با افزایش نگرانی‌ها در مورد تغییرات اقلیمی و لزوم کاهش انتشار کربن، هیدروژن به عنوان یکی از گزینه‌های کلیدی برای جایگزینی سوخت‌های فسیلی و کمک به گذار هیدروژنی به سوی انرژی‌های پاک مورد توجه قرار گرفته است. هیدروژن در گذار انرژی به عنوان یک حامل انرژی با کاربردهای متنوع در صنایع مختلف، از تولید فولاد تا سوخت وسایل نقلیه سنگین و حتی تولید مواد شیمیایی و از جمله کود‌ها، می‌تواند نقشی بی‌بدیل در ساختار آینده انرژی ایفا کند. لذا تحلیل سناریوهای مختلف تقاضا هیدروزن در گذار انرژی از اهمیت ویژه ایی برخوردار است.
رشد تقاضا برای هیدروژن
در سال‌های اخیر، تقاضا برای هیدروژن به‌طور چشمگیری افزایش یافته و پیش‌بینی می‌شود که سرمایه‌گذاری‌ها در این حوزه تا سال 2030 به 500 میلیارد دلار خواهد رسید. مشابه با رشد سریع نصب پنل‌های خورشیدی، پروژه‌های هیدروژنی نیز فراتر از پیش‌بینی‌ها، به سرعت در حال توسعه هستند. در حال حاضر، تولید هیدروژن سالانه حدود 120 میلیون تن است و بیشتر در صنایعی نظیر پالایش نفت و فراورده‌های هیدروکربوری و تولید آمونیاک و متانول استفاده مورد استفاده قرار می‌گیرد، که این دو صنعت حدود دو سوم تقاضای جهانی را به خود اختصاص داده‌اند. با این حال، هیدروژن هنوز به‌طور گسترده به عنوان منبع مستقیم انرژی مورد استفاده قرار نگرفته است. (برای مطالعه مقاله ضرورت گذار جهانی انرژی از طریق هیدروژن اینجا کلیک کنید)
پیش‌بینی‌های جهانی: تحلیل و ارزیابی سناریوهای متفاوت
در سناریوی صفر خالص (Net Zero) که به تعادل بین میزان انتشار و جذب گازهای گلخانه‌ای برای دستیابی به انتشار صفر کربن اشاره دارد ، نیاز است که تولید هیدروژن خاکستری با هیدروژن سبز جایگزین شود و کاربردهای آینده هیدروژن نیز به‌دقت بررسی شود. هیدروژن می‌تواند به‌عنوان عامل احیا کننده در فرایند تولید فولاد، تولید محصولات شیمیایی، سوخت جایگزین برای حمل‌ونقل سنگین و کشتیرانی و حتی به‌عنوان ذخیره‌ساز انرژی مورد استفاده قرار گیرد. این تنوع کاربردها، هیدروژن را به یک عنصر کلیدی در آینده‌ای با انرژی پاک تبدیل می‌کند.
با وجود این کاربردهای گسترده، پیش‌بینی‌های مختلفی درباره آینده هیدروژن وجود دارد که نقش این عنصر را در آینده به شکل‌های متفاوتی ترسیم می‌کند. شکل زیر خلاصه‌ای از پیش‌بینی‌های آژانس بین‌المللی انرژی‌های تجدیدپذیر (IRENA)، واحد مالی انرژی‌های نوین بلومبرگ (BNEF)، آژانس بین‌المللی انرژی (IEA) و شورای هیدروژن را نشان می‌دهد. این سناریوها در ادامه به تفصیل بررسی می‌شوند.
پیش‌بینی شورا و آژانس‌های بین‌المللی
آژانس بین‌المللی انرژی‌های تجدیدپذیر (IRENA) پیش‌بینی می‌کند که تقاضای هیدروژن تا سال 2050 در سناریوی انتقال انرژی که به تغییر از سوخت‌های فسیلی به منابع انرژی تجدیدپذیر برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای اشاره دارد، به 240 میلیون تن در سال برسد که این میزان دو برابر تولید فعلی هیدروژن است. واحد مالی انرژی‌های نوین بلومبرگ (BNEF) در سناریوی انرژی سبز که تمرکز بر تولید انرژی از منابع تجدیدپذیر با کمترین اثرات منفی بر محیط‌زیست است، تقاضای هیدروژن را تا 1,320 میلیون تن در سال پیش‌بینی می‌کند. این میزان یازده برابر تولید کنونی است و به این معنی است که هیدروژن تا سال 2050 حدود 22 درصد از مصرف نهایی انرژی را به خود اختصاص خواهد داد، که در حال حاضر این مقدار 002/0 درصد می‌باشد. در این سناریو، هیدروژن برای تولید برق، گرمای با دمای بالا در صنعت، هوانوردی، حمل‌ونقل دریایی، جاده‌ای و ریلی و حتی در بویلرها برای گرمایش آب به کار گرفته خواهد شد. این به معنی گذار هیدروژنی است.
