قدرات عملاقة لإنتاج الهيدروجين الأخضر

الصين تقود العالم مجدداً في «تقنية مناخية» أخرى

قدرات عملاقة لإنتاج الهيدروجين الأخضر
TT

قدرات عملاقة لإنتاج الهيدروجين الأخضر

قدرات عملاقة لإنتاج الهيدروجين الأخضر

في يوليو (تموز) الماضي، حققت شركة «شل» النفطية ومقرها المملكة المتحدة، قفزة نوعية عندما حولت مصنعاً بقدرة 10 ميغاواط، وهو الأكبر في أوروبا، لإنتاج الهيدروجين من الطاقة المتجددة. ويُعد الهيدروجين «الأخضر» مادة نادرة اليوم، ولكنه سيصبح ضرورياً جداً في الاقتصاد الصديق للبيئة مستقبلاً لأنه سيحل محل الوقود الأحفوري في الزراعة والشحن والصناعات الثقيلة.
الهيدروجين الأخضر
ووضعت الدول الأوروبية والولايات المتحدة خططاً كبيرة لبناء المزيد من أجهزة التحليل الكهربائي، أي الآلات التي تَستخدم الكهرباء لفصل وسحب ذرات الهيدروجين من الماء. ولكن كما حصل في سائر التقنيات المناخية كالألواح الشمسية وتوربينات الرياح والبطاريات، سبقت الصين الجميع في السيطرة على مشهد الصناعة ونشر أجهزة التحليل الكهربائي.
في ديسمبر (كانون الأول) الفائت، حققت شركة «سينوبيك» النفطية المملوكة للحكومة الصينية اختراقاً بارزاً بالإعلان عن بناء جهاز تحليل كهربائي للهيدروجين الأخضر بقدرة 300 ميغاواط، سيكون الأكبر في العالم عند إطلاقه العام المقبل. وكانت شركة الإنتاج الكيميائي الصينية «باوفينغ» قد بدأت بتشغيل مصنع للهيدروجين الأخضر بطاقة إنتاجية تصل إلى 200 ميغاواط، بالإضافة إلى انتشار الكثير من المشاريع الصغيرة المشابهة في جميع أنحاء الصين.
لا يعد الهيدروجين الأخضر اليوم منافساً على صعيد الكلفة للهيدروجين المصنوع من الغاز الطبيعي، ويتوقع الخبراء أن يحتاج الأول إلى عشر سنواتٍ على الأقل من الإعانات الحكومية ليشهد انخفاضاً في الكلفة وينجح في اكتساب حصة سوقية. ولكن في الصين، يُعد عددٌ كبيرٌ من منتجي الهيدروجين الأخضر، لا سيما الشركات المملوكة من الدولة، من أهم زبائن صانعي أجهزة التحليل الكهربائي المحليين، الأمر الذي يسهم في تصاعد سريع لمبيعات هذه الأجهزة وتجاوزها بأشواط لتلك التي تشهدها أوروبا والولايات المتحدة.
وفي تقريرٍ نشرته في 21 يناير (كانون الثاني) الماضي، توقعت شركة «بلومبرغ إن إي إف». المتخصصة في استخبارات سوق الطاقة، ارتفاع مبيعات أجهزة التحليل الكهربائي بمعدل أربعة أضعاف في 2022 مقارنةً بالعام الماضي، مع سيطرة الصين على ثلثي الطلب العالمي.
من جهته، لفت مارتن تنغلر، محلل بارز متخصص بصناعة الهيدروجين في شركة «بلومبرغ»، إلى أن «الشركات الصينية المملوكة للدولة حريصة على إظهار مواكبتها للأهداف التي وضعتها الحكومة والمتمثلة بـ(صفر انبعاثات). ولهذا السبب، أخذت هذه الشركات زمام المبادرة وبدأت ببناء مشاريع أكبر من تلك التي نشهدها في مناطق أخرى من العالم».
