હાઇડ્રોજન પર ધ્યાન કેન્દ્રિત

પરંતુ તેમાં ખામીઓ પણ છે - ઉત્પાદન સરળ નથી, પરિવહન મુશ્કેલ અને બિનકાર્યક્ષમ હોઈ શકે છે અને આને કારણે, વાસ્તવિક ટકાઉપણું લાભ હંમેશા સ્પષ્ટ હોતા નથી.

અહીં, આપણે કેટલીક સૌથી આશાસ્પદ હાઇડ્રોજન તકનીકો, પ્રારંભિક અપનાવનારાઓ, વધતી જતી એપ્લિકેશનો, પરિવહન અને સંગ્રહ પદ્ધતિઓ અને નિયમનકારી લેન્ડસ્કેપ, હાઇડ્રોજનમાં સરકારી રોકાણો સાથે જોઈએ છીએ.

હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન ટેકનોલોજીઓ

હાઇડ્રોજન પૃથ્વી પરના સૌથી વધુ વિપુલ પ્રમાણમાં રહેલા તત્વોમાંનું એક છે. પરંતુ તે ઘણીવાર સંયોજનોમાં જડિત હોય છે - જેમ કે પાણી - જેને ઍક્સેસ કરવા માટે પ્રક્રિયાઓની જરૂર પડે છે. કેટલીક મુખ્ય પ્રક્રિયાઓ આ પ્રમાણે છે:

વિદ્યુત વિચ્છેદન

વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ એ વીજળીનો ઉપયોગ કરીને પાણીને હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજનમાં વિભાજીત કરવાની પ્રક્રિયા છે. આ પદ્ધતિ, ખાસ કરીને જ્યારે પવન અથવા સૌર જેવા નવીનીકરણીય ઉર્જા સ્ત્રોતો દ્વારા સંચાલિત થાય છે, ત્યારે ગ્રીન હાઇડ્રોજન ઉત્પન્ન થાય છે. સિમેન્સ અને ITM પાવર જેવી કંપનીઓ વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ તકનીકને આગળ વધારી રહી છે, કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરી રહી છે અને ખર્ચ ઘટાડી રહી છે.

ઉપરછલ્લી રીતે તો સારું લાગે છે, પણ મોટા પાયે આ કરવામાં ઘણી મુશ્કેલીઓ છે.

ગ્રીન હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન સાથેના મુખ્ય મુદ્દાઓમાં શામેલ છે:

1. ઉર્જા કાર્યક્ષમતા: વર્તમાન ઇલેક્ટ્રોલાઇઝર્સમાં 60-70% કાર્યક્ષમતા હોય છે, જેમાં નોંધપાત્ર ઉર્જાનું નુકસાન થાય છે. ઉત્પ્રેરક અને પટલ ટેકનોલોજીમાં સુધારો કરવો મહત્વપૂર્ણ છે. નવીનીકરણીય ઉર્જા પર નિર્ભરતા, જે સમયાંતરે વધતી રહે છે, તે પણ પડકારો ઉભા કરે છે.
2. ખર્ચ: ઊંચા પ્રારંભિક મૂડી ખર્ચ અને ચાલુ સંચાલન ખર્ચ વ્યાપક અપનાવવામાં અવરોધરૂપ બને છે. આ ખર્ચ ઘટાડવા માટે ટેકનોલોજી અને સ્કેલના અર્થતંત્રમાં પ્રગતિ જરૂરી છે.
3. સામગ્રી અને સંસાધનો: ઇલેક્ટ્રોલાઇઝર પ્લેટિનમ અને ઇરિડિયમ જેવા દુર્લભ પદાર્થોનો ઉપયોગ કરે છે. વૈકલ્પિક ઉત્પ્રેરકમાં સંશોધન ચાલુ છે. વધુમાં, પાણીની માંગ, ભલે સામાન્ય હોય, ટકાઉ વ્યવસ્થાપનની જરૂર છે.
4. ઈન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર: ઈલેક્ટ્રિકલ ગ્રીડ સાથે ઈલેક્ટ્રોલાઈઝરનું સંકલન અને વિતરણ અને સંગ્રહ ઈન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર વિકસાવવું એ નોંધપાત્ર અવરોધો છે. હાઈડ્રોજનના પરિવહન અને સંગ્રહ માટે પાઇપલાઇન્સ, ટાંકીઓ અને અન્ય ટેકનોલોજીમાં નોંધપાત્ર રોકાણની જરૂર પડે છે.
5. પર્યાવરણીય ચિંતાઓ: હાઇડ્રોજન ઉત્પાદનનું સમગ્ર જીવનચક્ર પર્યાવરણીય રીતે ટકાઉ હોવું જોઈએ. હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન માટે નવીનીકરણીય ઊર્જાની માંગમાં વધારો અશ્મિભૂત ઇંધણના પુનરુત્થાન તરફ દોરી જવો જોઈએ નહીં.
6. ટેકનોલોજીકલ પ્રગતિ: આલ્કલાઇન, PEM અને SOEC ઇલેક્ટ્રોલાઇઝર દરેક પાસે અનન્ય પડકારો છે. કાર્યક્ષમતા, ખર્ચ અને ટકાઉપણું સુધારવું જરૂરી છે. ચલ નવીનીકરણીય ઉર્જા સ્ત્રોતો સાથે ઇલેક્ટ્રોલાઇઝરને એકીકૃત કરવા માટે હાઇબ્રિડ સિસ્ટમ્સ અને અદ્યતન તકનીકોની જરૂર છે.
7. આર્થિક અને નીતિ માળખું: સ્થિર હાઇડ્રોજન બજાર અને સહાયક સરકારી નીતિઓ વિકસાવવી મહત્વપૂર્ણ છે. સબસિડી, ટેક્સ ક્રેડિટ અને આંતરરાષ્ટ્રીય સહયોગ સંશોધન, વિકાસ અને જમાવટને આગળ ધપાવી શકે છે.

