कम कार्बन ऊर्जा भंडारण के लिए हाइड्रोजन के उपयोग को खारिज करने के लिए एलोन मस्क सही या गलत है?

संदर्भ जीवाश्म ऊर्जा से नवीकरणीय ऊर्जा की ओर संक्रमण का है। इसका एक प्रमुख पहलू गैसोलीन या डीजल वाहनों के माध्यम से परिवहन और बैटरी या हाइड्रोजन द्वारा संचालित इलेक्ट्रिक मोटर में इसका संक्रमण है। जीवाश्म ईंधन उद्योग को टिकाऊ परिवहन की दक्षता और लागत के बारे में चिंतित होना चाहिए, क्योंकि यह संक्रमण की गति निर्धारित करेगा जो संभवतः तेल उत्पादन और शायद तेल और गैस उद्योग में गिरावट को प्रभावित करेगा।

एलोन मस्क बैटरी जानते हैं। वह उनका निर्माण करता है: एक बुकएंड पर कारों और ट्रकों को चलाने के लिए, दूसरे बुकेंड पर सैकड़ों घरों और वाणिज्यिक उद्यमों के लिए विद्युत ऊर्जा को संग्रहीत और स्थिर करने वाले ग्रिड-स्केल विशाल यंत्रों के लिए।

पिछले सप्ताह, 12 मई, 2022, कस्तूरी कहा हाइड्रोजन "ऊर्जा भंडारण के लिए संभवतः सबसे मूर्खतापूर्ण चीज़ है जिसकी मैं कल्पना कर सकता हूँ।" यह पहली बार नहीं है, मस्क ने पिछले वर्षों में भी इसी तरह की नकारात्मक टिप्पणियां की हैं। कुछ साल पहले, मस्क ने संवाददाताओं से कहा था कि हाइड्रोजन ईंधन सेल "बेहद मूर्खतापूर्ण" थे।

मूर्खतापूर्ण हाइड्रोजन भंडारण टिप्पणी एक व्यापक बयान था। क्या मस्क बिजली के ग्रिड-स्केल भंडारण की बात कर रहे थे? या इलेक्ट्रिक वाहनों - कारों, ट्रकों और बसों जैसे ईवी में भंडारण के लिए? अथवा दोनों?

आइए बैटरी के विपरीत हाइड्रोजन ऊर्जा के अनुप्रयोगों और बिजली भंडारण में इसकी भूमिका पर गहराई से नज़र डालें।

हाइड्रोजन का ग्रिड-स्केल भंडारण।

पहली नज़र में ऐसा लगता है कि मस्क ग्रिड-स्केल पर बिजली भंडारण के बारे में बात कर रहे थे, क्योंकि उन्होंने तरल या गैसीय हाइड्रोजन ईंधन के विशाल टैंकों के बारे में बात की थी जिनकी हाइड्रोजन भंडारण के लिए आवश्यकता होगी। एक और रिपोर्ट इसका समर्थन करता है।

लेकिन टेस्ला की बड़ी बैटरियों को मत भूलिए
TSLA
ग्रिड-स्केल पर निर्माण भी बहुत बड़े हैं। उस समय, दुनिया की सबसे बड़ी बड़ी बैटरी टेस्ला द्वारा 2017 में हॉर्न्सडेल, ऑस्ट्रेलिया में 100 मेगा वाट (मेगावाट) बिजली स्टोर करने के लिए बनाया गया था। 2020 में इसे अपग्रेड कर 150 मेगावाट कर दिया गया।

बैटरी पवन फार्मों से बिजली को संग्रहीत और स्थिर करती है जो दक्षिण ऑस्ट्रेलिया में लगभग कार्बन-मुक्त बिजली बना रही है। यह बैटरी 8,000 घरों को 24 घंटे या 30,000 से अधिक घरों को एक घंटे तक बिजली दे सकती है।

लेकिन मस्क कारों और ट्रकों में ऊर्जा स्रोत के रूप में हाइड्रोजन के बारे में बात कर रहे होंगे...

