گسترش استفاده از گاز هيدروژن به‌عنوان سوخت پاك در اسكاتلند
به‌تازگي در مجمع‌الجزاير كوچك اوركني درسواحل شمال شرقي اسكاتلند، يك ايستگاه سوخت‌گيري هيدروژن تأسيس شده است و ساكنان اين مجمع‌الجزاير قصد دارند از اين پس از هيدروژن براي تأمين نيروي خودروها، فرابرها (وسيله‌اي شبيه لنديگراف براي جابه‌جايي مسافر و خودرو) و ديگ‌هاي بخار استفاده كنند؛ البته اين ايستگاه سوخت هيدروژني كه توجه افراد زيادي را نيز به خود جلب كرده است؛ ظاهر متفاوت و خاصي ندارد و در آن مانند پمپ بنزين‌ها تنها پمپ‌هايي براي انتقال سوخت ديده مي‌شود كه براي استفاده از آن‌ها تنها بايد نازل آن‌ها را درست مانند نازل پمپ‌هاي بنزين در مخزن قرار دهيد و منتظر پر شدن مخزن سوخت باشيد.
استفاده از هيدروژن به‌عنوان سوخت پاك از سال ۲۰۱۶ در مجمع‌الجزاير اوركني آغاز شده است و در‌حال‌حاضر در اين جزاير كوچك ۵ ون وجود دارد كه انرژي آن‌ها تنها با هيدروژن تأمين مي‌شود و هيچ نوع گاز گلخانه‌اي يا آلودگي توليد نمي‌كنند. البته تأمين سوخت اين ون‌ها در ابتدا با اشكالاتي مواجه بود؛ زماني‌كه نخستين دستگاه از اين ون‌ها در سال ۲۰۱۷ وارد جزاير اوركني شد، هنوز گاز هيدروژن براي تأمين سوخت آن‌ها در اين جزاير توليد نمي‌شد. مدتي بعد پمپ‌ها راه‌اندازي شدند؛ اما اشكال ديگري نيز بايد در رابطه با اين ون‌ها برطرف مي‌شد و آن هم نبود تعميركاري ماهر براي تعمير آن‌ها بود.
ساكنان اوركني براي برطرف كردن اين اشكال از فرد متخصصي خواستند تا تعمير اين خودروها را به يكي از تعميركاران بومي يادگيري دهد. درضمن آن‌ها براي تسهيل استفاده از هيدروژن در شناورها، براي اپراتورهاي كشتي‌ها چندين دوره‌ي يادگيريي برگزار و پيش‌نويسي از قوانين جديد دريايي نيز تهيه كردند. همچنين طبق برنامه‌ريزي‌هاي انجام‌شده، قرار است نخستين خودروي دريايي و نخستين فرابر كاملا هيدروژني جهان تا سال ۲۰۲۱ كار خود را در اين جزاير آغاز كنند.
چنين اهدافي براي جزاير كوچك اوركني كمي بلندپروازانه و دور از ذهن به انديشه متخصصين ميرسد؛ اما در صورتي كه محقق شوند؛ اين مجمع‌الجزاير به الگويي براي دور شدن از سوخت‌هاي فسيلي تبديل خواهد شد. يكي از شهروندان اين شهر در‌رابطه‌با اين موضوع اين چنين گفته است:
اگر روزي روياي راه‌اندازي يك كشتي كاملا هيدروژني به واقعيت بپيوندند، قطعا ديگران نيز از ما تقليد خواهند كرد.
ساختار هيدروژن برخلاف بنزين و نفت دريايي به اين صورت نيست كه خودش بسوزد و مواد آلاينده توليد كند، بلكه پس از تركيب شدن با اكسيژن منجر به ايجاد واكنش الكترونيكي و درنهايت تأمين نيروي موتور مي‌شود؛ تنها ماده‌ي خروجي از خودرو پس از مصرف هيدروژن، آب خالص است؛ به عبارت ديگر اين ماده‌ي سوختي اصلا باعث آلودگي و توليد گازهاي گلخانه‌اي (مانند دياكسيد) نمي‌شود و درنتيجه پديده‌ي گرم شدن جهاني را نيز به همراه ندارد. هيدروژن مي‌تواند علاوه‌بر تأمين سوخت خودروها، براي گرمايش ساختمان‌ها، تأمين نيروي تجهيزات برقي، قطارها، فرابرها، كشتي‌هاي باربري و همچنين تأمين نيروي لازم براي انجام فرآيندهاي صنعتي نيز استفاده شود.
