هیدروژن: ذخائر استراتژیک

عرضۀ جهانی هیدروژن سبز پیوسته متغیر و در برابر اختلال آسیب پذیر خواهد بود. بنابراین واردکنندگان آینده، از جمله چین، اروپا، و ایالات متحده، به ذخایر استراتژیک هیدروژن نیاز خواهند داشت و برای سهولت عرضۀ آن به طور مؤثر، نیازمند هماهنگی در استفاده از این ذخایر هستند. نیک کرافورد در سومین سری مقالات پیرامون نقش هیدروژن در استراتژی انرژی آینده، در این باره توضیح می ­دهد:

قرار است کشورهای سراسر جهان برای رساندن میزان انتشار دی اکسید کربن به صفر خالص، از هیدروژن سبز و سوخت های هیدروژنی استفاده کنند. کشتیرانی، حمل و نقل هوایی و زمینی و صنایع فولاد، سیمان و کود، همه به دنبال هیدروژن سبز به عنوان بهترین جایگزین برای سوخت ­های فسیلی هستند.

این صنایع به یک منبع مطمئن هیدروژن سبز نیاز خواهند داشت. این منابع بیشتر از کشورهایی تأمین می­شود که تولید هیدروژن در آن ­ها ارزان تر است، کشورهایی که دارای نیروی باد و انرژی خورشیدی فراوان هستند. اما علیرغم فراوانی منابع تجدیدپذیر، دسترسی به آن ­ها هر سال و ماه نسبت به قبل از آن به شدت تغییر می­ کند. عرضه هیدروژن همچنین ممکن است به خاطر بی ثباتی و اختلافات سیاسی، درست مانند سایر منابع انرژی دچار اختلال شود.

بازار هیدروژن سبز فشرده و سخت و سرمایه گذاری در ذخیره سازی و ایجاد ذخایر فصلی و استراتژیک برای آن  از نظر امنیت عرضه، فوق العاده حیاتی خواهد بود. در هر صورت برخی از کشورها به ذخایر کشورهای دیگر تکیه خواهند کرد و برای مدیریت نوسانات بزرگ در عرضه جهانی این کالا به هماهنگی بین المللی نیاز خواهد بود.

 عرضۀ ناپایدار

هیدروژن سبز دقیقا مانند گاز طبیعی در برابر نوسانات شدید قیمت آسیب پذیر خواهد بود. اما دلیل این آسیب پذیری برخلاف گاز طبیعی، نوسانات تقاضا نیست. گاز طبیعی برای گرمایش خانگی استفاده می شود، بنابراین در هنگام سرما تقاضا افزایش می یابد. از گاز طبیعی همچنین برای تولید برق استفاده می شود، بنابراین زمانی که سایر منابع تولید برق مانند انرژی های تجدید پذیر کم شوند، این تقاضا افزایش می یابد. در مقابل، هیدروژن و سوخت های هیدروژنی عمدتا در حمل و نقل و صنعت استفاده می شود که تقاضای ثابت تری دارند. تنها چند کشور معدود نظیر ژاپن برای استفاده از هیدروژن در تولید برق و گرمایش خانگی در مقیاس وسیع برنامه ریزی کرده اند. عامل اصلی نوسانات قیمت هیدروژن سبز، عرضۀ متزلزل آن است. در صورتی که تولید گاز طبیعی پایدار و ثابت است، چهار عامل اصلی موجب نوسان تولید هیدروژن سبز و آسیب پذیری آن در برابر اختلال است:

اولین عامل، تغییر فصل است. هیدروژن سبز متکی به منابع تجدیدپذیر برق است، بنابراین تولید آن بسته به مقدار انرژی حاصله از خورشید و باد متفاوت خواهد بود. این نوسانات فصلی می تواند چشمگیر باشد. همان طور که نمودار زیر نشان می دهد، در ایالات متحده بین سال های 2016 و 2020، بین بهترین و بدترین ماه های تولید برق حاصل از نیروی باد و خورشید تفاوت زیادی وجود داشته است. این در حالی است که ایالات متحده کشوری با ابعاد قاره ای و با طیف گسترده ای از الگوهای آب و هوایی است که قادرند تا حدی یکدیگر را در همه زمان های سال جبران کنند. در حالی که در کشورهای کوچکتر این تغییرات فصلی حتی بیشتر هم می شود. (محاسبات نویسنده مبتنی بر داده های اداره اطلاعات انرژی ایالات متحده (بدون در نظر گرفتن تعدیلات لازم برای تغییرات سالانۀ ظرفیت باد و خورشید) است.)

