Table of Contents

التحدي الذي يواجهه قطاع صناعة السيارات

إن صناعات ثقيلة - ستيل، سمنت، مواد كيميائية، صقلية، وجرافية، وورق، وفلزات غير خامية - تشكل العمود الفقري للحضارة الحديثة - وتربط الصلب بناياتنا، وتسمح المواد الكيميائية بإنتاج كل ما من المواد الصيدلانية إلى الأسمدة، غير أن هذا الدور الأساسي ينطوي على سعر بيئي حاد، وهذه القطاعات مسؤولة عن نحو 30 في المائة من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية وما شابهها من المباني

بيد أن هناك تحولا في النموذج جارا، فالطاقة المتجددة، مقرونة بالكهرباء، والهيدروجين الأخضر، وضبط الكربون، بدأت تخترق هذه القطاعات التي يصعب الوصول إليها، ولا يقتصر الانتقال على التطلع البيئي بل هو واقع اقتصادي مستجد، حيث إن انخفاض التكاليف العالية المستوى للريح والطاقة الشمسية، بالإضافة إلى تشديد التزامات أسعار الكربون وصافي الطاقة في الشركات، يُعِدُّ من بحث العوامل الصناعية التي تُعَدَّدَّد إمداداتها من الطاقة.

The Scale of the Problem: Industrial Emissions in Context

وفهماً للأثر المحتمل للمتجددات، يجب أولاً أن يستوعب المرء حجم الانبعاثات الصناعية.() وكانت انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في العالم تبلغ نحو 9.4 طن في عام 2022، مما يمثل أكثر من ربع مجموع الانبعاثات المتصلة بالطاقة، على نحو ما أفادت به ] المعهد العالمي لمركبات الكربون الكلورية فلورية .]

  • Steel production:] Emits almost 2.6 GtCO2 per year - about 7% of global emissions. Each tonne of steel generates an average of 1.85 tonnes of CO2, with emissions coming from both energy use (blast furnaces) and chemical reactions (reduction of iron ore).
  • Cement manufacturing:] Contributes around 2.5 GtCO2 annually, approximately 8% of global emissions. Around 60% of cement emissions are process-related (calcination of limestone), not energy-related, making them especially difficult to address with renewable energy alone.
  • Chemical and petrochemical production:] Emits roughly 1.5 GtCO2 per year, including energy consumption and feedstock oxidation. Ammonia, methanol, and high-value chemicals rely heavily on natural gas and oil-based feedstocks.

وتتوفر لهذه الصناعات ثلاثة مصادر انبعاثات أولية: الاحتراق المباشر للوقود الأحفوري لأغراض الحرارة، والانبعاثات غير المباشرة من الكهرباء المشتراة، والانبعاثات المتأصلة في ردود الفعل الكيميائية، ويمكن للمتجددات أن تعالج الفئتين الأوليين مباشرة، بينما يتطلب الثالث استراتيجيات تكميلية مثل الهيدروجين الأخضر، أو كهرباء الحرارة، أو احتجاز الكربون وتخزينه.

كيف يمكن أن تكون المتجددات مُنعزلة عن صناعة الثقيلة

مباشرة كهرباء الهات

أما أكثر التطبيقات وضوحاً فهي الاستعاضة عن مغلي الوقود الأحفوري والأفران والأفران ذات البدائل الكهربائية التي تولدها الكهرباء المتجددة، كما أن الأفران الكهربائية في صناعة الفولاذ هي مثال ثابت، يستخدم بالفعل على نطاق واسع لإعادة التدوير المستند إلى الخردة، ويجري نشر المغليات الكهربائية والمضخات الحرارية في عمليات حرارة منخفضة إلى متوسطة الحجم (تتجاوز حالياً درجة الحرارة القصوى 200 درجة مئوية) في الصناعات الكيميائية والغذائية.

