سیداحسان مرعشی ـ
کارشناس انرژی
مقدمه در سال 2015
میلادی، 196 کشور در پاریس، توافقنامه‌ای را امضا کردند که نقطه عطفی برای توسعه یک
رویکرد منسجم و بین المللی برای مقابله با تغییرات اقلیمی محسوب می‌شود. توافق نامه
پاریس، یک معاهده بین المللی الزام آور قانونی در مورد تغییرات اقلیمی است که نشان
دهنده ورود یک رویکرد جهانی به رهبری دولت‌ها برای کاهش تغییرات اقلیمی، محدود کردن
گرمایش جهانی و تحقق هدف انتشار صفر برای گازهای گلخانه‌ای (GHG) تا سال 2050 است. هم اکنون در میان دولت‌ها و صنعت‌ها، آگاهی فزاینده‌ای وجود دارد که اقتصاد هیدروژنی
در حال ظهور می‌تواند برای تلاش‌ها به منظور کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای، کربن زدایی
بخش‌های صنعتی کلیدی و برآورده کردن توافقنامه پاریس حیاتی باشد. در حال حاضر، دولت‌ها
و شرکت‌ها (اعم از دولتی و خصوصی) سرمایه‌گذاری بر روی هیدروژن را شروع کرده‌اند
به این امید که از این انرژی پاک به عنوان یکی از ابزارها برای گذار از سیستمهای
مبتنی بر سوختهای فسیلی استفاده کنند.
طبق براورد بانک جهانی
منطقه خاورمیانه و شمال آفریقا تقریباً هفت درصد از کل انتشار دی اکسید کربن جهان را
به خود اختصاص داده است. در این میان کشورهای عضو شورای همکاری خلیج فارس (عربستان
سعودی، امارات متحده عربی، کویت، قطر، بحرین و عمان ) در شرایط ویژه‌ای قرار
دارند. از یک سو، این کشورها از نظر میزان سرانه آلایندگی جزو ده کشور اول جهان هستند
و از سوی دیگر، اقتصاد آنها به شدت به صادرات نفت و گاز وابسته است. به عبارت
دیگر، آنها در معرض هرگونه کاهش قابل توجه در تقاضای جهانی برای هیدروکربن قرار
دارند. با این حال، تمایل بین‌المللی به سمت انرژی سبز، فرصتی برای کشورهای سراسر منطقه
خاورمیانه و شمال آفریقا (از جمله کشورهای عضو شورای همکاری خلیج فارس) فراهم کرده
است. به ویژه با توجه به فراوانی انرژی خورشیدی در سراسر منطقه، که می‌تواند برای تولید
سوختهای انرژی سبز مانند هیدروژن استفاده شود. بنابراین، دولت‌ها در سراسر منطقه خاورمیانه
و شمال آفریقا از موقعیت خوبی برخوردارند تا در خط مقدم روند بین‌المللی به سمت کربن
زدایی و توسعه زیرساخت‌ها برای رقابت در بازارهای انرژی پایدار آینده قرار گیرند.
پیش بینی می‌شود
بین سال های 2021 تا 2050 تقاضای جهانی برای هیدروژن افزایش سریعی داشته باشد. این
افزایش ناشی از برنامه‌های کربن زدایی در سراسر دنیا است. واردکنندگان اصلی هیدروژن
سبز، بازارهای آسیا و آمریکای شمالی خواهند بود. در حالی که کشورهای اروپایی برنامه‌های
متعددی برای توسعه انرژی هیدروژنی دارند، اما مشخص شده تولید داخلی هیدروژن در اروپا،
برای کربن زدایی صنایعی که انتشار کربن در آنها به سختی کاهش می‌یابد در کوتاه مدت
کافی نیست. بنابراین، کشورهای اروپایی نیز باید برای دستیابی به اهداف انتشار گازهای
گلخانه ای تحت توافقنامه پاریس به واردات هیدروژن روی آورند. انتظار می رود سوختهای
پاکی مانند هیدروژن، تا سال 2050 با بیش از 10 میلیارد بشکه نفت (یا معادل آن) جایگزین
شوند. این مقدار معادل حداقل 37 درصد از تولید جهانی نفت است. با توجه به موارد
بالا، هم اکنون کشورهای عضو شورای همکاری خلیج فارس (به ویژه عربستان، عمان و
امارات) برنامه‌های بلندپروازانه‌ای برای تولید و صادرات هیدروژن سبز تعریف و در
دست اجرا دارند. این کشورها امیدوارند بتوانند از این طریق، جایگاه خود را در
مرحله گذار انرژی و پس از آن، به عنوان یکی از بازیگران اصلی بازار انرژی در جهان
حفظ کنند.