دومین عامل، نوسانات بین سالی تولید برق از انرژی های تجدیدپذیر به دلیل تفاوت آب و هوا از سال به سال و نیز وقفه های ناشی از تعمیر و نگهداری های دوره ای [نیروگاه ها] است. برای مزارع بادی، متوسط سالانۀ انحراف استاندارد حدود 6 درصد در نظر گرفته شده است. اما برخی از کشورها در معرض نوسانات بزرگتر بوده و در بعضی از سال ها شاهد نوسانات تولید بسیار بیشتر از 6 درصد خواهند بود. علاوه بر این، اطلاعات کمی در مورد نوسانات فصلی و بین سالی انرژی بادی و خورشیدی در بسیاری از کشورهایی که انتظار می‌رود صادرکنندگان اصلی هیدروژن سبز باشند، وجود دارد.

عامل سوم پتانسیل ایجاد اختلالات پراکنده در تولید هیدروژن ناشی از رویدادهای طبیعی مانند طوفان های شن، ابرهای خاکستر حاصل از آتشفشان، زلزله و دگرگونی های مربوط به تغییرات اقلیمی در الگوهای آب و هوا (مانند ناپایداری در گلف استریم[1]) است. رویدادهایی که انرژی‌های تجدیدپذیر یا تاسیسات هیدروژنی را از کار انداخته یا تولید آن ها را کاهش می‌دهند، می‌توانند باعث کاهش عرضه هیدروژن شوند.

چهارمین عاملی که عرضۀ هیدروژن می تواند با آن مواجه شود، اختلالات ساخته دست بشر است. بی ثباتی سیاسی و حملات به زیرساخت های حیاتی در کشورهای تولیدکننده، یک نگرانی همه ساله برای صنعت انرژی است. این خطرات بر تولید هیدروژن تأثیر می گذارد. اعمال نفوذ در تأمین هیدروژن نیز نگرانی دیگر است. با توجه به احتمال فشردگی بازارهای هیدروژن، کشورهای صادرکننده در موضع بسیار بالائی از نظر چانه زنی قرار دارند و می توانند با خودداری از عرضه، بر کشورهای واردکننده فشار سیاسی وارد کنند، درست همان کاری که کشورهای عضو اوپک تلاش کردند در سال 1973 با تحریم صادرات نفت به کشورهای غربی به خاطر حمایت آن ها از اسرائیل در جنگ یوم کیپور انجام دهند.

اقدامات کاهشی

با آغاز وابستگی حمل و نقل و صنایع سنگین به هیدروژن یا سوخت های مبتنی بر هیدروژن، اثرات مخرب ناشی از اختلال در تأمین هیدروژن به طور فزاینده ای جدی تر خواهد شد و به عنوان مثال بر جابجایی کالاها نه تنها در سطح محلی که در سراسر جهان تأثیر خواهد گذاشت.

برای کاهش نوسان و اختلال در عرضه هیدروژن سبز، بخشی از پاسخ یا راه حل این است که کشورهای واردکننده آن را از کشورها و مناطق مختلف با شرایط اقلیمی و سیاسی مختلف خریداری کنند. اما این تمام پاسخ نیست. بی کفایتی هر یک از کشورهای صادرکننده به ویژه با توجه به بازار نقدی[2] فشردۀ هیدروژن به نوبۀ خود باعث افزایش قیمت جهانی آن می‌شود و از آنجایی که تقاضا و عرضه انعطاف لازم را ندارند، نوسانات قیمت می تواند چشمگیر باشد. تولیدکنندگان هیدروژن سبز نمی توانند خورشید یا باد بیشتری را برای جبران کمبود ایجاد کنند و مصرف کنندگان نیز نمی توانند به راحتی سوخت خود را عوض کنند.

هیدروژن تولید شده از گاز طبیعی حاصل از اصلاح متان موجود در بخار (اس. ام. آر[3])، می تواند کمبودهای فصلی، بین سالی یا تصادفی تأمین هیدروژن سبز را جبران کند. به هرحال، این [راه حل] به میزان سرمایه گذاری روی مراکز تولید اس.ام.آر در سال های آینده (ذخیره سازی برای استحصال هیدروژن آبی[4]، اعم از بدون جذب کربن و یا با جذب کربن) بستگی دارد. برخی از دولت ها به جای این روش تنها از سرمایه گذاری مستقیم برای تولید هیدروژن سبز حمایت می کنند.

