אקולוגיה וסביבה

מהפכת המימן – אסטרטגיות לאומיות ושינויים גאופוליטיים

15 בנובמבר, 2022

חברת הזנק בריטית ייצרה לראשונה בעולם דגם של "יאכטה מעופפת" שמייצרת מימן ירוק מאנרגיית רוח תוך כדי תנועה. "הרכיב הסודי" הוא אלגוריתם שמנתב את היאכטה במסלול עם תנאי רוח מיטביים בכל חלון זמן, והיעד השאפתני שהוצב הוא לבנות כלי שיט שייצר 250,000 ליטר מימן ירוק לשעה ויותר | באדיבות DRIFT Energy


מאת

חיה ארז
חיה ארז – משרד עו"ד
נדיה צימרמן
מנכ"לית, Lexidale (חברה המתמחה במחקרים השוואתיים ובייעוץ בתחום של מדיניות, משפט ואסדרה)

מאת

חיה ארז
חיה ארז – משרד עו"ד
נדיה צימרמן
מנכ"לית, Lexidale (חברה המתמחה במחקרים השוואתיים ובייעוץ בתחום של מדיניות, משפט ואסדרה)
תקציר

התנאים המרכזיים לעמידה ביעדים הנדרשים של הפחתת פליטות גזי חממה כוללים ייעול השימוש באנרגיה וכן מעבר לשימוש בחשמל המיוצר מאנרגיה ממקורות מתחדשים. בחלק מהמגזרים, בעיקר באלה שהחשמול בהם מאתגר, קשה לבצע את השינוי. הפתרון המסתמן עבורם עשוי להיות טמון במימן דל-פחמן, ובעיקר במימן הירוק, שכן כנשא אנרגיה יש לו יכולת לשמש חוליה מקשרת בינם לבין הייצור ההולך וגדל של חשמל ממקורות מתחדשים.

הגם שהשימוש במימן תופס תאוצה ברחבי העולם, קיימים חסמים מסוגים שונים המעכבים את קצב המעבר לכלכלת מימן. בחודשים האחרונים סקרנו את המסע העולמי להתגברות על החסמים האלה. מניתוח התפתחות שוק המימן במדינות שונות עולה כי לצורך קידומו של שוק זה נדרשים מספר תנאים בסיסיים. התנאי הראשון הוא גיבוש אסטרטגיה לאומית לקידום כלכלת מימן, שמגדילה את רמת הוודאות בשוק. אסטרטגיה כזו מגדירה, בין היתר, אילו מגזרים מתוכננים לעבור לשימוש במימן, ומהם סדרי העדיפויות והיעדים המגזריים. תנאי שני הוא יצירת שיתופי פעולה בין-לאומיים לצורך יבוא ויצוא של מימן. תנאי שלישי, שישלים את התמונה הכוללת, הוא תוכנית השקעות ותמריצים לטווח הקרוב והרחוק, שמעודדת השקעות של השוק הפרטי בפיתוחים טכנולוגיים.

במאמר זה נציג מספר צעדים מרכזיים שמדינות שונות בעולם נקטו בשנים האחרונות לשם פיתוח שוק המימן, במטרה לעורר את השיח גם בישראל, שטרם גיבשה אסטרטגיה ארוכת-טווח בנושא.

תפקידו המרכזי של המימן במאבק במשבר האקלים

למימן צפוי להיות תפקיד מרכזי בחברה העתידית, שתתבסס על 100% אנרגיה ממקורות מתחדשים, כנשא אנרגיה שמאפשר הפחתת פליטות גזי חממה במגזרים קשים לחשמול [18]. אומנם חוקרים דוחים עמדות הצופות שהמימן יהיה הגורם הגדול ביותר בשוק האנרגיה, אך בו-זמנית דוחים עמדות שמחשיבות אותו גורם שולי ויקר מדי, ומזהירות מפני חוסר יעילותו לנוכח איבוד האנרגיה המתרחש בעת תהליך הפקתו ממים והמרתו בחזרה לאנרגיה. המונח כלכלת מימן נטבע כבר בשנות ה-70 על-ידי John Bockris, אך בספרות האקדמית אין עדיין הסכמה על הגדרתו. במאמר זה נשתמש במונח "כלכלת מימן" כמתאר את כלל השימושים בשלבי הייצור, הצריכה, השינוע, השיווק וההפצה של מימן, לרבות המגזרים התלויים בו וההשפעות העסקיות, הכלכליות והסביבתיות שלו.

בספרות נהוג להתייחס לשלושה שלבים במעבר לכלכלת מימן [18]. בשלב הראשון המימן המופק מדלקי מחצבים (ונצרך בכמויות גדולות על-ידי התעשיות הכימיות והפטרוכימיות) יוחלף במימן דל-פחמן. בשלב השני ייכנסו לשימוש כלי רכב מוּנעי מימן (Fuel Cell Electric Vehicle, FCEV), ובעיקר כלי רכב כבדים לנסיעות ארוכות, ולאחר מכן יחל המימן לשמש מקור אנרגיה למבני מגורים ומסחר. בשלב האחרון השימוש במימן לייצור חשמל יספק פתרון לתנודתיות באספקת אנרגיה ממקורות מתחדשים. איור 1 מרכז את השימושים הפוטנציאליים במימן דל-פחמן במדינות המתועשות.

