Memahami Hidrogen Hijau: Takrifan dan Pembezanya Utama

Apa itu Hidrogen Hijau?

Hidrogen hijau dihasilkan apabila kita memecahkan molekul air melalui proses yang dikenali sebagai elektrolisis, tetapi hanya apabila sumber tenaga boleh diperbaharui seperti cahaya matahari atau angin membekalkan tenaga elektrik yang diperlukan. Secara asasnya, ini bermaksud mengalirkan arus elektrik melalui air (H₂O) untuk memecahkannya kepada gas hidrogen dan oksigen, sekaligus tidak menghasilkan sebarang karbon dioksida dalam proses tersebut. Kaedah tradisional untuk mendapatkan hidrogen tidak begitu bersih, kerana sering bergantung kepada bahan api fosil. Oleh itu, ramai pakar melihat hidrogen hijau sebagai sangat penting untuk mengurangkan gas rumah kaca secara global menurut penyelidikan terkini daripada HERO Future Energies tahun lepas.

Perbezaan antara hidrogen hijau dengan hidrogen kelabu dan biru

• Hidrogen Kelabu : Diperoleh daripada gas asli melalui pereformatan metana stim, yang membebaskan 10-12 kg CO₂ bagi setiap kg hidrogen.
• Hidrogen biru : Menggunakan asas bahan api fosil yang sama tetapi menggabungkan penangkapan dan penyimpanan karbon (CCS) untuk mengurangkan pelepasan sebanyak ~50%.
• Hidrogen hijau : Tidak menghasilkan pelepasan langsung, kerana tenaga boleh diperbaharui memberi kuasa kepada keseluruhan proses elektrolisis.

Walaupun hidrogen kelabu mendominasi 95% daripada pengeluaran semasa, pelepasan kitar hayat hidrogen hijau adalah 75-90% lebih rendah berbanding hidrogen biru (Visualizing Energy, 2024).

Peranan penting tenaga boleh diperbaharui dalam pengeluaran hidrogen hijau

Hidrogen hijau tidak boleh berfungsi tanpa sumber tenaga boleh diperbaharui. Proses elektrolisis memerlukan tenaga empat kali lebih banyak berbanding kaedah konvensional, jadi menghubungkan sistem ini secara langsung ke panel solar atau ladang angin membuat semua perbezaan apabila bercakap tentang meningkatkan pengeluaran secara mampan. Mari kita lihat dengan angka: menghasilkan satu kilogram hidrogen hijau memerlukan kira-kira 50 kilowatt jam elektrik bersih. Mungkin kedengaran banyak, tetapi kita melihat kemajuan nyata di sini kerana harga panel solar telah jatuh secara mendadak dalam dekad yang lalu, jatuh hampir 90% sejak tahun 2010 sahaja. Apabila melihat kemungkinan masa depan, pakar percaya hidrogen hijau akhirnya boleh mengambil alih antara lima belas dan dua puluh peratus daripada apa yang kini berasal dari bahan api fosil di seluruh dunia pada pertengahan tanda abad ini.

Pengeluaran Hidrogen Hijau: Elektrolisis, Teknologi, dan Kapasiti Global

Proses Pengeluaran Hidrogen Hijau Melalui Elektrolisis

Penghasilan hidrogen hijau berlaku melalui proses yang dikenali sebagai elektrolisis, iaitu memecahkan molekul air (H2O) kepada gas hidrogen dan oksigen apabila arus elektrik digunakan. Kadar kecekapan berbeza-beza, antara 70% hingga mungkin 90%, bergantung kepada jenis sistem elektrolizer yang digunakan. Untuk proses ini berfungsi dengan baik, kita memerlukan air bersih dan bekalan kuasa yang konsisten. Kebanyakan sistem semasa menghasilkan sekitar satu kilogram hidrogen bagi setiap lima puluh kilowatt jam tenaga elektrik yang digunakan. Ini tidak buruk jika dibandingkan dengan jumlah tenaga yang digunakan dalam proses industri lain.

Jenis-jenis Elektrolizer: PEM, Alkaline, dan Oksida Pepejal

Elektrolizer alkali mendominasi projek sedia ada disebabkan kos yang lebih rendah, manakala sistem PEM semakin mendapat sambutan dalam aplikasi tenaga boleh diperbaharui berubah-ubah.