يكي از مزاياي گاز هيدروژن، امكان ذخيره‌سازي طولاني آن و انتقال به نقاط ديگر است
امكان ذخيره‌سازي طولاني‌مدت گاز هيدروژن و انتقال آن به نقاط ديگر، يكي ديگر از مزاياي اين سوخت پاك محسوب مي‌شود. يكي از مشاوران شركت بلومبرگ نيو انرژي فايننس در يكي از مقاله‌هاي خود اذعان كرده است كه هيدروژن يكي از بهترين مواد براي ذخيره‌سازي طولاني‌مدت (بيشتر از چند روز) محسوب مي‌شود و مي‌توان آن را در باتري ذخيره كرد.
البته هيدروژن دركنار مزاياي خود معايبي هم دارد. توليد اين ماده به شكل گاز كار پيچيده‌اي است؛ اگرچه هيدروژن فراوان‌ترين ماده در جهان محسوب مي‌شود اما ميزان بسيار كمي از آن را مي‌توان به‌عنوان گاز استفاده كرد (اين كار بسيار دشوار‌تر از ايجاد پيوند قوي اين ماده با اكسيژن براي توليد آب است). براي تبديل هيدروژن به گاز بايد پيوند اكسيژن و هيدروژن را شكست كه نيازمند برق زيادي است و در بسياري از موارد برق مورد نياز براي انجام اين كار از منابع انرژي سبز و پاك تأمين نمي‌شود. درضمن برق مصرفي در اين فرايند مي‌تواند در زمينه‌هاي ديگر (مثلا تأمين نيروي خودروهاي برقي) به كار رود.
روش كم‌هزينه‌‌تر توليد گاز هيدروژن، استفاده از گاز متان و روش جذب و ذخيرهي كربن (CCS) است. برخي از متخصص كارشناسان معتقدند كه با اين روش مي‌توان ميزان بيشتري از اين گاز را توليد كرد؛ اما اين روش نيز آلودگي دارد؛ البته نتايج پژوهشي كه در فوريه ۲۰۱۹ انجام شد، نشان داد كه هزينهي توليد گاز هيدروژن با استفاده از نيروي برقي كه ازطريق منابع انرژيهاي تجديدپذير تأمين مي‌شود؛ مي‌تواند در طول يك دهه با هزينهي توليد اين ماده با روش CCS قابل رقابت باشد.
توليد سوخت هيدروژن هزينهي زيادي دارد
البته در جزاير اوركني توليد هيدروژن با استفاده از برق به خوبي جواب داده است. درضمن اين جزاير يكي از بخش‌‌هاي انگلستان با يشترين تعداد وسايل نقليه‌ي الكترونيكي محسوب مي‌شود. به‌لطف برخورداري اين جزاير از منابع انرژي پاك مانند انرژي توليدي از نيروي امواج و جزر و مد، برقي كه در اين جزاير با استفاده از اين منابع توليد مي‌شود، بيش از نياز ساكنان آن‌ها است.
اين ميزان برق كه از انرژي باد، امواج و جزر و مد تأمين مي‌شود، به‌حدي است كه حتي پس از استفاده از آن در شبكه‌ي ملي انگلستان باز هم ۱۳۰ درصد از انرژي مورد نياز ساكنان اوركني را تأمين مي‌كند؛ به‌‌عبارت ديگر تمام برق مورد نياز اين جزاير با استفاده از منابع انرژي پاك توليد مي‌شود.
