اقتصاد الهيدروجين – أستراليا اليوم

لعب أستراليا دوراً أساسياً في التحول العالمي للطاقة النظيفة، حيث تتمتع القارة بإمكانيات هائلة للطاقة المتجددة.

ومع ذلك فهي موطن لعدد قليل من السكان، مما يوفر فرصاً لتحويلها إلى طاقة عالمية هائلة.
يمكن للهيدروجين الأخضر أن يحدث ثورة في إنتاج الطاقة، مما يساعد على تشغيل شبكات طاقة أكثر مرونة مع تقليل انبعاثات الوقود الأحفوري.

بالإضافة إلى خطط بيع الكهرباء إلى الدول الآسيوية، تتطلع أستراليا إلى أن تصبح منتجاً ومصدراً رائداً للهيدروجين الأخضر بحلول عام 2030.

وبالإضافة إلى تلبية الطلب المتزايد على الوقود النظيف، ستؤدي هذه الرؤية إلى الازدهار الاقتصادي للمجتمع الأسترالي.

بالرغم من الترويج له على أنه وقود المستقبل على مدار الخمسين عاماً الماضية، إلا أن التبني الأوسع للهيدروجين كان له عدة بدايات خاطئة.

يعتقد العلماء أن انخفاض تكاليف مصادر الطاقة المتجددة وتكنولوجيا خلايا الوقود، سيساعد في رؤية الهيدروجين الأخضر قابلاً للتطبيق تجارياً.

قال آلان فينكل، كبير العلماء في أستراليا: “بينما التزمت الدول بخفض انبعاثاتها بشكل كبير بحلول عام 2030، إلا أنها أدركت أنه ليس لديها أدوات كافية”.

“كثير من الناس لا يقدرون مدى صعوبة إزالة الكربون من إمدادات الطاقة العالمية.

قال فينكل: “إنها مهمة ضخمة، وعلينا استخدام جميع الوسائل المتاحة للقيام بذلك”.

رهان أستراليا الكبير

إن الضغط على البلدان لتقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري والوفاء بالتزاماتها بالتنظيف، يدفع الاستثمار في الهيدروجين.

يعد تطوير الهيدروجين للتصدير جزءاً من جهود أستراليا لفطم اقتصادها عن اعتمادها على الوقود الأحفوري.

ذلك الذي حقق 103 مليار دولار أسترالي من عائدات التصدير في عام 2019.

بدأ الاستثمار في المشاريع المتعلقة بالهيدروجين في أستراليا في الإقلاع حوالي عام 2018.

حيث التزمت الحكومة بمبلغ 146 مليون دولار أسترالي لتطوير موارد الهيدروجين على طول سلسلة التوريد.

وذلك من أجل “تعزيز أمن الطاقة في أستراليا، وخلق وظائف أسترالية، وبناء صناعة تصدير تقدر قيمتها بالمليارات”.

تم توجيه 1.5 مليار دولار إلى مشاريع الهيدروجين النظيف من قبل الحكومات الأسترالية، والصناعة، والمؤسسات البحثية على مدار السنوات الثلاث الماضية.

هناك خمسة مشاريع عاملة، 14 منها قيد الإنشاء أو قيد التطوير المتقدم و 38 مشروعًا قيد التطوير اعتبارًا من مايو ، وفقًا لـ HyResource.

الهيدروجين الأخضر للمنازل والصناعة

HyP SA هي أول منشأة أسترالية تنتج مزيجاً من الهيدروجين الأخضر بنسبة 5 في المائة في الغاز الطبيعي للإمداد باستخدام شبكة الغاز الحالية.

تم تسليم المشروع الذي تبلغ قيمته 11.4 مليون دولار أسترالي من قبل Australian Gas Networks (AGN)، وهي جزء من Australian Gas Infrastructure Group (AGIG)، بتمويل قدره 4.9 مليون دولار أسترالي من حكومة جنوب أستراليا.

بدأ المصنع التجريبي الذي يمتد لخمس سنوات إمداد الغاز المخلوط المتجدد إلى أكثر من 700 عقار بالقرب من المنشأة في مايو من هذا العام.

