دهه هیدروژن؛ «سوخت آینده» یا «سوخت حال»

اگر دهه 1990 دهه باد، دهه 2000 دهه انرژی خورشیدی و دهه 2010 دهه باتری ها بود، دهه 2020 می توانست ما را به سمت مرز بعدی انتقال انرژی هدایت کند: هیدروژن.

به سختی یک هفته می گذرد که پروژه یا پیشرفت جدیدی در زمینه هیدروژن نداشته باشیم. بر اساس اعلام آژانس انرژی اتمی تنها در پنج سال گذشته، بیش از 30 کشور استراتژی های ملی هیدروژن خود را توسعه داده یا شروع به آماده سازی کرده اند (IEA 2022). اهداف آب و هوایی پاریس یک محرک کلیدی در این راستا بود، اما جنگ روسیه در اوکراین و افزایش قیمت گاز نیز باعث تغییر به سمت سوخت‌های سبزتر شده است. نقش توسعه اقتصادی و سیاست صنعتی نیز در این زمینه بسیار چشمگیر است.

هیدروژن پاک این پتانسیل را دارد ژئوپلیتیک انرژی را آن طور که ما می شناسیم، به هم بزند. جغرافیای تجاری جدید ممکن است حول هیدروژن پاک و مشتقات آن مانند آمونیاک پدیدار شود. کشورهایی که دارای انرژی آفتاب و باد فراوان هستند می توانند به عنوان صادرکنندگان اصلی سوخت سبز یا مکان های صنعتی شدن سبز ظاهر شوند. رقابت صنعتی می تواند تشدید شود زیرا کشورها آرزوی رهبری فناوری در اطراف بخش های کلیدی زنجیره ارزش هیدروژن را دارند. به طور کلی، افزایش هیدروژن پاک می‌تواند رقابت شدید ژئواکونومیکی را تقویت، اتحادیه ها و همکاری‌های جدید را تحریک و در آینده کانون جدیدی از قدرت را در امتداد مراکز تولید و استفاده هیدروژن ایجاد کند.

وعده هیدروژن

هیدروژن کوچکترین مولکول در جهان است، اما پتانسیل بسیار زیادی به عنوان سوخت پاک برای انتقال انرژی جهانی دارد. هیدروژن گازی است که می تواند در موتور سوزانده شود، در پیل سوختی برای تأمین انرژی وسایل نقلیه ذخیره نمود یا در تولید برق یا تأمین گرما استفاده کرد. هیدروژن می تواند به عنوان ماده اولیه و به عنوان یک بلوک ساختمانی برای تولید سایر محصولات شیمیایی مانند آمونیاک (یک ورودی اصلی تولید کود شیمیایی) و متانول (مورد استفاده در تولید پلاستیک) به کار آید. هیدروژن و مشتقات آن را می توان به طور نامحدود در مخازن و غارهای نمک ذخیره کرد، به این معنی که ممکن است یکی از راه حل های کلیدی برای ذخیره انرژی طولانی مدت باشد.

مهم تر از همه، هیدروژن می تواند جایگزین سوخت های فسیلی برای تمام آن اهداف بدون انتشار دی اکسید کربن شود. این یک حامل انرژی با کربن صفر است، درست همانند برق. اما در مورد کربن زدایی بخش هایی که به سختی برق رسانی می شوند، کاربرد پیدا می کند.

به صنایع سنگین، حمل و نقل طولانی مدت یا ذخیره سازی فصلی فکر کنید. اکثر سناریوهای کربن زدایی به نقش کلیدی هیدروژن در دستیابی به انتشار خالص صفر تا اواسط قرن توجه می کنند. به عنوان مثال، آژانس بین‌المللی انرژی (IEA) و آژانس بین‌المللی انرژی‌های تجدیدپذیر (IRENA)، انتظار دارند که تا سال 2050، هیدروژن 12 تا 13 درصد از تقاضای نهایی انرژی را برآورده کند، در حالی که امروز این میزان تقریباً صفر است.

