ऊर्जा के भविष्य में आपको हाइड्रोजन की भूमिका के बारे में जानने की जरूरत है

ग्रीन हाइड्रोजन और ब्लू हाइड्रोजन और ऊर्जा के भविष्य के बारे में सब कुछ जानें। यह आपका हाइड्रोजन प्राइमर है।

ऊर्जाग्रीन हाइड्रोजनहाइड्रोजनीकरणस्थिरता

मार्च 18th, 2021

by
मिशेल नूसान पियर पाओलो रायमोंदी रोसना स्किटा मैनफ्रेड हाफनर

फोंडाज़िओनी एन एनरिको मैटेई, कोरसो मैजेंटा 63, 20123 मिलानो, इटली

 

सार

वर्तमान में हाइड्रोजन कई राष्ट्रीय और अंतर्राष्ट्रीय जलवायु रणनीतियों में नए और व्यापक रूप से आनंद ले रहा है। यह समीक्षा पत्र हरे और नीले हाइड्रोजन से संबंधित चुनौतियों और अवसरों का विश्लेषण करने पर केंद्रित है, जो एक संभावित हाइड्रोजन समाज के विभिन्न दृष्टिकोणों के आधार पर हैं। जबकि कई सरकारें और निजी कंपनियां हाइड्रोजन प्रौद्योगिकियों के विकास पर महत्वपूर्ण संसाधन लगा रही हैं, अभी भी तकनीकी समस्याओं, आर्थिक और भू-राजनीतिक निहितार्थों सहित कई अनसुलझे मुद्दे हैं।

 

हाइड्रोजन की आपूर्ति श्रृंखला में बड़ी संख्या में चरण शामिल हैं, जिसके परिणामस्वरूप अतिरिक्त ऊर्जा की हानि होती है, और जबकि हाइड्रोजन उत्पादन लागत पर बहुत ध्यान केंद्रित किया जाता है, इसके परिवहन और भंडारण की उपेक्षा नहीं की जानी चाहिए। एक कम कार्बन हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था न केवल जलवायु परिवर्तन से लड़ने के लिए, बल्कि ऊर्जा सुरक्षा को बढ़ाने और कई देशों में स्थानीय उद्योगों को विकसित करने के लिए आशाजनक अवसर प्रदान करती है। हालांकि, शून्य-कार्बन ऊर्जा प्रणाली के प्रति संक्रमण की बड़ी चुनौतियों का सामना करने के लिए, सभी उपलब्ध प्रौद्योगिकियों को औसत दर्जे के संकेतकों के आधार पर योगदान करने की अनुमति दी जानी चाहिए, जिनके लिए पारदर्शी मानकों और लक्ष्यों के आधार पर एक मजबूत अंतर्राष्ट्रीय सहमति की आवश्यकता होती है।

 

1। परिचय

ऊर्जा प्रणाली उन प्रौद्योगिकियों के प्रति संक्रमण का सामना कर रही है जो जलवायु परिवर्तन की विशाल चुनौती का सामना करने के लिए ग्रीनहाउस गैसों (जीएचजी) उत्सर्जन को कम करने की अनुमति देती हैं। हाइड्रोजन तेजी से राष्ट्रीय और अंतर्राष्ट्रीय रणनीतियों में एक संभावित खिलाड़ी के रूप में माना जा रहा है, जिसे उद्योग से परिवहन तक विभिन्न क्षेत्रों में लागू किया जाना है। जापान, [1], जर्मनी [2], ऑस्ट्रेलिया [3] और यूरोपीय संघ [4] सहित प्रमुख विश्व अर्थव्यवस्थाओं द्वारा समर्पित हाइड्रोजन रणनीतियों और रोडमैप विकसित किए जा रहे हैं। अनुसंधान परियोजनाएं और औद्योगिक अनुप्रयोग हाइड्रोजन मार्ग के विभिन्न घटकों को संबोधित कर रहे हैं, जिसमें पीढ़ी, संचरण, भंडारण, वितरण और अंतिम उपयोग शामिल हैं।

 

