آیا می‌توان انرژی را بدون آلودگی تولید کرد؟ هیدروژن سبز پاسخی امیدوارکننده به این پرسش است. این سوخت پاک از طریق الکترولیز آب و با استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر مانند باد و خورشید تولید می‌شود. برخلاف هیدروژن خاکستری و آبی، فرآیند تولید آن هیچ‌گونه گاز گلخانه‌ای منتشر نمی‌کند. اهمیت هیدروژن سبز در آینده انرژی جهان روزبه‌روز بیشتر می‌شود. کشورها برای کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی و مهار تغییرات اقلیمی، به سمت استفاده از این منبع تجدیدپذیر حرکت کرده‌اند.
این فناوری می‌تواند نقش کلیدی در کاهش آلاینده‌های صنعتی و شهری ایفا کند. از صنایع فولاد و پتروشیمی گرفته تا حمل‌ونقل و تولید برق، هیدروژن سبز راهی برای دستیابی به اقتصاد کم‌کربن است. هرچند چالش‌هایی مانند هزینه تولید و نیاز به زیرساخت‌های جدید وجود دارد؛ اما سرمایه‌گذاری در این حوزه می‌تواند تحولی اساسی در تأمین انرژی پایدار ایجاد کند.
روش تولید هیدروژن سبز
اصلی‌ترین روش برای تولید هیدروژن سبز، الکترولیز آب است که در آن آب به وسیله جریان برق تجزیه شده و هیدروژن و اکسیژن از یکدیگر جدا می‌شوند. اگر برق مورد استفاده از منابع تجدیدپذیر تأمین شود، نتیجه آن تولید سوخت هیدروژن سبز خواهد بود. این روش نسبت به سایر فرآیندهای تولید هیدروژن، دوستدار محیط زیست بوده و نقشی مهم در گذار به انرژی پایدار دارد.
الکترولیز آب با استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر
در این روش، جریان الکتریکی از میان آب عبور کرده و پیوندهای مولکولی آن را می‌شکند. برق مورد نیاز می‌تواند از نیروگاه‌های خورشیدی، بادی یا آبی تأمین شود. الکترولیز قلیایی و الکترولیز غشایی پلیمری، دو فناوری اصلی در این زمینه هستند. در روش قلیایی، از محلول الکترولیت برای هدایت جریان استفاده می‌شود؛ در حالی که در روش غشایی، یک غشا برای جداسازی یون‌ها به کار می‌رود.
انواع رنگ هیدروژن
- هیدروژن سبز
- هیدروژن خاکستری
- هیدروژن قهوه ای
- هیدروژن آبی
- هیدروژن سفید
هیدروژن خاکستری، رایج‌ترین نوع هیدروژن، از طریق اصلاح گاز متان تولید می‌شود که مقدار زیادی دی‌اکسید کربن منتشر می‌کند. هیدروژن آبی نیز فرآیندی مشابه دارد؛ اما با استفاده از فناوری جذب و ذخیره‌سازی کربن، انتشار گازهای گلخانه‌ای را کاهش می‌دهد. در مقابل، هیدروژن قهوه‌ای از زغال‌سنگ استخراج شده و بیشترین میزان آلودگی را ایجاد می‌کند. در مقایسه با این روش‌ها، تولید سوخت هیدروژن سبز کاملاً بدون آلایندگی است؛ اما هزینه بیشتری دارد.
با توسعه فناوری و کاهش هزینه‌های انرژی تجدیدپذیر، انتظار می‌رود تولید هیدروژن سبز در ایران، به گزینه‌ای رقابتی در آینده تبدیل شود.
