إطلاق العنان لإمكانات Power-to-X: مستقبل حلول الطاقة المستدامة
Power-to-X هي عملية تغيير الطاقة إلى شيء آخر (x). على سبيل المثال، يمكن تحويل الطاقة إلى هيدروجين من خلال التحليل الكهربائي، والذي يمكن بعد ذلك استخدامه بمفرده أو بالاشتراك مع مكونات أخرى لإنشاء وقود أو مواد كيميائية. لا يمكن إكمال التحول الأخضر بدون Power-to-X. في كثير من الحالات، مثل استخدام المركبات الكهربائية أو المضخات الحرارية لتدفئة منازلنا، يمكن استبدال الوقود الأحفوري على الفور بالكهرباء. ومع ذلك، لا يمكن تشغيل كل شيء بالكهرباء أو البطاريات. نظرًا لأنه يمكن استخدام الطاقة كأساس لعملية تصنيع الوقود الأخضر، فإن Power-to-X أمر بالغ الأهمية للاستخدام، على سبيل المثال، في النقل الثقيل والطائرات والسفن والشاحنات. تندرج الإجراءات كثيفة الاستهلاك للطاقة المستخدمة في جزء من إنتاجنا الصناعي ضمن نفس الفئة. يمكن لـ Power-to-X أيضًا أن تضمن حصولنا على المواد الكيميائية التي نحتاجها لصنع المواد البلاستيكية والأدوية والعديد من العناصر الأخرى التي نستخدمها بشكل يومي والتي يتم إنتاجها حاليًا باستخدام الوقود الأحفوري.
كيف يعمل Power-to-X
تستخدم Power-to-X مصادر الطاقة المستدامة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح لتوليد الكهرباء. في المرحلة الأولى من Power-to-X، يتم تحليل الماء (H2O) كهربائياً وتقسيمه إلى هيدروجين (H2) وأكسجين (O2) باستخدام الطاقة (O). بالإضافة إلى استخدامه كوقود مباشر، يمكن أيضًا استخدام الهيدروجين في عملية التخليق مع إضافة النيتروجين (N) أو الكربون (C) من ثاني أكسيد الكربون CO2. يتم إنتاج أنواع وقود ومواد كيميائية جديدة نتيجة لذلك، بما في ذلك الأمونيا والميثانول والميثان. نظرًا لاستخدام الكهرباء في تصنيعها، غالبًا ما يشار إليها باسم الوقود الإلكتروني أو الوقود الكهربائي. يمكن استخدامها كوقود للمركبات مثل الشاحنات والسفن والطائرات. لتمكين Power-to-X، يتم إجراء بحث حول كيفية دمج العمليتين.
أمثلة على Power-to-X
عملية التخليق بالكربون
يمكن توليد أنواع الوقود الإلكتروني بما في ذلك الديزل الإلكتروني والميثانول الإلكتروني والكيروسين الإلكتروني وثنائي ميثيلات الإيثيل (E-DME) والميثان الإلكتروني عن طريق خلط الكربون مع الهيدروجين. هذه الأنواع من الوقود تعادل كيميائياً أنواع الوقود الأحفوري الحالية، مما يجعلها مناسبة للاستخدام في النقل الثقيل على الفور. نظرًا لأنها مصنوعة باستخدام الطاقة المتجددة والكربون الذي نعيد تدويره من الاستخدامات السابقة، فإن أنواع الوقود محايدة للكربون.
عملية التخليق بالنيتروجين
يتم إنشاء الأمونيا الخضراء (الأمونيا الإلكترونية)، والتي يمكن استخدامها كسماد في الزراعة أو في النهاية كوقود للشحن، عن طريق الجمع بين النيتروجين (N) والهيدروجين. حاليًا، تقوم مصانع كبيرة وعالية الاستهلاك للطاقة بتصنيع الأمونيا لاستخدامها في الأسمدة الزراعية. يمثل تصنيع الأمونيا أكثر من 1٪ من جميع انبعاثات الكربون العالمية. لذلك، فإن التحول إلى الأمونيا الإلكترونية سيساعد بشكل كبير في تطوير صناعة زراعية أكثر استدامة.
لماذا Power-to-X ضروري
تعتبر مصادر الطاقة المتجددة مثل الشمس والرياح ضرورية في التحول إلى حضارة خالية من الوقود الأحفوري. في هذه الحالة، تعد القدرة على تخزين الطاقة أمرًا بالغ الأهمية حتى نتمكن من استخدامها حتى عندما لا تكون الشمس مشرقة ولا توجد نسمة. بالإضافة إلى ذلك، لا يمكن تزويد جزء من قطاعات النقل والتصنيع لدينا بالكهرباء وبدلاً من ذلك يحتاج إلى كهرباء محولة إلى شكل آخر. بالنسبة للمركبات مثل السفن والشاحنات والطائرات التي لا يمكنها العمل بالكهرباء أو البطاريات، يمكن لـ Power-to-X تأمين الوقود الذي تحتاجه. يعد Power-to-X أمرًا بالغ الأهمية لتأمين تصنيع العديد من العناصر المصنوعة حاليًا من الوقود الأحفوري، بما في ذلك الطلاء والبوليمرات والأدوية.
الخلاصة
يمكن الانتهاء من الإجراءات في Power-to-X لبعض الوقت. يجب أن تصبح Power-to-X أكثر كفاءة في استخدام الطاقة حتى يكون الوقود المنتج قابلاً للتطبيق وبالتالي قادرًا على المنافسة، على الرغم من أنه سيساعد حقًا في تلبية احتياجات العالم المتزايدة من الطاقة. لا يزال إيجاد الطريقة المثلى لربط تقنيات Power-to-X ببقية نظام الطاقة يمثل تحديًا للباحثين. لإنشاء أفضل تآزر ممكن مع بقية نظام الطاقة منذ البداية، يجب تطوير حلول ذكية من حيث بنية النظام والبيانات والرقمنة والأتمتة.