مهندس / صلاح
أبوعوف
مدير عام الخلايا الفوتوفلطية – هيئة الطاقة الجديدة والمتجددة (سابقاً)
الهيدروجين هو أبسط العناصر وأكثرها وفرة على وجه الأرض حيث يتحد الهيدروجين بسهولة مع العناصر الكيميائية الأخرى، ويوجد دائمًا كجزء من مادة أخرى مثل الماء أو الهيدروكربون أو الكحول كما يوجد الهيدروجين أيضًا في الكتلة الحيوية الطبيعية والتي تشمل النباتات والحيوانات ولهذا السبب فهو يعتبر ناقل للطاقة وليس كمصدر للطاقة.
يتطلب
الفهم الأساسي للهيدروجين باعتباره ناقلًا للطاقة إجابات لسؤالين أساسيين: ما هو
وكيف يتم إنتاجه؟
الهيدروجين
(H) هو العنصر الأخف وزناً ويوضع في المجموعة الأولى في الفترة
الأولى من الجدول الدوري مثل الكربون (C) ، يتفاعل الهيدروجين مع الأكسجين (O2) عندما يحترق ويطلق الطاقة وينبعث من هذا التفاعل بخار الماء (H2O) في الغلاف الجوي بدلاً من ثاني أكسيد الكربون (CO2) مع كمية صغيرة من أكاسيد النيتروجين. فالهيدروجين مثل
الكهرباء يعتبر حامل للطاقة حيث يجب أن يتم إنتاجه من مصدر أولي ونادرًا ما يوجد
في شكله النقي H2 في الطبيعة لكي يتم إنتاجه حيث يحتاج المصنعون إلى إنتاجه في شكله
النقي من الماء (H2O) أو الغاز الطبيعي (الميثان CH4).
وتفاصيل
عملية إنتاج الهيدروجين بما في ذلك مصدر الطاقة المستخدم هي التي تحدد ما إذا كان
الهيدروجين سيُطلق عليه اسم الأخضر أو الأزرق. أو الرمادي أو الوردي أو الأصفر.
· الهيدروجين
الأزرق يتم إنتاجه عندما ينقسم الغاز الطبيعي إلى هيدروجين وثاني أكسيد الكربون.
· الهيدروجين
الأخضر يتم إنتاجه عن طريق فصل الماء بواسطة التحليل الكهربائي بإستخدام مصادر
الطاقة المتجددة مثل الرياح أو الطاقة الشمسية.
· الهيدروجين
الرمادي يتم إنتاجه عن طريق تقسيم الغاز الطبيعي إلى هيدروجين وثاني أكسيد الكربون
ولكن لا يتم احتجاز ثاني أكسيد الكربون ويتم إطلاقه في الغلاف الجوي.
· الهيدروجين
الوردي يتم إنتاجه عن طريق فصل الماء بواسطة التحليل الكهربي باستخدام الطاقة
النووية كمصدر للطاقة.
· الهيدروجين
الأصفر يتم إنتاجه عن طريق فصل الماء بواسطة التحليل الكهربي باستخدام الطاقة
الشمسية (على عكس الهيدروجين الأخضر الذي يمكن أن يستخدم مزيجًا من مصادر الطاقة
المتجددة لإنتاجه مثل الرياح أو الطاقة الشمسية).
ونظرًا
لأن أنظمة الطاقة في جميع أنحاء العالم تتغير فمن المحتمل أن نتحدث أكثر عن
الهيدروجين في المستقبل لتلبية الطلب العالمي على الطاقة وتحقيق أهداف كفاءة
الطاقة الوطنية والعالمية حيث تبحث الصناعة في كل تقنية محتملة لإنتاج الطاقة وهناك
إمكانات كبيرة في كل من الهيدروجين الأزرق والأخضر وكلاهما سيلعب دورًا مهمًا في مزيج
الطاقة العالمية.
ويقدر
الإنتاج السنوي للهيدروجين بحوالي 55 مليون طن مع زيادة استهلاكه بنحو 6٪ سنويًا
ويتم إنتاج الهيدروجين في الوقت الحاضر بعدة طرق باستخدام مجموعة واسعة من المواد
الخام الأولية حيث يتم إنتاج الهيدروجين بشكل أساسي من خلال إعادة التشكيل البخاري
للغاز الطبيعي (steam reforming of natural gas)
وهي عملية تؤدي إلى انبعاثات هائلة من غازات الاحتباس الحراري حيث يتم حاليًا إنتاج
ما يقرب من 50٪ من الطلب العالمي على الهيدروجين عن طريق إعادة التشكيل البخاري
للغاز الطبيعي، وحوالي 30٪ من إعادة تشكيل النفط / النافتا ومن االغازات الصناعية
الكيميائية المنبعثة من عمليات تكرير البترول (oil/naphtha reforming from
refinery/chemical industrial off-gases
) و 18٪ من تغويز الفحم (coal gasification) ،
و 3.9٪ من التحليل الكهربائي للماء (water electrolysis) ،
و 0.1٪ من مصادر أخرى.
