• האנרגיה התרמית הפוטנציאלית של אנרגיית המימן מחזיקה מעמד משמעותית יותר זמן מאשר סוללות תעשייתיות סטנדרטיות.
• ניתן להשתמש באנרגיית המימן ("לפרוק" אותה) בקיבולת ובקצב גבוהים יותר (קצב פריקה או "עומק פריקה" במונחים של סוללות כימיות).
• מימן ירוק ניתן לאחסון במכלים אטומים או מנופחים ובצילינדרים, מעל הקרקע או מתחתיה.
• תאי דלק מימניים הם מקור אנרגיה בעל צפיפות אנרגטית גבוהה יותר מדלקים מאובנים או מסוללות חומציות, שבהן ניתן לנצל רק חלק מהאנרגיה הפוטנציאלית לכל יחידה.

לעומת זאת, מנוע תא הדלק המימני מנצל את רוב האנרגיה הפוטנציאלית שלו, בין 40% ל-85%, מאנרגיה ירוקה נטו.

לדוגמה, רכב חשמלי מבוסס תא דלק (FCEV) יכול לנסוע 500 קילומטרים תוך שימוש ב-5 קילוגרם בלבד של דלק מימן (1 ק"ג מימן מספק 55-65 קוט"ש).

רכב חשמלי מבוסס תא דלק – 'FCEV'

לשם השוואה, היעילות של מנוע בעירה פנימית היא בערך 20% (בנזין) ו-40%-50% (דיזל).

• 

  עלות סביבתית אפסית לשימוש בדלק מימן ירוק, מכיוון שתוצרי הלוואי של תהליך זה הם מים וחום עודפים, ללא פליטות מסוכנות של גזי חממה כמו CO2.

איך עובד "מימן ירוק"?

בתהליך האלקטרוליזה, המים [H₂O] מופרדים לאטומים הבסיסיים שלהם: מימן וחמצן, ביחס של 2:1 לטובת המימן.

תהליך האלקטרוליזה, המיושם על ידי אלקטרולייזר, מפעיל מטען חשמלי על הקתודה והאנודה באמצעות ממברנה מיוחדת (שמסננת את תנועת החמצן).

במהלך התהליך, המימן מקבל מטען שלילי, והחמצן מקבל מטען חיובי.

תוצאת התהליך היא גז מימן טהור, בעוד שהחמצן כתוצר לוואי משתחרר לאטמוספירה או נאסף לשימושים נוספים.

כמות ייצור המימן משתנה בהתאם לעוצמת האנרגיה החשמלית המיושמת, לנפח המים היחסי, לרמת המוליכות שלהם, ולזרם החשמלי העובר בהם.

שלב ההפרדה הזה נקרא "אלקטרוליזת מים".

עובדות כלליות:

המימן הוא גז דליק מאוד, אך רק כאשר יש בו מעל 4% חמצן.
ניתן לאחסן ולהעביר אותו בצורת גז או נוזל, ולהשתמש בו להפקת אנרגיה ללא צורך בעיבוד נוסף, באמצעות מנוע תא דלק או טורבינות גז רבות.

• מימן ירוק (Green Hydrogen) – מיוצר באמצעות אנרגיה מתחדשת על ידי אלקטרוליזה של מים (אלקטרוליט אלקליין, ממברנת חילופי פרוטונים, אלקטרוליט תחמוצת מוצקה).
• מימן אפור (Grey Hydrogen) – גז טבעי מומר לרפורמינג מתאן באדי מים (SMR), כאשר פחמן דו-חמצני נפלט לאטמוספירה.
• מימן כחול (Blue Hydrogen) – גז טבעי מומר לרפורמינג מתאן באדי מים (SMR), כאשר פחמן דו-חמצני נלכד ומשמש מחדש בתעשיות (מזון, תעשייה כבדה וכו').
• מימן חום (Brown Hydrogen) – מתאן או פחם מומרים לרפורמינג מתאן באדי מים (SMR), כאשר פחמן דו-חמצני נפלט לאטמוספירה ללא סינון.

הסבר קצר:

• מימן ירוק נחשב לאופציה הנקייה ביותר, שכן הוא מיוצר באמצעות אנרגיה מתחדשת.
• מימן אפור הוא שיטה נפוצה אך מזהמת, שכן היא משחררת פחמן דו-חמצני לאטמוספירה.
• מימן כחול מייצג צעד משמעותי לקראת הפחתת פליטות, אך עדיין קיימות שאלות לגבי יעילות ויעילות עלויות של טכנולוגיית לכידת פחמן.
• מימן חום הוא השיטה המזהמת ביותר, שכן היא משחררת כמויות גדולות של פחמן דו-חמצני ללא כל ניסיון לצמצום הפליטות.

:

• המונחים העבריים עשויים להשתנות בהתאם לשימוש המקובל בישראל.
• ישנם גם מונחים נוספים הקשורים למימן, כגון "מימן ורוד" (Pink Hydrogen) המיוצר באמצעות אנרגיה גרעינית.

