المصدر: University of Shanghai for Science and Technology
الفكرة الأساسية
استعراض التطورات الحديثة في إنتاج الهيدروجين من مصادر الطاقة المتجددة، وتقييم الفوائد الاقتصادية والبيئية لهذه العمليات مقارنةً بالإنتاج التقليدي للهيدروجين من الوقود الأحفوري.
تفاصيل القصة
في الماضي، كان يتم إنتاج الهيدروجين بشكل رئيسي من الوقود الأحفوري، مما تسبب في مشاكل طاقة وبيئية معينة. ولكن مع تطور أنظمة الطاقة منخفضة الكربون، تطورت تقنية إنتاج الهيدروجين من الطاقة المتجددة بسرعة وأصبحت واحدة من محاور البحث في السنوات الأخيرة.
ومع ذلك، فإن العمل القائم لا يزال محدودًا بأنظمة إنتاج الهيدروجين صغيرة النطاق، وهناك نقص في الأبحاث الشاملة على النظام الكامل لإنتاج وتخزين ونقل واستخدام الهيدروجين (PSTUH2S)*. يهدف هذا البحث إلى سد هذه الفجوات من خلال تقديم نماذج فيزيائية ورياضية محددة لنظام كامل لإنتاج وتخزين ونقل واستخدام الهيدروجين PSTUH2S*، مع التركيز على إنتاج الهيدروجين بكميات كبيرة من طاقة الكهرمائية المتجددة وتخزين الهيدروجين وطرق نقله المختلفة وطرق استهلاكه في مجالات متعددة. كما يتم تقديم نموذج تحسين غير خطي متعدد الأهداف لتحقيق أقصى الفوائد الاقتصادية والطاقة والبيئية من النظام الكامل لإنتاج وتخزين ونقل واستخدام الهيدروجين PSTUH2S*، والذي يتم حله باستخدام طريقة هجينة تجمع بين الطريقة غير الخطية، ومحلل CPLEX*، وطريقة محاكاة الإنتاج المتسلسلة.
من خلال دراسات الحالة التي تم إجراؤها في منطقة شمال غرب الصين، أظهرت النتائج أن استخدام فائض الطاقة المتجددة لإنتاج الهيدروجين يمكن أن يقلل من تقليص الطاقة المتجددة بمقدار 3.61/11.87/14.72 مليار كيلوواط/ساعة في السنوات 2025/2030/2035 على التوالي، مما يساهم في زيادة نسبة استهلاك الطاقة المتجددة بنسبة تتراوح بين 4.98% إلى 10.09% وخفض ملايين الأطنان من انبعاثات الكربون في هذه السنوات. أما من الناحية الاقتصادية، يمكن أن يحقق النظام المقترح توفيرًا في التكاليف بقيمة 190.44 مليون دولار في عام 2025، و634.66 مليون دولار في عام 2030، و865.87 مليون دولار في عام 2035. يبرز هذا البحث الفوائد الهامة لنظام كامل لإنتاج وتخزين ونقل واستخدام الهيدروجين PSTUH2S* في تعزيز استهلاك الطاقة المتجددة، وخفض انبعاثات الكربون، وتحسين الاقتصاد بشكل عام.
المصطلحات الأساسية*