در حالی که جهان برای یافتن راه‌حل‌های آب و هوایی موثر رقابت می‌کند، هیدروژن به عنوان یک منبع سوخت جایگزین با انتشار کم بالقوه سر و صدای زیادی به دست می‌آورد.

وعده هیدروژن به عنوان یک منبع سوخت پاک چیز جدیدی نیست – تا آنجایی که در دهه 1970 وعده هیدروژن به عنوان یک منبع سوخت پاک می شد.سوخت بالقوه بدون آلودگی برای خودروهای ما“

در حالی که هیدروژن هنوز به عنوان سوخت آینده مطرح نشده است – گزارش 2023 از مک کینزی و شرکت و شورای هیدروژن تخمین می زند که در مجموع هشت ایستگاه سوخت رسانی خودروهای هیدروژنی در کانادا وجود دارد – بسیاری هنوز امیدوارند که این وضعیت تغییر کند.

این امید وجود دارد که هیدروژن نقش مهمی در مبارزه با تغییرات آب و هوایی ایفا کند و به عنوان جایگزینی با آلایندگی کم برای سوخت‌های فسیلی در تولید برق، گرمایش خانه و حمل‌ونقل عمل کند، و امروز، علاقه به صنعت هیدروژن پاک در کانادا ممکن است شروع به حباب شدن کند.

اندرو گیلیس، مدیر عامل شرکت هیدروژنی کانادایی Aurora Hydrogen گفت: “مردم در مورد هیدروژن فوق العاده هیجان زده هستند زیرا فرصت استفاده از آن به عنوان یک سوخت شیمیایی تمیز است. بنابراین، به عنوان جایگزینی برای گاز طبیعی، دیزل، بنزین، سوخت جت.”

طرح‌هایی برای پروژه‌های هیدروژن با آلایندگی کم یا صفر در سراسر کشور شکل می‌گیرد. اما، در حال حاضر، هیدروژن از یک سوخت کم آلاینده دور است، به همین دلیل است که برخی از کارشناسان پیشنهاد می کنند که انتظارات برای این منبع باید تعدیل شود.

آرشیو | جک نیکلسون در حال تبلیغ یک ماشین هیدروژنی در سال 1978:

را آژانس بین المللی انرژی نشان می دهد که در سال 2021، تولید جهانی هیدروژن 900 میلیون تن دی اکسید کربن منتشر کرد – تقریباً 180 میلیون بیشتر از صنعت هوانوردی – تقریباً 99 درصد تولید هیدروژن از منابع سوخت فسیلی تأمین می شد.

مارک وینفیلد، استاد تغییرات محیطی و شهری در دانشگاه یورک، می‌گوید: «این نگرانی وجود دارد که نقش هیدروژن در فرآیند کربن‌زدایی بسیار بزرگ‌نمایی شده است».

یک هیجان رو به رشد

در سال 2020، دولت استراتژی هیدروژن را منتشر کرد، با هدف “سیمان کردن هیدروژن به عنوان ابزاری برای دستیابی به هدف خود برای انتشار خالص صفر تا سال 2050 و جایگاه کانادا به عنوان یک رهبر جهانی و صنعتی در زمینه سوخت های تجدید پذیر پاک.”

آخرین بودجه شامل بیش از 17 میلیارد دلار اعتبار مالیاتی از هم اکنون تا سال 2035 برای کمک به تامین مالی پروژه های هیدروژن پاک است.

امروزه رایج ترین کاربرد هیدروژن در کانادا به عنوان ماده ای در فعالیت های صنعتی مانند پالایش نفت و تولید آمونیاک، متانول و فولاد است. منابع طبیعی کانادا.

گیلیس از Aurora Hydrogen گفت، اما هیاهو در مورد هیدروژن دقیقاً بر روی کاربردهای صنعتی آن نیست.

گیلیس گفت: «همه این چیزهایی که در حال حاضر سوخت‌های شیمیایی گازی یا مایع منتشر می‌کنند، هیدروژن فرصتی برای جایگزینی آن‌ها و دسترسی به انرژی بدون ایجاد انتشار گازهای گلخانه‌ای در نقطه ماست.»

هنگامی که در پیل سوختی استفاده می شود، هیدروژن می تواند برای حمل و نقل، گرمایش و تولید برق بدون تولید معمول برق تولید کند. انتشارات مضر مانند اکسید نیتروژن، هیدروکربن ها و ذرات معلق – BloombergNEF برآورد می کند هیدروژن می تواند تا سال 2050 24 درصد تقاضای جهانی انرژی را تامین کند.