רכיבים במערכת אלקטרוליזר

• מיכל מים מוליך וממברנה – (מי ים או תמיסת מים בעלת מוליכות גבוהה כגון הידרוקסיד אשלגן (KOH או HKO), הידרוקסיד נתרן, חומצה לימונית, PEM (ממברנת פולימר אלקטרוליט), AEM (ממברנת אלקטרוליט אלקליין – המחסירה את הצורך במדחס מימן, שכן היא פועלת ב-30 בר) או כל צורה של אלקליין נוזלי, או SOEX (תא אלקטרוליזה תחמוצת מוצקה).
• אלקטרוליזר מימן – 2 אלקטרודות מצופות מתכת (בדרך כלל פלטינה או ניקל – בשל קורוזיית מים עבור PEM).
• פיצול המולקולות מתחיל מ-1.48 וולט (פוטנציאל תרמונייטרלי).
• מקור חשמל ישר – מקור חשמל ומסדיר הספק מתאים, מקור אנרגיה מתחדשת (פאנל סולארי, טורבינת רוח, גנרטור הידרו-חשמלי, חומרי הזנה לביומסה) וטוען DC-DC.
• ערימת תאי דלק מימן – אלקטרוכימית הממירה גז מימן לחשמל (פרוטונים ואלקטרונים) להפעלת מכוניות, מנועים או טורבינות, מבצעת את הפעולה ההפוכה מאלקטרוליזר.
• מיכלי לחץ מימן – (הידריד ליתיום (ליתיום-6 דאוטריד) לאחסון יעיל ובטוח שלו, וכו') או, עבור הגז והמים.
• מדחס מימן – (אופציונלי – לא הכרחי כאשר משתמשים ב-AEM או PEM).
• סוללת ליתיום – לאספקת חיץ חשמל לטווח קצר (סוללות טסלה או ליתיום-יון).
• ייבוש מימן – מייצב את נוכחות הלחות בגז לפני שהוא נדחס.
• אוסמוזה הפוכה – טיפול מקדים להזנת מים מקוונת במערכות מסוימות.
• מנתח מימן – בודק את 'טוהר' הגז ומאמת כי רמות החמצן לא יעלו על 3-4%.
• מד זרימה מסיבי – מודד את מסת הנוזל או הגז העובר דרכו.
• תקני התעשייה הם מד קוריוליס ומדי פיזור תרמי [מדדי זרימה מסיביים תרמיים].
• המדידות יכולות מושפעות על ידי:
  • נפח
  • קיבולת חום
  • צפיפות
  • צמיגות
  • לחץ
• מכיוון שמימן יכול להיות מאוחסן כנוזל או כגז, יש לבחון את טכנולוגיית האחסון הטובה ביותר.

יישומי מימן ירוק

• אספקת חשמל לחוות ומגורים במיקרו-רשתות בשילוב עם אנרגיה סולארית ואנרגיית רוח.
• תחנות תדלוק מימן למנועים המשתמשים בערימת תאי דלק מימן במזלגות הרמה, כלי גולף, סירות ומל"טים חקלאיים, לצד FCEV (רכבי תאי דלק).
• מאגר אנרגיה עבור מאגר סוללות קיים לשימוש בשעות הצהריים או לאיזון עונתי.
• אחסון חשמל חירום לטווח ארוך או שימוש בתקופות של ייצור נמוך של אנרגיה מתחדשת בחורף.
• גיבוי למיקרו-רשתות חקלאיות ומגורים למערכת מחוברת לרשת, כאשר הפסקות חשמל מתרחשות לעתים קרובות או אם נדרשת אספקת חשמל קבועה.
• כאשר אין חיבור לרשת, קיימות כפריות עם תשתיות ומקורות אנרגיה מתחדשת.
• טורבינות, מכונות חקלאיות ומנועי גז נוזלי (יכולים להיות מומרים למנועי תאי דלק מימן).

יתרונות מימן ירוק

• אנרגיה נקייה 100% ללא פליטות גזי חממה.
• ניתן לייצר ליישומים קטנים במגורים או תעשייתיים.
• תוחלת חיים ארוכה של עד 30 שנה.
• מקור חשמל עצמאי ללא עלות.
• תחזוקה פשוטה.
• אמינות ובטיחות גבוהות.
• מילוי התאים עשוי להודות לדקות ספורות בעוד טעינת סוללות עופרת-חומצה עשויה להימשך שעות ספורות.
• יכול לפעול בבטחה בתנאי מזג אוויר קיצוניים (למשל, לא יכול לפעול בקור קרוב לקיפאון ללא חימום מקדים של התאים הפנימיים).
• המימן יכול להחזיק מעמד זמן רב באחסון ללא הפחתת הספק.
• חומר המקור (מים) זמין באופן נרחב בטבע, אינו חיוני, ומינרלים נדירים אינם הכרחיים לתפעול.
• רכיבים במערכת אינם פולטים גזי חממה.
• מימן הוא דלק צפוף פי שניים מדלק מאובנים מסורתי. כמו כן, ניתן לדחוס אותו כמו LPG בגלילי פלדה עגולים..
  

חסרונות מימן ירוק

• רוב התרחישים כנראה דורשים פרויקטים של עשה זאת בעצמך מכיוון שאין כמעט מוצרים מוכנים בתחום הציבורי; רוב המוצרים הם בקנה מידה תעשייתי או ניסיוני; עם זאת, כמה חברות, כגון Power Wall של טסלה, מציעות בנקי כוח מימן ללקוחות קטנים ובינוניים.
• החקיקה העולמית בנושא ייצור או שימוש במימן טרם הוכרעה, ולכן יש לשאול את חוקיות השימוש, וייעוץ משפטי מקומי הוא תנאי מוקדם.
• אם משתמשים בתחבורה – הפריסה של מימן לתחבורה בתחנות תדלוק נמצאת בשלבים מוקדמים כאשר רק כמה מדינות מציעות אפשרות זו, והמרחק ביניהן גדול.
• לכן, נדרשים תקני בטיחות גבוהים, מה שמוביל לעלות גבוהה של הגירה או נקודות כניסה.
• ידע אחסון וייצור מימן עדיין מפותח על ידי חברות סטארט-אפ ומכוני חדשנות של חברות נפט מסורתיות, ולכן טכנולוגיה זו טרם הבשילה.
• הובלת מימן נוזלי או גזי טהור בדרך כלל יקרה ומורכבת.
• אנו עשויים להזדקק למדחס מימן עבור מיכל המימן.
• עלות גבוהה של PEM (מבוססת על מינרלים יקרי ערך כגון פלטינה, אירידיום, זהב).
• חוסר סטנדרטיזציה ברחבי העולם.
• ההשקעה הראשונית בבנייה או באינטגרציה למערכת מיקרו-רשת קיימת יקרה מאוד.
• בשנת 2022, כמעט לא יהיו אלקטרוליזרים לייצור המוני, ולכן יש לבנות אותם באופן ידני מרכיבים בודדים שונים.

• ישנם חסרונות נוספים למימן ירוק, כגון תשתיות לא מספיקות וצורך בהשקעות משמעותיות בפיתוח טכנולוגיה.

שתי טכנולוגיות ייצור מימן העיקריות כיום:

• AEM – ממברנת חילוף אניונים (אלקליין)

• טכנולוגיה חדשה יחסית – מבוססת על שיטות מוכחות של אלקטרוליזה של מים, -AEL (אלקטרוליזה אלקליין)

• PEM ממברנה מימן
  

  

  PEM – (ממברנת חילופי פרוטונים)

הוא פועל בתמיסה אלקליין המשתמשת בממברנת אניונים כדי לדחוס את המימן בצד הקתודה מבלי להשתמש במדחס, תוך שימוש בממברנה פשוטה.

