يتوقع الخبراء أن الهيدروجين الأخضر سيحقق توازناً مع أسعار الوقود خلال فترة "الخطة الخمسية الخامسة"؛ وتظل مشكلة نسبة تكاليف بناء المشاريع تشكل تحدياً كبيراً بحاجة إلى حل.

问AI · تكاليف الهيدروجين الأخضر مرتفعة، فلماذا أصبحت المعايير الصناعية عنق زجاجة في خفض التكاليف؟

المراسل بان جونتيان

“خلال فترة ‘الخطط الخمسية السابعة عشرة’ ستكون فترة نافذة حاسمة لانتقال قطاع الهيدروجين في الصين من الاستكشاف التجريبي إلى التوسع على نطاق واسع، والتحول إلى الصناعة، ثم إلى التطبيق التجاري.” في 25 مارس، خلال معرض الصين للهيدروجين بالتزامن مع مؤتمر الهيدروجين الدولي الذي نظمته رابطة الهيدروجين الصينية، قال يو تشوبينغ، أستاذ في جامعة تونغجي ومدير لجنة خبراء رابطة الهيدروجين الصينية، هذا الحكم.

اقترح يو تشوبينغ أنه خلال فترة ‘الخطط الخمسية السابعة عشرة’ يجب أن تتمثل الأهداف الرئيسية لتطوير الهيدروجين الأخضر في: أن تكون تكلفة إنتاج الهيدروجين أقل من 15 يوان/كغ، وأن تنخفض تكلفة التخزين والنقل لكل 100 كيلومتر إلى 3 يوان—5 يوان/كغ، وأن تكون تكلفة استخدام الهيدروجين للقطاع الخاص بالنقل أقل من 25 يوان/كيلوغرام، بما يحقق التعادل مع الوقود الأحفوري (البنزين/الديزل)؛ وأن تتساوى تكلفة الهيدروجين الأخضر للاستخدام الصناعي مع تكلفة إنتاج الهيدروجين من الغاز الطبيعي؛ وتحت آلية ضريبة الكربون، أن تتعادل الوقود الأخضر البحري مع زيت الوقود الثقيل.

يشير الهيدروجين الأخضر أساسًا إلى إنتاج الهيدروجين عبر التحليل الكهربائي للماء باستخدام طاقة الرياح والطاقة الشمسية الكهروضوئية، كما قد تتم معالجة بعض الهيدروجين الأخضر لاحقًا إلى منتجات مثل الأمونيا الاصطناعية والميثانول التي يسهل تخزينها ونقلها.

صرّح الأكاديمي في الأكاديمية الصينية للعلوم، وعميد كلية الطاقة في جامعة شيامن، تشنغ نانفونغ، بأنه عند حساب تكلفة إنتاج الهيدروجين فقط، فإن تكلفة الهيدروجين الأخضر لكل وحدة كتلة تبلغ تقريبًا 15.23 يوان/كغ، وهي على مقربة من نقطة التحدي الحاسمة للتطبيق على نطاق واسع، لكن في الممارسة الهندسية ترتفع التكاليف بسرعة؛ وفي الوقت الحالي تبلغ تكلفة الهيدروجين الأخضر من جهة الإنتاج حوالي 26 يوان/كغ.

قدّم مثالًا: مشروع نموذجي للأمونيا الخضراء بحجم 150 ألف طن استثماره يقارب 3 مليارات—4 مليارات يوان، حيث تمثل نسبة توربينات الرياح 25%، وتمثل معدات إنتاج الهيدروجين بالتحليل الكهربائي للماء حوالي 9%، في حين تمثل تكاليف أعمال التشييد والتركيب والهندسة المساعدة والمنشآت العامة والأراضي ونحو ذلك حوالي 65%.

حلّل كذلك أن معدات عمليات توليد الطاقة من الرياح تحتاج فقط إلى 1.2 يوان—1.5 يوان/واط، وسعر عروض EPC يقارب 3 يوان—4 يوان/واط؛ ومعدات عمليات إنتاج الهيدروجين بالتحليل الكهربائي للماء تبلغ حوالي 1.2 يوان/واط، وسعر عروض EPC يقارب 4.5 يوان—6 يوان/واط؛ أما معدات عملية الأمونيا الاصطناعية فتبلغ حوالي 400 يوان/(طن/سنة)، وسعر عروض EPC يقارب 3000 يوان/(طن/سنة). ترتفع قيمة CAPEX (النفقات الرأسمالية) بمقدار يقارب 2000 يوان—3000 يوان لكل طن من الأمونيا الخضراء، بينما يبلغ سعر الأمونيا السائلة العادية حوالي 2800 يوان/طن.

قال تشنغ نانفونغ إن سبب ارتفاع CAPEX هو أن مصنع إنتاج الهيدروجين يُبنى وفقًا لمعايير الصناعة الكيميائية، ما يفرض متطلبات أعلى على السلامة.

على مدى فترة طويلة، وباعتبار أن غاز الهيدروجين مادة كيميائية خطرة، فإن حلقة تصنيعه تُصنَّف ضمن المشاريع الكيميائية، وبالتالي يجب أن تُدرج في الإدارة الموحدة لمناطق الحدائق الصناعية الكيميائية.