कार और ट्रक ईवी के लिए हाइड्रोजन ऊर्जा।

अब तक ईवी के लिए बिजली का सबसे आम स्रोत बैटरी में संग्रहित बिजली है।

लेकिन बिजली एक रासायनिक ईंधन सेल से प्राप्त की जा सकती है जिसमें हाइड्रोजन बैटरी जैसी सेल में ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करके बिजली और पानी का उत्पादन करता है। कई अलग-अलग प्रकार के ईंधन सेल मौजूद हैं। लेकिन हाइड्रोजन ज्वलनशील है और आग या विस्फोट का कारण बन सकता है। ईंधन सेल खतरनाक हो सकता है, खासकर अगर कोई ईवी दुर्घटनाग्रस्त हो जाए।

हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं के कुछ फायदे हैं: (1) लिथियम-आयन बैटरी की तुलना में बहुत अधिक ऊर्जा भंडारण घनत्व, (2) अधिक ड्राइविंग रेंज, (3) हल्का और कम जगह घेरता है, और (4) बहुत कम रिचार्जिंग समय।

इस साल 1 अप्रैल को एक हैरान कर देने वाली ट्विटर टिप्पणी में, कस्तूरी ने घोषणा की कि वह हाइड्रोजन ईंधन सेल का उपयोग करने वाली टेस्ला कारें पेश करेंगे। यह अप्रैल फूल का एक चतुर मजाक प्रतीत होता है।

ईवी बैटरी बनाम हाइड्रोजन ईंधन सेल के आवश्यक फायदे और नुकसान प्रलेखित किए गए हैं. यहाँ एक सारांश है:

“एक आधुनिक कार बैटरी प्रत्येक किलोग्राम लिथियम-आयन के लिए 250 वाट-घंटे ऊर्जा संग्रहीत कर सकती है। इस बीच, एक किलोग्राम हाइड्रोजन में प्रति किलो 33,200 वाट-घंटे होते हैं। नहीं, यह कोई गलती नहीं है. हाँ, हाइड्रोजन ली-आयन बैटरी की तुलना में 100 गुना अधिक ऊर्जा-सघन है।

“बैटरी से चलने वाले इलेक्ट्रिक वाहन अभूतपूर्व रूप से कुशल हैं। मॉडल के आधार पर, वे लगभग 70 से 80 प्रतिशत की अच्छी-से-पहिया दक्षता का दावा कर सकते हैं। तुलनात्मक रूप से, एक हाइड्रोजन ईंधन सेल-संचालित इलेक्ट्रिक वाहन (एफसीईवी) सकारात्मक रूप से मितव्ययी है, जिसकी कुल दक्षता लगभग 30 से 35 प्रतिशत है... तथ्य यह है कि बिजली को केवल हाइड्रोजन में परिवर्तित करना और फिर इसे वापस परिवर्तित करना कभी संभव नहीं होगा। सीधे बैटरी को फीड करने जितना ही कुशल।"

इस रिपोर्ट के अनुसार, कम ईंधन भरने का समय हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं को बचाता है। वर्तमान चार्जिंग स्टेशनों को 6-मील रेंज के बैटरी चालित सेमी-ट्रेलर को ईंधन भरने के लिए लगभग 500 घंटे की आवश्यकता होती है। लेकिन टोयोटा और केनवर्थ के पास पहले से ही हाइड्रोजन सेमी-ट्रेलर हैं जिनमें 15 मिनट में ईंधन भरा जा सकता है। यह शून्य-कार्बन लंबी दूरी की ट्रकिंग के लिए गेम-चेंजर है।

हाइज़न द्वारा हाइड्रोजन ट्रक।

यद्यपि लिथियम-आयन बैटरियां यात्री और अन्य हल्के ईवी के लिए वाणिज्यिक बाजार हैं, हल्के वजन वाले प्रणोदन प्रणाली के साथ लंबी दूरी के परिवहन के लिए हाइड्रोजन पावर का परीक्षण किया जा रहा है।

