فوکس میں ہائیڈروجن

لیکن اس میں خامیاں بھی ہیں - پیداوار آسان نہیں ہے، نقل و حمل مشکل اور ناکارہ ہو سکتا ہے اور اس کی وجہ سے، پائیداری کے حقیقی فوائد ہمیشہ واضح نہیں ہوتے۔

یہاں، ہم ہائیڈروجن میں حکومت کی سرمایہ کاری کے ساتھ ساتھ، کچھ انتہائی امید افزا ہائیڈروجن ٹیکنالوجیز، ابتدائی اختیار کرنے والے، بڑھتی ہوئی ایپلی کیشنز، نقل و حمل اور ذخیرہ کرنے کے طریقوں، اور ریگولیٹری زمین کی تزئین کو دیکھتے ہیں۔

ہائیڈروجن پروڈکشن ٹیکنالوجیز

ہائیڈروجن زمین پر سب سے زیادہ وافر عناصر میں سے ایک ہے۔ لیکن یہ اکثر مرکبات میں سرایت کرتا ہے - جیسے پانی - اس تک رسائی کے لیے عمل کی ضرورت ہوتی ہے۔ کچھ اہم عمل یہ ہیں:

الیکٹروسیس

الیکٹرولیسس بجلی کا استعمال کرتے ہوئے پانی کو ہائیڈروجن اور آکسیجن میں تقسیم کرنے کا عمل ہے۔ یہ طریقہ، خاص طور پر جب قابل تجدید توانائی کے ذرائع جیسے ہوا یا شمسی توانائی سے چلایا جاتا ہے، پیدا کرتا ہے جسے گرین ہائیڈروجن کہا جاتا ہے۔ سیمنز اور آئی ٹی ایم پاور جیسی کمپنیاں الیکٹرولائسز ٹیکنالوجی کو آگے بڑھا رہی ہیں، کارکردگی کو بہتر بنا رہی ہیں اور اخراجات کو کم کر رہی ہیں۔

اس کے چہرے پر اچھا لگتا ہے، لیکن پیمانے پر ایسا کرنے میں کافی مسائل ہیں۔

سبز ہائیڈروجن کی پیداوار کے ساتھ اہم مسائل میں شامل ہیں:

1. توانائی کی کارکردگی: موجودہ الیکٹرولائزرز میں 60-70% کارکردگی ہے، توانائی کے اہم نقصان کے ساتھ۔ اتپریرک اور جھلی کی ٹیکنالوجی کو بہتر بنانا بہت ضروری ہے۔ قابل تجدید توانائی پر انحصار، جو وقفے وقفے سے ہے، بھی چیلنجز کا باعث ہے۔
2. لاگت: اعلی ابتدائی سرمائے کے اخراجات اور جاری آپریشنل اخراجات بڑے پیمانے پر اپنانے میں رکاوٹ ہیں۔ ان اخراجات کو کم کرنے کے لیے ٹیکنالوجی اور پیمانے کی معیشتوں میں پیشرفت کی ضرورت ہے۔
3. مواد اور وسائل: الیکٹرولائزر نایاب مواد جیسے پلاٹینم اور اریڈیم استعمال کرتے ہیں۔ متبادل اتپریرک کی تحقیق جاری ہے۔ مزید برآں، پانی کی طلب، اگرچہ معمولی، پائیدار انتظام کی ضرورت ہے۔
4. انفراسٹرکچر: الیکٹریکل گرڈ کے ساتھ الیکٹرولائزرز کو مربوط کرنا اور ڈسٹری بیوشن اور اسٹوریج انفراسٹرکچر کو ترقی دینا اہم رکاوٹیں ہیں۔ ہائیڈروجن کی نقل و حمل اور ذخیرہ کرنے کے لیے پائپ لائنوں، ٹینکوں اور دیگر ٹیکنالوجیز میں کافی سرمایہ کاری کی ضرورت ہوتی ہے۔
5. ماحولیاتی خدشات: ہائیڈروجن کی پیداوار کا پورا لائف سائیکل ماحولیاتی طور پر پائیدار ہونا چاہیے۔ ہائیڈروجن کی پیداوار کے لیے قابل تجدید توانائی کی طلب میں اضافہ جیواشم ایندھن کی بحالی کا باعث نہیں بننا چاہیے۔
6. تکنیکی ترقی: الکلین، پی ای ایم، اور ایس او ای سی الیکٹرولائزرز میں سے ہر ایک کو منفرد چیلنجز درپیش ہیں۔ کارکردگی، لاگت اور استحکام کو بہتر بنانا ضروری ہے۔ متغیر قابل تجدید توانائی کے ذرائع کے ساتھ الیکٹرولائزرز کو مربوط کرنے کے لیے ہائبرڈ سسٹمز اور جدید ٹیکنالوجیز کی ضرورت ہوتی ہے۔
7. اقتصادی اور پالیسی فریم ورک: ایک مستحکم ہائیڈروجن مارکیٹ تیار کرنا اور معاون حکومتی پالیسیاں بہت ضروری ہیں۔ سبسڈی، ٹیکس کریڈٹ، اور بین الاقوامی تعاون تحقیق، ترقی اور تعیناتی کو آگے بڑھا سکتا ہے۔

