الهيدروجين والطاقة المستدامة

الطاقة والماء وتغير المناخ

• الموضوع يتناول قضايا الطاقة، المياه وتغير المناخ.
• الهيدروجين كمصدر طاقة مستدام هو محور اهتمام.

الهيدروجين كمصدر طاقة خضراء

• يُعد الهيدروجين مصدرًا واعدًا للطاقة بفضل وفرته وامكانية إنتاجه بطرق متنوعة.
• يُعتبر الهيدروجين ذو كثافة طاقة عالية لكل وحدة كتلة.
• يمكن استخدامه في مجالات متعددة، بما في ذلك النقل والصناعة.
• يُمكن تخزينه ونقله وتسييله.

مجالات استخدام الهيدروجين

• النقل: يُمكن توليد الكهرباء من خلال دمج الهيدروجين مع الأكسجين في خلايا الوقود. ستُستبدل محركات الاحتراق الداخلي بهذه الطريقة، لتُشكّل بديلاً صديقًا للبيئة. لكنه أفضل من المركبات الكهربائية الحالية من حيث مدى الأداء والسرعة في التزويد بالوقود. يُمكن لـكيلوجرام واحد من الهيدروجين أن يُمكن سيارة تستخدم خلايا الوقود و محركات كهربائية أن تسير حوالي 60 ميل (97 كيلومتر) في المقابل لـ 1 لتر بنزين يسير سياره عادية حوالي 10-14 كم.
• الصناعة: يُساهم الهيدروجين في الحد من انبعاثات الكربون في صناعات مختلفة، مثل الفولاذ والاسمنت والكيماويات. مثلًا يمكن لإنتاج حديد نقي من معالجة خام الحديد باستخدام الهيدروجين أن يمنع انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.

طرق انتاج الهيدروجين

• التحليل الكهربائي: هي من أكثر التقنيات شيوعًا، حيث يتم تكسير الماء إلى هيدروجين وأكسجين باستخدام الكهرباء. تستهلك هذه الطريقة كمية كبيرة من الطاقة. حوالي 40 كيلو وات في الساعة لكل كليوغرام، بدرجة حرارة 25 درجة مئوية وضغط 1 بار.
• إصلاح الميثان بالبخار: تُستخدم هذه الطريقة لتكسير غاز الطبيعي (الميثان) لكي يُنتج خليط من الهيدروجين وأول أكسيد الكربون تحت الضغط. يتفاعل أول أكسيد الكربون مع البخار باستخدام المحفزات لإنتاج المزيد من الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون. تُزال الشوائب من الهيدروجين و تُخزن غازات ثاني أكسيد الكربون تحت الأرض أو تُستخدم في مشاريع التقاط الكربون.
• التغويز: عملية حرارية تحول المواد العضوية إلى هيدروجين. تُستخدم في صناعات البترولية والفحم. وهي عملية ضارة بالبيئة.
• الانحلال الحراري: تسخين الغاز الطبيعي (الميثان) ليتفكك إلى هيدروجين ومواد كربونية صلبة.

أنواع الهيدروجين

• الهيدروجين الأخضر: يُنتج باستخدام الكهرباء المُولدة من مصادر الطاقة المتجددة. فهو صديق للبيئة. يُنتج في الفترات الزائدة عن احتياج الشبكة الكهربائية. يُخزن ويُستخدِم خلال فترات الزيادة في الأحمال.
• الهيدروجين الرمادي: يُنتج من الوقود الأحفوري. يُنتج انبعاثات كربونية عالية.
• الهيدروجين الأزرق: يُنتج من الوقود الأحفوري مع التقاط انبعاثات الكربون وإعادة استخدامها أو تخزينها. هو صديق للبيئة حسب التقنية وكفاءة العملية المستخدمة.
• الهيدروجين الفيروزي: يتم إنتاجه من خلال الانحلال الحراري. لا يبعث انبعاثات الكربون خلال العملية.

نقل وتخزين الهيدروجين

• يُمكن نقل الهيدروجين بطرق مشابهة لنقل الغاز الطبيعي، بواسطة المركبات أو خطوط الأنابيب أو السفن.
• يُمكن تخزينه في اسطوانات بعد ضغطه.
• تُعتبر البنية التحتية الموجودة للنقل حاليًا للغاز الطبيعي مفيدة لنقل الهيدروجين.