Pengintegrasian dengan Kuasa Suria dan Angin untuk Pengeluaran Mampan

Pengintegrasian boleh diperbaharui menangani faktor kos terbesar hidrogen hijau: input tenaga. Tenaga suria dan angin kini mengurangkan kos pengeluaran kepada $3-4/kg (anggaran 2024), turun daripada $6/kg pada 2018. Kemudahan di kawasan beriradiasi tinggi dan berangin memanfaatkan sistem Hybrid , menggabungkan panel suria dengan turbin angin untuk memastikan operasi 24/7.

Kapasiti Pengeluaran Global Semasa dan Negara-negara Terkemuka

Jumlah pengeluaran hidrogen hijau global telah melampaui 1.2 juta tan metrik pada tahun 2024, peningkatan sebanyak 50% sejak tahun 2022. Lebih daripada 80% daripada kapasiti ini berasal daripada projek-projek utama di Timur Tengah, Australia, dan Eropah Utara, yang disokong oleh pelaburan global sebanyak $500 bilion.

Cabaran dalam Mengembangkan Pengeluaran Hidrogen Hijau

Pengembangan menghadapi halangan seperti 9 liter air tulen bagi setiap kilogram hidrogen , yang memerlukan infrastruktur desalinasi maju. Kekangan rantaian bekalan untuk bahan langka seperti iridium (yang digunakan dalam elektroliser PEM) dan paip pengangkutan hidrogen yang terhad turut memperlahankan penerimaan teknologi ini. Walaupun terdapat halangan ini, unjuran kos pada tahun 2030 sebanyak $1.50/kg menunjukkan peningkatan kebolehlaksanaan untuk aplikasi industri.

Faedah Persekitaran dan Ekonomi Hidrogen Hijau

Tiada Pelepasan Karbon Semasa Pengeluaran dan Penggunaan

Pengeluaran hidrogen hijau membebaskan sifar karbon dioksida apabila menggunakan elektrolisis yang dikuasakan oleh tenaga boleh diperbaharui, berbeza dengan hidrogen kelabu yang diperoleh daripada pereforman metana. Pembawa tenaga bersih ini mengekalkan status neutral karbonnya melalui penggunaannya dalam sel bahan api atau proses industri, menghapuskan pelepasan pada setiap peringkat kitar hayat.

Pengurangan Pencemaran Udara dan Pelepasan Gas Rumah Hijau

Menggantikan bahan api fosil dengan hidrogen hijau dalam pengangkutan dan pembuatan mengurangkan oksida nitrogen (NOx) sehingga 45% dan oksida sulfur (SOx) sebanyak 92%, secara ketara memperbaiki kualiti udara bandar.

Analisis Kitar Hayat: Impak Persekitaran Hidrogen Hijau

Satu kajian perbandingan 2023 mendapati pelepasan kitar hayat hidrogen hijau adalah 96% lebih rendah daripada sistem berasaskan gas asli apabila menggunakan kuasa angin lepas pantai. Penggunaan air kekal 30% di bawah kaedah arang batu-ke-hidrogen.

Penciptaan Pekerjaan dalam Sektor Boleh Baharu dan Hidrogen

Rantai nilai hidrogen hijau dijangka mencipta 2.3 juta pekerjaan secara global menjelang 2035 , terutamanya dalam pembuatan elektrolizer dan ladang hibrid solar-angin. Negara-negara seperti Jerman dan Australia sudah melaporkan pertumbuhan tenaga kerja tahunan sebanyak 12-15% dalam peranan berkaitan hidrogen.

Trend Pelaburan dan Keluk Kos yang Menurun

Kos elektrolizer telah menurun sebanyak 60% sejak 2015, dengan pengeluaran hidrogen hijau dijangka mencapai $1.50/kg menjelang 2030—sebuah pengurangan 75% daripada harga 2022. Pelaburan global melepasi $320 bilion pada 2023, didorong oleh perkongsian awam-swasta merentasi 48 strategi hidrogen kebangsaan.

Kebebasan Tenaga dan Kelebihan Geopolitik

Beralih kepada hidrogen hijau yang dikeluarkan secara domestik boleh mengurangkan kos import tenaga negara-negara EU sebanyak $110 bilion setiap tahun sambil mengurangkan gangguan rantaian bekalan yang disebabkan oleh ketidaktentuan pasaran bahan api fosil.