ان چیلنجوں سے نمٹنا ہائیڈروجن الیکٹرولیسس کے لیے ایک قابل عمل، بڑے پیمانے پر سبز ہائیڈروجن محلول بننے کے لیے اہم ہے، جو کم کاربن توانائی کے مستقبل میں منتقلی کی حمایت کرتا ہے۔

کاربن کیپچر اور اسٹوریج (CCS) کے ساتھ سٹیم میتھین ریفارمنگ (SMR)

بھاپ میتھین ریفارمنگ میں ہائیڈروجن (H₂)، کاربن مونو آکسائیڈ (CO)، اور کچھ کاربن ڈائی آکسائیڈ (CO₂) پیدا کرنے کے لیے اعلی درجہ حرارت پر میتھین (CH₄) اور بھاپ (H₂O) کے درمیان رد عمل شامل ہوتا ہے۔

SMR انتہائی موثر ہے، جس کی مجموعی افادیت عام طور پر 65% سے 75% تک ہوتی ہے۔ یہ ایک پختہ اور اچھی طرح سے سمجھی جانے والی ٹیکنالوجی بھی ہے، جو اسے صنعتی ہائیڈروجن کی پیداوار کا سب سے عام طریقہ بناتی ہے۔ SMR کے لیے بنیادی ڈھانچہ اور مہارت وسیع پیمانے پر دستیاب ہے۔ ہائیڈروجن کی پیداوار کے دیگر طریقوں کے مقابلے میں، ایس ایم آر نسبتاً لاگت سے بھی موثر ہے، خاص طور پر جہاں قدرتی گیس وافر اور سستی ہے۔

اس لیے جب کہ SMR کے یقینی مثبت پہلو ہیں، اس سے وابستہ کاربن ڈائی آکسائیڈ کا اخراج اور فوسل ایندھن پر انحصار اہم چیلنجز پیش کرتا ہے۔

CCS کے انضمام سے ماحولیاتی اثرات کو کم کرنے میں مدد مل سکتی ہے، جس سے SMR ایک قابل عمل عبوری حل بنتا ہے کیونکہ دنیا ہائیڈروجن کی پیداوار کے زیادہ پائیدار طریقوں کی طرف بڑھ رہی ہے۔

لیکن یہ پیداواری طریقہ صرف ایک عبوری ٹیکنالوجی کے طور پر کام کرنے کے لیے مقدر ہے، جو قدرتی گیس کے موجودہ بنیادی ڈھانچے سے فائدہ اٹھاتا ہے۔

سالڈ آکسائیڈ فیول سیل (SOFCs)

سالڈ آکسائیڈ فیول سیلز (SOFCs) ہائیڈروجن کو الیکٹرو کیمیکل عمل کے ذریعے بجلی میں تبدیل کرتے ہیں، جو اسٹیشنری پاور جنریشن کے لیے موزوں ہے۔

SOFCs اعلی کارکردگی والے آلات ہیں جو ٹھوس سیرامک ​​الیکٹرولائٹ کا استعمال کرتے ہوئے اعلی درجہ حرارت (600°C سے 1,000°C) پر ہائیڈروجن یا ہائیڈرو کاربن کو آکسیجن کے ساتھ رد عمل دے کر بجلی پیدا کرتے ہیں۔ وہ اعلیٰ برقی استعداد (50-60%)، ایندھن کی لچک (ہائیڈروجن، قدرتی گیس، بائیو گیس) اور طویل مدتی استحکام جیسے فوائد پیش کرتے ہیں۔ تاہم، انہیں چیلنجز کا سامنا ہے جیسے کہ مادی گراوٹ، سٹارٹ اپ کا طویل وقت، تھرمل مینجمنٹ کے مسائل، اور مہنگے مواد اور مینوفیکچرنگ کے عمل کی وجہ سے زیادہ لاگت۔

SOFCs سٹیشنری پاور جنریشن، صنعتی ایپلی کیشنز، اور ریموٹ یا میرین پاور کے لیے موزوں ہیں، جو اپنی اعلیٰ کارکردگی اور فضلے کی حرارت کو استعمال کرنے کی صلاحیت کا فائدہ اٹھاتے ہیں۔ مواد اور مینوفیکچرنگ تکنیکوں میں پیشرفت کے ذریعے تکنیکی اور اقتصادی رکاوٹوں پر قابو پانا وسیع تر اپنانے کے لیے ضروری ہے۔ موجودہ چیلنجوں کے باوجود، SOFCs نے گرین ہاؤس گیسوں کے اخراج میں کمی کے ساتھ پائیدار توانائی کے مستقبل میں حصہ ڈالنے کا اہم وعدہ کیا ہے۔

