هیدروژن سبز به عنوان یکی از مهم‌ترین عناصر در مسیر گذار به سوی انرژی‌های پاک، توجه بسیاری از صنایع و کشورها را به خود جلب کرده است. با افزایش نیاز جهانی به کاهش انتشار کربن و استفاده از منابع انرژی پایدار، هیدروژن به عنوان یک راه‌حل مؤثر در حوزه‌های مختلف صنعتی و انرژی ظاهر شده است. روندهای اخیر نشان می‌دهد که تقاضای جهانی برای هیدروژن، علی‌رغم چالش‌های محیط‌زیستی و صنعتی، به طور پیوسته در حال رشد است. این افزایش تقاضا همزمان با نیاز به تغییر در روش‌های تولید و مصرف آن، ضرورت توجه بیشتر به کاربردهای نوآورانه و استفاده از هیدروژن کم‌انتشار را بیش از پیش روشن کرده است.
نگاهی کلان به چشم‌انداز تقاضای هیدروژن در سال 2030
تقاضای هیدروژن بر اساس کاربردهای مورد استفاده و بخش‌هایی که مورد استفاده قرار می‌گیرد در شکل زیر نشان داده شده است. بر این اساس، تقاضای جهانی برای هیدروژن در سال 2023 به بیش از 97 میلیون تن رسید که نشان‌دهنده رشد 5/2 درصدی نسبت به سال 2022 است. میزان تقاضای جهانی برای هیدروژن، طی چند دهه گذشته، به جز در سال 2020 که به دلیل بحران کووید-19، با کاهش تقاضا مواجه شد، همواره روندی افزایشی داشته است. پیش‌بینی‌ها حاکی از این است که این رشد در سال 2024 نیز ادامه خواهد داشت و ممکن است تقاضای جهانی هیدروژن به نزدیک 100 میلیون تن برسد.
کاربردهای هیدروژن به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند: کاربردهای سنتی و کاربردهای جدید. در بخش سنتی، هیدروژن عمدتاً در صنایعی مانند پالایش نفت و تولید متانول، آمونیاک، فولاد (با توجه به استفاده از گاز سنتز) و سایر صنایع شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این کاربردها که نقش حیاتی در فرآیندهای صنعتی ایفا می‌کنند، در طول سال‌های اخیر سهم ثابتی از مصرف جهانی هیدروژن داشته‌اند. به‌عنوان مثال، در پالایش نفت، هیدروژن برای فرآیندهایی مانند گوگردزدایی و هیدروکراکینگ استفاده می‌شود که به کاهش آلایندگی سوخت‌های فسیلی کمک می‌کند. همچنین، هیدروژن در تولید آمونیاک (ماده اولیه کودهای شیمیایی) و متانول نقش کلیدی دارد. این مصارف سنتی بخش عمده‌ای از تقاضای فعلی هیدروژن را تشکیل می‌دهند و در نمودار با نام کاربردهای سنتی نشان داده شده‌اند.
در کنار این، کاربردهای جدید هیدروژن در بخش‌هایی مانند حمل‌ونقل، تولید برق، و سوخت‌های سنتزی به سرعت در حال رشد هستند. اگرچه این بخش‌ها تا سال ۲۰۲۴ سهم کمی از تقاضای کلی دارند، اما پیش‌بینی می‌شود در سناریوی انتشار صفر خالص (NZE) برای سال ۲۰۳۰، رشد چشمگیری داشته باشند. در بخش حمل و نقل، هیدروژن به عنوان یک سوخت پاک جایگزین برای خودروهای سنگین، قطارها، و کشتی‌ها شناخته می‌شود که می‌تواند به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای کمک کند. همچنین در تولید برق، هیدروژن به‌عنوان یک منبع انرژی پاک مورد توجه قرار گرفته است که در ترکیب با گاز طبیعی (در مقادیر مشخص) در تورین‌های گاز قابل استفاده است. این کاربردهای جدید نشان‌دهنده تغییری بزرگ در نقش هیدروژن و حرکت به سمت کربن‌زدایی اقتصادهای جهانی است.
برای مطالعه مقاله “هیدروژن به عنوان سوخت توربین گازی: فرصت‌ها و چالش‌ها” اینجا کلیک کنید.
