تجربة في مجال الطاقة.. مزج الهيدروجين الأخضر مع الغاز الطبيعي

أقر المشرعون في مدينة نيويورك في الأسبوع الماضي، مشروع قانون يحظر وصلات الغاز الطبيعي في جميع المباني الجديدة، لتصبح أكبر مدينة أمريكية تسن إجراءات تحظر على المطورين تركيب مواقد تعمل بالغاز والأفران وأنظمة تسخين المياه في الأبنية الجديدة.

ينطبق الحظر، الذي من المقرر أن يدخل حيز التنفيذ في عام 2023 على المباني التي تحتوي على أقل من سبعة طوابق، ويمثل لوائح مماثلة أصدرتها بيركلي وسياتل؛ وهي جزء من جهود لحركة "كهربة كل شيء" (electrify everything) كوسيلة لخفض انبعاثات الكربون من استخدام الطاقة في المباني. لكن حتى عندما أشارت مدينة نيويورك إلى نواياها بالابتعاد عن الوقود الأحفوري، التزمت "ناشيونال غريد"، وهي شركة مرافق عامة محلية بجعل بنيتها التحتية الحالية للغاز الطبيعي أنظف وصديقة للبيئة بشكل أكبر.

في 15 ديسمبر، أعلنت "ناشيونال غريد" وبلدة هيمبستيد في لونغ آيلاند عن مشروع "هاي غريد" (HyGrid)، وهو برنامج لمزج الهيدروجين "الأخضر" عديم الانبعاثات في نظام توزيع الغاز الطبيعي لتدفئة حوالي 800 منزل وتزويد ما لا يقل عن 10 محركات توزيع تابعة للبلدية بالطاقة.

قال رودولف وينتر، رئيس قسم نيويورك لدى شركة "ناشيونال غريد"، في بيان: "نعتقد أن الهيدروجين يمكن أن يغير صناعة الطاقة، ونحن في طليعة هذه الجهود... يوضح هذا المشروع المثير أنه يمكن استخدام مزج الهيدروجين لإزالة الكربون من الشبكات الحالية".

الهيدروجين الأخضر

يشير الهيدروجين الأخضر إلى الهيدروجين المنتج بالكامل من مصادر الطاقة المتجددة، مثل طاقة الرياح أو الطاقة الشمسية، بدلاً من استخدام الوقود الأحفوري. (معظم الهيدروجين المستخدم لأغراض تجارية يتم إنتاجه باستخدام تقنيات كثيفة الكربون). وبحسب وينتر فإن معدات توليد الطاقة الشمسية والرياح الموجودة في بلدة هيمبستيد تنتج الهيدروجين، الذي سيتم مزجه مع الغاز الطبيعي التقليدي تدريجياً على مدى السنوات الثلاث المقبلة، بدءاً من 5% هذا العام وبعد ذلك تستمر الزيادة تدريجياً لتصل أخيراً إلى 20%. (عند تركيزه بدرجات أعلى، يمكن للهيدروجين أن يتلف خطوط أنابيب الغاز الطبيعي والأجهزة التي تستخدمه). ويمكن استخدام مزيج الغاز الطبيعي مع الهيدروجين هذا في الأجهزة المنزلية الاعتيادية مثل الأفران والمواقد ومجففات الملابس. حوالي 60% من منازل الولايات المتحدة تعتمد على تسخين الغاز، بما في ذلك ثلاثة من كل خمسة منازل في ولاية نيويورك، وفقاً لـ"إدارة معلومات الطاقة الأمريكية".

على الرغم من أن "هاي غريد" هو مجرد مشروع تجريبي في الوقت الحالي، إلا أن "ناشيونال غريد"، التي تعمل في نيويورك ورود آيلاند وماساتشوستس تتطلع إلى توسيع توافر الوقود الهجين على نطاق أوسع. كما يشارك المرفق أيضاً مع جامعة "ستوني بروك" و"هيئة أبحاث الطاقة" في ولاية نيويورك و"مبادرة الموارد منخفضة الكربون" في بحوث إزالة الكربون. ويعد مشروع هيمبستيد التجريبي واحداً من المشاريع الأولى في الولايات المتحدة التي توصل مزيج الهيدروجين إلى المنازل. تقوم "ناشيونال غريد" في المملكة المتحدة بمشروع مماثل في اسكتلندا، وبدأت شركة غاز أسترالية في تزويد المنازل بمزيج هيدروجين أخضر 5% في مايو. ظهرت أيضاً نماذج تجريبية لمزج الهيدروجين في ولايتي كاليفورنيا وكولورادو.