תהליך אלקטרוליזה זה פשוט משמעותית, לטכנולוגיה יש מספר מאפיינים המציבים יתרונות על פני אחרים:

הערות:

• ישנם גם טכנולוגיות ייצור מימן נוספות, כגון אלקטרוליזה של תחמוצת מוצקה (SOEC).

הקדמה-החלטות ממשלה:

משרד האנרגיה והתשתיות הציג אסטרטגיה לשילוב מימן במשק האנרגיה הישראלי, שמטרתה לקדם את ישראל לעבר יעדי הפחתת הפליטות ולמצב אותה כשחקנית משמעותית במארג המימן הבינלאומי. האסטרטגיה כוללת השקעה במחקר ופיתוח, קידום עמקי מימן אזוריים, בחינת נושא התשתיות, גיבוש רגולציה גמישה וקידום שיתופי פעולה בינלאומיים. המסמך מציג מודל הבוחן את ההשלכות של שילוב המימן במשק ומפת דרכים ליישום המהלך, תוך התייחסות למאפיינים הייחודיים של ישראל.

המודל מתבסס על מודל לביקוש כללי לאנרגיה ובוחן תרחישים שונים לביקוש למימן עד 2050, החל משימוש מינימלי ועד לשימוש מקסימלי. תוצאות המודל מצביעות על הצורך בהיערכות לקליטת מימן כבר בעשור הקרוב, כאשר בתרחיש מינימלי צפוי ביקוש של כ-550 אלף טון בשנה, ובתרחיש מקסימלי הביקוש עשוי להגיע לכ-5.2 מיליון טון בשנה. בהתאם לכך, מוצעים צעדי מדיניות שונים, כגון הקמת אזורי ייצור וצריכה מקומיים למימן (עמקי מימן-בעיקר בצמוד למתקני תשתית כבדה) והיערכות לשימוש נרחב במשק החשמל.

צעדי המדיניות המוצעים כוללים השקעה במחקר ופיתוח של טכנולוגיות מימן חדשניות, קידום עמקי מימן אזוריים, היערכות לתשתיות פיזיות, גיבוש רגולציה גמישה וקידום שיתופי פעולה בינלאומיים. משרד האנרגיה והתשתיות מציע לפעול בצורה הדרגתית, תוך התאמה למגמות העולמיות ולמאפיינים הייחודיים של ישראל. בשנים הקרובות יושקעו משאבים בפיילוטים, נסיונות, בדיקות היתכנות והתאמות רגולציה, תוך בחינה שנתית של ההתקדמות.

בטווח המיידי, יקודמו צעדי מדיניות בתחומים כמו תשתיות (תחנות תדלוק, ייצור אזורי, אגירת מימן), מחקר ופיתוח (השקעה נרחבת, הקצאת שטחי נסיונות), קידום עמקי מימן מקומיים, מדיניות ורגולציה (הקמת פורום מימן, קידום תקינה) ושיתוף פעולה בינלאומי. עד לשנת 2030, ייבחנו התנאים ההכרחיים למעבר לשימוש נרחב במימן, ובהתאם לכך יוחלט על הצעדים הבאים לשילוב המימן במשק לטווח הארוך.

נראה שהמדינה נוקטת באסטרטגיה זהירה של השתלבות איטית לתחום בעיקר במו"פ ורגולציה, ומנסה להתשלת בתוכניות הבינ"ל והיעדים של דקרבונזציה, יעדים מלאים עד 2050, ניתן שבמסגרת הסכמי אברהם והסכמים בינ"ל עם חברות מסחריות ומדינות העברת מימן ממזרח תיכון דרך תשתיות גז לאירופה הצמאה לאנרגיה.

כמו כן ניכרת השפעה ועידוד השקעות מו"פ בדגש על פתרונות POC   למימן ירוק דרך מפא"ת של משהב"ט, וגם תמיכה במימון מטעם רשות החדשנות בחברות שיצאו מהאקדמיה.

חברות מסחריות ומוסדות מחקר המקימים מחקרים ופיתוחים במימן ירוק:

בישראל מתקיים גל של פעילות מחקר ופיתוח מרשים בתחום המימן, המכוון הן לייצור מימן ירוק בר קיימא והן לשימוש במימן כפתרון אנרגיה מתקדם. חברות ישראליות מובילות ומרכזי מחקר משלבים כוחות ומקדמים טכנולוגיות חדשניות במטרה למצב את ישראל בחזית העולמית של תחום זה. ההשקעות והפיתוחים המגוונים מעידים על ההכרה הפוטנציאלית העצומה של המימן בקידום משק אנרגיה נקי ויעיל יותר.

אקדמיה-מחקר:

• מעורבות גבוהה: אוניברסיטאות המחקר המרכזיות (הטכניון, מכון ויצמן, ת"א, העברית, בר-אילן, בן-גוריון) פעילות מאוד במחקר בתחומי המימן: אלקטרוליזה, פוטו-אלקטרוליזה (פיצול מים ישירות מאנרגיית שמש), קטליזטורים (חומרים זרזים), פיתוח ממברנות, תאי דלק ואגירת מימן. (מקור: דוח דלויט/ביזפורטל, אתרי האוניברסיטאות)
• מרכזי מחקר: הוקם מכון מחקר לאומי לאגירת אנרגיה בהובלת בר-אילן והטכניון (במימון משרד האנרגיה, 2023), העוסק בין היתר באגירת מימן. (מקור: רשות החדשנות)
• דוגמאות למחקר: פיתוחים בטכניון כוללים מערכות אלקטרוליזה יעילות עם זרזים זולים (נחושת) ומחקר על הפרדה גיאוגרפית של ייצור מימן וחמצן בטכנולוגיית PEC. (מקור: אתר הטכניון)

פעילות עסקית והשקעות-ישראליות

חברת H2pro בולטת בפיתוח טכנולוגיה ייחודית וחדשנית לייצור מימן ירוק באמצעות אלקטרוליזה תרמו-כימית, הנחשבת ליעילה וחסכונית יותר בהשוואה לשיטות קיימות. שיתוף הפעולה בין אור כימיכלים וענקית האנרגיה הצרפתית EDF מתמקד בבחינת היתכנות להקמת מתקני ייצור מימן ירוק בקנה מידה גדול בישראל, תוך שילוב יד וניסיון משני הצדדים.

