لأبحاث الهيدروجين في المجالات الصناعية

من خلال "منصة تكامل الهيدروجين" (HIP)، يُوسع معهد كارلسروه للتكنولوجيا (KIT) نطاق أبحاثه المتعلقة بالهيدروجين عبر بيئة اختبار متكاملة. تجمع المنشأة بين تقنيات التحليل الكهربائي، والتسييل، والتخزين، واستخدام الهيدروجين في ظروف تحاكي الواقع.

 مع إطلاق "منصة تكامل الهيدروجين" (HIP)، يُوسع معهد كارلسروه للتكنولوجيا (KIT) بنيته التحتية البحثية لتقنيات الهيدروجين في حرمه الشمالي. تربط المنصة بين المرافق والنماذج التجريبية على طول سلسلة القيمة الكاملة للهيدروجين؛ بدءاً من التحليل الكهربائي والتسييل، ومروراً بالتخزين والنقل، ووصولاً إلى استخدامه في نظام الطاقة. وفي ظل ظروف واقعية، يدرس الباحثون كيفية دمج تقنيات الهيدروجين مستقبلاً في نظام طاقة محايد مناخياً بشكل موثوق ومرن وفعال.

يقول البروفيسور أوليفر كرافت، نائب رئيس المعهد للأبحاث والتعليم والشؤون الأكاديمية: "لقد أنشأنا في معهد كارلسروه بيئة بحثية مبتكرة للغاية من خلال منصة تكامل الهيدروجين، حيث يمكن دراسة تفاعل تقنيات الهيدروجين المختلفة مع بعضها البعض. وهذا لا يسمح لنا بتطوير حلول جديدة لنظام طاقة محايد مناخياً داخل المختبر فحسب، بل يتيح لنا اختبارها أيضاً في ظروف تحاكي الواقع".

 بنية تحتية بحثية لأنظمة الهيدروجين في المستقبل

يتمثل جوهر منصة (HIP) في أكبر نظام غير تجاري لتسييل الهيدروجين في ألمانيا. ويمكن للمنشأة تسييل 50 كيلوغراماً من الهيدروجين يومياً، وتوفيره لمشاريع بحثية داخل المعهد ولشركاء خارجيين. وبالإضافة إلى ذلك، تضم المنصة بيئات اختبار لتخزين الطاقة، ومحاكاة في الوقت الفعلي لدمجها في شبكات الطاقة المستقبلية، بالإضافة إلى عمليات تحليل كهربائي جديدة. كما يعتزم الباحثون دراسة محركات الهيدروجين الخاصة بالسكك الحديدية في ظروف واقعية. ويوضح البروفيسور جيوفاني دي كارني، من معهد الفيزياء التقنية (ITEP) بالمعهد والمدير المستقبلي للمنشأة، قائلاً: "بفضل منصة (HIP)، يمكننا اختبار المكونات المركزية لسلسلة قيمة الهيدروجين في بنية تحتية متكاملة، مما يفتح آفاقاً جديدة لتطوير التقنيات بشكل مستهدف وتكييفها لتطبيقات محددة".

علاوة على ذلك، يتم إنشاء مسار تجريبي داخل موقع المنصة لخط أنابيب طاقة هجين، حيث يمكن نقل الهيدروجين السائل والطاقة الكهربائية معاً. ولهذا الغرض، يجمع الباحثون بين خط أنابيب للهيدروجين السائل شديد البرودة وكابلات طاقة فائقة التوصيل تعمل على نقل الطاقة الكهربائية دون فقدان يذكر في مثل هذه درجات الحرارة. وقد تساهم هذه البنية التحتية في نقل كميات كبيرة من الطاقة بكفاءة عبر مسافات طويلة؛ كالنقل من مزارع طاقة الرياح والطاقة الشمسية أو الموانئ إلى المنشآت الصناعية والمطارات أو مراكز الخدمات اللوجستية. تقول البروفيسورة تابي أرنت من معهد (ITEP): "يمكن لخطوط أنابيب الطاقة الهجينة أن تصبح طرقاً سريعة مدمجة للطاقة في اقتصاد الهيدروجين المستقبلي. إن الجمع بين خط أنابيب الهيدروجين والكابلات فائقة التوصيل يجعل من الممكن ربط إمدادات الطاقة والصناعة والتنقل بمرونة". كما يمكن للمحركات فائقة التوصيل المخصصة للمركبات الكبيرة أن تستفيد أيضاً من هذا الدمج مع الهيدروجين السائل، وهو ما يعتزم المشاركون في المشروع دراسته تجريبياً.

 أبحاث تهدف إلى بناء اقتصاد الهيدروجين

من خلال منصة (HIP)، يوفر معهد كارلسروه (KIT) منصة يمكن من خلالها دراسة وتطوير أنظمة الهيدروجين المعقدة في ظروف عملية. فهي تتيح اختبار التقنيات الجديدة في مرحلة مبكرة، وتطوير استراتيجيات التشغيل، وتحليل تفاعلها مع شبكات الكهرباء والتطبيقات الصناعية. ومن المقرر أن تعزز هذه البنية التحتية البحثية مستقبل التعاون مع الشركاء الصناعيين، وتساهم في تسريع تطبيق تقنيات الهيدروجين الجديدة على أرض الواقع.