હાઇડ્રોજન વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ માટે આ પડકારોનો સામનો કરવો ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે જેથી તે એક સક્ષમ, મોટા પાયે ગ્રીન હાઇડ્રોજન સોલ્યુશન બની શકે, જે ઓછા કાર્બન ઉર્જા ભવિષ્યમાં સંક્રમણને ટેકો આપે.

કાર્બન કેપ્ચર અને સ્ટોરેજ (CCS) સાથે સ્ટીમ મિથેન રિફોર્મિંગ (SMR)

સ્ટીમ મિથેન રિફોર્મિંગમાં ઊંચા તાપમાને મિથેન (CH₄) અને વરાળ (H₂O) વચ્ચે પ્રતિક્રિયા થાય છે જેનાથી હાઇડ્રોજન (H₂), કાર્બન મોનોક્સાઇડ (CO) અને થોડો કાર્બન ડાયોક્સાઇડ (CO₂) ઉત્પન્ન થાય છે.

SMR ખૂબ જ કાર્યક્ષમ છે, જેની એકંદર કાર્યક્ષમતા સામાન્ય રીતે 65% થી 75% સુધીની હોય છે. તે એક પરિપક્વ અને સારી રીતે સમજી શકાય તેવી ટેકનોલોજી પણ છે, જે તેને ઔદ્યોગિક હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન માટે સૌથી સામાન્ય પદ્ધતિ બનાવે છે. SMR માટે માળખાગત સુવિધાઓ અને કુશળતા વ્યાપકપણે ઉપલબ્ધ છે. અન્ય હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન પદ્ધતિઓની તુલનામાં, SMR પ્રમાણમાં ખર્ચ-અસરકારક પણ છે, ખાસ કરીને જ્યાં કુદરતી ગેસ પુષ્કળ અને સસ્તો હોય છે.

તેથી જ્યારે SMR ના ચોક્કસ હકારાત્મક પાસાં છે, ત્યારે સંકળાયેલ કાર્બન ડાયોક્સાઇડ ઉત્સર્જન અને અશ્મિભૂત ઇંધણ પર નિર્ભરતા નોંધપાત્ર પડકારો રજૂ કરે છે.

CCS નું એકીકરણ પર્યાવરણીય અસર ઘટાડવામાં મદદ કરી શકે છે, જે SMR ને એક સક્ષમ સંક્રમણકારી ઉકેલ બનાવે છે કારણ કે વિશ્વ વધુ ટકાઉ હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન પદ્ધતિઓ તરફ આગળ વધી રહ્યું છે.

પરંતુ આ ઉત્પાદન પદ્ધતિ ફક્ત એક સંક્રમણકારી ટેકનોલોજી તરીકે સેવા આપવા માટે જ નિર્ધારિત છે, જે હાલના કુદરતી ગેસ માળખાનો લાભ લેશે.

સોલિડ ઓક્સાઇડ ફ્યુઅલ સેલ (SOFCs)

સોલિડ ઓક્સાઇડ ફ્યુઅલ સેલ (SOFCs) સ્થિર વીજ ઉત્પાદન માટે યોગ્ય ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રક્રિયા દ્વારા હાઇડ્રોજનને વીજળીમાં રૂપાંતરિત કરે છે.

SOFCs એ ઉચ્ચ-કાર્યક્ષમતાવાળા ઉપકરણો છે જે ઘન સિરામિક ઇલેક્ટ્રોલાઇટનો ઉપયોગ કરીને ઊંચા તાપમાને (600°C થી 1,000°C) ઓક્સિજન સાથે હાઇડ્રોજન અથવા હાઇડ્રોકાર્બન પ્રતિક્રિયા કરીને વીજળી ઉત્પન્ન કરે છે. તેઓ ઉચ્ચ વિદ્યુત કાર્યક્ષમતા (50-60%), બળતણ સુગમતા (હાઇડ્રોજન, કુદરતી ગેસ, બાયોગેસ) અને લાંબા ગાળાની સ્થિરતા જેવા ફાયદા પ્રદાન કરે છે. જો કે, તેઓ સામગ્રીના અધોગતિ, લાંબા સ્ટાર્ટ-અપ સમય, થર્મલ મેનેજમેન્ટ સમસ્યાઓ અને ખર્ચાળ સામગ્રી અને ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓને કારણે ઊંચા ખર્ચ જેવા પડકારોનો સામનો કરે છે.

SOFCs સ્થિર વીજ ઉત્પાદન, ઔદ્યોગિક ઉપયોગો અને દૂરસ્થ અથવા દરિયાઈ ઉર્જા માટે યોગ્ય છે, જે તેમની ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા અને કચરો ગરમીનો ઉપયોગ કરવાની ક્ષમતાનો ઉપયોગ કરે છે. વ્યાપક અપનાવવા માટે સામગ્રી અને ઉત્પાદન તકનીકોમાં પ્રગતિ દ્વારા તકનીકી અને આર્થિક અવરોધોને દૂર કરવા જરૂરી છે. વર્તમાન પડકારો હોવા છતાં, SOFCs ગ્રીનહાઉસ ગેસ ઉત્સર્જન ઘટાડીને ટકાઉ ઊર્જા ભવિષ્યમાં યોગદાન આપવા માટે નોંધપાત્ર વચન આપે છે.

બ્લૂમ એનર્જી જેવી કંપનીઓ SOFC વિકાસમાં અગ્રેસર છે, જે ઔદ્યોગિક અને વાણિજ્યિક ઉપયોગ માટે કાર્યક્ષમ, સ્કેલેબલ પાવર સોલ્યુશન્સ ઓફર કરે છે.

