–
[EN VIDEO] هیدروژن آبی، خاکستری، زرد و سبز: تفاوت چیست؟ هیدروژن اغلب با یک رنگ برابر است که بستگی به نحوه تولید آن دارد.
برخی هیدروژن ( H2) را راه حل تمام مشکلات انرژی ما می دانند. و اقلیمی. حرکت بی سابقه است. اما دانشمندان به ما هشدار می دهند: برای هیدروژن، مانند همه راه حل های دیگر، ما باید جوانب مثبت و منفی را بسنجیم و از اجرای پایدار اطمینان حاصل کنیم. اکنون یک مطالعه بر اهمیت به حداقل رساندن خطر نشت این گاز به جو ما تأکید می کند. زیرا هیدروژن می تواند برای آب و هوا بسیار مضرتر از دی اکسید کربن (CO 2 ) باشد. در اینجا دلیل آن است.
این دوشنبه، 5 آوریل 2022، IPCC ، هیئت بین دولتی تغییرات آب و هوایی، بخش سوم و پایانی از ششمین گزارش خود را منتشر کرد که به راه حل هایی اختصاص دارد که می توانند به ما در کربن زدایی اقتصادهایمان کمک کنند. در میان آنها، استفاده از به اصطلاح هیدروژن سبز (H2) – درک، هیدروژن تولید شده توسط الکترولیز از انرژی های تجدید پذیر .
بنابراین، هیدروژن می‌تواند «برای ذخیره‌سازی برق در چارچوب استقرار گسترده انرژی‌های تجدیدپذیر متناوب» یا حتی «برای تجارت برق بین مناطق مختلف برای غلبه بر تفاوت‌های فصلی یا ظرفیت تولید» استفاده شود. هیدروژن همچنین می تواند "به جای گاز طبیعی برای تولید پیک استفاده شود، گرمای فرآیند را برای نیازهای صنعتی فراهم کند، یا به عنوان ماده اولیه در تولید مواد شیمیایی مختلف و هیدروکربن های مصنوعی استفاده شود." در نهایت، البته، "پیل های سوختی مبتنی بر هیدروژن می تواند بخش حمل و نقل سنگین (کامیون، اتوبوس، کشتی و قطار) را تامین کند."
اما یک مطالعه منتشر شده توسط وزارت تجارت، انرژی و استراتژی صنعتی بریتانیا (BEIS) ممکن است این ایده را به چالش بکشد. به گفته دانشمندان دانشگاه‌های کمبریج و ریدینگ و مرکز ملی علوم جوی (NCAS)، هر گونه نشت هیدروژن بر ترکیب اتمسفر – با پیامدهای کیفیت هوا – تأثیر می‌گذارد و تأثیر گرمایش غیرمستقیم بر آب و هوا خواهد داشت و تا حدی برخی از آن را جبران می‌کند. مزایای مورد انتظار کاهش انتشار دی اکسید کربن (CO 2 )
مردم در مورد نشت CH4 و پتانسیل گرمایش جهانی آن (GWP) عصبانی می شوند. صبر کنید تا آنها در مورد H2 اینجا باشند…
"ما H2 GWP100 را 5±11 تخمین می زنیم … GWP20 برای H2 از 33 [20 تا 44]."
خوب، نصف CH4، اما نشت H2 بحث بعدی خواهد بود… https://t.co/vBxCTvu7UN
آنچه محققان به آن اشاره می‌کنند قبل از هر چیز این است که افزایش غلظت هیدروژن در جو ما – به ویژه در تروپوسفر، نزدیک‌ترین لایه به زمین – دسترسی رادیکال‌های هیدروکسیل (OH) را کاهش می‌دهد. کسانی که در تجزیه متان (CH 4 )، یک گاز گلخانه ای قدرتمند شرکت می کنند. طبق این کار، طول عمر CH4 در جو ما به ازای هر افزایش غلظت 1 قسمت در میلیون ( ppm ) هیدروژن یک سال افزایش می یابد. و در نهایت، حتی اگر بتوانیم انتشار گاز متان خود را کاهش دهیم، غلظت آن در اتمسفر ما می‌تواند به افزایش خود ادامه دهد – در صورتی که نشت H2 کاملاً کنترل نشده باشد .
یکی دیگر از گازهای گلخانه ای که محققان انتظار داشتند به طور بالقوه تحت تأثیر حضور هیدروژن در جو قرار گیرد: ازن تروپوسفر (O 3 ). گاهی اوقات به عنوان "ازن بد" نامیده می شود. زیرا هم آلاینده است و هم گرمابخش. اما آنها در اینجا اشاره می کنند که مزایای مربوط به کاهش انتشار متان، مونوکسید کربن (CO)، ترکیبات آلی فرار (VOCs)، یا اکسیدهای نیتروژن ( NOx ) ناشی از استفاده از هیدروژن اقتصادی باید همه چیز را متعادل کند. افزایش جزئی در غلظت از یک سو، در مقابل تمایل به کاهش غلظت از سوی دیگر. با این حال، در مورد میزان کاهش این انتشارات بسته به فناوری هایی که در واقع با هیدروژن جایگزین شده اند، ابهام وجود دارد.