Aplikasi Perindustrian dan Kemajuan Teknologi

Membolehkan pendecabonan dalam industri yang sukar ditangani seperti keluli dan ammonia

Peralihan kepada hidrogen hijau sedang mencetuskan perubahan besar dalam industri yang selama ini bergantung kepada bahan api fosil. Ambil contoh pembuatan keluli, yang menyumbang kira-kira 7% daripada semua pelepasan CO2 global menurut laporan IRENA 2023. Apabila syarikat menggantikan kaedah arang batu tradisional dengan teknik pengurangan langsung berasaskan hidrogen, mereka berjaya mengurangkan pelepasan sebanyak kira-kira 95% bagi setiap tan keluli yang dihasilkan. Dan bukan sahaja keluli, pengeluar ammonia yang beralih daripada gas asli kepada hidrogen hijau berjaya mengurangkan kira-kira 1.8 tan CO2 bagi setiap tan ammonia yang dihasilkan. Angka-angka ini bukan sahaja menarik secara teori, malah mewakili perubahan nyata yang sedang berlaku sekarang di kilang dan loji di seluruh dunia.

Hidrogen hijau dalam pengangkutan berat dan pelayaran

Sel bahan api hidrogen sedang mengatasi batasan bateri untuk trak jarak jauh dan kapal kargo, menawarkan julat 600-800 km setiap isi semula. Ujian maritim menunjukkan kenderaan bertenaga hidrogen mengurangkan pelepasan nitrogen oksida sebanyak 35% berbanding diesel marin konvensional.

Penggunaan dalam penjanaan kuasa dan pemanasan perumahan

Utiliti sedang mencampurkan sehingga 20% hidrogen dengan gas asli dalam paip sedia ada, dengan projek perintis di Eropah menunjukkan pengurangan 12% pelepasan karbon dalam sistem gabungan haba dan kuasa. Projek ENE-FARM Jepun telah memasang 460,000 sel bahan api hidrogen untuk kegunaan perumahan sejak 2020.

Inovasi dalam penyimpanan, pengangkutan, dan teknologi sel bahan api

Kemajuan terkini merangkumi:

• Tangki hidrogen cecair kriogenik yang mencapai kecekapan penyimpanan 97%
• Pembawa organik cecair hidrogen membolehkan pengangkutan maritim yang selamat
• Sel bahan api oksida pepejal mencapai kecekapan elektrik 65% (DOE 2023)

Aplikasi penyeimbangan grid dan penyimpanan tenaga

Pertanian angin Jerman kini menggunakan elektroliser 140 MW untuk menukar tenaga berlebihan kepada hidrogen semasa penjanaan puncak, menstabilkan grid sambil menghasilkan 2,800 tan/tahun hidrogen untuk kegunaan perindustrian.

Penggunaan Global dan Prospek Masa Depan bagi Hidrogen Hijau

Pasaran Muncul dan Projek Perintis di Seluruh Dunia

Pasar hidrogen hijau di seluruh dunia sedang berkembang pada kadar yang luar biasa pada masa ini, dengan projek ujian muncul di lebih daripada tiga puluh lima negara yang berbeza. Ambil contoh Arab Saudi, projek NEOM mereka ingin menghasilkan kira-kira enam ratus lima puluh tan hidrogen bersih setiap hari menjelang tahun 2026. Di Australia, Asian Renewable Energy Hub mempunyai aspirasi yang lebih besar, iaitu mencapai tiga juta lima ratus ribu tan setahun menjelang akhir dekad depan. Negara-negara yang kurang maju dari segi ekonomi juga turut menyertai permainan ini. Tempat seperti Chile dan Namibia mempunyai banyak tenaga suria dan angin yang tidak digunakan, maka mereka sedang menempatkan diri sebagai pengeksport potensial. Syarikat HIF Global di Chile sahaja merancang untuk membina empat belas gigaWatt elektrolizer kira-kira pada tahun 2040. Ke depan, kebanyakan unjuran menunjukkan kita mungkin mencapai hampir lima puluh juta tan pengeluaran hidrogen hijau setiap tahun menjelang 2030, iaitu kira-kira lima kali ganda daripada apa yang dilihat pada tahun 2023.

