إن الطاقة الريحية الخارجية قد ظهرت بسرعة كإحدى الدعائم الواعدة للتحول العالمي للطاقة المتجددة، فالرياح التي تهب عبر محيطات العالم تحمل طاقة كافية لتوليد اقتصادات كاملة عدة مرات، حيث أن الدول تكثف التزاماتها بسحب الانبعاثات الصافية من الطاقة الكهربائية، وقد استولى زواج الرياح البحرية بإنتاج الهيدروجين الأخضر على خيال صناع السياسات والمهندسين والمستثمرين على السواء.

التآزر بين الرياح الساحلية والهيدروجين الأخضر

وفي جوهره، فإن المفهوم بسيط بشكل كبير: فالكهرباء التي تولدها توربينات الرياح البحرية وتغذيها في مضخة كهربائية تستخدم حالياً لتقسيم المياه (H2O) إلى الهيدروجين (H2) والأكسجين (O2). وعندما تأتي الكهرباء من مصدر متجدد مثل الرياح البحرية، فإن الهيدروجين الناتج عن ذلك يُسمى " الهيدروجين الثابت " لا يستهلك الوقود الأحفوري في العملية.

وقد حققت تكنولوجيا التحلل الكهربائي تقدما سريعا، حيث أن هناك استخداما في إنتاج الطاقة الكهربائية ذات الطاقة الكهرمائية المهيمنة، وتصل إلى مستوى أعلى من حيث القدرة على التحوّل إلى كل من الكهرموز، حيث أن هناك حاجة إلى زيادة في مستويات الإنتاج من حيث الطاقة الكهرمائية، حيث أن هناك حاجة إلى زيادة في مستويات الإنتاج من الطاقة الكهربائية، حيث أن هذه النظم هي التي تعمل على زيادة مستويات الحرارة العالية، وعددها 400 في المائة.

منتجات الرياح البحرية لإنتاج الهيدروجين

وفي حين أن الطاقة المتجددة على الشاطئ يمكن أن تؤدي أيضا إلى تحلل الكهرومغناطيسي، فإن الرياح البحرية تحقق مزايا فريدة تجعلها مناسبة بشكل خاص لإنتاج الهيدروجين الأخضر على نطاق واسع.

  • ] Abundant and high-quality resource:] Offshore wind speeds are typically 20 -40% higher than on land and are much less changing, this means offshore wind turbines can generate electricity for more hours per year, often exceeding 4,000 fullload hours. For electrolyzers - which prefer continuous or near — continuous power operation to avoid degradation and inefficiency.
  • ]Massive scale potential:] The ocean offers almost unlimited space, unconstrained by land-use conflicts, zoning restrictions, or visual impact concerns.
  • ][Proximity to coastal demand and export hubs:] Many of the world’s largest industrial clusters-refineries, steel plants, chemical factories, ports-lie near coastlines.
  • Compplementary to other renewables:] Offshore wind often tops at different times than solar power, and in many regions its output is higher during winter months when energy demand is greatest. Pairing offshore wind with onshore solar or batteries can create a more balanced renewable electricity mix, improving the utilization of electrolyzers and reducing hydrogen production costs.

اقتصاد التصدير الأخضر للهيدروجين

وتتجه رؤية سوق الهيدروجين العالمي إلى التشكل، حيث توجد لدى البلدان التي تمتلك موارد متجدّدة وفرة (لا سيما الرياح البحرية) التي تُعد نفسها مصدرة للهيدروجين الأخضر، وعلى عكس الكهرباء التي يصعب نقلها عبر القارات، يمكن نقل الهيدروجين كسلف مشبع بالغاز عبر خط أنابيب الغاز، كسائل مبرد عند درجة حرارة /253 أو بتحويله إلى ناقلات مائية مثل الأمونيا.

مناطق التصدير الرئيسية وأسواق الاستيراد

إن استراتيجية الاتحاد الأوروبي للهيدروجين تتجه نحو ١٠ ملايين طن من الهيدروجين المتجدد المنتج محليا و ١٠ ملايين طن من الواردات بحلول عام ٢٠٣٠، أما البحر الشمالي، الذي يحتمل أن تنتجه المياه السطحية والرياح القوية، فهو مركز: فالسواحل الهوائية في شمال البحر الهولندية، التي تُعد الطاقة الكهرمائية، تقترح بناء جزيرة مصطنعة تربط مزارع الرياح البحرية بالكهرباء وبنية التحتية للبث، وترسل الهيدروجين مباشرة إلى مستخدمي صناعي.

متطلبات البنية التحتية للصادرات

وأخيراً، يتعين بناء عدة أجزاء من البنية التحتية في وقت واحد، أولاً، إن الكابلات ذات التأثير العالي أو خطوط الأنابيب الهيدروجينية البحرية ضرورية لجلب الطاقة من هذه التربينات إلى الكهرباء على الشاطئ أو على منابر خارجية مخصصة لذلك، أما ثانيها، فلا بد من توسيع نطاق محطات التحلل الكهرملي إلى مئات من أجهزة التبريد أو أجهزة الإغناء، مما يتطلب استثمارات في مجال القدرة على التصنيع.

التغلب على التحديات التي تواجه تحقيق الرؤية التجارية

وعلى الرغم من الوعد، هناك عدة حواجز هامة بين مشاريع المرحلة المبكرة من هذا اليوم وصناعة خارجية كاملة في الخارج تعمل في مجال الهيدروجين، وهذه التحديات تشمل التكلفة والتكنولوجيا والسياسة العامة.

