تصور کنید یک روز آفتابی در شهری هستید که در آن، ماشین‌ها به جای سوخت‌های فسیلی از گازی پاک استفاده می‌کنند که نه تنها هیچ آلودگی‌ای تولید نمی‌کند، بلکه می‌تواند به‌صورت نامحدود از طبیعت به دست آید. این گاز هیدروژن سبز (green hydrogen) نام دارد؛ سوختی که شاید بتواند زمین را از تهدید تغییرات اقلیمی نجات دهد. هیدروژن سبز یکی از پدیده‌های مهم در دنیای انرژی های پاک است که توجه بسیاری از کشور‌ها و صنایع را به خود جلب کرده است. اما هیدروژن سبز چیست و چرا استفاده از آن این‌قدر اهمیت پیدا کرده است؟
هیدروژن سبز چیست؟
هیدروژن، قدیمی‌ترین، سبک‌ترین و فراوان‌ترین عنصر در جهان است. به عنوان یک گاز، هیدروژن بسیار سبک است و وقتی می‌سوزد، تنها چیزی که تولید می‌کند بخار آب است. هیدروژن همچنین در پیل‌های سوختی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این پیل‌ها، هیدروژن با اکسیژن واکنش می‌دهد و برق تولید می‌کند، بدون اینکه هیچ نوع آلاینده یا گاز گلخانه‌ای به جو اضافه شود. تنها محصول جانبی این واکنش شیمیایی، آب خالص و قابل نوشیدن است. در حال حاضر، هیدروژن بیشتر به عنوان ماده اولیه در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. هیدروژن سبز نوعی از هیدروژن است که با استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر مانند باد و خورشید تولید می‌شود. برخلاف هیدروژن خاکستری (grey hydrogen) که از سوخت‌های فسیلی مثل گاز طبیعی تولید شده و مقادیر زیادی کربن‌دی‌اکسید (CO2) آزاد می‌کند، هیدروژن سبز فرآیندی بدون تولید گاز‌های گلخانه‌ای دارد. در واقع، به‌جای انتشار CO2، تنها محصول جانبی تولید هیدروژن سبز، اکسیژن است.
چرا هیدروژن سبز اهمیت دارد؟
هیدروژن سبز به‌عنوان یک منبع انرژی پاک و قابل تجدید، پتانسیل بالایی برای کاهش آلودگی‌های محیطی و کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی دارد. تولید هیدروژن سبز از انرژی‌های تجدیدپذیر باعث می‌شود که انتشار گاز‌های گلخانه‌ای به شدت کاهش یابد و این مسأله به مقابله با تغییرات اقلیمی کمک می‌کند.
چگونه انرژی‌های تجدیدپذیر در تولید هیدروژن سبز به کار می‌روند؟
فرآیند تولید هیدروژن سبز از طریق الکترولیز انجام می‌شود. در این فرآیند، آب (H2O) با استفاده از جریان برق به دو عنصر هیدروژن (H2) و اکسیژن (O2) تجزیه می‌شود. اگر برق مورد نیاز برای این فرآیند از منابع تجدیدپذیر مانند انرژی بادی یا خورشیدی تأمین شود، هیدروژن تولید شده را هیدروژن سبز می‌نامند. برای مثال، در یک روز آفتابی که انرژی خورشیدی به مقدار زیاد در دسترس است، می‌توان از این انرژی برای تولید هیدروژن سبز استفاده کرد. به همین ترتیب، در روز‌های بادی که توربین‌های بادی برق زیادی تولید می‌کنند، این برق می‌تواند برای تولید هیدروژن سبز به کار رود.
مزایای استفاده از هیدروژن سبز
- کاهش انتشار گاز‌های گلخانه‌ای: یکی از بزرگترین مزایای هیدروژن سبز این است که تولید آن بدون انتشار کربن‌دی‌اکسید انجام می‌شود. این امر به کاهش اثرات منفی زیست‌محیطی کمک می‌کند.
- منبع انرژی پایدار: هیدروژن سبز به دلیل استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر، منبعی بی‌پایان و تجدیدپذیر از انرژی است.
- ذخیره‌سازی انرژی: هیدروژن سبز می‌تواند به‌عنوان یک حامل انرژی ذخیره شود و در مواقع نیاز به برق، دوباره به انرژی الکتریکی تبدیل شود. این ویژگی به مدیریت بهتر شبکه‌های برق و کاهش نوسانات ناشی از تولید متغیر انرژی‌های تجدیدپذیر کمک می‌کند.
- کاربرد‌های گسترده: هیدروژن سبز می‌تواند در بخش‌های مختلفی از صنعت، حمل‌ونقل، و حتی تولید برق مورد استفاده قرار گیرد. از خودرو‌های هیدروژنی تا نیروگاه‌های تولید برق، همه می‌توانند از این انرژی پاک بهره‌مند شوند.
طبق پیش‌بینی‌های آژانس بین‌المللی انرژی‌های تجدیدپذیر (IRENA) برای حفظ افزایش دما تا ۱.۵ درجه سانتی‌گراد، تقاضا برای هیدروژن تا سال ۲۰۵۰ به حدود ۶۱۳ میلیون تن خواهد رسید. از این مقدار، حداقل دو‌سوم باید هیدروژن سبز باشد. تولید هیدروژن در این مقیاس به مقداری برق نیاز دارد که نزدیک به مصرف کل برق جهانی امروز است.
برای رسیدن به این هدف، باید تولید الکترولایزرها و ظرفیت انرژی‌های تجدیدپذیر به میزان قابل توجهی افزایش یابد. به‌طور متوسط، هر سال باید حدود ۱۶۰ گیگاوات الکترولایزر نصب شود. این میزان از چند گیگاوات در سال‌های آینده شروع به افزایش خواهد کرد و از سال ۲۰۳۰ به‌طور چشمگیری بالا خواهد رفت.
چالش‌ها و آینده هیدروژن سبز
با وجود تمام مزایای هیدروژن سبز، تولید آن هنوز در مراحل اولیه است و چالش‌های زیادی وجود دارد. از جمله این چالش‌ها می‌توان به هزینه بالای تولید و نیاز به توسعه زیرساخت‌های لازم برای ذخیره و حمل‌ونقل آن اشاره کرد. با این حال، با توجه به تلاش‌های جهانی برای کاهش کربن و توسعه انرژی‌های پاک، پیش‌بینی می‌شود که هیدروژن سبز در آینده‌ای نه‌چندان دور نقش مهمی در تأمین انرژی ایفا کند.
هیدروژن سبز به عنوان یک منبع انرژی پاک و تجدیدپذیر، پتانسیل بزرگی برای کاهش آلودگی‌ها و تغییرات اقلیمی دارد. استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر برای تولید این نوع هیدروژن، نه‌تنها به محیط زیست کمک می‌کند بلکه می‌تواند به تأمین پایدار انرژی در آینده نیز کمک کند. اگرچه چالش‌های زیادی در مسیر تولید انبوه و ارزان هیدروژن سبز وجود دارد، اما تلاش‌های جهانی در این راستا نویدبخش آینده‌ای روشن‌تر و پاک‌تر است.