The key enabler is the falling cost of renewable electricity. Solar photovoltaic (PV) and onshore wind now offer the cheapest source of new electricity in many regions, often below $30/MWh. This makes electrification economically competitive, even accounting for the efficiency losses of converting electricity to high-temperature heat. The Renewable Energy Agency (IRENA records:]

الهيدروجين الأخضر كوقود صناعي وخضر

ويمكن أن يُنتج الهيدروجين الأخضر بواسطة الماء الكهربي باستخدام محركات الكهرباء المتجددة مساراً لتطهير العمليات التي يصعب كهربتها، وفي صناعة الفولاذ، يمكن أن يحل الهيدروجين محل الكوكايين كعامل مخفض في إنتاج الحديد المخفض مباشرة، ويزيل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من خط الخفض.() وهناك عدة صناعات رئيسية للصلب، بما في ذلك [FLgenT:0] SAB في السويد و[2]

وتشمل التحديات الحالية ارتفاع تكلفة التحلل الكهربائي، الذي لا يزال أعلى من ٤ كيلوغرامات من الكيلوغرامات من الألف في معظم المواقع، مقارنة ب ١-٢/كغ بالنسبة للهيدروجين الرمادي من الغاز الطبيعي، غير أن التكاليف يتوقع أن تهبط إلى ٢/كغم بحلول عام ٢٠٣٠ مع انخفاض مستويات تصنيع الكهرباء وانخفاض أسعار الكهرباء المتجددة، وتتسارع الإعانات الحكومية بموجب قانون خفض التضخم ومصرف الهيدروجين التابع للاتحاد الأوروبي.

النظم الهجينة المتجددة

ونظراً للطبيعة المتقطعة للريح والشمس، يعتمد العديد من المشغلين الصناعيين تشكيلات هجينة تجمع بين مصادر الطاقة المتجددة والغاز الطبيعي أو تخزين البطاريات، وفي هذه المنشآت، توفر الطاقة المتجددة أغلبية الطلب السنوي على الكهرباء والحرارة، بينما تكفل الدعم الأحفوري استمرارية العمليات خلال فترات متدنية التجديد، ويقلل هذا النهج بدرجة كبيرة من الانبعاثات (40-70 في المائة) دون أن يشترط إحكاماً على الأصول الموجودة.

تحليل القطاع حسب القطاع: حيث تُحدث المواد المتجددة أكبر تأثير

الصلب: من بلاست فورنس إلى مرفق البيئة العالمية

فالفولاذ هو أكبر مصدر صناعي للإمبراطورية والقطاع الذي يكون فيه الاندماج المتجدد أكثر تقدماً، حيث إن الفرن التقليدي للأكسجين البدائي (BF-BOF) يُعدّ كثيفاً للكربون، والتحول نحو فرون القطب الشمالي عندما توفر الطاقة المتجددة تخفيضات فورية في الانبعاثات.

Companies like Nucor] in the U.S. and Salzgitter[FT:3] in Germany have already signed long-term PPAs for wind and solar to power their EAFs. Nucor’s 250 MW solar PPA in Texas is expected to reduce emissions by 400,000 annually

Cement: Tackling Process Emissions

وتواجه الأسمنت أصعب تحدٍ في مجال إزالة الكربون لأن انبعاثات الاحتساب هي متأصلة في رد الفعل الكيميائي، وليس مصدر الطاقة فحسب، وحتى إذا كانت جميع الحرارة تأتي من مصادر الطاقة المتجددة، فإن حوالي 60 في المائة من ثاني أكسيد الكربون في الأسمنت، ولذلك يجب أن يستهدف الإدماج المتجدد في الإسمنت جبهتين: كهرباء الكيل ومقياس ما قبل التكتل، وتخفيض الانبعاثات الناجمة عن تصنيع الوقود.

ولا تزال الطاقة المتجددة قادرة على تحقيق تخفيضات كبيرة هنا، إذ إن استخدام الطاقة الشمسية الحرارية أو المركزة لتوليد الحرارة العالية الحرارة لأجهزة الأسمنت أمر ممكن من الناحية التقنية، وقد تجلى في مشاريع مثل ] SOLPART (ممول من الاتحاد الأوروبي)، وبالإضافة إلى ذلك، يمكن للفولط الشمسي أن يولد الطاقة الكهربائية المجهزة ومطاحن الطحن، مما يقلل من البصمة الكربونية إلى 90%.