- بدون انتشار گازهای گلخانه ای
- استفاده از منابع نامحدود انرژی تجدیدپذیر
- امکان ذخیره سازی و حمل و نقل آسان
- کاهش وابستگی به سوخت های فسیلی
بدون انتشار گازهای گلخانه‌ای
برخلاف هیدروژن خاکستری که در فرآیند تولید خود دی‌اکسید کربن منتشر می‌کند، هیدروژن سبز از طریق الکترولیز آب و با استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر تولید می‌شود. این روش هیچ‌گونه آلودگی کربنی ایجاد نکرده و به کاهش تغییرات اقلیمی کمک می‌کند.
استفاده از منابع نامحدود انرژی تجدیدپذیر
برای تولید هیدروژن سبز، از منابعی مانند خورشید و باد استفاده می‌شود که برخلاف سوخت‌های فسیلی پایان‌پذیر نیستند. این امر امنیت انرژی را افزایش داده و کشورها را از وابستگی به منابع محدود نفت و گاز رها می‌سازد.
امکان ذخیره‌سازی و حمل‌ونقل آسان
هیدروژن سبز قابلیت ذخیره‌سازی در فشار بالا یا در قالب آمونیاک را دارد. این ویژگی امکان استفاده گسترده در صنایع مختلف و حمل‌ونقل طولانی‌مدت را فراهم می‌کند.
کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی
با گسترش تولید و مصرف هیدروژن سبز، نیاز به سوخت‌های فسیلی کاهش یافته و مسیر به‌سوی اقتصاد کم‌کربن هموار می‌شود. این امر نه‌تنها به حفظ محیط زیست کمک می‌کند، بلکه ثبات اقتصادی را نیز تقویت خواهد کرد.
معایب تولید هیدروژن سبز
تولید هیدروژن سبز با وجود مزایای زیست‌محیطی، چالش‌هایی دارد که مانع از گسترش سریع آن شده است. هزینه بالا، محدودیت‌های زیرساختی و دشواری‌های فنی از مهم‌ترین موانع این فناوری محسوب می‌شوند.
هزینه بالای تولید نسبت به هیدروژن خاکستری
فرآیند الکترولیز به برق زیادی نیاز دارد. در حال حاضر، برق تولیدشده از منابع تجدیدپذیر گران‌تر از سوخت‌های فسیلی است. به همین دلیل، هزینه تولید سوخت هیدروژن سبز بیشتر از هیدروژن خاکستری بوده که از گاز طبیعی به دست می‌آید.
نیاز به زیرساخت‌های جدید برای تولید و توزیع
توسعه این فناوری مستلزم سرمایه‌گذاری در تجهیزات پیشرفته، خطوط انتقال و ایستگاه‌های سوخت‌گیری است. نبود این زیرساخت‌ها، استفاده گسترده از هیدروژن سبز را دشوار کرده است.
چالش‌های فنی در ذخیره‌سازی و انتقال
هیدروژن، گازی سبک و فرار است. ذخیره آن به فشار بالا یا دمای بسیار پایین نیاز دارد. همچنین، انتقال آن در مسافت‌های طولانی به لوله‌کشی‌های ویژه یا روش‌های پرهزینه نیاز دارد.
کاربرد هیدروژن سبز در صنایع
تولید هیدروژن سبز نقش مهمی در صنایع مختلف دارد و به‌عنوان یک منبع انرژی پاک، جایگزینی مناسب برای سوخت‌های فسیلی محسوب می‌شود.
صنایع شیمیایی و پالایشگاهی
هیدروژن یکی از مواد کلیدی در فرآیندهای پالایش نفت و تولید مواد شیمیایی است. پالایشگاه‌ها از آن برای حذف ناخالصی‌هایی مانند گوگرد از سوخت‌های فسیلی استفاده می‌کنند. هیدروژن سبز می‌تواند جایگزین انواع آلاینده هیدروژن در این فرآیندها شود و میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای را کاهش دهد.
تولید آمونیاک و کودهای شیمیایی
آمونیاک، ماده اصلی در تولید کودهای شیمیایی است که معمولاً از هیدروژن خاکستری به دست می‌آید. جایگزینی این فرآیند با هیدروژن سبز می‌تواند تأثیر قابل‌توجهی در کاهش آلودگی‌های زیست‌محیطی داشته باشد و تولید کودهای پایدارتر را امکان‌پذیر کند.
