أستراليا تذهب بكل شيء على الهيدروجين الأخضر

لعدة أشهر حتى الآن ، قام 20 فريقًا من طلاب المدارس الثانوية الأسترالية بتصميم سيارات تعمل بخلايا الوقود للتنافس في سباق الجائزة الكبرى للهيدروجين الافتتاحي في البلاد. لقد كانوا يدرسون الطاقة المتجددة ، والطاقة الهيدروجينية ، والمركبات الكهربائية ، ويستعدون لليوم الكبير في أبريل عندما تدق سياراتهم التي يتم التحكم فيها عن بعد لمدة 4 ساعات في جلادستون ، وهي مدينة ساحلية في كوينزلاند. المهمة: تحقيق أقصى استفادة من خلية وقود بقوة 30 وات و 14 جرامًا من غاز الهيدروجين.

بعد بضعة أشهر ، وعلى بعد 800 كيلومتر من ساحل كوينزلاند ، تهدف شركة Grand Prix المشاركة في رعاية شركة Ark Energy إلى تطبيق نفس مكونات الهيدروجين الأساسية وخلايا الوقود – وإن زادت بأكثر من 3500 مرة. بحلول الربع الثالث من عام 2023 ، تتوقع Ark أن تقوم خمس من أكبر شاحنات خلايا الوقود في العالم بنقل خام الزنك المركز والسبائك الجاهزة بين مصفاة الزنك وميناء تاونسفيل القريب. ستعمل الحفارات الخالية من الكربون على تعبئة 50 كيلوغرامًا من الهيدروجين المنبعث من الماء باستخدام الكهرباء من محطة الطاقة الشمسية المخصصة للمصفاة.

مرحبًا بكم في أستراليا ، حيث يسير طفرة الهيدروجين الخضراء على قدم وساق. تدور كل من المركبات الضخمة والمركبات ذات حجم الألعاب حول البيع للأستراليين بشأن الإمكانات التحويلية للهيدروجين الأخضر – غاز الهيدروجين المنتج من الطاقة المتجددة – لإزالة الكربون من اقتصادهم المعتمد على الوقود الأحفوري. وبينما لا تزال محطات الفحم تزود بأكثر من نصف طاقة أستراليا في عام 2021 ، فإن التغيير جار على قدم وساق. أقرت الحكومة المنتخبة العام الماضي أول قانون للعمل المناخي في البلاد منذ أكثر من عقد. والهيدروجين الأخضر هو حجر الزاوية في خطة نمو الاقتصاد النظيف.

ويعتمد الجيران الآسيويون الذين يفتقرون إلى الموارد ، مثل اليابان وكوريا ، على الهيدروجين الأسترالي الأخضر لمساعدتهم على التخلص من الوقود الأحفوري في العقود المقبلة.

أضف أرقام السعة في جميع مقترحات أستراليا الحالية لإنتاج الهيدروجين الأخضر والمبلغ يتجاوز قدرة أستراليا على توليد الطاقة. كل هذا جزء من موجة الهيدروجين الخضراء التي تنتشر في جميع أنحاء العالم.

يحذر المراقبون من أن بعض مشاريع الهيدروجين الأخضر هذه لن تنتج أبدًا كشتبانًا من الهيدروجين – وهو صدى لطفرة الهيدروجين منذ جيل مضى والتي انهارت في النهاية. يقول ديفيد نورمان ، المدير التنفيذي لمؤسسة أبحاث الطاقة النظيفة Future Fuels Cooperative Research Center في ولونجونج ، نيو ساوث ويلز.

المشاريع الوهمية ليست مشكلة تقتصر على أستراليا. فقط 10 في المائة من 240 مليار دولار من مشاريع الهيدروجين التي تم الإعلان عنها في جميع أنحاء العالم تمضي قدمًا بالفعل ، وفقًا لدراسة أجريت في سبتمبر 2022 من قبل شركة الاستشارات McKinsey & Company. ومع ذلك ، هناك حاجة بالفعل إلى المزيد. بناء كل محلل كهربائي تم التعهد به لعام 2030 سيوفر فقط حوالي سدس الهيدروجين الأخضر المطلوب لتلبية الأهداف المناخية ، وفقًا للأرقام الصادرة عن وكالة الطاقة الدولية في باريس.

وسط هذه الخلفية الصاخبة ، تعد كوينزلاند موطنًا للمشروعين الأكثر احتمالاً لتعزيز مصداقية قوة الهيدروجين الخضراء في أستراليا في عام 2023. مشروع Ark Energy هو جزء من هجوم للطاقة النظيفة في أستراليا من قبل شركتها الأم ، المعادن ومقرها سيول- عملاق التكرير الكوري الزنك. بصيص آخر من الواقع هو مشروع في جلادستون لبناء واحد من أكبر مصانع تصنيع أجهزة التحليل الكهربائي في العالم ، والذي يعد بتوفير مصدر محلي للمعدات وسط الفوضى المستمرة في سلاسل التوريد العالمية.

