با افزایش نگرانیهای جهانی درباره تغییرات اقلیمی و پیامدهای زیستمحیطی ناشی از مصرف گسترده سوختهای فسیلی، توجه به منابع انرژی پاک و پایدار بیش از هر زمان دیگری اهمیت یافته است. وابستگی طولانی مدت به منابع غیر بازشپذیر نهتنها موجب افزایش انتشار کربن و آلودگیهای زیستمحیطی شده، بلکه پایداری سیستمهای انرژی آینده را نیز با چالشهای جدی مواجه کرده است. در این میان، هیدروژن سبز بهعنوان یکی از امیدبخشترین گزینههای انرژی تجدیدپذیر مطرح شده و به دلیل روش تولید پاک، کاربردهای متنوع و مزایای قابلتوجه، نقش کلیدی در گذار به اقتصاد کمکربن ایفا میکند. در این متن، به بررسی مفهوم هیدروژن سبز، شیوه تولید آن، کاربردهای گسترده و مزایای انرژی هیدروژنی پرداخته میشود تا تصویری جامع از جایگاه این منبع نوین در آینده انرژی جهان ارائه گردد.
نقش هیدروژن سبز در کاهش انتشار کربن
استفاده از منابع غیربازشپذیر مانند گاز، نفت و زغالسنگ پیامدهای زیستمحیطی قابلتوجهی دارد، از جمله سهم ۲.۵ درصدی در انتشار جهانی کربن و ایجاد مشکلاتی مانند قطع درختان، زمینلرزه، آلودگی آب و آلودگی هوا. این مسائل جدی، نیاز به بررسی جایگزینهای انرژی پایدار را ضروری کرده است و در این میان، هیدروژن سبز به عنوان یک راهکار پیشرو مطرح شده است. تولید هیدروژن سبز با استفاده از فرایندهای سازگار با محیط زیست، در خط مقدم انقلاب انرژی پاک قرار دارد و مسیر قابلاعتمادی برای کاهش انتشار کربن ارائه میدهد. این منبع انرژی تجدیدپذیر نقش مهمی در انتقال جهانی به سیستمهای انرژی پایدار و دستیابی به اهداف کاهش کربن دارد. با بهرهگیری از منابع انرژی تجدیدپذیر برای تولید هیدروژن، هیدروژن سبز تحولی اساسی در تولید و مصرف انرژی ایجاد میکند. پیشرفت فناوریهای هیدروژن سبز برای ایجاد زیرساخت انرژی پایدار و مقاوم برای نسلهای آینده حیاتی است.
هیدروژن سبز چیست؟
هیدروژن، فراوانترین عنصر در جهان، به ندرت به صورت آزاد روی زمین یافت میشود و بنابراین باید از ترکیباتی مانند آب، زیستتوده، زغالسنگ یا گاز طبیعی استخراج شود. این فرایند استخراج باعث شکلگیری انواع مختلف هیدروژن میشود که بر اساس منبع و تأثیرات زیستمحیطی آنها با کدهای رنگی دستهبندی میشوند. هیدروژن «قهوهای» از زغالسنگ بهدست میآید و فرایندی با اثرات کربنی بالا است، در حالی که هیدروژن «خاکستری» از گاز طبیعی تولید میشود که با وجود تمیزتر بودن نسبت به زغالسنگ، هنوز انتشار قابلتوجهی از کربن ایجاد میکند. در اوج منابع انرژی پاک، هیدروژن «سبز» قرار دارد که با تولید از آب متمایز میشود. این نوع هیدروژن نماد بالاترین سطح فرایند تولید هیدروژن سبز است و با استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر، آب را به هیدروژن و اکسیژن تقسیم میکند بدون آنکه دیاکسید کربن مضر به جو منتشر شود. هیدروژن سبز گامی بزرگ به سوی دستیابی به آیندهای پایدار و دوستدار محیطزیست در انرژی است و اهمیت منابع تجدیدپذیر در تولید آن را نشان میدهد.
هیدروژن سبز چگونه تولید میشود؟
فرایند تولید هیدروژن سبز نمونهای برجسته از پایداری است که از روش الکترولیز با استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر مانند باد یا خورشید بهره میبرد. در این فرایند، با اعمال برق، آب (H₂O) به عناصر پایهای خود یعنی هیدروژن و اکسیژن شکسته میشود؛ به این ترتیب، اتمهای هیدروژن برای استفاده به عنوان سوخت پاک جداسازی شده و اکسیژن به صورت بیخطر به جو آزاد میشود. با اتکا بر منابع انرژی تجدیدپذیر مانند توربینهای بادی و سلولهای خورشیدی برای تأمین برق الکترولیز، تولید هیدروژن سبز نمونهای از تولید بدون انتشار کربن ارائه میدهد و با تلاشهای جهانی برای کاهش تغییرات اقلیمی همراستا است. این فرایند نوآورانه میتواند از آب به صورت مایع یا گاز استفاده کند و انعطافپذیری و قابلیت تطبیق تکنیکهای تولید هیدروژن سبز را نشان میدهد. اهمیت هیدروژن سبز در توانایی آن برای تحول در بخش انرژی نهفته است، چرا که جایگزینی پایدار برای سوختهای فسیلی ارائه میدهد و نقش کلیدی در کاهش کربن صنایع مختلف ایفا میکند. با حرکت جهان به سمت راهکارهای انرژی دوستدار محیطزیست، فرایند تولید هیدروژن سبز به دلیل فواید زیستمحیطی و نقش حیاتی آن در گذار به منظره انرژی پایدار و سبز برجسته میشود.