Sokongan Dasar dan Kolaborasi Antarabangsa Mempercepatkan Penerimaan

Pembuat dasar di seluruh dunia semakin giat mempromosikan strategi hidrogen mereka. Kesatuan Eropah telah menetapkan sasaran yang bercita-cita tinggi bagi Strategi Hidrogennya, iaitu ingin menghasilkan sekurang-kurangnya 10 juta tan hidrogen hijau di dalam sempadan mereka menjelang tahun 2030. Sasaran ini disertai dengan insentif yang cukup lumayan, seperti potongan cukai sebanyak $3 per kilogram yang termaktub dalam Akta Pengurangan Inflasi Amerika Syarikat. Sementara itu, di seberang Lautan Pasifik, Jepun mengambil pendekatan yang berbeza sama sekali. Strategi Asas Hidrogen mereka memberi tumpuan kepada pengimportan bekalan dari tempat-tempat seperti Australia dan Brunei, berbanding membina kemudahan pengeluaran domestik berskala besar. Kerjasama antarabangsa turut berkembang pesat dengan kumpulan seperti Pakta Tindakan Hidrogen G7 yang bekerjasama rapat bersama organisasi seperti Gabungan Hidrogen Hijau Afrika. Kolaborasi-kolaborasi ini bertujuan untuk membina infrastruktur yang merentasi sempadan negara, akhirnya mengurangkan perbelanjaan pengeluaran supaya kita mungkin melihat harga jatuh di bawah $1.50 per kilogram menjelang akhir dekad ini berkat operasi berskala lebih besar.

Mengatasi Kekurangan Infrastruktur dan Cabaran Industri

Agensi Tenaga Baharu Antarabangsa (IRENA) sedang membincangkan satu masalah yang agak besar di sini. Mereka menjangkakan akan wujud kekurangan sebanyak kira-kira $1.5 trilion dalam infrastruktur yang diperlukan menjelang tahun 2030 bagi semua kemudahan pengeluaran, paip saluran dan stesen pengecasan yang kita perlukan. Elektrolizer masih terlalu mahal bagi kebanyakan syarikat untuk tanggung, tetapi keadaan semakin membaik. Harga sebenarnya telah menurun dengan ketara sejak tahun 2018, jatuh kira-kira satu pertiga sehingga mencapai sekitar $800 per kW untuk sistem alkali pada masa ini. Pemain-pemain utama dalam bidang ini sedang bekerja menyelesaikan isu penyimpanan dengan menggunakan teknologi menarik seperti hidrogen cecair kriogenik dan pengangkutan melalui ammonia. Penyeragaman piawaian juga penting. Kesatuan Eropah mempunyai Sistem Jaminan Asal yang memerlukan penerimaan lebih meluas jika kita mahu membuat kemajuan nyata ke arah matlamat sifar bersih 2050 yang ditetapkan di COP28 tahun lepas. Dan jangan lupa tentang pengembangan pelabuhan supaya bahan api hijau ini boleh bergerak merentasi sempadan dengan cekap.

Soalan Lazim

Apa itu Hidrogen Hijau?

Hidrogen hijau dihasilkan menggunakan sumber tenaga boleh diperbaharui, seperti kuasa angin atau solar, melalui proses elektrolisis, yang mengasingkan air kepada hidrogen dan oksigen tanpa membebaskan karbon dioksida.

Bagaimanakah hidrogen hijau berbeza dengan jenis hidrogen lain?

Hidrogen hijau berbeza daripada hidrogen kelabu dan biru kerana ia tidak menghasilkan pelepasan karbon langsung. Hidrogen kelabu dihasilkan daripada gas asli dan membebaskan CO2, manakala hidrogen biru menggunakan penangkapan dan penyimpanan karbon (CCS) untuk meminimumkan pelepasan ini.

Apakah peranan tenaga boleh diperbaharui dalam pengeluaran hidrogen hijau?

Tenaga boleh diperbaharui adalah penting dalam pengeluaran hidrogen hijau kerana ia membekalkan tenaga elektrik yang diperlukan untuk elektrolisis tanpa menghasilkan gas rumah kaca.

Apakah cabaran utama dalam meningkatkan pengeluaran hidrogen hijau?

Antara cabaran utama termasuk keperluan tenaga yang tinggi untuk pengeluaran, keperluan infrastruktur tenaga boleh diperbaharui pada skala besar, dan isu rantaian bekalan bahan jarang yang digunakan dalam elektroliser.

Adakah terdapat faedah ekonomi dalam menggunakan hidrogen hijau?

Ya, hidrogen hijau boleh mencipta peluang pekerjaan dalam sektor tenaga boleh diperbaharui dan hidrogen, mengurangkan pencemaran udara, mengurangkan pelepasan gas rumah kaca, dan menawarkan kebebasan tenaga dengan mengurangkan pergantungan kepada import bahan api fosil.