المواد الكيميائية: حرق الشعاع وأمونيا

(ب) يعتمد القطاع الكيميائي اعتماداً شديداً على عملية تكسير البخار التي تسخن النفاثا أو الإيثان إلى 800-900 درجة مئوية لإنتاج الفول السوداني، وتُستخدم حالياً أجهزة معالجة البخار في شكل حصة كبيرة من الانبعاثات الكيميائية.

أما إنتاج الأمونيا، الذي يعتمد على إصلاح البخار الميثان لإنتاج الهيدروجين، فيمكن أن يُزال بالكامل من الكربون بواسطة الهيدروجين الأخضر والكهرباء المتجددة لعملية هابر - بوش، وقد أعلنت شركة فيرتيلوب في الإمارات العربية المتحدة أول مشروع للامونيا الخضراء على نطاق واسع في عام 2023، حيث تبلغ قدرته 000 200 طن سنوياً، وتُستخدم الطاقة الشمسية والريحية، ويمكن أن تكون دورة الوقود الناتجة عن ذلك بمثابة شحنة مُخدرَّبة.

السائقون الاقتصاديون ودعم السياسات

تكاليف الوقود المتجدد المتدفق

وتكلف التكلفة المحرك الاقتصادي الرئيسي للتبني المتجدد في الصناعة الثقيلة، ومنذ عام 2010، انخفضت تكلفة الطاقة الشمسية الفلطية بأكثر من 85 في المائة، وهبوط الرياح على الشاطئ بنسبة 60 في المائة، وبطاريات الليثيوم -يون بنسبة 80 في المائة، وفي الوقت نفسه، ظلت أسعار الوقود الأحفوري غير مستقرة، رهنا بالصدمات الجيوسياسية والقيود المفروضة على الإمدادات، وصناعة الحفر، التي كثيرا ما توفر لها دورات استثمار طويلة والها، وقيمها.

خصخصة الكربون وتعديل الحدود

ويزداد الضغط التنظيمي، إذ يُسدِّد نظام الاتحاد الأوروبي لتجارة الانبعاثات (EU ETS) الآن أسعار الكربون فوق 80 يورو للطن الواحد، و] آلية تسوية الحدود بين كاربون (CBAM) هذه إلى الواردات، مما يزيد مباشرة من تكلفة الطاقة الأحفورية للمستهلكين الصناعيين.() وفي أمريكا الشمالية، يُحدد سعر الكربون الاتحادي في كوريا(1).

الإعانات الحكومية والائتمانات الضريبية

ويزيد من سرعة عملية الانتقال من الإعانات المباشرة: يوفر قانون تخفيض التضخم () ائتمانا ضريبيا للاستثمارات في الطاقة الشمسية والريحية وخزن البطاريات، بالإضافة إلى اعتماد ضريبي للإنتاج في مجال الهيدروجين الأخضر يصل إلى 3 دولارات/كغم، وتسمح الخطة الصناعية الخضراء الأوروبية بتقديم المعونة الحكومية لمشاريع إزالة الكربون، وتدفع الأموال اللازمة للهياكل الأساسية للهيدروجين عبر الحدود.

