بررسی چالش‌ها و فرصت‌های انتقال هیدروژن و امکان استفاده از شبکه انتقال گاز طبیعی

زمان مطالعه: 11 دقیقه

با گسترش بحران تغییرات آب و هوایی و افزایش نیاز به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای، هیدروژن به‌عنوان یکی از پیشتازان کلیدی در مسیر تحقق انرژی پاک و کربن‌زدایی شناخته می‌شود. این منبع انرژی، با قابلیت تولید از منابع تجدیدپذیر و استفاده در بخش‌های صنعتی و حمل‌ونقل، نقش مهمی در تسریع گذار به سمت اقتصاد کم‌کربن ایفا می‌کند. توسعه کارآمد زیرساخت‌های هیدروژن، مانند خطوط لوله انتقال و سامانه‌های ذخیره‌سازی، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است، چرا که بهره‌برداری موثر و کم‌هزینه از این فناوری به هماهنگی دقیق بین تولید، توزیع، و مصرف در سطح جهانی نیاز دارد. در همین راستا، کشورها و شرکت‌های مختلف در سراسر جهان سرمایه‌گذاری‌های چشمگیری را برای توسعه فناوری‌های هیدروژنی و زیرساخت‌های مرتبط آغاز کرده‌اند تا سهم بیشتری از بازار آینده را به خود اختصاص دهند. این مقاله به بررسی پیشرفت‌های زیرساختی، چالش‌ها، و فرصت‌های پیش روی این مسیر پرپتانسیل به خصوص امکان استفاده از شبکه انتقال گاز طبیعی برای انتقال هیدروژن می‌پردازد.

زیرساخت‌های اقتصاد هیدروژنی در سطح جهانی: چالش‌ها و فرصت‌ها

توسعه زیرساخت هیدروژن کارآمد نیازمند تجزیه و تحلیل در سطح سیستم است. برای استقرار هیدروژن در مقیاس بزرگ، ضروری است که یک سیستم مؤثر و مقرون‌به‌صرفه برای ذخیره‌سازی و حمل‌ونقل طراحی شود که به‌طور استراتژیک منابع عرضه را به مراکز تقاضا متصل کرده و در نتیجه یک بازار عمیق و کارآمد برای هیدروژن ایجاد کند. در حالی که توافق عمومی در خصوص ضرورت گسترش نفوذ هیدروژن در سیستم انرژی برای کربن‌زدایی بخش‌هایی که به سختی کاهش می‌یابند وجود دارد، اما هنوز ابهاماتی در خصوص چگونگی تولید، مصرف و توزیع جغرافیایی هیدروژن وجود دارد.

این عدم قطعیت‌ها تأثیر مستقیمی بر نحوه توسعه زیرساخت‌های ذخیره‌سازی و انتقال هیدروژن دارد. طراحی زیرساخت کارآمد به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله حجم تقاضا، موقعیت جغرافیایی زیرساخت‌ها نسبت به منابع تولید هیدروژن کم‌کربن (تجدیدپذیرها و سایت‌های ذخیره کربن‌دی‌اکسید)، فناوری‌های مورد استفاده برای تولید هیدروژن و شبکه‌های گاز طبیعی و برق موجود و همچنین توسعه آینده این شبکه‌ها. در برخی شرایط، انتقال برق برای تولید هیدروژن الکترولیتی به‌صورت غیرمتمرکز ممکن است مقرون به‌صرفه‌ترین انتخاب باشد، اما در شرایط دیگر، تولید متمرکز و انتقال هیدروژن از طریق شبکه‌های حمل‌ونقل می‌تواند ارجح باشد.

نحوه استفاده و انتقال هیدروژن

نوع استفاده نهایی از هیدروژن می‌تواند تأثیر زیادی بر نحوه انتقال آن داشته باشد. در برخی از موارد، هیدروژن می‌تواند به‌صورت محلی برای تولید محصولات نهایی مانند محصولات شیمیایی، کود یا فولاد یا تولید سوخت‌های دیگر مانند آمونیاک یا سوخت‌های مصنوعی که حمل‌ونقل آن‌ها به‌صرفه‌تر است، استفاده شود. در سایر موارد، هیدروژن به‌طور مستقیم به‌عنوان محصول نهایی مورد استفاده قرار می‌گیرد (برای کاربردهایی مانند حمل‌ونقل یا گرمایش با دمای بالا) که در این حالت، انتقال آن به‌صورت هیدروژن خالص (گاز یا مایع) یا با استفاده از یک حامل هیدروژن (آمونیاک یا حامل‌های آلی مایع) صورت می‌گیرد. در اینجا هزینه‌های حمل‌ونقل، از جمله تبدیل/تبدیل مجدد، ذخیره‌سازی و حمل‌ونقل، عواملی حیاتی در تعیین هزینه کل به شمار می‌آیند.