איור 1.
שימושים פוטנציאליים במימן דל-פחמן במדינות המתועשות

מעובד מתוך: BloombergNEF.

יתרונו של המימן הוא בכך שבעת השימוש בו לא נפלטים לאוויר גזי חממה. לדוגמה, מכונית המונעת במימן פולטת לאוויר רק אדי מים. עם זאת, אם המימן אינו מופק מאנרגיה ממקורות מתחדשים, גזי חממה יכולים להיפלט לאוויר בעת הפקתו. לפיכך, מקובל להבחין בין סוגי מימן שונים בהתאם למקורות שהופקו מהם (ראו טבלה 1). מקור ההפקה וצורת ההפקה משליכים על כמות פליטות הפחמן, וקיים רצון ברור מצד המדינות לעודד ייצור של מימן דל-פחמן (ירוק שמקורו באנרגיה ממקורות מתחדשים, וכחול שמקורו בגז מחצבים). עם זאת, המחלוקת העזה בשאלה אם מימן כחול ייחשב מקור לאנרגיה נקייה או לא, גרמה למספר מדינות לבחור בשיטת סיווג שונה של מימן, שמביאה לידי ביטוי את סך פליטות הפחמן במעגל חייו של המימן (להבדיל מסיווג על בסיס מקור ההפקה בלבד). למשל, זיכוי המס למתקני הפקת מימן דל-פחמן שאושר בארה"ב במסגרת ה-US Inflation Reduction Actבאוגוסט 2022, ונחשב תמריץ משמעותי לקידום מיזמי מימן בארה"ב, מחשב את גובה הזיכוי (שעשוי להגיע עד 3 דולר לק"ג מימן) לפי רמת פליטת הפחמן במחזור חיי המימן. גם הצעת חקיקה חדשה, שפרסמה הנציבות האירופית, מציעה מינוח לסיווג מימן בהתאם לסך פליטות הפחמן במחזור חייו [10].

טבלה 1.

סיווג מימן בהתאם למקור ההפקה

גלי התעוררות והחסמים לפיתוח כלכלת מימן

היעדר מקורות אנרגיה עצמאיים הפך את יפן לחלוצה, כשניסתה לסמן את המימן כפתרון להשגת ביטחון בתחום האנרגיה כבר בשנות ה-40 של המאה ה-20 [17]. ספק המימן הראשון במדינה – "תעשיית מימן אוסקה" – קם בשנת 1958, אך התהליך לא האיץ כמצופה. מאז שנות ה-70 של המאה הקודמת עבר שוק המימן גלים של התעוררות ודעיכה, בהתאם לתנודתיות המחירים בשוק הנפט: האמרת מחירי הנפט הביאה לעידוד שוק המימן, והתייצבות זמנית של מחירי הנפט הובילה בתורה להאטה בשוק המימן – וחוזר חלילה.

גל ההתעניינות הנוכחי בשימושי המימן שונה. הוא מאופיין במחויבות מוגברת של מדינות למעבר לכלכלת מימן. מחויבות זו נוצרה בעקבות שתי תובנות עיקריות: האחת, שמשבר האקלים הוא עובדה קיימת, שלא ניתן עוד לחמוק מהשלכותיה על החיים על כדור הארץ, והשנייה, שהמעבר לכלכלת מימן חיוני להשגת יעדי הסכם פריז לניטרליות פחמנית. כך, ההתעניינות המחודשת שהחלה כבר בתחילת המאה ה-21, לובתה בחשש מהסיכונים בעקבות שינוי האקלים, והתמקדה בטכנולוגיות ללכידה, לשימוש ולאחסון של פחמן (CCUS), בהפקת מימן מאנרגיה ממקורות מתחדשים ובשימוש במימן בתחבורה. יפן הקצתה אז 4.5 מיליארד ין לתוכנית ארוכת-טווח לסחר בין-לאומי במימן, שיהיה מבוסס על אנרגיה ממקורות מתחדשים; הנציבות האירופית בשיתוף ממשלת קוויבק הקצתה כ-33 מיליון דולר קנדי ​​לחקירת פתרונות אחסון ושימוש במימן. באותה התקופה נחשפו בתערוכות של יצרניות רכב גדולות רבות מכוניות שמוּנָעות במימן ומצוידות בתאי דלק שיוצרו בטכנולוגיות חדשות.

אלא שהרצון להאיץ את מהפכת המימן נתקל באתגרים קריטיים, ועיקרם מחירם הגבוה של המימן הירוק והמימן הכחול, הקשיים בהיתכנות להרחבת הייצור שלהם בכמויות הנדרשות לתעשייה ומחסור בתשתיות כמו תחנות תדלוק לרכבי מימן. לאתגרים הללו מתלוות בעיות של בטיחות השימוש במימן, מחסור בפתרונות לשינוע ולאחסון של מימן, חסמי אסדרה רבים ועוד.

השילוב של הדחיפות מול הקושי בהתגברות על החסמים שבדרך הוביל לתובנה שתנאי סף לפריצת שוק המימן הוא מעורבות ומחויבות ממשלתית, שיספקו ודאות לגבי מגמות השוק בטווח הארוך, בד בבד עם שיתוף פעולה הדוק בין המגזרים הציבורי והפרטי. לנוכח העובדה כי כיום העלויות לייצור מימן דל-פחמן גבוהות מאוד, המעורבות הממשלתית חיונית לשם עידוד השקעות פרטיות בייצור מימן ירוק ולמעבר לאנרגיית מימן [13]. ההשקעה הממשלתית בפרויקטים של מימן מעניקה למשקיעים הפרטיים ודאות ביחס להשקעתם.