كما أنها توفر إمداداً مباشراً بالهيدروجين للصناعة، وتهدف إلى توفير الهيدروجين للنقل في المستقبل.

يقلل إدخال الهيدروجين الأخضر من كمية الكربون في شبكة إمداد الغاز، دون أي تغييرات في البنية التحتية أو استقبال الأجهزة المنزلية، ويضع الأسس لتوسيع نطاق مشاريع الهيدروجين الأخضر في أماكن أخرى.

سيكون نجاح هذا المصنع التجريبي محورياً لجنوب أستراليا، التي تتمتع بإمدادات طاقة متجددة موثوقة وتعمل على تحقيق صافي انبعاثات كربونية صفرية بحلول عام 2050.

التكنولوجيا التمكينية – المحللون الكهربائيون

في قلب منشأة HyP SA، يوجد محلل كهربائي بغشاء سيمنز لتبادل الطاقة (PEM) بسعة 1.25 ميغاواط (MW) يقسم الماء إلى هيدروجين وأكسجين باستخدام الكهرباء المتجددة ، وهو قادر على إنتاج ما يصل إلى 20 كجم من الهيدروجين في الساعة.

هذه هي أكبر وحدة محلل كهربائي تعمل في أستراليا اليوم، على الرغم من أن المشاريع الجديدة في مرحلة التطوير تشمل وحدات محلل كهربائي أو منشآت بقدرة 10 ميغاواط أو أكثر.

تعد المحلل الكهربائي PEM حلاً محتملاً لمعالجة الظروف المتغيرة من خلال توليد الطاقة المتجددة، وفقًا لشركة Siemens Energy.

يمكن أن تزداد المحولات الكهربائية عندما تكون الكهرباء المتجددة وفيرة وتتوقف عند ارتفاع الطلب. يمكن أن يدعم دمج المحلل الكهربائي في شبكات الكهرباء أيضًا استقرار الطاقة.

هناك اعتبارات تتعلق بالموارد المائية يجب أخذها في الاعتبار، لا سيما في المناطق التي توجد بها ندرة. يستخدم المحلل الكهربائي PEM حوالي 15 لترًا من الماء لإنتاج كيلوغرام واحد من الهيدروجين. بالنسبة للتطورات المستقبلية، قد يكون هناك استخدام محتمل للمنتج الثانوي للأكسجين – مثل معالجة مياه الصرف الصحي.

“من الضروري لمنتجي الهيدروجين النظر بعناية في توافر المياه ، خاصةً للمحطات الأكبر في المناطق النائية. نحن نرى إمكانية إعادة تدوير المياه العادمة وتحلية المياه التي ستضيف مبلغًا صغيرًا بشكل مدهش إلى التكاليف الإجمالية للمشروع ، “وفقًا لمايكل بيلينسكي ، المدير الإداري لشركة سيمنز إنيرجي أسترالاسيا.

لذلك يجب نشر الطاقة المتجددة الرخيصة بالسرعة الكافية حتى تعمل هذه التكنولوجيا.

قد يكون هذا صعباً عندما يُتوقع أن يرتفع الطلب من القطاعات الأخرى على طاقة الرياح والطاقة الشمسية ومصادر الطاقة البديلة الأخرى.

توسيع نطاق إزالة الكربون

يمهد المصنع التجريبي في جنوب أستراليا الطريق للدول الأخرى لإزالة الكربون من استهلاكها للغاز وساعد في بناء الثقة في الصناعة بأن ما يصل إلى 10 في المائة من مزيج غاز الهيدروجين الطبيعي الأخضر مناسب للاستخدام الحالي في أستراليا دون انقطاع في الإمداد.

هناك مشروعان مع معدل خلط أعلى بنسبة 10 في المائة من الهيدروجين الأخضر قيد التنفيذ في Hydrogen Park (HyP) Murray Valley فيWodonga ، Victoria و Hydrogen Park (HyP) Gladstone في كوينزلاند.

تساعد HyP SA في إنشاء سوق محلي للهيدروجين المتجدد.

