روندهای ذخیرهسازی انرژی، فرصتها و چالشهای پیش روی ایران (بخش دوم: حاملهای انرژی/ روندهای توسعه ذخیرهسازی مبتنی بر حاملهای انرژی در جهان)
روندهای توسعه ذخیرهسازی مبتنی بر حاملهای انرژی در جهان
رشد فناوریهای ذخیرهسازی انرژی مبتنی بر حاملهای انرژی (بهویژه هیدروژن و آمونیاک) در کشورهای مختلف، با توجه به سیاستهای اقلیمی، دسترسی به منابع تجدیدپذیر، ظرفیتهای صنعتی و اهداف ژئوپلیتیک، سرعت و الگوی متفاوتی دارد. در ادامه مهمترین روندها در مناطق مختلف جهان بررسی میشود.
اروپا
اتحادیه اروپا با تدوین «استراتژی هیدروژن» در سالهای اخیر، سرمایهگذاری گستردهای در توسعه زیرساختهای تولید، انتقال و مصرف هیدروژن انجام داده است. کشورهایی مانند آلمان، هلند و اسپانیا در توسعه شبکههای هیدروژنی پیشرو هستند. اروپا جایگزینی سوختهای فسیلی را با سوختهای پاک در اولویت سیاستهای خود در مسیر گذار به انرژی پاک قرار داده است.
راهبردهای کلان
• تبدیل اروپا به اولین «قاره کربن خنثی» تا سال ۲۰۵۰
• توسعه سوختهای الکتریکی : تمرکز بر تولید سوختهای سنتزی از انرژیهای تجدیدپذیر و دیاکسید کربن، بهویژه در بخشهای حملونقل دریایی و هوایی
• اجرای دستورالعمل انرژیهای تجدیدپذیر اروپا: تعیین اهداف الزامآور برای سهم سوختهای پاک پیشرفته در حملونقل تا سال ۲۰۳۰
اقدامات و برنامهها
• تدوین استراتژی هیدروژن اتحادیه اروپا: هدفگذاری برای تولید ۱۰ میلیون تن هیدروژن سبز در داخل اروپا تا سال ۲۰۳۰ و واردات حدود ۱۰ میلیون تن دیگر از مناطق هممرز (آفریقا، خاورمیانه)
• سرمایهگذاری عظیم در زنجیره تأمین: تخصیص بیش از ۵۰ میلیارد یورو تا سال ۲۰۳۰ از بودجههای عمومی و خصوصی برای توسعه الکترولایزرها، زیرساخت ذخیرهسازی و حملونقل
• شبکه هیدروژنی اروپایی : طرح ایجاد شبکهای از خطوط لوله اختصاصی برای انتقال هیدروژن بین کشورهای عضو، به طول بیش از ۴۰ هزار کیلومتر تا ۲۰۴۰
• ایجاد اتحاد اروپایی هیدروژن پاک : برای هماهنگسازی دولت، صنعت و پژوهش
• راهاندازی بازار مشترک هیدروژن: توسعه بازارهای مرزی بین آلمان، هلند، بلژیک و اروپای شرقی
• تمرکز بر تولید داخلی هیدروژن در کنار واردات از شمال آفریقا (مراکش) و خاورمیانه
• استفاده از هیدروژن در صنعت فولاد، پتروشیمی و حملونقل سنگین
• ایجاد «کریدورهای سبز» برای حملونقل دریایی با سوخت آمونیاک
• پروژههای تحقیقاتی و آزمایشی: مانند پروژههای باترفلای و تیکآف برای تولید سوختهای پایدار از ضایعات زیستی و دیاکسید کربن
• توسعه فناوری اسایدیامایاس : برای تبدیل دی اکسید کربن و هیدروژن سبز به دیمتیل اتر بهعنوان جایگزین سوختهای فسیلی
پروژههای برجسته
• پروژه نورت اچ دو در هلند (یکی از بزرگترین پروژههای هیدروژن سبز جهان با ظرفیت ۴ گیگاوات)
• پروژه های دیل امبیشن در اسپانیا برای تولید هیدروژن با قیمت کمتر از ۲ یورو به ازای هر کیلوگرم تا ۲۰۳۰
• پروژه نورث سی متانول دربلژیک برای تولید سالانه ۴4 هزار تن متانول سبز با استفاده از هیدروژن حاصل از برق بادی و دیاکسید کربن صنعتی
• پروژه سولوینهای کادیز در اسپانیا برای تولید ۲9 هزار تن ای-متانول با استفاده از انرژی خورشیدی و بادی تا سال ۲۰۲۷
• پروژه نورسک ای-فیول در نروژ برای تولید ۱۲٫۵ میلیون لیتر سوخت سنتزی هواپیما از دیاکسید کربن و برق تجدیدپذیر تا سال ۲۰۲۴
پیشبینیها
• بر اساس تحلیل آژانس بینالمللی انرژی، اروپا تا سال ۲۰۴۰ میتواند تا ۱۵ درصد از انرژی موردنیاز خود را از طریق هیدروژن و حاملهای آن تأمین کند.