מטרתו של מאמר זה היא לפרוס יריעה רחבה של דרכי פעולה של מדינות ברחבי העולם להתמודדות עם פיתוח כלכלת המימן, לרבות שיתופי פעולה בין-לאומיים, עידוד השקעות ומתן תמריצים לקידום טכנולוגיות לייצור מימן, ובעיקר מימן ירוק. סקירה זו מבוססת בעיקר על מסמכי מדיניות רשמיים במגוון מדינות ופרסומים שוטפים לגבי התפתחויות בשוק המימן. מטרתה לעודד שיח סביב כלכלת מימן גם בישראל, שטרם אימצה מדיניות כוללת בנושא. מדינות רבות אימצו אסטרטגיית פעולה בהתאם לצורכיהן ולתנאים הכלכליים והחברתיים שלהן, והגיעה גם שעתה של ישראל לבחון את אסטרטגיית הפעולה הרצויה לשם הפקת מרב התועלת הסביבתית, הכלכלית והחברתית, שעשויה לצמוח מפיתוח כלכלת מימן.

רכבת הנוסעים מונעת המימן הראשונה בעולם. הרכבת נכנסה לשימוש בגרמניה בשנת 2018.

אסטרטגיות לאומיות לפיתוח שוק המימן

מחקרי שוק מראים, שכדי שכלכלת המימן תוכל לממש את ההבטחה הגדולה בתהליך שינוי מקורות האנרגיה, המימן צריך לתפוס נפח של לפחות 15% מתמהיל הדלקים העולמי עד לשנת 2050 [4]. נראה כי מדינות שונות עושות כיום מאמצים ניכרים כדי להתקרב אל היעד הרצוי. הנכונוּת להתחייב לשינוי מקורות האנרגיה משתקפת בגל של פרסום אסטרטגיות לאומיות ארוכות-טווח למעבר לכלכלת מימן, כחלק מהשאיפה להגיע לניטרליות אקלימית עד לשנת 2050. מגמה זו, שהחלה רק בשנים האחרונות, עולה מפרסומים מדינתיים ומדיווחים שוטפים העוסקים בהתפתחות שוק המימן. עד כה כ-20 מדינות הכריזו על אסטרטגיות מימן, ובהן גרמניה, צרפת, ספרד, בריטניה, פורטוגל, נורווגיה, פינלנד, יפן, דרום קוריאה, סין, הולנד ועוד. מדינות נוספות פרסמו, כשלב מקדים לפרסום אסטרטגיה, מפות דרכים לקידום כלכלת מימן.

כיום נראה כי היבשת היחידה שצפויה להתקרב אל היעד הרצוי של מימן בתמהיל מקורות האנרגיה שלה היא אירופה, שעל פי התחזיות [4], המימן יתפוס בה נתח של 11% מתערובת הדלקים בשנת 2050. נראה כי התוכנית השאפתנית של האיחוד האירופי להגדלת שימושי המימן (REPowerEU) נובעת גם מהחשש של אירופה מאיבוד ההובלה הנוכחית בשוק המימן לטובת סין, כפי שקרה בשוק הלוחות הסולריים, שכן סין, יצרנית המימן הגדולה בעולם, מייצרת כיום מימן בעיקר מפחם (כ-62% מהמימן בסין מיוצר מפחם ו-3% בלבד מאנרגיה ממקורות מתחדשים), אך הציבה כיעד לטווח הארוך הפיכת מימן מאנרגיה ממקורות מתחדשים למקור המימן העיקרי שלה. הנחישות האירופית גברה עוד יותר בעקבות המלחמה באוקראינה ורצונם של מקבלי ההחלטות באירופה להשתחרר מהתלות ביבוא דלקים מרוסיה.

האסטרטגיות הלאומיות נבדלות הן בדגשים ובסדרי העדיפויות שהן קובעות לגבי שימושי המימן שיוטמעו במדינה, הן מבחינת היקף ההשקעות המתוכנן לקידומן. טבלה 2 מציגה דגשים ויעדים שקבעו מדינות שונות באסטרטגיות הלאומיות שלהן, ולצידן מדגם של שיתופי פעולה בין-לאומיים שנחתמו לאחרונה. זוהי רשימה חלקית בלבד, שגובשה כדי להמחיש את עוצמת ההתגייסות הבין-לאומית לקידום מחקר ופיתוח לשם הוזלת מימן דל-פחמן, ולצורך הבטחת ייצור מימן וסחר בו בהיקף שיענה על הביקושים הגוברים שנובעים מהיעדים השאפתניים שהוצבו. הטבלה ממחישה את ההבדלים בדגשים בין המדינות. למשל, מדינות האיחוד האירופי נותנות את הדגש על החלפת מימן אפור או חום במימן דל-פחמן בתעשייה, לעומת מדינות אסיה (כמו יפן וסין), שמקדמות במרץ את השימוש במימן בתחבורה. מדגם של שיתופי הפעולה ממחיש שיצרניות המימן כבר ממצבות עצמן בעמדת כוח אסטרטגית.

טבלה 2.

