هیدروژن سبز با استفاده از الکترولیز آب و با نیروی برق حاصل از منابع تجدیدپذیر (مانند خورشید و باد) تولید می‌شود و انتشار کربن آن صفر است. این سوخت برای کربن‌زدایی بخش‌های دشوار مانند صنایع سنگین (فولاد و سیمان)، حمل‌ونقل دریایی و هوایی و همچنین به‌عنوان یک راهکار برای ذخیره‌سازی طولانی‌مدت انرژی حیاتی است.
هیدروژن سبز: کلید کربن‌زدایی بخش‌های دشوار
انتقال جهانی به سمت انرژیهای پاک، نیازمند راه‌حل‌هایی فراتر از صرفاً تولید برق با انرژی خورشیدی و بادی است. چالش اصلی در کربن‌زدایی، بخش‌هایی مانند صنایع سنگین (فولاد، سیمان و مواد شیمیایی) و حمل‌ونقل‌های مسافت طولانی (کشتیرانی و هوانوردی) است که به‌سختی می‌توان آن‌ها را مستقیماً با برق تأمین کرد. در این میان، هیدروژن سبز به عنوان یک حامل انرژی پاک و یک عامل تغییردهنده بازی، مطرح می‌شود. هیدروژن سبز گازی است که از طریق فرآیند الکترولیز آب و تنها با استفاده از برق تولیدی از منابع تجدیدپذیر (مثل باد و خورشید) تولید می‌شود و تنها محصول جانبی آن اکسیژن است. همین ویژگی، آن را به ابزاری اساسی برای دستیابی به هدف انتشار صفر خالص (Net-Zero) تا اواسط قرن تبدیل کرده است.
اهمیت استراتژیک هیدروژن سبز
هیدروژن سبز نه تنها یک سوخت پاک است، بلکه یک راه‌حل ذخیره‌سازی و انتقال انرژی نیز محسوب می‌شود که چندین مزیت کلیدی را ارائه می‌دهد:
۱. جایگزین سوخت‌های فسیلی در صنعت سنگین
صنایع فولاد و سیمان به‌طور سنتی به کوره‌هایی متکی هستند که نیاز به گرمای بسیار زیاد دارند و سوختن کربن در آن‌ها اجتناب‌ناپذیر است. هیدروژن می‌تواند جایگزین گاز طبیعی یا کُک در این فرآیندها شود (مانند احیای مستقیم آهن با هیدروژن)، که این امر باعث می‌شود میزان آلایندگی این صنایع به صفر برسد.
۲. ذخیره‌سازی انرژی طولانی‌مدت (Seasonal Storage)
برخلاف باتری‌های لیتیوم-یون که برای ذخیره‌سازی کوتاه‌مدت مناسب هستند، هیدروژن می‌تواند برای هفته‌ها یا حتی ماه‌ها در مقیاس‌های بزرگ ذخیره شود. این قابلیت، به هیدروژن اجازه می‌دهد تا نقش مهمی در متعادل‌سازی نوسانات فصلی منابع تجدیدپذیر ایفا کند؛ به این معنی که برق تولید شده در فصل بادخیز را می‌توان به هیدروژن تبدیل و در فصل کم‌باد یا کم‌آفتاب از آن استفاده کرد.
۳. کربن‌زدایی حمل‌ونقل تخصصی
وسایل نقلیه سنگین، قطارها، کشتی‌ها و هواپیماها به دلیل نیاز به انرژی متراکم و برد طولانی، برای برقی‌سازی مستقیم با باتری‌ها مناسب نیستند. سلول‌های سوختی هیدروژنی، این امکان را فراهم می‌کنند که این وسایل نقلیه بدون انتشار آلاینده و با زمان سوخت‌گیری سریع، انرژی مورد نیاز خود را تأمین کنند.