وتُظهر
عمليات التحليل الكهربائي والبلازما كفاءة عالية لإنتاج الهيدروجين ، ولكن للأسف
تعتبر عمليات كثيفة الطاقة. ويكمن السؤال الأساسي في استخدام تقنيات
بديلة لإنتاج الهيدروجين القائم على الوقود الأحفوري خاصة لاستخدامه كوقود في قطاع
النقل ويمكن مواجهة هذه المشكلة عن طريق استخدام مصادر الطاقة الجديدة والمتجددة
وطرق الإنتاج البديلة ذات الصلة، مثل التغويز (gasification ) أو الانحلال الحراري للكتلة الحيوية (pyrolysis
of biomass
)،
والتكسير الكهربائي (electrolytic )،
والتحلل الضوئي (photolytic )،
والتكسير الحراري للمياه (thermal
cracking of water )، ومع ذلك لا يمكن النظر فقط في المنظور
البيئي ، حيث أن التكسير الضوئي للمياه على سبيل المثال صديق للبيئة ولكن كفاءته للاستخدام
الصناعي منخفضة للغاية، لذلك من الواضح أن العمليات التي يجب أخذها في الاعتبار
يجب ألا تأخذ في الاعتبار الاهتمامات البيئية فحسب، بل يجب أن تراعي أيضًا
الاقتصاديات الأكثر ملاءمة.
Eng.
Salah Abououf
General
Manager of PV Dept. - New & Renewable Energy Authority (Retired)
Hydrogen
is the simplest and most abundant element on earth. Hydrogen combines readily
with other chemical elements and is always found as part of another substance,
such as water, hydrocarbon, or alcohol. Hydrogen is also found in natural
biomass, which includes plants and animals. For this reason, it is considered
an energy carrier, not an energy source.
The basic understanding of hydrogen as an energy carrier and the semantics behind its various names, requires answers to two essential questions
? what is it and
how is it produced
Hydrogen
(H) is the lightest element, placed in the first group in the first period of
the periodic table. Like carbon (C), hydrogen reacts with oxygen (O2) when it
burns and releases energy. This reaction emits water vapor (H2O) into the
atmosphere instead of carbon dioxide (CO2). In atmospheric air, a small
quantity of nitrogen oxides is also in the vapor with the water molecules
Hydrogen
Like electricity is considered an energy carrier as it has to be generated from
a primary source. Its pure form, H2, is rarely found in nature. To produce it,
manufacturers need to extract H2 from water (H2O) or natural gas (methane,
CH4)
And
it is the specifics of the production process, including the energy source it
utilizes, that determine whether hydrogen will be dubbed green or blue. Or
grey, pink, or yellow in fact
Blue
hydrogen: is produced when natural gas is split into hydrogen and
CO2
Green
hydrogen: is produced by splitting water by electrolysis, to
achieve electrolysis we need electricity, we need power. This process to make
green hydrogen is powered by renewable energy sources, such as wind or solar
Grey
hydrogen: is produced when natural gas splits into Hydrogen and CO2. But the
CO2 is not being captured and is released into the atmosphere
Pink
hydrogen: Similar to green hydrogen, pink hydrogen is made via
electrolysis but uses nuclear energy as its source of power
Yellow
hydrogen: another type of hydrogen made by electrolysis is yellow,
where electrolysis is achieved solely through solar power (unlike green which
could use a combination of renewable energy sources such as wind or solar)
As
the energy systems across the world change, we are likely to talk more about
hydrogen in the future to meet the global energy demand, while achieving the
national and global energy efficiency targets, the industry is looking at every
potential technology. There is great potential in both the blue and green
hydrogen and both will play an important role in the energy transition. With
our knowledge and capability, we are there to support this transition
The annual production of hydrogen is estimated to be about 55 million tons with its consumption increasing by approximately 6% per year. Hydrogen can be produced in many ways from a broad spectrum of initial raw materials. Nowadays, hydrogen is mainly produced by the steam reforming of natural gas, a process that leads to massive emissions of greenhouse gases. Close to 50% of the global demand for hydrogen is currently generated via steam reforming of natural gas, about 30% from oil/naphtha reforming from refinery/chemical industrial off-gases, 18% from coal gasification, 3.9% from water electrolysis, and 0.1% from other sources. Electrolytic and plasma processes demonstrate a high efficiency for hydrogen production, but unfortunately, they are considered energy-intensive processes
The
fundamental question lies in the development of alternative technologies for
hydrogen production to those based on fossil fuels, especially for its
utilization as a fuel in the transportation sector. This problem can be faced
by the utilization of alternative renewable resources and related methods of
production, such as the gasification or pyrolysis of biomass, and electrolytic,
photolytic, and thermal cracking of water. However, it is not possible to
consider only the ecological perspective, since, for example, photolytic
cracking of water is environmentally friendly but its efficiency for industrial
use is very low. It is thus clear that the processes to be taken into account
Reference
Hydrogen
Production Technologies: Current State and Future Development
أثني عشر عام مكرسة لخدمة القطاع الناشئ
Years Devoted to serving the RE sector & Water fields Twelve
More than 131.000 Followers worldwide
اكثر من 131.000 متابع حول العالم
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق