“بروجيل”: الدول الصناعية تتوقع أن يلعب الهيدروجين دورًا مهمًا فى إزالة الكربون من اقتصاداتها
قانون الاستثمار فى البنية التحتية الأمريكى يوفر تمويل يصل إلى 9 مليارات دولار للقطاع
ألمانيا توفر 9 مليارات يورو من خلال استراتيجيتها الوطنية للهيدروجين
فى ظل التغيرات المناخية التى يشهدها العالم بات البحث عن مصادر بديلة للطاقة تكون صديقة للبيئة وتخدم خطط الدول الصناعية الكبرى فى التحول نحو عالم أكثر اخضراراً.
وقال مركز “بروجيل”، البحثى الأوروبى المتخصص فى الاقتصاد، إن كل من الاتحاد الأوروبى وبريطانيا والولايات المتحدة والصين واليابان يتوقعون أن يلعب الهيدروجين دورًا مهمًا فى إزالة الكربون من اقتصاداتهم، من خلال توسيع نطاق استخدامه فى أنظمة الطاقة والنقل.
وتتفق جميع سيناريوهات إزالة الكربون العالمية على أن المستقبل للطاقة الكهربائية. ويبقى هناك سببان أساسيان لكون الطاقة الكهربائية هى المسار الأساسى والأكثر فعالية من حيث التكلفة لإزالة الكربون.
ويأتى أول هذه الاسباب، أنه بعد عقود من الابتكار التكنولوجى المدفوع بالدعم، أصبحت الطاقة الشمسية وطاقة الرياح حالياً من أرخص مصادر توليد الكهرباء فى معظم أنحاء العالم.
ويتمثل السبب الثانى فى أن التطورات التكنولوجية السريعة التى تتيح بطاريات أرخص ومضخات حرارية ومحركات كهربائية وتقنيات مماثلة، اتيحت حالياً بدخول الطاقة الكهربية فى القطاعات التى يهيمن عليها الوقود الأحفورى مثل النقل والتدفئة والقطاع الصناعي.
وقال “بروجيل”، إنه فى ظل تحول أنظمة الطاقة العالمية إلى استخدام الكهرباء، يبقى التحدى الرئيسى لمشغلى الأنظمة المختلفة، هو السعى لمواكبة الطلب على الكهرباء فى الوقت الفعلى لتجنب انقطاع التيار. ولكن مع زيادة حصة الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، تصبح المطابقة أكثر صعوبة.
ويأتى التساؤل الذى يطرح نفسه حينها: كيف يمكن تلبية الطلب على الكهرباء عندما لا تكون الشمس مشرقة أوفى حالة عدم وجود رياح؟
يبدو الهيدروجين هو الإجابة المختصرة على هذا التساؤل، باعتباره ناقلًا كيميائيًا للطاقة، يلبى احتياجات التخزين والمرونة للطاقة المتجددة، ومن ناحية أخرى، يمكن استخدام الهيدروجين لإزالة الكربون من القطاعات التى يصعب الاعتماد على الكهرباء فيها لهذه المهمة، مثل الصناعات الثقيلة أو النقل بالشاحنات أو الطيران أو الشحن.
ويبدو أن الهيدروجين هو المكمل المثالى للطاقة المتجددة فى مساعى إزالة الكربون، وذلك فى حال تم إنتاجه عن طريق التحليل الكهربائى على أساس الكهرباء من مصادر الطاقة المتجددة نفسها.
وارتفع الطلب العالمى على الهيدروجين بما يتجاوز 3 أضعاف منذ عام 1975، حيث وصل إلى 70 مليون طن سنويًا فى عام 2018. كما يتم استخدامه حاليًا كمادة وسيطة فى تكرير النفط أو إنتاج الأمونيا.
ومن ناحية العرض، يتم توفير الهيدروجين حاليًا بشكل كامل من الوقود الأحفوري، مما يجعله باعثًا لـ 830 مليون طن من ثانى أكسيد الكربون سنويًا، وهو ما يعادل إجمالى انبعاثات ثانى أكسيد الكربون فى إندونيسيا وبريطانيا.
ورغم ذلك، يبدو أن استراتيجيات الهيدروجين المتجدد قابلة للتطبيق فى الوقت الحالى بشكل متزايد، لاسيما بفضل التخفيضات فى تكلفة استخدام تكنولوجيا الرياح والطاقة الشمسية.