પ્રારંભિક અપનાવનારાઓ અને વધતી જતી એપ્લિકેશનો

ટ્રાન્સપોર્ટ

પેસેન્જર કાર / હાઇડ્રોજન ફ્યુઅલ સેલ વાહનો (FCVs)

હાઇડ્રોજન એફસીવી પ્રારંભિક અપનાવવામાં મોખરે છે, જેમાં ટોયોટા (મીરાઈ) અને હ્યુન્ડાઇ (નેક્સો) જેવી કંપનીઓ હાઇડ્રોજન દ્વારા સંચાલિત વ્યાપારી રીતે ઉપલબ્ધ પેસેન્જર કાર મોડેલ્સનું ઉત્પાદન કરે છે. આ વાહનો બેટરી ઇલેક્ટ્રિક વાહનો (BEV) ની તુલનામાં લાંબી રેન્જ અને ઝડપી રિફ્યુઅલિંગ પ્રદાન કરે છે. પરંતુ જ્યારે રિફ્યુઅલિંગ સ્ટેશનોની સંખ્યા વધી રહી છે, ધીમે ધીમે, તે હજુ સુધી વ્યાપક નથી.  

ખાસ કરીને ટોયોટા વ્યાપક હાઇડ્રોજન કારના ઉપયોગના તેના વિઝન પર અડગ રહ્યું છે: આ અંશતઃ સમજાવે છે કે તેઓ EV પોર્ટફોલિયોના વિકાસમાં કેમ પાછળ રહ્યા છે.

હેવી-ડ્યુટી ટ્રાન્સપોર્ટ

હાઇડ્રોજનની ઉચ્ચ ઉર્જા ઘનતા અને ઝડપી રિફ્યુઅલિંગ તેને ટ્રક, બસ અને ટ્રેન જેવા ભારે-ડ્યુટી એપ્લિકેશનો માટે આદર્શ બનાવે છે. 

મુખ્ય પ્રગતિઓમાં નિકોલા મોટર્સના 500 માઇલ સુધીની રેન્જવાળા હાઇડ્રોજન ટ્રક અને યુરોપમાં હ્યુન્ડાઇના XCIENT ફ્યુઅલ સેલ ટ્રકનો સમાવેશ થાય છે. યુરોપિયન શહેરો અને ચીન હાઇડ્રોજન બસો અપનાવી રહ્યા છે, જ્યારે અલ્સ્ટોમની કોરાડિયા આઇલિન્ટ હાઇડ્રોજન ટ્રેન જર્મનીમાં કાર્યરત છે. દરિયાઇ ક્ષેત્ર નોર્વેમાં નોર્લેડના ફેરી જેવા હાઇડ્રોજન સંચાલિત જહાજો વિકસાવી રહ્યું છે, જેનો હેતુ શૂન્ય-ઉત્સર્જન પરિવહન છે. 

વૈશ્વિક સ્તરે ટ્રકો માટે હાઇડ્રોજન ફ્યુઅલ સ્ટેશનોનો વિકાસ ઝડપથી થઈ રહ્યો છે. ઉત્તર અમેરિકા અને યુરોપ તેમના નેટવર્કનું વિસ્તરણ કરી રહ્યા છે, નિકોલા મોટર્સ જેવી કંપનીઓના મહત્વપૂર્ણ પ્રોજેક્ટ્સ અને શહેરોમાં સરકારી પહેલો હાઇડ્રોજન બસો અપનાવી રહી છે, જે અનુકૂળ અને વ્યાપક રિફ્યુઅલિંગ ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર સુનિશ્ચિત કરે છે.

 .દ્યોગિક કાર્યક્રમો

સૈદ્ધાંતિક રીતે, હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ ઘણી ઔદ્યોગિક અને રાસાયણિક ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓમાં થઈ શકે છે. જોકે, તેનું ઉત્પાદન, પરિવહન અને સંગ્રહ કરવામાં સંબંધિત મુશ્કેલીનો અર્થ એ છે કે તે ઘણીવાર કોલસા જેવા પરંપરાગત અશ્મિભૂત ઇંધણનો વ્યવહારુ અથવા ખર્ચ-અસરકારક વિકલ્પ નથી.

સ્ટીલ ઉત્પાદન

સ્ટીલ ઉદ્યોગ, જે એક મહત્વપૂર્ણ CO2 ઉત્સર્જક છે, તે ગ્રીન સ્ટીલનું ઉત્પાદન કરવા માટે હાઇડ્રોજન-આધારિત ઘટાડો પ્રક્રિયાઓ શોધી રહ્યો છે. સ્વીડનમાં SSAB જેવી કંપનીઓ આ અભિગમ અપનાવી રહી છે, જેનો હેતુ કોલસાને હાઇડ્રોજનથી બદલવાનો છે.

SSAB, LKAB અને Vattenfall ના સહયોગથી, HYBRIT (હાઇડ્રોજન બ્રેકથ્રુ આયર્નમેકિંગ ટેકનોલોજી) પહેલનું નેતૃત્વ કરી રહ્યું છે. HYBRIT નો ઉદ્દેશ સ્ટીલ બનાવવાની પ્રક્રિયામાં કોલસાને હાઇડ્રોજનથી બદલવાનો છે, જે CO₂ ને બદલે પાણી ઉત્પન્ન કરે છે. સ્વીડનના લુલિયામાં SSAB ના પાયલોટ પ્લાન્ટે પહેલાથી જ વિશ્વના પ્રથમ હાઇડ્રોજન-ઘટાડેલા સ્પોન્જ આયર્નનું ઉત્પાદન કર્યું છે.

અન્ય કંપનીઓ, મોટાભાગે યુરોપમાં, પણ પરંપરાગત અશ્મિભૂત ઇંધણને બદલે હાઇડ્રોજનનો પ્રયોગ કરી રહી છે.  