لماذا شاحنة الهيدروجين؟

قطعت محطة الطاقة الشمسية التي تبلغ طاقتها 124 ميغاواط والمجاورة لمصفاة تاونسفيل في كوريا زنك ، والتي اكتملت في عام 2018 ، ربع شبكة الطاقة التي تستخدم الفحم الثقيل لتشغيل عملية التحليل الكهربائي كثيفة الاستهلاك للطاقة. ستقلل شاحنات خلايا الوقود القادمة من استهلاكها للديزل.

يقول دانييل كيم ، الرئيس التنفيذي لشركة Ark Energy ، إن شركة Korea Zinc أطلقت شركته في عام 2021 للمساعدة في تحويل عملياتها الأسترالية إلى 80 في المائة من الطاقة المتجددة بحلول عام 2030 ، وفي هذه العملية ، تمهد الطريق لمجموعة الطاقة المتجددة بنسبة 100 في المائة بحلول عام 2050. الهدف يتطلب الهيدروجين الأخضر – أو وقود أكثر قابلية للتصدير منه – لأن الزنك الكوري يقوم بمعظم تكريره في كوريا الجنوبية ، حيث توجد مساحة محدودة لمحطات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.

كانت الخطوة الأولى لـ Ark هي الوصول إلى المزيد من الطاقة المتجددة في أستراليا من خلال الشراء في مزرعة رياح بقدرة 923 ميجاوات والتي من المتوقع أن تدور في عام 2024. بعد ذلك ، طلبت معدات لمشروع شاحنة Townsville لبدء استكشاف قدرات وتحديات الهيدروجين الأخضر. “لكي نصبح منتجًا منخفض التكلفة للهيدروجين الأخضر ، علينا أولاً أن نصبح مستخدمين متطرفين – لجعله منتشرًا في جميع أنحاء أعمالنا. كان استبدال الديزل للشاحنات الثقيلة هو أفضل استخدام محتمل “، كما يقول كيم.

اليوم ، تعمل 28 شاحنة ثقيلة تعمل بالديزل في مصفاة تاونسفيل. عندما تصل السفن إلى الميناء بتركيز الزنك ، أو تترابط لتأخذ سبائك الزنك ، تنقل الحفارات مقطورات ثلاثية وتدور 30 ​​كم من ميناء إلى مصنع وتعود بدون توقف لمدة تصل إلى ثمانية أيام. الوقت هو المال ، كما يقول كيم ، لأن احتلال مرسى في الميناء يمكن أن يكلف 22 ألف دولار أسترالي (13800 دولار أمريكي) في اليوم. حتى لو تمكنت شاحنة تعمل بالبطاريات من التعامل مع حمولات المصفاة البالغة 140 ألف طن ، يقول كيم إن شركته لا تستطيع تحمل انتظار إعادة شحن البطاريات.

تتوقع خطة نمو Fortescue شحن معظم الهيدروجين الأخضر من أستراليا لتنظيف المركبات الثقيلة والصناعات وشبكات الطاقة في جميع أنحاء العالم.

في عام 2021 ، استحوذت Ark Energy على حصة في Hyzon Motors ، إحدى الشركات القليلة التي تعمل في شاحنات ثقيلة للغاية تعمل بخلايا الوقود. وافقت Hyzon ، ومقرها مدينة روتشستر ، نيويورك ، على تزويد بعض منصات خلايا الوقود فائقة السُمك بمحرك اليد اليمنى وعربة نقل أوسع مطلوبة في أستراليا – وهو شيء لم يتمكن المطورون الآخرون من تقديمه حتى عام 2025 أو 2026. “نحن” إعادة تقديم انتقال قطاع النقل الثقيل في أستراليا لعدة سنوات “، كما يقول كيم.

لتزويد الشاحنات بالوقود ، طلبت Ark Energy جهاز تحليل كهربائي بقدرة 1 ميجاوات من بلج باور ، ومقرها في لاثام ، نيويورك.توقع كيم أن يبدأ تشييد مرفق المحلل الكهربائي في نهاية عام 2022 ، وتعهد بأن تكون خمس شاحنات تعمل بخلايا الوقود في حلقات المنفذ والعودة على غاز الهيدروجين في الربع الثالث من عام 2023 أو قبل ذلك.