• ایجاد بیش از ۴۰ گیگاوات ظرفیت الکترولایزر تا ۲۰۳۰
• کاهش وابستگی به گاز روسیه با جایگزینی حاملهای انرژی پاک
• تبدیل به قطب جهانی هیدروژن با استانداردسازی بازار
خاورمیانه
کشورهایی مانند عربستان سعودی، امارات متحده عربی، قطر و عمان پروژههای عظیمی برای تولید هیدروژن سبز و آبی و آمونیاک سبز در دست اجرا دارند و بهدنبال صادرات آن به اروپا و آسیا هستند.
راهبردهای کلان
• تبدیل اقتصادهای وابسته به نفت به هابهای انرژی پاک جهانی
• استفاده از برق خورشیدی و بادی برای تولید هیدروژن در مناطق بیابانی.
• هدفگذاری صادرات انرژی به اروپا، ژاپن و کره جنوبی از طریق آمونیاک مایع.
• ایجاد مناطق ویژه اقتصادی برای صنایع هیدروژنی.
• توسعه فناوریهای گاز به مایع (جیتی ال)
اقدامات و برنامهها
• عربستان سعودی
o پروژه هیدروژن سبز نئوم : بزرگترین پروژه تولید آمونیاک سبز در جهان به ظرفیت ۴ گیگاوات تا ۲۰۲۶
o سرمایهگذاری بیش از ۵ میلیارد دلار در تولید، ذخیرهسازی و صادرات هیدروژن سبز به اروپا و شرق آسیا
o تدوین «راهبرد ملی هیدروژن» برای صادرات سالانه میلیونها تن هیدروژن یا آمونیاک تا سال ۲۰۴۰
• امارات متحده عربی
o تدوین برنامه ملی هیدروژن با هدف دستیابی به سهم ۲۵ درصدی از بازار جهانی هیدروژن پاک
o توسعه پروژههایی در ابوظبی و دوبی برای تولید هیدروژن از انرژی خورشیدی
o مشارکت در پروژههای مشترک با آلمان و ژاپن برای صادرات هیدروژن
o امضای تفاهمنامه با شرکتهای ژاپنی، آلمانی و کرهای برای تولید و صادرات آمونیاک سبز
o سرمایهگذاری در زیرساختهای سوختهای سنتزی، مانند ایجاد ایستگاههای سوختگیری متانول سبز در مصر برای کشتیهایی که از کانال سوئز عبور میکنند
• عمان: طرح ملی هیدروژن عمان (هیدروم) با هدف جذب ۲۰۰ میلیارد دلار سرمایهگذاری تا ۲۰۵۰ و تبدیل شدن به قطب منطقهای صادرات انرژی پاک
• قطر: پروژههای پرل جیتیال و اوریکس جیتیال برای تبدیل گاز طبیعی به سوختهای مایع با ظرفیتهای بالا
پیشبینیها
• دستیابی به بیش از ۱۰ میلیون تن در سال ظرفیت تولید هیدروژن سبز در این منطقه تا ۲۰۴۰.