انواع
هیدروژن
با وجود فراوانی هیدروژن
در زمین، این عنصر به طور طبیعی و به شکل خالص در مقادیر زیاد وجود ندارد. به عبارت
دیگر، هیچ ذخایر وسیعی از هیدروژن در زمین وجود ندارد که بتوان آن را استخراج کرد.
بخش عمده هیدروژن تنها در ترکیبات، به ویژه مولکول های آب (هیدروژن و اکسیژن) و سوخت
های فسیلی (هیدروژن و کربن) یافت می شود. هیدروژن می تواند از این ترکیبات آزاد شود،
اما انجام این کار نیاز به انرژی دارد. یک سیستم مبتنی بر رنگ برای اشاره به روش های
مختلف تولید هیدروژن استفاده می شود .
بیشتر هیدروژنی که
امروزه تولید می‌شود "هیدروژن خاکستری" است. این نوع هیدروژن، با استفاده
از سوختهای فسیلی، به ویژه با روش ریفرمینگ متان با بخار آب (Steam Methane Reforming) یا گازی‌سازی (Gasification) ، تولید می‌شود. بدیهی است این دو روش ردپای CO2 قابل توجهی دارند و با حرکت به سمت انتشار صفر خالص، سازگار
نیستند. دو
مسیر اصلی برای جایگزینی هیدروژن خاکستری با هیدروژن‌های تمیزتر در حال بررسی است:
یکی هیدروژن آبی و دیگری هیدروژن سبز. هیدروژن آبی، از سوخت های فسیلی به همراه فناوری
جذب و ذخیره‌سازی کربن (Carbon
Capture and Storage, CCS) تولید می شود. استفاده از CCS در تأسیسات تولید هیدروژن خاکستری، انتشار گازهای گلخانه ای
کمتر را به همراه دارد. با این حال، هیدروژن آبی متکی به گازهای فسیلی است که خطر نشت
متان، گاز گلخانه‌ای بسیار قوی تر از CO2 ،
در بالادست یا میان دست را به همراه دارد. تولید "هیدروژن سبز" ، بر اساس
الکترولیز آب که توسط برق تجدیدپذیر تغذیه می‌شود انجام می‌شود. در حال حاضر، تولید
هیدروژن از منابع تجدیدپذیر محدود است، اما انتظار می‌رود با تمرکز جهانی بر پتانسیل
آن، موانع فنی و اقتصادی از پیش پای این فناوری برداشته شود.
هیدروژن
سبز
هیدروژن سبز، یک سوخت
کربن صفر است که از طریق الکترولیز تولید می‌شود.آب با استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر،
به عنوان مثال، باد یا خورشید، به بخش های تشکیل دهنده آن یعنی هیدروژن و اکسیژن تقسیم
می‌شود تا فرآیند الکترولیز را تأمین کند. هیدروژن سبز مزایای فوق العاده‌ای دارد،
زیرا مولکول هیدروژن، انرژی پاک را از منابع تجدید پذیر ذخیره می‌کند. هیدروژن را می‌توان
به آمونیاک (یک اتم نیتروژن متصل به سه اتم هیدروژن) تبدیل کرد که حمل و نقل آن
آسان است، زیرا چگالی انرژی آمونیاک بر حسب حجم، تقریباً دو برابر هیدروژن مایع است
و حمل و نقل و توزیع را تسهیل می‌کند. انرژی به شکل آمونیاک، می‌تواند به بازارهای
انرژی مانند اروپا، آسیا و آمریکای شمالی منتقل شود، جایی که آمونیاک می‌تواند دوباره
به هیدروژن برای استفاده به عنوان سوخت تبدیل شود. هیدروژن به طور بالقوه می‌تواند
برای کربن‌زدایی در بخش‌هایی که به دلیل چالش‌های ناشی از ذخیره‌سازی و تقاضای انرژی
(یعنی باتری‌ها خیلی بزرگ و سنگین هستند)، از جمله حمل‌ونقل، صنایع سنگین مانند تولید
فولاد و گرمایش مورد استفاده قرار گیرد. به عنوان روشی برای ذخیره انرژی تجدیدپذیر،
هیدروژن جایگزین مناسبی برای باتری ها است.
