسترش است. این گزارش نتیجه گیری می‌کند که  اکنون زمان آن است که فناوری‌ها را توسعه داده و در نتیجه  هزینه‌ها کاهش یافته تا هیدروژن به طور گسترده مورد استفاده قرار گیرد. توصیه‌های واقع گرایانه با قابلیت اجرایی که به دولت ها و صنعت ارائه شده است باعث می‌گردد تا از این حرکت فزاینده در استفاده از هیدروژن بعنوان انرژی پاک، استفاده کاملی صورت گیرد.

هیدروژن را می توان از سوخت های فسیلی و زیست توده[5] ، از آب یا از مخلوط هر دو استخراج کرد. در حال حاضر گاز طبیعی منبع اصلی تولید هیدروژن است و حدود سه چهارم از تولید هیدروژن اختصاصی سالانه جهانی در حدود 70 میلیون تن را شامل می‌شود. این میزان، حدود 6٪ از مصرف جهانی گاز طبیعی را شامل می‌شود. بنابراین گاز در مقام دوم بعد از ذغال سنگ بعلت وضعیت غالب آن در چین،  بخش کوچکی از تولید هیدروژن با استفاده از مصرف نفت و برق صورت می‌گیرد. هزینه تولید هیدروژن از گاز طبیعی تحت تأثیر طیف وسیعی از عوامل فنی و اقتصادی قرار دارد که قیمت گاز و هزینه‌های سرمایه، دو عامل مهم در این زمینه محسوب می‌شوند.

هزینه سوخت بزرگترین مؤلفه هزینه است و بین 45 تا 75 درصد هزینه‌های تولید را شامل می‌شود. پایین بودن قیمت بنزین در خاورمیانه ، روسیه و آمریکای شمالی برخی از کمترین هزینه‌های تولید هیدروژن را ایجاد می‌کند. واردکنندگان گاز مانند ژاپن ، کره ، چین و هند مجبورند با قیمت بالای واردات گاز مقابله کنند و همین امر باعث افزایش هزینه‌های تولید هیدروژن در این کشورها می‌شود.

هیدروژن و انرژی دارای یک تاریخ مشترک طولانی هستند – از نخستین موتورهای احتراق داخلی بیش از 200 سال پیش برای تبدیل شدن به بخشی جدایی ناپذیر در صنعت پالایش مدرن می‌گذرد.

این ماده سبک ، قابل ذخیره سازی ، دارای  انرژی فشرده بوده و هیچگونه انتشار مستقیم آلاینده‌ها یا گازهای گلخانه ای تولید نمی‌کند.   اما برای اینکه هیدروژن سهم قابل توجهی در انتقال انرژی پاک داشته باشد ، باید در بخش هایی که تقریباً به طور کامل وجود ندارد ، مانند حمل و نقل ، ساختمان‌ها و تولید برق، مورد استفاده بیشتر قرار گیرد.

ایالات متحده از نظر تاریخی پیشتاز توسعه تکنولوژی تولید هیدروژن است. این پیشتازی در زمینه هیدروژن، تکنولوژی‌های پیل سوختی و کاربردهای آنها در بخش حمل و نقل نیز صادق است. کشورهای دیگر نیز نوید بخش بودن این تکنولوژی‌ها را درک کرده‌ و سرمایه‌گذاری و تعهدهای راهبردی برای حمایت از توسعه و گسترش فناوری‎های هیدروژن را در بلندمدت انجام داده‌اند. ژاپن، آلمان و کره جنوبی تمایلات خود جهت حرکت به سوی معرفی تجاری خودروهای هیدروژنی و زیرساخت‌های لازم آن برای آینده نزدیک را با حمایت‌ها و هماهنگی‌های دولتی در بخش صنعت آغاز کرده‌اند. این کشورها به همراه اتحادیه اروپا، در مجموع مبلغ تقریبی چهار میلیارد دلار برای تحقیقات، توسعه و گسترش فعالیت‌های خودروهای هیدروژنی و سیستم سوخت‌رسانی آنها را تعهد کرده‌اند.