• بر اساس گزارش آژانس بینالمللی انرژی تجدیدپذیر، کشورهای خلیج فارس میتوانند تا ۲۰۳۰ بیش از ۲۰ درصد از نیاز جهانی به آمونیاک سبز را تأمین کنند.
شرق آسیا (ژاپن، کره جنوبی، چین)
کشورهای شرق آسیا به دلیل نیاز بالا به انرژی، محدودیت منابع داخلی و اهداف کربنزدایی، سرمایهگذاری گستردهای در حاملهای انرژی پاک داشتهاند. ژاپن و کره جنوبی از پیشگامان توسعه اقتصاد مبتنی بر هیدروژن هستند. این کشورها در حال توسعه فناوریهای حملونقل، نیروگاههای پیل سوختی و زیرساخت واردات هیدروژن هستند.
راهبردهای کلان
o رهبری جهانی در اقتصاد هیدروژنی و توسعه فناوریهای مصرف نهایی
o توسعه زنجیره تأمین سوختهای سنتزی بهمنظور تحقق اهداف برنامه توسعه انرژیهای جایگزین
o همکاریهای تحقیقاتی و انجام پروژههای مشترک برای توسعه سوختهای زیستی
اقدامات و برنامهها
• ژاپن
o نخستین کشوری که در سال ۲۰۱۷ «استراتژی ملی هیدروژن» تصویب کرد.
o واردات هیدروژن از استرالیا و برونئی با کشتیهای ویژه (مجهز به مخازن برودتی)
o توسعه خودروهای پیل سوختی (مانند تویوتا میرای) و زیرساخت سوخترسانی
o استفاده از آمونیاک بهعنوان سوخت نیروگاهی
o واردات آمونیاک از عربستان، استرالیا، و امارات
o توسعه کشتیهای مخصوص حمل آمونیاک و هیدروژن مایع
o احداث نیروگاههای پیل سوختی، حتی در مقیاس خانگی
o توسعه فناوریهای تولید دیمتیل اتر و استفاده از آن بهعنوان سوخت جایگزین در حملونقل
o سرمایهگذاری در فناوریهای سوخت سنتزی، از جمله استفاده از هیدروژن و زیستتوده برای تولید سوختهای مایع
• کره جنوبی
o تدوین «نقشه راه اقتصاد هیدروژنی » با هدف تولید ۶.۲ میلیون دستگاه خودروی هیدروژنی تا سال ۲۰۴۰
o احداث نیروگاههای بزرگ پیل سوختی و توسعه زیرساخت ذخیرهسازی انرژی
o سرمایهگذاری در حملونقل عمومی هیدروژنی (اتوبوس، تاکسی، قطار)
o ساخت زنجیره تأمین داخلی شامل تولید، توزیع و مصرف هیدروژن
• مالزی
o تبدیل گاز طبیعی به سوختهای مایع با استفاده از فرآیند فیشر-تروپش در پالایشگاه شرکت شل در شهر بینتولو
• چین
o سرمایهگذاری عظیم در تحقیق و توسعه پیلهای سوختی، الکترولایزر و زیرساختهای هیدروژنی
o هدفگذاری تولید سالانه ۲۰۰ هزار تن هیدروژن سبز تا سال ۲۰۲۵
o توسعه ناوگان حملونقل عمومی مبتنی بر هیدروژن (اتوبوس، کامیون)
o تولید بزرگترین ظرفیت الکترولایزر در جهان
o تمرکز بر مسیر «هیدروژن خاکستری آبی سبز» بهعنوان مسیر گذار
o استفاده از هیدروژن در صنعت فولاد، حملونقل سنگین و انرژی پشتیبان
o سرمایهگذاری گسترده در فناوریهای تبدیل ذغالسنگ به مایع (سیتیال) و گاز به مایع (جیتیال) برای تولید سوختهای سنتزی از زغالسنگ و گاز طبیعی
o احداث بزرگترین کارخانه تولید متانول از دیاکسید کربن با ظرفیت ۱۱0 هزار تن در سال در شهر شونلی
o تولید بیش از ۲0 هزار تاکسی با سوخت متانول و احداث بیش از هزار ایستگاه سوختگیری متانول در استان شانشی
پیشبینیها
• چین به دلیل ظرفیتهای بالای تجدیدپذیر و تولید صنعتی، احتمالاً بزرگترین تولیدکننده و مصرفکننده هیدروژن جهان تا ۲۰۴۰ خواهد بود.