هیدروژن سبز به عنوان
یک جزء جدایی ناپذیر از تلاش جهانی برای کربن زدایی صنعت انرژی جهان در آینده نزدیک
محسوب می‌شود.
پتانسیل‌ها
و مزیت‌ها
در دسترس بودن انرژی
تجدیدپذیر ارزان قیمت (به خصوص انرژی خورشیدی)، خطوط ساحلی با زیرساخت‌های بندری موجود،
فراوانی زمین‌های ارزان خالی از سکنه، و سرمایه نسبتاً ارزان به این معنی است که تولید
هیدروژن در منطقه خاورمیانه و شمال آفریقا نسبت به سایر نقاط جهان مقرون به صرفه‌تر
است. کشورهای
تولیدکننده نفت و گاز خلیج فارس از نظر جغرافیایی موقعیت خوبی دارند و به بازارهای
آمریکای شمالی، آسیا و اروپا نزدیک هستند. آنها در حال حاضر زیرساخت‌های انرژی گسترده‌ای
از جمله پالایشگاه‌ها، تأسیسات ذخیره‌سازی و خطوط لوله دارند. این احتمال وجود دارد
که بتوان زیرساخت‌های موجود را برای هیدروژن تغییر کاربری داد، به این معنی که کشورهای
خلیج‌فارس ممکن است مجبور نباشند زیرساخت‌ها را از ابتدا توسعه دهند. به گفته آژانس
بین المللی انرژی (IEA)، استفاده مجدد از خطوط لوله گاز طبیعی
برای انتقال هیدروژن می‌تواند هزینه‌های سرمایه‌گذاری را 50 تا 80 درصد نسبت به توسعه
خطوط لوله جدید کاهش دهد.
در کشورهای عضو
شورای همکاری خلیج فارس، تعدادی شرکت انرژی دولتی بزرگ وجود دارد (مانند آرامکو در
عربستان سعودی، شرکت ملی نفت ابوظبی (ADNOC) در امارات متحده عربی،
قطر پترولیوم و قطر گاز، و شرکت نفت کویت). این شرکت ها تخصص قابل توجهی در زیرساخت‌های
انرژی و لجستیک دارند و مهارت‌ها و تجربه نیروی کار صنعت انرژی آنها می‌تواند به صنعت
هیدروژن در حال ظهور منتقل شود. شرکتهای دولتی انرژی همچنین از دسترسی به منابع مالی
قابل توجهی سود می‌برند و در حال حاضر، زیرساخت‌های صنعتی را در اختیار دارند که
می‌توان از آن برای تولید، ذخیره‌سازی و حمل و نقل هیدروژن استفاده کرد. این شرکتهای
دولتی تاکنون گام هایی را در جهت استفاده از هیدروژن برداشته اند (شکل 2). به عنوان
مثال، در سال 2020، آرامکوی عربستان سعودی اولین محموله نمایشی آمونیاک آبی خود را
به ژاپن صادر کرد و در سال 2022، اولین محموله تجاری آمونیاک آبی خود را به کره جنوبی
تحویل داد. آلمان همچنین اولین محموله هیدروژن آبی خود را از ADNOC امارات در سال 2022 دریافت کرد.
در ادامه، بعضی از
برنامه‌های شاخص این کشورها معرفی می‌شود.
