22 مه 2025-© shutterstock/رنگساریت چایاکون
Ohmium بررسی می کند که چگونه نوآوری، همکاری و سیاست در بخش هیدروژن سبز می تواند با تغییرات آب و هوایی مقابله کند.
تلاش جهانی برای محدود کردن گرمایش به 1.5 درجه سانتیگراد، همانطور که در توافقنامه پاریس مشخص شده است، نیاز به اقدام فوری برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای دارد. هیئت بین دولتی تغییرات آب و هوایی تاکید می کند که انتشار گازهای گلخانه ای باید تا سال 2025 به اوج خود برسد و تا سال 2030 تقریباً 43 درصد کاهش یابد تا در مسیر باقی بماند. در حالی که انرژی های تجدیدپذیر پیشرفت قابل توجهی در کاهش انتشار گازهای گلخانه ای حاصل از تولید برق داشته است، اما به تنهایی نمی تواند دامنه کامل چالش را برطرف کند. بسیاری از صنایع سنگین – حتی زمانی که انرژی آنها به طور کامل از انرژی های تجدیدپذیر تامین می شود – به دلیل اتکا به هیدروژن مبتنی بر فسیل یا سایر مواد اولیه کربن فشرده، به انتشار مقادیر قابل توجهی CO2 ادامه می دهند.
تخمین زده می‌شود که استفاده صنعتی کنونی هیدروژن 2 تا 3 درصد از کل انتشار کربن جهانی را شامل می‌شود (شورای هیدروژن، 2021)، عمدتاً از تعداد کمی از صنایع «سخت‌کاهش». سه بخش پر انتشار عبارتند از تولید فولاد، پالایش و تولید مواد شیمیایی. تولید فولاد به دلیل وابستگی آن به کک، زغال سنگ در کوره های بلند و گاز طبیعی در کوره های DRI، 7 تا 9 درصد از انتشار CO2 صنعتی جهانی را تشکیل می دهد (آژانس بین المللی انرژی، 2023). صنعت پالایش از هیدروژن برای هیدروکراکینگ و گوگرد زدایی استفاده می کند که 3 تا 4 درصد از انتشار جهانی صنعتی را به همراه دارد (موسسه منابع جهانی، 2022). به طور مشابه، تولیدات شیمیایی برای تولید متانول و سایر ترکیبات به هیدروژن متکی است که باعث ایجاد 5 تا 6 درصد از انتشار CO2 صنعتی می شود (پروژه کربن جهانی، 2023).
کربن زدایی این صنایع که به سختی کاهش می یابند، مستلزم جایگزینی هیدروژن مبتنی بر فسیل با هیدروژن سبز یا الکتریکی شدن فرآیند شیمیایی است. در این حالت هیدروژن سبز با استفاده از برق تجدیدپذیر و الکترولیز آب تولید می شود. این روش هیچ انتشار کربنی ایجاد نمی‌کند، و آن را به گزینه‌ای پایدار برای تولید هیدروژن و یک عامل حیاتی برای تلاش‌های جهانی کربن‌زدایی تبدیل می‌کند. این تغییر به سمت هیدروژن سبز برای دستیابی به اهداف کاهش انتشار به سمت آینده ای پایدار ضروری است.
اگرچه هیدروژن سبز در حال حاضر تنها بخش کوچکی از بازار جهانی هیدروژن را نشان می دهد، اما به سرعت در حال رشد است. کاهش هزینه های انرژی های تجدیدپذیر، ناشی از پیشرفت در فناوری های خورشیدی و بادی، به طور قابل توجهی هزینه تولید هیدروژن سبز از طریق الکترولیز را کاهش داده است. از آنجایی که انرژی بیشتر هزینه های تولید را تشکیل می دهد، این کاهش ها برای بهبود رقابت بسیار مهم هستند. به طور همزمان، نوآوری در طراحی الکترولیز و افزایش مقیاس تولید، کارایی را افزایش داده و هزینه تجهیزات را کاهش داده است.