हाइड्रोजन पहले से ही एक कमोडिटी है जिसका उपयोग विभिन्न औद्योगिक अनुप्रयोगों में रिफाइनरियों से लेकर अमोनिया और मेथनॉल उत्पादन तक किया जाता है। शुद्ध हाइड्रोजन की वैश्विक मांग 20 में 1975 से कम माउंट से बढ़कर 70 [2018] में 5 माउंट से अधिक हो गई है। फिर भी, वर्तमान हाइड्रोजन की मांग ज्यादातर प्राकृतिक गैस, तेल और कोयले सहित जीवाश्म ईंधन द्वारा आपूर्ति की जाती है, क्योंकि वे आज सबसे सस्ती मार्ग का प्रतिनिधित्व करते हैं, जिसमें हाइड्रोजन की लागत 1 से 3 अमरीकी डालर प्रति किग्रा [6] है।

 

हालांकि, हाइड्रोजन को एक संभावित ऊर्जा वाहक के रूप में प्रस्तावित किया गया है, जो निम्न-कार्बन ऊर्जा की व्यापक तैनाती का समर्थन करता है, जो मुख्य रूप से अक्षय ऊर्जा स्रोतों (आरईएस) से उत्पन्न होता है। उत्साह की विभिन्न तरंगों ने जीवाश्म ईंधन के विकल्प के आधार पर कम लागत वाले स्वच्छ हाइड्रोजन के कथन का समर्थन किया है, मुख्य रूप से परिवहन क्षेत्र में ईंधन कोशिकाओं के अनुप्रयोगों का शोषण किया है। इससे पहले, तीन अलग-अलग क्षणों ने हाइड्रोजन प्रौद्योगिकियों [5] की क्षमता में एक वैज्ञानिक और औद्योगिक रुचि देखी है। पहली बार 1970 के तेल संकट के दौरान हुआ, क्योंकि दुनिया संभावित तेल की कमी का सामना करने और स्थानीय प्रदूषण और एसिड बारिश जैसी पर्यावरणीय समस्याओं से निपटने के लिए वैकल्पिक समाधानों की तलाश कर रही थी।

 

हाइड्रोजन पर शोध कार्यक्रम और गतिविधियों को लागू किया गया था, लेकिन उन्होंने महत्वपूर्ण प्रभाव नहीं डाला क्योंकि नए तेल की खोजों के कारण तेल की कीमतें अंततः कम हो गईं और कमी का डर गायब हो गया। जलवायु परिवर्तन के मुद्दों और चोटी के तेल परिदृश्यों से संबंधित बढ़ती चिंताओं के साथ, उत्साह की अन्य दो लहरें 1990 के दशक और 2000 के दशक [7] में हुईं। फिर से, कम तेल की कीमतों ने हाइड्रोजन प्रौद्योगिकियों के प्रसार को सीमित कर दिया, और इसलिए 2000 के दशक के अंत में आर्थिक और वित्तीय संकट आया।

 

आज, एक बढ़ती आम सहमति हाइड्रोजन की क्षमता पर फिर से बन रही है, ज्यादातर चुनौतीपूर्ण लक्ष्यों के साथ एक मजबूत जलवायु एजेंडे के कारण। स्वच्छ हाइड्रोजन प्रौद्योगिकियों के एक समूह का हिस्सा है जिसे जलवायु-अनुकूल ऊर्जा स्रोतों [8] के प्रति संक्रमण सुनिश्चित करने के लिए अंतिम उपयोगों में तैनात करने की आवश्यकता है। COVID-19 महामारी के बाद एक पुनर्प्राप्ति परिप्रेक्ष्य में हाइड्रोजन प्रौद्योगिकियों को राष्ट्रीय औद्योगिक क्षेत्रों को विकसित करने का एक अवसर माना जा रहा है।

 

विभिन्न रंगों [9, 10] पर आधारित एक योजना का संदर्भ देकर हाइड्रोजन पीढ़ी प्रौद्योगिकियों को तेजी से कोडित किया जा रहा है। जिन मुख्य रंगों पर विचार किया जा रहा है, वे निम्नलिखित हैं:

ग्रे (या भूरा / काला) हाइड्रोजन , जीवाश्म ईंधन (ज्यादातर प्राकृतिक गैस और कोयला) द्वारा उत्पादित, और इस प्रक्रिया में कार्बन डाइऑक्साइड के उत्सर्जन का कारण;