به‌طور کلی، این نمودار به خوبی روند افزایشی تقاضای جهانی هیدروژن را ترسیم کرده و در عین حال نشان‌دهنده یک گذار مهم از مصرف در بخش‌های سنتی به سمت کاربردها و بازار‌های بالقوه جدید است. با رشد تقاضا در بخش‌هایی مانند حمل‌ونقل، تولید برق، و سوخت‌های مصنوعی، اهمیت هیدروژن به‌عنوان یک سوخت پاک و راهکار کلیدی برای کربن‌زدایی بیش از پیش برجسته می‌شود. در این مسیر، سرمایه‌گذاری در زیرساخت‌ها، توسعه فناوری‌های پیشرفته و سیاست‌گذاری‌های حمایتی، نقش اساسی در تسریع این تحول و دستیابی به آینده‌ای پایدار و کم‌کربن خواهد داشت.
توزیع مصرف هیدروژن در سال ۲۰۲۳ را بر اساس مناطق جغرافیایی مختلف نیز شکل زیر قابل مشاهده است. در حال حاضر، چین بیشترین سهم از مصرف هیدروژن که حدود یک‌سوم تقاضای جهانی (30 میلیون تن) در سال 2023 را به خود اختصاص داده است. آمریکای شمالی و خاورمیانه نیز با 16 و 14 درصد در جایگاه‌های بعدی قرار دارند. منطقه خاورمیانه بیش از 6 درصد رشد نسبت به سال‌های قبل داشته است، که این موضوع می‌تواند به به‌واسطه افزایش تقاضا در بخش پالایش نفت و تولید متانول در این منطقه باشد. اروپا نیز سهم 8 درصدی در تقاضای هیدروژن را به خود اختصاص داده است. سایر مناطق جهان نیز 24 درصد از تقاضای هیدروژن را به خود اختصاص داده‌اند.
همانطور که قبلا اشاره شد، بخش عمده‌ای از تقاضای جهانی هیدروژن به کاربردهای سنتی در صنایع مختلف مربوط می‌شود. این کاربردها شامل پالایش نفت، تولید مواد شیمیایی مانند آمونیاک و متانول، و تولید فولاد از طریق فرآیند احیای مستقیم آهن با استفاده از گاز سنتزی مبتنی بر سوخت‌های فسیلی می‌شوند. نکته مهم این است که بیشتر این هیدروژن از منابع فسیلی تولید می‌شود و اقدامات چشمگیری برای کاهش انتشار کربن‌دی‌اکسید حاصل از آن صورت نگرفته است.
سال‌های اخیر، رشد تقاضای هیدروژن بیشتر ناشی از روندهای صنعتی بوده و برخلاف انتظارات، با توجه به تولید هیدروژن از منابع فسیلی نتوانسته تأثیر قابل توجهی در کاهش تغییرات اقلیمی داشته باشد. در سال 2023 تولید و مصرف هیدروژن منجر به افزایش انتشار 920 میلیون تن کربن‌دی‌اکسید شده است. این میزان انتشار، 5/1درصد بیشتر از سال قبل است که معادل با مجموع انتشار سالانه دو کشور اندونزی و فرانسه است.
برای رسیدن به اهداف سناریوی انتشار صفر خالص [1](NZE)، باید استفاده از هیدروژن تولید شده از سوخت‌های فسیلی که همراه با انتشار کربن است، با هیدروژن کم‌انتشار جایگزین شود. همچنین، هیدروژن کم‌انتشار باید به در کاربردهای جدیدیمورد استفاده قرار گیرد که کاهش انتشار در آن‌ها به‌سختی ممکن است. این بخش‌ها شامل صنایع سنگین، حمل‌ونقل در مسافت‌های طولانی، تولید سوخت‌های هیدروژنی، و ذخیره‌سازی و تولید برق می‌شوند.
در سال 2023، استفاده از هیدروژن در این کاربردهای نوظهور حدود 40 درصد نسبت به سال 2022 افزایش یافت؛ اما همچنان کمتر از 1 درصد از کل تقاضای جهانی را تشکیل می‌دهد. این میزان حتی کمتر از 1/0 درصد است، که نشان می‌دهد هنوز مسیری طولانی برای گسترش و استفاده موثر از هیدروژن کم‌انتشار در پیش است.
