قصص ملهمة عن طاقة الهيدروجين: تكنولوجيا الهيدروجين من وود

"مع تركيز صناعة الطاقة بشكل متزايد على الهيدروجين، أصبح من الأهمية بمكان أكثر من أي وقت مضى أن نبني شراكات قوية تسمح لنا بتحقيق أهداف طموحة وأساسية.

"لقد كان من الملهم أن نسمع عن التقدم الذي أحرزه شركاؤنا في هذه الرحلة خلال العام الماضي. إن الخطوات التي اتخذناها بشكل جماعي تقربنا من تحقيق صافي انبعاثات صفرية ونريد أن نستمر في بناء هذا المجتمع والعمل معًا لدعم بعضنا البعض لتحقيق هدف مشترك."

كلمات فابريزيو فابري، نائب الرئيس التنفيذي لشركة إيثوس إنيرجي ، عقب الحدث الثاني لمستقبل الهيدروجين الذي استضافته إيثوس إنيرجي في يونيو.

ومن بين قصص طاقة الهيدروجين الملهمة، خلال الحدث السنوي للمائدة المستديرة، سمعنا العرض التقديمي الذي قدمه فابيو روجيري، مدير العمليات والتكنولوجيا في شركة وود في ميلانو.

هذه التدوينة هي لقطة من محاضرة فابيو. اكتشف كيف يمكنك أن تلعب دورك في التحول في مجال الطاقة من خلال الانضمام إلينا في رحلة مثيرة مع الهيدروجين.

ولكن أولاً، كيف يبدو سجل وود؟

خبير عالمي في مجال توريد تكنولوجيا الهيدروجين

منذ ستينيات القرن العشرين، أصبحت شركة وود معترف بها عالميًا كمرخص لتكنولوجيا الهيدروجين ومورد لسخانات الإصلاح البخاري. وكانت رائدة في تصميم إصلاح الميثان بالبخار عالي الضغط، كما صممت وبنت أكثر من 120 محطة هيدروجين.

حققت شركة وود نجاحًا كبيرًا في مجال التوريد المعياري، وبفضل خبرتها العميقة في مجال السخانات التي تعمل بالبخار، تمكنت من تطوير تصميم خاص لسخانات الإصلاح البخاري المعروفة باسم جدار التراس. ويعمل هذا التصميم على تحسين إنتاج الوقود والبخار، كما توفر خصائصه الفريدة عددًا من المزايا في الأداء والمرونة والموثوقية لإنتاج الهيدروجين.

قامت شركة Wood بتوريد أكثر من 220 فرنًا لإصلاح البخار من نوع Terrace Wall حول العالم، وتتمتع مصانعها الهيدروجينية بقدرة إنتاجية واسعة النطاق - من 3000 إلى 300000 متر مكعب/ساعة في وحدة قطار واحدة.

وفي الآونة الأخيرة، قامت شركة Wood بتطوير مصلح مسخن بالغاز (GHR) للوحدات الصغيرة الحجم (التي تصل إلى 3000 نيوتن متر مكعب/ساعة).

نظرة عامة على فضاء الهيدروجين الأزرق

تتيح لك تقنية الهيدروجين الأزرق إنتاج الهيدروجين عبر الغاز الطبيعي أو أي مادة خام أخرى للهيدروجين مع التقاط ثاني أكسيد الكربون الناتج عن ذلك.

تحدث لنا فابيو عن ثلاثة أنواع مختلفة من تقنية الهيدروجين الأزرق:

1. إصلاح الميثان بالبخار (SMR)

هذه هي التقنية الأكثر شيوعًا في السوق اليوم. باستخدام الحرارة التي يتم توفيرها من خلال احتراق مصدر غاز الوقود، تستخدم هذه التقنية المواد الخام وتفاعل البخار. وتتطلب هذه التقنية محفزًا ولكنها لا تحتاج إلى وحدة فصل الهواء (ASU).

2. الإصلاح الحراري التلقائي (ATR)

تعتبر هذه الطريقة واحدة من أكثر الطرق ملاءمة لإنتاج الهيدروجين منخفض الكربون. وهي تتضمن تفاعلًا بين المواد الخام والأكسجين (احتراق جزئي)، حيث يكون الأكسجين هو الوسيط المؤكسد الأساسي. مرة أخرى، هناك حاجة إلى محفز، ولكن على عكس عملية إعادة تشكيل الميثان بالبخار، هناك حاجة أيضًا إلى وحدة ASU.

3. الأكسدة الجزئية (POX)

يتضمن هذا تحويل المواد الخام السائلة إلى غاز عند درجة حرارة عالية جدًا من خلال عملية طاردة للحرارة. ويتطلب ذلك وحدة فصل الهواء ولكن ليس محفزًا.