هیدروژن علاوه بر بخش انرژی، در سایر صنایع نیز نقش مهمی ایفا می‌کند. به‌عنوان مثال، هیدروژن می‌تواند در تولید کودهای کشاورزی، که در حال حاضر سالانه به 33 میلیون تن هیدروژن نیاز دارد، و به‌عنوان عامل کاهش‌دهنده در صنعت فولاد، که تا سال 2050 به 35 میلیون تن هیدروژن نیاز خواهد داشت، استفاده شود. بر اساس پیش‌بینی شورای هیدروژن، تا سال 2050 تقاضای هیدروژن به 660 میلیون تن در سال خواهد رسید که برابر با نصف مقدار پیش بینی شده توسط BNEF می‌باشد. این تقاضا شامل بخش‌هایی مانند حمل‌ونقل دریایی و هوایی، خوراک شیمیایی، تولید برق و گرمای با دمای بالا در صنعت است. تفاوت‌های اصلی در این پیش‌بینی‌ها ناشی از میزان تقاضای هیدروژن برای تولید برق است BNEF پیش‌بینی می‌کند که تقاضای هیدروژن در این بخش به 553 میلیون تن در سال برسد که این میزان 5/8 برابر بیشتر از پیش‌بینی شورای هیدروژن است.
آژانس بین‌المللی انرژی (IEA) نیز پیش‌بینی کرده است که تا سال 2050 تقاضای هیدروژن به 530 میلیون تن در سال خواهد رسید. این پیش‌بینی شامل استفاده از هیدروژن در صنایع شیمیایی، تولید آهن و فولاد، حمل‌ونقل، سیستم گرمایش در ساختمان‌ها، تولید برق و گرمای دما بالا صنعتی است. تفاوت میان این پیش‌بینی با BNEF در تخمین پایین‌تر تقاضای هیدروژن برای تولید برق است که حدود 80 میلیون تن در سال برآورد شده است. به نظر می‌رسد که BNEF در سناریوی خود فرض کرده است که هیدروژن سهم بیشتری از بازار انرژی را در مقایسه با سایر جایگزین‌های سبز به دست خواهد آورد.
نقش حامل‌های هیدروژنی در تأمین تقاضای جهانی
باید توجه داشت که بخشی از این تقاضا به‌طور مستقیم از طریق هیدروژن خالص تأمین نخواهد شد؛ بلکه حامل‌های هیدروژنی مانند آمونیاک یا متانول نقش مهمی در تأمین تقاضای جهانی خواهند داشت. این حامل‌ها نیازمند احداث واحد‌های فرایندی بیشتری هستند که نیازمند هزینه‌های سرمایه گذاری و مصرف انرژی بیشتری است، اما ویژگی‌هایی مانند سهولت ذخیره‌سازی و حمل‌ونقل این هزینه‌ها را جبران می‌کند. با توجه به روندهای فعلی و پیش‌بینی‌های مختلف، روشن است که گذار هیدروژنی و هیدروژن نقش بسیار مهمی در آینده انرژی جهان ایفا خواهند کرد. از کاربردهای آن در تولید انرژی تا استفاده‌های صنعتی و حمل‌ونقل، هیدروژن می‌تواند به یکی از ستون‌های اصلی در گذار به انرژی‌های پاک تبدیل شود. هرچند که جزئیات و مسیرهای آینده هنوز به‌طور کامل مشخص نیستند، اما افزایش تقاضا و سرمایه‌گذاری‌های قابل‌توجه در این حوزه نویدبخش تحولی بزرگ در صنایع انرژی و محیط‌زیست است. با شناسایی شکاف‌های دانشی و بررسی دقیق‌تر کاربردهای احتمالی، می‌توان گام‌های مؤثری در جهت بهره‌برداری کامل از این عنصر مهم برداشت.