ذخيرهي هيدروژن در مقياس وسيع دشوار است؛ زيرا هنوز باتري‌هاي بسيار بزرگ براي ذخيره‌سازي گسترده ساخته نشده‌اند و از سويي ديگر گاهي اوقات بايد براي جلوگيري از آسيب رسيدن به خطوط برق‌رساني سرزمين اصلي، فعاليت‌هاي توربين‌هايي كه نيروي آن‌ها با انرژي باد و جزر و مد تأمين مي‌شود، متوقف شود؛ زيرا رفع اشكال اين شبكه‌ها و به‌روز‌رساني آن‌ها هزينهي زيادي دارد.
اين محدوديت‌ها ساكنان جزاير اوركني را آزار مي‌دهد و از سويي ديگر استفاده از انرژيهاي پاك براي آن‌ها هزينه زيادي دارد؛ البته آن‌ها ترجيح مي‌دهند توربين‌ها به فعاليت خود ادامه دهند يا به‌دنبال راه‌هايي براي استفاده از انرژي آن‌ها هستند؛ بنابراين آن‌ها مدتي پيش تصميم گرفتند از انرژي پاك توليد‌شده‌ي مازاد بر مصرف براي توليد هيدروژن استفاده كنند.
توليد هيدروژن
گاز هيدروژن مصرفي ساكنان جزاير اوركني، از جزيره‌اي به نام ايدي (Eday) تأمين مي‌شود كه ۱۳۰ نفر جمعيت دارد. ايدي جزيره‌اي است كه ساكنان آن ميزان زيادي از انرژي پاك را در اختيار دارند؛ اما نمي‌توانند از آن استفاده كنند.
در اين جزيره در سال ۲۰۱۲ يك توربين بادي اختصاصي ساخته شد كه برق توليدي آن به انگلستان فروخته مي‌شود و در شبكه‌ي برق ملي اين كشور به مصرف ميرسد و مردم ايدي از اين طريق درآمد خوبي كسب مي‌كنند؛ البته اپراتور شبكه‌ي ملي برق‌رساني انگلستان اواخر سال ميلادي گذشته اعلام كرد كه توربين‌هاي جديد زيادي در شمال اسكاتلند ساخته شده است كه تمام برق توليدي آن‌ها به مصرف نمي‌رسد.
جزيره‌ي ايدي در مكاني واقع شده است كه مركز انرژي دريايي اروپا (EMEC)، سازمان جهاني پيشتازي براي استفاده از انرژي جزر و مد، تلاش مي‌كند توربين‌هاي جزر و مدي جديدي را در آب‌هاي پرتلاطم اطراف جزيره مورد بهره‌برداري قرار دهد. جزيره‌ي ايدي با دسترسي به دو منبع قابل‌اعتماد براي توليد انرژي پاك، مكاني ايده‌آل براي شروع توليد گاز هيدروژن است؛ اما ساكنان اين جزيره قبلا توانايي خود را براي توليد گاز هيدروژن محك زده‌اند.
پژوهشگران جزاير اوركني پس از دريافت ۱٫۴ ميليون پوند كمك هزينه از دولت انگلستان، پژوهشي درباره‌ي اين موضوع انجام دادند و به پاسخ سؤال خود رسيدند. آن‌ها تانكي سبز به اندازه‌ي تانك كاميون‌هاي باربري را پر از آب كردند و براي جدا كردن اتم اكسيژن و هيدروژن در مولكول‌هاي آب، برق را وارد آب كردند (به اين فرايند برق‌كافت يا الكتروليز مي‌گويند). پس از انجام اين فرايند، اكسيژن بدون هيچ خطري در هواي آزاد رها شد و هيدروژن باقي‌مانده نيز پس از فشرده‌سازي در مخزن‌هاي مخصوص ذخيره شد.
مخازن حاوي نيتروژن ابتدا براي تأمين نيروي كارهايي كه به انرژي زيادي نياز نداشتند، مصرف مي‌شدند. هيدروژن پس از تبديل شدن به الكتريسيته و ذخيره‌سازي در پيل‌هاي سوختي موجود در بندر كيركوال، براي روشن كردن لامپ‌هاي كشتي‌ها و گرمايش سالن خدمه، مورد استفاده قرار مي‌گرفتند.