דוגמאות לאסטרטגיות לאומיות ולשיתופי פעולה לפיתוח כלכלת מימן

שינוי יחסי כוחות – יבואניות ויצואניות מימן בעולם

מעקב אחר המרוץ למימן חושף כי מלבד יתרונו כאמצעי להפחתת פליטות מזהמות, פיתוח שוק המימן טומן בחובו גם הזדמנויות גאופוליטיות חדשות ושינויים עתידיים ביחסי הכוחות בין המדינות (טבלה 3). דו"ח שפרסמה לאחרונה הסוכנות הבין-לאומית לאנרגיה ממקורות מתחדשים (IRENA) מנתח את ההשפעה של פיתוח שוק מימן גלובלי על הגאופוליטיקה בגלל שינוי בזהות ספקיות האנרגיה בעולם [15]. הצפי הוא שהלחץ החזק באירופה ובמזרח אסיה למצוא מקורות ליבוא מימן ישנה את יחסי התלות הקיימים בין מדינות. מדינות התלויות כיום ביבוא מקורות אנרגיה, ושמחזיקות בכושר ייצור גבוה של מימן ואנרגיה ממקורות מתחדשים (כמו צ'ילה, מרוקו ונמיביה), עשויות לשפר במידה רבה את מעמדן הגאו-אסטרטגי כיצרניות מימן. לעומת זאת, יצואניות של נפט וגז ימשיכו לספוג ירידות גדולות בהכנסות. עם זאת, יצואניות נפט שיצליחו להשתלב כיצואניות מימן (כמו אוסטרליה ומדינות המפרץ הפרסי), אומנם יושפעו מכך שמדובר בשוק תחרותי בהרבה משוק הנפט, אך יוכלו עדיין לשמר את מעמדן ואף למנף את התשתיות הקיימות שלהן ליצוא אנרגיה, וכן למנף את כוח העבודה המיומן בטיפול בדלקים ואת קשרי הסחר באנרגיה. חלק מהמדינות כבר זיהו את הפוטנציאל הטמון במדבריות שלהן, והן משקיעות הון עתק בפרויקטים שאפתניים לייצור מימן ירוק. לדוגמה, סקר שערכה חברת סימנס מצביע על כך שעשרות מיזמי מימן ירוק המקודמים באזור המזרח התיכון ובאפריקה עשויים להפוך את האזור למוקֵדה (hotspot) לאנרגיה מקיימת, בתנאי שיגויסו השקעות הון גדולות, יאומצו מסגרות מדיניות ברורות, ויתקיים שיתוף פעולה בין הממשלות, התעשייה והגורמים הפיננסיים [21]. יבואניות המימן, לצד ניסיונן להפיק את המֵרָב מיכולת הפקת המימן שלהן, חייבות להשקיע בשיתופי מימן בין-לאומיים עם יצרניות המימן.

טבלה 3.

מדגם של אסטרטגיות במדינות הפועלות במרץ למצב עצמן כיצואניות מימן

הסדר הגאופוליטי החדש מעלה שאלות מרתקות. לדוגמה, יש הצופים שדווקא מדינות הנפט (שכאמור מבקשות להפוך ליצרניות מימן) יביאו את הבשורה להובלת המעבר הגלובלי לאנרגיה ממקורות מתחדשים, כאשר יחליטו לצמצם את יצוא הנפט והגז בהתאם לאינטרסים הכלכליים שלהן [19]

אוטובוס מונע מימן – תערוכת אקספו, דובאי, מרץ 2022. לשימוש בתאי דלק מימן בתחבורה יש יתרון על פני שימוש בסוללות, בעיקר בכלי רכב שדורשים סוללות גדולות מאוד, כגון משאיות ואוטובוסים. זמן התדלוק של כלי רכב מוּנעי מימן קצר (כמו רכבי בנזין), וטווח הנסיעה לתדלוק בודד ארוך יחסית | צילום: נדיה צימרמן

המרוץ לפיתוחים טכנולוגיים לייצור מימן

נוסף על ההזדמנויות הגאופוליטיות, פיתוח שוק המימן יוצר גם הזדמנויות טכנולוגיות חדשות, ומדינות משקיעות משאבים ניכרים במטרה למצב עצמן כמובילות בתחום ייצור המימן. לפי דו"ח IRENA שלעיל, כיום יפן שולטת במחקר תאי הדלק, עם 40% מהפטנטים בתחום, ואירופה מובילה במחקר על ייצור מימן, בעיקר אלקטרולַייזרים וטכנולוגיות אחסון [15].

עלות האלקטרולַייזרים, שבאמצעותם מופק המימן ממים, וקצב הייצור שלהם – הם חסמים משמעותיים להאצת השימוש במימן ירוק. ואכן, בחודשים האחרונים גואים פרסומים על שיפור בטכנולוגיות האלקטרוליזה ועל טכנולוגיות חדשניות אחרות לייצור מימן הנמצאות בשלבים שונים של פיתוח. לדוגמה, במחקר באסטוניה נבחנת בניית הליבה של האלקטרולַייזרים מחומרים ננו-קרָמיים [22]; חברת Graforce הגרמנית נמצאת בפיתוח מתקדם של טכנולוגיית אלקטרוליזה, שמייצרת מימן ממתאן ומשפכים [8]. באוסטרליה פורסם שאוניברסיטת Wollongong משפרת את היעילות האנרגטית של תא האלקטרוליזה ל-98%, הודות לשימוש בהולכה קפילרית (capillary-fed electrolysis cell) שמאפשרת פעילות של האלקטרודות ללא יצירת בועות. הצלחת הפרויקט עשויה להוזיל את מחיר המימן הירוק ביותר מ-50%, עד למחיר של פחות מ-1.5 דולר לק"ג [12].

