رشد آرام تولید هیدروژن سبز در سال ۲۰۲۴

اسدالله غلام پور_ هیدروژن خالص نیز از طریق الکترولیز آب تولید می شود که فرآیندی انرژی بر است. علاوه بر این، روش‌های دیگر برای تولید هیدروژن (به عنوان مثال، الکترولیز آب) و روش‌های تصفیه، مانند گوگردزدایی و واکنش‌های جابجایی آب-گاز مورد وجود دارد.

هیدروژن سبز، هیدروژنی است که از تقسیم آب توسط الکترولیز تولید می شود. این روش فقط هیدروژن و اکسیژن تولید می کند. ما می توانیم از هیدروژن استفاده کنیم و اکسیژن را بدون تاثیر منفی به اتمسفر تخلیه کنیم. برای دستیابی به الکترولیز به برق نیاز داریم، به نیرو نیاز داریم. هیدروژن سبز با استفاده از الکترولیز آب با برق تولید شده توسط انرژی های تجدیدپذیر تولید می شود. شدت کربن در نهایت به خنثی بودن کربن منبع الکتریسیته بستگی دارد (یعنی هر چه انرژی تجدیدپذیر در ترکیب سوخت الکتریسیته بیشتر باشد، هیدروژن تولید شده «سبزتر» است).

فناوری هیدروژن سبز مبتنی بر تولید هیدروژن – یک سوخت جهانی، سبک و بسیار واکنش پذیر – از طریق یک فرآیند شیمیایی به نام الکترولیز است. در این روش از جریان الکتریکی برای جداسازی هیدروژن از اکسیژن آب استفاده می شود. بنابراین اگر این الکتریسیته از منابع تجدیدپذیر به دست آید، بدون انتشار دی اکسید کربن در جو، انرژی تولید می کند. همانطور که آژانس بین المللی انرژی اشاره می کند، این روش برای به دست آوردن هیدروژن سبز باعث صرفه جویی ۸۳۰ میلیون تن دی اکسید کربنی می شود که سالانه هنگام تولید این گاز با استفاده از سوخت های فسیلی منتشر می شود. به همین ترتیب، جایگزینی تمام هیدروژن خاکستری در جهان به ۳۰۰۰ تراوات ساعت در سال از انرژی های تجدیدپذیر جدید نیاز دارد – معادل تقاضای فعلی اروپا. با این حال، برخی از سوالات در مورد زنده ماندن هیدروژن سبز به دلیل هزینه تولید بالای آن وجود دارد. تردیدهای معقولی که با پیشرفت کربن زدایی زمین و در نتیجه ارزان تر شدن تولید انرژی های تجدیدپذیر از بین خواهند رفت.

انتظار می رود تولید و استفاده از هیدروژن در سال ۲۰۲۴ رشد کند، اما تولید و حمل و نقل آن بسیار گران است و پیشرفت کندی دارد، زیرا پتانسیل انرژی‌های تجدیدپذیر در بخش‌های انرژی‌بر محدود است، جایی که برای تولید محصولاتی مانند فولاد، پلاستیک، مواد دارویی و سوخت برای حمل و نقل هوایی، کشتی‌رانی و حمل‌ونقل به دماهای بسیار بالا و کربوهیدرات‌ها نیاز است. از سوی دیگر، هیدروژن جایگزینی برای سوخت‌های فسیلی، “به ویژه هیدروژن سبز” است، اما سال ۲۰۲۳ ناامیدکننده بود زیرا هزینه‌های ساخت هیدروژن سبز که با استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر تولید می‌شود، بسیار بالا بود. توسعه دهندگان پروژه سرمایه گذاری در پروژه های آزمایشی اعلام شده قبلی را، به ویژه برای تولید هیدروژن سبز را به تعویق انداختند. سیاستمداران زمان بیشتری را صرف کردند تا جزئیات پیچیده سیاست‌های ایجاد و توسعه اقتصاد هیدروژنی را بررسی کنند. اروپا و آسیا هنوز با قیمت های بالای انرژی روبرو هستند زیرا فرآیند تولید و حمل و نقل هیدروژن پر انرژی را به یک تجارت پرهزینه تبدیل می کند. در نهایت، الکترولیزهای جدید، گران قیمت و اثبات نشده تنها در یک سال ارزان‌تر نمی‌شوند، به خصوص زمانی که پروژه‌های آزمایشی به تعویق می‌افتند. تولید هیدروژن سبز بسیار گران است. قیمت هیدروژن سبز هنوز هم اشک در چشم مالیات دهندگان به ویژه در اروپا را جاری میکند. حتی با وجود یارانه‌های پیشنهادی در محدوده ۳ یورو به ازای هر کیلوگرم، در بسیاری از موارد نمی‌توان با هیدروژن آبی یا خاکستری که از متان ساخته می‌شوند اما به ترتیب با و بدون جذب گازهای گلخانه‌ای (GHG) تولید می‌شوند، مقرون به صرفه باشد و در نتیجه هزینه ها در حال افزایش است، نه کاهش. نرخ‌های بهره بالاتر به جای کاهش هزینه‌های الکترولیزور در سال ۲۰۲۳ افزایش یافته است. منحنی یادگیری پیش‌بینی‌شده برای هزینه‌های الکترولیز به دلیل پروژه‌های کمتری که در سال ۲۰۲۳ به تصمیم‌های سرمایه‌گذاری نهایی رسیده‌اند، مطابق انتظار محقق نشده است، و در حالی که قیمت عمده فروشی برق در سال گذشته کاهش یافت، تعرفه های شبکه به طور قابل توجهی در بسیاری از کشورها افزایش یافته است. کاهش شدید هزینه برای هیدروژن زمانی پیش بینی می شود که یک بازار جهانی هیدروژن بزرگ وجود داشته باشد که در آن مصرف کنندگان هیدروژن از تولید کم هزینه بهره مند شوند. در حال حاضر بازار هنوز بسیار محلی است، به خصوص برای هیدروژن سبز، و سال ها طول می کشد تا مراکز واردات و صادرات در سراسر جهان توسعه یابد. هنوز در چرخه توسعه خیلی زود است تا افزایش هزینه ظاهر شود.