به‌کارگیری در تولید مواد اولیه صنعتی
صنایعی مانند تولید متانول، پلاستیک و مواد پتروشیمی به هیدروژن وابسته هستند. استفاده از هیدروژن سبز در این بخش‌ها می‌تواند به کاهش ردپای کربنی این صنایع و توسعه فناوری‌های پایدار کمک کند.
مصارف هیدروژن سبز در ایران
تولید هیدروژن سبز در ایران به‌عنوان یک راهکار پایدار برای کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی و توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر مورد توجه قرار گرفته است. با وجود ظرفیت بالای ایران در انرژی خورشیدی و بادی، این صنعت هنوز در مراحل اولیه قرار دارد.برنامه‌های دولتی بر توسعه زیرساخت‌ها، جذب سرمایه‌گذاری و همکاری‌های بین‌المللی متمرکز شده‌اند. همچنین، سند ملی هیدروژن تدوین شده تا مسیر پیشرفت این فناوری مشخص شود. در صورت اجرای صحیح این سیاست‌ها، ایران می‌تواند به یکی از تولیدکنندگان و صادرکنندگان اصلی هیدروژن سبز در منطقه تبدیل شود.
صنایع فولاد و پتروشیمی
هیدروژن سبز می‌تواند جایگزین گاز طبیعی در فرآیند احیای مستقیم آهن شود. این تغییر، انتشار کربن را به‌طور چشمگیری کاهش داده و تولید فولاد را پایدارتر می‌کند.
در صنعت پتروشیمی نیز وابستگی شدید به گاز طبیعی چالش‌برانگیز است. استفاده از هیدروژن سبز در تولید آمونیاک و متانول، علاوه بر کاهش آلاینده‌ها، امنیت تأمین انرژی را افزایش می‌دهد. سرمایه‌گذاری در این حوزه می‌تواند صنایع فولاد و پتروشیمی را به سمت کاهش آلایندگی و توسعه پایدار هدایت کند.
تولید و صادرات هیدروژن
ایران با داشتن منابع غنی انرژی خورشیدی و بادی، ظرفیت بالایی برای تولید و صادرات هیدروژن دارد. توسعه این صنعت می‌تواند به تنوع‌بخشی به درآمدهای ارزی کشور کمک کند.بازارهای اروپا و آسیا به‌دنبال تأمین هیدروژن سبز هستند و ایران می‌تواند با سرمایه‌گذاری مناسب، به یکی از تأمین‌کنندگان اصلی در منطقه تبدیل شود.
حمل و نقل
هیدروژن سبز می‌تواند نقش مهمی در حمل‌ونقل پاک ایفا کند. خودروهای هیدروژنی با سلول سوختی، آلایندگی صفر داشته و جایگزینی مناسب برای خودروهای بنزینی هستند.علاوه بر خودروها، این فناوری در حمل‌ونقل دریایی، ریلی و هوایی نیز قابل استفاده است. کشتی‌های هیدروژنی و قطارهای بدون آلایندگی می‌توانند تحولی اساسی در کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای ایجاد کنند.
برق و ذخایر انرژی
هیدروژن سبز راهکاری مؤثر برای ذخیره‌سازی انرژی‌های تجدیدپذیر است. این فناوری می‌تواند برق مازاد تولیدشده از منابع خورشیدی و بادی را به هیدروژن تبدیل کرده و در زمان نیاز دوباره به برق تبدیل کند.در نیروگاه‌ها و میکروگریدها، هیدروژن به‌عنوان یک منبع پایدار انرژی، وابستگی به سوخت‌های فسیلی را کاهش داده و پایداری شبکه برق را تقویت می‌کند.
منابع:
