تعتبر طاقة الهيدروجين طاقة نظيفة معترف بها وتُعرف باسم الطاقة الثانوية الأكثر وعدًا في القرن الحادي والعشرين. ستلعب طاقة الهيدروجين دورًا هامًا في حل أزمات الطاقة والاحتباس الحراري والتلوث البيئي، وستصبح أيضًا خيارًا استراتيجيًا لبلدي لتحسين هيكل استهلاكه للطاقة وضمان أمان إمداداته الوطنية بالطاقة. ومن المتوقع أن تكون صناعة تكرير النفط والمركبات ذات الطاقة الجديدة وتوليد الطاقة النظيفة أكبر سوق نهائي لاستخدام طاقة الهيدروجين، حيث ستمثل استخدام الهيدروجين الصناعي في صناعة تكرير النفط العالمية 90٪ من إجمالي استهلاك الهيدروجين الصناعي العالمي. مع متطلبات الحماية البيئية المتزايدة للوقود، ستحتاج المصافي إلى المزيد من الهيدروجين الصناعي لإنتاج وقود نظيف منخفض الكبريت للهيدروجنة، مما سيحفز بشكل كبير نمو الطلب على الهيدروجين الصناعي بشكل سريع.
1 الطاقة الجديدة هي الجسم الرئيسي لاستهلاك الطاقة في المستقبل
الهيدروجين والكهرباء هما كليهما مصادر طاقة ثانوية مهمة والطاقة الخضراء والنظيفة الرئيسية في المستقبل. تتميز طاقة الهيدروجين بالنقل على مسافات طويلة والتخزين بمقياس كبير والتبادل بين الهيدروجين والكهرباء. يتم استخدام الهيدروجين والكهرباء على نطاق واسع في مختلف المجالات مثل الصناعة والزراعة والإلكترونيات والصلب والاستخدام المدني. جميعها تتمتع بخصائص الاستخدام الذروي والوادي في أوقات مختلفة. تبادل الهيدروجين والكهرباء هو أحد الوسائل الفعالة لحل تقلبات الطاقة الذروية والوادية. توليد الطاقة من الهيدروجين وتحليل الماء هما المفتاح لاستخدام مزايا تبادل الهيدروجين والكهرباء بشكل فعال، والاستفادة الكاملة من التواصل الذكي والتكامل بين الطاقة، وتحسين كفاءة استخدام الطاقة. إذا كان هناك فائض مؤقت للهيدروجين الصناعي أثناء الاستخدام، يمكن تحويله إلى كهرباء من خلال توليد الطاقة للتخفيف من نقص الكهرباء؛ ويمكن لتحليل الماء استيعاب الكهرباء الزائدة مؤقتًا، وتعويض نقص طاقة الرياح والطاقة الشمسية، وتقليل معدل التخلي عن الطاقة الشمسية والرياح.
2 ستقود طاقة الهيدروجين تحول استهلاك الطاقة الجديد في المستقبل
ستبدأ صناعة المركبات التي تعمل بخلايا الوقود بالاستخدام التجاري لطاقة الهيدروجين. حاليًا، تم تطبيق طاقة الهيدروجين على نطاق صغير في المركبات اللوجستية الكبيرة، والمركبات الحضرية، والسيارات العائلية، وحتى القطارات، والدراجات، والطائرات النموذجية، والطائرات بدون طيار، وما إلى ذلك. ستقود طاقة الهيدروجين تحول مركبات الطاقة الجديدة في مجال النقل.
تتطور تطور الطاقة في العالم في الفترة الانتقالية الثالثة من النفط والغاز إلى الطاقة الجديدة، ويتطور نوع الطاقة من الكربون العالي إلى الكربون المنخفض وغير الكربون. ومن المتوقع أن تتجاوز نسبة الغاز الطبيعي في هيكل استهلاك الطاقة نسبة النفط والفحم لأول مرة بحلول عام 2050، وسيدخل عالم الطاقة في عصر جديد من الغاز الطبيعي والنفط والفحم والطاقة الجديدة. تمثل طاقة الهيدروجين حوالي 20٪ من إجمالي استهلاك الطاقة العالمي ومن المتوقع أن تقلل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بمقدار 60×10 8 طن سنويًا. ستصل القيمة الإنتاجية السنوية لسلسلة صناعة الهيدروجين إلى 2.5 تريليون دولار أمريكي، وسيدخل العالم عصر الطاقة النظيفة.