החברה הקליפורנית NewHydrogen עדכנה ביולי 2022 על התקדמות במחקר שהצליח לשפר משמעותית את טכנולוגיית האלקטרולַייזרים מסוג PEM (Proton Exchange Membrane) באמצעות זרז חדש, שלא מבוסס על מתכת יקרה [14]. באוסטרליה הֵחל בשנת 2022 פרויקט ענק שיפיק מימן מהלחות שבאוויר, ובכך יוביל להוזלה משמעותית במחיר המימן הירוק, שעלות המים היא מרכיב ניכר במחירו [6]. בדרום קוריאה מתוכנן ייצור מימן מאנרגיה גרעינית [11], והכרזות אחרות מבשרות על ייצור מימן מפסולת. למשל, Boson Energy, חברת טכנולוגיה מלוקסמבורג, הודיעה שבקרוב תוכל לייצר מימן מפסולת שלא ניתנת למִחזור, עם פליטות אנרגיה שליליות, באפס עלות או פחות (כשתזרים ההכנסות יכסה את הוצאות ייצור המימן) [7].

במאי 2022 הודיעה אוניברסיטת צפון קרוליינה (NCSU) על שימוש בפוטוקטליסט (זרז המשופעל על-ידי אור), שניתן לשימוש חוזר, ומשפר משמעותית את הליך הפקת המימן מנוזלים. הטכנולוגיה מוזילה את הייצור, מכיוון שהיא מקטינה את היקף השימוש ברודיום – אחת מהמתכות היקרות והנדירות מקבוצת הפלטינה. לפי הדיווח, בניסויים שבוצעו שוחררו תוך שלוש שעות ובעזרת השמש בלבד 99% ממולקולות המימן שבנוזל [20].

כל הטכנולוגיות הללו הן "טעימה על קצה המזלג" של פריצות דרך שמתפרסמות חדשות לבקרים. התחזיות צופות גידול מהיר בייצור ובמכירות של אלקטרולַייזרים, והצפי הוא שיותר מ-60% מהביקוש יגיע מסין, מצד מפעלים ממשלתיים שצריכים לעמוד ביעדים הלאומיים להפחתת הפליטות. העלייה בהיצע צפויה להוביל לירידה מהירה במחירי אלקטרולַייזרים, כך שעל פי תחזית שפרסמה BloombergNEF לשנת 2022, עד 2030 מימן ירוק מאנרגיה ממקורות מתחדשים יהיה זול ממימן כחול שמיוצר מגז מחצבים [5].

חברת ג'נסל הישראלית השיקה לאחרונה מערכת לטעינת כלי רכב חשמליים ללא תלות בחיבור לרשת החשמל (EVOX). הטכנולוגיה שפיתחה החברה מבוססת על תא דלק מימן | באדיבות חברת ג'נסל

הזווית הישראלית

האם ישראל יכולה להציב את עצמה לצד המדינות המובילות בקידום טכנולוגיות מימן? השוק הפרטי בישראל כבר החל לזהות את הפוטנציאל. חברת ג'נסל הישראלית, לדוגמה, הצליחה לפתח זרז לתאי דלק שאינו משתמש במתכות אצילות כמו פלטינה, מה שמוזיל את עלויות ייצור המימן. לאחרונה הודיעה החברה על פריצת דרך בפרויקט משותף עם TDK היפנית, שאמורה להוזיל גם את שינוע המימן, ולעיתים אף לייתר אותו, באמצעות טכנולוגיה נקייה מפליטות לייצור אמוניה ישירות ממים, בלחץ ובטמפרטורה נמוכים מאוד ביחס לתהליכי ייצור אמוניה הידועים כיום [16]. לאחרונה גם דיווחה החברה על השקה של מערכת EVOX לטעינת כלי רכב חשמליים ללא תלות בחיבור לרשת החשמל באמצעות טכנולוגיה של ג'נסל, המבוססת על תאי הדלק [2]. מחקר ישראלי אחר, באוניברסיטת תל אביב, גילה מוטנט של אצה מיקרוסקופית שמאפשר לייצר מימן ירוק כתוצר לוואי של תהליך הפוטוסינתזה בסדרי גודל המתאימים לייצור תעשייתי [9].

