منذ بداية الألفية الثالثة لم تهدأ محاولات خبراء التكنولوجيا لحل معضلة تحقيق الاكتفاء الذاتي المنزلي من الطاقة دون الإضرار بالبيئة او استنزاف الميزانية عبر الفواتير. فكان لزاما على الخبراء حل معضلة تخزين طاقة الألواح الشمسية، علاوة على تحدي الجدوى الاقتصادية. هنا برز الحل السحري للالواح الشمسية المنتجة للهيدروجين الأخضر.
تشكل الازمات الجيوسياسية و الجيو إقتصادية تهديد كبير على سلاسل توريد الطاقة خاصة في الشرق الاوسط و اوروبا. وعلى إثر ذلك طفت على السطح حلول وابتكارات الطاقات المتجددة البديلة التي تحولت الى ضرورة استراتيجية للحكومات.
واهمها الطاقة الشمسية التي ستتجاوز حصتها 20% من الاستخدام العالمي بحلول 2027. متجاوزة حصة الغاز الطبيعي19% عالميا حيث تعد الصين طليعة الدول بنسبة حسب مصدر i.energy.agancy🌞
صرحت الوكالة الدولية للطاقة المتجددة IRENA بزيادة النمو السنوي العالمي للطاقة المتجددة الى 15% 2025 عالميا. في هذا السياق سيطرت آسيا على الصدارة بنسبة 74.2% من مجمل الطاقة النظيفة. وتمثل 513.3 جيجاواط، بمعدل نمو يقدر ب 21.6%.
اما مفاجأة افريقيا انها حققت نمو ب15.9٪ وتأتي في الريادة اثيوبيا ومصر وجنوب افريقيا.كما سجل الشرق الأوسط أعلى نمو سنوي، بنسبة 28.9%، بقيادة المملكة العربية السعودية.
من حيث إجمالي القدرة العالمية، تحافظ قارة آسيا كما توقع الخبراء، على مركزها الأول بقدرة إجمالية للطاقة النظيفة تبلغ 2891 جيجاواط، تليها أوروبا التي سجلت 934 جيجاواط عموما.
حققت الصين خلال العقود الأخيرة قفزة عملاقة نحو تطوير و انتاج الطاقة المتجددة خاصة الألواح الشمسية، حيث باتت الدولة الاولى عالميا. وهذا الوضع تمخض عنه مخاوف كبيرة لدول الغرب. و ذلك بشأن احتكار الصين لسلسلة توريد المعادن النادرة او حتى الالواح الشمسية حيث أزيد من 90% من احتياجات اوروبا للالواح الشمسية مصدره الصين.
اذ بات سوق الطاقات المتجددة حساس لاي أزمة جيوسياسية.
نسب انتاج و استهلاك الطاقات المتجددة عالميا 2024
ابرز الدول انتاجا للطاقات المتجددة
الصين ومعادنها النادرة
حققت الصين خلال العقود الأخيرة قفزة عملاقة نحو تطوير و انتاج الطاقة المتجددة خاصة الألواح الشمسية، حيث باتت الدولة الاولى عالميا.
- حسب تقرير ادارة الطاقة الوطنية الصينية فقدت بلغت نسبة استهلاك الطاقة المتجددة 40% من الاستهلاك العام و نسبة الطاقة الشمسية الكهروضوئية 20% عام 2024.
- تجدر الاشارة ان 68% من الاستغلال المنجمي للمعادن النادرة بيد الصين. ولعلمك فان معظم صناعات االالواح الشمسية و معدات طاقة الرياح وغيرها تعتمد على مغناطيسات منتجة من المعادن النادرة(السلاح الاستراتيجي للصين).
- تقع اكثر من 90% من الصناعات التحويلية و انتاج المغناطيسات على أرض الصين.
وهذا الوضع تمخض عنه مخاوف كبيرة لدول الغرب. و ذلك بشأن احتكار الصين لسلسلة توريد المعادن النادرة او حتى الالواح الشمسية حيث أزيد من 90% من احتياجات اوروبا للالواح الشمسية مصدره الصين. ففي حال نشوب أي ازمة جيوسياسية ستاثر على سوق الطاقات المتجددة. على غرار ما حدث في ازمات الطاقة الأحفورية.
فكرة تقنية ما هي الأواح الشمسية التي تعمل بالهيدروجين؟
ظهرت الفكرة من بلجيكا عام 2011، أثناء بحث اكاديمي يحاكي عملية التمثيل الضوئي(اليخضور) للنباتات بهدف تحويل الماء الى هيدروجين. و هي شبيهة بفكرة الهيدروجين الاخضر المنتج بالطاقة النظيفة الشمسية.