החברה פיתחה טכנולוגיה חדשנית בשם   E-TAC (Electrochemical – Thermally Activated Chemical)  לפיצול מים. טכנולוגיה זו מציעה פתרון יעיל, בטוח וחסכוני לייצור מימן, ומהווה אלטרנטיבה מבטיחה וחדשנית לשיטות האלקטרוליזה המסורתיות .​על מורכבותן ועלויות התחזוקה והקמה הגבוהות שלהן,.

הפתרון החדשני  לייצור מימן ירוק, המשלב יעילות גבוהה, בטיחות וחיסכון בעלויות ועשוי לשחק תפקיד מרכזי במעבר העולמי לאנרגיה נקייה ובמאמצים להפחתת פליטות הפחמן.​

טכנולוגיית E-TAC: פיצול מים בשני שלבים

בניגוד לאלקטרוליזה קונבנציונלית, שבה מימן וחמצן נוצרים בו-זמנית, תהליך ה-E-TAC מפריד את ייצור הגזים לשני שלבים נפרדים:​

1. שלב אלקטרוכימי (E): בשלב זה, מים מפוצלים באמצעות חשמל ליצירת מימן, תוך טעינת האלקטרודה האנודית.​
2. שלב כימי מופעל תרמית (TAC): האנודה המחוממת משחררת חמצן בתגובה כימית, ללא צורך בחשמל נוסף.​

הפרדה זו מבטלת את הצורך בממברנה יקרה ומורכבת[בעיקר מתכות אצילות ונדירות], ומפחיתה את הסיכון לערבוב גזים נפיצים [במידה וקיימת תקלה של חדירת חמצן לאחר שלב ההפקה].

יתרונות מרכזיים של E-TAC

• יעילות אנרגטית גבוהה: הטכנולוגיה משיגה יעילות של עד 98.7% (HHV), לעומת כ-75% באלקטרוליזה רגילה .​
• חיסכון בעלויות: היעדר ממברנה ושימוש בחומרים זמינים מפחיתים את עלויות ההקמה והתחזוקה.​
• ייצור בלחץ גבוה: המערכת מאפשרת ייצור מימן בלחץ של מעל 45 בר, מה שמפחית את הצורך בדחיסה נוספת .
• התאמה לאנרגיה מתחדשת: הטכנולוגיה גמישה ומסוגלת לפעול בתנאי עומס משתנים, מה שהופך אותה לאידיאלית לשילוב עם מקורות אנרגיה מתחדשים כמו שמש ורוח .​

H2Pro נוסדה בשנת 2019 על ידי חוקרים מהטכניון ויזמים מנוסים, ביניהם טלמון מרקו, מייסד Viber. החברה גייסה השקעות משמעותיות מגורמים מובילים כגון קרן Breakthrough Energy של ביל גייטס, יונדאי ו-ArcelorMittal .​

במהלך השנים האחרונות, H2Pro חתמה על שיתופי פעולה עם חברות בינלאומיות לקידום מסחור הטכנולוגיה, כולל הסכמים עם תאגידים כמו סומיטומו, Latvenergo, .​ PR Newswire

חברת ג'נסל (GenCell)

 מפתחת פתרונות אנרגיה מבוססי תאי דלק אלקליין AEM, המתמקדים בהפקת חשמל ממימן ואמוניה.

הטכנולוגיות שלה נועדו לספק חשמל אמין, ירוק ובלתי תלוי ברשת החשמל, במיוחד באזורים מרוחקים או בתנאי חירום.​

מוצרים וטכנולוגיות עיקריים של ג'נסל בתחום המימן:

1. 1. GenCell BOX™ – גיבוי חשמל מבוסס מימן

מערכת זו מספקת חשמל גיבוי ארוך טווח למתקנים קריטיים, כמו תחנות בסיס סלולריות. היא משתמשת בתאי דלק המופעלים במימן, ומספקת זרם ישיר של 48V ללא פליטות מזהמות. המוצר תוכנן לעבודה בתנאי סביבה קשים, עם טווח טמפרטורות הפעלה בין -20°C ל-45°C, ועמידות בלחות של עד 90% .​

2. 2. GenCell FOX™ – פתרון חשמל עצמאי מחוץ לרשת

ה-FOX הוא פתרון חשמל ראשי לאזורים ללא חיבור לרשת החשמל. המערכת כוללת טכנולוגיה לפירוק אמוניה (NH₃) להפקת מימן באתר עצמו, מה שמאפשר הפעלת תאי הדלק ללא צורך באספקת מימן חיצונית. טנק אחד של אמוניה יכול לספק חשמל רציף במשך שנה שלמה, תלוי בדרישות ההספק .​

3. 3. GreenFSG – ייצור אמוניה ירוקה באתר

ג'נסל מפתחת טכנולוגיה חדשנית לייצור אמוניה ירוקה באתר עצמו, באמצעות שמש, מים ואוויר בלבד. גישה זו מאפשרת הפקת דלק ירוק במקום, ללא צורך בהובלה מסובכת של מימן, ומספקת פתרון אנרגיה בר-קיימא ונגיש .​

4. 4. טכנולוגיות Hydrogen2Power™ ו-Ammonia2Power™

טכנולוגיות אלו ממחישות את מחויבותה של ג'נסל לפיתוח פתרונות אנרגיה נקיים:

Hydrogen2Power™: המרת מימן לחשמל באמצעות תאי דלק.

Ammonia2Power™: הפקת מימן מאמוניה והמרתו לחשמל, מה שמאפשר שימוש בדלק נוזלי נגיש ובטוח יותר .​

באמצעות מוצרים אלו, ג'נסל מציעה פתרונות אנרגיה ירוקים ואמינים, המתאימים לצרכים מגוונים כמו טלקום, בריאות, ביטחון ותשתיות, במיוחד באזורים מרוחקים או בתנאי חירום.​ חברת סונול, אחת מחברות האנרגיה הוותיקות בישראל, בוחנת באופן פעיל את האפשרות להקים תשתיות תדלוק מימן לתחבורה, כחלק מהמעבר העולמי לדלקים אלטרנטיביים.