الابتكارات التكنولوجية التي تمكن من التحول

تخزين الطاقة المتقدمة للهوت الصناعي

ومن أكبر العقبات التي تعترض سبيل الاندماج المتجدد عدم التوافق بين العرض المتقطع والطلب الصناعي المستمر، ويوفر تخزين الطاقة الحرارية حلاً، إذ يمكن للنظم التي تستخدم الملح المغنطيسي أو الطوب الخزفي أو مواد التغيير التدريجي أن تخزن الحرارة المتجددة عند درجة حرارة تصل إلى 500 1 درجة مئوية لعدة ساعات.() وتُحدِّد الشركات مثل الطاقة [FLT:]

التضخيم الرقمي والتقلب

Smart manufacturing and industrial Internet of things (IIoT) platforms enable large industrial loads to shift their energy consumption in response to renewable availability. For example, an aluminum smelter can modulate potline power by 5 -15% to absorb excess solar generation during midday, then reduce consumption during evening tops. Similarly, hydrogen electrolyzer can be operated flexibly to balance grid frequency while producing greenFTgen.[

الهجينات الدقيقة والجيل على الموقع

وهناك مواقع صناعية ثقيلة كثيرة تُعمد إلى توليد الطاقة المتجددة في الموقع مقترنة بنظم التخزين والمراقبة، مما يخلق محاصيل صناعية صغيرة، وتشمل التشكيلة النموذجية 10 إلى 50 ميغاواط من سقف الطاقة الشمسية أو المجهزة أرضيا، مع 10 إلى 100 ميغاواط من مخزن البطاريات ووحدة احتياطية من الغاز الطبيعي، وتوفر هذه النظم خفض الانبعاثات ومرونة الطاقة، على سبيل المثال، K Industries[Fgrid:1]

دراسات حالة في الممارسة العملية

ثيسين كروب ستيل أوروبا: ستيل خضراء ذو قوة الرياح

وقد ساهم ثيسين كروب في بناء مزرعة رياحية بحرية في بحر الشمال، مخصصة لتوليد الطاقة الإنتاجية للفولاذ القائم على الهيدروجين، ويجري إعادة تصميم موقع الشركة في دويسبورغ بمصانع خفض مباشرة تستخدم الهيدروجينات الخضراء لإنتاج 2.5 مليون طن من الدي آر إيه، سنويا، مما يخفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بمقدار 6 ملايين طن.

LafargeHolcim: Solar-Powered Cement in Egypt

وفي مبادرة عام 2023، قامت ]LafargeHolcim] بتركيب أجهزة لجمع الطاقة الشمسية المركزة في مصنع الأسمنت في سويز، مصر، مما يوفر ما يصل إلى 30 في المائة من الحرارة المطلوبة في قمينة الوصل، ويشمل نظام لجنة العلم والتكنولوجيا 12 ساعة من التخزين الحراري باستخدام أملاح مكافئة للوقود، مما يتيح للمحطة أن تعمل بعد حلول الظلام.

استراتيجية الفرز الأولي للمؤسسة

وقد التزمت شركة BASF، وهي أكبر منتج كيميائي في العالم، بتوفير 100 في المائة من الكهرباء المتجددة على الصعيد العالمي بحلول عام 2030، ووقعت الشركة على عدة برامج عمل متعددة PPAs يبلغ مجموعها 1.5 GW في جميع أنحاء أوروبا وأمريكا الشمالية، بما في ذلك مزرعة لرياح 200 ميغاواط في بحر الشمال ومشروع شمسي يبلغ 300 ميغاواط في إسبانيا، كما تقوم شركة BASF بتطوير وحدة لتصدع لمبيدات الحشرات الكهربائية في موقعها في لودويغشافين، يتوقع أن تعمل كل سنة 2 فقط.

التوقعات المستقبلية: رفع مستوى صافي صفر

The path to net-zero heavy industry by 2050 requires an aggressive acceleration of renewable adoption. According to the ] International Renewable Energy Agency (IRENA)], renewable energy must supply 75% of industrial energy by 2050, up from roughly 12% today.

وستشكل عدة تطورات قريبة الأجل وتيرة هذا الانتقال:

  • Electrolyzer scale-up:] Global electrolyzer manufacturing capacity is expected to reach 100 GW per year by 2025, driving down green hydrogen costs toward parity with grey hydrogen.
  • Electric kiln commercialization:] First-of-a- kind electric cement kilns and steam crackers will validate the technology for wider adoption by 2028–2030.
  • Carbon pricing convergence:] As more regions adopt carbon pricing, the economic gap between fossil and renewable energy will widen in favor of the latter.
  • ] Stocky chain localization:] Building renewable capacity near industrial hubs -especially in developing countries where heavy industry is expanding -will reduce transmission costs and project risks.