سه تا چهار دهه طول کشید تا هزینه انرژی تجدیدپذیر قابل رقابت با نیروگاه های زغال سنگ یا گاز باشد. صنعت خورشیدی و بادی در طی آن فرآیند چرخه های رونق و رکود عمده ای را پشت سر گذاشت. چالشی که برای هیدروژن وجود دارد رسیدن به این مرحله از بلوغ بازار دو برابر سریعتر و بدون عقب نشینی عمده در بازار است. گروه آی‌اِن‌جی (  International Netherlands Group ) ING)  یک شرکت چندملیتی بانکداری و خدمات مالی معتبر بین‌المللی می‌گوید: ما انتظار داریم واقع‌گرایی بسیار بیشتری در مورد مقیاس چنین چالشی در سال ۲۰۲۴ داشته باشیم. بدون گلوله نقره ای هیدروژن سبز به خودی خود منجر به انتشار کمتر CO2 در مقایسه با استفاده از سوخت های فسیلی مانند گاز نمی شود. شدت CO2 شبکه برق تعیین می کند که آیا هیدروژن سبز برای آب و هوا خوب است یا بد. به گزارش ING، این بسیار مهم است زیرا سیستم های قدرت در بسیاری از کشورها هنوز تا حد زیادی به سوخت های فسیلی وابسته هستند. در نتیجه مقررات پیچیده ای برای تعریف عملکرد انتشار هیدروژن پدید آمده است. برای مثال، در اروپا، دستورالعمل انرژی‌های تجدیدپذیر اکنون قوانینی را برای تولید هیدروژن سبز با انرژی‌های تجدیدپذیر شامل می‌شود:

۱)همبستگی جغرافیایی: پنل های خورشیدی یا توربین های بادی که الکترولیزور را تغذیه می کنند باید نزدیک باشند، یعنی در همان منطقه پیشنهادی. این احتمالاً استفاده از توافق‌نامه‌های قیمت برق را که در چندین منطقه، مناقصه یا حتی کشورها در بر می‌گیرد، محدود می‌کند، که در حال حاضر یک روش معمول است (به عنوان مثال، استفاده از برق آبی سبز از نروژ در هلند از طریق PPA).

۲)همبستگی زمانی: هیدروژن را تنها در صورتی می توان سبز نامید که تولید آن با تولید انرژی تجدیدپذیر از صفحات خورشیدی و توربین های بادی همزمان باشد (همبستگی ماهانه تا سال ۲۰۲۷ و همبستگی ساعتی پس از آن). این نیاز تطابق زمانی می‌تواند منجر به علاقه بیشتر به پروژه‌هایی شود که در آن الکترولیزها و پانل‌های خورشیدی یا توربین‌های بادی در آن قرار دارند یا می تواند باعث علاقه به توسعه خارج از شبکه شود.

۳)اضافه بودن: پس از سال ۲۰۲۷، تنها ظرفیت تجدیدپذیر تازه اضافه شده، می تواند از تولید هیدروژن سبز پشتیبانی کند زیرا نیروی موجود از توربین های بادی یا پنل های خورشیدی در حال حاضر برای فعالیت های دیگر مانند شارژ وسایل نقلیه الکتریکی استفاده می شود.