हाइज़न मोटर्स रोचेस्टर, न्यूयॉर्क में एक कंपनी है ईंधन सेल विकसित करता है और ट्रक बनाता है. 20 वर्षों तक शोध करने के बाद, हाइज़ोन ईंधन सेल स्टैक लेकर आया है जिसमें दुनिया में सबसे अधिक शक्ति है, वजन में लगभग आधा हल्का है, और आधा सस्ता है।

इस वर्ष, 2022 तक पायलट ट्रकों के सड़क पर आने की उम्मीद थी। सबसे छोटे ट्रक के लिए, एक रैक पर 5 हाइड्रोजन सिलेंडर रखे जा सकते हैं। एक दूसरे संस्करण को लंबी यात्राओं के लिए 10 हाइड्रोजन सिलेंडर रखने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

हाइड्रोजन ईंधन की अन्य आवश्यकताएँ।

जीवाश्म ऊर्जा से नवीकरणीय ऊर्जा की ओर संक्रमण में, ऐसे तथाकथित कठिन क्षेत्र मौजूद हैं जिन्हें हरित बिजली का उपयोग करने के लिए आसानी से विद्युतीकृत नहीं किया जा सकता है।

साथ ही लंबी दूरी के ट्रक, विमान और जहाज ऐसे मामले हैं जहां बैटरी ले जाने के लिए बहुत बड़ी या बहुत भारी होगी। प्रति किलोग्राम डीजल या गैसोलीन में हाइड्रोजन में लगभग तीन गुना ऊर्जा होती है।

कोयले से चलने वाली औद्योगिक भट्टियाँ बहुत गर्म होती हैं या हरित बिजली से गर्म होने के लिए बहुत महंगी होती हैं। कोयला, तेल या प्राकृतिक गैस के स्थान पर, हाइड्रोजन ब्लास्ट फर्नेस में आवश्यक अत्यधिक गर्मी प्रदान करने के लिए ईंधन के रूप में काम कर सकता है हरित इस्पात बनाने के लिए. स्वीडिश स्टील निर्माता एसएसएबी एबी जीवाश्म मुक्त स्टील विकसित करने के लिए वोल्वो कार्स के साथ मिलकर काम कर रही है। वोल्वो कॉन्सेप्ट कार में ग्रीन स्टील का परीक्षण और उपयोग करने वाली पहली ऑटो कंपनी होगी। हरित इस्पात का व्यावसायिक उत्पादन 2026 में शुरू करने की योजना है।

हरा बनाम नीला हाइड्रोजन.

हरित हाइड्रोजन पानी के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा बनाया जाता है लेकिन यह अप्रभावी है। मस्क के अनुसार, आवश्यक ऊर्जा की मात्रा - बिजली जो आदर्श रूप से हरित और हाइड्रोजन को संपीड़ित और द्रवीकृत करने के लिए ऊर्जा होनी चाहिए - चौंका देने वाली है।

ब्लू हाइड्रोजन मीथेन गैस से बना एक वैकल्पिक रूप है। आज उत्पादित 99% हाइड्रोजन नीला हाइड्रोजन है क्योंकि यह हरे हाइड्रोजन की तुलना में बहुत सस्ता है। लेकिन जब इसे ईंधन या ऊर्जा भंडारण के लिए कार्बन-मुक्त समाधान के रूप में पेश किया जाता है तो यह एक गलत आधार है।

ब्लू हाइड्रोजन बनाने की प्रक्रिया में मीथेन गैस का उपयोग फीडस्टॉक के रूप में किया जाता है। मीथेन गैस या तेल के कुओं की ड्रिलिंग और फ्रैकिंग से आती है, जहां कुओं और पाइपलाइनों में गैस का भड़कना और मीथेन का रिसाव ग्लोबल वार्मिंग में काफी वृद्धि कर सकता है। तो, एक कार्बोनेटेड जीवाश्म ऊर्जा का उपयोग ऊर्जा से कार्बन मुक्त हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए किया जाता है।

लेकिन यह बिल्कुल कार्बन-मुक्त नहीं है क्योंकि मीथेन के रासायनिक अपघटन से हाइड्रोजन और एक द्विउत्पाद, CO2 बनता है, जो स्वयं एक प्रमुख ग्रीनहाउस गैस (GHG) है जिसका निपटान किया जाना है।

इन दो नकारात्मकताओं के बीच एक कार्बन-मुक्त ईंधन है जो जलकर केवल पानी पैदा करता है। उदाहरण के लिए, बायोगैस स्रोतों जैसे लैंडफिल या गाय के खाद से मीथेन फीडस्टॉक प्राप्त करके इस प्रक्रिया को बेहतर बनाया जा सकता है।

हाइड्रोजन पोर्टेबल है.

अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा एजेंसी (आईईए) एक और फायदे की ओर इशारा किया हाइड्रोजन भंडारण का. यह एक तरल के रूप में कॉम्पैक्ट है और इसे लंबी दूरी तक देखभाल के साथ ले जाया जा सकता है। उदाहरण के लिए, सौर और पवन नवीकरणीय ऊर्जा के महान स्रोतों वाले ऑस्ट्रेलिया जैसे देश इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा हाइड्रोजन का उत्पादन कर सकते हैं और इसे टैंकर द्वारा दक्षिण पूर्व एशिया में ऊर्जा की कमी वाले शहरों तक पहुंचा सकते हैं।

न्यू मैक्सिको में हाइड्रोजन उत्पादन

बायोटेक एक ऐसी कंपनी है वास्तव में हाइड्रोजन ईंधन का उत्पादन करता है न्यू मेक्सिको में. बायोगैस हब एक छोटे और अधिक कुशल जनरेटर का दावा करता है जो रासायनिक निर्माताओं और रिफाइनरियों को हाइड्रोजन पहुंचाने वाले बड़े केंद्रीकृत संयंत्रों की तुलना में हाइड्रोजन को सस्ता और कम कार्बन पदचिह्न के साथ बनाता है।

फीडस्टॉक स्वच्छ प्राकृतिक गैस या अन्य नवीकरणीय बायोगैस स्रोत हो सकते हैं जो कार्बन-नकारात्मक हाइड्रोजन बना सकते हैं।

यूके और विश्व स्तर पर नेटवर्क का विस्तार करने की योजना के साथ, 2022 में अमेरिका में तीन हाइड्रोजन हब तैनात किए जा रहे हैं। बायोटेक के नेटवर्क में प्रत्येक हाइड्रोजन हब प्रतिदिन 1-5 टन हाइड्रोजन का उत्पादन करता है। गैस सिलेंडर ले जाने वाले उच्च दबाव वाले परिवहन ट्रेलरों में स्थानीय स्तर पर हाइड्रोजन वितरित किया जाता है।

उनकी सामूहिक पारगमन योजनाओं के लिए, इलिनोइस के शैंपेन-उरबाना शहर में हाइब्रिड और हाइड्रोजन ईंधन सेल इलेक्ट्रिक बसों का एक बढ़ता बेड़ा है। शहर ने 2021 में दो हाइड्रोजन ईंधन सेल बसें तैनात कीं।

इससे पहले कि साइट पर हाइड्रोजन जनरेटर पूरा हो जाए। बायोटेक को उपलब्ध कराने के लिए बुलाया गया था पोर्टेबल हाइड्रोजन उच्च दबाव वाले परिवहन ट्रकों में, जो ईंधन कोशिकाओं को चार्ज करते थे ताकि कर्मचारी बसों का परीक्षण कर सकें।

बायोटेक के अनुसार, हाइड्रोजन ईंधन सेल बसें पारंपरिक डीजल बसों की तरह ही अच्छा प्रदर्शन करती हैं लेकिन शून्य टेलपाइप जीएचजी उत्सर्जन के साथ। बैटरी चालित इलेक्ट्रिक मोटरों की तुलना में लाभों में 300 मील की रेंज, केवल 10 मिनट का ईंधन भरने का समय और 100 बसों तक की क्षमता वाले ईंधन स्टेशन शामिल हैं।

यह उल्लेखनीय है कि धन का एक बड़ा हिस्सा - $8 बिलियन - 2021 के इन्फ्रास्ट्रक्चर अधिनियम में स्वच्छ स्थापित करने के लिए निर्धारित किया गया था। हाइड्रोजन हब, उनमें से कम से कम चार, संयुक्त राज्य भर में।

टीसाइड, यूके में बीपी की हाइड्रोजन दृष्टि.