સાલ્ઝગિટર એજી સ્ટીલ ઉત્પાદનને ડીકાર્બોનાઇઝ કરવા માટે SALCOS (સાલ્ઝગિટર લો CO₂ સ્ટીલમેકિંગ) પ્રોજેક્ટ વિકસાવી રહ્યું છે. આ પહેલમાં આયર્ન ઓરના સીધા ઘટાડા માટે હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ શામેલ છે. સાલ્ઝગિટરે ગ્રીન હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન માટે તેમની ઉચ્ચ-તાપમાન ઇલેક્ટ્રોલિસિસ ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરવા માટે સનફાયર GmbH સાથે ભાગીદારી કરી છે.

આર્સેલરમિત્તલ CO₂ ઉત્સર્જન ઘટાડવા માટે ઘણા હાઇડ્રોજન-આધારિત પ્રોજેક્ટ્સનું અન્વેષણ કરી રહ્યું છે. જર્મનીના હેમ્બર્ગમાં, તેઓ ડાયરેક્ટ રિડક્શન પ્લાન્ટનું પરીક્ષણ કરી રહ્યા છે જે ડાયરેક્ટ રિડક્શન આયર્ન (DRI) ઉત્પન્ન કરવા માટે હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ કરે છે. આ પાયલોટ પ્રોજેક્ટનો હેતુ સ્ટીલ ઉત્પાદનમાં રિડ્યુસિંગ એજન્ટ તરીકે હાઇડ્રોજનની શક્યતા દર્શાવવાનો છે.

ટાટા સ્ટીલ તેના IJmuiden પ્લાન્ટમાં HISarna પ્રોજેક્ટ પર કામ કરી રહી છે, જેનો ઉદ્દેશ સ્ટીલ બનાવવાની પ્રક્રિયામાં હાઇડ્રોજનને એકીકૃત કરીને CO₂ ઉત્સર્જન ઘટાડવાનો છે. આ પ્રોજેક્ટ કાર્બન-આધારિત સામગ્રીને બદલે હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ કરીને આયર્ન ઓરને આયર્નમાં રૂપાંતરિત કરવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે.

થિસેનક્રુપ તેનો કાર્બન2કેમ પ્રોજેક્ટ વિકસાવી રહ્યું છે, જેમાં સ્ટીલના ઉત્પાદન માટે હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ શામેલ છે. આ પ્રોજેક્ટનો ઉદ્દેશ સ્ટીલ બનાવતા ઉત્સર્જનને કેદ કરવાનો અને રસાયણોમાં રૂપાંતરિત કરવાનો છે, જેમાં હાઇડ્રોજનનો મુખ્ય ઘટક તરીકે ઉપયોગ કરવામાં આવશે. થિસેનક્રુપ ડ્યુઇસબર્ગમાં હાઇડ્રોજન આધારિત ડાયરેક્ટ રિડક્શન પ્લાન્ટ બનાવવાની પણ યોજના બનાવી રહ્યું છે.

કેમિકલ ઉદ્યોગ

નવીનીકરણીય ઉર્જા દ્વારા સંચાલિત વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દ્વારા ઉત્પાદિત ગ્રીન હાઇડ્રોજન, એમોનિયા અને મિથેનોલના ઉત્પાદનમાં પરિવર્તન લાવી રહ્યું છે, જે મહત્વપૂર્ણ ઔદ્યોગિક ઉપયોગો સાથે મહત્વપૂર્ણ રસાયણો છે.

પરંપરાગત રીતે, કુદરતી ગેસમાંથી મેળવેલા હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ કરીને હેબર-બોશ પ્રક્રિયા દ્વારા એમોનિયા ઉત્પન્ન થાય છે , જેના પરિણામે નોંધપાત્ર CO₂ ઉત્સર્જન થાય છે. ગ્રીન હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ કરીને, પ્રક્રિયા આ હાઇડ્રોજનને હવામાંથી નાઇટ્રોજન સાથે જોડીને CO₂ ઉત્સર્જન કર્યા વિના એમોનિયા ઉત્પન્ન કરે છે. આ લીલો એમોનિયા ખાતરો માટે અને સંભવિત કાર્બન-મુક્ત ઊર્જા વાહક તરીકે મહત્વપૂર્ણ છે.

મિથેનોલ સામાન્ય રીતે કુદરતી ગેસ અથવા કોલસામાંથી મેળવેલા સિંગાસ (હાઇડ્રોજન, કાર્બન મોનોક્સાઇડ અને CO₂નું મિશ્રણ) માંથી ઉત્પન્ન થાય છે, જે નોંધપાત્ર CO₂ પણ ઉત્સર્જન કરે છે. લીલો હાઇડ્રોજન, કેપ્ચર કરેલા CO₂ સાથે મળીને, હાઇડ્રોજનેશન દ્વારા મિથેનોલ ઉત્પન્ન કરી શકે છે, જેનાથી મિથેનોલ અને પાણી ઉત્પન્ન થાય છે. લીલો મિથેનોલ રાસાયણિક ફીડસ્ટોક અને બળતણ તરીકે કામ કરે છે, જેમાં કાર્બન ફૂટપ્રિન્ટ ખૂબ ઓછી હોય છે.

નોંધનીય છે કે, યારા ઇન્ટરનેશનલ અને સિમેન્સ-સીએફ ઇન્ડસ્ટ્રીઝ ગ્રીન એમોનિયા પ્રોજેક્ટ્સને આગળ ધપાવી રહ્યા છે. અને આઇસલેન્ડમાં કાર્બન રિસાયક્લિંગ ઇન્ટરનેશનલ (CRI) ગ્રીન હાઇડ્રોજન અને CO₂ નો ઉપયોગ કરીને નવીનીકરણીય મિથેનોલનું ઉત્પાદન કરે છે.

