المستقبل الأكثر اخضرارًا ليس بالضرورة مستقبلًا أقل تقنية. على العكس من ذلك: يرى خبراء السياسة في وكالة الطاقة الدولية والمنتدى الاقتصادي العالمي أن أنظمة الطاقة الذكية القائمة على البيانات حاسمة في الوصول إلى الصفر الصافي لانبعاثات غازات الاحتباس الحراري.
لكن الرقائق الموجودة في قلب كل تلك التكنولوجيا النظيفة – الموجودة في كل شيء من توربينات الرياح إلى السيارات الكهربائية والشبكات الذكية – تأتي ببصمة كربونية كبيرة.
وفقًا لبحث هارفارد المنشور في عام 2020 ، يمثل تصنيع الرقائق ، وليس استهلاك الطاقة ، معظم ناتج الكربون من الأجهزة الإلكترونية. خذ استخدام المياه: يمكن لمصنع تصنيع الرقائق أن يستخدم عشرات الآلاف من الأمتار المكعبة يوميًا ، حيث ينتج كل متر مكعب أكثر من 10 كيلوغرامات من انبعاثات الكربون من خلال النقل والتنقية.
النمو القياسي في الطلب على الرقائق في السنوات الأخيرة يعني أيضًا استخدام المزيد من الطاقة من قبل الشركات المصنعة. تزداد الانبعاثات مع زيادة حجم مصانع الإنتاج ، مما يعني أن البصمة الكربونية تزداد مع اندفاع الشركات لبناء القدرات.
تتجلى المشكلة بشكل أكبر في منطقة آسيا والمحيط الهادئ ، التي تهيمن على صناعة أشباه الموصلات في العالم ، حيث بلغت الإيرادات الإقليمية 330 مليار دولار في عام 2022 ، أي أكثر من نصف الإجمالي العالمي. تعد كوريا الجنوبية وتايوان موطنًا لصانعي الرقائق الأكثر تقدمًا ، وعلى الرغم من أن كلا البلدين يهدفان إلى تحقيق صافي انبعاثات صفرية بحلول عام 2050 ، فإن عمالقة أشباه الموصلات لديهم حاليًا بصمة كربونية لمضاهاتها.
على سبيل المثال ، في عام 2020 ، كانت الانبعاثات من TSMC في تايوان – من عملياتها الخاصة (ما يسمى Scope 1) ومن الطاقة التي اشترتها (Scope 2) – حوالي 10 ملايين طن ، ليس بعيدًا عن مستويات مدينة تايبيه. أصدرت شركة سامسونغ الكورية الجنوبية 15.6 مليون طن في عام 2021.
الآن ، ومع ذلك ، يحاول صانعو الرقائق تقليص هذه البصمات ، بمساعدة في بعض الحالات من قبل الشركات الشقيقة ذات الخبرة في مجال الطاقة الخضراء.
قد يبدو استخدام الطاقة المتجددة بشكل أكبر وسيلة واضحة لهذه الشركات للاقتراب من صافي الصفر: في عام 2021 ، على سبيل المثال ، شكلت مصادر الطاقة المتجددة 9 في المائة فقط من استهلاك الكهرباء في مصانع إنتاج شركة TSMC.
لكنها تظل مهمة صعبة في آسيا. تأتي كل طاقة تايوان تقريبًا ، وحوالي ثلثي طاقة كوريا الجنوبية ، من الوقود الأحفوري. ووفقًا لتقرير صادر عن مجموعة حملات Greenpeace ، لا يتماشى أي من التزامات شركة تصنيع الرقائق الكبيرة مع هدف اتفاقية باريس المتمثل في الحد من الاحتباس الحراري إلى 1.5 درجة مئوية فوق مستويات ما قبل الصناعة.
ومع ذلك ، أعلنت شركات مثل Samsung و TSMC و SK Hynix الكورية الجنوبية عن تدابير صارمة للحصول على كل طاقتها من مصادر الطاقة المتجددة بحلول عام 2050. ومن المرجح أن تعطي هذه الجهود دفعة أخرى لتقنيتي نمو: الهيدروجين الأخضر وأنظمة تخزين الطاقة.