بتعبير أدق يتم فصل ذرات الهيدروجين عن الاكسجين من جزئ الماء H2O. ولكن هنا يتم انتاج الهيدروجين من رطوبة الهواء.
آلية و كفاءة انتاج الطاقة بالهيدروجين الأخضر
- يمكن انتاج 40% الى 50% فقط كهرباء من اجمالي الطاقة المنتجة من الهيدروجين و الباقي يتحول الى حرارة.
- يمكن انتاج 50 لتر الى 250 لتر من الهيدروجين في نظام 5 الواح شمسية في المنزل، و تخزينه في خزانات خاصة. ولكي ننتج 250 لتر يجب توفر تجهيزات اخرى بكلفة اضافية.
- يحتاج منزل عادي 3000 كيلوواط ساعي كهرباء كمعدل سنويا. وتعد 50 لتر هيدروجين يوميا كافية في المتوسط.
ايجابيات وميزات ألواح الطاقة الشمسية الهجينة
حل مشكلة التخزين
تعد معضلة التخزين أهم عقبة امام تطور انتاج و استخدام الطاقة الشمسية حيث بلغت تكلفة بطارية تسلا بسعة 13.5 كيلوواط ساعي 10000 دولار امريكي، علاوة على ذلك لا يمكن استغلالها الا موسميا! مما أرق الباحثين و خبراء التكنولوجيا ولكن مؤخرا تمكن فريق منهم من ايجاد الحل السحري لمشكلة التخزين.
و هي تحويل الطاقة الشمسية الى انتاج الهيدروجين الذي يمكن تخزينه بسهولة وفق ضوابط امنية دقيقة. و بهذه الطريقة المستحدثة تم حل او خفض تكلفة بطاريات التخزين التقليدية من الليثيوم و غيره.
الجدوي الإقتصادية
لكن قد يتطلب نظام انتاج الكهرباء من h2: اما عن الكفاءة فتبلغ 12% و هي اقل من كفاءة انظمة البطاريات 20%. ولكن اذا قمنا بتشغيل النظام على مرحلتين ستزيد الكفاءة.
- حسب الخبراء يمكن تخزين الهيدروجين لسنوات! فعلى سبيل المثال اسطوانة بسعة 50 لتر تستطيع تخزين 5 الى 10kwh بكلفة مئات الدولارات عوض آلاف دولارات لبطارية الليثيوم.
- يمكن ل5 الواح شمسية تغطي 35%من احتياجات الكهرباء أي حوالي 3 آلاف كيلوواط ساعي لمنزل طيلة سنة.
- 5 الواح شمسية على الاقل لتحويل طاقة الشمس خلال الربيع و الصيف الى نظام انتاج h2 لملئ الخزان.
- اسطوانات تخزين ونظام للضغط.
- خلية وقود بغرض تحويل الهيدروجين الى الكهرباء.
اما عن الكفاءة فتبلغ 12% و هي اقل مت كفاءة انظمة البطاريات 20%. ولكن اذا قمنا بتشغيل النظام على مرحلتين ستزيد الكفاءة.
سلبيات الهيدروجين الأخضر
- يتطلب طاقة كبيرة.
- المشاكل الامنية. التي تستلزم صمامات امان و كواشف تسرب غاز الهيدروجين.
استخدامات الهيدروجين الأخضر
يمكن استخدام طاقة الهيدروجين الاخضر في حياتنا اليومية و العديد من الاستخدامات و المجالات كالنقل على غرار السيارات الكهربائية.
تجدر الاشارة ان دول نامية مثل الجزائر بصحرائها المشمسة على طوال العام مرشحة لتصبح اقوى الدول الاقليمية لانتاج الهيدروجين الاخضر و تصديره لاوروبا لتخفيف ازمتها الطاقوية.
الخاتمة
وفي الختام فان مستقبل الطاقات المتجددة على غرار الهيدروجين الاخضر حل واعد وطموح لتخلص العالم من ازمات النفط و الطاقة الاحفورية، التي رغم مساهمتها في الدخل القومي لدول الاوبيك الا ان آثارها السلبية على البيئة و ميزانية الافراد تحتم ايجاد البديل.
ولكن هذا التحول الطاقوي نحو الطاقة النظيفة سيتم بالتدريج على المدى المتوسط و البعيد حسب الخبراء.