3 تعدد تطبيقات طاقة الهيدروجين سيعزز التنمية السريعة للطاقة الجديدة
3.1 إنتاج الهيدروجين عن طريق تحليل الماء سيمتد عبر العملية بأكملها لتطوير طاقة الهيدروجين
مع تطور صناعة الهيدروجين على مستوى العالم، أظهر الطلب على إنتاج الهيدروجين الاصطناعي نموًا انفجاريًا، وتتغير تكنولوجيا إنتاج الهيدروجين يومًا بعد يوم. على الرغم من أن إنتاج الهيدروجين بتحليل الفحم سيؤدي أيضًا إلى إنتاج كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون، إلا أنه سيظل أفضل طريقة لإنتاج الهيدروجين على نطاق واسع وبتكلفة منخفضة بسبب توفر المواد الخام الغنية والسعر المنخفض؛ يمكن تحقيق استرداد الهيدروجين بتكلفة منخفضة من خلال غازات الفرن العالي، وغازات الذيل الكيميائي، وما إلى ذلك من خلال تكنولوجيا الامتصاص بتأثير التأثير الضغطي (PSA)؛ تكنولوجيا إنتاج الهيدروجين بالطاقة الشمسية (التحفيز الضوئي، والتحلل الضوئي الحراري) هي التكنولوجيا المثالية لإنتاج الهيدروجين في المستقبل، ولكنها محدودة بمشاكل كفاءة التحويل والتكلفة، ومن المتوقع أن يكون من الصعب تحقيق التوسع قبل عام 2030.
بين جميع طرق إنتاج الهيدروجين الاصطناعي، يمكن لتحليل الماء بالكهرباء امتصاص الكهرباء غير المستقرة بشكل فعال مثل طاقة الرياح وتوليد الطاقة الشمسية، بالإضافة إلى الكهرباء الزائدة الأخرى. لذلك، سيمتد عبر العملية الكاملة لتطوير الهيدروجين وهو أحد المصادر الرئيسية للهيدروجين الصناعي لبناء "مجتمع الهيدروجين". مع التطور المستمر لتكنولوجيا إنتاج الهيدروجين بتحليل الماء وتقليل تكاليفه تدريجيًا، ستلبي إنتاج الهيدروجين بتحليل الماء تدريجيًا متطلبات التجارة وتحقيق الإنتاج الموزع. في المستقبل، من الممكن إنتاج الهيدروجين بشكل مركزي وتوريد الهيدروجين بشكل إقليمي، أو بناء جهاز صغير لإنتاج الهيدروجين بتحليل الماء في محطة وقود واحدة لتحقيق التوصيل الذكي للهيدروجين.
3.2 الهيدروجين السائل هو الشكل الرئيسي لتخزين الهيدروجين في المستقبل
حاليًا، يتم تخزين الهيدروجين الصناعي بشكل رئيسي في حالة غازية عالية الضغط. نظرًا لقيود التكلفة، يُستخدم التخزين السائل بشكل أقل ويُستخدم بشكل رئيسي في مجال الفضاء الجوي. ومع ذلك، مع استمرار نضوج التكنولوجيا، من المتوقع أن يصبح تخزين الهيدروجين السائل الشكل الرئيسي للهيدروجين الصناعي في عام 2050.
3.3 التكامل الطاقي المتعدد والتآزر الطاقي المتعدد
باستخدام الهيدروجين كطاقة وصل، يمكن تقليل تكلفة إنتاج الهيدروجين من خلال الطاقة الموزعة الجديدة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية والطاقة المدفوعة، وتحقيق التكامل الطاقي المتعدد والتآزر الطاقي المتعدد بين الهيدروجين والطاقة الجديدة. يمكن استخدام الهيدروجين كمصدر ثانوي للطاقة وكتقنية تخزين للطاقة، مربط الفرق بين مجموعة متنوعة من مصادر الطاقة الجديدة. يتمثل التنمية المنسقة للهيدروجين والطاقة الجديدة، من جهة، في التخلص من الاعتماد على الموارد الأحفورية التقليدية لإنتاج الهيدروجين، وتشكيل طريقة جديدة أكثر نظافة وصديقة للبيئة لإنتاج الهيدروجين؛ ومن جهة أخرى، فإنها تدمج مختلف أنواع الطاقة الجديدة وتحسن معدل استخدام نظام الطاقة.
مع التقدم المستمر لتكنولوجيا الصناعة الهيدروجينية وتطور الاقتصاد الهيدروجيني، واستخدام الطاقة الجديدة والطاقة التقليدية بتنسيق وفقًا للظروف المحلية، من خلال التكامل المتبادل بين مصادر الطاقة المتعددة والشبكات الذكية للطاقة، سيتم تحقيق التوريد الذكي المتعدد للطاقة، واستغلال الفوائد المشتركة للطاقة الجديدة والغاز الطبيعي والنفط والفحم وغيرها من مصادر الطاقة، وستكون الخطة الإستراتيجية لبناء "مجتمع الهيدروجين" أكثر وضوحًا.