અન્ય ક્ષેત્રો

સ્ટીલ અને રસાયણો ઉપરાંત, ઉત્સર્જન ઘટાડવા અને ટકાઉપણું વધારવા માટે વિવિધ ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓમાં હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ કરવામાં આવી રહ્યો છે:

1. સિમેન્ટ ઉત્પાદન: સિમેન્ટ ભઠ્ઠામાં કોલસા અને કુદરતી ગેસને બદલીને હાઇડ્રોજન CO₂ ઉત્સર્જન ઘટાડી શકે છે.
2. કાચનું ઉત્પાદન: હાઇડ્રોજન ઉચ્ચ-તાપમાન ભઠ્ઠીઓ માટે સ્વચ્છ બળતણ તરીકે કામ કરે છે.
3. રિફાઇનરીઓ: હાઇડ્રોક્રેકીંગ અને ડિસલ્ફ્યુરાઇઝેશન માટે ગ્રીન હાઇડ્રોજન પર સ્વિચ કરવાથી ઉત્સર્જન ઘટાડી શકાય છે.
4. ખોરાક અને પીણા: હાઇડ્રોજન ઓવન અને બોઇલરને શક્તિ આપે છે, જેનાથી અશ્મિભૂત ઇંધણનો ઉપયોગ ઓછો થાય છે.
5. કાપડ અને પેપ*: હાઇડ્રોજન ગરમી અને વરાળ ઉત્પાદન માટે સ્વચ્છ વિકલ્પ પૂરો પાડે છે.
6. ખાણકામ કામગીરી: હાઇડ્રોજન ઇંધણ કોષો ભારે મશીનરીને શક્તિ આપે છે, પર્યાવરણીય અસર ઘટાડે છે.
7. ઇલેક્ટ્રોનિક્સ ઉત્પાદન: સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદનમાં ગ્રીન હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ થાય છે.
8. પરિવહન અને લોજિસ્ટિક્સ: હાઇડ્રોજન ફ્યુઅલ સેલ ટ્રક, બસો, ફોર્કલિફ્ટ અને મટીરીયલ હેન્ડલિંગ સાધનોને પાવર આપે છે.

આ વિકાસ વિવિધ ઉચ્ચ-ઉત્સર્જન ઉદ્યોગોને ડીકાર્બોનાઇઝ કરવાની હાઇડ્રોજનની ક્ષમતા દર્શાવે છે, પરંતુ તે યથાસ્થિતિ કરતાં વધુ ખર્ચાળ અને ઓછો વ્યવહારુ વિકલ્પ રહે છે.

ઊર્જા સંગ્રહ અને વીજળી ઉત્પાદન

ગ્રીડ-સ્કેલ ઊર્જા સંગ્રહ

હાઇડ્રોજન વધારાની નવીનીકરણીય ઉર્જાનો સંગ્રહ કરીને અને ટોચની માંગ દરમિયાન તેને મુક્ત કરીને વિદ્યુત ગ્રીડને સ્થિર કરી શકે છે. 

વધારાના નવીનીકરણીય ઉર્જા ઉત્પાદનના સમયગાળા દરમિયાન, ઇલેક્ટ્રોલાઇઝર આ વધારાની વીજળીનો ઉપયોગ પાણીને હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજનમાં વિભાજીત કરવા માટે કરે છે. ત્યારબાદ હાઇડ્રોજનને સંકુચિત ગેસ, પ્રવાહી હાઇડ્રોજન અથવા રાસાયણિક સંયોજનોમાં સંગ્રહિત કરવામાં આવે છે. જ્યારે માંગ પુરવઠા કરતાં વધી જાય છે, ત્યારે સંગ્રહિત હાઇડ્રોજનને ઇંધણ કોષો અથવા કમ્બશન ટર્બાઇન દ્વારા પાછું વીજળીમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે. 

બળતણ કોષો હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજનને જોડીને વીજળી ઉત્પન્ન કરે છે, જ્યારે કમ્બશન ટર્બાઇન્સ હાઇડ્રોજનને બાળીને વીજળી ઉત્પન્ન કરે છે. આ પ્રક્રિયા પુરવઠા અને માંગને સંતુલિત કરવામાં મદદ કરે છે, વિશ્વસનીય બેકઅપ પાવર પ્રદાન કરે છે અને આવર્તન નિયમનમાં મદદ કરે છે. 

હાઇડ્રોજન સ્ટોરેજ સિસ્ટમ્સ સ્કેલેબલ છે અને લાંબા સમય સુધી ઉર્જા સંગ્રહિત કરી શકે છે, જે તેમને નવીનીકરણીય ઉર્જા સ્ત્રોતો સાથે સંકલન કરવા અને ગ્રીડ સ્થિરતા વધારવા માટે આદર્શ બનાવે છે. આ અભિગમ નવીનીકરણીય ઉર્જા સ્ત્રોતોની પરિવર્તનશીલતા હોવા છતાં સુસંગત પાવર ડિલિવરી સુનિશ્ચિત કરીને વધુ વિશ્વસનીય અને ટકાઉ ઉર્જા પ્રણાલીને સમર્થન આપે છે.

યુરોપિયન હાઇડિપ્લોય જેવા પ્રોજેક્ટ્સનો ઉદ્દેશ્ય હાલના માળખાનો ઉપયોગ કરીને કુદરતી ગેસ નેટવર્કમાં હાઇડ્રોજનને એકીકૃત કરવાનો છે.