چالش‌های طراحی زیرساخت هیدروژن

با وجود تطبیق‌پذیری بالای هیدروژن و قابلیت‌های آن در ارائه راه‌حل‌ها در بخش‌های مختلف، برنامه‌ریزی ناکافی می‌تواند منجر به ایجاد زیرساخت‌های ناکارآمد و پرهزینه شود. بنابراین، تجزیه و تحلیل یکپارچه و دقیق در سطح سیستم برای طراحی زیرساخت‌های کارآمد و مقیاس‌پذیر برای تولید و انتقال هیدروژن به کاربران نهایی امری ضروری است.

انتقال هیدروژن از طریق خط لوله: چالش‌ها و فرصت‌ها

برای تحقق اهداف هیدروژنی در سطح جهانی، به گسترش شبکه‌های خطوط لوله انتقال هیدروژن نیاز است. هیدروژن می‌تواند به‌صورت گازی از طریق خطوط لوله و تریلرها یا به‌صورت مایع در مخازن برودتی حمل شود. طبق تجزیه و تحلیل‌های آژانس بین‌المللی انرژی، خطوط لوله معمولاً مقرون به‌صرفه‌ترین گزینه برای انتقال هیدروژن در مسافت‌های کوتاه‌تر از 1500 تا 3000 کیلومتر هستند. اما برای مسافت‌های طولانی‌تر، گزینه‌های دیگری مانند انتقال هیدروژن مایع، آمونیاک یا حامل‌های مایع هیدروژن از طریق کشتی می‌توانند جذاب‌تر و اقتصادی‌تر باشند.

انتقال هیدروژن از طریق خط لوله یک فناوری بالغ و آزمایش‌شده است. اولین سیستم خط لوله هیدروژن در منطقه شهری راین-روهر آلمان در سال 1938 راه‌اندازی شد و همچنان به‌طور عملیاتی فعال است. به‌طور تاریخی، از فولاد کربنی یا فولاد ضد زنگ برای ساخت لوله‌های هیدروژنی استفاده می‌شود زیرا گریدهای بالاتر (بیش از 100ksi) می‌توانند خطر تردی هیدروژنی را افزایش دهند. در حال حاضر، خطوط لوله هیدروژن بیش از 5000 کیلومتر را پوشش می‌دهند که بیش از 90 درصد آن‌ها در اروپا و ایالات متحده قرار دارد. بیشتر این سیستم‌های بسته متعلق به تولیدکنندگان بزرگ هیدروژن هستند و در نزدیکی مراکز مصرف صنعتی مانند پالایشگاه‌ها و کارخانه‌های شیمیایی متمرکز شده‌اند.

چالش‌های اقتصادی و سرمایه‌گذاری در پروژه‌های خطوط لوله هیدروژن

مشابه سیستم‌های خطوط لوله گاز طبیعی، پروژه‌های خطوط لوله هیدروژن به‌طور کلی سرمایه‌بر و پرهزینه هستند و هزینه‌های سرمایه‌گذاری اولیه بالایی دارند. به‌دلیل ماهیت غیرقابل انعطاف و بادوام این دارایی‌ها، پس از اجرای خط لوله، سرمایه‌گذاری‌های اولیه دیگر بازگشت‌پذیر نخواهند بود. بنابراین، هزینه‌های بالا و ریسک‌های مرتبط با سرمایه‌گذاری می‌تواند به‌طور قابل‌توجهی مانع از توسعه سیستم‌های خطوط لوله هیدروژن شود، به‌ویژه زمانی که تقاضا هنوز در مراحل اولیه است و چارچوب‌های نظارتی کاملاً شکل نگرفته‌اند.