 (ICL – כימיקלים לישראל)

בוחנת את הפוטנציאל של שימוש במימן בתהליכי הייצור שלה ואף כאמצעי לאגירת אנרגיה. מרכז הפיתוח אילת-אילות, בשיתוף עם חברת דוראל אנרגיה, מקדם פרויקטים מחקריים ופיילוטים בתחום ייצור מימן ירוק באזור הדרום, תוך ניצול משאבי אנרגיה מתחדשת זמינים.

בנוסף לחברות אלו, גופים אקדמיים וסטארטאפים ישראליים רבים עוסקים במחקר ופיתוח של טכנולוגיות מימן מתקדמות, החל משיפור יעילות האלקטרוליזה ועד לפיתוח חומרים חדשים לאחסון והובלה

של מימן. פעילות ענפה זו, המשלבת חדשנות פורצת דרך ושיתופי פעולה אסטרטגיים, מבססת את מעמדה של ישראל כמרכז ידע ופיתוח משמעותי בתחום האנרגיה המימנית.

פרויקט "סדום הירוקה": חזון האנרגיה המתחדשת ומימן ירוק ב-ICL

אחד המיזמים השאפתניים והחדשניים ביותר בתחום האנרגיה הנקייה בישראל הוא פרויקט "סדום הירוקה" של קבוצת ICL. פרויקט דגל זה נועד להפוך את מתחם התעשייה העצום של החברה בסדום, לחופי ים המלח, למרכז המבוסס כולו על אנרגיה מתחדשת, תוך שימת דגש מיוחד על פוטנציאל המימן הירוק. המתחם, הכולל כ-12 מפעלים וצורך אנרגיה משמעותי, צפוי לעבור מהפכה אנרגטית שתפחית דרמטית את פליטות גזי החממה שלו – המוערכות כיום בכמיליון טון CO2 בשנה.

היקף ויעדים – מעבר לשמש, בדרך למימן ירוק: התוכנית מתבססת על הקמת שדות סולאריים פוטו-וולטאיים (PV) נרחבים על שטחים סמוכים למפעלים, בהספק כולל המוערך בכ-1,500 עד 1,600 מגה-וואט-פיק (MWp). אנרגיה סולארית זו היא הבסיס, אך החזון של "סדום הירוקה" מרחיק לכת יותר: הוא כולל בחינה מעמיקה ושילוב פוטנציאלי של מימן ירוק כמרכיב מרכזי במערך האנרגיה העתידי. הכוונה היא לייצר מימן ירוק במקום, באמצעות תהליך אלקטרוליזה שיופעל ישירות מהאנרגיה הסולארית שתופק בשדות הפרויקט. מימן ירוק זה יוכל לשמש במספר דרכים: כמקור אנרגיה לתהליכים תעשייתיים הדורשים חום גבוה (ובכך להחליף דלקים פוסיליים), כאמצעי לאגירת אנרגיה לטווח ארוך לגיבוי והמשכיות הפעילות, ואולי אף כדלק נקי למערך הלוגיסטיקה של החברה. אימוץ מימן ירוק מהווה צעד קריטי בדרך ליעד האסטרטגי של ICL לאיפוס פחמני נטו עד 2050 ולהשגת יעדי הפחתת הפליטות השאפתניים שלה (30% עד 2030 בהתאם ל-SBTi).

שותפויות ומימון: פרטים ספציפיים על שותפים טכנולוגיים להקמת מתקני הפקת המימן הירוק או השדה הסולארי אינם מפורטים בדיווחים הפומביים, אך ICL מציינת שיתופי פעולה עם סטארט-אפים ואוניברסיטאות בפיתוח ויישום טכנולוגיות רלוונטיות, כולל בתחום המימן. באשר לעלות הפרויקט, ICL לא פרסמה עלות ספציפית, אך הבטיחה מימון משמעותי כללי למפת הדרכים שלה להפחתת פליטות באמצעות הלוואות ומסגרות אשראי צמודות-קיימות (כמו מסגרת ה-RCF בסך 1.55 מיליארד דולר מ-2023), התומכות במאמצי הדקרבוניזציה הכוללים את פרויקט סדום.

לוח זמנים: מימוש החזון המלא, כולל שילוב מימן ירוק, תלוי בקבלת אישורים רגולטוריים. על פי דיווחי החברה, במידה והאישורים הנדרשים יתקבלו, השלב הראשון של הפרויקט (המתמקד בעיקר בתשתית הסולארית) צפוי להתחיל לפעול לקראת סוף העשור הנוכחי, כאשר הוזכרו השנים 2028 או 2029 כיעד לתחילת הפעלה.

פרויקט "סדום הירוקה", עם הדגש על אנרגיה סולארית רחבת היקף ושילוב פוטנציאלי של מימן ירוק, מייצג לא רק מהלך אסטרטגי להפחתת פליטות עבור ICL, אלא גם חזית טכנולוגית שעשויה להוות מודל עולמי לשילוב אנרגיות מתחדשות ופתרונות מימן נקי בתעשייה הכבדה.

חברות וגופים נוספים העוסקים במימן ירוק

• פרויקט המימן הירוק של דוראל אנרגיה ביטבתה ("עמק המימן")

  זהו פרויקט חלוץ (פיילוט) משמעותי בתחום המימן הירוק בישראל, המקודם על ידי חברת דוראל אנרגיה בשיתוף פעולה עם גורמים נוספים ובמימון חלקי של משרד האנרגיה.

