استراتژی انرژی اتحادیه اروپا برای کاهش انتشار گازهای گلخانهای، افزایش سهم منابع انرژی تجدیدپذیر و بهرهوری انرژی است. با این حال، علیرغم جهتگیری اقتصاد اروپا به سمت اقتصاد کمکربن، بحثها و اختلافات در مورد روشهای دستیابی به این هدف همچنان ادامه دارد.
استراتژی انرژی اتحادیه اروپا برای کاهش انتشار گازهای گلخانهای، افزایش سهم منابع انرژی تجدیدپذیر و بهرهوری انرژی است. با این حال، علیرغم جهتگیری اقتصاد اروپا به سمت اقتصاد کمکربن، بحثها و اختلافات در مورد روشهای دستیابی به این هدف همچنان ادامه دارد. از یک سو، گروههای تندرو خواستار حذف کامل استفاده از سوختهای فسیلی تا سال 2050 هستند و از سویی دیگر، مخالفان برق سازي، ترکیبی از انرژیهای تجدیدپذیر و گاز طبیعی را حتی به عنوان ماده خام برای تولید هیدروژن پس از سال 2050 پیشنهاد میکنند. به طور نمادین، این گروه را میتوان حامیان "استراتژی هیدروژن" نامید،كه هیدروژن را به عنوان راهی برای حل مشکل عملکرد پایدار سیستم برق مبتنی بر منابع انرژی تجدیدپذیر تبلیغ میکنند. بدین ترتیب، هیدروژن آبی تولید شده از گاز طبیعی، کمبود هیدروژن سبز حاصل از الکترولیز آب را جبران میکند.
در حال حاضر، منابع انرژی تجدیدپذیر به عنوان اصلیترین راه برای دستیابی به اهداف سیاست آب و هوايي در نظر گرفته میشود. هدف کشورهای اروپایی کاهش مصرف سوختهای فسیلی و افزایش همزمان سهم منابع انرژی تجدیدپذیر با هدف کاهش انتشار گازهای گلخانهای و نگه داشتن افزایش دما کمتر از حد مجاز مورد توافق بینالمللی است.
منابع انرژی تجدیدپذیر برای اینکه بهعنوان مبنای قابل اعتماد برای سیستم انرژی اروپا در نظر گرفته شوند، باید با مکانیسمهای متعادل کننده خاصی همراه باشند تا وابستگی انرژیهای تجدیدپذیر به شرایط آب و هوایی را جبران کند.
بی ثباتی برق مبتنی بر منابع انرژی تجدیدپذیر منجر به وقفه در عملکرد بازارها و مکانیسمهای بازار میشود. برق اضافی تولید شده به دلیل شرایط آب و هوایی مربوطه منجر به قیمت منفی برق شده که تولیدکنندگان برق باید هزینه آن را بپردازند. این در حالی است که تولیدکنندگان انرژیهای تجدیدپذیر به دلیل دریافت یارانه (در هر شرایطی) از این وضعیت راضی هستند، درحالیکه برای تولیدکنندگان برق فسيلي، این به معنای زیان است و از نظر عملی، ساخت نیروگاههای جدید سوخت فسیلی اقتصادی نیست.
سهم انرژیهای تجدیدپذیر نه تنها به معنای کاهش ثبات سیستم انرژی و تضعیف مکانیسمهای بازار بوده، بلکه به معنای نیاز به سرمایهگذاری در ظرفیتهای ذخیره سازی نیز است، بر اساس برآوردهای بلومبرگ، در سال 2018، ظرفیت جهانی نصب شده منابع انرژی تجدیدپذیر بدون احتساب نیروگاههای آبی حدود 1.2 تراوات بوده و انتظار میرود تا سال 2050 به 11.2 تراوات برسد. در عین حال، باید در سالهای 2050-2019 ظرفیتهای ذخیره انرژی اضافی با سرمایهگذاری بیش از 800 میلیارد دلار ایجاد شود.
طرفداران "استراتژی هیدروژن" بر این باورند که استفاده از هیدروژن میتواند با امکان حل مشکل ذخیره انرژی، سرمایهگذاری و هزینههای عملیاتی کمتر نسبت به باتریهای موجود، مشکلات انرژیهای تجدیدپذیر را حل کند.
در حال حاضر، مصرف سالانه هیدروژن در جهان، حدود 70 میلیون تن است که تقریباً تمام آن به عنوان یک محصول میانی در چرخههای فناوری، برای تولید آمونیاک (حدود 45٪) و اهداف پالایش نفت (46٪) استفاده میشود. ممکن است در آینده، نه تنها در بخش صنعت، بلکه در بخش تولید برق، تحقیق و توسعه و حمل و نقل نيز مورد استفاده قرار گیرد و راهی برای ذخیره انرژی اضافی تولید شده توسط منابع انرژی تجدید پذیر باشد.
امروزه بیش از 90 درصد هیدروژن از سوختهای فسیلی تولید میشود که نیمی از آن از گاز طبیعی بوده و با توجه به وضعیت فعلی توسعه فناوری، این روش از نظر اقتصادی مناسبترین روش تولید آن است.