नीला हाइड्रोजन ग्रे हाइड्रोजन और कार्बन कैप्चर और स्टोरेज (CCS) के संयोजन के माध्यम से, प्रक्रिया के अधिकांश GHG उत्सर्जन से बचने के लिए;

फ़िरोज़ा हाइड्रोजन , एक जीवाश्म ईंधन के पायरोलिसिस के माध्यम से, जहां उप-उत्पाद ठोस कार्बन है;

ग्रीन हाइड्रोजन , जब नवीकरणीय बिजली द्वारा आपूर्ति की गई इलेक्ट्रोलाइज़र द्वारा उत्पादित किया जाता है (और कुछ मामलों में बायोएनेर्जी के आधार पर अन्य मार्गों के माध्यम से, जैसे जैव मीथेन सुधार या ठोस बायोमास गैसीकरण);

पीला (या बैंगनी) हाइड्रोजन , जब परमाणु ऊर्जा संयंत्रों से बिजली द्वारा आपूर्ति की जाने वाली इलेक्ट्रोलाइटर्स द्वारा उत्पादित किया जाता है।

 

इन रंगों के अलावा, "स्वच्छ हाइड्रोजन", "कम कार्बन हाइड्रोजन", "अक्षय हाइड्रोजन" सहित हाइड्रोजन मार्ग के समूहों का उल्लेख करते समय विभिन्न नामकरण अक्सर उपयोग में होते हैं। ये परिभाषाएं कभी-कभी भ्रामक हो सकती हैं, क्योंकि एक सामान्य संदर्भ प्रदान करने के लिए कोई अद्वितीय मानक नहीं है। इस पत्र में, निम्न-कार्बन हाइड्रोजन शब्द में हरा, नीला, फ़िरोज़ा और पीला हाइड्रोजन शामिल हैं। फिर भी, यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि प्रत्येक "रंग" के भीतर, बड़ी संख्या में मापदंडों के कारण, कार्बन तीव्रता की एक महत्वपूर्ण परिवर्तनशीलता हो सकती है। कुछ मामलों में, हाइड्रोजन और भी कार्बन-नकारात्मक हो सकता है, जैसे कि रास्ते में बायोएनर्जी और सीसीएस शामिल होते हैं।

 

मुख्य विभिन्न पथों की एक योजना चित्र 1 में बताई गई है। अतिरिक्त रास्ते मौजूद हैं, लेकिन वे अभी भी अनुसंधान के स्तर पर हैं और उन्हें शामिल नहीं किया गया है।

 

चित्रा 1। विभिन्न हाइड्रोजन पीढ़ी मार्ग रंग से विभाजित होते हैं। SMR: स्टीम मीथेन रिफॉर्मिंग, ATR: ऑटो थर्मल रिफॉर्मिंग, CCS: कॉर्बन कैप्चर एंड सेवेस्ट्रेशन।

 

यद्यपि प्रत्येक तकनीकी मार्ग अवसरों और सीमाओं को प्रस्तुत करता है, यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि विशिष्ट समाधान की पसंद अक्सर अतिरिक्त पहलुओं से संबंधित होती है, जिसमें संसाधनों की उपलब्धता, ऊर्जा सुरक्षा चिंताओं या विशिष्ट के समर्थन द्वारा संचालित राष्ट्रीय रणनीतियों पर आधारित भू राजनीतिक विकल्प शामिल हैं। औद्योगिक क्षेत्र [11]। इसके अलावा, क्रॉस-बॉर्डर हाइड्रोजन ट्रेड, अगले दशकों में ऊर्जा प्रणालियों के एक बहुत मजबूत डीकार्बोनाइजेशन की आवश्यकता के कारण, वैश्विक ऊर्जा भू-राजनीति [12] में एक संभावित गेम चेंजर बन सकता है।

 