بلوم انرجی جیسی کمپنیاں SOFC کی ترقی میں سرفہرست ہیں، جو صنعتی اور تجارتی استعمال کے لیے موثر، توسیع پذیر پاور سلوشنز پیش کرتی ہیں۔

ابتدائی اپنانے والے اور بڑھتی ہوئی ایپلی کیشنز

نقل و حمل

مسافر کاریں / ہائیڈروجن فیول سیل گاڑیاں (FCVs)

ہائیڈروجن FCVs جلد اپنانے میں سب سے آگے ہیں، ٹویوٹا (Mirai) اور Hyundai (Nexo) جیسی کمپنیاں ہائیڈروجن سے چلنے والے تجارتی طور پر دستیاب مسافر کاروں کے ماڈل تیار کرتی ہیں۔ یہ گاڑیاں بیٹری الیکٹرک گاڑیوں (BEVs) کے مقابلے لمبی رینج اور تیز ایندھن کی پیشکش کرتی ہیں۔ لیکن جب ایندھن بھرنے والے اسٹیشنوں کی تعداد بڑھ رہی ہے، آہستہ آہستہ، وہ ابھی تک وسیع نہیں ہیں۔  

ٹویوٹا خاص طور پر ہائیڈروجن کار کے وسیع پیمانے پر استعمال کے اپنے وژن پر قائم ہے: یہ جزوی طور پر وضاحت کرتا ہے کہ وہ ای وی پورٹ فولیو کی ترقی میں کیوں پیچھے ہیں۔

ہیوی ڈیوٹی ٹرانسپورٹ

ہائیڈروجن کی اعلی توانائی کی کثافت اور فوری ایندھن بھرنا اسے ہیوی ڈیوٹی ایپلی کیشنز جیسے ٹرکوں، بسوں اور ٹرینوں کے لیے مثالی بناتا ہے۔ 

کلیدی پیشرفت میں نکولا موٹرز کے ہائیڈروجن ٹرک شامل ہیں جن کی رینج 500 میل تک ہے اور ہنڈائی کے XCIENT فیول سیل ٹرک یورپ میں ہیں۔ یورپی شہر اور چین ہائیڈروجن بسوں کو اپنا رہے ہیں، جبکہ جرمنی میں Alstom کی Coradia iLint ہائیڈروجن ٹرین چل رہی ہے۔ میری ٹائم سیکٹر ہائیڈروجن سے چلنے والے جہاز تیار کر رہا ہے، جیسے ناروے میں نورلڈ کی فیری، جس کا مقصد صفر اخراج کی نقل و حمل ہے۔ 

ٹرکوں کے لیے ہائیڈروجن فیول اسٹیشنوں کی ترقی عالمی سطح پر تیز ہو رہی ہے۔ شمالی امریکہ اور یورپ اپنے نیٹ ورکس کو وسعت دے رہے ہیں، نکولا موٹرز جیسی کمپنیوں کے اہم منصوبوں اور شہروں میں حکومتی اقدامات کے ساتھ ہائیڈروجن بسوں کو اپنانا، آسان اور وسیع پیمانے پر ایندھن بھرنے کے بنیادی ڈھانچے کو یقینی بنانا۔

 صنعتی ایپلی کیشنز

ہائیڈروجن، نظریہ میں، بہت سے صنعتی اور کیمیائی پیداوار کے عمل میں استعمال کیا جا سکتا ہے. تاہم، اس کی پیداوار، نقل و حمل اور ذخیرہ کرنے میں نسبتاً دشواری کا مطلب یہ ہے کہ یہ اکثر کوئلے جیسے روایتی جیواشم ایندھن کا عملی یا سرمایہ کاری مؤثر متبادل نہیں ہے۔

اسٹیل کی پیداوار

اسٹیل انڈسٹری، ایک اہم CO2 ایمیٹر، سبز اسٹیل تیار کرنے کے لیے ہائیڈروجن پر مبنی کمی کے عمل کو تلاش کر رہی ہے۔ سویڈن میں SSAB جیسی کمپنیاں اس نقطہ نظر کو آگے بڑھا رہی ہیں، جس کا مقصد کوئلے کو ہائیڈروجن سے بدلنا ہے۔

SSAB، LKAB اور Vattenfall کے ساتھ مل کر، HYBRIT (ہائیڈروجن بریک تھرو آئرن میکنگ ٹیکنالوجی) پہل کی قیادت کر رہا ہے۔ HYBRIT کا مقصد اسٹیل بنانے کے عمل میں کوئلے کو ہائیڈروجن سے بدلنا ہے، جو CO₂ کے بجائے پانی پیدا کرتا ہے۔ Luleå، سویڈن میں SSAB کا پائلٹ پلانٹ پہلے ہی دنیا کا پہلا ہائیڈروجن کم کرنے والا سپنج آئرن تیار کر چکا ہے۔

دیگر کمپنیاں، زیادہ تر یورپ میں، روایتی جیواشم ایندھن کے بجائے ہائیڈروجن پر بھی تجربہ کر رہی ہیں۔  

