جامعة طوكيو تخفض تكلفة الهيدروجين الأخضر إلى الصفر تقريبًا

تمكن باحثون في جامعة طوكيو من إنتاج الهيدروجين الأخضر بتكلفة أقل من صفر ين لكل متر مكعب قياسي. تم تحقيق هذا الإنجاز باستخدام التحليل الكهربائي للمياه المدعوم بالطاقة المتجددة في أوقات أسعار الكهرباء السلبية. يمثل هذا التقدم خطوة مهمة في الجدوى الاقتصادية للوقود الأخضر في مواجهة أزمة الطاقة العالمية.

وقام مركز أبحاث العلوم والتكنولوجيا المتقدمة بالجامعة بتطوير التكنولوجيا المبتكرة. إنها تستفيد من آلية تم استكشافها قليلاً: عندما تولد محطات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح كميات من الكهرباء أكبر مما يستهلكه السوق، فإن سعر الطاقة ينخفض ​​إلى ما دون الصفر. في هذه الحالات، يتعين على مشغلي الشبكات دفع ثمن استهلاك الكهرباء أو التخلص منها ببساطة.

الفرصة في أزمات الطاقة المتجددة

تلتقط الطريقة الكهرباء في نوافذ الأسعار السلبية هذه. وبدلاً من إهدار الطاقة، يقوم الباحثون بإعادة توجيه الكهرباء الزائدة للتحليل الكهربائي، وتفكيك جزيئات الماء إلى هيدروجين وأكسجين. وعندما تتم العملية باستخدام مصادر نظيفة، فإنها تنتج ما يسمى بالهيدروجين الأخضر.

وتواجه اليابان، الدولة التي لا تملك سوى القليل من الموارد الطبيعية، ضغوطاً متزايدة لضمان أمن الطاقة. وكثفت أزمة النفط البحث عن البدائل. تاريخياً، كان الهيدروجين يمثل دائماً وعداً بعيد المنال؛ وكان إنتاجها مكلفًا للغاية بحيث لا يمكنه التنافس مع الوقود الأحفوري. والآن، مع اقتراب التكاليف من الصفر، تغيرت المعادلة.

ما الذي يحدد الهيدروجين الأخضر

الهيدروجين الأخضر هو الذي يتم إنتاجه بكثافة منخفضة بدرجة كافية من انبعاث ثاني أكسيد الكربون أثناء تصنيعه. لقد اكتسب معيار CertifHy الأوروبي مصداقية دولية كمرجع للجودة. ومن خلال تحليل الماء كهربائيًا باستخدام الكهرباء المتجددة، يحقق الهيدروجين انخفاضًا كبيرًا في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.

إن الطرق التقليدية لاستخلاص الهيدروجين من البترول تتعارض مع الأهداف المناخية. تمثل التحليلات الكهربائية المتجددة التحول الحقيقي إلى الطاقة النظيفة. تثبت أبحاث طوكيو أن هذا الطريق مجدي اقتصاديًا عند استكشافه في ظل ظروف محددة.

التحديات التشغيلية والتزامن

وعلى الرغم من التقدم المحرز، لا تزال هناك عقبات عملية. أسعار الكهرباء السلبية لا تتزامن بالضرورة مع فترات ارتفاع الطلب على الهيدروجين. هذا النقص في التزامن الزمني يخلق وضعا دقيقا للمشغلين الصناعيين. ويجب أن تكون محطات توليد الطاقة جاهزة للإنتاج عندما تكون هناك كهرباء رخيصة، وليس عندما يطلبها السوق.

Leia Tambem

يحتاج المهاجم ليونيل ميسي إلى تمريرتين حاسمتين لمعادلة الرقم القياسي التاريخي لبيليه في كأس العالم

تم القبض على شركة Green Bay Packers التي تدير جوش جاكوبس في ولاية ويسكونسن بتهمة العنف المنزلي

ثروات كريستيانو رونالدو وليونيل ميسي تتجاوز الملعب باستثمارات تبلغ مليار دولار

يتطلب تخزين الهيدروجين أيضًا بنية تحتية محددة. وبدون تحسين تكنولوجيا التخزين، ستضيع المكاسب الاقتصادية في الهدر. يعمل فريق البحث على حلول تكميلية:

• أنظمة ذكية للتنبؤ بالأسعار السلبية
• خزانات تخزين الهيدروجين المضغوطة
• التكامل مع الطلب الصناعي المرن
• خوارزميات التحسين في الوقت الحقيقي
• الشراكة مع مشغلي الشبكات الكهربائية

القدرة التنافسية مقارنة بالوقود التقليدي

لا يزال الهيدروجين يكلف أكثر من البنزين والديزل عند تقييمه باستخدام الطرق التقليدية. وحتى اللون الأخضر يبقى أكثر تكلفة من النفط التقليدي المستخرج. ولا يغير ابتكار طوكيو هذا الواقع إلا في ظروف محددة ذات تكلفة سلبية للكهرباء.

وعلى المستوى الصناعي، فإن الاعتماد حصرياً على الأسعار السلبية ليس كافياً. ويأتي التأثير الحقيقي عندما يتم دمج هذه الطريقة مع تقنيات الطاقة النظيفة الأخرى المتوسعة عالميًا. تعمل الألواح الشمسية الرخيصة على نحو متزايد على زيادة لحظات التوليد الزائد.

سياق التحول العالمي للطاقة

ويعد هذا البحث جزءا من حركة دولية لاستبدال الوقود الأحفوري. وضعت الحكومات الأوروبية أهدافًا طموحة للهيدروجين الأخضر في مصفوفات الطاقة الخاصة بها. وتستثمر الصين بكثافة في الإنتاج على نطاق واسع. وتتنافس كوريا الجنوبية وألمانيا على الريادة التكنولوجية في هذا القطاع.

وترى اليابان، التي تعتمد تاريخيا على واردات الطاقة، أن التكنولوجيا المتجددة فرصة للاستقلال. إن التزامها المناخي بحياد الكربون بحلول عام 2050 يجعل البحث أمرًا بالغ الأهمية للسياسة الوطنية. تتلقى جامعات مثل طوكيو تمويلًا حكوميًا كبيرًا لهذه المشاريع.

أفاد الباحثون أن التجارب مستمرة في مرحلة المختبر. سيبدأ النطاق التجريبي في التركيبات الحقيقية قريبًا. يقوم الشركاء الصناعيون بتقييم جدوى التسويق. وتشير التوقعات إلى أن هذه التكنولوجيا ستكون متاحة للاستخدامات التجارية في غضون خمس إلى عشر سنوات، اعتماداً على الاستثمار الإضافي واللوائح التنظيمية المواتية.