हरित हाइड्रोजन के व्यापक और प्रभावी विकास के लिए नवीकरणीय बिजली की एक उल्लेखनीय मात्रा की आवश्यकता होती है, जो कि अल्पावधि में समस्या हो सकती है, क्योंकि आरईएस को पहले से ही विद्युत् मांग को कम करने की आवश्यकता होती है। इस कारण से, नीले हाइड्रोजन लघु और मध्यम अवधि में एक उपयोगी विकल्प का प्रतिनिधित्व कर सकते हैं, बाद के चरण [13] में हरे हाइड्रोजन के मार्ग को प्रशस्त करने में मदद करते हैं।

 

यह समीक्षा पत्र आने वाले दशकों में हाइड्रोजन-आधारित प्रौद्योगिकियों के संभावित विकास से संबंधित मुख्य पहलुओं को प्रस्तुत करता है। यह पेपर हरे और नीले हाइड्रोजन मार्गों पर केंद्रित है, जो कि दो दृष्टिकोण हैं जिन्हें ज्यादातर विश्व देशों द्वारा कम कार्बन हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था का समर्थन करने के लिए माना जाता है। काम तकनीकी चुनौतियों और अवसरों का विश्लेषण करता है, जो हाइड्रोजन लागतों के मुख्य ड्राइवरों में से होगा, दुनिया भर में चल रहे विकास, साथ ही भू-राजनीति पर परिणाम। इसका उद्देश्य दुनिया भर में मौजूद विभिन्न दृष्टिकोणों का एक निष्पक्ष विवरण प्रस्तुत करना है, साथ ही आपूर्ति श्रृंखला की जटिलता की एक तस्वीर प्रदान करना है जिसे विकसित करने की आवश्यकता है।

 

कागज निम्नानुसार आयोजित किया जाता है - धारा 2 हाइड्रोजन से संबंधित मुख्य तकनीकी पहलुओं का विवरण प्रदान करता है, जिसमें पीढ़ी, वितरण और भंडारण के लिए प्रौद्योगिकियां, साथ ही उद्योग, परिवहन सहित विभिन्न अंतिम क्षेत्रों में हाइड्रोजन के संभावित अनुप्रयोगों पर आधारित है, इमारतों और बिजली उत्पादन। धारा 3 हाइड्रोजन के भू राजनीतिक आयाम पर केंद्रित है, जिसमें विभिन्न राष्ट्रीय रणनीतियों की चर्चा और तुलना, निजी कंपनियों की संभावित भूमिका और साथ ही देशों के बीच समझौते शामिल हैं। अंत में, धारा 4 मुख्य विषयों पर एक महत्वपूर्ण चर्चा प्रस्तुत करता है, जिन्हें संबोधित किया गया है, साथ ही ऊर्जा संक्रमण के संदर्भ में हाइड्रोजन के स्थायी और प्रभावी उपयोग का समर्थन करने के लिए कुछ नीतिगत सिफारिशों के साथ।

 

2. तकनीकी पहलू

विभिन्न तकनीकी चुनौतियों को लंबे और जटिल हाइड्रोजन आपूर्ति श्रृंखला में संबोधित करने की आवश्यकता होती है, जो सामान्य रूप से अपेक्षाकृत कम दक्षता से प्रभावित होती है जिसके परिणामस्वरूप अंतिम उपयोगकर्ताओं के लिए उच्च लागत होती है। जबकि आम तौर पर बहुत ध्यान हाइड्रोजन पीढ़ी पर लगाया जाता है, या तो हरे या नीले रास्ते के माध्यम से, भंडारण, परिवहन और अंतिम उपयोग के उपकरण अतिरिक्त लागत और बाधाओं को रोक सकते हैं। यह खंड उन मुख्य पहलुओं को प्रस्तुत करता है जो वर्तमान आपूर्ति और संभावित भविष्य के विकास पर चर्चा करके पूरी आपूर्ति श्रृंखला के साथ खेलते हैं।

 

