توليد الكهرباء وتخزينها [4]

    طريقة بديلة أخرى لتوليد الطاقة هي من خلال الهيدروجين، الذي يُمكِّن بالفعل تشغيل المركبات. استخدام الهيدروجين كوقود لا ينبعث منه ثاني أكسيد الكربون أثناء الاستخدام ولكن قد يتم إطلاقه في عملية التصنيع. على سبيل المثال، إن إنتاج الهيدروجين من الوقود الأحفوري مثل الغاز الطبيعي أو البترول أو الفحم يمكن أن يؤدي إلى انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الكبيرة، مما يجعله خيارًا غير مستدام بسبب استنزاف الموارد.

    علاوة على ذلك، استخراج الهيدروجين من مصادر الطاقة الطبيعية مثل الطاقة الشمسية أو الرياح، من خلال تحليل الماء، يقدم انبعاثات منخفضة لثاني أكسيد الكربون. ومع ذلك، فإن هذه الطريقة تتطلب حجوماً كبيرة من الماء، مما يفاقم مشاكل ندرة المياه الحالية نتيجة عوامل مثل الاحتباس الحراري. مع توقع زيادة سكان العالم بشكل مستمر - من حوالي 8 مليارات نسمة حوالي عام 2020 إلى حوالي 9.7 مليار نسمة بحلول عام 2050 و10.4 مليار نسمة بحلول عام 2080 - سيؤدي استخدام الماء في هذ scenario إلى تفاقم مشاكل ندرة المياه.

    يشمل عملية تحليل الماء أيضًا استخدام المعادن النادرة مثل الإريديوم. ووفقًا لمعدل الاستهلاك الحالي، من المتوقع أن يتجاوز استخدام هذه المعادن الموجودة في الاحتياطيات المتاحة بحلول عام 2050، مما يجعلها خيارًا غير مستدام.

البحوث المتعلقة باستخراج الهيدروجين من مياه البحر لا تزال قائمة وقد تصبح بديلاً جديدًا إذا تم تحقيقها دون استخدام المعادن النادرة.

    علاوة على ذلك، يجعل توليد الغاز والكهرباء والهيدروجين من توليد الطاقة الحيوية الهيدروجين مصدر الطاقة الأساسي. يشمل توليد الطاقة الحيوية البيولوجية النفايات البشرية والحيوانية، والمخلفات الزراعية مثل القش وقشور الحبوب ونفايات الطعام والخشب، بالإضافة إلى مواد أخرى حيوية. على سبيل المثال، يمكن لمرحاض الغاز الحيوي المنزلي معالجة روث الأبقار، الذي يحتوي على بكتيريا الميثان. باضافة النفايات البشرية والغذائية والحشائش إلى روث الأبقار، يتخمر وينتج الغاز الحيوي - حوالي 60٪ ميثان و 40٪ ثاني أكسيد الكربون. يمكن استخدام هذا الغاز مباشرة للحرق أو دفع توربين الغاز لتوليد الكهرباء. يمكن أيضًا تنقيته إلى هيدروجين باستخدام أجهزة تحليل البخار. تم تنفيذ أجهزة تحليل البخار على نطاق صغير تجاريًا كأنظمة التوليد المشترك. يُمكن تحويل هذا الهيدروجين إلى هيدريد المغنيسيوم مما يمكن تخزينه بسهولة ونقله.

    تطبيق مباشر لتوليد الطاقة الحيوية هو استخدام الغاز في الأسرة وتجنب الأنظمة المعقدة. تمتص النباتات التي يستهلكها الحيوان ثاني أكسيد الكربون أثناء عملية التصنيع الضوئي وتطلقه كنفايات، يفككها البكتيريا مولدة ثاني أكسيد الكربون. يمكن أن يكون استخدام هذا الغاز كمصدر للطاقة اليومي مفيدًا. مع ارتفاع نسبة الاكتفاء الذاتي للغذاء في براوت فيليدج، مما يؤدي إلى زيادة في أعداد الماشية وبالتالي زيادة نفايات الحيوانات، يصبح توليد الطاقة الحيوية مصدر طاقة هامًا.

النقطة الحاسمة تكمن في اتخاذ قرار بشأن ما إذا كان الغاز الحيوي الناتج يُستخدم مباشرةً كغاز أو ككهرباء أو يُحول إلى هيدروجين، مما يؤثر على تعقيد المعدات. بينما يُفضل أن تكون الأنظمة الأبسط، يمكن أن يختلف الاختيار اعتمادًا على الظروف الإقليمية.