بنابراين اگر روزي باد زيادي بوزد، امكان توليد و ذخيره‌سازي هيدروژن براي روشن كردن لامپ‌ها در دو يا چند روز پس از آن وجود دارد.
پس از انجام اين پروژه، پروژه‌هاي جديد ديگر يكي پس از ديگري اجرا شدند و ايستگاه دوم توليد گاز هيدروژن با فرايند برق‌كافت در جزيره‌ي شاپينساي ايجاد شد. راه‌اندازي ديگ بخار هيدروژني براي يك مدرسه و اقداماتي براي ساخت فرابر هيدروژني نيز از ديگر پروژه‌ها بود. درعين حال چندين ايستگاه سوخت هيدروژن و پنج ون هيدروژني ديگر نيز در اين جزاير راه‌اندازي شد؛ البته مردم اوركني اهداف ديگري را نيز دنبال مي‌كردند.
فرابرهاي ديزلي سروصداي زيادي دارند و آرامش را از مسافران مي‌گيرند؛ اما موتور فرابرهاي هيدروژني اصلا آلودگي صوتي ندارند. پس از راه‌اندازي نسل جديد فرابر در جزاير اوركني، برخي از شركت‌ها و دولت‌ها براي كاهش آلودگي ناشي از كشتي‌هاي ديزلي كه بيش از ۲ درصد كل دياكسيد كربن جهان را توليد مي‌كنند، به فكر استفاده از فرابرهاي هيدروژني افتادند. حتي متخصص كارشناسان سازمان آب و هواي اروپا (European Climate Foundation) معتقدند كه فرابر هيدروژني جزاير اوركني، نمونه‌ي خوبي از وسيله حمل‌و‌نقل دريايي پاك است.
مجمع‌الجزاير اوركني كه از جزاير كوچكي تشكيل شده، و براي جابه‌جايي روزانه‌ي كالاها، داروها و اشخاص بين بنادر مختلف، به ميزان زيادي به حمل‌و‌نقل دريايي و فرابرها وابسته است؛ اما فرابرها حدود يك سوم از سوخت‌هاي فسيلي اين جزاير را مصرف مي‌كنند و مانع بزرگي براي تبديل شدن جزاير به مكاني سبز هستند.
جان كليپشام، سرپرست بخش مديريت هيدروژن در مركز انرژي دريايي اروپا، معتقد است استفاده از فرابر هيدروژني يكي از روش‌هاي بسيار خوب كاهش توليد دياكسيد كربن در بخش حمل‌و‌نقل دريايي است.
جزيره‌ي شاپينساي (Shaponsay) با ۳۰۰ نفر جمعيت، تپه‌ها و سواحل بسيار خوبي را نيز در خود جاي داده است. در سال ۲۰۱۲ در دامنه‌هاي اين جزيره دوربين‌هاي بادي زيادي نصب شد كه به اندازه‌ي كافي درآمد دارند و بودجه‌ي يادگيريي اين جزيره را تأمين مي‌كنند. درضمن يك تاكسي برقي نيز در اين جزيره فعاليت مي‌كند. درگذشته ۳۶ درصد از انرژي توليدي توربين‌هاي بادي شاپينساي هدر مي‌رفت؛ اما چند سال بعد مسئولان چند سازمان از اين جزيره بازديد كردند و تصميم گرفتند از برق مازاد بر مصرف اين جزيره براي توليد گاز هيدروژن استفاده كنند و با ساكنان جزيره نيز به توافق رسيدند.
عمليات ساخت ايستگاه توليد برق با استفاده از روش الكتروليز در اين جزيره در سال ۲۰۱۸ آغاز شد و در آينده‌اي نزديك با ظرفيت ۵۰۰ كيلوگرم در روز به بهره‌برداري ميرسد. محصول اين ايستگاه تقريبا براي تردد فرابر بين شاپينساي و بندر كيركوال كافي است. در‌حال‌حاضر مردم شاپينساي برق مازاد بر مصرف خود را مي‌فروشند و به‌جاي آن يك ديگ بخار هيدروژني كاتاليزوري براي گرمايش كلاس‌هاي يك مدرسه گرفته‌اند.