2.1। हाइड्रोजन जेनरेशन

यद्यपि हाइड्रोजन पृथ्वी और पृथ्वी पर तीसरा सबसे प्रचुर रासायनिक तत्व है, ऑक्सीजन और सिलिकॉन के बाद, यह अपने शुद्ध रूप में उपलब्ध नहीं है, और इस प्रकार इसे ऊर्जा स्रोत नहीं माना जा सकता है। इसके विपरीत, हाइड्रोजन एक ऊर्जा वाहक है जिसे अन्य स्रोतों से उत्पादित किया जाना चाहिए। यद्यपि इलेक्ट्रोलिसिस के माध्यम से पानी से हाइड्रोजन पीढ़ी 19 वीं सदी में वापस आती है, आज की हाइड्रोजन मांग ज्यादातर जीवाश्म ईंधन (प्राकृतिक गैस, कोयला और तेल) पर आधारित अन्य प्रक्रियाओं द्वारा पूरी होती है, जिसमें भाप मीथेन सुधार (एसएमआर), ऑटो थर्मल सुधार (एटीआर) शामिल है। , आंशिक ऑक्सीकरण और कोयला गैसीकरण। उन प्रक्रियाओं को आमतौर पर ग्रे हाइड्रोजन मार्ग के रूप में जाना जाता है। जब CCS को युग्मित किया जाता है, तो उन्हें निम्न-कार्बन विलयन में बदला जा सकता है, और उन्हें ब्लू हाइड्रोजन पाथवे कहा जाता है।

 

 

इसके विपरीत, पानी के इलेक्ट्रोलिसिस से हाइड्रोजन पीढ़ी, जिसे उच्च लागत के कारण छोड़ दिया गया था, को हरे हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए RES से बिजली उत्पादन के लिए युग्मित किया जा सकता है। जबकि वर्तमान लागत जीवाश्म आधारित समाधानों की तुलना में अधिक है, आरईएस बिजली उत्पादन और इलेक्ट्रोलाइज़र दोनों के लिए अपेक्षित शिक्षण वक्र अगले दशकों में इसे एक व्यवहार्य समाधान बना सकते हैं।

 

बीएनईएफ डेटा [2] के अनुमानों के आधार पर, हरे और नीले हाइड्रोजन के भविष्य की प्रवृत्ति का अनुमान चित्रा 14 में बताया गया है। यह आंकड़ा हाइड्रोजन द्रव्यमान के मामले में, बाएं अक्ष पर और साथ ही ऊर्जा सामग्री के संदर्भ में लागतों की रिपोर्ट करता है, हाइड्रोजन के कम हीटिंग मूल्य (120 एमजे प्रति किलो, या 33.3 किलोवाट प्रति किलो) पर विचार करता है। नवीकरणीय हाइड्रोजन लागत पूंजीगत व्यय के लिए आशावादी अनुमानों के साथ बड़ी परियोजनाओं पर आधारित है। ब्लू हाइड्रोजन १.१-१०.३ / एमएमबीटीयू की प्राकृतिक गैस की कीमतों और ४०-११६ / टन अमरीकी डालर के कोयले की कीमतों पर आधारित है। भविष्य की लागत सीमाओं की अनिश्चितता कई पहलुओं से संबंधित है।

 

चित्रा 2। विभिन्न मार्गों के लिए भविष्य के हाइड्रोजन की लागत का अनुमान। हाइड्रोजन के निम्न ताप मान (LHV) पर आधारित ऊर्जा के आंकड़े। बीएनईएफ डेटा, 2020 [14] पर लेखकों का विस्तार।

 

अन्य अध्ययन तुलनीय मूल्यों और भविष्य के अनुमानों की रिपोर्ट करते हैं। अंतर्राष्ट्रीय नवीकरणीय ऊर्जा एजेंसी (IRENA) 2050 तक हाइड्रोजन की एक स्तरित लागत का अनुमान लगाती है, जो हवा की बिजली से उत्पादित होने पर 0.95 USD प्रति किलोग्राम से कम और सौर ऊर्जा के आधार पर 1.2 USD प्रति किलोग्राम के रूप में कम होता है। उन मार्गों पर अतिरिक्त विवरण खंड 8 और धारा 2.1.1 में चर्चा की गई है।

 