تفوق الصين
إن تفوّق الصين في صناعة الهيدروجين الأخضر مدفوع بمهاراتها الشمسية. وكانت سيرة الصين في السيطرة على سوق الطاقة الشمسية العالمي قد بدأت، بعد أن سبقتها شركات رائدة مدعومة حكومياً في الولايات المتحدة وألمانيا بوضع أسس مصانع لإنتاج الألواح الشمسية على نطاق تجاري واسع. ولكن وضع الهيدروجين مختلف لأن الصين تسيطر على إنتاج أجهزة التحليل الكهربائي منذ البداية.
وهنا لا بد من الحديث عن الترابط بين المجالين. ففي السنوات العشر الماضية، تصدرت شركات الطاقة الشمسية لائحة زبائن منتجي أجهزة التحليل الكهربائي، كونها تعتمد على الهيدروجين لإنتاج البوليسيليكون الضروري للخلايا الشمسية. وكما الألواح الشمسية، تتسم أجهزة التحليل الكهربائي بانخفاض الكلفة وسهولة إنتاجها بكميات كبيرة في الصين، حيث تباع بربع سعرها في أي بلدٍ منتجٍ آخر بسبب انخفاض كلفة اليد العاملة والمواد الخام. ومع ازدياد الطلب عليها اليوم، يشهد إنتاج أجهزة التحليل الكهربائي في الصين طفرة لافتة –تبدأ من الزبائن المحليين وتتوسع لتستهدف التصدير.
ويرى تنغلر أن «الكثير من العوامل التي مكّنت الشركات الصينية من السيطرة على سوق الطاقة الشمسية يمكن تطبيقها في حالة أجهزة التحليل الكهربائي، خصوصاً أن الكثير من الداخلين الجدد إلى عالم إنتاج هذه الأجهزة من المسيطرين في صناعة الطاقة الشمسية، وأبرزهم (لونجي) صانعة الألواح الشمسية، و(سان غرو) صانعة عواكس الطاقة».
من ناحية أخرى، لا تزال أوروبا والولايات المتحدة قادرتين على اللحاق بالتفوق الصيني. ففي ديسمبر الفائت، كشفت مجموعة «ثيسينكراب» الألمانية أنها تعتزم إنشاء أول جهاز تحليل كهربائي فردي بقدرة واحد غيغاواط في عام 2026 في المملكة العربية السعودية. كما تعمل مصانع في الولايات المتحدة وأوروبا على بناء عددٍ من «المصانع الهائلة الحجم» التي ستتعاون لإنتاج أجهزة تحليل كهربائي عظيمة القوة في السنوات القليلة المقبلة.
ولكن بانتظار عزم شركات أخرى في أوروبا والولايات المتحدة على التحول لاستخدام الهيدروجين الأخضر –أو إجبارها من حكوماتها على الالتزام بقوانين تخفيف انبعاثات الكربون– يرى تنغلر أن مصانع إنتاج أجهزة التحليل الكهربائي هناك ستواجه صعوبة في الحصول على زبائن.
ويختم المحلل قائلاً إن «الكثير من هذه الإمكانات سيظل خاملاً. قد تستطيع هذه الشركات إنتاج أجهزة تحليل كهربائي أكثر من الصين، ولكن الطلب لديها لا يزال متواضعاً».
* «كوارتز»،
- خدمات «تريبيون ميديا»