Salzgitter AG سٹیل کی پیداوار کو ڈیکاربونائز کرنے کے لیے SALCOS (Salzgitter Low CO₂ Steelmaking) پروجیکٹ تیار کر رہا ہے۔ اس اقدام میں خام لوہے کی براہ راست کمی کے لیے ہائیڈروجن کا استعمال شامل ہے۔ Salzgitter نے Sunfire GmbH کے ساتھ شراکت داری کی ہے تاکہ سبز ہائیڈروجن کی پیداوار کے لیے ان کی ہائی ٹمپریچر الیکٹرولیسس ٹیکنالوجی استعمال کی جا سکے۔

آرسیلر متل CO₂ کے اخراج کو کم کرنے کے لیے ہائیڈروجن پر مبنی کئی پروجیکٹوں کی تلاش کر رہا ہے۔ ہیمبرگ، جرمنی میں، وہ ایک ڈائریکٹ ریڈکشن پلانٹ کی جانچ کر رہے ہیں جو ڈائریکٹ کم آئرن (DRI) پیدا کرنے کے لیے ہائیڈروجن کا استعمال کرتا ہے۔ اس پائلٹ پراجیکٹ کا مقصد سٹیل کی پیداوار میں ہائیڈروجن کی فزیبلٹی کو کم کرنے والے ایجنٹ کے طور پر ظاہر کرنا ہے۔

ٹاٹا سٹیل اپنے IJmuiden پلانٹ میں HIsarna پروجیکٹ پر کام کر رہا ہے، جس کا مقصد ہائیڈروجن کو سٹیل بنانے کے عمل میں ضم کر کے CO₂ کے اخراج کو کم کرنا ہے۔ پروجیکٹ کاربن پر مبنی مواد کی بجائے ہائیڈروجن کا استعمال کرتے ہوئے لوہے کو لوہے میں تبدیل کرنے پر توجہ مرکوز کرتا ہے۔

Thyssenkrupp اپنا Carbon2Chem پروجیکٹ تیار کر رہا ہے، جس میں سٹیل پیدا کرنے کے لیے ہائیڈروجن کا استعمال شامل ہے۔ اس منصوبے کا مقصد ہائیڈروجن کو کلیدی جزو کے طور پر استعمال کرتے ہوئے سٹیل بنانے والے اخراج کو کیمیکلز میں پکڑنا اور تبدیل کرنا ہے۔ Thyssenkrupp Duisburg میں ہائیڈروجن پر مبنی براہ راست کمی پلانٹ بنانے کا بھی منصوبہ بنا رہا ہے۔

کیمیائی صنعت

گرین ہائیڈروجن، قابل تجدید توانائی سے چلنے والے الیکٹرولائسز کے ذریعے تیار کیا جاتا ہے، امونیا اور میتھانول کی پیداوار کو تبدیل کر رہا ہے، اہم صنعتی ایپلی کیشنز کے ساتھ اہم کیمیکل۔

روایتی طور پر، امونیا قدرتی گیس سے حاصل شدہ ہائیڈروجن کا استعمال کرتے ہوئے Haber-Bosch کے عمل کے ذریعے تیار کیا جاتا ہے، جس کے نتیجے میں کافی CO₂ اخراج ہوتا ہے۔ سبز ہائیڈروجن کا استعمال کرتے ہوئے، یہ عمل اس ہائیڈروجن کو ہوا سے نائٹروجن کے ساتھ ملاتا ہے تاکہ CO₂ خارج کیے بغیر امونیا پیدا کیا جا سکے۔ یہ سبز امونیا کھاد کے لیے اور ممکنہ کاربن سے پاک توانائی کے کیریئر کے طور پر بہت ضروری ہے۔

میتھانول عام طور پر قدرتی گیس یا کوئلے سے حاصل ہونے والی سنگاس (ہائیڈروجن، کاربن مونو آکسائیڈ، اور CO₂ کا مرکب) سے تیار کیا جاتا ہے، جو اہم CO₂ کا اخراج بھی کرتا ہے۔ گرین ہائیڈروجن، پکڑے گئے CO₂ کے ساتھ مل کر، ہائیڈروجنیشن کے ذریعے میتھانول پیدا کر سکتا ہے، میتھانول اور پانی پیدا کر سکتا ہے۔ سبز میتھانول ایک کیمیکل فیڈ اسٹاک اور ایندھن کے طور پر کام کرتا ہے، جس میں کاربن کے اثرات بہت کم ہوتے ہیں۔

قابل ذکر بات یہ ہے کہ یارا انٹرنیشنل اور سیمنز-سی ایف انڈسٹریز گرین امونیا کے منصوبوں کو آگے بڑھا رہی ہیں۔ اور آئس لینڈ میں کاربن ری سائیکلنگ انٹرنیشنل (CRI) گرین ہائیڈروجن اور CO₂ کا استعمال کرتے ہوئے قابل تجدید میتھانول تیار کرتا ہے۔