فوائد مرتقبة

بعض المدافعين عن البيئة هم أقل اقتناعاً فيما يتعلق بمزج الهيدروجين الأخضر مع الغاز الطبيعي، خوفاً من أن تقدم مثل هذه الجهود فوائد محدودة فيما يتعلق بإزالة الكربون، ويمكن أن تؤخر فقط عملية كهربة كل شيء. قال بيتر إيوانوفيتش، المدير التنفيذي لمنظمة "إنفايرمنتال أدفوكيتس نيويورك"، إن مشاريع الهيدروجين مثل هذه يمكن أن تستكشف طريقاً مسدوداً: إذ تقوم الحكومة بصياغة خطة عمل مناخية تتعهد بإيقاف البنية التحتية للغاز الطبيعي. وقال إيوانوفيتش، مشيراً إلى مسودة هذه الخطة: "اتخذت ولاية نيويورك قراراً جريئاً منذ ما يقرب من عامين لوقف احتراق الوقود للأنظمة التي تعمل بالطاقة، لذا سواء كان الهيدروجين الأخضر أو الغاز الطبيعي على المدى القصير، فإن كل الأشياء التي نعرفها ستواجه وقفاً نهائياً لتشغيلها".

يقول أرفيند رافيكومار، الأستاذ المشارك في قسم هندسة البترول والنظم الجيولوجية في "جامعة تكساس" التي تتخذ من أوستن مقراً لها، إن المشاريع التجريبية مثل "ناشيونال غريد" مفيدة لفهم أفضل طريقة لاستخدام الهيدروجين كوقود. عند حرق الهيدروجين، ينبعث منه بخار الماء فقط، مما يجعله بديلاً جذاباً للوقود الأحفوري في الصناعات كثيفة الاستخدام للطاقة مثل صناعة الصلب وشاحنات الشحن التي ثبتت صعوبة كهربتها. يقول رافيكومار إن البحث عن فوائد أو عيوب الهيدروجين والدور الذي يمكن أن يلعبه في تحول الطاقة لا يزال مفقوداً.

ويضيف رافيكومار عن مشروع بلدة هيمبستيد التجريبي: "لا يمكننا القول إن هذا المشروع هو برنامج للحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري... ولكن هذا مشروع بحثي مهم لمساعدتنا على فهم أفضل للكيفية التي سيتطور بها اقتصاد الهيدروجين وكيفية حل بعض التحديات التقنية داخل النظام البيئي للهيدروجين".

بالنسبة للمستهلكين الذين يستخدمون الغاز الهجين في بلدة هيمبستيد، لا تتطلب المشاركة في البرنامج أي تعديلات على أجهزتهم ولن تأتي بأي تكلفة إضافية، وهو أمر قال وينتر إنه كان أكثر أهمية بالنسبة له عند التفكير في انتقال الطاقة. من جهته، قال أنتوني غرين، مدير مشروع الهيدروجين في شركة "ناشيونال غريد" بالمملكة المتحدة، لـ"إذاعة غرين تك" (Green Tech Media) في أكتوبر 2020 إن المستخدمين لم يكونوا قادرين على التمييز بين مزيج 20% من الهيدروجين والغاز الطبيعي العادي.

يضيف وينتر: "يجب أن يكون لدينا تحول في الطاقة حتى يمكن للناس تحمل تكاليف الطاقة في نهاية المطاف... طريقة رائعة للقيام بذلك هي كيفية الاستفادة من الشبكات الحالية، ولكن عبر إزالة الكربون منها... بالنسبة لنا، كان الهيدروجين دائماً وسيلة لإزالة الكربون من الشبكات الحالية لتوفير وقود منخفض الكربون يضعنا أيضاً على المسار الصحيح للتأكد من أنه عادل وميسور التكلفة".