به گزارش پایگاه اینترنتی آفریکا اویل اند پاور از مالابو، یوری سنتورین روز چهارشنبه (ششم آذرماه) در آیین گشایش رسمی دومین سمینار بین‌المللی گاز اعلام کرد: مصرف جهانی گاز طبیعی تا سال ۲۰۵۰ میلادی دو برابر می‌شود. وی با بیان اینکه پیام اصلی ما این است که گاز طبیعی سوخت آینده است و نقشی اساسی در انتقال انرژی خواهد داشت، گفت: ما به حمایت از موضع مجمع کشورهای صادرکننده گاز درباره قیمت‌های معیار ادامه خواهیم داد و بر مدنظر قرار دادن قیمت نفت به‌منظور تعیین قیمت گاز برای خریداران و فروشندگان آن تأکید داریم و خواهیم داشت. طبق الگوی چشم انداز جهانی گاز مجمع کشورهای صادرکننده گاز، گاز طبیعی تنها منبع هیدروکربنی خواهد بود که می‌تواند سهم خود را در سبد انرژی جهانی افزایش دهد و همچنان سریع‌ترین رشد مصرف را در میان سوخت‌های فسیلی به خود اختصاص دهد.

طبق نظر کارشناسان سازمان بین المللی انرژی اتمی[6]، هیدروژن می تواند برای مقابله با چالش های مهم انرژی از جمله کمک به ذخیره سازی متنوع  از انرژی‌های تجدید پذیر مانند خورشیدی و باد به منظور مطابقت بهتر با تقاضا، کمک کند.

هیدروژن برای کربن زدایی در طیف وسیعی از بخش ها – از جمله حمل و نقل در مسافت طولانی ، مواد شیمیایی ، آهن و فولاد – در جایی که کاهش قابل ملاحظه انتشار گازهای گلخانه ای دشوار است ، قابل استفاده است. همچنین می تواند به بهبود کیفیت هوا و تقویت امنیت انرژی کمک کند.

افزایش نگرانی‌های زیست محیطی که با تغییرات بی‌سابقه آب و هوایی در جهان همراه شده، به قدری جدی است که آقای گوترش، دبیرکل سازمان ملل متحد که در کنفرانس جهانی تغییرات آب و هوایی سازمان ملل موسوم به «کوپ» در تاریخ دوم دسامبر 2019 در مادرید شرکت کرده است، از آن به عنوان «تسلیم» یاد کرده و آنرا در مقابل «امید» به آینده‌ای بهتر قرار داده است. یکی از موضوعات اساسی در این کنوانسیون کاهش گاز های گلخانه ای است. بر این اساس اتحادیه اروپا متعهد شده است که تا سال 2030 به میزان 40 درصد بر پایه سال 1990 میلادی، گازهای گلخانه ای را کاهش دهد.

[1] در سال 2019 ، انگلیس متعهد شد که تا سال 2050 انتشار گازهای گلخانه ای را به صفر برساند.در چارچوب  برنامه H21 از طریق یک سری پروژه‌ها قرار است  انگلستان وارد مرحله ای شود که 100 درصد انرژی هیدروژن استفاده شود.  https://www.h21.green/

[2] مدیریت پژوهش و فناوری شرکت ملی پالایش و پخش

https://www.shana.ir/news/271570/%D8%AA%D8%BA%DB%8C%DB%8C%D8%B1-%D9%86%DA%AF%D8%B1%D8%B4-%D8%A7%D8%B2-%D8%B3%D9%88%D8%AE%D8%AA-%D9%87%D8%A7%DB%8C-%D9%81%D8%B3%DB%8C%D9%84%DB%8C-%D8%A8%D9%87-%D8%B3%D9%88%D8%AE%D8%AA-%D9%87%D8%A7%DB%8C-%D9%BE%D8%A7%DA%A9

[3] https://ec.europa.eu/energy/en/topics/technology-and-innovation/energy-storage/hydrogen

[4] https://www.iea.org/hydrogen2019/

[5] Biomass

[6] https://www.iea.org/topics/hydrogen/

منبع: معاونت دیپلماسی اقتصادی وزارت امور خارجه