دیگر شعبوں

سٹیل اور کیمیکلز کے علاوہ، ہائیڈروجن کو مختلف صنعتی عملوں میں دریافت کیا جا رہا ہے تاکہ اخراج کو کم کیا جا سکے اور پائیداری کو بڑھایا جا سکے۔

1. سیمنٹ کی پیداوار: ہائیڈروجن CO₂ کے اخراج کو کم کرنے کے لیے سیمنٹ کے بھٹوں میں کوئلے اور قدرتی گیس کی جگہ لے سکتی ہے۔
2. شیشے کی تیاری: ہائیڈروجن اعلی درجہ حرارت والی بھٹیوں کے لیے صاف ایندھن کا کام کرتی ہے۔
3. ریفائنریز: ہائیڈرو کریکنگ اور ڈی سلفرائزیشن کے لیے گرین ہائیڈروجن پر سوئچ کرنے سے اخراج کو کم کیا جا سکتا ہے۔
4. خوراک اور مشروبات: ہائیڈروجن اوون اور بوائلرز کو طاقت دیتا ہے، جیواشم ایندھن کے استعمال کو کم کرتا ہے۔
5. ٹیکسٹائل اور پیپ*: ہائیڈروجن ہیٹنگ اور بھاپ پیدا کرنے کے لیے ایک صاف ستھرا متبادل پیش کرتا ہے۔
6. کان کنی کے آپریشنز: ہائیڈروجن فیول سیلز بھاری مشینری کو طاقت دیتے ہیں، ماحولیاتی اثرات کو کم کرتے ہیں۔
7. الیکٹرانکس مینوفیکچرنگ: گرین ہائیڈروجن سیمی کنڈکٹر کی پیداوار میں استعمال ہوتا ہے۔
8. نقل و حمل اور لاجسٹکس: ہائیڈروجن فیول سیلز پاور ٹرک، بسیں، فورک لفٹ، اور میٹریل ہینڈلنگ کا سامان۔

یہ پیش رفت ہائیڈروجن کی مختلف اعلی اخراج والی صنعتوں کو ڈیکاربونائز کرنے کی صلاحیت کو ظاہر کرتی ہے، لیکن یہ جمود کے مقابلے میں زیادہ مہنگا اور کم عملی آپشن ہے۔

انرجی سٹوریج اور پاور جنریشن

گرڈ پیمانے پر توانائی کا ذخیرہ

ہائیڈروجن اضافی قابل تجدید توانائی کو ذخیرہ کرکے اور زیادہ طلب کے دوران اسے جاری کرکے برقی گرڈ کو مستحکم کرسکتا ہے۔ 

اضافی قابل تجدید توانائی کی پیداوار کے دوران، الیکٹرولائزر اس اضافی بجلی کو پانی کو ہائیڈروجن اور آکسیجن میں تقسیم کرنے کے لیے استعمال کرتے ہیں۔ اس کے بعد ہائیڈروجن کو کمپریسڈ گیس، مائع ہائیڈروجن، یا کیمیائی مرکبات میں محفوظ کیا جاتا ہے۔ جب طلب سپلائی سے زیادہ ہو جاتی ہے تو ذخیرہ شدہ ہائیڈروجن کو فیول سیلز یا کمبشن ٹربائنز کے ذریعے دوبارہ بجلی میں تبدیل کر دیا جاتا ہے۔ 

ایندھن کے خلیے ہائیڈروجن اور آکسیجن کو ملا کر بجلی پیدا کرتے ہیں، جب کہ دہن والی ٹربائنیں بجلی پیدا کرنے کے لیے ہائیڈروجن کو جلاتی ہیں۔ یہ عمل سپلائی اور ڈیمانڈ کے توازن میں مدد کرتا ہے، قابل اعتماد بیک اپ پاور فراہم کرتا ہے، اور فریکوئنسی ریگولیشن میں مدد کرتا ہے۔ 

ہائیڈروجن سٹوریج کے نظام توسیع پذیر ہیں اور طویل عرصے تک توانائی کو ذخیرہ کر سکتے ہیں، انہیں قابل تجدید توانائی کے ذرائع کے ساتھ مربوط کرنے اور گرڈ کے استحکام کو بڑھانے کے لیے مثالی بناتے ہیں۔ یہ نقطہ نظر قابل تجدید توانائی کے ذرائع کی تغیر کے باوجود مسلسل بجلی کی فراہمی کو یقینی بنا کر زیادہ قابل اعتماد اور پائیدار توانائی کے نظام کی حمایت کرتا ہے۔

یورپی HyDeploy جیسے منصوبوں کا مقصد ہائیڈروجن کو قدرتی گیس کے نیٹ ورکس میں ضم کرنا، موجودہ بنیادی ڈھانچے کا فائدہ اٹھانا ہے۔