هیدروژن در حال حاضر یک صنعت بزرگ است اما بازار کنونی هیدروژن دارای سه ویژگی است که در شرف تغییر اساسی است:

*هیدروژن امروزه هنوز عمدتاً از سوخت‌های فسیلی ساخته می‌شود. *تقریباً منحصراً به عنوان ماده اولیه استفاده می‌شود. *عمدتاً در محل تولید و مصرف می‌شود.

هر یک از این مراحل در زنجیره ارزش باید تحت یک بازنگری گسترده قرار گیرد تا هیدروژن به پتانسیل خود به عنوان قطعه گمشده پازل انرژی پاک عمل کند. تولید آن باید به منابع پاک‌تر تغییر کند و مصرف آن به بخش‌های جدید گسترش یابد. هیدروژن و مشتقات آن می‌توانند به کالاهای انرژی مورد معامله بین‌المللی تبدیل شوند.

نبردهای هیدروژنی

با این حال، مسیر رشد هیدروژن تمیز همچنان بحث برانگیز است. دو خط گسل اولیه پدیدار شده است: نحوه تولید آن و استقرار آن در بخش ها.

از نظر تولید، دو مسیر اصلی هیدروژن پاک عبارتند از: هیدروژن سبز از برق تجدیدپذیر و هیدروژن آبی از گاز طبیعی مجهز به فناوری جذب کربن.

هیدروژن سبز زمانی دو تا سه برابر گران تر از هیدروژن آبی بود، اما این رویداد مربوط به دوران قبل از بحران فعلی قیمت گازمی شود. علاوه بر این، هیدروژن سبز بیشترین پتانسیل را برای کاهش هزینه ها ارائه می دهد. اکنون تعداد فزاینده‌ای از پیش‌بینی‌ها حاکی از آن است که هیدروژن سبز تا قبل از پایان دهه جاری، ارزان‌تر از هیدروژن آبی و خاکستری (از سوخت‌های فسیلی) خواهد بود.

هر دو مسیر به بحث های خاص خود دامن می زند. تولید هیدروژن سبز می تواند الکتریسیته تجدیدپذیر را از سایر مصارف نهایی منحرف کند. همچنین می تواند تنش آبی را در برخی مناطق تشدید کند. به هر حال، آفتابی‌ترین مناطق جهان، در زمره خشک‌ترین مناطق جهان نیز قرار دارند. هیدروژن آبی، به نوبه خود، نگرانی را در مورد نشت احتمالی متان، جذب ناکافی دی اکسید کربن و قفل شدن زیرساخت گازهای فسیلی ایجاد می کند. سایر مسیرهای تولید، مانند منابع هسته ای یا زیست توده، هم به همان اندازه بحث برانگیز هستند.

از نظر مصرف نیز بحث‌های مشابهی در جریان است. هیدروژن گاهی اوقات «چاقوی نظامی سوئیسی انتقال انرژی» نامیده می شود زیرا تقریباً می توانید همه کارها را با آن انجام دهید، اگرچه ممکن است همیشه بهترین ابزار برای این کار نباشد. استفاده از هیدروژن اغلب یک مسیر کم مصرف انرژی نسبت به برق رسانی مستقیم است. به عنوان مثال، برای رانندگی در همان مسافت با یک خودروی هیدروژنی، دو تا سه برابر بیشتر از یک وسیله نقلیه الکتریکی به مزارع بادی نیاز دارید. سهمیه برخی از بخش‌هایی که به سختی کاهش می‌یابند مانند فولاد، کشتی‌رانی و هوانوردی به شدت به هیدروژن یا مشتقات آن نیاز دارند و در این مورد جای بحثی نیست. با این حال، استفاده بی رویه از هیدروژن می تواند جریان انتقال انرژی را کند سازد.