وقال الموقع، إن تكاليف إنتاج الهيدروجين المستخرج من الوقود الأحفورى تقدر حاليًا بقيمة تتراوح ما بين 0.8 إلى 2.7 يورو للكيلوجرام، فى حين يمكن إنتاج الهيدروجين المتجدد بسعر يتراوح ما بين 2.5 إلى 6.3 يورو لكل كيلوجرام، مع توقع مزيد من التخفيضات فى التكلفة. ووفقا لذلك، تستعد البلدان فى جميع أنحاء العالم لتطوير استراتيجية الهيدروجين المتجددة.
خطط عالمية للتحول إلى الهيدروحين
ويستعرض التقرير مقارنة مبدئية لخطط فى الاتحاد الأوروبى وبريطانيا والولايات المتحدة والصين واليابان، لرسم بعض وجهات النظر الأولية حول الوضع الحالى لاستراتيجيات تطوير الهيدروجين على مستوى العالم.
استراتيجيات الاتحاد الأوربى والحياد المناخى
وذكر الموقع أن الاتحاد الأوروبى يتوقع أن يلعب الهيدروجين دورًا مهمًا فى تحقيق التخفيضات القوية للانبعاثات المطلوبة بين عامى 2030 و 2050 لتحقيق الحياد المناخي، ولهذا السبب يركز فى الغالب على تطوير استراتيجيات الهيدروجين المتجددة.
وتأتى تصورات الاتحاد الأوروبى باستخدام مؤقت لأنواع أخرى من الهيدروجين منخفض الكربون لإزالة الكربون من إنتاج الهيدروجين القائم على الوقود الأحفوري. و بشكل عام، يتوقع الاتحاد مسارًا تدريجيًا لنشر الهيدروجين فى أوروبا بثلاث مراحل مختلفة.
وتتوقع استراتيجية الاتحاد الأوروبى توافر سوقين رئيسيين للهيدروجين، وهما سوق التطبيقات الصناعية وقطاع النقل. وسوف يستهدف التطبيق الصناعى الفوري، تقليل واستبدال الهيدروجين الحالى القائم على الوقود الأحفورى فى المصافى وإنتاج الأمونيا، بالإضافة إلى الاستبدال الجزئى للوقود الأحفورى فى صناعة الصلب.
وتضاف الرؤية الاستراتيجية للاتحاد الأوروبي إلى استراتيجيات واستثمارات الهيدروجين الوطنية. فقد تبنى عدد من دول الاتحاد من بينها، ألمانيا وفرنسا وإيطاليا وإسبانيا، استراتيجية الهيدروجين فى عام 2020. كما التزموا بنحو 11.5 مليار يورو لتطبيق تلك الاستراتيجية بداية من عام 2021 إلى 2026، مع خطط إنفاق 3 مليارات يورو فى ألمانيا، و3 مليار يورو فى إيطاليا، و2 مليار يورو فى فرنسا، و1.5 مليار يورو فى إسبانيا ونحو1 مليار يورو فى كل من بولندا ورومانيا.
كما تم إطلاق المشاريع الهامة ذات الاهتمام الأوروبى المشترك بشأن الهيدروجين فى عام 2020، للمساعدة فى التسريع من وتيرة إنشاء سلسلة القيمة المضافة لقطاع الهيدروجين فى أوروبا. ويختلف مستوى طموح الاستراتيجيات الوطنية ولكن من الواضح أنه مرتفع فى بعض الحالات.
ويقول المركز إن ألمانيا إلى بناء سعة 5 جيجاوات من القدرة الاستيعابية للمحلل الكهربائى بحلول عام 2030، مما يسهم فى تحقيق الهدف الوطنى لاستهلاك الطاقة بقيمة تتراوح ما بين 90 إلى 110 تيراوات ساعة، بحلول ذلك الوقت. ويمثل ذلك نحو 4% من استهلاك الطاقة النهائى لألمانيا بموجب سيناريو الطاقة لخطط الاتحاد الاوروبى لخفض الانبعاثات، الصادر عن مركز البحوث المشتركة للمفوضية الاوروبية.
كما وفرت ألمانيا 9 مليارات يورو من خلال استراتيجيتها الوطنية للهيدروجين. وتعد خطط فرنسا أكثر طموحًا مع هدف قدرة المحلل الكهربائى التى تصل إلى 6.5 جيجاوات بحلول عام 2030، وتمويل عام بقيمة 7 مليارات يورو حتى عام 2030، لتعزيز تطبيقات الهيدروجين فى قطاعى الصناعة والنقل.