علاوه بر این، به‌دلیل نیاز به دیوارهای ضخیم‌تر در قطرهای بزرگ‌تر، هزینه‌های ساخت خطوط لوله هیدروژن جدید معمولاً بالاتر از خطوط لوله گاز طبیعی است. به‌طور خاص، در قطر مشابه، هزینه‌های سرمایه‌گذاری اولیه (CAPEX) برای خطوط لوله فولادی مخصوص هیدروژن بین 10 تا 50 درصد بیشتر از خطوط لوله گاز طبیعی است.

نیاز به توسعه سریع‌تر شبکه‌های انتقال هیدروژن

برای دستیابی به اهداف تعیین‌شده در استراتژی‌های هیدروژن، توسعه سریع‌تر زیرساخت‌های انتقال هیدروژن ضروری است. تجزیه و تحلیل‌های آژانس بین‌المللی انرژی نشان می‌دهند که تا سال 2030، طول کل خطوط لوله هیدروژن در سطح جهان باید دو برابر شود و در سناریوی تعهدات اعلام شده به 10 هزار کیلومتر و در سناریوی انتشار خالص صفر به بیش از 20 هزار کیلومتر برسد.

خوشبختانه، زیرساخت‌های موجود در شبکه‌های گاز طبیعی می‌توانند به‌عنوان کاتالیزوری برای تسریع انتقال هیدروژن عمل کنند. در کوتاه‌مدت تا میان‌مدت، ترکیب هیدروژن با گاز طبیعی می‌تواند به‌طور قابل توجهی توسعه اولیه تجارت هیدروژن را تسهیل کند. استفاده مجدد از خطوط لوله گاز می‌تواند هزینه‌های ایجاد شبکه‌های هیدروژن ملی و منطقه‌ای را کاهش دهد و به این ترتیب، فرایند انتقال هیدروژن را در مراحل اولیه مقرون‌به‌صرفه‌تر کند.

ترکیب هیدروژن با گاز طبیعی: راه‌حل موقت برای انتقال

ترکیب هیدروژن با گاز طبیعی می‌تواند به‌عنوان یک راه‌حل انتقالی عمل کند تا زمانی که سیستم‌های اختصاصی انتقال هیدروژن راه‌اندازی شوند. این ترکیب می‌تواند به پشتیبانی از استقرار اولیه هیدروژن کم‌کربن کمک کند و باعث کاهش هزینه‌ها در تولید هیدروژن کم‌کربن شود. با این حال، در حالی که چندین پروژه آزمایشی در سال‌های اخیر راه‌اندازی شده‌اند، ترکیب هیدروژن با گاز طبیعی همچنان با موانع فنی و نظارتی قابل توجهی روبه‌رو است. به‌ویژه، پارامترهای مربوط به کیفیت گاز طبیعی، از جمله ترکیب، ارزش حرارتی و شاخص Wobbe، می‌توانند تزریق هیدروژن به شبکه‌های گاز را محدود کنند یا حتی آن را به‌طور کامل غیرممکن سازند.

الزامات خلوص هیدروژن و چالش‌های ترکیب آن با گاز طبیعی

الزامات خلوص هیدروژن برای برخی از کاربران نهایی، به‌ویژه مشتریان صنعتی، می‌تواند استفاده از ترکیب هیدروژن با گاز طبیعی را محدود کند. علاوه بر این، تغییرات در خصوصیات فیزیکی گاز می‌تواند تأثیرات منفی بر فرآیندهای خاص مانند اندازه‌گیری گاز و نظارت بر سیستم داشته باشد. برای جلوگیری از مشکلات قابلیت همکاری ناشی از تغییر کیفیت گاز، ترکیب هیدروژن در شبکه‌های گاز نیاز به همکاری نزدیک‌تر بین بازارهای گاز مجاور دارد.