مقالات ذات صلة

رئيس «أبل» للمطورين الشباب في المنطقة: احتضنوا العملية... وابحثوا عن المتعة في الرحلة

تكنولوجيا تيم كوك في صورة جماعية مع طالبات أكاديمية «أبل» في العاصمة السعودية الرياض (الشرق الأوسط)

رئيس «أبل» للمطورين الشباب في المنطقة: احتضنوا العملية... وابحثوا عن المتعة في الرحلة

نصح تيم كوك، الرئيس التنفيذي لشركة «أبل»، مطوري التطبيقات في المنطقة باحتضان العملية بدلاً من التركيز على النتائج.

مساعد الزياني (دبي)
تكنولوجيا خوارزمية «تيك توك» تُحدث ثورة في تجربة المستخدم مقدمة محتوى مخصصاً بدقة عالية بفضل الذكاء الاصطناعي (أ.ف.ب)

خوارزمية «تيك توك» سر نجاح التطبيق وتحدياته المستقبلية

بينما تواجه «تيك توك» (TikTok) معركة قانونية مع الحكومة الأميركية، يظل العنصر الأبرز الذي ساهم في نجاح التطبيق عالمياً هو خوارزميته العبقرية. هذه الخوارزمية…

عبد العزيز الرشيد (الرياض)
خاص تم تحسين هذه النماذج لمحاكاة سيناريوهات المناخ مثل توقع مسارات الأعاصير مما يسهم في تعزيز الاستعداد للكوارث (شاترستوك)

خاص «آي بي إم» و«ناسا» تسخّران نماذج الذكاء الاصطناعي لمواجهة التحديات المناخية

«الشرق الأوسط» تزور مختبرات أبحاث «IBM» في زيوريخ وتطلع على أحدث نماذج الذكاء الاصطناعي لفهم ديناميكيات المناخ والتنبؤ به.

نسيم رمضان (زيوريخ)
خاص يمثل تحول الترميز الطبي في السعودية خطوة حاسمة نحو تحسين كفاءة النظام الصحي ودقته (شاترستوك)

خاص ما دور «الترميز الطبي» في تحقيق «رؤية 2030» لنظام صحي مستدام؟

من معالجة اللغة الطبيعية إلى التطبيب عن بُعد، يشكل «الترميز الطبي» عامل تغيير مهماً نحو قطاع طبي متطور ومستدام في السعودية.

نسيم رمضان (لندن)
خاص من خلال الاستثمارات الاستراتيجية والشراكات وتطوير البنية التحتية ترسم السعودية مساراً نحو أن تصبح قائداً عالمياً في التكنولوجيا (شاترستوك)

خاص كيف يحقق «الاستقلال في الذكاء الاصطناعي» رؤية السعودية للمستقبل؟

يُعد «استقلال الذكاء الاصطناعي» ركيزة أساسية في استراتيجية المملكة مستفيدة من قوتها الاقتصادية والمبادرات المستقبلية لتوطين إنتاج رقائق الذكاء الاصطناعي.

نسيم رمضان (لندن)

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني
TT

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

صمم نظام ذكاء اصطناعي جديد توربين رياح لأول مرة في التاريخ، وفقاً لمطوره.

نظام ذكاء هندسي ثوري

وأعلنت شركة «EvoPhase» البريطانية أن الذكاء الاصطناعي الخاص بها تخلى عن جميع القواعد الراسخة في هندسة مثل هذه الأجهزة. وبناءً على اختباراتها، فإن اختراعها أكثر كفاءة بسبع مرات من التصميمات الحالية.

تتكون «شفرة برمنغهام» The Birmingham Blade -كما تسمي الشركة التوربين- من ست أذرع موازية للأرض متصلة بمحور عمودي مركزي. وتحتوي كل ذراع على شفرة رأسية، وسطح به موجتان تغيران زاوية هجومهما عبر ارتفاعها وطولها.

لعمل مع سرعات رياح منخفضة

يتم تحسين توربينات الرياح التقليدية لسرعات رياح تبلغ نحو 33 قدماً في الثانية. في المقابل، تم تصميم «الشفرة» لسرعات الرياح المتوسطة المنخفضة النموذجية للمناطق الحضرية مثل برمنغهام، والتي تبلغ نحو 12 قدماً في الثانية. هذا يزيد قليلاً عن ثمانية أميال (13كلم تقريباً) في الساعة.

وتم تحسين التصميم للعمل بين المباني الشاهقة التي تنتج أنماط اضطراب تؤثر على فاعلية تصميمات التوربينات الحضرية الأخرى. وإذا ثبت أن هذا صحيح، فقد يفتح التصميم الباب أمام إنتاج كهرباء غير محدود في المباني المكتبية والسكنية بتكلفة تكاد تكون معدومة.