رهبری فناوری

در سال‌های اخیر، حمایت سیاست مداران از هیدروژن پاک افزایش یافته است. این رویکرد به دنبال هزینه‌های بازیابی پس از کووید -19 و نیز تهاجم روسیه به اوکراین، تقویت هم شده است. بر اساس گزارش آژانس بین‌المللی انرژی، شرکت‌های متمرکز بر هیدروژن پاک بیش از هر زمان دیگری پول جمع‌آوری می‌کنند و سرمایه‌گذاری سالانه در هیدروژن پاک اکنون به نیم میلیارد دلار در سال می‌رسد. اکنون کشورها به دنبال تسلط بر آن چیزی هستند که قرار است طی یک یا دو دهه به یک صنعت بین المللی چند میلیارد دلاری تبدیل شود.

در حال حاضر، محاسبات اقتصاد سیاسی بر سیاست های هیدروژن تأثیر می گذارد. برای مثال، در اروپا، این نگرانی وجود دارد که ممکن است چین بر صنعت هیدروژن تسلط یابد. همان گونه که اینک بر تولید فتوولتائیک خورشیدی (PV)، تولید باتری و استخراج خاک های کمیاب استیلا یافته است. بنابراین، بسیاری از استراتژی های ملی هیدروژن به همان اندازه که ابزاری برای سیاست صنعتی هستند، ابزاری در راستای کربن‌زدایی نیز شناخته می شوند. کشورها در چنین حوزه‌های حیاتی انتقال انرژی، منافع استراتژیکی دارند که سازنده فناوری باشند، نه گیرندگان فناوری.

بزرگترین جایزه در زنجیره ارزش هیدروژن ممکن است الکترولیزهای مورد نیاز برای تولید هیدروژن سبز باشد. مانند PV خورشیدی و الکترولایزرها. الکترولایزرها ممکن است امروزه جایی باشند که فناوری PV خورشیدی 10 تا 15 سال پیش در آستانه حرکت از جایگاه به جریان اصلی بود. به گزارش سرویس تأمین مالی بخش انرژی های نو خبرگزاری بلومبرگ، در حالی که این صنعت نوظهور هنوز در جریان است، الکترولایزرهای ساخت چین 75 درصد ارزان تر از نمونه هایی هستند که در غرب تولید می شود.

بسیاری از کشورها و مناطق جهان، تدابیر حمایتی برای هیدروژن پاک دارند، اما ایالات متحده اخیراً با تصویب قانون کاهش تورم، این اقدامات را افزایش داده است. اعتبارات مالیاتی سخاوتمندانه آن (3 دلار به ازای هر کیلوگرم) هیدروژن تجدید پذیر ایالات متحده را به ارزان ترین نوع هیدروژن در جهان تبدیل خواهد کرد. این اقدام ایالات متحده احتمالاً در ماه سپتامبر بر تصمیم پارلمان اروپا برای کاهش قوانین اضافی برای هیدروژن سبز، در میان هشدارهای بخش مربوط به مهاجرت گسترده این صنعت به ایالات متحده، تأثیر گذاشته است.

رویاهای صادراتی

هیدروژن و مشتقات آن می‌تواند منجر به پیکربندی مجدد روابط تجاری انرژی شود. برخی از مناطق، به ویژه در اروپا و شمال شرق آسیا، در حال کسب آمادگی برای تبدیل شدن به واردکنندگان اصلی هیدروژن هستند. دیگران آرزو دارند صادرکننده اصلی یا حتی، مانند کشور استرالیا، ابرقدرت های انرژی های تجدیدپذیر باشند.

صادرکنندگان سوخت های فسیلی مانند استرالیا و کشورهای خاورمیانه و شمال آفریقا چندین مزیت دارند: آن ها می‌توانند بر اساس روابط تجاری انرژی موجود، نیروی کار ماهر و زیرساخت‌های ایجاد شده، خود را به عنوان بزرگترین صادرکنندگان هیدروژن پاک معرفی کنند. این یک راه جذاب برای آن ها برای تنوع بخشیدن به اقتصادشان و در عین حال حفظ نقش خود به عنوان صادرکننده انرژی خواهد بود.