یک صنعت رو به رشد

استراتژی هیدروژن کانادا قصد دارد تا سال 2050 30 درصد انرژی مصرفی نهایی از هیدروژن پاک باشد. استراتژیامروزه کانادا حدود سه میلیون تن هیدروژن در سال از گاز طبیعی تولید می کند، اما این استراتژی نشان نمی دهد که چه مقدار هیدروژن از منابع کم انتشار تولید می شود.

در سال های اخیر، صنعت هیدروژن پاک کانادا مورد توجه بین المللی قرار گرفته است.

در سال 2021، کانادا تفاهم نامه ای امضا کرد تفاهم با هلند برای کمک به توسعه “کریدورهای صادرات و واردات برای هیدروژن پاک” بین دو کشور. کانادا نیز اخیرا با آلمان قرارداد امضا کرد تا سال 2025 صادرات این منبع را به آنجا آغاز کنیم.

اما در حالی که یک کارخانه هیدروژن کم آلاینده وارد اینترنت شد بکانکور، کودر سال 2021، به نظر می رسد بقیه صنعت هیدروژن پاک کانادا در مراحل اولیه هستند.

ساحل شرقی کانادا به عنوان مقصدی برای پروژه های هیدروژنی با انرژی بادی، با هیدروژن جدید مورد توجه قرار گرفته است. پروژه های برنامه ریزی شده در هر چهار استان های اقیانوس اطلس – مقداری با برچسب قیمت در میلیارد.

در منیتوبا، دو پروژه هیدروژن پاک در مراحل اولیه هستند – امیدواریم تا پایان سال تولید شود.

زمستان گذشته، دولت فدرال و آلبرتا اعلام کردند سرمایه گذاری 461 میلیون دلاری یک کارخانه هیدروژن در ادمونتون که از فناوری جذب کربن استفاده می کند و قصد دارد در سال 2024 تولید کند.

آتورا پاور قرار است در سال 2024 یک کارخانه نیاگارا در استان شمالی راه اندازی شود، در حالی که هر دو کارخانه بازیافت کربن Varennes در Varennes، Que.، و کارخانه هیدروژن تمیز HTEC در ونکوور قصد دارند تا سال 2025 آنلاین شوند.

هیدروژن پاک چیست؟

ظرفیت انتشار هیدروژن نه تنها به نحوه استفاده از هیدروژن، بلکه به نحوه تولید آن نیز بستگی دارد.

به گفته وینفیلد، هیدروژن تولید شده از منابع سوخت فسیلی اغلب از اصلاح بخار- متان – روشی برای جداسازی هیدروژن از کربن در گاز طبیعی – استفاده می کند و معمولاً به عنوان “هیدروژن خاکستری” نامیده می شود.

هیدروژن کم انتشار را می توان با سوخت های فسیلی با استفاده از جذب کربن تولید کرد و اغلب به عنوان “هیدروژن آبی” نامیده می شود.

هیدروژن بدون انتشار – یا «هیدروژن سبز» – معمولاً با استفاده از الکتریسیته تجدیدپذیر برای الکترولیز تولید می‌شود، فرآیندی که در آن آب به هیدروژن و اکسیژن بدون تولید انتشار کربن تقسیم می‌شود.

وینفیلد می‌گوید: «نحوه ساختن هیدروژن شما از نظر مفید بودن یا نوع معاوضه‌هایی که درگیر آن هستید، بسیار مهم است.

تماشا | هیدروژن سبز چقدر سبز است؟

آیا هیدروژن سبز واقعا دوستدار محیط زیست است؟

هیدروژن سبز به عنوان یکی از راه حل های کانادا برای رسیدن به هدف صفر خالص خود تا سال 2050 نامگذاری شده است. فرانسیس ویلیک از CBC متوجه می شود که آیا هیدروژن سبز واقعا برای محیط زیست بهتر است یا خیر.

“رنگین کمان مزخرفات”

پل مارتین، مهندس شیمی و یکی از بنیانگذاران ائتلاف علم هیدروژن، می گوید رنگین کمان هیدروژنی بیش از واقعیت افسانه است.

او گفت: “تنها یک رنگ وجود دارد – رنگین کمان هیدروژن، رنگین کمان مزخرف است؛ این رنگین کمان تعبیر.”