ومع ذلك، فإن الهدف طويل الأجل هو تحويل إمدادات الغاز المحلي إلى 100 في المائة من الطاقة المتجددة بواسطة الغاز بحلول عام 2050 ، مع هدف ممتد 2040. تجري الأبحاث التي أجراها مركز الهيدروجين الأسترالي لفهم جدوى استبدال الهيدروجين بنسبة 100 في المائة للغاز الطبيعي في فيكتوريا وجنوب أستراليا. يوفر هذا أيضًا إشارة قوية لمصنعي المحلل الكهربائي للنشر المحتمل للتحليل الكهربائي على نطاق واسع.

توسيع إمكانات الهيدروجين الأخضر

إن استبدال الغاز الطبيعي في منازل الناس ما هو إلا مثال واحد على استخدام الهيدروجين الأخضر.

جزء من جاذبيته أنه يمكن أن يصل إلى أجزاء من الاقتصاد لا تستطيع أنواع الوقود الأخضر الأخرى الوصول إليها.

“قال فينكل: “الإلكترونات في الكهرباء متعددة الاستخدامات بشكل لا يصدق، وتكاد تكون سحرية. ولكن هناك حدود.

فمن خلال استخدام الكهرباء ذات الانبعاثات الصفرية لتكسير المياه، يمكننا إنتاج إمداد من الجزيئات التي يمكن أن تتولى المسؤولية. حيث تقصر الإلكترونات.

يعتقد فينكل أن الهيدروجين هو الحل الواضح لاستبدال الفحم المعدني في صناعة الصلب المسؤول عن 7 في المائة أو أكثر من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري العالمية.

“جزء كبير من هذا الفحم المعدني يعمل كمادة كيميائية، لتقليل أكسيد الحديد إلى عنصر الحديد، مع ثاني أكسيد الكربون كمنتج ثانوي.

يمكن للهيدروجين أن يحل محل الفحم في هذا الدور، حيث يعمل كمادة كيميائية، لتقليل أكسيد الحديد إلى عنصر الحديد، مع أكسيد الهيدروجين (الماء) كمنتج ثانوي “.

“يمكن استخدام الأمونيا المصنوعة من الهيدروجين النظيف كمادة وسيطة كيميائية لإنتاج سماد خالٍ من الانبعاثات.

كما أنها المنافس الرئيسي لاستبدال وقود السفن الذي يشغل الأسطول البحري العالمي.

تشتمل العديد من المشاريع الموجهة للتصدير المقررة على قدرات جهاز تحليل كهربائي تساوي أو تتجاوز 100 ميغاواط.

بالإضافة إلى ذلك، سعت مشاريع تنموية أخرى متعلقة بالهيدروجين للحصول على موافقات بيئية لقدرات توليد طاقة الرياح والطاقة الشمسية التي تزيد عن 10 جيجاوات.

الجداول الزمنية قيد التطوير لكن الخبراء يتوقعون أن القليل منها سيكون جاهزًا للعمل في النصف الأول من هذا العقد.

الطريق إلى الهيدروجين المستدام اقتصادياً

على الرغم من كونه العنصر الأكثر وفرة في العالم، فقد واجه الهيدروجين نصيبه العادل من التحديات.

تحدد شركة إدارة المخاطر، DNV، البنية التحتية والتكلفة باعتبارهما من أكبر العقبات التي تواجه الانتقال إلى اقتصاد الهيدروجين العالمي.

حددت الحكومة الأسترالية هدفاً ممتداً يتمثل في “H2 أقل من 2 دولار”، وهو طموح للوصول إلى التكافؤ في الأسعار مع الهيدروجين الأحفوري.

بما في ذلك الاستثمارات الرأسمالية النموذجية اللازمة لإعداد المواقع للتحليل الكهربائي، يمكن إنتاج الهيدروجين الأخضر بحوالي 6-9 دولارات أسترالية لكل كيلوغرام مقارنة بالهيدروجين “الرمادي” المنتج من طرق الكربون التقليدية المكثفة بسعر 1.40 دولار أسترالي لكل كيلوغرام.