بیک اپ پاور سسٹمز

ہائیڈروجن فیول سیلز ڈیٹا سینٹرز جیسے اہم انفراسٹرکچر کے لیے قابل اعتماد، صاف بیک اپ پاور پیش کرتے ہیں۔ وہ مسلسل بجلی فراہم کرتے ہیں جب تک کہ ہائیڈروجن فراہم کی جاتی ہے اور بندش کے دوران فوری بیک اپ کو یقینی بنانے کے لیے تیزی سے شروع کر سکتے ہیں۔ 

الیکٹرو کیمیکل ری ایکشن کے ذریعے بجلی پیدا کرتے ہوئے، ایندھن کے خلیے صرف پانی اور حرارت خارج کرتے ہیں، انہیں ماحول دوست بناتے ہیں اور کاربن فوٹ پرنٹ کو کم کرتے ہیں، خاص طور پر سبز ہائیڈروجن استعمال کرتے وقت۔

ایندھن کے خلیات انتہائی موثر، ماڈیولر، اور توسیع پذیر ہیں، جو انہیں کم دیکھ بھال اور پرسکون آپریشن کی پیشکش کرتے ہوئے بجلی کی مخصوص ضروریات کو پورا کرنے کی اجازت دیتے ہیں۔ سائٹ پر ہائیڈروجن کی پیداوار اور ذخیرہ توانائی کی حفاظت کو بڑھاتا ہے، گرڈ کی آزادی فراہم کرتا ہے اور ایندھن کی مستقل فراہمی کو یقینی بناتا ہے۔ 

ہائیڈروجن فیول سیلز کو اپنا کر، ڈیٹا سینٹرز قابل اعتماد، بلاتعطل طاقت حاصل کر سکتے ہیں، اخراج کو کم کر سکتے ہیں، اور پائیداری کے اہداف میں حصہ ڈال سکتے ہیں، جو انہیں روایتی ڈیزل جنریٹرز کا ایک پرکشش متبادل بنا سکتے ہیں۔

مائیکروسافٹ جیسی کمپنیاں اپنے ڈیٹا سینٹرز کے لیے ہائیڈروجن فیول سیل کے ساتھ تجربہ کر رہی ہیں۔

ہائیڈروجن کا ذخیرہ اور نقل و حمل

ذخیرہ

ہائیڈروجن کا ذخیرہ ہائیڈروجن کو توانائی کے کیریئر کے طور پر استعمال کرنے کے لیے ضروری ہے، خاص طور پر قابل تجدید توانائی کے انضمام، نقل و حمل اور صنعتی عمل کے لیے۔ مؤثر ذخیرہ کرنے کے حل کو توانائی کی کثافت، لاگت، حفاظت اور بنیادی ڈھانچے کے چیلنجوں سے نمٹنے کی ضرورت ہے۔ ہائیڈروجن ذخیرہ کرنے کے کچھ اہم طریقے یہ ہیں:

کمپریسڈ گیس اسٹوریج

ہائیڈروجن کو ہائی پریشر ٹینک (350 سے 700 بار) میں ذخیرہ کیا جاتا ہے۔ یہ بالغ ٹیکنالوجی بڑے پیمانے پر استعمال ہوتی ہے، خاص طور پر ہائیڈروجن فیول سیل گاڑیوں (FCVs) میں۔ اگرچہ یہ نسبتاً سیدھا ہے، توانائی کی کثافت دیگر طریقوں کے مقابلے میں کم ہے، جس کے لیے زیادہ ذخیرہ کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ ہائی پریشر اسٹوریج کے لیے بھی مضبوط، پائیدار مواد، بڑھتے ہوئے اخراجات کی ضرورت ہوتی ہے۔

مائع ہائیڈروجن اسٹوریج

ہائیڈروجن کو -253 ° C پر ٹھنڈا کیا جاتا ہے اور موصل کنٹینرز میں مائع کے طور پر محفوظ کیا جاتا ہے۔ یہ طریقہ زیادہ توانائی کی کثافت پیش کرتا ہے، یہ ایرو اسپیس جیسے خلائی محدود ایپلی کیشنز کے لیے موزوں بناتا ہے۔ تاہم، کرائیوجینک درجہ حرارت کو برقرار رکھنے کے لیے اہم توانائی اور خصوصی موصلیت کی ضرورت ہوتی ہے، جس سے پیچیدگی اور لاگت میں اضافہ ہوتا ہے۔ وقت کے ساتھ ساتھ بوائل آف نقصانات بھی ہوتے ہیں۔

کیمیکل اسٹوریج

ہائیڈروجن کو کیمیائی مرکبات جیسے دھاتی ہائیڈرائڈز، امونیا، یا مائع نامیاتی ہائیڈروجن کیریئرز (LOHCs) میں ذخیرہ کیا جا سکتا ہے۔ میٹل ہائیڈرائڈز اعلی حجمی توانائی کی کثافت اور حفاظت فراہم کرتے ہیں لیکن ہائیڈروجن کی رہائی کی شرح سست ہے۔ امونیا میں توانائی کی کثافت زیادہ ہے اور بنیادی ڈھانچہ قائم ہے لیکن یہ زہریلا اور سنکنار ہے۔ LOHCs محفوظ ہینڈلنگ کی پیشکش کرتے ہیں اور موجودہ انفراسٹرکچر کا استعمال کرتے ہیں لیکن ہائیڈروجن کو چھوڑنے کے لیے انرجی پر مبنی عمل کی ضرورت ہوتی ہے۔