אלא שישראל נמצאת מאחור בהשוואה למדינות רבות וטרם גיבשה את "החוליה החסרה" לפריצה, תוכנית לאומית ארוכת-טווח לפיתוח שוק המימן. מוסד שמואל נאמן פרסם בתחילת שנת 2021 מסמך המלצות על הצעדים שראוי לנקוט כדי להשתלב בשוק המימן העולמי, ובהם גם פיתוח אסדרה ייעודית למימן, בחינת מקומה של ישראל בסחר הבין-לאומי במימן ופיתוח החדשנות הטכנולוגית [3]. למרות זאת, מפת הדרכים למשק אנרגיה דל-פחמן עד שנת 2050 של משרד האנרגיה, ששימשה בסיס להחלטת ממשלה מספר 171 על מעבר לכלכלה דלת-פחמן, מסתפקת באמירה כי יעדים ביחס לטכנולוגיות מימן יעודכנו בעתיד, כיוון ש"טכנולוגיות מימן נקי עדיין בשלבי פיתוח וניסוי ראשוניים בעולם" [1]. בהקשר זה טבעי לתהות כיצד מפת דרכים הצופה פני עתיד כוללת רק טכנולוגיות מוכרות ומסחריות, בעוד שאל טכנולוגיות עתידיות מרכזיות, שאמורות להיות נדבך מרכזי במעבר לאנרגיה ממקורות מתחדשים – אין התייחסות כלל. עם זאת, למיטב ידיעתנו, משרד האנרגיה והמשרד להגנת הסביבה מכינים בימים אלה של תוכנית אסטרטגית לפיתוח כלכלת המימן, שתוצריה טרם פורסמו לציבור. 

סיכום

המעבר לכלכלת מימן הגיע, ככל הנראה, לנקודת אל-חזור, לאור היקף ההשקעות העצום של מדינות רבות בפיתוח טכנולוגיות מימן, ההיקף הגדל של חתימה על שיתופי פעולה בין המדינות והיקף הפרויקטים שמתקדמים לשלבי ביצוע. נראה כי מלבד יתרונו המשמעותי של שוק המימן בהפחתת פליטות גזי חממה, הפיתוח שלו טומן בחובו גם מגוון הזדמנויות גאופוליטיות וטכנולוגיות. מסתמן שגם האוניברסיטאות והשוק הפרטי בישראל מתחילים לזהות את הפוטנציאל הטמון בפיתוחים טכנולוגיים בשוק המימן, אך עם זאת, טרם התגבשה בישראל תוכנית לאומית ארוכת-טווח לפיתוח שוק המימן. כל הסימנים מצביעים על כך שהגיעה העת להאיץ את התהליך, בטרם ישראל תחמיץ את ההזדמנויות הקיימות בשוק זה.

  • כדי לצמצם פליטות גזי חממה ממגזר האנרגיה נעשה מאמץ עולמי לפיתוח מקורות אנרגיה מתחדשים.
  • אנרגיית המימן צפויה להיות חלק משמעותי מכל תמהיל אנרגיה עתידי בשל יתרונותיה: השימוש בה אינו פולט גזי חממה ומזהמי אוויר; אפשר לאגור אותה וכך לתמוך במקורות הפופולריים של אנרגיה מהשמש ומהרוח, שאינם מופקים באופן סדיר לאורך היממה או עונות השנה; השינוע שלה יעיל.
  • המעבר לכלכלה המבוססת על אנרגיה נקייה מחייב אסטרטגיה ארוכת-טווח להטמעה של כלכלת מימן. מדינות ייעשו ליצרניות או ליבואניות של אנרגיית מימן, דבר שצפוי לעצב מחדש את מפת שיתופי הפעולה הבין-לאומיים.
  • בישראל שוקדים משרדי הממשלה על גיבוש מדיניות בתחום אנרגיית המימן כחלק מסל האנרגיה החלופית לדלקי מחצבים.

המערכת

 

כפי שצוין במאמר, הקהילה האירופית מתמודדת כיום עם בעיה חמורה של אספקת אנרגיה בשל המלחמה בין רוסיה לאוקראינה והתלות הגדולה בגז הרוסי. רשת הולכת הגז האירופית עוברת התאמה לשינוע מימן בתוך היבשת וכן ממדינות אפריקה, שבהשקעה אירופית ייצרו מימן ירוק. אירופה משקיעה כספי ענק בהקמת 'עמקי מימן' שמתקיימים בהם ייצור מימן, שינועו, אחסונו ושימוש בו. עמק המימן הראשון הוקם בצפון הולנד. מדינות אירופה, והולנד ביניהן, רותמות רוח וגלים כמקור מתחדש לאנרגיה, ו"כובשות" את הים כפלטפורמה לייצור מימן ירוק בקרבת החוף בעזרת טכנולוגיית האלקטרוליזה המתקדמת. תעשיית התפלת המים הישראלית, שלה ניסיון רב בפיתוח בטכנולוגיה זו, יכולה לתרום רבות בתחום. זוהי רק דוגמה אחת לעניין שמגלה המשק ההולנדי בחברות ישראליות בשל חדשנותן הטכנולוגית, והוא משמש יעד עבור חברות ישראליות המבקשות להרחיב את פעילותן באירופה. למשל, טכנולוגיות ישראליות של איתור דליפות גז יכולות לתרום לאחסון בטוח של מימן ירוק, שחלק ממנו נעשה בממגורות מלח ובשדות הגז המתרוקנים בצפון אירופה.

שגרירות הולנד בישראל פועלת באופן עקבי ונמרץ לפיתוח שיתופי פעולה בין המדינות. הולנד חתמה לאחרונה על הסכם עם חברת נתיבי הגז הטבעי לישראל לפיתוח תשתיות הולכת המימן של ישראל. השגרירות מקיימת פעילויות להעברת ידע הולנדי לישראל, למשל באמצעות קורסים ומיני סימפוזיונים מקוונים בהשתתפות מאות ישראלים. בקיץ שעבר ארגנו בית ספר קיץ לתכנון עמקי מימן, ובמאי השנה הובלנו משלחת ישראלית לסיור בהולנד – בנמלים העיקריים (שצפוי להם תפקיד מרכזי בהובלה של מימן ירוק מיצואניות מימן לאירופה), בחברות Shell ו-Gasunie וכן בתחנת תדלוק מימנית. העוסקים בנושא או אלה המעוניינים ללמוד את התחום, מוזמנים לפנות אלינו, למרכז החדשנות ישראל–הולנד.