وفقاً لدارين ميلر ، الرئيس التنفيذي. الوكالة الأسترالية للطاقة المتجددة (ARENA)، لتحقيق نقطة سعر أقل من 2 دولار أسترالي، يجب أن تنخفض تكاليف المحلل الكهربائي من 2 إلى 3 ملايين دولار أسترالي لكل ميغاواط إلى 500000 دولار أسترالي لكل ميغاواط مع تكلفة الكهرباء من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح إلى النصف.

وجد تحليل أجرته وكالة الطاقة الدولية في عام 2019 أن تكلفة إنتاج الهيدروجين من الكهرباء المتجددة يمكن أن تنخفض بنسبة 30 في المائة بحلول عام 2030 نتيجة لانخفاض تكاليف مصادر الطاقة المتجددة وزيادة إنتاج الهيدروجين.

انخفضت تكلفة معدات التحليل الكهربائي بنحو 40 في المائة في السنوات الخمس الماضية بينما انخفض سعر الطاقة الشمسية وحدها بنسبة 85 في المائة في العقد الماضي.

“مع اعتماد المزيد من الصناعات لطاقة الهيدروجين الخضراء، ستستمر التكاليف الإجمالية في الانخفاض.

وقال بيلينسكي إن مفتاح ذلك يكمن في زيادة الإنتاج ومنهجيات النشر الفعالة وبالطبع التخفيض المستمر في تكاليف الطاقة المتجددة.

من المحتمل أن يتم تشغيل المحطات واسعة النطاق من خلال موارد الطاقة الشمسية وطاقة الرياح المخصصة اعتماداً على متطلبات الطاقة المتجددة لجميع مشاريع الهيدروجين الأسترالية مجتمعة، بما في ذلك التصدير.

“يمكن أن يكون مفتاح توفير التكاليف هو منشآت إنتاج الهيدروجين التي يتم بناؤها بالاشتراك مع مزارع طاقة الرياح / الطاقة الشمسية، بحيث يمكن للمنتجين توليد الطاقة دون تكبد رسوم الشبكة والضرائب والرسوم”، وفقًا لتحليل أجرته Carolina Dores، الرئيس المشارك لبنك الاستثمار، Morgan فريق ستانلي الأوروبي للمرافق.

مع الاعتراف بأن الهيدروجين الأخضر اليوم “غير اقتصادي”، يعتقد مورجان ستانلي أن تكافؤ الأسعار ممكن.

وفقاً لمذكرة من شركة المحاماة Allens، يحتاج المطورون والمستثمرون أيضاً إلى مراعاة السياسات والموافقات التنظيمية والقضايا العملية التي تشمل البناء والإنتاج والنقل والتخزين والاستخدام والتصدير وأنظمة جانب الطلب.

يظل إثبات حالة السلامة في كل من مكان العمل والنقل والتخزين أمراً أساسياً للتوسع وقبول الصناعة والمجتمع على نطاق واسع.

طور مشغل سوق الطاقة الأسترالي (AEMO)، الذي يوفر منشورات للتنبؤ والتخطيط لسوق الكهرباء الوطنية (NEM)، سيناريو القوة العظمى للهيدروجين – وضع اقتصاد الهيدروجين في نطاق الاحتمالات.

“الهيدروجين النظيف سيكون حاسما في تحول الطاقة العالمي.

قال بيلينسكي: “بالنسبة للتطبيقات التي لا يمكن إمدادها بالكهرباء بسهولة، يشكل الهيدروجين الأخضر الجسر بين الكهرباء المتجددة والوقود الكربوني المحايد.

ليس لدينا شك في أن الهيدروجين النظيف سيكون ضرورياً لتشغيل عالمنا في المستقبل”.

“كشركة تتمتع بمحفظة قوية على طول سلسلة قيمة الطاقة، يمكن لشركة Siemens Energy توفير الخبرة والتقنيات المبتكرة التي من شأنها تعزيز مستقبل الهيدروجين في أستراليا وتقود مكانة الأمة كرائد رئيسي في مجال الطاقة.”