چالش‌های کلیدی در مسیر تجاری‌سازی
با وجود پتانسیل عظیم هیدروژن سبز، موانع قابل توجهی در راه اجرای کامل آن وجود دارد که باید در سطح جهانی و ملی به آن‌ها پرداخته شود:
۱. هزینه بالای تولید (High Cost of Production)
در حال حاضر، تولید هیدروژن سبز از طریق الکترولیز به‌طور قابل توجهی گران‌تر از تولید هیدروژن خاکستری (تولید شده از گاز طبیعی) است. دلیل اصلی این امر، هزینه سرمایه‌ای بالای دستگاه‌های الکترولایزر و هزینه برق تجدیدپذیر است. برای اینکه هیدروژن سبز به یک گزینه اقتصادی تبدیل شود، قیمت آن باید از 2.5 دلار به ازای هر کیلوگرم به حدود 1 دلار کاهش یابد. این کاهش قیمت، نیازمند مقیاس‌گذاری عظیم تولید و نوآوری در ساخت الکترولایزرها است.
۲. زیرساخت‌های ضعیف انتقال و ذخیره‌سازی
شبکه‌های توزیع و زیرساخت‌های لازم برای جابه‌جایی و ذخیره هیدروژن سبز در مقیاس وسیع هنوز توسعه نیافته‌اند.
-
انتقال: هیدروژن یک مولکول بسیار کوچک است و خطر نشت آن در خطوط لوله موجود (که برای گاز طبیعی طراحی شده‌اند) بالاست. ساخت خطوط لوله جدید نیازمند سرمایه‌گذاری‌های عظیم است.
-
ذخیره‌سازی: ذخیره هیدروژن به صورت مایع نیازمند دماهای بسیار پایین (≈−253 ∘ C) است که فرآیندی پرهزینه و پرانرژی است. ذخیره‌سازی به صورت گاز تحت فشار نیز مخازن بسیار مستحکم و بزرگی را طلب می‌کند.
۳. مسائل ایمنی و استانداردها
هیدروژن بسیار اشتعال‌زا است و مدیریت ریسک‌های ایمنی آن در مقایسه با گاز طبیعی متفاوت است. برای استفاده گسترده از هیدروژن، تدوین و اجرای استانداردهای فنی دقیق و پروتکل‌های ایمنی یکپارچه در سراسر جهان ضروری است.
چشم‌انداز آینده و لزوم سیاست‌گذاری هوشمند
برای تبدیل هیدروژن سبز از یک مفهوم به یک واقعیت تجاری، حمایت‌های دولتی و سرمایه‌گذاری‌های هدفمند حیاتی است.
-
کاهش هزینه: اجرای پروژه‌های بزرگ (Gigawatt-Scale) تولید هیدروژن و ارائه یارانه‌های دولتی برای الکترولایزرها، می‌تواند به کاهش سریع هزینه تولید کمک کند.
-
توسعه کریدورها: ایجاد «کریدورهای هیدروژن» بین‌المللی که مناطق با تولید انبوه انرژی تجدیدپذیر را به مراکز پرمصرف صنعتی متصل می‌کند، برای تجارت جهانی این سوخت ضروری است.
-
سیاست‌گذاری تقاضامحور: دولت‌ها باید با تعیین استانداردهایی مبنی بر استفاده اجباری از هیدروژن سبز در برخی صنایع آلاینده (مانند الزام صنایع به استفاده از هیدروژن درصدی در فرآیندهای خود)، تقاضای مطمئنی برای این سوخت در بازار ایجاد کنند و ریسک سرمایه‌گذاری بخش خصوصی را کاهش دهند.
نتیجه‌گیری
هیدروژن سبز پتانسیل لازم برای نهایی کردن فرآیند گذار انرژی و کربن‌زدایی بخش‌هایی از اقتصاد جهانی را دارد که برق مستقیم قادر به پوشش آن‌ها نیست. اگرچه چالش‌هایی مانند کاهش هزینه‌ها و توسعه زیرساخت‌های انتقال و ذخیره‌سازی همچنان وجود دارد، اما با حمایت‌های هدفمند سیاستی و ادامه نوآوری‌های فنی، این سوخت پاک می‌تواند در دهه‌های آتی به ستون فقرات یک سیستم انرژی پایدار و بدون کربن تبدیل شود.