تحقيق معدل أعلى لاستعادة ثاني أكسيد الكربون

لقد طورت وود عددًا من تقنيات الهيدروجين الأزرق:

● المفاعلات الصغيرة الزرقاء، والتي تتوفر تجاريًا بالكامل وهي أكثر مرونة من حيث إنتاج البخار؛ و

● Blue SMR+، وهو أكثر كفاءة ويؤدي إلى انخفاض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. وهو يحتوي على GHR متكامل طورته Wood داخليًا.

يستخدم كلا الحلين نظامًا متكاملًا لالتقاط وتخزين الكربون قبل الاحتراق. ويتفوق هذا النظام على نظام ما بعد الاحتراق لأن الأخير يتطلب رأس مال وطاقة مكثفين ويؤدي إلى تحلل محلول الأمين بشكل أسرع.

ما مقدار ثاني أكسيد الكربون الذي تستطيع تقنيات الهيدروجين الأزرق التي تقدمها شركة وود احتجازه؟ النتائج مبهرة. إذ تستطيع حلول وود الحد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنسبة تصل إلى 95%.

ولكن كيف يمكن مقارنة أداء الحلول التي قدمتها وود مع تقنيات الهيدروجين الأزرق الأخرى؟

خيارات وود مقارنة بتقنيات الهيدروجين الأزرق الأخرى

لقد تحدث لنا فابيو عن نتائج دراستين - واحدة لوحدة إنتاج هيدروجين نموذجية تبلغ 100000 متر مكعب في الساعة والأخرى لوحدة نموذجية تبلغ 300000 متر مكعب في الساعة.

ركزت الدراسات على كيفية أداء خيارات Wood's Blue SMR بالمقارنة مع POX وATR القياسي وATR مع GHR المتكامل (ATR المتقدم).

عوامل المقارنة تشمل:

● معدلات احتجاز الكربون

● النفقات الرأسمالية

● النفقات التشغيلية

● استهلاك الطاقة

● البصمة الكربونية (انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الصافية، بما في ذلك توليد المرافق)

● التكلفة المتساوية للهيدروجين

وقد حقق كلا الحلول التي ابتكرها وود نتائج إيجابية، حيث تفوق Blue SMR+ على جميع تقنيات الهيدروجين الأزرق الأخرى في كل مقياس.

انخفاض التكاليف والبصمة الكربونية

كما رأينا سابقًا، تتطلب ATR وحدة ASU. وهذا يؤدي إلى استهلاك كبير للطاقة. لذا فإن مصداقية ATR كحل منخفض البصمة الكربونية تعتمد على توافر مصادر الطاقة المتجددة.

عادةً ما يكون لتركيبات ATR التي تستخدم طاقة الشبكة المتاحة بصمة كربونية أعلى من حلول الهيدروجين الأزرق الخاصة بشركة Wood.

وعلاوة على ذلك، فإن غياب وحدة ASU في حلول Wood يعني أن التكلفة الإجمالية للمشروع أقل بكثير - أقل بنسبة 36% من ATR.

خطوات هامة للأمام

وتحرز شركة وود تقدمًا كبيرًا في مجال تطوير الهيدروجين لأصول توليد الطاقة. وتوفر تقنيات الهيدروجين الأزرق عددًا من المزايا:

1. مخطط مبسط للنباتات

2. التكامل المتقدم لنظام احتجاز الكربون وتخزينه قبل الاحتراق

3. زيادة كفاءة الطاقة من خلال تقليل استهلاك غاز الوقود وإنتاج البخار

4. انخفاض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون

5. زيادة القدرة على تقليل التأثير البيئي من خلال تطبيقها على تجديد الوحدات

6. استهلاك أقل للطاقة مقارنة بـ ATR، مما يقلل من النفقات التشغيلية وكذلك البصمة الكربونية

مسار بديل

كما شاركنا فابيو أخبارًا عن مسار مثير آخر تقوم شركة وود بتطويره – وهو مخطط الهيدروجين الحيوي.

ويعتمد هذا أيضًا على عملية الإصلاح بالبخار، وهو استجابة وود للحاجة إلى الهيدروجين من مصادر متجددة. فهو ينتج هيدروجينًا نظيفًا من المواد الخام الحيوية.

إن مادة bioH2 التي ابتكرتها شركة Wood خالية من الكربون ويمكنها التنافس مع التحليل الكهربائي للماء. وقد اكتملت حملة اختبار على مستوى المختبر بنجاح، وتنتظر شركة Wood حاليًا ردود الفعل على طلب براءة الاختراع الذي تقدمت به.

تبحث شركة Wood هذا العام عن تطبيق صناعي صغير الحجم، بمفردها أو بالشراكة.