يقول كيم أن هذه المركبات سوف تكلف “ما يزيد قليلاً عن ثلاثة أضعاف” تكلفة شاحنة نقل وقود الديزل المكافئة ، مقدمًا ، لكن المشروع الإجمالي يجب أن يكسر أو حتى يوفر المال على مدى عمر التشغيل المتوقع للشاحنات لمدة 10 سنوات. تساعد المنح والقروض الحكومية وأسعار الديزل المرتفعة في جعل الهيدروجين منافسًا. كان مسار الشاحنات غير المتغير ميزة إضافية أيضًا: فقد مكنت الحلقة المسطحة نسبيًا من استخدام خلية وقود أصغر وأرخص. “هذه شاحنة مخصصة لغرض مخصص” ، يلاحظ كيم.

تصدير الهيدروجين الأخضر

تتوقع Ark Energy أن تبدأ في تصدير الطاقة المتجددة حوالي عام 2030. وعلى النقيض من ذلك ، فإن الفريق الذي يقدم جرعة كوينزلاند الثانية من واقعية الهيدروجين الأخضر هذا العام يمكن أن يبدأ الصادرات على نطاق تجاري في عام 2025. أول تحرك من الطوب وقذائف الهاون للهيدروجين الأخضر من قبل قطب التعدين أندرو فورست ، وهو أجرأ وأغنى مناصري الهيدروجين الأخضر في أستراليا.

أصبح فورست ثاني أغنى رجل في أستراليا يدير مجموعة Fortescue Metals Group التي يقع مقرها في بيرث ، مما أدى إلى تعطيل الأعمال التجارية العالمية لخام الحديد من خلال التكامل الرأسي وخفض التكاليف بشكل كبير.

تطبق Fortescue الآن نفس الإستراتيجية على الهيدروجين الأخضر. تتعهد شركة Forrest باستثمار 6.2 مليار دولار أمريكي لإنتاج 15 مليون طن من الهيدروجين الأخضر سنويًا بحلول عام 2030 – أكثر بنسبة 50 في المائة مما يقول الاتحاد الأوروبي إنه يحتاج إلى استيراده للتخلص من الطاقة الروسية وخفض انبعاثات الكربون. القيام بذلك سوف يتطلب حوالي
150غيغاواط من طاقة الرياح والطاقة الشمسية – أكثر من إجمالي قدرة التوليد المركبة في فرنسا. ومن المتوقع أن تؤدي هذه الخطوة إلى التخلص من 3 ملايين طن من الكربون سنويًا – مما يؤدي إلى خفض انبعاثات Fortescue إلى الصفر وتوفير 818 مليون دولار أمريكي سنويًا.

يقول كاميرون سميث ، رئيس التصنيع في شركة Fortescue Future Industries التابعة لشركة Fortescue للطاقة الخضراء ، إن الوصول إلى هناك يعني خفض التكاليف حتى تصبح الطاقة المتجددة للشركة أرخص من الوقود الأحفوري. صرح سميث: “هدفنا هنا هو جعل الوقود الأحفوري غير ذي صلة”.

تقوم Fortescue ببناء مصنع إنتاج المحلل الكهربائي الخاص بها على الرغم من الغلوتين العالمي. يتوقع محللو السوق في BloombergNEF أن القدرة التصنيعية للمحللات الكهربائية ستتجاوز الطلب
10- إلى 15 ضعفًا هذا العام. يقول سميث إن هذا ليس مصدر قلق كبير لشركة Fortescue ، بالنظر إلى إلحاح الشركة لخفض التكاليف وجلب إنتاج الهيدروجين الأخضر بسرعة إلى الخط. يقول: “لسنا بحاجة إلى صنع كل شيء ، لكننا بحاجة إلى مسار موثوق للقيام بذلك إذا لم نتمكن من الحصول على المعدات التي نحتاجها بالتكلفة والجودة التي نحتاجها لجعل جميع مشاريعنا قابلة للحياة”.

مغلف مصنع جلادستون الذي تبلغ مساحته 13000 متر مربع موجود بالفعل ، ويتوقع سميث تركيب آلات روبوتية لخط واحد خلال الربع الثاني من عام 2023. ويتوقع أن المصنع سينهي العام كمصنع للمحلل الكهربائي “بمقياس جيجاوات”: ينتج ما يكفي المحلل الكهربائي في السنة لاستهلاك 1 جيجاواط من الكهرباء. ويتوقع أن تتضاعف الطاقة الإنتاجية بخط ثانٍ مطلع عام 2024.