زیر زمین اسٹوریج

ہائیڈروجن کو زیر زمین غاروں، نمک کے گنبدوں، یا ختم شدہ قدرتی گیس کے میدانوں میں ذخیرہ کیا جا سکتا ہے۔ یہ طریقہ بڑی مقدار کے لیے سرمایہ کاری مؤثر ہے اور گرڈ پیمانے پر ذخیرہ کرنے کے لیے موزوں ہے لیکن اس کے لیے مناسب ارضیاتی تشکیل کی ضرورت ہوتی ہے اور یہ رساو اور آلودگی کے خطرات لاحق ہے۔

اعلی درجے کی معدنیات

دھاتی نامیاتی فریم ورک (MOFs) اور کاربن پر مبنی مواد جیسے جدید مواد میں تحقیق جاری ہے۔ یہ مواد کم دباؤ اور محیطی درجہ حرارت پر اعلیٰ ذخیرہ کرنے کی صلاحیت پیش کر سکتے ہیں، لیکن وہ ابھی بھی تحقیقی مرحلے میں ہیں، جس میں اسکیل ایبلٹی اور لاگت میں چیلنجز کا سامنا ہے۔

نقل و حمل

پائپ لائنز

ہائیڈروجن کو موجودہ قدرتی گیس پائپ لائنوں کے ذریعے ترمیم کے ساتھ یا نئی سرشار ہائیڈروجن پائپ لائنوں کے ذریعے منتقل کیا جا سکتا ہے۔ یورپی ہائیڈروجن بیک بون جیسے پروجیکٹس 2040 تک ایک ٹرانس یورپی ہائیڈروجن نیٹ ورک بنانے کی تجویز کرتے ہیں۔

ٹینکر ٹرک

کم فاصلے کے لیے، ہائیڈروجن کو ٹینکر ٹرکوں کے ذریعے کمپریسڈ یا مائع شکل میں منتقل کیا جا سکتا ہے۔ یہ طریقہ فی الحال صنعتی ہائیڈروجن کی فراہمی کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔

شپنگ

بین الاقوامی نقل و حمل کے لیے مائع ہائیڈروجن شپنگ تیار کی جا رہی ہے۔ کاواساکی ہیوی انڈسٹریز نے بڑے پیمانے پر ہائیڈروجن کی تجارت میں سہولت فراہم کرتے ہوئے دنیا کا پہلا مائع شدہ ہائیڈروجن کیریئر Suiso Frontier شروع کیا ہے۔

نئے طریقے

نقل و حمل کے نئے اختیارات بھی ابھر رہے ہیں، اکثر صنعتی عمل میں اہم مواد کی نقل و حمل کے ساتھ۔

مثال کے طور پر ہائیڈروجن کو فولاد کے پلانٹس تک لے جانے کے لیے لوہے میں شامل کیا جا سکتا ہے۔ اس میں ہائیڈروجن کا استعمال کرتے ہوئے لوہے کو براہ راست کم شدہ لوہے (DRI) میں کم کرنا شامل ہے، جس سے سٹیل کی پیداوار میں کاربن ڈائی آکسائیڈ کے اخراج کو نمایاں طور پر کم کیا جاتا ہے۔ یہ طریقہ کاربن کو کم کرنے کے عمل میں ہائیڈروجن سے بدل دیتا ہے، کاربن ڈائی آکسائیڈ کی بجائے پانی کے بخارات پیدا کرتا ہے۔ ڈی آر آئی، ایمبیڈڈ ہائیڈروجن پر مشتمل ہے، پھر اسے الیکٹرک آرک فرنس (ای اے ایف) کا استعمال کرتے ہوئے مزید پروسیسنگ کے لیے اسٹیل مینوفیکچرنگ سائٹس پر لے جایا جاتا ہے، جو قابل تجدید توانائی سے چلائی جا سکتی ہے۔ یہ نقطہ نظر اسٹیل کی صنعت کو ڈیکاربونائز کرتا ہے، لوہے کے لیے موجودہ لاجسٹکس کا فائدہ اٹھاتا ہے، اور سبز ہائیڈروجن کے استعمال کو فروغ دیتا ہے۔

ریگولیٹری مسائل

سیفٹی معیارات

ہائیڈروجن کی آتش گیریت کو پیداوار، ذخیرہ کرنے اور نقل و حمل کے لیے سخت حفاظتی معیارات کی ضرورت ہوتی ہے۔ بین الاقوامی تنظیم برائے معیاری کاری (ISO) اور امریکی محکمہ توانائی (DOE) جیسے ریگولیٹری ادارے محفوظ ہینڈلنگ کو یقینی بنانے کے لیے حفاظتی رہنما خطوط تیار کر رہے ہیں۔