ד"ר רחלי קרייסברג, נספחת לחדשנות בשגרירות הולנד בישראל. פועלת מטעם משרד הכלכלה ומדיניות האקלים ההולנדי לפיתוח שיתוף פעולה בין הולנד לישראל

The Hydrogen Revolution – National Strategic Plans and Geopolitical Changes

Haya Erez [1] and Nadia Tzimerman[2]

[1] Haya Erez – Law Office

[2] CEO, Lexidale – International Research and Policy Consulting

 

Meeting goals of reduced greenhouse gas emissions requires the optimization of energy use, as well as the switch to renewable sources of energy for electricity generation. For certain industrial sectors, however, electrification might be more challenging. In such cases, low-carbon hydrogen and especially green hydrogen, appear to be a desired solution for energy transformation. Hydrogen, as an energy carrier, can serve as a linkage between these sectors and the growing amount of produced electricity from renewable sources.

While the increased use of hydrogen entails various advantages, there are certain barriers that limit the scope and pace of hydrogen use. In recent months, we have closely followed the global efforts for increasing the use of hydrogen. Having analyzed the developments in various hydrogen markets, it became apparent that several basic conditions are required to overcome the barriers that prevent fuller adoption of hydrogen as an energy source. First, a national strategy must be established, to promote a hydrogen economy, resulting in increased levels of certainty in the market. Such a strategy would define, among other things, which sectors are to switch to the use of hydrogen, and, among them, the priorities (and objectives) will be. Second, the creation of international cooperation for the import and export of hydrogen is required to promote the fuller adoption of hydrogen. Lastly, there is a need to create short- and long-term incentives to encourages private sector investments in technological developments.

In this article, we present several key measures undertaken by different countries in recent years to develop the hydrogen market. Our main goal is to stimulate a public debate over the topic in Israel, where no long-term strategy on the subject has been formulated.


  1. בן ארי ח ודולב ש (עורכים). 2021. מפת הדרכים למשק אנרגיה דל פחמן עד שנת 2050. משרד האנרגיה.
  2.  גביזון י. 2022. ג'נסל השיקה את מערכת ה-EVOX לטעינת כלי רכב חשמליים. דה מרקר, 14 בספטמבר.
  3.  גרוסמן ג ושפירא נ. 2021. שילוב מימן במשק האנרגיה – סיכום והמלצות דיון פורום אנרגיה 49. חיפה: מוסד שמואל נאמן למחקר מדיניות לאומית.
  4. Alvik S and Özgün O. 2022. Hydrogen forecast to 2050: Energy transition outlook 2022. DNV.
  5. BloombergNEF. 2022. Hydrogen – 10 Predictions for 2022. January 21.
  6.  Collins L. 2021a. Extracting water from desert air: unique 10GW green hydrogen project set to begin construction in 2022. Recharge. December 13.
  7.  Collins L. 2022b. We will produce carbon-negative green hydrogen from non-recyclable waste at zero or below-zero cost. Recharge. February 3.
  8. Currie C. 2022. Plasma electrolysers can use wastewater to produce clean hydrogen. H2 View. May 25.
  9.  Elman T, Hoai Ho TT, Milrad Y, et al. 2022. Enhanced chloroplast-mitochondria crosstalk promotes ambient algal-H2 production. Cell Reports Physical Science 3(4): 100828.
  10.  European Commission. 2022. Commission launches consultations on the regulatory framework for renewable hydrogen. May 23.
  11. Heynes G. 2022. South Korea to explore hydrogen production in ‘close to its largest’ nuclear plant. H2 View. January 17.
  12.  Hodges, A, Hoang AL, Tsekouras G, et al. 2002. A high-performance capillary-fed electrolysis cell promises more cost-competitive renewable hydrogen. Nature Communications 13: 1304.
  13. Huber I. 2022. Hydrogen project pipelines need new ways of matchmaking investors and developers. Energypost.eu. July 26.
  14. Husomanovic N. 2022. NewHydrogen continues its efforts to reduce price of green hydrogen. Energy News. July 8.
  15.  IRENA. 2022. Geopolitics of the energy transformation: The hydrogen factor. Abu Dhabi: International Renewable Energy Agency.
  16.  Jerusalem Post. 2022. Israeli GenCell achieves scientific breakthrough with zero-emission green ammonia project. Jerusalem Post. March 1.
  17.  Ministry of Economy, Trade and Industry (METI). 2017. Basic hydrogen strategy – Ministerial council on renewable energy, hydrogen and related issues.
  18. Oliveira AM, Beswick RR, and Yan Y. 2021. A green hydrogen economy for a renewable energy society. Current Opinion in Chemical Engineering 33: 100701.
  19. Rabinowitz D. 2020. The power of deserts – Climate change, the Middle East, and the promise of a post-oil era. Stanford (CA): Stanford University Press.
  20.  Shipman M. 2022. New Tech Aims to Drive Down Costs of Hydrogen Fuel. NC State University News. May 23.
  21.  Siemens Energy and Roland Berger. 2022. Green hydrogen for the world, The full Middle East and Africa Transition Readiness Index.
  22.  Stargate hydrogen. 2022. Stargate and TalTech join forces to make green hydrogen production affordable. May 18.


כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר. שדות החובה מסומנים *


מאמר זה עבר שיפוט עמיתים


ציטוט מומלץ

ארז ח וצימרמן נ. 2022. מהפכת המימן – אסטרטגיות לאומיות ושינויים גאופוליטיים. אקולוגיה וסביבה 13(3).
העתק





כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר. שדות החובה מסומנים *

מחקרי סביבה אצלך בתיבה

    מחקרי סביבה אצלך בתיבה


      מאת

      חיה ארז
      חיה ארז – משרד עו"ד
      נדיה צימרמן
      מנכ"לית, Lexidale (חברה המתמחה במחקרים השוואתיים ובייעוץ בתחום של מדיניות, משפט ואסדרה)

      מאת

      חיה ארז
      חיה ארז – משרד עו"ד
      נדיה צימרמן
      מנכ"לית, Lexidale (חברה המתמחה במחקרים השוואתיים ובייעוץ בתחום של מדיניות, משפט ואסדרה)

      מאמר זה עבר שיפוט עמיתים





      ציטוט מומלץ

      ארז ח וצימרמן נ. 2022. מהפכת המימן – אסטרטגיות לאומיות ושינויים גאופוליטיים. אקולוגיה וסביבה 13(3).
      העתק

      תכנים נוספים שעשויים לעניין אותך

      ים המלח – חזון מול מציאות

      נעם גולדשטיין

      גיליון אביב 2011 / כרך 2(1) יש חשש שכתוצאה מפרויקט תעלת הימים ומערבוב מי ים סוף עם מי ים המלח יתרחשו תופעות כימיות (היווצרות גבס), ביולוגיות (היווצרות אצות), פיזיות (שיכוב – מי ים סוף בהיותם קלים יותר, “יצופו” על פני מי ים המלח), אקלימיות (אידוי מוגבר, לחות גבוהה יותר) ועוד. יש פוטנציאל לגרימת נזק גם לתהליכי הייצור במפעלים – נזק שאת חומרתו קשה לאמוד בשל היעדר ידע מספיק

      יש חשש שכתוצאה מפרויקט תעלת הימים ומערבוב מי ים סוף עם מי ים המלח יתרחשו תופעות כימיות (היווצרות גבס), ביולוגיות (היווצרות אצות), פיזיות (שיכוב – מי ים סוף בהיותם קלים יותר, “יצופו” על פני מי ים המלח), אקלימיות (אידוי מוגבר, לחות גבוהה יותר) ועוד. יש פוטנציאל לגרימת נזק גם לתהליכי הייצור במפעלים – נזק שאת חומרתו קשה לאמוד בשל היעדר ידע מספיק

      גיליון אביב 2011 / כרך 2(1)

      הנגב – אזור עדיפות לאומית לצמיחה ירוקה

      עדי וולפסון

      גיליון אביב 2012 / כרך 3(1) / הנגב המרחבים הגדולים של הנגב וההון האנושי שלו מאפשרים לתכנן ולעצב עכשיו את העתיד של מדינת ישראל כולה. קידום של צמיחה ירוקה בנגב יוכל לעשות עִמו סוף סוף צדק חברתי וסביבתי

      המרחבים הגדולים של הנגב וההון האנושי שלו מאפשרים לתכנן ולעצב עכשיו את העתיד של מדינת ישראל כולה. קידום של צמיחה ירוקה בנגב יוכל לעשות עִמו סוף סוף צדק חברתי וסביבתי

      גיליון אביב 2012 / כרך 3(1) / הנגב

      האסדרה של המרחב הימי בישראל – הפער בין המצוי לרצוי

      ציפי איסר איציק

      גיליון אביב 2014 / כרך 5(1) / הים התיכון המרחב הימי של ישראל בים התיכון מעורר עניין ציבורי לאור קידוחי הגז והנפט המתבצעים בו, ולנוכח התשתיות השונות שקיימות בו ושמתוכננות להיבנות בו. אלה יוצרים לחצי פיתוח, צפיפות שימושים, וקונפליקטים ומאבקים בין בעלי העניין השונים. הסקירה מציגה רשויות אסדרה שונות שיש להן סמכויות ותחומי פעילות הקשורים למרחב הימי. תמונת המצב המצטיירת היא אסדרה מבוזרת הנעשית ללא תהליך מובנה של תיאום בין הרשויות השונות

      המרחב הימי של ישראל בים התיכון מעורר עניין ציבורי לאור קידוחי הגז והנפט המתבצעים בו, ולנוכח התשתיות השונות שקיימות בו ושמתוכננות להיבנות בו. אלה יוצרים לחצי פיתוח, צפיפות שימושים, וקונפליקטים ומאבקים בין בעלי העניין השונים. הסקירה מציגה רשויות אסדרה שונות שיש להן סמכויות ותחומי פעילות הקשורים למרחב הימי. תמונת המצב המצטיירת היא אסדרה מבוזרת הנעשית ללא תהליך מובנה של תיאום בין הרשויות השונות

      גיליון אביב 2014 / כרך 5(1) / הים התיכון
      לראש העמוד