الکترولیزهای PEM در حال تغییر اقتصاد و تولید هیدروژن سبز هستند
الکترولیزهای غشای تبادل پروتون (PEM) در خط مقدم این پیشرفت هستند. Ohmium، یک تولید کننده پیشرو محلول الکترولیز، یک الکترولیز PEM را توسعه داده است که کارایی بالا، چگالی انرژی بالا و قابلیت های سرعت بالا را با هم ترکیب می کند و آن را به ویژه برای ادغام با منابع انرژی تجدید پذیر مناسب می کند. برخلاف الکترولیزهای قلیایی سنتی که با زمان پاسخ آهسته تر و طرح های حجیم تر محدود می شوند، فناوری پیشرفته PEM Ohmium در دسترس پذیری بالا و چگالی انرژی بالا را در یک فضای کوچک ارائه می دهد.
Ohmium به کاهش هزینه هایی دست یافته است که قبلاً پیش بینی می شد یک دهه دیگر یا بیشتر طول بکشد. این شتاب بخشی از کاهش اتکای شرکت به مواد کمیاب مانند ایریدیوم است که امکان تولید در مقیاس گیگاوات را فراهم می کند. طراحی فوق ماژولار Ohmium هزینه ها را بیشتر کاهش می دهد و هزینه های نصب را به 10-20٪ از هزینه های سرمایه ای کاهش می دهد، در مقایسه با 50-100٪ برای سیستم های سفارشی ساخته شده سنتی. عملکرد تجاری سالم نیز نقش کلیدی ایفا می کند: با اعمال نفوذ زنجیره های تامین جهانی و تولید انبوه در تاسیسات کم هزینه، راه حل های الکترولیز PEM Ohmium مسیر کاهش سریع هزینه را که در صنعت فتوولتائیک خورشیدی مشاهده می شود، منعکس می کند.
توجه به این نکته حائز اهمیت است که تحقق پتانسیل هیدروژن سبز نیازمند راه حل هایی است که در سطح جهانی مقیاس پذیر باشند و بتوانند به سرعت به کار گرفته شوند. اینجاست که طراحی هایپر ماژولار Ohmium بیش از همه می درخشد. ماژولار بودن بیش از حد، هزینه‌های مهندسی، تدارکات و ساخت (EPC) را با ساده‌سازی فرآیندهای طراحی و مونتاژ کاهش می‌دهد و زمان شروع پروژه تا تکمیل را به طور قابل توجهی کوتاه می‌کند. معماری ماژول به هم پیوسته مقیاس‌پذیری را بهبود می‌بخشد و به سیستم‌ها اجازه می‌دهد تا به طور یکپارچه برای پاسخگویی به تقاضا (مثلاً با افزایش نیازهای تولید) گسترش یابند. افزونگی داخلی با به حداقل رساندن زمان از کار افتادگی و کاهش هزینه ها، قابلیت اطمینان عملیات را افزایش می دهد، در حالی که طراحی rack-in، rack-out اختلالات عملیاتی را بیشتر کاهش می دهد. به همین ترتیب، یکی دیگر از مزیت های کلیدی هایپر ماژولاریت توانایی تولید ماژول های استاندارد در کارخانه های بسیار کارآمد است که کارایی تولید را افزایش می دهد و ایجاد زنجیره های تامین جهانی قوی و مقرون به صرفه را تسهیل می کند.
ارائه نوآوری شماره 1
کاربردهای هیدروژن سبز در تولید برق
هزینه های پایین تر، کاربردهای بالقوه هیدروژن سبز، از جمله سیستم های تولید برق را گسترش داده است. در پردیس NTPC NETRA در دهلی نو، Ohmium و Spirare Energy در یک پروژه آزمایشی هیدروژن سبز همکاری کردند. Spirare Energy توسعه این پروژه را با Ohmium ارائه کرد که فناوری PEM با راندمان بالا را برای پشتیبانی از راه حل تولید انرژی سبز مبتنی بر هیدروژن تامین می کند. انرژی این سیستم توسط یک آرایه خورشیدی NTPC NETRA تامین می شود که انرژی تجدیدپذیر را به الکترولیزور PEM پیشرفته Ohmium برای تولید هیدروژن سبز تامین می کند. این هیدروژن در محل ذخیره می‌شود و بعداً با استفاده از پیل‌های سوختی به الکتریسیته تبدیل می‌شود تا یک منبع انرژی مداوم فراهم کند. الکترولیزهای PEM اهمیم در استفاده از انرژی های تجدیدپذیر بسیار کارآمد هستند، اما همچنین برای عملیات دینامیکی و شرایط ناهموار مهندسی شده اند – یک ویژگی ضروری با توجه به گرمای شدید و شرایط آب و هوایی چالش برانگیز در محل پروژه. سیستم تولید برق مبتنی بر هیدروژن سبز اهمیم، ریزشبکه NTPC NETRA را قادر می‌سازد تا برق قابل اطمینان 24 ساعته و 7 روز هفته را برای عملیات خود حتی در زمان قطع شبکه اصلی فراهم کند.
