شناسه خبر : 39333 لینک کوتاه

تغییرات اقلیمی و نوآوری

خروج هیدروژن پس از دهه‌ها تردید

در سال 1973 و در یک رویداد تاسف‌بار بالن هایدنبرگ که از گاز هیدروژن پر شده بود دچار آتش‌سوزی شد. از آن زمان به بعد استفاده از هیدروژن به یک موضوع مناقشه‌برانگیز تبدیل شد. طرفداران هیدروژن آن را یک فناوری با کربن اندک می‌دانند که می‌تواند نیروی لازم برای خودروها و برق منازل را تامین کند. 

آنها امیدوارند که اقتصاد هیدروژن نقشه انرژی را از نو ترسیم کند. در مقابل، افراد بدبین اشاره می‌کنند که از دهه 1970 تاکنون چندین پروژه سرمایه‌گذاری در هیدروژن با شکست مواجه و نقایص این گاز به تدریج آشکار شده‌اند. اما واقعیت جایی بین این دو قرار دارد. 

فناوری‌های هیدورژنی می‌توانند تا سال 2050 حدود یک‌دهم از تصاعد کنونی گازهای گلخانه‌ای را حذف کنند. این یک افق درخشان است اما با توجه به حجم بزرگ گذار انرژی بسیار پراهمیت و پرهزینه خواهد بود.

هیدروژن همانند نفت یا زغال‌سنگ یک منبع اولیه انرژی نیست. در بهترین حالت می‌توان آن را یک حامل انرژی همانند برق یا یک ابزار ذخیره همانند باتری دانست. هیدروژن باید تولید شود. می‌توان از منابع انرژی کم‌کربن مانند برق هسته‌ای و برق تجدیدپذیر برای تجزیه آب به دو عنصر اکسیژن و هیدروژن بهره برد. این فرآیند ناکارآمد و پرهزینه است اما هزینه‌ها به تدریج کمتر می‌شوند. 

همچنین می‌توان هیدروژن را از سوخت‌های فسیلی تهیه کرد اما این فرآیند گازهای آلاینده زیادی متصاعد می‌کند مگر اینکه با فناوری‌های جذب و تفکیک کربن همراه باشد. 

هیدروژن در مقایسه با دیگر سوخت‌ها زودتر می‌سوزد و حجم زیادی اشغال می‌کند. قوانین خدشه‌ناپذیر ترمودینامیک به ما می‌گویند که تبدیل انرژی‌های اولیه به هیدروژن و سپس تبدیل هیدروژن به برق اتلاف زیادی به همراه دارد.

به همین دلایل است که تاریخچه استفاده از این گاز فرازونشیب زیادی دارد. تکانه‌های نفتی دهه 1970 باعث شدند تحقیقات زیادی درباره فناوری‌های هیدروژنی آغاز شوند اما موضوع در همین حد باقی ماند. حتی در دهه 1980 اتحاد جماهیر شوروی یک هواپیمای جت مسافربری هیدروژنی را به پرواز درآورد هر چند آن پرواز فقط 21 دقیقه طول کشید.

امروزه تغییرات اقلیمی موج جدیدی از علاقه‌مندی به هیدروژن ایجاد کرده است. بیش از 350 پروژه بزرگ راه‌اندازی شده‌اند و مجموع سرمایه‌گذاری‌ها تا سال 2030 به 500 میلیارد دلار خواهد رسید. بانک مورگان استنلی پیش‌بینی می‌کند تا سال 2050 ارزش فروش سالانه هیدروژن به 600 میلیارد دلار خواهد رسید. امروزه این ارزش 150 میلیارد دلار است و عمدتاً از فرآیندهای صنعتی از قبیل تولید کودهای شیمیایی به‌دست می‌آید. هند به زودی مزایده‌هایی در زمینه هیدروژن برگزار می‌کند و شیلی مناقصه‌هایی برای تولید آن در زمین‌های ملی را در دست دارد. بیش از 10 کشور از جمله بریتانیا، فرانسه، آلمان، ژاپن و کره جنوبی طرح‌های ملی هیدروژنی دارند. 

در میان این شور و هیجان لازم است آنچه هیدروژن می‌تواند و نمی‌تواند انجام دهد آشکار شود. بنگاه‌های ژاپن و کره جنوبی علاقه‌مند به فروش خودروهایی هستند که از سلول‌های سوختی هیدروژنی استفاده می‌کنند اما بهره‌وری انرژی در خودروهای برقی دو برابر است. 