یکی از راههای تولید هیدروژن استفاده از روش اصلاح بخار متان است که شامل فرآیند تبدیل آن به گاز میشود. مزیت این روش قابلیت استفاده از زیرساختهای موجود گاز طبیعی و هزینه کمتر در مقایسه با روشهای دیگر است. با این حال، بدون فناوریهای جذب و ذخیره کربن بعنوان راهی برای کاهش انتشار گازهای گلخانهای بیفایده است.
تولید هیدروژن از منابع دیگری نظیر زیستتوده نیز امکانپذیر است. این فرآیند از بسیاری جهات شبیه به اصلاح بخار متان است. مزیت این روش این است که حجم دی اکسید کربن تولید شده در اثر تولید هیدروژن با حجم دی اکسید کربن جذب شده در طول رشد زیست توده جبران میشود که همراه با فناوری جذب و ذخیره کربن، حتی میتواند منجر به ردپای کربن منفی شود.
یکی دیگر از روشهای تولید هیدروژن، استفاده از فناوری الکترولیز است. مزیت این روش انعطافپذیری عملیاتی است که با توجه به کاهش هزینههای منابع انرژی تجدیدپذیر، ممکن است به رقابت پذیری این فناوری در آینده کمک کند.
جدای از تولید هیدروژن، مسائل مربوط به حمل و نقل و استفاده از آن نیز حائز اهمیت است. طول شبکه حمل و نقل گاز کشورهای اتحادیه اروپا بیش از 2.2 میلیون کیلومتر و ظرفیت ذخیرهسازی آن بیش از 100 میلیارد مترمکعب است که بر اساس تئوری، میتوان از بخشی از این ظرفیت برای انتقال و ذخیره هیدروژن استفاده کرد. با این حال، ساختار مولکولی هیدروژن به نحوی است که منجر به محدودیتهای استفاده از زیرساختهای سنتی میشود. استفاده از هیدروژن ممکن است منجر به شکنندگی و تخریب بیشتر خطوط لوله گاز شود، بنابراین حد بالای سهم هیدروژن در مخلوط گاز، از 20 تا 30 درصد متغیر است، پس برای سهم بیشتر هیدروژن نیاز به اصلاح تجهیزات و خطوط لوله وجود دارد. نکته حائز اهمیت دیگر انرژي ويژه کمتر هیدروژن در مقایسه با گاز طبیعی است که باعث کاهش کارایی استفاده از زیرساختهای موجود میشود.علاوه بر این، استفاده از هیدروژن ممکن است منجر به افزایش تلفات تا 1.4 درصد در حین حمل و نقل شود و سبکتر بودن گاز هیدروژن میتواند منجر به افزایش خطر انفجار شود. در مجموع افزایش سهم هیدروژن ممکن است منجر به افزایش 10 درصدی هزینهها شود.
یک راهحل ساده برای مشکلات ذکر شده، عرضه گاز طبیعی و تولید هیدروژن در محل با تجزیه متان است. تولید هیدروژن در محل، استفاده از زیرساختهای موجود گاز را امکانپذیر میکند، انتشار گازهای گلخانهای را کاهش میدهد و در عین حال جایگاه گاز طبیعی را در سبد انرژی اروپا تضمین میکند.
3- جمعبندی
با وجود محدودیتهای ذکر شده، هیدروژن میتواند نقشی حیاتی در فرآیند کربنزدایی داشته باشد. اهداف اقلیمی در اروپا برای سال 2050 کاهش 80 درصدی گازهای گلخانهای را در مقایسه با سال 1990 در نظر گرفته است. با این حال، سناریوی پایه کمیسیون اروپا کاهش تنها 47.4 درصد را پیشبینی میکند. از این رو، استفاده بیشتر از گاز طبیعی ممکن است امکان کاهش بیشتر را فراهم کند. جایگزینی زغالسنگ و هیدروکربنهای مایع با گاز طبیعی به ترتیب در مقایسه با سناریوی پایه، انتشار را به میزان 5.2 و 2.8 درصد کاهش میدهد. گذار به ترکیب گاز طبیعی و هیدروژن باعث کاهش بیشتر انتشار تا 4.1 درصد میشود، در حالی که گذار کامل به هیدروژن باعث کاهش انتشار 37.3 درصدی میشود. اما حتی در این سناریو نیز حجم مازاد گازهای گلخانهای بیش از سطح 1990 است که از نظر تئوری میتوان با بهرهوری بالاتر انرژی آن را بهبود بخشيد. مهمترین نتیجه از دیدگاه صنعت گاز طبیعی این است که حتی با گسترش استفاده از هیدروژن، گاز طبیعی نه تنها نقش خود را به عنوان «سوخت گذار » حفظ میکند، بلکه نقش «سوخت هدف» را نیز ایفا میکند.
آدرس: تهران، خیابان ولیعصر، روبروی پارک
ملت، کوچه شهید سلطالی، شماره ۶۵
تلفن: ۶۰-۲۲۰۲۹۳۵۱
info@gashouse.ir :پست الکترونیک
خانه مطالعات راهبردی گاز به منظور استفاده بهینه از ظرفیتها و توانمندیهای موسسه مطالعات بینالمللی انرژی برای پاسخ گویی به نیازهای مطالعالی، پژوهشی و تحقیقاتی شرکت ملی گاز ایران در حوزه مطالعات راهبردی در اسفند ماه سال ۱۴۰۰ تأسیس و افتتاح شد.