  • מיקום: הפרויקט מוקם בשטחי קיבוץ יטבתה שבערבה הדרומית.
  • שותפים עיקריים:
    • דוראל אנרגיה: היזמית והמובילה של הפרויקט.
    • H2Pro: חברת סטארטאפ ישראלית (שצמחה מהטכניון) המספקת את טכנולוגיית הליבה לייצור המימן.
    • משרד האנרגיה והתשתיות: תומך בפרויקט באמצעות מענק של 3.3 מיליון ש"ח (דרך לשכת המדען הראשי), שדוראל זכתה בו בסוף 2021.
  • טכנולוגיה:
    • הפרויקט מתבסס על טכנולוגיית E-TAC (Electrochemical-Thermally Activated Chemical) של חברת H2Pro. זוהי שיטת אלקטרוליזה (פיצול מים למימן וחמצן באמצעות חשמל) ייחודית המפרידה את יצירת המימן והחמצן לשלבים שונים, מה שמאפשר יעילות אנרגטית גבוהה (לטענת החברה, כ-95%) ופוטנציאל לעלויות נמוכות יותר בהשוואה לטכנולוגיות אחרות, בין היתר כי היא אינה דורשת ממברנות יקרות.
    • החשמל לתהליך האלקטרוליזה יסופק ממתקן סולארי (פוטו-וולטאי) שיוקם על ידי דוראל באזור.
  • היקף הפרויקט (Scale):
    • שלב הפיילוט: המתקן הראשוני שתוכנן (לשנת 2023) הוא בהספק של כ-0.4 מגה-וואט (400 קילו-וואט).
    • הרחבה עתידית: יש תוכניות להרחבה משמעותית של הפרויקט ל"עמק מימן" בהיקף של כ-30 מגה-וואט, שצפוי לייצר כ-500 טון מימן ירוק בשנה.
  • שימושים מתוכננים למימן:
    • הדגמה והוכחת היתכנות של הטכנולוגיה והמודל העסקי.
    • פוטנציאל לשילוב המימן עם גז טבעי לשימוש במחלבת יטבתה הסמוכה (להפחתת פליטות).
    • פוטנציאל לתדלוק רכבים כבדים (משאיות, אוטובוסים) הנוסעים בכביש 90.
    • בחינת פתרונות לאגירת אנרגיה ארוכת טווח ועונתית.
    • אספקת מימן ירוק לצרכנים נוספים בישראל (במסגרת ההרחבה העתידית).
  • סטטוס נוכחי: הפיילוט הראשוני תוכנן להתחיל לפעול ב-2023. לפי המידע העדכני ביותר (כולל אתר דוראל ופרסומים מסוף 2024/תחילת 2025), נראה שהפרויקט נמצא בשלבי פיתוח מתקדמים, הקמה או הפעלה ראשונית. דוראל גם חתמה על הסכם אסטרטגי רחב יותר עם H2Pro לרכישת אלקטרולייזרים בהיקף של עד 200 מגה-וואט עד 2030 לפרויקטים בישראל, אירופה וארה"ב, מה שמראה על מחויבות ארוכת טווח לתחום.

  תפקיד החברה לאנרגיה מתחדשת אילת-אילות:

  • החברה לאנרגיה מתחדשת אילת-אילות היא גוף אזורי מרכזי (חברה לתועלת הציבור) הפועל לקידום אנרגיות מתחדשות וחדשנות אנרגטית באזור אילת והערבה, במטרה להגיע ל-100% אנרגיה מתחדשת באזור.
  • החברה מציינת באתר שלה שהיא מקדמת פיילוטים של מימן ירוק באזור, כולל התייחסות ספציפית לפיילוט של דוראל ו-H2Pro בהספק 400 קילו-וואט ולתוכנית ההרחבה שלו ל-30 מגה-וואט.
  • ניתן לראות בחברה גורם התומך ומסייע בקידום הפרויקט ברמה האזורית, כחלק מהחזון הכולל שלה להפוך את האזור למרכז אנרגיה נקייה וחדשנות ("Think Energy").
  • בנוסף, החברה מקדמת גם יוזמות מימן נוספות באזור, כמו פיילוט עתידי אפשרי באזור התעשייה תמנע בשיתוף בזן וקרן נוי.

  לסיכום, פרויקט המימן הירוק של דוראל ביטבתה, בשיתוף H2Pro ובסיוע משרד האנרגיה והחברה האזורית אילת-אילות, מהווה את אחת היוזמות המעשיות והמתקדמות ביותר בתחום המימן הירוק בישראל כיום, וצפוי לשמש כבסיס חשוב ללמידה ולהתפתחות התחום בארץ.

השקעות ממשלתיות

• משרד האנרגיה והתשתיות: ב-2023 פרסם המשרד אסטרטגיה לשילוב מימן במשק האנרגיה הישראלי. התוכנית כוללת השקעה של 20 מיליון ש"ח להקמת תחנות תדלוק ועמק מימן, וכן קידום מחקר ופיתוח, פרויקטי הדגמה והקמת "פארק מימן" ו"עמקי מימן" מקומיים. ​

תוכנית BIRD Energy: שיתוף פעולה בין משרד האנרגיה הישראלי, משרד האנרגיה האמריקאי ורשות החדשנות, שהשקיע 7.5 מיליון דולר בפרויקטים משותפים בתחום האנרגיה הנקייה, כולל מימן.

סיכום פיננסי-השקעות פרטיות ופרויקטים מסחריים

1. H2Pro

• משקיעים בולטים: Breakthrough Energy Ventures (ביל גייטס), Horizons Ventures (לי קא-שינג), יונדאי, ArcelorMittal (5 מיליון דולר), New Fortress Energy. ​
• שיתוף פעולה עם דוראל: הסכם בהיקף של 70 מיליון דולר להקמת מתקני אלקטרוליזה בהספק של 200 מגה-ואט עד 2030.

2. GenCell

• הנפקה בבורסה: ב-2020 גייסה החברה 205 מיליון ש"ח בהנפקה בבורסה בתל אביב. ​
• פיתוח טכנולוגיות: פיתוח תאי דלק מבוססי מימן ואמוניה, כולל פתרונות גיבוי חשמל לאזורים מרוחקים.​

3. קבוצת בזן

• השקעות ירוקות: הכריזה על השקעה של 1.5 מיליארד דולר עד 2030 בפיתוח אנרגיות מתחדשות ודלקים חלופיים, כולל פרויקטים בתחום המימן. ​
• פרויקט מימן: השקעה של 3.7 מיליון דולר בפרויקט לייצור, דחיסה והובלת מימן, במטרה לקדם תחבורה מבוססת מימן בישראל.​

4. דוראל אנרגיה

• עמק המימן ביוטבתה: הקמת מתקן לייצור מימן ירוק בהספק של עשרות מגה-ואט, שישמש לתעשייה, תחבורה ולצרכנים נוספים. ​

מאפיינים גיאופוליטיים

המעבר לאנרגיה מתחדשת יכול להפחית את התלות של ישראל במקורות אנרגיה חיצוניים, ובכך לשפר את הביטחון האנרגטי שלה. בנוסף, שיתוף פעולה עם מדינות שכנות בתחום האנרגיה המתחדשת יכול לחזק את הקשרים הדיפלומטיים והכלכליים.