برخی کشورهای اروپایی امیدوارند بتوانند هیدروژن را به خانه‌ها پمپاژ کنند اما پمپاژ هوای گرم اثربخشی بیشتر دارد و برخی لوله‌ها نمی‌توانند این گاز را به شکل ایمن انتقال دهند. برخی بنگاه‌های بزرگ انرژی و کشورهای نفت‌خیز قصد دارند بدون جذب موثر کربن از گاز طبیعی برای تولید هیدروژن استفاده کنند اما این کار به کاهش تصاعد کربن کمکی نمی‌کند.

در مقابل، هیدروژن می‌‌تواند به بازارهای کوچک خاص کمک کند که از آن میان می‌توان به بازارهای شامل فرآیندهای پیچیده شیمیایی و دماهای بالایی که با استفاده از برق نمی‌توان به آن دست یافت اشاره کرد. بنگاه‌های تولید فولاد که مسوول حدود هشت درصد از تصاعد جهانی کربن هستند به زغال‌سنگ و کوره‌های حرارتی وابسته‌اند. برق بادی نمی‌تواند جایگزین آنها شود اما هیدروژن با استفاده از فرآیندی که به کاهش مستقیم شهرت دارد می‌تواند در این زمینه سودمند باشد. کنسرسیوم سوئدی هایبریت (Hybrit) اولین فولاد سبز جهان را که به این روش تولید شده بود در ماه آگوست عرضه کرد.

بازار کوچک دیگر به حمل‌ونقل تجاری به ویژه برای سفرهایی که خارج از توان باتری‌ها هستند مربوط می‌شود. کامیون‌های هیدروژنی با توان سوخت‌گیری سریع‌تر، فضای بزرگ‌تر بار و پیمایش طولانی‌تر می‌توانند رقبای برقی خود را پشت سر گذارند. شرکت آمریکایی کامینز (Cummins) بر روی این کامیون‌ها سرمایه‌گذاری می‌کند. 

سوخت‌های برگرفته از هیدروژن می‌توانند در هوانوردی و حمل‌ونقل دریایی مفید باشند. بنگاه فرانسوی آلستوم (Alstom) لوکوموتیو‌های هیدروژنی را در مسیرهای راه‌آهن اروپا به راه انداخته است. 

سرانجام اینکه از هیدروژن می‌توان به عنوان ماده‌ای برای ذخیره و انتقال فله‌ای انرژی بهره برد. شبکه‌های برق تجدیدپذیر در زمان توقف باد یا در تاریکی از کار می‌افتند. باتری‌ها در رفع این مشکل کمک می‌کنند اما اگر برق تجدیدپذیر به هیدروژن تبدیل شود می‌توان آن را با هزینه کم و به مدت طولانی ذخیره و در زمان نیاز به برق تبدیل کرد. 

یکی از نیروگاه‌های یوتا قصد دارد هیدروژن را در حفره‌های زیرزمینی ذخیره و برای تامین برق کالیفرنیا از آن استفاده کند. مکان‌های پر از آفتاب و باد که از خطوط انتقال بی‌بهره مانده‌اند می‌توانند انرژی پاک را به شکل هیدروژن صادر کنند. استرالیا، شیلی و مراکش امیدوارند «نور خورشید» خود را به دیگر نقاط جهان انتقال دهند.

اکنون که پول و سرمایه زیادی به سمت فناوری هیدروژنی هدایت می‌شود فهرست کاربردهای آن نیز بزرگ‌تر می‌شود. بخش اصلی کار بر عهده بخش خصوصی است اما دولت‌ها نیز باید سهم خود را انجام دهند. یکی از وظایف آن است که فرآیند سبزشویی (Greenwash) متوقف شود. هیدروژنی که بدون جذب موثر کربن از سوخت‌های کثیف تولید می‌شود کمکی به اقلیم نخواهد کرد. برای اندازه‌گیری و افشای چرخه حیات تصاعدهای ناشی از تولید هیدروژن به قوانین جدیدی نیاز داریم و با توجه به اینکه هیدروژن در فراسوی مرزها مبادله و تجارت می‌شود چنین قوانینی باید بین‌المللی باشند. 

علاوه بر این، دولت‌ها باید مشوق ایجاد مراکزی باشند که کاربران مختلف هیدروژن در آنجا جمع می‌شوند. در این صورت نیاز به ساخت زیرساختارها به حداقل می‌رسد. در حال حاضر چنین مراکزی در هامبرساید (Humberside) بریتانیا و روتردام هلند وجود دارند. هیدروژن محدودیت‌های خودش را دارد اما می‌تواند در تولید انرژی پاک‌تر نقشی حیاتی بر عهده گیرد.

دراین پرونده بخوانید ...