بنابراین سرمایه گذاری در ذخیره سازی هیدروژن و سوخت های مبتنی بر آن در کاهش نوسان عرضه بسیار حیاتی است. ذخیره سازی فصلی هیدروژن به یکنواخت شدن نوسانات تولید هیدروژن و مآلا ایجاد ذخایر استراتژیک به منظور کاهش اختلالات غیرمنتظره و جهش های ناگهانی قیمت کمک می کند.

حفظ ذخایر استراتژیک نفت از زمان تحریم نفتی اوپک در سال 1973، یکی از محورهای سیاست گذاری در تأمین امنیت انرژی برای کشورهای غربی بوده است. توافقنامه ای که بر اساس آن آژانس بین المللی انرژی[5] در سال 1974 ایجاد شد، کشورهای واردکنندۀ صرف را ملزم کرد تا واردات نفت خود را به مدت 90 روز نگهدارند، قاعده ای که سایر کشورها، شامل چین، از همان زمان پذیرفته اند. این ذخایر در نوامبر سال 2021، زمانی که چین، هند، ژاپن، کره جنوبی، بریتانیا و ایالات متحده به تحریک واشنگتن، به طور هماهنگ ذخایر استراتژیک خود را برای جلوگیری از افزایش قیمت نفت آزاد کردند، مورد استفاده قرار گرفت.

اقتصاد جهانی به اندازه نفت به هیدروژن متکی نخواهد بود، اما درس‌ های آن شوک نفتی همچنان قابل اجرا است. علاوه بر این، با توجه به نوسان بیشتر عرضه هیدروژن سبز، دولت ها باید متناوبا از ذخایر هیدروژن یا از ذخایر استراتژیک نفت خود استفاده کنند.

ذخیره سازی هیدروژن

راه‌حل ‌های بالقوه مختلفی برای ذخیره ‌سازی هیدروژن و سوخت‌ های گازی شکل مبتنی بر هیدروژن مانند آمونیاک در مقیاس وسیع وجود دارد، اما [در میان این روش ها] غارهای نمک کامل‌ ترین آن ها هستند. غارهای نمک در حال حاضر برای ذخیره سازی گاز طبیعی در مقیاس وسیع، و همچنین از چندین دهه قبل در بریتانیا و ایالات متحده برای ذخیره سازی هیدروژن در مقیاس محدود، مورد استفاده قرار می گیرند. در عین حال، استفاده از روش غارهای نمک برای ذخیره سازی هیدروژن با دو مشکل روبرو است:

مشکل اول، ذخیره سازی گازهای سوختی در غار نمک در مقیاس وسیع، گران است و احتمالاً نه کاربران صنعتی و نه صادرکنندگان هیچ کدام آن را قبول نمی کنند. کاربران صنعتی معمولاً نمی توانند به تنهائی هزینۀ آن را متقبل شوند. در بریتانیا، زمانی که دولت یارانه ذخیره‌سازی گاز طبیعی در غار را متوقف کرد، بزرگترین تأسیسات این کشور به دلیل غیراقتصادی بودن تعطیل شد و هیچ تأسیسات جدیدی هم جایگزین آن نشد. ممکن است برای صادرکنندگان هیدروژن، متوقف کردن فروش مقداری هیدروژن یا آمونیاک در هنگام افزایش قیمت، سرمایه‌گذاری در ذخیره‌سازی غار را توجیه کند، اما سال ‌ها طول خواهد کشید تا به این مسأله پی ببرند.

بنابراین، توسعه تأسیسات ذخیره سازی و ایجاد ذخایر فصلی و استراتژیک هیدروژن عمدتاً به عهده دولت های کشورهای واردکننده خواهد بود. از آنجا که ذخیره سازی سوخت ‌های مشتق از هیدروژن مایع (مانند نفت سفید) ارزان‌تر از گاز هیدروژن و سوخت‌ های مشتق از آن است، صنایعی مثل هوانوردی که از این سوخت‌ های مایع استفاده می‌کنند، ، ذخایر فصلی خود را انبار می ‌کنند. با این وجود، دولت ‌های واردکننده احتمالاً باید درست مانند نفت برای این سوخت‌ های مایع نیز ذخایر استراتژیک ایجاد کنند.