وتبنت إيطاليا كذلك، استراتيجية وطنية للهيدروجين، تستهدف بشكل أساسى 5 جيجاوات من قدرة المحلل الكهربائى بحلول عام 2030 ، ما يعادل 2% من الطلب النهائى على الطاقة، ليتم زيادتها إلى 20% من الطلب النهائى على الطاقة بحلول عام 2050.
كما تهدف إسبانيا إلى 4 جيجاوات من سعة المحلل الكهربائي، على أن يتم الوصول إليها من خلال 9 مليارات يورو من الاستثمار العام والخاص بحلول عام 2030.
خطط بريطانيا لتطوير اقتصاد الهيدروجين
وقال “برويجل”، إن بريطانيا عرضت استراتيجيتها لتطوير ما تتطلق عليه الحكومة “اقتصاد الهيدروجين الرائد عالميًا” فى أغسطس 2021، والذى يحدد الهيدروجين كمكون رئيسى لانتقال الطاقة، خاصة فى قطاعات مثل الكهرباء والصناعة وأجزاء من قطاع النقل.
وعلى جانب العرض، يتمثل الهدف الرئيسى فى تطوير قدرة إنتاج هيدروجين منخفضة الكربون تبلغ 5 جيجاوات بحلول عام 2030، على غرار ألمانيا وإيطاليا، مما يؤدى إلى اعتماد نسبة تتراوح ما بين 20 إلى 35% من استهلاك الطاقة فى البلاد على الهيدروجين بحلول عام 2050.
ومن ناحية الطلب، يبقى الهدف هو السماح للهيدروجين بلعب دور مهم فى إزالة الكربون من تلك القطاعات التى تستخدم الهيدروجين حاليًا من الوقود الأحفورى بشكل مفرط، مثل قطاعات الصناعة الكيميائية ومصافى النفط، بالإضافة إلى أنظمة التدفئة السكنية والكهرباء و بعض قطاعات النقل.
ومن المثير للاهتمام ملاحظة التوقعات الكبيرة لدى بريطانيا بشأن دور الهيدروجين فى قطاع التدفئة السكنية. وتتوقع بريطانيا أن يأتى نحو 1 تيرا وات فى الساعة، من الطلب على التدفئة المنزلية من الهيدروجين بحلول عام 2030، مما سيسمح لنحو67 ألف منزل بالتحول من استخدام الغاز الطبيعى إلى الهيدروجين لكل عام.
كما تطمح الاستراتيجية بعد ذلك إلى التوسع بوتيرة سريعة إلى 45 تيراوات فى الساعة، بحلول عام 2035، لتغطية نحو 10% من الطلب على التدفئة المحلية باستخدام الهيدروجين بحلول عام 2035.
وفيما يتعلق بقطاع النقل، من المهم الإشارة إلى أن الاستراتيجية تخشى استخدام الهيدروجين فى السيارات، ولكن تظل هناك قطاعات يصعب إدخال أنظمة الكهرباء لها، مثل قطاعات الشحن والطيران والشاحنات والحافلات والقطارات.
وتقدر الاستراتيجية أن اقتصاد الهيدروجين على مستوى الدولة البريطانية يبلغ 900 مليون جنيه إسترليني، كما سيوفر ما يتجاوز 9 ألاف وظيفة بحلول عام 2030، ومن المتوقع أن يرتفع إلى 100 ألف وظيفة و 13 مليار جنيه إسترلينى بحلول عام 2050.
الخطة الأمريكية
وقال المركز إنه على عكس الاتحاد الأوروبي، فلن تبدأ الولايات المتحدة فى تطوير استراتيجية وطنية للهيدروجين النظيف إلا بعد إقرار قانون الاستثمار فى البنية التحتية والوظائف، وهو ما حدث بالفعل فى نوفمبر من العام الماضى. كما تم تقديم “خطة برنامج الهيدروجين” و”استراتيجية الهيدروجين” من قبل وزارة الطاقة، كإطار استراتيجي لتحويل الهيدروجين إلى تقنية ميسورة التكلفة ومتاحة على نطاق واسع وموثوق بها، واعتبارها جزء لا يتجزأ من قطاعات متعددة للاقتصاد فى جميع أنحاء البلاد.
وينص قانون الاستثمار والوظائف فى البنية التحتية على إنشاء ما لا يقل عن أربعة مراكز هيدروجين نظيفة إقليمية، تنتج وتستخدم الوقود للتصنيع والتدفئة والنقل. وسيكون اثنان منها على الأقل فى مناطق الولايات المتحدة التى تتمتع بأكبر موارد للغاز الطبيعي، وفقًا لمشروع القانون.