بنیادی ڈھانچہ کی ترقی

ریگولیٹری فریم ورک کو بنیادی ڈھانچے کی ترقی کی حمایت کرنی چاہیے، بشمول پائپ لائنز، ایندھن بھرنے والے اسٹیشنز، اور اسٹوریج کی سہولیات۔ پبلک پرائیویٹ پارٹنرشپ کو فروغ دینے والی پالیسیاں اور ہموار اجازت دینے کے عمل ضروری ہیں۔

مراعات اور سبسڈیز

حکومتیں ہائیڈروجن کو اپنانے کو فروغ دینے کے لیے ٹیکس کریڈٹس، گرانٹس اور سبسڈی جیسی مراعات کو نافذ کر رہی ہیں۔ مثال کے طور پر یورپی یونین کی گرین ڈیل میں ہائیڈروجن منصوبوں کے لیے اہم فنڈنگ ​​شامل ہے۔

حکومتی سرمایہ کاری

یورپ

یورپی یونین ہائیڈروجن کی سرمایہ کاری میں ایک رہنما ہے، EU ہائیڈروجن حکمت عملی کا مقصد 40 تک 2030 GW الیکٹرولائزرز نصب کرنا ہے۔ جرمنی، فرانس اور ہالینڈ جیسے ممالک کے پاس کافی قومی ہائیڈروجن حکمت عملی ہے، تحقیق، انفراسٹرکچر، اور پائلٹ پروجیکٹس میں اربوں کی سرمایہ کاری کر رہے ہیں۔

ایشیا

جاپان اور جنوبی کوریا ہائیڈروجن کی معیشت کی راہ ہموار کر رہے ہیں۔ جاپان کی بنیادی ہائیڈروجن حکمت عملی ایک ہائیڈروجن پر مبنی معاشرے کو نشانہ بناتی ہے، جس میں ایندھن کے سیل گاڑیوں اور ہائیڈروجن کی پیداوار میں سرمایہ کاری ہوتی ہے۔ جنوبی کوریا کے ہائیڈروجن اکانومی روڈ میپ کا مقصد 5.26 تک 2040 ملین ہائیڈروجن گاڑیاں تعینات کرنا ہے۔

شمالی امریکہ

امریکہ ہائیڈروجن کی سرمایہ کاری میں اضافہ کر رہا ہے، DOE کے ہائیڈروجن انرجی ارتھ شاٹ پہل کے ساتھ 1 تک $2030/kg ہائیڈروجن کو نشانہ بنایا جا رہا ہے۔ کیلیفورنیا سب سے آگے ہے، جس میں ہائیڈروجن ایندھن بھرنے والے وسیع انفراسٹرکچر اور ہائیڈروجن FCVs کے لیے مراعات ہیں۔ کینیڈا کی ہائیڈروجن حکمت عملی سبز ہائیڈروجن کی پیداوار اور برآمدی صلاحیت پر مرکوز ہے۔

صلاحیت دکھاتا ہے، بہتری کی گنجائش…

ہائیڈروجن جیواشم ایندھن کا ایک ہمہ گیر اور امید افزا متبادل ہے، جس میں نقل و حمل، صنعتی عمل، اور توانائی کے ذخیرے پر محیط ایپلی کیشنز ہیں۔ آٹوموٹو اور ہیوی ڈیوٹی ٹرانسپورٹ سیکٹر میں ابتدائی اختیار کرنے والے ہائیڈروجن کی صلاحیت کا مظاہرہ کر رہے ہیں، جبکہ صنعتی ایپلی کیشنز ڈیکاربنائزیشن کے اہم مواقع پیش کرتے ہیں۔ مؤثر نقل و حمل اور اسٹوریج کے حل ہائیڈروجن کی کامیابی کے لیے اہم ہیں، بنیادی ڈھانچے اور ٹیکنالوجی میں ترقی کی ضرورت ہے۔

ریگولیٹری فریم ورک اور حکومتی سرمایہ کاری ہائیڈروجن کو اپنانے میں اہم کردار ادا کرتی ہے۔ مضبوط حفاظتی معیارات، معاون پالیسیوں اور خاطر خواہ فنڈنگ ​​کے ساتھ، ہائیڈروجن عالمی آب و ہوا کے اہداف کو حاصل کرنے میں اہم کردار ادا کر سکتی ہے۔ 

لیکن - اور یہ ایک طویل عرصے سے سچ ہے - ہائیڈروجن اپنے وعدے پر پورا اترنے میں ناکام رہی ہے۔ 

جیسے جیسے ٹیکنالوجی کی ترقی اور پیمانے کی معیشتوں کا ادراک ہو رہا ہے، توانائی کی منتقلی میں ہائیڈروجن کے کردار کو بڑھتا جانا چاہیے، جو ایک زیادہ پائیدار راستہ پیش کرتا ہے۔