हरे और नीले हाइड्रोजन रास्ते के अलावा, यह टिप्पणी करना महत्वपूर्ण है कि अन्य विकल्पों पर विचार किया जा सकता है, विशेष रूप से विशिष्ट देशों या क्षेत्रों में। परमाणु ऊर्जा से हाइड्रोजन का उत्पादन [15, 16] यूरोपीय रणनीतियों में शायद ही कभी उल्लेख किया गया है, लेकिन यह विभिन्न विश्व क्षेत्रों, जैसे कि चीन [17] और रूस [18] में एक व्यवहार्य विकल्प बन सकता है। अक्षय हाइड्रोजन के लिए अन्य समाधान बायोगैस फीडस्टॉक पर आधारित बायोमास गैसीकरण या एसएमआर पर आधारित हो सकते हैं, हालांकि ये समाधान इलेक्ट्रोलिसिस की तुलना में बड़े पैमाने पर कठिन हो सकते हैं।

 

२.१.१। ग्रीन हाइड्रोजन

ग्रीन हाइड्रोजन मार्ग को नवीकरणीय स्रोतों और जल इलेक्ट्रोलिसिस से बिजली उत्पादन के संयोजन के रूप में परिभाषित किया गया है। एक इलेक्ट्रोलाइजर को बिजली और शुद्ध पानी की आपूर्ति करके, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के उत्पादन प्रवाह का उत्पादन किया जाता है।

 

 

पानी इलेक्ट्रोलिसिस के लिए विभिन्न तकनीकें उपलब्ध हैं। क्षारीय इलेक्ट्रोलाइजर कला की स्थिति का प्रतिनिधित्व करते हैं, और प्रोटॉन एक्सचेंज मेम्ब्रेन (पीईएम) प्रौद्योगिकियां एक प्रदर्शन चरण में हैं, जबकि ठोस ऑक्साइड इलेक्ट्रोलाइजर अभी भी एक आरएंडडी पाइपलाइन [19] में हैं। PEM इलेक्ट्रोलाइटर्स एक तुलनीय ऊर्जा खपत के लिए कई लाभ प्रदान कर सकते हैं, जिसमें उच्च आउटपुट दबाव, एक बेहतर आंशिक भार सीमा और तेज स्टार्टअप और भार भिन्नता [20] शामिल हैं। वैश्विक इलेक्ट्रोलाइजर्स की तैनाती को ध्यान में रखते हुए, 25 में वार्षिक क्षमता परिवर्धन 2019 मेगावाट तक पहुंच गया है, लेकिन घोषणा की गई परियोजनाएं जल्दी से बढ़ रही हैं, और वे 1.5 में नई क्षमता के 2023 गीगावॉट तक पहुंच जाएंगे, जिसमें अकेले 540 मेगावाट की सबसे बड़ी परियोजना का लेखा-जोखा होगा [21]।

 

वर्तमान औद्योगिक समाधान आकार और इलेक्ट्रोलाइज़र के प्रकार के साथ-साथ आउटपुट दबाव के आधार पर बिजली की खपत की एक श्रृंखला दिखाते हैं। औसत इलेक्ट्रोलिसिस दक्षता, जिसे हाइड्रोजन ऊर्जा सामग्री (उच्च ताप मान के रूप में मापा जाता है) और इलेक्ट्रोलिसिस बिजली की खपत के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है, 65% -70% (10 बार्ग के आउटपुट दबाव पर विचार करते हुए) की सीमा में है [30]।

 

 

इलेक्ट्रोलिसिस से संबंधित एक अतिरिक्त मुद्दा पानी की खपत है। शुद्ध पानी की खपत आमतौर पर हाइड्रोजन उत्पादन [10] के प्रति किलो 15-23 एल की सीमा में होती है, और इनपुट पानी को विआयनीकृत करने की आवश्यकता होती है। मीठे पानी के स्रोतों की अनुपस्थिति में, विकल्प में समुद्री जल विलवणीकरण या अपशिष्ट जल वसूली शामिल है। समुद्री जल विलवणीकरण के लिए विभिन्न तकनीकों को पहले से ही व्यावसायिक रूप से तैनात किया गया है, और उन्हें बहुत कम ऊर्जा की खपत के साथ इलेक्ट्रोलिसिस के साथ जोड़ा जा सकता है [24]।

 

हालांकि, कई समुद्री क्षेत्रों में गैर-समुद्री स्थलों में पानी की उपलब्धता एक गंभीर मुद्दा बन सकती है, खासकर इस तथ्य के कारण कि पानी की कमी एक गंभीर चिंता है जो जलवायु परिवर्तन के कारण और भी बदतर हो जाएगी। यह पहलू उन क्षेत्रों में हरित हाइड्रोजन परियोजनाओं की सफलता में एक महत्वपूर्ण बाधा बन सकता है, जिनमें रेगिस्तान जैसी एक मजबूत सौर क्षमता है।