બેકઅપ પાવર સિસ્ટમ્સ

હાઇડ્રોજન ફ્યુઅલ સેલ ડેટા સેન્ટર્સ જેવા મહત્વપૂર્ણ ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર માટે વિશ્વસનીય, સ્વચ્છ બેકઅપ પાવર પ્રદાન કરે છે. જ્યાં સુધી હાઇડ્રોજન પૂરો પાડવામાં આવે ત્યાં સુધી તેઓ સતત પાવર પ્રદાન કરે છે અને આઉટેજ દરમિયાન તાત્કાલિક બેકઅપ સુનિશ્ચિત કરવા માટે ઝડપથી શરૂ કરી શકે છે. 

ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રતિક્રિયા દ્વારા વીજળી ઉત્પન્ન કરીને, બળતણ કોષો ફક્ત પાણી અને ગરમીનું ઉત્સર્જન કરે છે, જે તેમને પર્યાવરણને અનુકૂળ બનાવે છે અને કાર્બન ફૂટપ્રિન્ટ ઘટાડે છે, ખાસ કરીને જ્યારે ગ્રીન હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ થાય છે.

ફ્યુઅલ સેલ અત્યંત કાર્યક્ષમ, મોડ્યુલર અને સ્કેલેબલ છે, જે તેમને ઓછી જાળવણી અને શાંત કામગીરી પ્રદાન કરતી વખતે ચોક્કસ પાવર જરૂરિયાતો પૂરી કરવાની મંજૂરી આપે છે. સ્થળ પર હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન અને સંગ્રહ ઊર્જા સુરક્ષામાં વધારો કરે છે, ગ્રીડ સ્વતંત્રતા પ્રદાન કરે છે અને સ્થિર ઇંધણ પુરવઠો સુનિશ્ચિત કરે છે. 

હાઇડ્રોજન ફ્યુઅલ સેલ અપનાવીને, ડેટા સેન્ટરો વિશ્વસનીય, અવિરત વીજળી પ્રાપ્ત કરી શકે છે, ઉત્સર્જન ઘટાડી શકે છે અને ટકાઉપણું લક્ષ્યોમાં ફાળો આપી શકે છે, જે તેમને પરંપરાગત ડીઝલ જનરેટરનો આકર્ષક વિકલ્પ બનાવે છે.

માઈક્રોસોફ્ટ જેવી કંપનીઓ તેમના ડેટા સેન્ટરો માટે હાઇડ્રોજન ફ્યુઅલ સેલનો પ્રયોગ કરી રહી છે.

હાઇડ્રોજનનો સંગ્રહ અને પરિવહન

સંગ્રહ

હાઇડ્રોજનનો ઊર્જા વાહક તરીકે ઉપયોગ કરવા માટે હાઇડ્રોજન સંગ્રહ જરૂરી છે, ખાસ કરીને નવીનીકરણીય ઊર્જા એકીકરણ, પરિવહન અને ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓ માટે. અસરકારક સંગ્રહ ઉકેલો માટે ઊર્જા ઘનતા, ખર્ચ, સલામતી અને માળખાગત પડકારોનો સામનો કરવાની જરૂર છે. હાઇડ્રોજન સંગ્રહની કેટલીક મુખ્ય પદ્ધતિઓ છે:

સંકુચિત ગેસ સંગ્રહ

હાઇડ્રોજનને ઉચ્ચ-દબાણ ટાંકીઓમાં (350 થી 700 બાર) સંગ્રહિત કરવામાં આવે છે. આ પરિપક્વ ટેકનોલોજીનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે, ખાસ કરીને હાઇડ્રોજન ફ્યુઅલ સેલ વાહનો (FCVs) માં. જ્યારે તે પ્રમાણમાં સરળ છે, ત્યારે ઊર્જા ઘનતા અન્ય પદ્ધતિઓની તુલનામાં ઓછી છે, જેના માટે મોટા સંગ્રહ વોલ્યુમની જરૂર પડે છે. ઉચ્ચ-દબાણ સંગ્રહ માટે મજબૂત, ટકાઉ સામગ્રીની પણ જરૂર પડે છે, જેના કારણે ખર્ચમાં વધારો થાય છે.

પ્રવાહી હાઇડ્રોજન સંગ્રહ

હાઇડ્રોજનને -253°C સુધી ઠંડુ કરવામાં આવે છે અને ઇન્સ્યુલેટેડ કન્ટેનરમાં પ્રવાહી તરીકે સંગ્રહિત કરવામાં આવે છે. આ પદ્ધતિ ઉચ્ચ ઉર્જા ઘનતા પ્રદાન કરે છે, જે તેને અવકાશ-અવરોધિત એપ્લિકેશનો જેવા કે એરોસ્પેસ માટે યોગ્ય બનાવે છે. જોકે, ક્રાયોજેનિક તાપમાન જાળવવા માટે નોંધપાત્ર ઉર્જા અને વિશિષ્ટ ઇન્સ્યુલેશનની જરૂર પડે છે, જેનાથી જટિલતા અને ખર્ચમાં વધારો થાય છે. સમય જતાં ઉકળતા નુકસાન પણ થાય છે.

કેમિકલ સ્ટોરેજ

હાઇડ્રોજનને મેટલ હાઇડ્રાઇડ્સ, એમોનિયા અથવા લિક્વિડ ઓર્ગેનિક હાઇડ્રોજન કેરિયર્સ (LOHCs) જેવા રાસાયણિક સંયોજનોમાં સંગ્રહિત કરી શકાય છે. મેટલ હાઇડ્રાઇડ્સ ઉચ્ચ વોલ્યુમેટ્રિક ઊર્જા ઘનતા અને સલામતી પ્રદાન કરે છે પરંતુ ધીમા હાઇડ્રોજન પ્રકાશન દર ધરાવે છે. એમોનિયામાં ઉચ્ચ ઊર્જા ઘનતા અને સ્થાપિત માળખાકીય સુવિધાઓ છે પરંતુ તે ઝેરી અને કાટ લાગતા હોય છે. LOHCs સલામત હેન્ડલિંગ પ્રદાન કરે છે અને હાલના માળખાકીય સુવિધાઓનો ઉપયોગ કરે છે પરંતુ હાઇડ્રોજન મુક્ત કરવા માટે ઊર્જા-સઘન પ્રક્રિયાઓની જરૂર પડે છે.