عربستان
سعودی
در ژوئیه 2020،
شرکت توسعه‌دهنده خدمات برق عربستان سعودی به همراه Neom ، قراردادی را با شرکت آمریکایی Air Products برای ایجاد تأسیسات تولید آمونیاک به ارزش 5 میلیارد
دلار، مبتنی بر هیدروژن سبز، امضا کردند. این پروژه که به طور مشترک متعلق به هر سه
شریک است، در شهرNeom مستقر خواهد شد و بخشی از ابر پروژه 500 گیگا میلیارد
دلاری عربستان سعودی در Neom خواهد بود. پس از راه
اندازی، این تأسیسات قصد دارد 4 گیگاوات انرژی تجدیدپذیر خورشیدی و بادی را ادغام کند،
از الکترولیز برای تولید تا 650 تن هیدروژن سبز در روز، تولید نیتروژن با جداسازی هوا
و تولید 1.2 میلیون تن آمونیاک سبز در سال استفاده کند که می‌تواند به سراسر جهان منتقل
شود تا برای تولید هیدروژن سبز برای بازار حمل و نقل استفاده شود. این پروژه هنوز در
مرحله طراحی است، اما برنامه‌هایی برای تحویل آن در اوایل سال 2025 وجود دارد که آن
را به یکی از اولین پروژه‌های صادرات هیدروژن سبز و آمونیاک سبز در جهان تبدیل می‌کند.
عربستان سعودی هیدروژن را یک منبع انرژی اساسی در آینده می‌داند که دارای طیف وسیعی
از کاربردهای بالقوه است، از صنعت گرفته تا سوخت، برق و حمل و نقل نیرو. از این رو،
عربستان سعودی 500 میلیارد دلار در گیگا پروژه نئوم در شمال غربی این کشور سرمایه‌گذاری
کرده است، که بزرگترین تأسیسات هیدروژنی تجاری در مقیاس جهانی است که انرژی آن به طور
کامل از انرژی‌های تجدیدپذیر تأمین می‌شود.
امارات
متحده عربی
شرکت دولتی آب و برق دبی (DEWA) یک پروژه آزمایشی هیدروژن سبز برای اکسپو 2020 (از سال 2021
تا 2022) توسعه داده است. این نیروگاه آزمایشی با استفاده از انرژی خورشیدی تجدیدپذیر
هیدروژن تولید می‌کند، آن را ذخیره می‌کند و از آن برای برق رسانی مجدد، حمل و نقل
و سایر مصارف صنعتی استفاده می‌کند. در اکسپو 2020، هیدروژن سبز تولید شده در پارک
خورشیدی محمد بن راشد آل مکتوم دبی، انرژی ناوگانی از خودروهای پیل سوختی را تأمین
کرد. طبق برنامه‌ریزی، تا سال 2030، پارک خورشیدی باید ظرفیت تولید 5 گیگاوات را داشته
باشد.
این پروژه بخشی از
رویکرد استراتژیک DEWA برای توسعه فناوری‌های
هیدروژن در راستای اهداف جاه‌طلبانه انرژی پاک دبی است. طبق این اهداف، تا سال
2050، 75 درصد از انرژی باید توسط منابع تجدیدپذیر تأمین شود. پروژه 14 میلیون دلاری یک پروژه PPP بین DEWA، اکسپو 2020 دبی و زیمنس آلمان است. این پروژه در سال 2018 مناقصه
شد، در فوریه 2019 شروع به کار کرد و در مسیر راه اندازی پیش از اکسپو 2020 قرار گرفت.
پروژه آزمایشی باید راه را برای پروژه های هیدروژنی در مقیاس بزرگ هموار کند و به DEWA و زیمنس اجازه دهد تا تولید هیدروژن را اصلاح کنند تا
هزینه این فرآیند کاهش یابد. در رابطه با این پروژه آزمایشی، شریف سلیم العلما، معاون
وزیر انرژی امارات متحده عربی اظهار داشت که قیمت‌های رقابتی انرژی خورشیدی در منطقه،
دبی را قادر می‌سازد «در آینده نزدیک قیمت بسیار رقابتی برای هیدروژن سبز تولید کند».