و سينتج أحد المحاور من الوقود الأحفوري، ويمكن أن يستخدم أحدهما الطاقة المتجددة، والطاقة النووية الأخرى. كما تم إدراج الفحم أيضًا كمصدر محتمل، فى حين لم يتم تضمين أى هدف لزيادة إنتاج الهيدروجين القائم على مصادر الطاقة المتجددة.
ويستخدم التشريع تعريفًا جدليًا للغاية للهيدروجين النظيف، والذى بموجبه يتم تعريف كيلوجرام من الهيدروجين الناتج مع انبعاثات ثانى أكسيد الكربون تصل إلى كيلوجرامين بأنه “نظيف” .
وتهدف الولايات المتحدة بشكل خاص إلى الاستفادة من استثمارات البحث والتطوير للتغلب على الحواجز التقنية والتحقق من صحة تطبيقات النماذج الأولية للهيدروجين، من خلال تقديم المنح لمشاريع البحث والتطوير. فى حين اقتصرت استثمارات الهيدروجين العامة من قبل وزارة الطاقة على نحو 150 مليون دولار سنويًا فى عام 2017، ويقدم قانون الاستثمار فى البنية التحتية والوظائف استثمارات مستقبلية تصل إلى 9 مليارات دولار فى الفترة ما بين 2022 إلى 2026.
وتعتبر استثمارات الولايات المتحدة مماثلة لتلك الموجودة فى برنامج الاتحاد الأوروبى للجيل القادم، حيث إنه من أصل 9 مليارات دولار، سيتم تخصيص 8 مليارات دولار لتطوير مراكز الهيدروجين الإقليمية باستخدام الوقود فى قطاع التصنيع والتدفئة والنقل. وسيتم تخصيص المليار الإضافى لمشاريع البحث والتطوير والعرض الإيضاحى للمحللات الكهربائية. وفى حال تمكنت الولايات المتحدة من مواكبة طموحاتها، فإن وزارة الطاقة تقدر زيادة من 4 إلى 6 أضعاف فى استهلاك الهيدروجين بحلول عام 2050. وستترجم هذه الزيادة إلى أن يمثل الهيدروجين ما يصل إلى 14% من إجمالى الطلب على الطاقة فى الولايات المتحدة بحلول عام 2050.
الخطة الصينية
وأوضح مركز “برويجل” البحثى أن الصين تعد حاليًا أكبر منتج للهيدروجين فى العالم، ولكن ليس للهيدروجين الأخضر، حيث يعتمد معظم انتاجها الهيدروجينى على الفحم. بالإضافة إلى الاستخدامات الأكثر شيوعًا للهيدروجين مثل المواد الأولية لتكرير النفط أو إنتاج الأمونيا، فإن الدولة لديها أيضًا أهداف لتطبيقات الهيدروجين فى قطاع النقل.
وكجزء من الخطة الخمسية الرابعة عشرة التى تم إصدارها فى الفترة الأخيرة، تم تحديد الهيدروجين على أنه صناعة ناشئة ذات أولوية فى الصين، بهدف زيادة حصة الهيدروجين القائم على مصادر الطاقة المتجددة إلى 50% من إجمالى إنتاج الهيدروجين بحلول عام 2030. وهذا يمثل التزامًا كبيرًا، بالنظر إلى اعتماد البلاد الحالى على الفحم لإنتاج الهيدروجين.
وتأتى التصورات المستقبلية بأن تلعب تقنيات احتجاز الكربون وتخزينه دورًا مهمًا فى إزالة الكربون من إنتاج الهيدروجين، على غرار النهج الذى تتبعه الولايات المتحدة.
ومن المتوقع أن يتم تحديد التطبيقات المستقبلية للهيدروجين فى استراتيجية تطوير الهيدروجين الوطنية، والتى لم يتم نشرها بعد. وتهدف مقاطعة شاندونج، على سبيل المثال، إلى تطوير مجموعات الهيدروجين الصناعية، حيث تتشابك فرص التطبيقات المختلفة للهيدروجين. كما تم إطلاق برامج تجريبية لإنتاج الصلب باستخدام الهيدروجين القائم على مصادر الطاقة المتجددة.
و يتوقع مراقبو السوق أن تمتد الإعانات وبرامج الاستثمار الحالية فى قطاع النقل إلى البنية التحتية لتوصيل وتخزين الهيدروجين وكذلك لتكنولوجيا احتجاز الكربون وتخزينه والتحليل الكهربائي. ورغم ذلك، لا يزال حجم هذه الاستثمارات غير واضح حتى يتم تحديد الاستراتيجية الوطنية لتطوير الهيدروجين.