בהתבסס על הדו"ח של פורום האנרגיה 49 של מוסד שמואל נאמן, ההערכות לגבי כדאיות הפקת מימן ירוק בישראל מצביעות על אתגרים כלכליים וטכנולוגיים משמעותיים, לצד פוטנציאל אסטרטגי גבוה. להלן סיכום ממוקד של הממצאים וההמלצות המרכזיות:​

שיתוף פעולה עם מדינות שכנות (מזרח תיכון וקפריסין):

• איחוד האמירויות: בינואר 2025 אושר הסכם שיתוף פעולה בין משרדי האנרגיה של ישראל והאמירויות, הכולל קידום פרויקטים באנרגיה מתחדשת, מימן, גז טבעי, אחסון אנרגיה, סייבר ועוד. ההסכם נועד לחזק את הקשרים במסגרת "הסכמי אברהם" ולמצב את ישראל כ"גשר אנרגטי אזורי". (מקור: Gov.il)
• יוון וקפריסין: בדצמבר 2024 נחתם הסכם בין יוון לישראל לחיזוק שיתוף הפעולה האנרגטי, הכולל התייחסות לפרויקטים של אנרגיה מתחדשת, אחסון ומימן, וכן לחיבור חשמלי ("Great Sea Interconnector") שעשוי להיות רלוונטי בעתיד גם להולכת מימן. (מקור: Middle East Monitor)
• ירדן ומצרים: למרות שלא נמצאו דיווחים ספציפיים על שיתופי פעולה גדולים בתחום המימן נכון לעכשיו, הפוטנציאל קיים בזכות הקרבה הגיאוגרפית, הסכמי שלום, פוטנציאל סולארי גבוה במדינות אלו ופרויקטים קיימים בתחום האנרגיה (כמו שדות גז במצרים בהם מעורבים גופים מהאמירויות).

עלויות; הטמעה ומימון

• עלויות הפקה: נכון להיום, עלויות הפקת מימן ירוק גבוהות משמעותית מאלו של מימן אפור (המופק מדלקים פוסיליים), הפער נובע בעיקר מהיעילות הנמוכה של טכנולוגיות האלקטרוליזה הקיימות ומחסור בממברנות בהספק גבוה.​
• הטמעה: הדרישה להשקעות משמעותיות בתשתיות שינוע ואחסון, לצד הצורך בפיתוח טכנולוגיות אגירה מתקדמות, מהווים חסמים משמעותיים בפני הטמעה רחבה של מימן ירוק.​
• מימון: הדו"ח ממליץ על שיתוף פעולה בין המגזר הציבורי והפרטי, כולל מימון ממשלתי, השקעות פרטיות ושיתופי פעולה בינלאומיים, כדי להאיץ את פיתוח תעשיית המימן בישראל.​

יישומים למגזר הפרטי והמוסדי

• תחבורה: שימוש במימן כתחליף לדלקים פוסיליים ברכבים כבדים, אוטובוסים ורכבות, במיוחד באזורים בהם טעינה חשמלית אינה מעשית.​
• תעשייה: החלפת שימוש בדלקים פוסיליים בתהליכים תעשייתיים, כגון ייצור ברזל, תעשיית כימיקלים וייצור חשמל.​
• אגירת אנרגיה: שימוש במימן כאמצעי לאגירת אנרגיה לטווח ארוך, מה שמאפשר שילוב יעיל יותר של מקורות אנרגיה מתחדשים כמו סולארי ורוח.​
• ייצוא: פוטנציאל לייצוא מימן ירוק למדינות אירופה באמצעות נמלים, מה שיכול לחזק את מעמדה של ישראל בשוק האנרגיה העולמי.​

יעדים ממשלתיים והמלצות רגולטוריות

• מפת דרכים: הדו"ח ממליץ על פיתוח מפת דרכים לשילוב מימן במשק האנרגיה הישראלי, תוך התייחסות לתנאים הייחודיים של ישראל, כולל חומרי גלם, טכנולוגיות הפקה, פתרונות שינוע ואחסון, ויישומים רלוונטיים.​
• רגולציה ייעודית: העדר רגולציה ייעודית למימן מהווה חסם לפיתוח ויישום טכנולוגיות מימן בישראל. יש צורך בפיתוח רגולציה מתאימה לכל שלב, כולל ייצור, שינוע, אחסון ושימוש, הן בתחום התחבורה והן בתחום אגירת האנרגיה.​
• שיתוף פעולה בינלאומי: המלצה לבחון אפשרויות לשיתוף פעולה עם מדינות באירופה ובמזרח התיכון בפרויקטים של ייצור אנרגיה ירוקה, כולל ייצוא מימן ירוק.​

עלויות והפקה

נכון להיום, עלויות הפקת המימן הירוק גבוהות משמעותית מאלו של המימן האפור. הפער נובע בעיקר מהיעילות הנמוכה של טכנולוגיות האלקטרוליזה הקיימות ומחסור בהספק גבוה. עם זאת, טכנולוגיות חדשות, כגון תהליך האלקטרוליזה הדו-שלבי שפותח בטכניון, מציעות יעילות גבוהה יותר ועלויות נמוכות יותר .​

טכנולוגיות מתפתחות

חוקרים בטכניון פיתחו תהליך חדש להפקת מימן ירוק באמצעות אלקטרוליזה דו-שלבית של תמיסת נתרן ברומי במים. תהליך זה מגלם יתרונות משמעותיים על פני תהליכים אחרים, כגון יעילות גבוהה ויכולת עבודה בזרמים גבוהים, מה שמאפשר הפקת מימן בקצב גבוה .​