افزایش غلظت H 2 در جو ما نیز نباید تأثیر قابل توجهی بر ازن استراتوسفر داشته باشد. یکی که این بار از ما در برابر پرتوهای خطرناک فرابنفش که از خورشید به ما می رسد محافظت می کند.
از سوی دیگر، هیدروژن بیشتر در جو در واقع غلظت بخار آب (H 2 0) را در استراتوسفر افزایش می دهد. بخار آب که باید به خاطر داشت یکی از عوامل اصلی اثر گلخانه ای است. اگر غلظت H 2 1.5 ppm افزایش یابد – سناریوی نشت زیاد – غلظت بخار آب می تواند بیش از 1 ppm افزایش یابد.
برای اینکه تأثیر گذار به اقتصاد هیدروژنی – به جای اقتصاد دی اکسید کربن (CO 2 ) – به وضوح مثبت باشد، نباید فراموش کنیم که همزمان انتشار گازهای خود را به اثر گلخانه ای کاهش دهیم. به ویژه انتشار متان ما. © Jo Panuwat، Adobe Stock
در پایان، محققان خاطرنشان می کنند که استفاده از هیدروژن به عنوان یک حامل انرژی مطمئناً می تواند انتشار CO 2 را کاهش دهد و در نتیجه مزایای آب و هوایی قابل توجهی ارائه دهد. اما برای به حداکثر رساندن آنها، هم باید نشت را به حداقل کاهش داد و هم انتشار گازهای گلخانه ای دیگر مانند متان را محدود کرد.
بر اساس محاسبات، افزایش غلظت هیدروژن – در حد 1.5 ppm – "به تنهایی" دمای جهانی را 0.12 درجه سانتیگراد افزایش می دهد – بدون در نظر گرفتن اثرات کاهش انتشار CO2. اگر به موازات آن، انتشار متان کاهش نیابد، دما 0.43 درجه سانتیگراد افزایش می یابد. اما اگر نشت ها و همچنین انتشار گازهای گلخانه ای متان و سایر گازهای گلخانه ای که در بالا ذکر شد کنترل شوند، اتخاذ یک اقتصاد هیدروژنی به کاهش دما تا 0.26 درجه سانتی گراد کمک می کند.
با در نظر گرفتن تمام این داده‌های جدید و از جمله اثرات غیرمستقیم روی گازهای گلخانه‌ای، محققان در نهایت نشان می‌دهند که پتانسیل گرمایش جهانی (GWP) هیدروژن در طی 100 سال در حد 11 است. بدانید که می‌تواند 11 برابر مضرتر باشد آب و هوا نسبت به CO 2 . حتی اگر محققان تشخیص دهند که عدم قطعیت های عمده در مورد میزان غرق هیدروژن در زمین باقی می ماند، آنها خواستار ایجاد محدودیت در نشت هیدروژن در اولویت واقعی هستند.
نشت هیدروژن نیز به دلیل اشتعال پذیری زیاد این گاز می تواند منجر به انفجار شود. © praisaeng، Adobe Stock
برای کمک به این امر، مطالعه دیگری که توسط BEIS نیز منتشر شده است، خطرات نشت در سراسر زنجیره تولید، حمل و نقل، ذخیره سازی و استفاده هیدروژن را بررسی می کند. او به ما می گوید که در طول الکترولیز، نزدیک به 10٪ از هیدروژن توسط " تهویه و پاکسازی" از بین می رود. اما " بازترکیب این هیدروژن" می تواند تلفات را به کمتر از 1٪ کاهش دهد.
این مطالعه همچنین حالت های انتقال هیدروژن را با توجه به تلفاتی که ایجاد می کنند طبقه بندی می کند. به نظر می رسد حمل مایع H 2 توسط کامیون مخزن دار بدترین راه حل با از دست رفتن بیش از 13 درصد هیدروژن باشد. و ما می آموزیم که نزدیک به 3٪ از هیدروژن هنوز در سلول های سوختی از بین می رود. اما کمتر از 1 درصد در ایستگاه های توزیع.
این جام مقدس جدید انرژی است: هیدروژن موضوع تمام برنامه های سرمایه گذاری عمده برای تامین حمل و نقل، صنعت یا حتی ذخیره برق است. با این تفاوت که این گاز که قرار است در صورت تولید با انرژی های تجدیدپذیر سبز باشد، چندان زیاد نیست. به گفته برخی از دانشمندان.
