في السنوات الأخيرة، برزت طاقة الهيدروجين من جديد كموضوع بالغ الأهمية في قطاع الطاقة الجديدة. وقد أُدرجت صناعة الهيدروجين صراحةً كواحدة من أهم الصناعات الناشئة الرائدة التي تنتظر التطوير، إلى جانب قطاعات مثل المواد الجديدة والأدوية المبتكرة. وتؤكد التقارير على ضرورة العمل بنشاط على تطوير محركات نمو جديدة، بما في ذلك التصنيع الحيوي، والفضاء التجاري، واقتصاد الارتفاعات المنخفضة، مع إعطاء الأولوية بشكل صريح لتسريع تطوير صناعة الهيدروجين لأول مرة. وهذا يُبرز الإمكانات الهائلة لطاقة الهيدروجين.
حاليًا، يهيمن إنتاج الهيدروجين المعتمد على الفحم على هيكل التوريد، حيث يمثل 64%، يليه الهيدروجين الناتج عن المنتجات الثانوية الصناعية (21%)، والهيدروجين المعتمد على الغاز الطبيعي (14%)، وطرق أخرى (1%). يكشف هذا أن إنتاج الهيدروجين المعتمد على الوقود الأحفوري يتمتع بهيمنة مطلقة بنسبة 99%، بينما يظل "الهيدروجين الأخضر" المعتمد على التحليل الكهربائي والطرق الأخرى هامشيًا. ونتيجة لذلك، تعتمد محطات التزود بالوقود بالهيدروجين الحالية بشكل أساسي على نموذج الإنتاج والتخزين والنقل التالي: تنتج شركات البتروكيماويات في المناطق النائية الهيدروجين من الوقود الأحفوري، وتضغط الهيدروجين منخفض الضغط (عادةً ~1.5 ميجا باسكال) إلى ~20 ميجا باسكال باستخدام ضواغط، وتخزنه في مقطورات أنابيب 22 ميجا باسكال. ثم يُنقل الهيدروجين إلى محطات التزود بالوقود، حيث يخضع لضغط ثانوي إلى 45 ميجا باسكال لمركبات خلايا الوقود. يزيد هذا النموذج المجزأ مكانيًا من تكاليف النقل ونفقات المعدات واستهلاك الوقت، بينما يظل مقيدًا بإنتاج "الهيدروجين الرمادي" المعتمد على الوقود الأحفوري.
علاوة على ذلك، يُصنّف الهيدروجين، بموجب اللوائح الحالية، كمادة كيميائية خطرة قابلة للاشتعال والانفجار. ونتيجةً لذلك، تتركز مشاريع إنتاج الهيدروجين بشكل رئيسي في المناطق الكيميائية النائية ذات المتطلبات الصارمة للسلامة والبيئة.
مع تطور تكنولوجيا التحليل الكهربائي، تنخفض تكلفة إنتاج الهيدروجين الأخضر تدريجيًا. وفي الوقت نفسه، تدفع السياسات البيئية، مثل "ذروة الكربون والحياد الكربوني"، الهيدروجين الأخضر ليصبح توجهًا حاسمًا لتطوير الطاقة الغازية في المستقبل. وتتوقع وكالة الطاقة الدولية أنه بحلول عام 2030، ستشكل تقنيات الهيدروجين منخفضة الكربون، مثل التحليل الكهربائي، 14% من سوق الهيدروجين، مما يؤثر بشكل كبير على تصميمات محطات التزود بالوقود. يُمكّن الإنتاج القائم على التحليل الكهربائي، بفضل مواده الخام البسيطة وسهلة المنال، من إنتاج الهيدروجين بما يتجاوز المجمعات الكيميائية التقليدية. يُغني الضغط المباشر للهيدروجين المُنتَج في الموقع لإعادة تزويد المركبات بالوقود عن النقل لمسافات طويلة والضغط الثانوي، مما يُقلل بشكل فعال من التكاليف الاقتصادية والزمنية.
للتكيف مع سلسلة توريد الهيدروجين السائدة القائمة على الوقود الأحفوري، يهيمن حاليًا نوعان من ضواغط الحجاب الحاجز على السوق: 1) وحدات تعبئة الهيدروجين بضغط سحب يتراوح بين 1.5 ميجا باسكال وضغط تفريغ يتراوح بين 20 و22 ميجا باسكال؛ 2) ضواغط محطات التزود بالوقود بضغط سحب يتراوح بين 5 و20 ميجا باسكال وضغط تفريغ يتراوح بين 45 ميجا باسكال. إلا أن هذه العملية ثنائية المراحل تتطلب تشغيلًا منسقًا للوحدتين. علاوة على ذلك، عندما ينخفض ضغط أسطوانة تخزين الهيدروجين عن 5 ميجا باسكال، تصبح ضواغط التزود بالوقود غير صالحة للعمل، مما يؤدي إلى انخفاض معدلات استخدام الهيدروجين.
في المقابل، تُظهر محطات إنتاج وإعادة تعبئة الهيدروجين المتكاملة كفاءةً فائقة. في هذا النموذج، يُمكن ضغط الهيدروجين الناتج عن التحليل الكهربائي مباشرةً من حوالي 1.5 ميجا باسكال إلى 45 ميجا باسكال باستخدام ضاغط غشاء واحد، مما يُقلل بشكل كبير من تكاليف المعدات والوقت. كما يُحسّن انخفاض عتبة ضغط السحب (1.5 ميجا باسكال مقابل 5 ميجا باسكال) استخدام الهيدروجين بشكل كبير.
مع تطور تكنولوجيا التحليل الكهربائي، من المتوقع أن تحظى محطات الهيدروجين المتكاملة بانتشار أوسع، مما يعزز طلب السوق على ضواغط الحجاب الحاجز التي تتراوح ضغوطها بين 1.5 و45 ميجا باسكال. تمتلك شركتنا قدرات تصميم وتصنيع شاملة لتوفير حلول مخصصة لهذا النوع من التطبيقات. مع تزايد إنتاج الهيدروجين الأخضر، من المتوقع أن تزدهر المحطات المتكاملة، مما يوسع آفاق استخدام ضواغط الحجاب الحاجز ومجموعة منتجاتنا، مع تقديم حلول مبتكرة للتزود بالوقود.
مع ذلك، لا تزال هناك تحديات تواجه تطوير محطات الهيدروجين المتكاملة والضواغط المرتبطة بها، بما في ذلك ارتفاع تكاليف التحليل الكهربائي، وتصنيف الهيدروجين الكيميائي الخطير، وعدم اكتمال البنية التحتية للهيدروجين. وسيكون التصدي الفعال لهذه المشكلات أمرًا بالغ الأهمية لتطوير أنظمة طاقة الهيدروجين المتكاملة.
وقت النشر: ٢٧ فبراير ٢٠٢٥