• ژاپن و کره جنوبی در سالهای آینده جزو بزرگترین واردکنندگان آمونیاک سبز خواهند بود.
استرالیا
استرالیا با بهرهگیری از سرزمین پهناور و منابع خورشیدی گسترده، در حال تبدیل شدن به یکی از تولیدکنندگان اصلی حاملهای انرژی پاک برای صادرات است.
راهبردها
• تبدیل استرالیا به صادرکننده جهانی انرژی تجدیدپذیر در قالب حاملهای انرژی
• استفاده از اراضی کمجمعیت و منابع طبیعی برای تولید برق تجدیدپذیر
• تمرکز بر صادرات آمونیاک و متانول سبز به کشورهای آسیایی
• ایجاد مناطق ویژه صنعتی برای انرژی پاک
اقدامات و برنامهها
• همکاری با ژاپن و کره جنوبی در توسعه زنجیره تأمین هیدروژن
• ساخت بزرگترین پایانه صادرات آمونیاک در غرب استرالیا
• تصویب «راهبرد ملی هیدروژن» در سال ۲۰۱۹
• تخصیص میلیاردها دلار بودجه برای توسعه زنجیره تأمین و صادرات انرژی پاک
پروژههای برجسته
• پروژه «هاب انرژی تجدیدپذیر آسیا » در غرب استرالیا با ظرفیت ۲۶ گیگاوات برق تجدیدپذیر برای تولید هیدروژن و آمونیاک
• پروژه «زنجیره تامین انرژی هیدروژنی » برای تولید و صادرات هیدروژن مایع به ژاپن
پیشبینیها
• بر اساس برآورد آژانس بینالمللی انرژی، استرالیا میتواند تا سال ۲۰۵۰ سهمی بالغ بر ۱۰ درصد از صادرات جهانی هیدروژن را به خود اختصاص دهد.
• انتظار می رود استرالیا تا دهه ۲۰۳۰ سالانه دهها میلیون تن آمونیاک سبز صادر کند.
• استرالیا در آینده نزدیک به یکی از سه صادرکننده اصلی انرژی پاک جهان تبدیل خواهد شد.
• استرالیا با منابع عظیم انرژی خورشیدی و بادی و نزدیکی جغرافیایی به آسیا، یکی از بزرگترین صادرکنندگان بالقوه حاملهای انرژی پاک در جهان خواهد بود.
آفریقا
آفریقا با منابع فراوان انرژی تجدیدپذیر مانند خورشید و باد، پتانسیل بالایی برای تولید هیدروژن سبز و سوختهای سنتزی دارد. فناوریهای تبدیل برق به سوخت میتوانند به کاهش وابستگی به سوختهای فسیلی و توسعه پایدار در این قاره کمک کنند.
راهبردهای کلان
• توسعه زیرساختهای انرژی تجدیدپذیر: سرمایهگذاری در نیروگاههای خورشیدی و بادی برای تأمین برق مورد نیاز تولید هیدروژن
• ایجاد بازارهای صادراتی: توسعه پروژههای صادرات هیدروژن و سوختهای سنتزی به اروپا و سایر مناطق
• توانمندسازی نیروی انسانی: آموزش و توسعه مهارتهای مرتبط با فناوریهای جدید انرژی
• استفاده از منابع طبیعی برای تولید سوختهای سنتزی: مانند استفاده از زغالسنگ در آفریقای جنوبی برای تولید سوختهای مایع
اقدامات و برنامهها
• اجرای پروژههای هیدروژن سبز: کشورهایی مانند آفریقای جنوبی برنامههایی برای توسعه پروژههای هیدروژن سبز با سرمایهگذاریهای کلان دارند.