اليابان تدمج الهيدروجين فى 10 مجالات من استراتيجية النمو الأخضر
ويشير المركز إلى أن اليابان تبنت “استراتيجيتها الأساسية للهيدروجين” فى عام 2017. وتتوقع هذه الاستراتيجية استخدام الهيدروجين فى كل من المنازل والتطبيقات الصناعية. كما تم دمج الهيدروجين فى 10 من مجالات التكنولوجيا الأربعة عشر ذات الأولوية فى “استراتيجية النمو الأخضر” اليابانية المنشورة فى عام 2020.
وتعد استراتيجية الهيدروجين اليابانية جزءًا من رغبة الدولة فى أن تصبح مستقلة عن الوقود الأحفورى المستورد.
وتهدف اليابان إلى زيادة استهلاكها من الهيدروجين 20 ضعفًا حتى عام 2030، من نحو 300 ألف طن حاليًا إلى 6 ملايين طن. ويعكس هذا التوسع السريع ارتفاعًا فى حصة الهيدروجين فى استهلاك الطاقة الأولية الحالى من 0.2% إلى نحو 4.5%.
ومن المفترض أن يتم تغطية الطلب المتزايد بـنحو 300 ألف طن من الهيدروجين المتجدد المنتج محليًا فى عام 2030 وما يتاروح بين 5 إلى 10 ملايين طن فى عام 2050. كما سيتم تلبية الطلب المتبقى عن طريق واردات الغاز الطبيعى والهيدروجين القائم على مصادر الطاقة المتجددة. وفى حين أن حصة الهيدروجين القائم على مصادر الطاقة المتجددة فى الواردات لا تخضع حالياً لهدف كمي، يهدف الإنتاج المحلى إلى أن يكون متجددًا بنسبة 100% بحلول عام 2030.
وتتابع اليابان على غرار الصين، تطبيق الهيدروجين فى قطاع النقل منذ العقد الأول من القرن الحادى والعشرين. وتهدف اليابان إلى امتلاك 800 ألف سيارة تعمل بخلايا الوقود، وتمثل نحو 1%من المركبات المسجلة حاليًا، بحلول 2030 .
ومن المثير للاهتمام أن اليابان تتوقع أيضًا استخدام الهيدروجين فى القطاع السكنى بحلول عام 2030، ومن المتوقع أن توفر 5.3 مليون وحدة خلايا وقود محلية الطاقة والتدفئة للمنازل وتزويد القطاع الصناعى بالطاقة.
نظرة تحليلة
قال المركز إنه بالتركيز على ما هو وارد بالتقرير نجد أن الاتحاد الأوروبى والمملكة المتحدة واليابان حاليًا يمتلكون أكثر استراتيجيات الهيدروجين تفصيلاً، ورغم البدء فى وقت مبكر، تظل الاستراتيجية الوطنية للصين غير محددة وغير مركزة على الهيدروجين المتجدد. كما أن الولايات المتحدة بصدد صياغة استراتيجيتها التى سيتم نشرها قريبًا. وبالنظر إلى الاستثمارات المخطط لها، فإن كل من اليابان والولايات المتحدة والاتحاد الأوروبي، تتوقع مستويات مماثلة من نصيب الفرد من الاستثمار العام.
وفيما يتعلق بالتطبيقات المستقبلية، تهدف جميع البلدان إلى نشر الهيدروجين فى الصناعة. لكن تركيز المملكة المتحدة على التدفئة السكنية يبدو غريبًا مقارنة بالاستراتيجيات الأخرى.
ويتصور جميع المشاركين انتقالًا تدريجيًا إلى الهيدروجين منخفض الكربون، سواء كان ذلك من خلال التركيز على الهيدروجين المتجدد، فى الاتحاد الأوروبى والمملكة المتحدة، أو تقنيات خفض الانبعاثات الكربونية، وعلى الأخص فى الولايات المتحدة.
وتلعب اليابان دورًا خاصًا لأنها تخطط لسلسلة إمداد دولية للهيدروجين نظرًا لمحدودية الموارد المحلية للبلاد. بشكل عام، رغم هذه الاختلافات، من الواضح أن جميع الدول المشاركة تسعى للاعتماد على الهيدروجين الذى له دورًا مهمًا فى إزالة الكربون من اقتصاداتهم.
