فرایند الکترولیز، به عنوان یکی از روش‌های کلیدی برای تولید هیدروژن سبز، مولکول‌های آب را با استفاده از انرژی الکتریکی به هیدروژن و اکسیژن تجزیه می‌کند. اگر این انرژی از منابع تجدیدپذیر مانند باد یا خورشید تأمین شود، محصول نهایی به عنوان هیدروژن سبز شناخته می‌شود، راهکاری پایدار برای کاهش انتشار کربن در صنایع مختلف و همچنین بخش حمل و نقل است. این مقاله به مروری بر اخرین وضعیت توسعه زنجیره ارزش هیدروژن ارائه شده است.
سرمایه‌گذاری جهانی در هیدروژن سبز
در سال‌های اخیر، کشورهایی مانند چین و اتحادیه اروپا سرمایه‌گذاری‌های عظیمی را در توسعه زیرساخت‌های واحد‌های الکترولیز و تولید هیدروژن انجام داده‌اند. از سال ۲۰۲۳ تا ۲۰۲۴، ظرفیت کل واحد‌های الکترولیز آب و تولید هیدروژن در این کشورها به 5/6 گیگاوات رسیده که بیانگر تعهد این کشورها به تولید هیدروژن پاک است.
چین، به عنوان بزرگترین تولیدکننده هیدروژن مبتنی بر فرایند الکترولیز آب، از منابع عظیم انرژی تجدیدپذیر داخلی خود بهره می‌برد و ظرفیت تولید هیدروژن سبز را با استفاده از انرژی‌های باد و خورشید به سرعت افزایش می‌دهد. اتحادیه اروپا نیز با توجه به تعهدات اقلیمی خود، سرمایه‌گذاری‌های بزرگ در این زمینه انجام داده و استفاده از هیدروژن در صنایع سنگین و پالایشگاه‌ها را توسعه می‌دهد. در آمریکای شمالی نیز پروژه‌های هیدروژنی در حال رشد هستند و تمرکز بر کربن‌زدایی صنایع و تأمین سوخت پاک برای حمل و نقل را دنبال می‌کند.
برای مطالعه مقاله “نقشه راه هیدروژن سبز در خاورمیانه: امارات متحده عربی، عربستان سعودی و ترکیه” اینجا کلیک کنید.
کاربردهای بالقوه صنعتی هیدروژن سبز
هیدروژن سبز به ویژه در صنایع سنگین با سطح آلایندگی بالا، نظیر صنایع فولادسازی، سیمان، پالایشگاه و مواد شیمیایی از اهمیت ویژه‌ایی برخوردار است. صنایع شیمیایی، از جمله واحد‌های تولید کننده آمونیاک و متانول، از بزرگترین مصرف‌کنندگان هیدروژن در کاربردهای صنعتی هستند و با حرکت به سمت هیدروژن سبز، می‌توانند به کاهش انتشار کربن کمک کنند. پالایشگاه‌ها نیز، که برای سولفور زدایی از نفت خام به هیدروژن نیاز دارند، با استفاده از هیدروژن سبز، سهم بزرگی در کاهش گازهای گلخانه‌ای خواهند داشت.
در بخش حمل‌ونقل، هیدروژن سبز می‌تواند جایگزینی پاک برای سوخت‌های فسیلی باشد. خودروهای هیدروژنی، کامیون‌ها، و کشتی‌ها از این سوخت پاک استفاده می‌کنند. از آمونیاک سبز نیز به عنوان سوختی پاک در حمل و نقل دریایی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
تولید هیدروژن سبز مبتنی بر فرایند الکترولیز آب در حال حاضر هزینه‌های بالایی دارد. هزینه‌های تولید به طور مستقیم به هزینه‌های تامین انرژی تجدیدپذیر وابسته است. در سال ۲۰۲۳، هزینه تولید برق از پنل‌های خورشیدی بین ۲۰ تا ۱۲۰ دلار به ازای هر مگاوات ساعت و مبتنی بر انرژی بادی بین ۲۳ تا ۱۱۰ دلار متغیر است. انتظار می‌رود این هزینه‌ها تا سال ۲۰۳۰ کاهش یابند که تأثیر مثبتی بر کاهش هزینه تولید هیدروژن سبز خواهد داشت.
به‌طور کلی، هزینه تولید هیدروژن سبز هنوز بالاتر از تولید هیدروژن مبتنی بر منابع فسیلی است. برای مثال، تولید هیدروژن از گاز طبیعی یکی از ارزان‌ترین روش‌های تولید هیدروژن است، اما استفاده از فناوری CCUS برای جذب، ذخیره سازی و استفاده از کربن دی‌اکسید، هزینه‌های تولید را به مقدار قابل توجهی افزایش می‌دهد. پیش‌بینی می‌شود با پیشرفت فناوری‌های الکترولیز و کاهش هزینه برق تجدیدپذیر، هزینه تولید هیدروژن سبز به میزان قابل توجهی کاهش یابد.
راهکارهای کاهش هزینه تولید هیدروژن سبز
جهت افزایش قدرت رقابت‌پذیرتر هیدروژن سبز در مقایسه با هیدروژن مبتنی بر انرژی تجدید پذیر، راهکارهای زیر در نظر گرفته شده است:
- توسعه فناوری‌های الکترولیز آب: با توسعه الکترولیزرهای جدید و کارآمدتر، هزینه تولید هیدروژن کاهش می‌یابد. در سال ۲۰۳۰، پیش‌بینی می‌شود با توجه به توسعه فناوری و افزایش راندمان الکترولایزر‌ها،هزینه‌های سرمایه‌گذاری برای الکترولیزرها به حدود ۹۵۰ دلار به ازای هر کیلووات برسد.
- سرمایه‌گذاری در زیرساخت‌ها: زیرساخت‌های لازم برای تولید و توزیع برق تجدیدپذیر و هیدروژن باید توسعه یابد. این اقدام باعث کاهش هزینه‌های عملیاتی و افزایش دسترسی به منابع تجدیدپذیر می‌شود.
- حمایت‌های دولتی و سیاست‌های تشویقی: یارانه‌ها و سیاست‌های حمایتی، مانند کاهش مالیات بر تولید هیدروژن سبز، می‌توانند به کاهش هزینه‌ها کمک کنند.
- افزایش تولید و بهره‌وری در مقیاس بزرگ: با افزایش ظرفیت تولید در مقیاس بزرگ و بهره‌وری بالاتر، باعث کاهش هزینه‌های ثابت تولید و در نهایت کاهش هزینه تمام شده تولید هر واحد محصول نهایی خواهد شد.
نتیجه‌گیری
هیدروژن سبز، به عنوان یک منبع پاک و پایدار، می‌تواند نقشی کلیدی در کاهش انتشار کربن در صنایع و حمل‌ونقل ایفا کند. در حال حاضر، هزینه تولید هیدروژن سبز چالش اصلی در مسیر استفاده گسترده از آن است. با این حال، پیشرفت‌های فناوری و سیاست‌های حمایتی پیش‌بینی می‌شود که تا سال ۲۰۳۰ هزینه‌های تولید کاهش یافته و هیدروژن سبز رقابت‌پذیرتر شود. سرمایه‌گذاری‌های مداوم در زیرساخت‌های تولید و توزیع هیدروژن و استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر از اقدامات حیاتی برای دستیابی به اهداف کاهش کربن و توسعه اقتصاد کم‌کربن هستند.