• پروژههای سوختهای سنتزی: برخی شرکتها در حال برنامهریزی برای تولید سوختهای سنتزی از انرژیهای تجدیدپذیر هستند.
• پروژههای تحقیقاتی: ازجمله برای توسعه فناوریهای تبدیل زغالسنگ به سوختهای مایع در آفریقای جنوبی
پروژههای برجسته
• نیروگاه هیبریدی اویا در آفریقای جنوبی: ترکیبی از انرژی خورشیدی، بادی و سیستم ذخیرهسازی باتری با ظرفیت 333 مگاوات مناسب برای تولید هیدروژن سبز.
• پروژه انزونزی در زیمبابوه: ترکیب نیروگاه آبی با ظرفیت 2000 مگاواتساعت و نیروگاه خورشیدی 300 مگاواتی.
• پالایشگاه سکوندا سیتیال در آفریقای جنوبی: بزرگترین کارخانه تبدیل زغالسنگ به سوختهای مایع با استفاده از فرآیند فیشر-تروپش.
پیشبینیها
با توجه به منابع غنی انرژی تجدیدپذیر و حمایتهای بینالمللی، انتظار میرود آفریقا در دهههای آینده به یکی از تولیدکنندگان اصلی هیدروژن سبز و سوختهای سنتزی تبدیل شود.
آمریکای شمالی
آمریکای شمالی، بهویژه ایالات متحده، در زمینه توسعه فناوریهای ذخیرهسازی انرژی پیشرفته، از جمله هیدروژن و سوختهای سنتزی، پیشرو است. پروژههای متعددی در حال اجرا هستند که به بهبود پایداری شبکه برق و کاهش انتشار گازهای گلخانهای کمک میکنند.
راهبردهای کلان
• تدوین راهبردهای ملی هیدروژن آمریکا و کانادا: این دو کشور اسناد راهبردهای ملی هیدروژن خود را در سال 2020 منتشر کردند.
• سرمایهگذاری در تحقیق و توسعه: حمایت از پروژههای تحقیقاتی برای بهبود فناوریهای ذخیرهسازی انرژی
• توسعه زیرساختهای هیدروژن: ایجاد شبکههای توزیع و ذخیرهسازی هیدروژن در مقیاس بزرگ.
• حمایتهای مالی و مشوقهای دولتی: ارائه یارانهها و مشوقهای مالی برای پروژههای انرژی پاک.
• توسعه سوختهای زیستی پیشرفته: تمرکز بر تولید سوختهای زیستی از منابع غیرغذایی و ضایعات زیستی.
اقدامات و برنامهها
• پروژههای ذخیرهسازی هیدروژن در غارهای نمکی: استفاده از غارهای نمکی برای ذخیرهسازی هیدروژن بهعنوان راهکاری مقرونبهصرفه و ایمن
• پروژههای تحقیقاتی: مانند پروژههای اِنرکِم در کانادا برای تولید متانول و دیمتیل اتر از زبالههای شهری
• برنامههای ایالتی: مانند الزامات استفاده از سوختهای زیستی در ایالتهای مختلف آمریکا
پروژههای برجسته
• پروژه ذخیرهسازی هیدروژن در یوتا: استفاده از غارهای نمکی برای ذخیرهسازی هیدروژن تولیدشده از انرژیهای تجدیدپذیر.
• پروژه دیجی فیولز در لوئیزیانا: بزرگترین کارخانه تولید سوخت سنتزی هواپیما با استفاده از فرآیند فیشر-تروپش و زیستتوده.