في السنوات الأخيرة، قامت بعض المقاطعات والبلديات على نحو تدريجي بإلغاء القيود على مصانع إنتاج الهيدروجين بالتحليل الكهربائي للماء. على سبيل المثال، في مطلع عام 2024، أصدرت هيئة الطاقة في منطقة منغوليا الداخلية وغيرها من الجهات 《حول تسريع دفع تطوير صناعة الهيدروجين》، حيث أوضحت أنه يُسمح ببناء مشاريع إنتاج الهيدروجين بالتحليل الكهربائي للماء للطاقة الشمسية والطاقة من مصادر الطاقة المتجددة الأخرى مثل طاقة الرياح خارج حدائق/مناطق الحدائق الصناعية الكيميائية، وكذلك محطات خلط الهيدروجين وإضافة الهيدروجين؛ ولا تحتاج مشاريع إنتاج الهيدروجين بالتحليل الكهربائي للماء المعتمدة على الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح إلى الحصول على ترخيص إنتاج السلامة لمواد خطرة.

صرّح تشنغ نانفونغ بأن مشاريع التحليل الكهربائي لإنتاج الهيدروجين والأمونيا-كحول (أمينو-كحول/ميثانول وأمينو؟) ما زالت تعتمد معايير الصناعة الكيميائية، إذ وصلت استثمارات أعمال التشييد والتركيب وتكاليف الهندسة المساعدة إلى أكثر من 3 أضعاف تكاليف معدات العملية؛ كما أن معايير بناء مشاريع الطاقة الهيدروجينية ما تزال غير مكتملة.

قدّم مثالًا: في بعض مشاريع البناء، يكون إعداد مسافات الحماية من الحريق كبيرًا بشكل مفرط، ما يؤدي إلى مساحة أرضية زائدة؛ وفي بعض الهندسات المساعدة، تُجرى عادةً إعدادات فائض (هامش زائد) للأنظمة المساعدة/الأنظمة الفرعية المرافقة (ويقصد بها ورش عامة مساعدة توفر للكيانات الصناعية بشكل مباشر مصادر الطاقة مثل الماء والكهرباء والغاز والبرودة والحرارة وغيرها) وفقًا لتكوينات حالات تشغيل متطرفة، فتكون سعة تلك الهندسة المساعدة كبيرة، ما يؤدي إلى ارتفاع الاستثمار الأولي وتكاليف التشغيل.

بحسب ما علمه المراسل، في إنتاج الهيدروجين بالتحليل الكهربائي للماء والأمونيا-كحول في بعض المناطق، ولضمان توافر إمداد كهرباء مستمر ومتسم بالاستقرار والأمان، يجب اعتماد “مصدرين للطاقة” لضمان التبديل دون توقف عند حدوث أعطال، ويستلزم المشروع التقدم بطلب إلى شبكة الكهرباء للحصول على سعة احتياطية أكبر للاتصال.

اقترح تشنغ نانفونغ أن التشغيل والصيانة الذكية تعد مسارًا مهمًا لتخفيض تكاليف الهيدروجين الأخضر بشكل إضافي، بما يشمل تحسين موثوقية المعدات، وتقليل الاستثمار في الأصول الثابتة، وخفض النفقات التشغيلية، وإزالة التكاليف الإضافية المرتبطة بالامتثال.

وعلى وجه التحديد، اقترح تشنغ نانفونغ أن تصميم الهندسة المساعدة ينبغي أن يحقق تصميمًا معياريًا وتكامليًا؛ وأن يُنشأ نظام معايير مخصص للهيدروجين على أساس الطاقة الهيدروجينية، بحيث يتم تعريف الهيدروجين من خلال خصائصه كطاقة، واستبدال معايير الصناعة الكيميائية الحالية.

قال يو تشوبينغ إن “خلال فترة ‘الخطط الخمسية السابعة عشرة’ يجب على قطاع الهيدروجين حل المأزق المتمثل في ارتفاع تكلفة سلسلة الإمداد بأكملها، و"وجود تطبيق ممكن في النماذج لكن غير قابل للتوسع على نطاق واسع”، إضافة إلى نقاط تعثر مثل نقص بناء البنية التحتية، ووجود انفصال بين الإنتاج والاستخدام، وعدم تطابق السيناريوهات، وعدم سلاسة تخزين الطاقة.

وفي جانب خفض التكلفة في الإنتاج، قال يو تشوبينغ إن الهيدروجين الأخضر ينبغي أن يعتمد على قواعد كبيرة لإمداد الطاقة من الرياح والطاقة الشمسية كمصدر إمداد رئيسي. يجب أن تمثل قواعد تكامل الرياح/الشمس مع الأمونيا-الكحول (الهيدروجين والأمونيا-الكحول) في يوننان، وسنغيانغ، وشمال شرق الصين وغيرها أكثر من 70% من إجمالي القدرة الإنتاجية؛ بينما تمثل قدرات الإنتاج في مناطق مثل حزام بوهاي/حول خليج بوهاي (环渤海)، والشرق الصيني (华东)، وشوانشي؟/تشوان-تشيونغ (川渝)، وشانشي (山西) نحو 20%؛ وتُحكم قدرات الإنتاج المساندة مثل الموانئ و"المناطق ذات صفر كربون" في حدود أقل من 10%.

وفي بناء البنية التحتية للتخزين والنقل، قال يو تشوبينغ إنه ينبغي الاعتماد أساسًا على الاستفادة/إعادة توظيف خطوط أنابيب النفط والغاز القائمة، وخطوط السكك الحديدية الرئيسية، وممرات الموانئ؛ مع اعتبار شبكات الأنابيب والممرات الخاصة بالتخزين والنقل على طول الطريق بمثابة دعم ثانوي.