فرابر هيدروژني مسير بين شاپينساي- كيريكوال نيز بدون هيچ اشكالي به كار خود ادامه مي‌دهد. شايد روزي دوران لنديگراف‌هاي ديزلي به پايان برسد؛ اما نمي‌توان درباره‌ي اين موضوع با قطعيت انديشه متخصصين داد؛ زيرا فرابر هيدروژني مجمع‌الجزاير اوركني تنها يك نمونه‌ي اوليه است و ساختن نمونه‌هاي مشابه چند سال يا حتي چند دهه طول مي‌كشد.
پروژه‌هاي زيادي براي ساختن فرابرهاي هيدروژني در حال اجرا است
البته وعده‌هاي ابتدايي در اين زمينه داده شده و پروژه‌ي ساخت يك فرابر هيدروژني ديگر در بندر پورت گِلسگاو (Port Glasgow) كه كارخانه‌ي كشتي‌سازي فِرگوسن مَرين (Ferguson Marine) در حال اجرا است. درضمن در كاليفرنيا نيز قرار است در پروژه‌اي تحت‌عنوان Water-Go-Round يك فرابر هيدروژني تا اواخر سال ميلادي جاري ساخته شود.
طرح اوليه‌ي فرابر هيدروژني پروژه‌ي Water-Go-Round
همچنين پژوهشگران نروژي و سوئدي در حال كار كردن روي فناوري جديدي جهت ساخت شناورهاي هيدروژني بزرگ‌تري هستند و مسئولان يك شركت كشتي‌سازي ژاپني بسيار بزرگ هم تصميم خود را براي ساخت يك كشتي باربري كاملا هيدروژني ۲۰۰ متري تا سال ۲۰۵۰ اعلام كرده‌اند. مسئولان امر كشورهاي عضو سازمان بين‌المللي دريايي (IMO) در آوريل ۲۰۱۸ با تشكيل جلسه‌اي در مقر اين سازمان در لندن متعهد شدند ميزان توليد دياكسيد كربن در بخش حمل‌و‌نقل دريايي را تا سال ۲۰۵۰ تا ۵۰ درصد (در مقايسه با ميزان توليدي در سال ۲۰۰۸) كاهش دهند.اين رويكرد براي هر كشوري تغيير بزرگي محسوب مي‌شود.
وجود دومين پايانه‌ي نفتي انگلستان در يكي از شهرهاي مجمع‌الجزاير اوركني به نام فلوتا (Flotta)، يكي ديگر از موانع بزرگ ديگر براي تبديل اين مجمع‌الجزاير به مكاني سبز است؛ اين پايانه‌ي نفتي نشان مي‌دهد كه سوخت‌هاي فسيلي هنوز هم در اين جزاير مصرف مي‌شوند. درضمن صنعت نفت درآمد تعداد قابل توجهي از ساكنان اين جزيره را تأمين مي‌كند؛ البته اكنون انرژيهاي تجديدپذير و پاك مي‌توانند فرصت‌هاي شغلي و درآمد خوبي براي جوانان فراهم كنند كه مي‌تواند بيشتر از درآمد كشاورزي و سوخت‌هاي فسيلي باشد.
بسياري از مردم جزاير اوركني از اينكه فناوري‌هاي پيچيده‌اي در اختيار دارند، افتخار مي‌كنند و قصد دارند مشاغل حرفه‌اي خوبي نيز براي جوانان خود ايجاد كنند. همچنين استفاده از انرژيهاي پاك در جزاير اوركني مي‌تواند زمينه‌ساز كاهش استفاده از سوخت‌هاي فسيلي در مناطق و شهرهاي كوچكي باشد كه بودجه‌ي خوبي در اختيار دارند.
هم انديشي ها