بر اساس تحقیقاتی که محققان در آزمایشگاه ملی انرژی‌های تجدیدپذیر (NREL) انجام داده‌اند، می‌توان از توربین‌های بادی دریایی برای تولید هیدروژن پاک در ایالات متحده استفاده کرد.
در مقاله‌ای که اخیراً منتشر شده است، محققان NREL مطرح کرده‌اند که تولید برق از توربین‌های بادی دریایی به عنوان یکی از روش‌هایی برای شکافتن آب و تولید هیدروژن پاک می‌تواند از نظر اقتصادی به‌صرفه باشد، به ویژه در سواحل اقیانوس اطلس و خلیج مکزیک.
به گفته آنها، توجیه اقتصادی تولید هیدروژن از توربین‌های بادی دریایی در مکان‌هایی که بادهای قوی و آب کم‌عمق وجود دارد، بسیار موثر است.
تولید هیدروژن پاک از برق توربین‌های بادی دریایی
هدف وزارت انرژی ایالات متحده (DOE) برای تولید هیدروژن پاک با هزینه کم بستگی به فناوری و مکان تولید دارد.
DOE در تلاش است تا از طریق ابتکار Hydrogen Shot هزینه تولید هیدروژن پاک توسط الکترولیزورها را به ۲ دلار در هر کیلوگرم کاهش دهد. این اقدام باعث می‌شود که هیدروژن از نظر هزینه با روش‌های متداول کربن‌بر رقابت کند.
کایتلین برونیک، مهندس پژوهشی در سیستم‌های هیبریدی در NREL و نویسنده اصلی مقاله، گفت: «هر دو فناوری توربین‌های بادی دریایی و تولید هیدروژن پاک به سرعت در حال تحول هستند و ترکیب این دو می‌تواند منجر به تولید و ذخیره سازی مقادیر زیادی از انرژی تجدیدپذیر و کربن‌زدایی از بخش‌های سخت برق‌رسانی شود.»
این مقاله به بررسی شبیه‌سازی‌های موردی برای تحلیل فنی-اقتصادی تولید هیدروژن از انرژی باد دریایی در سال‌های ۲۰۲۵، ۲۰۳۰ و ۲۰۳۵ می‌پردازد، بر اساس اطلاعات منتشر شده از NREL.
پژوهش نشان می‌دهد که تا سال ۲۰۳۰، ترکیبی از عوامل مختلف از جمله مشوق‌های سیاستی و استفاده از توربین‌های بادی دریایی ثابت به همراه الکترولیز در خشکی می‌تواند تولید هیدروژن را با هزینه کمتر از ۲ دلار در هر کیلوگرم ممکن سازد.
مقایسه دو سناریو
در سناریوی اول، یک نیروگاه بادی دریایی برق تولید کرده که از طریق کابل‌های ولتاژ بالا به یک سایت در خشکی منتقل می‌شود. در آنجا، یک الکترولیزور هیدروژن را از آب شیرین تولید می‌کند. این روش یک رویکرد متداول برای ترکیب برق بادی دریایی با الکترولیز در خشکی است.
در سناریوی دوم، هیدروژن از آب نمک زدوده در محل نیروگاه بادی دریایی تولید می‌شود، که نیازمند زیرساخت‌های بیشتری در اقیانوس برای جا دادن تجهیزات اضافی است. سپس هیدروژن از طریق خطوط لوله به خشکی برای ذخیره‌سازی منتقل می‌شود. محققان اشاره کردند که امکان‌پذیری فنی این سناریو کمتر تثبیت شده است.
برونیک گفت: «انتقال یک الکترولیزور به یک پلتفرم دریایی برای تولید انرژی انبوه یک چالش نوآورانه است. برای بهره‌گیری کامل از برقی که توسط مزارع بادی دریایی تولید می‌شود برای تولید هیدروژن، الکترولیزورهای قابل توجهی همراه با تجهیزات کمکی برای تصفیه آب، ذخیره‌سازی هیدروژن و انتقال نیاز است.»
تولید هیدروژن تجدیدپذیر دریایی یک حوزه ناشناخته است و نیاز به پیکربندی‌های جدیدی برای اتصال تجهیزات لازم به یک مزرعه بادی برای عملیات بزرگ مقیاس دارد.
در این پژوهش، محققان به سایت‌های کم‌عمق در خلیج مکزیک و نیویورک بایت پرداخته‌اند که توربین‌ها می‌توانند به کف دریا متصل شوند، منابع باد فراوانی داشته باشند و در نزدیکی یکی از هاب‌های هیدروژن پاک منطقه‌ای DOE قرار داشته باشند که تولیدکنندگان و مصرف‌کنندگان هیدروژن را متصل می‌کنند.
آنها همچنین سایت‌هایی در آب‌های عمیق‌تر در ساحل شمالی کالیفرنیا و خلیج ماین را بررسی کردند که در آن توربین‌ها باید بر روی پلتفرم‌های شناور نصب شوند.
این مقاله اخیراً در Journal of Physics: Conference Series منتشر شده است.
