تولید صنعتی هیدروژن از انرژی‌های تجدیدپذیر

سالانه بیش از 60 میلیون تن هیدروژن برای اهداف صنعتی مثل تولید آمونیاک، کراکینگ هیدروژن و حذف سولفور از سوخت‌های فسیلی تولید می‌شود.

به گزارش «انرژی امروز» بیشترین مقدار این هیدروژن از گازدهی زغال سنگ با تبدیل متان با بخار SMR تولید می‌شود اما هر کدام از این روش‌ها مقدار زیادی انرژی لازم دارند و مقادیر زیادی هم گاز دی‌اکسید کربن تولید می‌کنند.

مقدار کمی هم هیدروژن از طریق الکترولیز آب تولید می‌شود که درصورتی که برق مورد نیاز از منابع تجدید شونده تامین شود،‌ راه‌حل پایداری خواهد بود.

درواقع، تولید هیدروژن از منابع تجدیدشوند برق،‌ ایده جدیدی نیست. تا سال 1960 در نروژ هیدروژن از برق آبی تولید و در آمونیاک سازی استفاده می‌شد که ماده‌ای اساسی در تولید کودهای کشاورزی است.

اما قیمت کم گاز و ظهور روش‌های SMR باعث شد انتشارات کربن نادیده گرفته شود و این تکنولوژی‌های تولید هیدروژن از تجدیدپذیرها کنار گذاشته شود.

اما امروزه هزینه‌های تولید برق از تجدیدپذیرها به شدت افت کرده است و روش تولید هیدروژن از تجدیدپذیرها دوباره می‌تواند با روش‌ها SMR به رقابت برخیزد.

مناطقی که تولید برق‌آبی در آن‌ها زیاد است یا مناطقی که از منابع ژئوترمال بهره می‌برند، مناطقی مثل ایسلند یا نروژ، بهره‌گیری از سایت‌های الکترولیز بسیار مقرون به صرفه خواهد بود.

اخیرا با احداث مزارع بادی در موروکو، و نیروگاه‌های خورشیدی در دبی و شیلی،‌ و کاهش هزینه‌های تولید برق تجدیدپذیر به 30 دلار در هر مگاوات ساعت، رقابت با روش SMR همراه باتکنولوژی جذب  ذخیره‌سازی کربن هم بالا رفته است.

قیمت تنها موضوعی نیست که در تولید هیدروژن مورد توجه است. برای رقابت‌پذیر بودن در این صنعت، الکترولیزها باید فاکتور بهره‌برداری بالایی هم داشته باشند، یعنی بتوانند چندین هزار ساعت در سال کار کنند.

وقتی شرایط محیاست، تولید صنعتی هیدروژن با این روش پیامدهای بسیاری برای پایداری صنایع خواهد داشت.

حدود نیمی از هیدروژن تولیدی در تولید آمونیاک استفده می‌شود. تولید آمونیاک به تنهایی سالانه 360 میلیون تن CO2 تولید می‌کند که یک درصد کل انتشارات دنیاست.

تا سال 2050، ‌انتظار می‌رود مصرف آمونیاک تا حدود 60 درصد افزایش یابد.

بازار تکنولوژی‌های تولید هیدروژن دوست‌دار محیط زیست را می‌توان برای کاهش تغییرات اقلیم گسترش داد. روش‌های تولید SMR به همراه تکنولوژی‌های جذب و ذخیره‌سازی کربن CCS گزینه‌های اقتصادی هستند.

البته بسیاری از کشورها در حال تولید متان مصنوعی با دیگر هیدروکربن‌ها با هیدروژن تجدیدپذیر هستند، ‌به ویژه در زمینه جایگزینی با SMR، و تولید آمونیاک با هیدروژن تولید شده از انرژی‌های تجدیدپذیر ساده‌ترین و اولین قدم است.

بر همین اساس آمونیاک یکی از محصولاتی است که سهم بالایی  از کل تولید پتروشیمی در ایران را دارد. این ماده کاربردهای زیادی  از جمله در تولید کودهای شیمیایی دارد. از طرفی این ماده در تولید مبرد حرارتی، ‌تولید اولیه اسید نیتریک و مواد منفجره، ‌تولید آکرونتریل و الیاف سنتزی و… نیز تصفیه فاضلاب کاربرد دارد.

آمارهای نشان می‌دهد حجم تولید این محصول در ایران در سال 1393 برابر با 3239 هزار تن بوده است. ایران بیش از 23 درصد ظرفیت تولید آمونیاک را در خاورمیانه در اختیار دارد که این مقدار تولید برابر با دو درصد کل ظرفیت تولید دنیاست.

پتروشیمی پردیس و رازی هم مهمترین مجتمع‌های تولید کننده این ماده در ایران هستند.

مقدار انتشار گاز دی‌اکسید کربن از تولید آمونیاک در ایران برابر با 6709 گیگاتن است.

با توجه به ظرفیت‌های بالای کشور در تولید انرژی‌های تجدیدپذیر مخصوصا خورشیدی،‌ و با توجه به تعهدات ایران در COP21، برای کاهش چهار درصدی انتشارات گازهای گلخانه‌ای خود تا 2020،‌ امید است با استفاده از برق تولیدی تجدیدپذیر در تولید آمونیاک، مقدار انتشار گازهای گلخانه‌ای در ایران نیز کاهش یابد.