مقاله توسط Céline Deluzarche منتشر شده در 13/11/2021
آیا هیدروژن سبز واقعا سبز است؟ © fotogestoeber، Adobe Stock
برای راه‌اندازی ماشین‌ها و قطارها ، پرواز هواپیماها یا صنایع برق ، هیدروژن سبز – تولید شده از منابع تجدیدپذیر – اکنون به عنوان راه‌حلی برای کربن‌زدایی در حال ظهور است. سال گذشته، کمیسیون اروپا یک "طرح هیدروژن" بزرگ را با هدف تولید 40 گیگاوات هیدروژن "سبز" تا سال 2050 ارائه کرد. آلمان صراحتاً اعلام کرده است که می‌خواهد به رتبه جهانی هیدروژن سبز تبدیل شود، در حالی که فرانسه هفت میلیارد را در نظر گرفته است. یورو برای تامین مالی توسعه این سوخت. بر اساس گزارش آژانس بین المللی انرژی (IEA) ، 17 کشور قبلاً یک طرح هیدروژن را منتشر کرده اند و بیش از 20 کشور در حال کار بر روی آن هستند. آژانس بین‌المللی انرژی پیش‌بینی می‌کند که در مجموع، هیدروژن می‌تواند تا سال 2050 10 درصد از مصرف انرژی را تشکیل دهد.
اما آیا همه پیامدهای این تولید عظیم را به درستی اندازه گیری کرده ایم؟ استیون هامبورگ، دانشمند ارشد، به EURACTIV گفت: « هیدروژن یک گاز گلخانه‌ای غیرمستقیم با عمر کوتاه است که 200 برابر قوی‌تر از دی‌اکسید کربن در صورت آزاد شدن، کیلوگرم بر کیلوگرم است .» دومی، یکی از نویسندگان اصلی هیئت بین‌دولتی تغییرات آب و هوایی (IPCC)، به Futura تأیید می‌کند که نشت هیدروژن می‌تواند « در صورتی که سوخت‌های فسیلی به حداقل نرسد، مزایای آب و هوایی تغییر مصرف سوخت‌های فسیلی را به‌طور چشمگیری کاهش دهد ».
این دانشمند توضیح می دهد که هیدروژن با دیگر گازهای موجود در اتمسفر به روش های مختلفی برهم کنش دارد. از یک طرف با به تعویق انداختن دفع متان، عمر آن را افزایش می دهد. در واقع، واکنش متان با رادیکال OH موجود در هوا مکانیسم اصلی تجزیه متان است (CH4 + OH → CH3 + H2O). با این حال، هیدروژن نیز با این رادیکال OH واکنش می دهد (H2 + OH → H2O + H). این دانشمند ادامه می دهد: ناگهان، هیدروژن بیشتر در هوا به معنای OH کمتر برای واکنش با متان است. علاوه بر این، این واکنش بخار آب را نیز آزاد می کند که به افزایش اثر گلخانه ای کمک می کند . در نهایت، هیدروژن همچنین منجر به تشکیل ازن تروپوسفر ، یکی دیگر از گازهای گلخانه ای بسیار قدرتمند می شود. او هشدار می‌دهد: « امروزه بحث می‌شود که تغییر به هیدروژن تأثیرات آب و هوایی سوخت‌های فسیلی را از بین می‌برد، اما وقتی این نشت‌های احتمالی را در نظر بگیریم، اینطور نیست ».
هیدروژن تنها در صورت سوختن بخار آب آزاد می کند. اما در طول تولید، حمل و نقل و ذخیره سازی، می تواند به جو نشت کند و اثر گلخانه ای را تشدید کند. © mikalaimanyshau، Adobe Stock
بر اساس یک سند کمیسیون اروپا که در سال 2011 منتشر شد ، تا 10 درصد هیدروژن ممکن است در طول تولید، حمل و نقل و ذخیره سازی "نشت" کند که باعث افزایش پنج برابری انتشار فعلی می شود. هیدروژن به دلیل جرم مولکولی کم و چگالی کم در واقع تمایل زیادی به نشت دارد. به گفته Falko Ueckerdt از موسسه تحقیقات تاثیرات آب و هوای پوتسدام، مصرف یک تن هیدروژن می تواند بین 5 تا 30 کیلوگرم از این گاز را در اتمسفر آزاد کند که بسته به گرم شدن 200 برابر بیشتر از CO 2 ، آزاد شدن یک تن است. به 6 تن معادل CO 2 . ما با هیدروژن سبز فاصله داریم!
با این حال، دانشمندان دیگری که توسط EURACTIV مصاحبه کرده اند معتقدند که این ترس ها اغراق آمیز هستند. از آنجایی که هیدروژن گازی بسیار قابل اشتعال است، پروتکل های ایمنی سختگیرانه تر از گاز طبیعی هستند. علاوه بر این، گنیومیر فلیس، کارشناس هیدروژن در اندیشکده آلمانی Agora Energiewende، « هیدروژن گران‌تر از گاز طبیعی است، این امر باعث جلوگیری از نشت در زیرساخت‌ها می‌شود». مشکل اینجاست که آستانه تشخیص امروز خیلی بالاست. بنابراین غیرممکن است که مقدار هیدروژنی را که در واقع به جو نشت می کند ، بدانیم . بنابراین زمان رسیدگی به این موضوع فرا رسیده است. استیون هامبورگ نتیجه می گیرد: « در غیر این صورت، تغییر گسترده به هیدروژن عواقب جدی در مبارزه با تغییرات آب و هوایی خواهد داشت».
!
از ثبت نام شما سپاسگزاریم.
خوشحالم که شما را در جمع خوانندگان ما دارم!
هیدروژن، ستاره انتقال انرژی؟