مشكلة شحن الهيدروجين

تتوقع Fortescue أن يساعد الهيدروجين الأخضر عملياتها الخاصة في الوصول إلى صافي انبعاثات الكربون الصفرية بحلول عام 2040. لكن خطة نموها ، مثل خطة Ark Energy ، تتوقع تصدير معظم الهيدروجين الأخضر لتنظيف المركبات الثقيلة والصناعات وشبكات الطاقة في جميع أنحاء العالم. أولاً ، على الرغم من ذلك ، سيتعين عليهم جعله قابلاً للشحن.

شحن الهيدروجين باهظ الثمن. سواء كان غازًا أو سائلًا ، فإن له كثافة طاقة حجمية منخفضة نسبيًا. لذا يتوقع معظم منتجي الهيدروجين العملاقين المحتملين في أستراليا نقل طاقتهم إلى الخارج عن طريق تحويل الهيدروجين الأخضر إلى أمونيا – وهي مادة كيميائية للأسمدة النيتروجينية التي تشحن بالفعل في جميع أنحاء العالم. يتم إنتاج الأمونيا بشكل أساسي من الهيدروجين ، على الرغم من أنها يتم إجراؤها حاليًا باستخدام الهيدروجين المصنوع من الغاز الطبيعي بدلاً من التحليل الكهربائي.

يمكن للأمونيا المصدرة المصنوعة في أستراليا من الهيدروجين الأخضر أن تتفوق بالفعل على الأمونيا المنتجة في أوروبا بالغاز الطبيعي ، وفقًا لحسابات BloombergNEF ، وتتضاعف المشاريع المقترحة. شكلت Ark Energy مؤخرًا اتحادًا صناعيًا لاستخدام 3 جيجاوات من الطاقة المتجددة لإنتاج “الأمونيا الخضراء” للتصدير إلى كوريا ، على الرغم من أن الشحنات الأولى لن تحدث إلا بعد عام 2030.

لدى Fortescue خطط طويلة الأجل أكبر ، وهي تعمل بالفعل على تحديد طريقة لبدء تصدير الأمونيا. وهي تدرس تجديد مصنع للأسمدة عمره 54 عامًا في بريزبين ، كان من المقرر إغلاقه في وقت مبكر من هذا العام بسبب الارتفاع الصاروخي في أسعار الغاز الطبيعي. تفكر Fortescue ومالك المصنع في تركيب 500 ميجاوات من المحلل الكهربائي حتى يتمكنوا من إعادة تشغيل المصنع على الهيدروجين الأخضر حوالي عام 2025.

يقول أحد المراقبين: “من السهل جدًا في هذه المرحلة الحالية أن يقوم شخصان لم تسمع بهما أبدًا بإنشاء مشروع بقدرة 30 جيجاوات وإصدار بيان صحفي”.

وسط كل هذه الخطط الكبرى ، ما يتبقى علينا رؤيته ، كما يقول محلل الهيدروجين مارتن تينجلر في مكتب بلومبيرج إن إي إف في طوكيو ، هو ما إذا كانت صادرات الأمونيا الخضراء يمكن أن تلبي حقًا احتياجات الناس من الطاقة.

يلاحظ أن الأمونيا لا تحترق جيدًا من تلقاء نفسها ، كما أن تحويل الأمونيا المصدرة مرة أخرى إلى الهيدروجين لمصانع الصلب أو المركبات التي تعمل بخلايا الوقود يتطلب الكثير من الطاقة. أنت تستخدم الطاقة لاستيراد الطاقة. إذا كنت بحاجة إلى الهيدروجين الأخضر في أوروبا ، فمن المحتمل أن يكون إنتاج الهيدروجين الأخضر في أوروبا أرخص “.

يمكن لبعض الخطط الخاصة بالأمونيا الخضراء أن توسع فعليًا استهلاك الوقود الأحفوري وبالتالي تؤخر العمل المناخي. على سبيل المثال ، أعلن بعض منتجي الطاقة اليابانيين والكوريين عن خطط لحرق الأمونيا الخضراء في محطات الطاقة التي تعمل بالفحم لتقليل الانبعاثات.

في سبتمبر ، قدرت BloombergNEF أن الطاقة من محطات الفحم اليابانية التي تحرق 50 في المائة من الأمونيا الخضراء من أستراليا ستكلف 136 دولارًا أمريكيًا لكل ميغاواط / ساعة في عام 2030 – أكثر من مشاريعها للطاقة من محطات طاقة الرياح والطاقة الشمسية في اليابان المدعومة بتخزين البطارية. يقول تينجلر: “إنها ليست الطريقة الأكثر اقتصادا لاستخدام الأمونيا ، أو أرخص طريقة لليابان وكوريا لإزالة الكربون.”

بعبارة أخرى ، حتى لو أصبح الهيدروجين الأخضر حقيقيًا هذا العام ، فهناك الكثير لنتعلمه حول ما يجب استخدامه ، وأين.