مسارات خفض التكاليف

أما التكلفة المرتفعة للهيدروجين الأخضر من الرياح البحرية فهي أعلى من تكلفة الهيدروجين الرمادي (المنتج من الغاز الطبيعي الذي يلتقط الكربون) أو حتى من حيث الطاقة الشمسية - الشمسية، وتراوحت تقديرات اليوم بين 3 و7 لكل كيلوغرام، و1-2 لكل كيلوغرام بالنسبة للهيدروجين الرمادي، تبعاً للموقع، ونطاق المشروع، وسعر الكهرباء.

العقبات التكنولوجية

(ب) إن التحلل الكهربائي في منصة بحرية غير مقصود، ويجب أن تكون المعدات مجهزة بضباب الملح، والتآكل، وموجات العواصف، والحركة المنصّة، والنفقة مكلفة ومعقدة من الناحية اللوجستية، وتضع مشاريع مبدئية كهرمائية مُحدّدة على الشاطئ، وتقترب من قواعد الصيانة والوصلات الشبكية، ولكن الرؤية النهائية تشمل إنتاج الهيدروجين الخارجي الكامل لتجنب تكلفة وضياع الكهرباء على الشاطئ.

الأطر السياساتية والتنظيمية

ولا يمكن أن يبرز اقتصاد الهيدروجين بدون إشارات قوية في مجال السياسات، وقد يواكب الاتحاد الأوروبي قوانينه المندوبة التي تحدد " الهيدروجينات المتجددة من أصل غير بيولوجي " ، وتحتاج إلى زيادة في إمدادات الكهرباء المتجددة، وتضع الدول الأعضاء عقوداً للكربون لتغطية الطموحات الطويلة الأجل، وتضمن أساساً سعراً ثابتاً للهبوط الهيدروجين الأخضر.

دراسات الحالة والمشاريع الرائدة

وهناك عدة مشاريع رائدة تُزيل مخاطر التكنولوجيا وتوفر بيانات عن العالم الحقيقي:

  • Hywind Tampen (النرويج): ] Although primarily built to power oil and gas platforms, this floating offshore wind farm includes a small hydrogen production pilot to test integration. It demonstrates the feasibility of connecting floating turbines to offshore electrolysis.
  • AquaVentus (ألمانيا): ] A large-scale vision for 10 GW of offshore wind in the North Sea dedicated entirely to hydrogen production, with pipelines bringing hydrogen to shore. It includes a 30 MW pilot phase expected to start operations in 2025.
  • PosHYdon (هولندا): ] A project by Neptune Energy, Gasunie, and others to put electrolysis on an existing offshore gas platform and test hydrogen production under real offshore conditions. It aims to prove technical reliable.
  • H2Mare (ألمانيا): ] Part of the German government’s hydrogen flagship program, this project focuses on offshore hydrogen production using direct wind-energy coupling, sea water electrolysis, and hydrogen storage in depleted gas fields.

وهذه المبادرات، إلى جانب عشرات منها في اليابان والمملكة المتحدة والدانمرك، تقوم ببناء الخبرة اللازمة لزيادة حجمها، وستسترشد نتائجها في تصميم الجيل القادم من شبكات الريح إلى الهيدروجين.

التوقعات المستقبلية والإسقاطات السوقية

وقد انفجرت مشاريع الهيدروجين الخضراء في العالم في السنوات الثلاث الماضية، ووفقاً لما ورد في الاستعراض العالمي للهيدروجين لعام 2023 ، فإن مشاريع الهيدروجين المتجددة التي أعلنت عن وجودها يمكن أن تصل إلى 38 غيغاواطاً من القدرة الكهربائية بحلول عام 2030 - رغم أن العديد منها سيظل في مراحل مبكرة، وأن حصة المشاريع المتولدة عن الطاقة البحرية في طور النمو، ولا سيما في أوروبا بحلول عام 2050.

الاعتبارات البيئية والاجتماعية

كما أن استخدام الطاقة الريحية في المياه الجوفية ليس بدون مبادلات بيئية، كما أن المزارع الكبيرة للرياح تُغيّر النظم الإيكولوجية البحرية، وتؤثر على طرق هجرة الطيور، وتخلق ضوضاء تحت الماء أثناء البناء، وتستهلك الهيدروجين نفسها المياه العذبة، وتحتاج المياه البحرية إلى تحلية، مما يضيف تكلفة وطاقة، ويجب أن تُقيّن الدراسات الفوائد المناخية الصافية من هذه الآثار المحلية، وفي توازنها، فإن انبعاثات الهيدروجين الناتجة عن إزالة الغابات من المواد الكيميائية.

خاتمة

إن الطاقة الريحية الخارجية لانتاج الهيدروجين وأسواق التصدير تقف في صدد اتجاهين قويين هما: التوسع السريع للطاقة المتجددة في الخارج والدفعة العالمية لإلغاء الكربون في القطاعات التي يصعب الوصول إليها، مع استمرار عوامل القدرة الهائلة، وقرب كل من الطلب الصناعي وطرق النقل البحري الدولية، فإن الرياح البحرية توفر طريقا فريدا لإنتاج الهيدروجين الأخضر في الحجم اللازم لجعل الأطر التنظيمية ذات الحجم الكبير للانبعاثات العالمية.