عمان
تولید هیدروکربن نقش
غالبی در اقتصاد عمان دارد و نفت و گاز حدود 60 درصد از کل درآمد صادراتی این کشور
را در سال های اخیر تشکیل می‌دهد. در حال حاضر، نیازهای انرژی عمان تقریباً به طور
کامل توسط منابع سوخت فسیلی داخلی تامین می‌شود و گاز طبیعی بیش از 95 درصد از تولید
برق را تشکیل می‌دهد. در سال 2022، عمان هدف خود را برای صفر شدن خالص تا سال 2050
اعلام کرد. اهداف بلندمدت برای هیدروژن تجدیدپذیر از اندازه صادرات فعلی LNG بیشتر است. این کشور اهدافی را برای تولید حداقل 1 میلیون
تن هیدروژن تجدیدپذیر تا سال 2030، تا 3.75 میلیون تن تا سال 2040 و تا 8.5 میلیون
تن تا سال 2050 تعیین کرده است. دستیابی به این امر، هیدروژن تجدیدپذیر را به یک منبع
جدید درآمد صادراتی تبدیل می کند. در صورت دستیابی به هدف هیدروژنی عمان در سال
2040، این مقدار معادل 80 درصد از صادرات LNG خواهد بود. در صورتیکه هدف 2050 محقق شود، این
مقدار تقریباً دو برابر ارزش انرژی معادل LNG صادراتی کنونی خواهد بود.
عمان در مسیر تبدیل
شدن به ششمین صادرکننده بزرگ هیدروژن در جهان تا سال 2030 است. بر اساس ارزیابی آژانس
بین المللی انرژی از پروژه‌های اعلام شده هیدروژن تا پایان سال 2022، عمان می‌تواند
در این دهه به بزرگترین صادرکننده هیدروژن در خاورمیانه تبدیل شود. عمان فعالانه برای
تحقق اهداف هیدروژن تجدیدپذیر خود کار می‌کند. این کشور حتی در سال 2022، یک نهاد مستقل
به نام هیدروژن عمان (HYDROM) را برای رهبری و مدیریت
اجرای استراتژی هیدروژن خود تأسیس کرد. تاکنون 1500 کیلومتر مربع از زمین برای توسعه
با پتانسیل تولید حدود 1 میلیون تن در سال هیدروژن تجدیدپذیر کنار گذاشته شده است.
تا آوریل 2023، HYDROM نتیجه اولین مزایده برای تخصیص زمین به پروژه‌های
هیدروژن تجدیدپذیر را منتشر کرد که شش پروژه در آن اعطا شد. مقدار کل زمینی که عمان برای تولید هیدروژن تجدیدپذیر
در درازمدت مناسب تشخیص داده است 50000 کیلومتر مربع است که مساحتی به اندازه کشور
اسلواکی است. این مقدار زمین برای تولید بالقوه 25 میلیون تن هیدروژن کافی است که سه
برابر اهداف سال 2050 عمان است.
سخن
پایانی
برنامه‌ها و
اقدامات کشورهای عضو شورای همکاری خلیج فارس، نشان می‌دهد که جایگاه استراتژیک
منطقه خلیج فارس در بازارهای جهانی انرژی می‌تواند پس از مرحله گذار انرژی، با
محوریت هیدروژن سبز، ادامه یابد. در این میان، آنچه جای تأسف دارد عدم توجه به
پتانسیل تولید هیدروژن سبز، در ایران است. علیرغم پتانسیل قابل توجه، هم از نظر تولید
هیدروژن و هم از نظر مصرف آن، هنوز اقدام جدی برای توجه به هیدروژن در راهبردهای انرژی
کشور مشاهده نشده است. به نظر می‌رسد زنگ خطر پایان دوران سوختهای فسیلی در ایران
شنونده‌ای ندارد. لازم است سیاستمداران و تصمیم گیران کشور، این تهدید را با توجه
به پتانسیل‌های موجود در ایران به فرصت تبدیل کنند.