2020 में, बीपी ने खुद को एक एकीकृत कंपनी के रूप में फिर से स्थापित किया, जैसा कि इसके एनर्जी आउटलुक 2020 में संक्षेप में बताया गया है।

उनका नवीनतम नवीकरणीय उद्यम टीसाइड हाइड्रोजन है, जो इंग्लैंड के उत्तरपूर्वी तट पर एक औद्योगिक केंद्र का संदर्भ देता है।

RSI दृष्टि टीसाइड के लिए है विमानन, शिपिंग और भारी ट्रकों में परिवहन के लिए एक प्रमुख हाइड्रोजन केंद्र बनना - सभी क्षेत्र जहां बैटरी पावर का उपयोग करना कठिन है। लेकिन इस अवधारणा में सीमेंट और इस्पात निर्माण जैसे कठिन उद्योगों के लिए बिजली भी शामिल होगी।

मूल योजना, जिसे H2Teesside कहा जाता है, उत्पन्न करना था नीला हाइड्रोजन मीथेन, CH4 के अपघटन द्वारा, जबकि CO2 के द्विउत्पाद को CCS नामक प्रक्रिया द्वारा पकड़ लिया जाएगा और समुद्र के नीचे दबा दिया जाएगा।

हाल ही में हाईग्रीन संयोजन पानी को इलेक्ट्रोलाइज कर देगा हरे रंग का हाइड्रोजन और ऑक्सीजन. यदि इसका उपयोग किया जाता है तो इलेक्ट्रोलिसिस और स्वच्छ बिजली की लागत के कारण यह अधिक महंगा है।

बीपी के पास है एक सहमति पत्र पर हस्ताक्षर किये दाई के साथ
DAI
एमएलईआर ट्रक यूके में ईंधन सेल हाइड्रोजन ट्रकों के लिए आवश्यक बुनियादी ढांचे की शुरुआत करेगा।

यूके सरकार के लक्ष्यों के साथ बीपी मेश की टीसाइड परियोजनाएं। संयुक्त रूप से, HyGreen और H2Teesside 1.5 GW हाइड्रोजन उत्पादन उत्पन्न कर सकते हैं और 30 तक सरकार के 5 GW के लक्ष्य का 2030% प्रदान कर सकते हैं।

टेकअवे।

दो बड़े नकारात्मक पहलू हैं जो नीले हाइड्रोजन के लाभों को बाधित करते हैं और इसे एक महत्वपूर्ण कार्बन पदचिह्न के साथ छोड़ देते हैं। ग्रीन हाइड्रोजन अभी बहुत महंगा है।

के अनुसार रिस्ताद ऊर्जा, एक किफायती और हरित हाइड्रोजन ईंधन उद्योग, जो अब महंगा है, बहुत कम और बहुत देर हो चुकी होगी। 2050 तक, विमानन, शिपिंग और धातु और रसायन कारखानों को ईंधन देने वाले विशिष्ट उद्योग की सेवा के लिए वैश्विक ऊर्जा का केवल 7% हाइड्रोजन होगा।

हाइड्रोजन के भविष्य के लिए रिस्टैड के सीमित अनुमानों और एलोन मस्क द्वारा ऊर्जा के भंडारण के रूप में हाइड्रोजन की निंदा के बावजूद, ऐसा प्रतीत होता है कि हाइड्रोजन ऊर्जा के भंडारण में सक्रिय भूमिका निभाएगा।

छोटे और बड़े पैमाने पर हाइड्रोजन परियोजनाएं योजना के चरण में हैं, या पहले से ही संचालित हो रही हैं, और आगे के नवाचार कम कार्बन वाले भविष्य के एक विशिष्ट घटक के रूप में हाइड्रोजन के मूल्य को मजबूत करेंगे।