ومن المهم أن الانتقال ليس فقط بشأن التكنولوجيا وإنما أيضا بشأن تخصيص رأس المال، فالمستثمرون المؤسسيون، والصناديق السيادية، والسندات الخضراء يوجهون حصة متزايدة من رأس المال نحو مشاريع إزالة الكربون الصناعية، وقد تجاوزت سوق السندات الخضراء العالمية مبلغ 600 بليون دولار في إصدار تراكمي في عام 2023، حيث تلقت الصناعة الثقيلة جزءا متزايدا، مما يشير إلى أن الطاقة المتجددة لم تعد تمثل اعتبارا مناسبا للصناعة الثقيلة؛ وقد أصبحت تشكل دعامة مركزية لاستراتيجية الشركات والتخطيط المالي.

الحاجزات الثابتة المتقادمة

وعلى الرغم من الزخم الذي تحقق، لا تزال هناك عقبات كبيرة، فإعادة تجهيز النباتات القائمة التي تمتد فترة عملها إلى 20 سنة ونصف، تتطلب مئات بلايين الدولارات في رأس المال، وتوجد مواقع صناعية كثيرة في مناطق تتسم بضعف الموارد المتجددة أو قيود على الشبكات، وبالإضافة إلى ذلك، فإن تداخل الرياح والشمس يشكل تحديات للعمليات التي تتطلب 24/7 حرارة أو استمرارية عالية الضغط، وفي حين أن البطاريات والتخزين الحراري لا يزالان يتحسنان بنسبة 20 في المائة.

ويشكل استقرار السياسات عاملاً حاسماً آخر، إذ يتطلب المستثمرون في الصناعة الثقيلة اليقين الطويل الأجل بشأن أسعار الكربون، والإعانات المتجددة، وتخطيط الهياكل الأساسية للشبكات، ويمكن أن تؤدي التغييرات المفاجئة في الدعم الحكومي إلى إعاقة الاستثمار، وبالتالي فإن النجاح في نشر مصادر الطاقة المتجددة في الصناعة الثقيلة سيتوقف على التنسيق الشامل لعدة قطاعات بين مخططي الطاقة، ومنظمي الصناعة، والمؤسسات المالية، ومطوري التكنولوجيا.

خاتمة

ولم تعد الطاقة المتجددة بديلا تجريبيا للصناعة الثقيلة - فهي طريق عملي قابل للتطبيق اقتصاديا إلى إزالة الكربون العميق - فمن الفولاذ والاسمنت إلى المواد الكيميائية والتكرير، يثبت المشغلون الصناعيون في جميع أنحاء العالم أن الطاقة الشمسية والريح والهيدروجين والتخزين يمكن أن تحل محل الوقود الأحفوري بينما تحافظ على أداء التشغيل وتحسينه في كثير من الأحيان، وقد يؤدي الأثر التراكمي، إذا ما تم توسيعه في جميع القطاعات الصلبة إلى انبعاثات ثاني أكسيد الكربون)أ()

ولا تزال الرحلة بعيدة عن الاكتمال، إذ لا تزال هناك حاجة إلى فتحات تكنولوجية في الكواكب الكهربائية، وتخزين المواد الهيدروجينية الطويلة الأمد، والارتقاء بالهيدروجين الأخضر، ويجب معالجة اختناقات الهياكل الأساسية، والثغرات في السياسات، والتحديات التمويلية، ومع ذلك فإن الاتجاه غير قابل للمقارنة، إذ أن الصناعة الثقيلة تبدأ في التحول إلى الحياة المتجددة، ليس كتطلع بعيد، بل كما أن المواد الهندسية والتجارية اليوم ستكون النتيجة قاعدة أنظف وأكثر أمنا وأكثر استدامة.