مشکل دوم، سازه های زمین‌ شناسی که ذخیره ‌سازی در غار نمک را ممکن می‌ سازد، به طور مساوی در سراسر جهان توزیع نشده‌ اند. اروپا و آمریکای شمالی دارای ذخایر نمک فراوانی هستند که می توان در آن ها غار ایجاد کرد، اما در آسیای شرقی، آمریکای جنوبی و جنوب صحرای آفریقا تعداد کمی از این معادن نمک وجود دارد. دو کشور ژاپن و کره جنوبی که احتمالاً اولین پذیرندگان سوخت هیدروژن هستند، اصلاً ذخایر نمکی ندارند. (کمبود غارهای نمکی ژاپن برای ذخیره گاز طبیعی مشکل ساز شده است. علیرغم این که این کشور برای تأمین 40 درصد از برق خود به گاز متکی است، تنها برای دو هفته ذخیره دارد.) چین ذخایر نمک کمی دارد و تقاضای آن برای هیدروژن احتمالا زمانی که سوخت صنایع عظیم فولاد و سیمان آن به هیدروژن گازی تبدیل شود، بسیار زیاد خواهد شد.

بنابراین واردکنندگان آیندۀ این سوخت مانند چین، ژاپن و کره جنوبی باید ذخایر هیدروژن را در خارج از کشور ذخیره کنند. این کشورها برای توسعه و نگهداری تأسیسات ذخیره سازی و آزادسازی ذخایر در هنگام ضرورت، نیاز به توافق با کشورهائی دارند که در این امر با آن ها شریک شوند. ژاپن و کره جنوبی ممکن است برای تأمین بخش زیادی از هیدروژن مورد نیاز خود نگاهشان به استرالیا باشد و در هزینۀ ذخیره هیدروژن در غارهای نمکی در آنجا، با او سهیم شوند. اما مشخص نیست چین برای ذخیره سازی هیدروژن به کجا روی خواهد آورد.

هماهنگی یا سواری رایگان

از آنجا که صنعت هیدروژن و سوخت های مبتنی بر آن طی ده تا 30 سال آینده رشد خواهد کرد، تضمین عرضه پایدار این نوع سوخت به هماهنگی بین المللی گسترده تری نیاز دارد. این هماهنگی شامل یک مجموعۀ ناهمگون و سرکش از واردکنندگان صرف از جمله چین، اتحادیه اروپا، ژاپن و ایالات متحده خواهد شد.  مجموعه ای که ممکن است نیاز داشته باشند در مواقع اختلالات عمدۀ عرضۀ این کالا، برای آزادسازی ذخایر در حجم کافی به منظور هموارسازی عرضه جهانی هیدروژن، به صورت مشترک وارد عمل شوند. همه این کشور‌ها می‌خواهند از سواری دادن مفت به کشوری که مترصد است دیگران ذخایر خود را آزاد کنند تا از افزایش عرضه جهانی بدون هیچ هزینه‌ ای بهره ببرد، اجتناب کنند.

این کشورها ممکن است به آژانس بین المللی انرژی و انتشار اخیر ذخیرۀ استراتژیک نفت [از سوی این آژانس] به عنوان یک الگو نگاه کنند. اما از برخی جهات، هیدروژن چالش بزرگتری را در مقابلشان می نشاند: هماهنگی منظم برای مدیریت نوسان همیشگی عرضه جهانی هیدروژن، آزادسازی مکرر ذخایر و پر کردن مجدد آن ها که در جای خود چشم انداز هشداردهنده و حیرت انگیزی است. سابقه کمی برای همکاری کشورهای واردکنندۀ انرژی به این شکل وجود دارد. هماهنگی بین چین و غرب در زمان وجود اصطکاک بین آن ها کار آسانی نخواهد بود. این امر مستلزم آن است که تنش‌ های ژئوپلیتیک گسترده ‌تر خود را کنار بگذارند.

Nicholas Crawford*

نیکلاس کرافورد پژوهشگر برنامه تحقیقاتی ژئواقتصاد، ژئوپلیتیک و استراتژی در مؤسسه بین المللی مطالعات استراتژیک است. تحقیقات او بر رقابت قدرت های بزرگ در کشورهای در حال توسعه از جمله دیپلماسی اقتصادی اجباری متمرکز است. کار اخیر او در بارۀ فعالیتهای اقتصادی و سیاسی چین در آفریقا و اروپای شرقی است- مترجم

[1]Gulf Stream

جریان آبگرمی که پیوسته از خلیج مکزیک به سمت شمال شرق سواحل اقیانوس اطلس روان است- مترجم

[2] Spot Market

بازار نقدی- جایی خارج از بورس که کالا، ارز، و اوراق بهادار برای تحویل فوری معامله می شوند. مبادلات و بازارهای خارج از بورس ممکن است زمینۀ معاملات نقدی و یا معاملات آتی را فراهم کنند