يقول ليونارد نيكوسان، كبير مسؤولي التكنولوجيا في الشركة، في بيان صحافي: «كان استخدام الذكاء الاصطناعي ضرورياً للتحرر من التحيزات طويلة الأمد التي أثرت على تصميمات التوربينات خلال القرن الماضي. سمح لنا الذكاء الاصطناعي باستكشاف إمكانيات التصميم خارج نطاق التجارب البشرية التقليدية».

وفقاً لنيكوسان، تمكن المصممون من «توليد واختبار وتحسين أكثر من 2000 تصميم لتوربينات الرياح في غضون أسابيع قليلة، ما أدى إلى تسريع عملية التطوير لدينا بشكل كبير وتحقيق ما كان يستغرق سنوات وملايين الجنيهات من خلال الطرق التقليدية».

سحر «التصميم التطوري»

«التصميم التطوري الموجه بالذكاء الاصطناعي» هو منهجية تقوم على نفس فكرة الانتقاء الطبيعي. تبدأ العملية بتوليد آلاف المتغيرات التصميمية التي يتم تقييمها وفقاً لوظيفة «البقاء للأفضل»، والتي تحدد مدى نجاح كل متغير في تلبية أهداف المشروع. ويختار الذكاء الاصطناعي أفضل البدائل لاستخدامها أساساً لتكرارات جديدة، وإعادة الجمع بين الميزات وتنويعها لتطوير إصدارات محسنة.

تتكرر هذه الخطوات حتى يصل الذكاء الاصطناعي إلى حل يحقق تحسين جميع العلامات المهمة مثل الكفاءة الديناميكية الهوائية، والاستقرار الهيكلي، والوزن، أو الاكتناز.

تقول الشركة إن عمليتها تتجنب التحيزات البشرية الموجودة في الهندسة التقليدية. بطبيعتها، تكون الهندسة التقليدية محدودة بالأفكار والمعرفة السابقة.

من ناحية أخرى، يستكشف الذكاء الاصطناعي مجموعة واسعة من الاحتمالات دون القيود في العقل البشري. عندما تجمع بين جيل الذكاء الاصطناعي والتكرار التطوري، يمكن أن يؤدي هذا إلى نتائج مبتكرة تتحدى غالباً الفطرة السليمة ولكنها لا تزال تعمل.

إن نهج التصميم التطوري هذا ليس جديداً تماماً، إذ استخدمت صناعة الطيران والفضاء برامج بهذه القدرات لسنوات. ومثلاً استخدمت شركة «إيرباص»، بالتعاون مع شركة «أوتوديسك»، عملية مماثلة لتصميم حاجز مقصورة خفيف الوزن للغاية لطائراتها من طراز A320وظهرت النتيجة مستوحاة من هياكل العظام الطبيعية، ما أدى إلى انخفاض الوزن بنسبة 45 في المائة مقارنة بالهياكل المماثلة المصممة بالطرق التقليدية.

كما طبقت شركة «جنرال إلكتريك» الخوارزميات التطورية في إعادة تصميم حامل محرك نفاث جديد، مما أدى إلى انخفاض وزن القطعة بنسبة 80 في المائة. وتستخدم وكالة «ناسا» أيضاً هذه التقنية منذ سنوات، ففي عام 2006 استخدمت الوكالة خوارزمية تطورية لتصميم «هوائي متطور».

نجاح توربين «برمنغهام بليد»

لقد طبق فريق المصممين بقيادة الدكتور كيت ويندوز - يول من جامعة برمنغهام هذه العملية التطورية لحل مشكلة تكافح العديد من تصميمات التوربينات لمعالجتها: كيفية العمل بكفاءة في البيئات الحضرية، حيث تكون الرياح أبطأ وأكثر اضطراباً بسبب المباني.

ويقول نيكوسان: «كنا بحاجة إلى توربين يمكنه التقاط سرعات الرياح المنخفضة نسبياً في برمنغهام مع إدارة الاضطرابات الناجمة عن المباني المحيطة. وكان لا بد أن يكون التصميم أيضاً مضغوطاً وخفيف الوزن ليناسب التركيبات على الأسطح».

* مجلة «فاست كومباني» خدمات «تريبيون ميديا»