هیدروژن را می‌توان به‌طور مستقیم به‌صورت خالص یا به‌صورت پیش‌مخلوط با گاز طبیعی به شبکه‌های گاز تزریق کرد. با این حال، خواص شیمیایی هیدروژن می‌تواند باعث شکنندگی خطوط لوله فولادی شود، زیرا واکنش‌های بین هیدروژن و فولاد می‌تواند منجر به ایجاد شکاف در خطوط لوله شود. بسته به ویژگی‌های سیستم انتقال گاز، هیدروژن را می‌توان با نرخ‌های 2 تا 10 درصد حجمی به‌صورت مخلوط در خطوط لوله بدون نیاز به بهسازی قابل توجه در سیستم انتقال گاز استفاده کرد. شبکه‌های توزیع گاز مبتنی بر پلیمر به‌طور معمول تحمل بیشتری نسبت به هیدروژن دارند و به‌طور بالقوه می‌توانند تا 20 درصد حجمی هیدروژن را بدون تغییرات عمده در زیرساخت انتقال دهند.

بررسی چالش‌های ترکیب هیدروژن با گاز طبیعی در شبکه انتقال گاز ایران

ایران صاحب یکی از بزرگ‌ترین و وسیع‌ترین شبکه‌های انتقال گاز جهان است. در ایران نیز پروژه امکانسنجی فنی و اقتصادی انتقال هیدروژن سبز همراه با گاز طبیعی از طریق شبکه انتقال گاز با همکاری شرکت ملی نفت ایران و ویرا هیدروژن در حال انجام است. در این پروژه، علاوه بر شبیه‌سازی فرایندی و تحلیل اقتصادی مالی طرح، تاثیر ترکیب درصدهای مختلف هیدروژن در شبکه انتقال گاز و اثر هیدروژن بر ساختار کریستالی فولاد معمول در شبکه انتقال گاز ایران به صورت تجربی مطالعه و تحلیل خواهد شد. این پروژه می‌تواند مبنای تصمیم‌گیری‌های آتی در شرکت‌ها و سازمان‌های زیرمجموعه وزارت نفت و وزارت نیرو و همچنین شرکت‌های مهندسی مشاور قرار گیرد.

پروژه‌های نمایشی و پیشرفت در ترکیب هیدروژن

تزریق هیدروژن کم‌کربن به شبکه‌های گاز از سال 2013 تاکنون هفت برابر شده است، اما همچنان حجم تزریق آن کم است. در سال 2020، تقریباً 3.5 کیلوگرم هیدروژن در اروپا، به‌ویژه در آلمان، به شبکه گاز مخلوط شد که نزدیک به 60 درصد از حجم تزریق هیدروژن در این منطقه را تشکیل می‌دهد. در فرانسه، پروژه نمایشی GRHYD در حال آزمایش تزریق تا 20 درصد حجمی هیدروژن به شبکه توزیع گاز طبیعی Cappelle-la-Grand (نزدیک Dunkirk) است. در ایتالیا، پروژه Snam امکان اختلاط تا 10 درصد هیدروژن را در شبکه انتقال خود نشان داد، در حالی که در بریتانیا، پروژه نمایشی HyDeploy حداکثر 20 درصد حجمی هیدروژن را به شبکه گاز طبیعی موجود دانشگاه Keele آزمایش کرد. این پروژه در اوایل سال 2020 به‌طور کامل عملیاتی شد.

علاقه به ترکیب هیدروژن در شبکه‌های گاز در مناطق مختلف جهان در حال افزایش است. در استرالیا، اپراتورهای شبکه‌های گاز در حال توسعه پروژه‌های نمایشی هستند که امکان تزریق مخلوط 5 تا 10 درصد حجمی هیدروژن را از سال 2021 یا 2022 آغاز خواهند کرد. اولین پروژه آزمایشی ترکیب هیدروژن Hyp SA توسط گروه زیرساخت گاز استرالیا (AGIG) در ماه مه 2021 راه‌اندازی شد. این پروژه شامل ترکیب 5 درصد هیدروژن سبز در شبکه توزیع گاز استرالیای جنوبی است و الکترولیز 1.25 مگاواتی آن با انرژی خورشیدی و بادی کار می‌کند.

در ایالات متحده، انتظار می‌رود اولین پروژه نمایشی ترکیب هیدروژن در خطوط لوله توزیع مبتنی بر پلیمر در کالیفرنیا در سال 2021 راه‌اندازی شود. در این پروژه، ترکیب اولیه هیدروژن 1 درصد حجمی خواهد بود که به‌طور بالقوه به 20 درصد حجمی هیدروژن می‌رسد. در کانادا، پروژه نمایشی هیدروژن در انتاریو قرار است در سال 2021 آغاز شود و حداکثر محتوای هیدروژن ترکیب‌شده حداکثر 2 درصد از گاز طبیعی عرضه‌شده را فراهم کند.