يعتبر الهيدروجين بالفعل من المدخلات الحاسمة لمصانع صناعة الرقائق. لطالما كان الوصول إلى الهيدروجين “الأخضر” الفعال من حيث التكلفة ، والذي يتم إنتاجه دون توليد أي ثاني أكسيد الكربون ، هدفًا رئيسيًا للمصنعين. في أوروبا ، بدأ التحول ، حيث قامت شركة الغازات Linde بتزويد شركة Infineon لصناعة الرقائق في النمسا.
وقد أثارت إمكانية استخدام الهيدروجين كوقود مزيد من الاهتمام. يقول يورجن جولدنر ، المدير العام لتقنية الهيدروجين في شركة BMW لصناعة السيارات: “سيلعب الهيدروجين بلا شك دورًا رئيسيًا كوقود في العديد من مناطق العالم”. “الهيدروجين هو أحد أكثر الطرق فعالية لتخزين ونقل الطاقة المتجددة ، مما يجعله لاعبًا رئيسيًا في إمدادات الطاقة المستقبلية.”
المشكلة هي أن معظم الهيدروجين مشتق حاليًا من الوقود الأحفوري ، مع انبعاثات كبيرة لثاني أكسيد الكربون. يقول غولدنر إن هذا يجب أن يتغير إذا كان سيصبح وقودًا رئيسيًا. ويؤكد أن “نجاح الهيدروجين سيعتمد على الإنتاج التنافسي لكميات كافية من الهيدروجين من الطاقة الخضراء”.
التحدي الآخر هو إنشاء البنية التحتية التي يمكنها نقل الهيدروجين كوقود للمستخدمين النهائيين. أقامت Samsung C&T ، الذراع الهندسية لشركة Samsung ، تحالفات مع شركات الشحن والبناء المحلية لبناء سلسلة قيمة كاملة لصناعة الهيدروجين ، من الإنتاج الخارجي للهيدروجين الأخضر إلى التسليم المحلي. كما أنه ينتج ويوزع الهيدروجين النظيف المشتق من الأمونيا ، والذي يعتبر أسهل في النقل لمسافات طويلة. وحدة أخرى من سامسونج متخصصة في أنظمة الدفع الخضراء للسفن ، بما في ذلك ناقلات الهيدروجين.
لكن بناء البنية التحتية عملية بطيئة ومكلفة. كان الحل الأكثر إلحاحًا لنقص الطاقة الخضراء هو زيادة استخدام أنظمة تخزين الطاقة. يمكن أن تعوض هذه عن التقطع في طاقة الرياح والطاقة الشمسية ، مما يزيد من كفاءتها عن طريق تخزين الكهرباء خلال ساعات الذروة.
هنا ، الشركات الشقيقة لصانعي الرقائق في كوريا الجنوبية في وضع قوي. Samsung SDI ، على سبيل المثال ، هي واحدة من أكبر الشركات المصنعة لأجهزة تخزين الطاقة في العالم ، حيث تمثل حوالي عُشر السوق العالمية ، بينما تمثل الشركات التابعة لـ SK Hynix 6 في المائة أخرى.
ينمو سوق أنظمة تخزين الطاقة بسرعة حيث تقوم الحكومات بمراجعة أهدافها المتعلقة بالانبعاثات – تتوقع شركة الأبحاث ألايد ماركت ريسيرش أن يتضاعف حجمها تقريبًا إلى أكثر من 430 مليار دولار بحلول عام 2030. على عكس بطاريات السيارات الكهربائية ، تواجه أنظمة التخزين هذه قيودًا قليلة على الحجم والوزن ، لذلك يتم تحميل عدد متزايد من خلايا البطاريات فيها ويثبت أنها تجارة مربحة. في أبريل ، أعلنت Samsung SDI عن نتائج قياسية للربع الأول ، حيث تجاوزت الأرباح 4 مليارات دولار.
أصبح الآن بذل كل الجهود من أجل مصادر الطاقة المتجددة أولوية بالنسبة لصانعي الرقائق في آسيا حيث يسعون لمطابقة القدرة الجديدة مع توقعات ازدهار الطلب – مدفوعًا على وجه الخصوص بالارتفاع المذهل الأخير للذكاء الاصطناعي – مع الاستجابة أيضًا للضغط المتزايد للحد من الانبعاثات.
تقدم حلول الطاقة الخضراء التي يمكن للشركات التابعة لها توفير مثال نادر للمصالح المالية للشركات التي تتوافق بسهولة مع تلك الخاصة بمنظميها.