در مقیاس جهانی، تقریباً تمام تولید هیدروژن از منابع خاکستری با انتشار بالا است آژانس بین المللی انرژی; کمتر از یک درصد از تولید هیدروژن جهان از جذب کربن یا الکترولیز استفاده می کند.

مارتین در مورد زنده بودن هیدروژن سبز و آبی تردید دارد. او گفت که یکی از مواردی که باید مورد توجه قرار گیرد هزینه تولید است.

در مقایسه با هیدروژن خاکستری، هیدروژن آبی می تواند بیش از 40 درصد گران تر باشد، در حالی که هیدروژن سبز می تواند 32 تا 300 درصد گران تر باشد. کمیسر محیط زیست و توسعه پایدار.

وینفیلد گفت که بهره وری نیز باید در نظر گرفته شود – استفاده از برق برای تولید هیدروژن سبز برای سوخت، مراحل غیرضروری را به فرآیند انرژی اضافه می کند.

به عنوان مثال، به جای استفاده از الکتریسیته برای تولید هیدروژن سبز، که سپس در پیل سوختی برای گرمایش خانه استفاده می شود، پمپاژ مستقیم آن برق به چیزی شبیه به پمپ حرارتیوینفیلد گفت.

تماشا | تری میلوسکی از CBC در مورد وعده خودروهای هیدروژنی در سال 2006 صحبت می کند:

آرشیو | Terry Milewski از CBC در سال 2006 فناوری پیل سوختی هیدروژنی را بررسی می کند

مدت‌هاست که هیدروژن به عنوان سوخت آینده مطرح می‌شود، اما پیش‌بینی‌ها در مورد سرعت این اتفاق در گذشته محقق نشد.

وینفیلد با اشاره به اینکه هیدروژن را نمی توان با استفاده از زیرساخت های گاز طبیعی موجود حمل کرد، گفت: همچنین، کمبود زیرساخت وجود دارد.

یک 2022 ممیزی از کمیسر محیط زیست و توسعه پایدار کانادا دریافتند که استراتژی هیدروژن کانادا از نظر قابلیت های کاهش گلخانه ای هیدروژن “بیش از حد خوش بینانه” است.

برنامه های کاربردی طاقچه

Aurora Hydrogen از انرژی مایکروویو برای تبدیل متان به هیدروژن و کربن جامد استفاده می کند که به گفته Gillis هیچ انتشار CO2 تولید نمی کند و 80 درصد کمتر از الکترولیز برق مصرف می کند.

گیلیس گفت: “موارد زیادی وجود دارد که مردم می خواهند آنها را برقی کنند و احتمالاً تولید هیدروژن در لیست پایین تر خواهد بود.”

“بنابراین ما می توانیم هیدروژن را با حداقل مقدار الکتریسیته مورد نیاز تولید کنیم، فکر می کنیم این یک مزیت قوی است.”

گیلیس معتقد است که فناوری او را می توان به طور موثر افزایش داد. او قصد دارد از زیرساخت‌های گاز طبیعی و برق موجود استفاده مجدد کند – نه برای ارسال هیدروژن، بلکه برای افزایش سریع و مقرون به صرفه تولید هیدروژن در نقطه‌ای که از این منبع استفاده می‌شود.

اما فناوری جدید آرورا امسال در اولین کارخانه نمایشی آنها در خارج از ادمونتون مورد آزمایش قرار خواهد گرفت که به گفته گیلیس هیدروژن کافی برای سوخت رسانی مداوم 10 اتوبوس تولید خواهد شد.

وینفیلد پیشنهاد می‌کند مکانی برای هیدروژن سبز وجود دارد، حتی اگر جایگزین کاملی برای سوخت‌های فسیلی نباشد.

به گفته وینفیلد، استفاده از هیدروژن سبز برای برخی فرآیندهای صنعتی مانند ساخت فولاد و سیمان یا تولید برخی پتروشیمی ها و کودها می تواند منطقی باشد.

او همچنین پیشنهاد می‌کند که هیدروژن ممکن است جایی در آن داشته باشد بخش حمل و نقل سنگین راه دور جایی که برق به دلیل مشکلات وزن و اندازه باتری دشوار است.

وینفیلد گفت: «شرایط بسیار خاصی وجود دارد که تحت آن منطقی است، اما این شرایط لزوماً جهانی نیستند.