تخمین هیدروژن کم‌کربن تزریق شده به شبکه‌های انتقال گاز طبیعی، 2010-2020
تخمین هیدروژن کم‌کربن تزریق شده به شبکه‌های انتقال گاز طبیعی، 2010-2020

بر اساس پروژه‌هایی که به تصمیم سرمایه‌گذاری نهایی رسیده‌اند یا در حال ساخت هستند، ترکیب هیدروژن می‌تواند تا سال 2030 با ضریب 1.3 افزایش یابد، که به معنی افزایش بیش از 4 کیلو تن هیدروژن است. با این حال، اگر تمام پروژه‌های پیشنهادی هیدروژن متصل به شبکه محقق شود، این میزان می‌تواند بیش از 700 برابر شود و به بیش از 2 میلیون تن هیدروژن برسد. با این حال، این مقدار هنوز بسیار کم‌تر از 53 میلیون تن هیدروژن است که باید تا سال 2030 در شبکه‌های گازی جهانی در سناریوی انتشار خالص صفر ترکیب شود (شکل زیر).

هیدروژن کم‌کربن تزریق شده به شبکه‌های گاز در سناریو پروژه‌ها و سناریوی انتشار خالص صفر، 2030- 2020
هیدروژن کم‌کربن تزریق شده به شبکه‌های گاز در سناریو پروژه‌ها و سناریوی انتشار خالص صفر، 2030- 2020

سیاست‌های حمایتی و نقش آن‌ها در توسعه بازار هیدروژن

سیاست‌های حمایتی و مکانیسم‌های نظارتی، از جمله گواهی‌های ترکیب و ضمانت‌های مبدا، می‌توانند نقش مهمی در تحریک تجارت هیدروژن و توسعه حمل‌ونقل خط لوله ایفا کنند. اگرچه هزینه‌های مربوط به ترکیب هیدروژن نسبتاً پایین است، اما صرفه‌جویی در انتشار گازهای گلخانه‌ای هنوز محدود است (تنها 10 درصد کاهش کربن‌دی‌اکسید با نرخ اختلاط 30 درصد). بنابراین، ترکیب هیدروژن به‌عنوان یک راه‌حل انتقالی می‌تواند به ایجاد منابع پایدار برای تقاضای هیدروژن کم‌کربن کمک کند تا زمانی که سیستم‌های اختصاصی انتقال هیدروژن به‌طور کامل راه‌اندازی شوند.

استفاده مجدد از زیرساخت‌های گاز طبیعی موجود می‌تواند به‌طور قابل‌توجهی توسعه شبکه هیدروژن را تسریع کند. در مقایسه با ساخت خطوط لوله هیدروژن جدید، استفاده از سیستم‌های خط لوله گاز طبیعی به‌عنوان شبکه‌های هیدروژنی اختصاصی می‌تواند هزینه‌های کمتری داشته باشد و زمان تحویل پروژه‌ها را به‌طور چشمگیری کاهش دهد. در نهایت، این انتخاب می‌تواند به کاهش تعرفه‌های حمل‌ونقل منجر شود و رقابت‌پذیری هیدروژن را در بازار انرژی بهبود بخشد.

چالش‌های تغییر کاربری خطوط لوله

تغییر کاربری خطوط لوله گاز طبیعی به هیدروژن می‌تواند از اقدامات ساده مانند تعویض شیرها، مترها و سایر اجزا تا راه‌حل‌های پیچیده‌تر از جمله جایگزینی یا پوشش مجدد بخش‌هایی از خطوط لوله (که مستلزم حفاری است) متفاوت باشد. از آن‌جایی که هیدروژن نرخ نشت بالاتری دارد و محدوده احتراق آن حدود هفت برابر بیشتر از متان است، ممکن است نیاز به ارتقای سیستم‌های تشخیص نشت و کنترل جریان وجود داشته باشد تا ایمنی شبکه حفظ شود.

محدودیت‌ها و هزینه‌های تغییر کاربری ایستگاه‌های کمپرسور

براساس تجزیه و تحلیل فنی سیستم انتقال گاز آلمان، زیمنس تخمین می‌زند که ایستگاه‌های کمپرسور معمولاً می‌توانند بدون تغییرات عمده برای ترکیب هیدروژن تا 10 درصد حجمی به‌کار گرفته شوند. با این حال، اگر میزان ترکیب هیدروژن از 40 درصد حجمی بیشتر شود، این ایستگاه‌ها باید جایگزین شوند، که هزینه‌های سرمایه‌گذاری اولیه را به‌طور قابل‌توجهی افزایش می‌دهد. همچنین، توان کمپرسور مورد نیاز برای انتقال هیدروژن تقریباً سه برابر بیشتر از گاز طبیعی است، که به‌دنبال آن هزینه‌های عملیاتی بالاتری را به همراه دارد. مقدار کل توان کمپرسور مورد نیاز در نهایت به تقاضای بازار برای هیدروژن بستگی خواهد داشت.

تجربه عملی تغییر کاربری خطوط لوله انتقال گاز

تجربه عملی در تبدیل خطوط لوله گاز به خطوط لوله هیدروژن هنوز محدود است. با این حال، چندین پروژه موفق در دهه‌های گذشته نشان‌دهنده پتانسیل تغییر کاربری خطوط لوله گاز برای حمل هیدروژن بوده است. اولین تغییر کاربری خط لوله گاز طبیعی برای خدمات کامل هیدروژن در هلند در نوامبر 2018 توسط شرکت Gasunie انجام شد، که 12 کیلومتر از خط لوله به شبکه هیدروژن تبدیل شد و ظرفیت 25/1 کیلوتن هیدروژن در سال را داشت. این تغییر کاربری شش تا هفت ماه به طول انجامید.

در آلمان، پروژه تحقیق و توسعه H2HoWi که توسط E.ON راه‌اندازی شد، از تبدیل یک خط لوله گاز طبیعی به هیدروژن با هزینه سرمایه‌گذاری 1 میلیون یورو خبر می‌دهد. این پروژه در پایان سال 2020 آغاز شد. همچنین، پروژه MosaHYc که توسط GRTgaz و Creos Deutschland راه‌اندازی شده است، دو خط لوله گاز طبیعی موجود را به یک زیرساخت هیدروژن خالص 70 کیلومتری در امتداد مرزهای آلمان، فرانسه و لوکزامبورگ تبدیل می‌کند.

در استرالیا، APA اعلام کرده است که 43 کیلومتر از خط لوله پارملیا خود در غرب استرالیا را برای استفاده از هیدروژن به‌طور آزمایشی تغییر کاربری خواهد داد و این پروژه تا پایان سال 2022 تکمیل خواهد شد.

مزایای هزینه‌ای تغییر کاربری خطوط لوله انتقال گاز

مطالعات نشان می‌دهند که هزینه‌های تغییر کاربری خطوط لوله گاز طبیعی به هیدروژن می‌تواند به‌طور قابل توجهی کمتر از هزینه‌های ساخت خطوط لوله جدید باشد. بر اساس مطالعه ستون هیدروژنی اروپا، هزینه‌های تبدیل خطوط لوله گاز به هیدروژن بین 21 تا 33 درصد هزینه ساخت یک خط لوله هیدروژن جدید است. در اروپا، از حدود 40 هزار کیلومتر خط لوله هیدروژن تا سال 2040، پیش‌بینی می‌شود که 75 درصد از آن‌ها از طریق تغییر کاربری خطوط لوله گاز طبیعی موجود به شبکه هیدروژن تبدیل خواهند شد. در همین راستا، انجمن اپراتور سیستم انتقال آلمان تخمین می‌زند که هزینه ساخت یک خط لوله هیدروژن جدید حدود 9 برابر بیشتر از هزینه تغییر کاربری یک خط لوله گاز طبیعی خواهد بود.

اخیراً، یک مطالعه پیش‌امکان‌سنجی برای شبکه هیدروژن دانمارکی-آلمانی هزینه‌های استفاده مجدد از خطوط لوله گاز طبیعی را تنها 25 درصد هزینه‌های ساخت خطوط لوله جدید تخمین زده است. علاوه بر این، مطالعه HyWay27 که در هلند در ژوئن 2021 منتشر شد، نشان می‌دهد که استفاده مجدد از خطوط لوله گاز طبیعی موجود می‌تواند چهار برابر مقرون‌به‌صرفه‌تر از احداث خطوط لوله هیدروژنی جدید باشد. هزینه‌های ساخت پایین‌تر به کاهش تعرفه‌های حمل‌ونقل منجر می‌شود و در نتیجه از استقرار هیدروژن کم‌کربن بیشتر حمایت خواهد کرد.