هیدروژن سبز
همکاری تولید برق مبتنی بر هیدروژن سبز Ohmium و Spirare Energy در پردیس NTPC NETRA در دهلی نو، هند
ارائه نوآوری شماره 2
دگرگونی صنعت سخت‌گیر: فولاد سبز
نمونه دیگری از پتانسیل تبدیل محلول هیدروژن سبز اهمیم، نقش آن در تولید فولاد سبز است. اهمیم برای ارائه فناوری الکترولیز PEM خود برای پروژه پیشگامانه بین MASdar و EMSTEEL برای تسهیل تولید فولاد سبز انتخاب شد. MASDAR یک رهبر جهانی پایداری است که نیروگاه های برق، پروژه های شبکه اجتماعی و سیستم های ذخیره انرژی را توسعه می دهد. MASDAR با حضور در بیش از 40 کشور در شش قاره و ظرفیت ترکیبی بیش از 51 گیگاوات، یک شرکت کننده کلیدی در چشم انداز امارات متحده عربی برای پایداری جهانی و اقدام اقلیمی است. EMSTEEL یک رهبر جهانی در فولاد پایدار و مصالح ساختمانی از امارات متحده عربی است.
این پروژه آزمایشی پیشگامانه واقع در ابوظبی، اولین ابتکار در نوع خود در منطقه خاورمیانه و شمال آفریقا است که از هیدروژن سبز تولید شده از الکترولیزهای Ohmium PEM برای استخراج آهن از سنگ آهن استفاده می کند – گامی اساسی در فولادسازی. پروژه آزمایشی با موفقیت تولید فولاد سبز را آغاز کرده است و نشان می دهد که چگونه هیدروژن سبز می تواند به طور قابل توجهی انتشار CO2 در تولید فولاد را کاهش دهد. این دستاورد با جاه طلبی امارات متحده عربی برای تبدیل شدن به یک رهبر جهانی در تولید هیدروژن و فولاد سبز مطابقت دارد و تقاضای جهانی فزاینده برای فولاد کربن زدایی شده را برطرف می کند. با فعال کردن انتقال به تولید فولاد کم کربن، این پروژه آزمایشی نمونه‌ای از نقشی است که هیدروژن سبز می‌تواند در تبدیل صنایعی که به سختی کاهش می‌یابند و کربن زدایی زنجیره ارزش فولاد جهانی ایفا کند.
همکاری برای پیشرفت نوآوری ضروری است
لازم به ذکر است که تلاش های گسترده تر برای تحقق کامل پتانسیل هیدروژن سبز در دستیابی به اهداف آب و هوایی جهانی ضروری است. در حالی که نوآوری های تکنولوژیکی مبتنی بر شرکت باعث کاهش هزینه ها می شود، مشوق های دولتی و سیاست های حمایتی نقش مهمی در تسریع پذیرش دارند. هدف استراتژی هیدروژن اروپا و برنامه هایی مانند ابتکار H2Global آلمان، تحریک تقاضای بازار از طریق تأمین مالی و مشارکت های بین المللی است. با این حال، حمایت از سیاست ها باید فراتر از انگیزه های مالی باشد. فرآیندهای ساده‌سازی مجوز برای پروژه‌های انرژی‌های تجدیدپذیر، توسعه زیرساخت‌ها برای حمل و نقل و ذخیره‌سازی هیدروژن، و همکاری بین‌المللی در زمینه استانداردسازی، همگی برای مقیاس‌بندی مؤثر هیدروژن سبز بسیار مهم هستند. یک رویکرد هماهنگ که صنعت، دولت و همکاری جهانی را ادغام می‌کند، برای باز کردن پتانسیل کامل هیدروژن سبز برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای حیاتی خواهد بود.