العقبات أمام إنتاج الهيدروجين الأخضر

• تكلفة إنتاج الهيدروجين من مصادر الطاقة المتجددة أعلى من المصادر الأخرى.
• ارتفاع تكاليف البنية التحتية واللوجستية (تتراوح التقديرات بما في ذلك الإنتاج ما بين 8 و 10 دولار للكيلوغرام).
• عدم توافر المياه الكافي لإنتاج الهيدروجين الأخضر.

مشاريع الهيدروجين في منطقة الشرق الأوسط

• توفر المنطقة إمكانات جيدة للسياسات و المشاريع المستقبلية في مجال الطاقة المتجددة وذلك لوجود إمكانات كبيرة لطاقة الرياح و الشمس في العديد من المناطق.
• بعض الدول العربية لديها مشاريع إنتاج الهيدروجين الأخضر.

السيارات الكهربائية

• التحول إلى السيارات الكهربائية يُشكّل بديلاً مستداماً ومُفيد للبيئة.
• تُستخدم السيارات الكهربائية محركات كهربائية بدلاً من محركات الاحتراق الداخلي.
• تُوجد أنواع مختلفة للسيارات الكهربائية (هجينة، قابلة للشحن، تعمل بالبطارية، تعمل بخلايا الوقود).
• هناك بعض العيوب للسيارات الكهربية كمسافات الشحن، وقت الشحن، ثمنها المرتفع.
• مزايا: لا تنتج غازات دفيئة، سهولة الشحن في الأماكن المُجهزة، وتكلفة صيانة منخفضة، سهولة القيادة وضعوء أَقل، والكفاءة العالية.
• عيوب: المسافات المقطوعة لكل شحنة ليست كبيرة، عمر البطارية، مدة الشحن الطويلة و تكلفة السيارات المرتفعة.

طرق شحن السيارات الكهربائية

• المستوى الأول: شحن بطيئ (8-6 ساعات).
• المستوى الثاني: شحن متوسط (4-2 ساعات).
• المستوى الثالث: شحن سريع (20-30 دقيقة).

تحديات السيارات الكهربية

• نقص البنية التحتية (محطات الشحن).
• المدى ووقت الشحن.
• ثمن السيارات المرتفع.
• هجمات برامج ضارة.
• حماية البطاريات.
• مشاريع متوقعة:
• إنشاء محطات شحن السيارات الكهربائية في مصر.
• إعفاء السيارات الكهربائية المستوردة من الرسوم الجمركية ببعض الدول (مثل مصر).
• توقيع اتفاقيات تعاون مع الشركات المصنعة لتصنيع السيارات الكهربائية في مصر.

منظومة الطاقة الكهربائية في مصر

• مكونات نظام الطاقة الكهربائية في مصر (محطات توليد، خطوط نقل، أنظمة توزيع).
• أسباب استخدام الجهد العالي في نقل الكهرباء (تقليل خسائر النقل).
• طرق نقل الكهرباء (HVDC, HVAC).
• أنواع موصلات النقل (الحديد، الألمنيوم).
• الشركات المصرية القابضة للكهرباء.
• توزيع القدرات الإنتاجية حسب نوع التوليد.
• تطور الحمل و التوليد الكهربائي.
• مشاريع الطاقة الكهربائية المُزمعة خلال السنوات المُقبلة.

الربط الكهربائي الدولي

• مشروعات الربط الكهربائي الدولي.
• تمكين مصر من بيع و شراء الطاقة الكهربائية من الدول الأخرى.
• المسافات و الجهد و تكلفة الربط هي عوامل هامه.
• أهمية الربط الكهربائي لزيادة القدرة.

الطاقة المتجددة في مصر

• التطور في الطاقة الجديدة والمتجددة.
• مصادر الطاقة المتجددة في مصر (الرياح، الشمس، المياه).
• خطة الوصول إلى ٤٢٪ من الطاقة المتجددة من إجمالي إنتاج الكهرباء بحلول عام ٢٠٣٥.
• مشاريع الطاقة المتجددة المختلفة (رياح، طاقة شمسية، مائية) في مصر.

المشاريع المستقبلية

• دراسات جدوى لإقامة مشاريع لطاقة حرارة باطن الأرض.
• مشروعات للمحطة النووية بالضبعة
• مشاريع الربط الكهربائي

هذا الاختبار يتناول موضوع الهيدروجين كمصدر طاقة مستدام وتأثيره على قضايا الطاقة والمياه وتغير المناخ. سيتم استعراض مجالات استخدام الهيدروجين في النقل والصناعة وكيف يمكن أن يسهم في خفض الانبعاثات الكربونية.