ભૂગર્ભ સંગ્રહ

હાઇડ્રોજનને ભૂગર્ભ ગુફાઓ, મીઠાના ગુંબજો અથવા ખાલી થયેલા કુદરતી ગેસ ક્ષેત્રોમાં સંગ્રહિત કરી શકાય છે. આ પદ્ધતિ મોટા જથ્થા માટે ખર્ચ-અસરકારક છે અને ગ્રીડ-સ્કેલ સંગ્રહ માટે યોગ્ય છે પરંતુ તેને યોગ્ય ભૂસ્તરશાસ્ત્રીય રચનાઓની જરૂર છે અને લીકેજ અને દૂષણનું જોખમ ઊભું કરે છે.

અદ્યતન સામગ્રી

મેટલ-ઓર્ગેનિક ફ્રેમવર્ક (MOFs) અને કાર્બન-આધારિત સામગ્રી જેવી અદ્યતન સામગ્રીમાં સંશોધન ચાલુ છે. આ સામગ્રી ઓછા દબાણ અને આસપાસના તાપમાને ઉચ્ચ સંગ્રહ ક્ષમતા પ્રદાન કરી શકે છે, પરંતુ તે હજુ પણ સંશોધન તબક્કામાં છે, સ્કેલેબિલિટી અને ખર્ચમાં પડકારોનો સામનો કરી રહી છે.

ટ્રાન્સપોર્ટેશન

પાઇપલાઇન્સ

હાઇડ્રોજનને હાલની કુદરતી ગેસ પાઇપલાઇન્સમાં ફેરફાર અથવા નવી સમર્પિત હાઇડ્રોજન પાઇપલાઇન દ્વારા પરિવહન કરી શકાય છે. યુરોપિયન હાઇડ્રોજન બેકબોન જેવા પ્રોજેક્ટ્સ 2040 સુધીમાં ટ્રાન્સ-યુરોપિયન હાઇડ્રોજન નેટવર્ક બનાવવાનો પ્રસ્તાવ મૂકે છે.

ટેન્કર ટ્રક

ટૂંકા અંતર માટે, ટેન્કર ટ્રકનો ઉપયોગ કરીને હાઇડ્રોજનને સંકુચિત અથવા પ્રવાહી સ્વરૂપમાં પરિવહન કરી શકાય છે. આ પદ્ધતિ હાલમાં ઔદ્યોગિક હાઇડ્રોજન પુરવઠા માટે વપરાય છે.

વહાણ પરિવહન

આંતરરાષ્ટ્રીય પરિવહન માટે લિક્વિડ હાઇડ્રોજન શિપિંગ વિકસાવવામાં આવી રહ્યું છે. કાવાસાકી હેવી ઇન્ડસ્ટ્રીઝે વિશ્વનું પ્રથમ લિક્વિફાઇડ હાઇડ્રોજન કેરિયર, સુઇસો ફ્રન્ટીયર લોન્ચ કર્યું છે, જે મોટા પાયે હાઇડ્રોજન વેપારને સરળ બનાવે છે.

નવીન પદ્ધતિઓ

ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓમાં મુખ્ય સામગ્રીના પરિવહન સાથે, ઘણીવાર નવા પરિવહન વિકલ્પો પણ ઉભરી રહ્યા છે.

ઉદાહરણ તરીકે, સ્ટીલ પ્લાન્ટમાં પરિવહન માટે આયર્ન ઓરમાં હાઇડ્રોજન એમ્બેડ કરી શકાય છે. આમાં આયર્ન ઓરને ડાયરેક્ટ રિડ્યુસ્ડ આયર્ન (DRI) માં ઘટાડવા માટે હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ શામેલ છે, જે સ્ટીલ ઉત્પાદનમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડ ઉત્સર્જનમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો કરે છે. આ પદ્ધતિ રિડક્શન પ્રક્રિયામાં કાર્બનને હાઇડ્રોજનથી બદલે છે, કાર્બન ડાયોક્સાઇડને બદલે પાણીની વરાળ ઉત્પન્ન કરે છે. એમ્બેડેડ હાઇડ્રોજન ધરાવતું DRI, પછી ઇલેક્ટ્રિક આર્ક ફર્નેસ (EAFs) નો ઉપયોગ કરીને વધુ પ્રક્રિયા માટે સ્ટીલ ઉત્પાદન સ્થળોએ પરિવહન કરવામાં આવે છે, જે નવીનીકરણીય ઉર્જા દ્વારા સંચાલિત થઈ શકે છે. આ અભિગમ સ્ટીલ ઉદ્યોગને ડીકાર્બોનાઇઝ કરે છે, આયર્ન ઓર માટે હાલના લોજિસ્ટિક્સનો લાભ લે છે અને ગ્રીન હાઇડ્રોજનના ઉપયોગને પ્રોત્સાહન આપે છે.

નિયમનકારી મુદ્દાઓ

સલામતી ધોરણો

હાઇડ્રોજનની જ્વલનશીલતા માટે ઉત્પાદન, સંગ્રહ અને પરિવહન માટે કડક સલામતી ધોરણોની જરૂર છે. ઇન્ટરનેશનલ ઓર્ગેનાઇઝેશન ફોર સ્ટાન્ડર્ડાઇઝેશન (ISO) અને યુએસ ડિપાર્ટમેન્ટ ઓફ એનર્જી (DOE) જેવી નિયમનકારી સંસ્થાઓ સુરક્ષિત હેન્ડલિંગ સુનિશ્ચિત કરવા માટે સલામતી માર્ગદર્શિકા વિકસાવી રહી છે.

ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર ડેવલપમેન્ટ

નિયમનકારી માળખાઓએ પાઇપલાઇન્સ, રિફ્યુઅલિંગ સ્ટેશનો અને સ્ટોરેજ સુવિધાઓ સહિત માળખાગત વિકાસને ટેકો આપવો જોઈએ. જાહેર-ખાનગી ભાગીદારીને પ્રોત્સાહન આપતી નીતિઓ અને સુવ્યવસ્થિત પરવાનગી પ્રક્રિયાઓ આવશ્યક છે.

પ્રોત્સાહનો અને સબસિડી

સરકારો હાઇડ્રોજન અપનાવવાને પ્રોત્સાહન આપવા માટે ટેક્સ ક્રેડિટ, ગ્રાન્ટ અને સબસિડી જેવા પ્રોત્સાહનોનો અમલ કરી રહી છે. ઉદાહરણ તરીકે, યુરોપિયન યુનિયનના ગ્રીન ડીલમાં હાઇડ્રોજન પ્રોજેક્ટ્સ માટે નોંધપાત્ર ભંડોળનો સમાવેશ થાય છે.

સરકારી રોકાણ

યુરોપ

યુરોપિયન યુનિયન હાઇડ્રોજન રોકાણમાં અગ્રેસર છે, EU હાઇડ્રોજન વ્યૂહરચના 40 સુધીમાં 2030 GW ઇલેક્ટ્રોલાઇઝર સ્થાપિત કરવાનું લક્ષ્ય રાખે છે. જર્મની, ફ્રાન્સ અને નેધરલેન્ડ જેવા દેશોમાં નોંધપાત્ર રાષ્ટ્રીય હાઇડ્રોજન વ્યૂહરચના છે, જે સંશોધન, માળખાગત સુવિધાઓ અને પાયલોટ પ્રોજેક્ટ્સમાં અબજોનું રોકાણ કરે છે.

એશિયા

જાપાન અને દક્ષિણ કોરિયા હાઇડ્રોજન અર્થતંત્રમાં અગ્રણી છે. જાપાનની મૂળભૂત હાઇડ્રોજન વ્યૂહરચના હાઇડ્રોજન આધારિત સમાજને લક્ષ્ય બનાવે છે, જેમાં ઇંધણ સેલ વાહનો અને હાઇડ્રોજન ઉત્પાદનમાં રોકાણનો સમાવેશ થાય છે. દક્ષિણ કોરિયાના હાઇડ્રોજન ઇકોનોમી રોડમેપનો હેતુ 5.26 સુધીમાં 2040 મિલિયન હાઇડ્રોજન વાહનોનો ઉપયોગ કરવાનો છે.

ઉત્તર અમેરિકા

યુએસ હાઇડ્રોજન રોકાણોમાં વધારો કરી રહ્યું છે, જેમાં DOE ની હાઇડ્રોજન એનર્જી અર્થશોટ પહેલ 1 સુધીમાં $2030/કિલો હાઇડ્રોજનનું લક્ષ્ય ધરાવે છે. કેલિફોર્નિયા એક અગ્રણી દેશ છે, જ્યાં વ્યાપક હાઇડ્રોજન રિફ્યુઅલિંગ ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર અને હાઇડ્રોજન FCV માટે પ્રોત્સાહનો છે. કેનેડાની હાઇડ્રોજન વ્યૂહરચના ગ્રીન હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન અને નિકાસ સંભાવના પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે.

સંભાવના દર્શાવે છે, સુધારા માટે જગ્યા છે...

હાઇડ્રોજન એ અશ્મિભૂત ઇંધણનો બહુમુખી અને આશાસ્પદ વિકલ્પ છે, જેનો ઉપયોગ પરિવહન, ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓ અને ઉર્જા સંગ્રહને આવરી લે છે. ઓટોમોટિવ અને હેવી-ડ્યુટી પરિવહન ક્ષેત્રોમાં શરૂઆતના અપનાવનારાઓ હાઇડ્રોજનની સંભાવના દર્શાવી રહ્યા છે, જ્યારે ઔદ્યોગિક એપ્લિકેશનો નોંધપાત્ર ડીકાર્બોનાઇઝેશન તકો પ્રદાન કરે છે. હાઇડ્રોજનની સફળતા માટે અસરકારક પરિવહન અને સંગ્રહ ઉકેલો મહત્વપૂર્ણ છે, જેના કારણે માળખાગત સુવિધાઓ અને ટેકનોલોજીમાં પ્રગતિની જરૂર પડે છે.

હાઇડ્રોજન અપનાવવા માટે નિયમનકારી માળખા અને સરકારી રોકાણો મહત્વપૂર્ણ છે. મજબૂત સલામતી ધોરણો, સહાયક નીતિઓ અને નોંધપાત્ર ભંડોળ સાથે, હાઇડ્રોજન વૈશ્વિક આબોહવા લક્ષ્યોને પ્રાપ્ત કરવામાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવી શકે છે. 

પરંતુ - અને આ લાંબા સમયથી સાચું છે - હાઇડ્રોજન તેના વચન પ્રમાણે જીવવામાં નિષ્ફળ ગયું છે. 

જેમ જેમ ટેકનોલોજીની પ્રગતિ અને સ્કેલની અર્થવ્યવસ્થા સાકાર થાય છે, તેમ તેમ ઊર્જા સંક્રમણમાં હાઇડ્રોજનની ભૂમિકા વિસ્તરતી રહેવી જોઈએ, જે આગળ વધવાનો વધુ ટકાઉ માર્ગ પ્રદાન કરે છે.