• پروژه انرکم: تولید متانول و دیمتیلاتر از زبالههای شهری و زیستتوده در کبک و آلبرتا
پیشبینیها
با توجه به حمایتهای دولتی و پیشرفتهای فناوری، انتظار میرود آمریکای شمالی در دهههای آینده به یکی از مراکز اصلی تولید و ذخیرهسازی هیدروژن و سوختهای سنتزی تبدیل شود.
آمریکای جنوبی
آمریکای جنوبی با منابع فراوان انرژی تجدیدپذیر، بهویژه انرژی آبی، خورشیدی و بادی، پتانسیل بالایی برای تولید هیدروژن سبز و سوختهای سنتزی دارد. کشورهای این منطقه در حال توسعه استراتژیهای ملی برای بهرهبرداری از این پتانسیل هستند.
راهبردهای کلان
• تدوین راهبردهای ملی هیدروژن: کشورهایی مانند شیلی، برزیل و کلمبیا در حال تدوین برنامههای ملی برای توسعه صنعت هیدروژن هستند.
• جذب سرمایهگذاریهای بینالمللی: تلاش برای جذب سرمایهگذاریهای خارجی برای توسعه پروژههای انرژی پاک
• توسعه بازارهای صادراتی: برنامهریزی برای صادرات هیدروژن و سوختهای سنتزی به بازارهای جهانی
• توسعه سوختهای زیستی: استفاده از منابع زیستی متنوع برای تولید سوختهای زیستی، بهویژه در برزیل
اقدامات و برنامهها
• پروژههای هیدروژن سبز در شیلی: شیلی با منابع غنی انرژی تجدیدپذیر، در حال توسعه پروژههای هیدروژن سبز برای تأمین نیاز داخلی و صادرات است.
• پروژههای ترکیبی انرژی در برزیل: برزیل با ترکیب انرژیهای تجدیدپذیر و فناوریهای ذخیرهسازی، به دنبال افزایش پایداری شبکه برق است.
• پروژههای تحقیقاتی: مانند پروژههای مشترک کشورها با یکدیگر برای توسعه فناوریهای تولید سوختهای زیستی.
پروژههای برجسته
• پروژههای هیدروژن در کلمبیا: کلمبیا در حال توسعه پروژههای هیدروژن سبز با هدف کاهش وابستگی به سوختهای فسیلی است.
• پروژههای انرژی پاک در اروگوئه: اروگوئه با توسعه پروژههای انرژی تجدیدپذیر و ذخیرهسازی، به دنبال افزایش سهم انرژی پاک در سبد انرژی خود است.
• پروژه هارو اونی در شیلی: تولید متانول و سوختهای سنتزی از انرژی بادی و دیاکسید کربن با هدف صادرات به اروپا.
پیشبینیها
با توجه به منابع غنی انرژی تجدیدپذیر و تلاشهای کشورهای منطقه برای توسعه فناوریهای نوین، انتظار میرود آمریکای جنوبی در آینده نزدیک به یکی از صادرکنندگان اصلی هیدروژن سبز و سوختهای سنتزی در جهان تبدیل شود.
منابع:
https://www.iea.org/reports/global-hydrogen-review-2024/hydrogen-demand
https://www.iea.org/reports/ammonia-technology-roadmap
https://www.dnv.com/about/statistics-and-insights/hydrogen
https://www.marknteladvisors.com/research-library/global-green-ammonia-market.html
https://www.alliedmarketresearch.com/synthetic-fuel-market-A53653
https://www.marketresearchfuture.com/reports/synthetic-fuels-market-25458
https://www.precedenceresearch.com/synthetic-fuel-market?utm_source=chatgpt.com
https://www.mdpi.com/1996-1073/18/3/552
https://www.bcinsight.crugroup.com/2022/11/30/green-fischer-tropsch-technology-routes
https://knowablemagazine.org/content/article/technology/2023/green-hydrogen-latin-america
https://www.coherentmarketinsights.com/market-insight/synthetic-fuel-market-6151
https://www.precedenceresearch.com/synthetic-fuel-market