בנוסף, באוניברסיטת תל אביב פיתחו שיטה ביולוגית להפקת מימן באמצעות אנזימים, המאפשרת ייצור מימן ביעילות של מעל 90% ובתנאים סביבתיים נוחים, ללא צורך במתכות יקרות .​

רגולציה ומדיניות

משרד האנרגיה בישראל פרסם אסטרטגיה לשילוב מימן במשק האנרגיה עד סוף העשור. האסטרטגיה כוללת השקעות בקידום מחקר ופיתוח, הקמת "פארק מימן" ו"עמקי מימן" מקומיים, עידוד ייצור אזורי של מימן ירוק, מיפוי אזורים לאגירת מימן והובלתו בצנרת הגז הטבעי .​

עם זאת, יש צורך בפיתוח רגולציה ייעודית למימן, שתכלול תקנים להפקה, שינוע, אחסון ושימוש, הן בתחום התחבורה והן בתחום אגירת האנרגיה.​

השקעות ויישומים

ההשקעות במימן ירוק בישראל כוללות מימון ממשלתי, השקעות פרטיות ושיתופי פעולה עם חברות בינלאומיות. לדוגמה, חברת דוראל משקיעה בפרויקטים של מימן ירוק, כולל פרויקטים סולאריים המיועדים להפקת מימן .​

ישראל בפיגור באנרגיית מימן — אבל ההזדמנות עדיין קיימת

דו"ח של משרד האנרגיה מצביע על פער של 5–10 שנים בין ישראל למדינות כמו גרמניה, יפן וארה"ב בתחום המימן הנקי. בעולם כבר הושקעו מעל 300 מיליארד דולר, ומעל 30 מדינות הציבו יעדים שאפתניים.

בישראל, נכון להיום, אין תשתיות משמעותיות או מדיניות מגובשת. עם זאת, גיבוש אסטרטגיה חדשה מציב הזדמנות אדירה: מי שישקיע עכשיו בטכנולוגיות, רגולציה ותשתיות — יוכל לתפוס מקום מוביל בשוק עולמי בהיקפים של מאות מיליארדי דולרים בעשור הקרוב.

יישומים אפשריים של מימן ירוק בישראל כוללים:​

תחבורה: שימוש במימן כתחליף לדלקים פוסיליים ברכבים כבדים, אוטובוסים ורכבות, במיוחד באזורים בהם טעינה חשמלית אינה מעשית.​

תעשייה: החלפת שימוש בדלקים פוסיליים בתהליכים תעשייתיים, כגון ייצור ברזל, תעשיית כימיקלים וייצור חשמל.​

אגירת אנרגיה: שימוש במימן כאמצעי לאגירת אנרגיה לטווח ארוך, מה שמאפשר שילוב יעיל יותר של מקורות אנרגיה מתחדשים כמו סולארי ורוח.​

ייצוא: פוטנציאל לייצוא מימן ירוק למדינות אירופה באמצעות נמלים, מה שיכול לחזק את מעמדה של ישראל בשוק האנרגיה העולמי.​

אתגרים ועתיד

למרות הפוטנציאל הרב, קיימים אתגרים משמעותיים בדרך למימושו של מימן ירוק בישראל. האתגרים כוללים עלויות גבוהות, צורך בפיתוח תשתיות מתקדמות, רגולציה מתאימה ושיתוף פעולה בין המגזר הציבורי והפרטי. עם זאת, ההשקעות בטכנולוגיות חדשות, כגון תהליכי האלקטרוליזה החדשים וההפקה הביולוגית, עשויות להוזיל את העלויות ולהאיץ את השימוש במימן ירוק כתחליף נקי ובר קיימא לדלק מחצבי.​

לסיכום, המימן הירוק מציע פתרונות חדשניים לאתגרים אנרגטיים וסביבתיים בישראל. כדי לממש את הפוטנציאל, יש להשקיע בטכנולוגיה, רגולציה ותשתיות, ולפעול בשיתוף פעולה בין המגזר הציבורי והפרטי.​

סוגיות בטיחות:

תאונת ההינדנבורג זפלין הקטלנית – בשנת 1937, במהלך התקופה הנאצית, ספינת האוויר בשם "הינדנבורג" הייתה התקווה החדשה לנתיב טרנס-אטלנטי מאירופה לאמריקה. כחלק מהכנותיה למסע חדש מפרנקפורט לניו יורק, היא תוכננה לנחות לאחר כמעט ארבעה ימים של טיסה ישירה עם זאת, כאשר היא התקרבה לנחיתה, היא נתלקחת מסיבות טכניות לא ידועות..

תאונה זו פגעה בתפיסה הציבורית לגבי השימוש הבטוח לכאורה במימן, סידור התאים המובנה שלה, שהשתמש במימן במקום בהליום בטוח יותר כשיטת ציפה, חשף אותה לסכנות אש גדולות בשל תכונותיה התורשתיות של שקי גז דליקים כתוצאה מכך התפיסה הציבורית לגבי בטיחות המימן נפגעה מתאונה קטלנית זו.

גז הליום דליק פחות משמש כיום בספינות אוויר; השימוש במימן בספינות אוויר היה שנוי במחלוקת מלכתחילה, והוא שימש רק כחלופה גרועה
(בשל האמברגו האמריקאי על המשטר הנאצי).

תקני בטיחות ותקנות גבוהים יותר הופכים אותו לבטוח יותר מבנזין, בדיקות חוזרות ונשנות מראות שביישומי רכב אפילו תאונות דרכים או יריות במיכלי מימן לא יכולות לגרום לו להתפוצץ.

מקורות ומחקרים למאמר:

להלן המקורות המדעיים והטכנולוגיים שתומכים בתוכן שכתבת על המימן הירוק:

1. טכנולוגיית E-TAC (H2Pro): מחקר על יעילות אנרגטית בפיצול מים בשני שלבים. [מקור: Nature Energy / H2Pro Technology Whitepaper].

2. אגירת אנרגיה במימן: השוואה בין סוללות למימן באפליקציות Off-grid. [מקור: International Journal of Hydrogen Energy].

3. רכבי תא דלק (FCEV): נתוני צפיפות אנרגיה והשוואה למנועי בעירה פנימית. [מקור: U.S. Department of Energy (DOE) – Hydrogen and Fuel Cell Technologies Office].