با این حال، احمقانه است که فکر کنیم رانت هیدروژن جایگزین رانت سوخت فسیلی می شود یا به این کشورها همان اهرم ژئوپلیتیکی را خواهد بخشید. بر خلاف نفت و گاز، هیدروژن یک محصول تولیدی است. هر جا که برق و آب داشته باشید، قابل تولید است. حتی زمانی که از گاز طبیعی تولید می شود، به جای یک تجارت استخراجی، یک تجارت تبدیلی است. بنابراین هیدروژن، نسخه صفر کربن نفت به شمار نمی آید.

هیدروژن می‌تواند برای کشورهایی مانند شیلی، مراکش و نامیبیا که در حال حاضر به واردات سوخت‌های فسیلی وابسته‌اند اما پتانسیل انرژی‌های تجدیدپذیر فراوانی دارند، یک تغییردهنده بازی ژئوپلیتیکی به شمار آید. یک کنسرسیوم آلمانی در حال توسعه یک پروژه هیدروژن سبز در نامیبیا به ارزش 9.4 میلیارد دلار است که تقریباً معادل تولید ناخالص داخلی این کشور است.

مصر که میزبانی اجلاس تغییرات آب و هوایی COP27را برعهده داشت، تنها در سال جاری بیش از 40 میلیارد دلار برای پروژه‌های هیدروژن سبز و آمونیاک سبز سرمایه‌گذاری جذب کرده است. هیچ قاره ای به اندازه آفریقا پتانسیل فنی بهتری برای تولید هیدروژن سبز ارزان ندارد.

نظام حکمرانی هیدروژن

برای افزایش مقیاس هیدروژن پاک باید بر بسیاری از موانع غلبه کرد و این ها نیازمند حاکمیت بین المللی است. من فقط سه مورد را برجسته می کنم:

* هزینه ها باید بیشتر کاهش و تولید باید افزایش یابد. دولت‌ها می‌توانند با ایجاد تقاضای پایدار و از طریق ابزارهای سیاستی مانند تدارکات عمومی و «قراردادهای متفاوت» به کاهش ریسک سرمایه‌گذاری در عرضه هیدروژن پاک کمک کنند. * نیاز به ایجاد استانداردهای هماهنگ، صدور گواهینامه و فرآیندهای نظارتی برای ایمنی، قابلیت همکاری و پایداری در طول کل زنجیره ارزش هیدروژن پاک احساس می شود. این ها نباید تنها بر جلوگیری از نشت هیدروژن یا کاهش انتشار گازهای گلخانه ای متمرکز شوند، بلکه باید بر سایر زمینه ها مانند تأثیر بر امنیت آب نیز تمرکز کنند. * اقتصادهای در حال توسعه باید کمک مالی و فناوری دریافت کنند تا بتوانند از رونق هیدروژن سبز بهره مند شوند. یک مشکل این است که اقتصادهای در حال توسعه که دارای انرژی فراوان بادی و خورشیدی هستند، صرفاً به‌عنوان تأمین‌کنندگان مولکول‌های انرژی سبز برای خدمت به مراکز تقاضای صنعتی شمال جهانی در نظر گرفته می‌شوند، نه به‌عنوان مکان‌های بالقوه صنعتی شدن سبز.

مدت ها است که از هیدروژن به عنوان «سوخت آینده» یاد می شود. در این دهه، سرانجام می تواند به «سوخت زمان حال» تبدیل شود. هنوز چالش‌های عمده‌ای وجود دارد که باید بر آن غلبه کرد، اما انقلاب هیدروژن پاک که به درستی انجام شود، می‌تواند یک جایزه سه‌گانه را به دست آورد: ثبات بیشتر آب و هوا، امنیت انرژی و برابری جهانی.