اگر توسعه دهندگان خواهان بالاترین یارانه ممکن برای پروژه خود باشند، احتمالاً از این دستورالعمل ها پیروی می کنند. به غیر از هیدروژن سبز، پیشرفت در اروپا،  هیدروژن کم کربن از گاز طبیعی و هیدروژن آبی یا انرژی هسته ای (هیدروژن بنفش) نیز در حال انجام است. «بسته بازار هیدروژن و گاز کربن زدایی شده» آستانه انتشار را تعریف می کند که شامل استانداردهایی برای مقابله با نشت متان بالادست و نشت هیدروژن پایین دست و همچنین قوانین حسابداری برای انتشار غیرمستقیم (استفاده از انرژی هسته ای و انرژی از  هیدروژن آبی است. این شدت نظارتی می تواند فعالیت هیدروژن آبی و بنفش را در سال ۲۰۲۴ و سال های پس از آن افزایش دهد.

صنعت و سیاستمداران بسیار بر طرف عرضه متمرکز شده‌اند، اما مشوق‌های سمت تقاضا بسیار عقب‌تر از حمایت از تولید هیدروژن هستند. توسعه‌دهندگان برای تضمین توافق‌نامه‌های خروجی تلاش می‌کنند که پس از آن ریسک را به پروژه اضافه می‌کند و باعث می‌شود که حامیان پروژه تصمیم نهایی سرمایه‌گذاری (FID) را به تعویق بیاندازند و پیشرفت را بیشتر کند می‌کنند. اما این ممکن است در سال ۲۰۲۴ تغییر کند. در ایالات متحده، کلرادو و ایلینویز یارانه ای در حدود یک دلار به ازای هر کیلوگرم برای استفاده کنندگان از هیدروژن تمیز در نظر گرفته اند که به ویژه با هدف تحریک تقاضای هیدروژن در بخش هایی که کاهش آن سخت است مانند تولید است. به گزارش ING، پنسیلوانیا اعتبار مالیاتی ۰.۸۱ دلاری به ازای هر کیلوگرم هیدروژن تمیز خریداری شده از یک مرکز تولید منطقه ای را منتشر کرده است. در اروپا، استراتژی Fit for 55 اتحادیه اروپا و طرح تجارت کربن سیستم تجارت انتشارات اتحادیه اروپا شروع به افزایش تقاضای هیدروژن پاک در سال‌های آینده می‌کنند. مصرف کنندگان هیدروژن خاکستری باید ۴۲ درصد از حجم هیدروژن خود را با هیدروژن سبز جایگزین کنند. بر اساس ابتکار هوانوردی ReFuelEU، ۱.۲ درصد از سوخت های عرضه شده به هواپیماها در فرودگاه های اتحادیه اروپا باید تا سال ۲۰۳۰ مبتنی بر هیدروژن باشد. و ابتکار عمل دریایی FuelEU شرکت های کشتیرانی را ملزم می کند تا انتشار گازهای گلخانه ای را تا سال ۲۰۲۵ به میزان ۲ درصد کاهش دهند و قیمت کربن را بر اساس ETS اتحادیه اروپا بپردازند. طرحی تا سال ۲۰۲۶، که در حال حاضر تقاضا برای سوخت های مبتنی بر هیدروژن مانند آمونیاک و متانول را افزایش می دهد.

شرکت های حمل و نقل و حمل و نقل هوایی در سطح جهانی فعالیت می کنند و می توانند از بازارهای هیدروژن با کمترین هزینه استفاده کنند. بر اساس گزارش بلومبرگ نیو انرژی فاینانس، ایرفرانس، کی‌ال‌ام و دلتا ایر لاین با شرکت آمریکایی DGFuels که از بیش از ۸۰۰ مگاوات الکترولیز تولید می‌شود، یک توافقنامه هفت‌ساله مصرف سوخت هوانوردی پایدار امضا کردند. مرسک بزرگترین قرارداد حذف سوخت کشتیرانی سبز تا کنون را از طریق یک توافق نامه الزام آور تخلیه متانول با توسعه دهنده انرژی های تجدیدپذیر چینی Goldwind امضا کرده است. اما فقدان قیمت گذاری شفاف در حال حاضر مانع دیگری برای شروع تقاضا است. قراردادهای جذب هیدروژن اغلب دوطرفه بوده و برای سایر بازیکنان فاش نشده است. بازار می تواند از طرح هایی برای افزایش شفافیت بازار بهره مند شود، به عنوان مثال با ارائه آمار تقاضا، عرضه و قیمت گذاری. شاخص هیدروژن EEX در آلمان شروع خوبی است، اگرچه توسعه هنوز در مراحل اولیه است. ما انتظار داریم و امیدواریم که در سال ۲۰۲۴ شاهد پیشرفت بیشتری در سمت تقاضا باشیم. اقتصاد هیدروژنی بدون آن به سادگی رشد نخواهد کرد. ING می‌گوید و افزایش تقاضا دوباره به سمت عرضه وارد می‌شود، زیرا باید تأسیسات ذخیره‌سازی هیدروژن بیشتری ساخته و بهره‌برداری شود.

منبع: (International Netherlands Group ) ING)