הקשר בין קצבי זרימת מימן טבעי לבין כדאיות הייצור

מדוע מימן סמוי חשוב

בעוד העולם מחפש דלקים נקיים שיחליפו נפט וגז, מדענים וחברות הזנק מסוימות מהמרים על "מימן טבעי" — גז מימן שנוצר באופן טבעי מתחת לאדמה. אם קיימות כיסים גדולים ונגישים, הם עשויים להציע אנרגיה בעלת פליטת פחמן נמוכה ללא צורך במפעלים גדולים או בחוות סולאריות עצומות. המחקר הזה שואל שאלה פשוטה אך קריטית: האם קצבי המימן הטבעיים שאנו רואים היום מתקרבים בכלל למה שיידרש להפעלת פרויקטים אנרגטיים במציאות?

שתי דרכים שבהן האדמה יכולה לאחסן מימן

המחברים מתארים שני תרחישים תת־קרקעיים בסיסיים למימן. במערכת המתחדשת מעצמה, הסלעים והמים מגיבים בקצב מהיר מספיק כך שמימן שנוצר מחליף באופן רציף את מה שזולג החוצה או שנשאב — תאורטית מתנהג כמו משאב מתחדש. במערכת של הצטברות, מימן מטפטף מהסלעים במשך אלפי שנים ומתאסף באט־אט במלכודות תת־קרקעיות, בדומה לשדות גז קונבנציונליים. שתי המערכות נתמכות בעיקר על ידי תגובות בין מים לסלעים עשירים בברזל ועל ידי שבירה איטית של מים על‑ידי רדיואקטיביות טבעית. השאלה המרכזית היא האם אחד התהליכים האלה מהיר וממוקד דיו כדי לתמוך בייצור בקנה מידה תעשייתי.

מדידת מה שבאמת יוצא מהאדמה

כדי ליישב את הוויכוח עם מספרים, הצוות אסף נתונים עולמיים על מימן הנמלט בנקזים, מעיינות, מכרות ובקידוחים. הם הבחינו בין זרימה כוללת (כמה מטרים מעוקבים של גז יוצאים בשנה) לבין פלוקס (מה עצמת הזרימה ליחידת שטח). היכן שרק הפלוקס היה ידוע, המרה לאומדן של הזרימה הכוללת בוצעה. בסביבות גאולוגיות שונות — מליבות יבשתיות עתיקות (קראטונים) לפרוסות קרום אוקייני שהורמו ליבשה (אופיוליטים) — רוב זרימות המימן שנמדדו נעות בין מאה אלף לעשר מיליון מטרים מעוקבים בשנה. רק קומץ אתרים, כגון חלק מאזורי האופיוליטים וקידוח במאלי, מגיעים לקצה העליון של הטווח הזה, ואף באותם מקרים המימן לעיתים מעורב עם גזים אחרים.

השוואת מימן לכלכלת גז טבעי

מכיוון שאין כמעט נתונים פתוחים מקידוחי מימן ייעודיים, המחברים משווים את הזרימות הטבעיות לאלה הרגילות בתעשיית הגז הטבעי. קידוח גז יבשה טיפוסי בארצות הברית מפיק עשרות מיליוני מטרים מעוקבים של גז בשנה; שדות ענקיים יכולים להגיע למאות מיליוני מטרים מעוקבים לקידוח בשנה, לעתים לאורך עשורים. מחקרים טכנו‑כלכליים של פרויקטים עתידיים למימן מצביעים על כך שבכדי להתחרות, קידוח מימן כנראה יצטרך לספק בסדר גודל של עשר עד מאה מיליון מטרים מעוקבים מימן בשנה, בטוהר גבוה, למשך עשרים עד שלושים שנה. כאשר הזרימות הטבעיות שנצפו מונחות מול תוכן המימן שלהן, כמעט כל הנקודות נמצאות הרבה מתחת לספים הכלכליים הללו. זרימות גבוהות בדרך כלל מכילות אחוזי מימן נמוכים, ומימן טהור גבוה כמעט תמיד מגיע עם קצבי זרימה צנועים.

כמה מימן מייצרת הפלנטה?

המחברים מרחיבים את ההסתכלות מנקזים מקומיים לתמונה עולמית. הערכות עדכניות מציעות שתהליכים טבעיים בקרום היבשתי עשויים לייצר כמה מיליארדי מטרים מעוקבים של מימן בשנה. אך חלק גדול מתקציב המימן העולמי מגיע ממקומות שבפועל אינם נגישים, כגון קרקעית האוקיינוס העמוקה או הרי געש תת־ימיים, שם הגז מתמוסס במהירות במי הים. לאחר שאוסרים אזורים אלה ומנכים מקורות ספקולטיביים כמו מימן "פרימורדיאלי" מאוד עמוק ממעטפת כדור הארץ, הכמות שעשויה להצטבר במציאות ליבשה מתכווצת משמעותית. תוך שימוש בנלמדות מנפט וגז, שבהם רק חלק זעום מההידרוקארבונים המיוצרים נתפס בסופו של דבר במאגרים ניתנים לשימוש, המחקר מעריך שרק עשרות מיליוני מטרים מעוקבים של מימן בשנה עשויים להיאגר במאגרים יבשתיים־על־עולם.

מילוי איטי של "מיכלים" תת־קרקעיים קטנים

בהצבת המספרים הללו יחד, המחברים מסיקים שמאגרים אטרקטיביים כלכלית של מימן כנראה דורשים הצטברות טווח‑ארוך יותר מאשר זרימה מהירה ומתחדשת. אם הסלעים תת־הקרקעיים היו מייצרים בסביבות עשר מיליון מטרים מעוקבים של מימן בכל שנה, ורק חלק זעיר מזה נתפס בהצלחה תחת חותם אטום, זה יכול לקחת סדר גודל של עשרת־אלפים שנים כדי למלא מאגר גדול מספיק לתמוך בייצור מסחרי במשך כמה עשורים. אפילו תחת הנחות אופטימיות מאוד, טווח הזמן נשאר במאות שנים. משמעות הדבר היא שמאגרים ראויים כלכלית סביר שיווצרו כהצטברויות נדירות וארוכות־טווח בהגדרות גאולוגיות ספציפיות — כגון רצועות אופיוליט מסוימות, אזורי קרע, או קרום עתיק מכוסה משקעים — ולא כ"בארות" טבעיות שממלאות במהירות.

מה המשמעות לעתיד המימן

לקהל שאינו מומחה, המסר המרכזי הוא שמימן טבעי אמיתי ולעתים מקומי בשפע, אך הזרימות שאנו יכולים למדוד כיום רחוקות מלהתקרב למה שנדרש להניע פרויקטים אנרגטיים בהיקף גדול בצורה מתחדשת־עצמית. המחקר טוען שמקורות תת־קרקעיים המתחדשים ברציפות בסבירות נמוכה יספקו אנרגיה מסחרית משמעותית. במקום זאת, אם מימן טבעי ישחק תפקיד במערכות אנרגיה בעתיד, הוא ככל הנראה יידמה לגז קונבנציונלי: חיפושים ממוקדים אחרי הצטברויות נדירות, הערכה זהירה של ביצועי קידוחים לאורך זמן, ותשומת לב לתשתיות תומכות ולמוצרים נלווים כמו הליום או חום גיאותרמי.

ציטוט: Franke, D., Klitzke, P., Bagge, M. et al. The relationship between natural hydrogen flow rates and production viability. Sci Rep 16, 3036 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36749-y

מילות מפתח: מימן טבעי, אנרגיה גיאולוגית, מאגרי גז תת־קרקעיים, חקירת מימן, מעבר אנרגטי