توسعه شبکه هیدروژن در آلمان و هلند

در برنامه ده ساله توسعه شبکه هیدروژن انجمن TSO آلمان برای سال‌های 2020 تا 2030، پیش‌بینی شده است که بیش از 1200 کیلومتر خط لوله هیدروژنی ایجاد خواهد شد، که بیش از 90 درصد آن‌ها از خطوط لوله گاز طبیعی تغییر کاربری داده‌شده خواهند بود. در پایان ژوئن 2021، Gasunie اعلام کرد که وزیر امور انرژی و آب و هوای هلند از این شرکت خواسته است تا یک طرح توسعه برای زیرساخت ملی حمل‌ونقل هیدروژن تا سال 2027 آماده کند. هزینه‌های این پروژه 1.5 میلیارد یورو تخمین زده شده است و ظرفیت عملیاتی آن 10 گیگاوات خواهد بود. این شبکه هیدروژن عمدتاً از حدود 85 درصد خطوط لوله گاز طبیعی استفاده مجدد تشکیل خواهد شد.

در سپتامبر 2021، دولت هلند اعلام کرد که به‌عنوان بخشی از بسته گسترده‌تر 8.6 میلیارد یورویی اقدامات آب و هوایی، سرمایه‌گذاری 750 میلیون یورویی برای تبدیل بخش‌هایی از شبکه گاز طبیعی به زیرساخت‌های حمل‌ونقل هیدروژن را آغاز خواهد کرد. این اقدام نشان‌دهنده تمایل قوی دولت‌ها به تسریع در تبدیل زیرساخت‌های موجود به شبکه‌های هیدروژن و کاهش هزینه‌های مربوط به انتقال هیدروژن است.

مقایسه هزینه ساخت و ساز خطوط لوله گاز طبیعی در مقایسه با ساخت خطوط لوله هیدروژن جدید
مقایسه هزینه ساخت و ساز خطوط لوله گاز طبیعی در مقایسه با ساخت خطوط لوله هیدروژن جدید

با توجه به این اطلاعات، هزینه ساخت خطوط لوله گاز طبیعی و خطوط اختصاصی هیدروژن در شکل بالا مقایسه شده‌اند. همچنین، روش‌های مختلف انتقال هیدروژن از جمله خطوط لوله، حمل‌ونقل مایع و سایر گزینه‌ها در شکل زیر مقایسه شده‌اند.

هزینه‌های تخمینی حمل‌ونقل هیدروژن از طریق روش‌های مختلف
هزینه‌های تخمینی حمل‌ونقل هیدروژن از طریق روش‌های مختلف

جمع‌بندی

هیدروژن به‌عنوان یک نیروی کلیدی برای کربن‌زدایی در جهان، نیازمند توسعه گسترده و هماهنگ زیرساخت‌های انتقال و ذخیره‌سازی است. تلاش‌های جهانی برای استفاده از زیرساخت‌های گاز طبیعی موجود و تغییر کاربری آن‌ها به خطوط لوله هیدروژن، علاوه بر کاهش هزینه‌ها، می‌تواند به تسریع دستیابی به اهداف آب و هوایی کمک کند. با این حال، برای رسیدن به پتانسیل کامل هیدروژن در کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و تحقق سناریوی انتشار خالص صفر، سرمایه‌گذاری‌های عظیم در نوآوری و توسعه فناوری‌های هیدروژنی ضروری است. آینده این صنعت به میزان هماهنگی و همکاری بین دولت‌ها، شرکت‌های خصوصی، و نهادهای بین‌المللی وابسته است تا زیرساخت‌های هیدروژنی مدرن و کارآمد ایجاد شود و انرژی هیدروژنی به یک ستون اساسی در اقتصاد انرژی پاک جهانی تبدیل گردد.

مراجع

IEA

NREL

ScienceDirect

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

login