طبق سناریوی انتشار صفر خالص، انتظار می‌رود که تقاضای جهانی هیدروژن تا سال 2030 به حدود 150 میلیون تن در سال برسد. این رشد چشمگیر نشان می‌دهد که حدود 45 درصد از این تقاضا باید از طریق هیدروژن کم‌انتشار تأمین شود. نکته جالب توجه این است که تقریباً 40 درصد از این تقاضا به کاربردهای جدید هیدروژن مرتبط خواهد بود، که نشان می‌دهد تقاضا در این حوزه‌ها باید تا سال 2030 بیش از 80 برابر افزایش یابد تا با نیازهای پیش‌بینی‌شده همگام شود.
در گزارش جهانی هیدروژن، تقاضای هیدروژن عمدتا شامل هیدروژنی است که به‌طور خاص برای استفاده در کاربردهای صنعتی تولید می‌شود. این تقاضا شامل بیش از 75 میلیون تن هیدروژن خالص است که در تولید آمونیاک و پالایش نفت به کار می‌رود. علاوه بر این، بیش از 20 میلیون تن هیدروژن نیز در فرآیندهای تولید متانول و فولاد با گازهای حاوی کربن ترکیب می‌شود. با این حال، حدود 30 میلیون تن هیدروژن موجود در گازهای باقیمانده از فرآیندهای صنعتی (مانند کوره‌های کک و کراکرهای بخار) در این آمار محاسبه نشده است. دلیل این امر آن است که این هیدروژن به‌طور خاص برای یک کاربرد خاص تولید نمی‌شود، بلکه به‌طور طبیعی در جریان‌های باقیمانده حضور دارد و برای تولید حرارت و برق به کار می‌رود.
همچنین، گزارش جهانی هیدروژن برآوردی از استفاده مقادیر کم هیدروژن در صنایعی مانند ساخت شیشه، الکترونیک و فرآوری فلزات که حدود 1 میلیون تن در سال مصرف می‌کنند، ارائه نمی‌دهد. این موضوع نشان دهنده این است که تمرکز اصلی گزارش بر مصرف عمده در صنایع بزرگ و کلیدی است و کاربردهای کم‌مقیاس در آن لحاظ نمی‌شود.این آمار و پیش‌بینی‌ها نشان می‌دهند که برای رسیدن به اهداف انتشار صفر خالص، باید نه تنها تولید هیدروژن کم‌انتشار افزایش یابد، بلکه کاربردهای جدید این منبع انرژی نیز به سرعت گسترش یابد تا بتواند به کاهش تغییرات اقلیمی کمک کند.
جمع‌بندی
تقاضای جهانی برای هیدروژن همچنان در حال افزایش است و صنایع مختلف به‌ویژه در کشورهای در حال توسعه از این سوخت پاک استقبال می‌کنند. با این حال، چالش‌های محیط‌زیستی ناشی از استفاده از هیدروژن تولید شده از سوخت‌های فسیلی باید با گسترش هیدروژن کم‌انتشار و توسعه کاربردهای جدید آن حل شوند. نقش هیدروژن در گذار به انرژی پاک، به‌ویژه در صنایعی که کاهش انتشار چالش‌برانگیز و دشوار است، در سال‌های آینده پررنگ‌تر خواهد شد.
با توجه به روندهای فعلی، هیدروژن همچنان به عنوان یک عنصر حیاتی در صنایع فعلی باقی مانده است، اما برای تحقق اهداف محیط‌زیستی و کاهش انتشار کربن، تغییرات گسترده‌ای در نحوه تولید و مصرف این سوخت مورد نیاز است. افزایش استفاده از هیدروژن کم‌انتشار و گسترش آن به کاربردهای جدید نظیر حمل‌ونقل مسافت‌های طولانی و ذخیره‌سازی انرژی، برای رسیدن به سناریوی انتشار صفر خالص تا سال 2050 ضروری است. این تغییرات نیازمند سرمایه‌گذاری‌های قابل توجه در فناوری و توسعه زیرساخت‌های جدید است. در نهایت، با گسترش کاربردهای جدید هیدروژن و جایگزینی تولیدات آلاینده با منابع کم‌انتشار می‌توان به اهداف جهانی در زمینه کاهش تغییرات اقلیمی دست یافت.
مراجع
[1] Net Zero Emissions Scenario