هیدروژن چه کاربردهایی دارد؟
کاربردهای هیدروژن پاک، بهویژه هیدروژن سبز، طیف گستردهای را در بر میگیرد و نقش حیاتی آن را در دستیابی به اهداف کاهش کربن و مقابله با تغییرات اقلیمی نشان میدهد:
- ذخیرهسازی و انتقال انرژی: هیدروژن سبز بهعنوان یک حامل کارآمد برای ذخیره و انتقال انرژیهای تجدیدپذیر عمل میکند و میتواند بهراحتی در زیرساختهای موجود مانند خطوط لوله گاز ادغام شده و انرژی مورد نیاز خانوارها را تأمین کند.
- سوخت حملونقل: از هیدروژن میتوان بهعنوان سوخت در انواع وسایل نقلیه از جمله خودروها، کامیونها، کشتیها و هواپیماها استفاده کرد و جایگزینی پاکتر برای سوختهای فسیلی سنتی ارائه داد.
- کاهش کربن در صنایع: هیدروژن سبز نقش کلیدی در کربنزدایی از تولید مواد شیمیایی مهمی مانند آمونیاک و متانول دارد و بهطور چشمگیری انتشار کربن صنعتی را کاهش میدهد.
- تولید برق و گاز سنتزی: انعطافپذیری بالای هیدروژن امکان استفاده از آن را هم در تولید برق و هم بهعنوان گاز سنتزی فراهم میکند و پتانسیل گسترده هیدروژن سبز را در حوزههای مختلف نشان میدهد.
مزایای انرژی هیدروژنی
انرژی هیدروژنی، بهویژه زمانی که از طریق فرایندهای سبز تولید میشود، مزایای متعددی دارد که آن را به یکی از ارکان اصلی سیستمهای انرژی پایدار آینده تبدیل میکند:
- فراوانی: هیدروژن منبعی بسیار فراوان و عملاً نامحدود است و حدود ۹۰ درصد از تمام اتمهای موجود در جهان را تشکیل میدهد.
- تولید دوستدار محیط زیست: تنها محصول جانبی تولید هیدروژن سبز، اکسیژن است و هیچگونه آلاینده یا گاز گلخانهای منتشر نمیشود.
- قابلیت تولید در همهجا: تقریباً در هر مکانی که دسترسی به آب و برق تجدیدپذیر وجود داشته باشد، میتوان هیدروژن سبز تولید کرد؛ بنابراین منبعی جهانی و در دسترس به شمار میرود.
- چگالی انرژی بالا: هیدروژن تقریباً سه برابر سوختهای فسیلی انرژی دارد و برای تولید انرژی یکسان، به مقدار کمتری از آن نیاز است.
- چند منظوره بودن: هیدروژن بهعنوان یک منبع انرژی و ماده اولیه شیمیایی، در صنایع گوناگون قابل استفاده است.
- سهولت ذخیرهسازی: هیدروژن را میتوان بهراحتی برای مدت طولانی ذخیره کرد و از این طریق، مشکل ناپیوستگی منابع انرژی تجدیدپذیر را تا حد زیادی برطرف نمود.
جمعبندی و نتیجهگیری
هیدروژن سبز بهعنوان یکی از راهبردیترین منابع انرژی پاک، پاسخی مؤثر به چالشهای ناشی از وابستگی به سوختهای فسیلی و افزایش انتشار کربن به شمار میرود. روش تولید بدون آلایندگی، قابلیت استفاده گسترده در بخشهای مختلف از جمله انرژی، حملونقل و صنعت، و مزایایی مانند فراوانی، چگالی انرژی بالا و امکان ذخیرهسازی بلندمدت، این منبع را به گزینهای کلیدی برای آینده سیستمهای انرژی تبدیل کرده است. با توسعه فناوریهای مرتبط و سرمایهگذاری در زیرساختهای هیدروژن سبز، میتوان گامی اساسی در جهت کاهش اثرات تغییرات اقلیمی، دستیابی به اهداف کربنزدایی و ایجاد نظام انرژی پایدار، مقاوم و دوستدار محیطزیست برای نسلهای آینده برداشت.