 

ग्रीन हाइड्रोजन की पीढ़ी की लागत को आमतौर पर 2.5-4.5 अमरीकी डालर प्रति किग्रा [14] रेंज में माना जाता है, हालांकि अन्य स्रोत उच्च मूल्यों का अनुमान लगाते हैं। लागत के दो सबसे महत्वपूर्ण घटक इलेक्ट्रोलाइज़र और बिजली की लागत की निवेश लागत है, जो ओपेक्स लागत का लगभग 90% प्रतिनिधित्व करता है। क्षारीय इलेक्ट्रोलाइज़र के लिए वर्तमान CAPEX लागत लगभग 750 EUR / kW (लगभग 900 USD / kW) है, और उन्हें 500 [600] तक लगभग 2025 EUR / kW (लगभग 20 USD / kW) घटने की उम्मीद है। विशेषज्ञों का अनुमान है कि लागत का लगभग 80% OPEX (जब प्रति वर्ष 4000 परिचालन घंटे पर विचार कर रहा है) के लिए जिम्मेदार है, इस प्रकार बिजली की लागत ग्रीन हाइड्रोजन लागत का एक महत्वपूर्ण चालक है।

 

 

हालांकि, बिजली की कीमत और वार्षिक परिचालन घंटों के बीच एक व्यापार बंद है। बिजली नेटवर्क में बिजली के पर्दे के दोहन पर आधारित व्यावसायिक मॉडल शून्य या यहां तक ​​कि नकारात्मक बिजली की कीमतों से लाभान्वित हो सकते हैं, लेकिन CAPEX के एक अस्थिर वजन के साथ बहुत सीमित समय के लिए। इसके अलावा, क्लोएट एट अल। [२५] परिणाम बताते हैं कि, इलेक्ट्रोलाइज़र के स्थान के आधार पर, हाइड्रोजन पाइपलाइनों और भंडारण अवसंरचना (आंतरायिक हाइड्रोजन उत्पादन को संभालने के लिए) के साथ-साथ बिजली पारेषण नेटवर्क (इलेक्ट्रो सरप्लस को विद्युत अधिशेष को प्रेषित करने के लिए) के लिए अधिक से अधिक पूंजी व्यय की आवश्यकता हो सकती है। बिजली प्रणालियों के वर्तमान विन्यास से संबंधित अतिरिक्त संभावित बाधाओं को अन्य विद्वानों द्वारा सूचित किया जाता है [25]।

 

इसके विपरीत, ग्रिड बिजली पर इलेक्ट्रोलाइज़र का संचालन करने का मतलब है कि अतिरिक्त कर और लेवी का भुगतान करना, इसके अलावा हरित प्रमाणपत्र खरीदने की आवश्यकता के अलावा नवीकरणीय बिजली का उपयोग करना। सबसे अच्छा समाधान समर्पित या सौर ऊर्जा संयंत्रों के लिए हाइड्रोजन उत्पादन को एकीकृत करने के लिए लगता है, जो चयनित स्थानों में स्वीकार्य वार्षिक भार कारकों तक पहुंच सकता है। इस मामले में, आरईएस और इलेक्ट्रोलाइटर्स से बिजली उत्पादन के लिए अनुकूल शिक्षण वक्र, जो एक विनिर्माण अपस्केल द्वारा संचालित है, महत्वपूर्ण लागत में कमी ला सकता है।

 

बीएनईएफ ने 1 तक हरे रंग की हाइड्रोजन की कीमतों को 2.6-2030 अमरीकी डालर और 0.8 तक 1.6–2050 अमरीकी डालर के रूप में अनुमानित किया [14]। हालाँकि, अन्य अध्ययनों से पता चलता है कि कुछ संदर्भों में जीवाश्म ईंधन [27] के माध्यम से पारंपरिक उत्पादन की तुलना में हरित हाइड्रोजन पीढ़ी आज पहले से ही प्रतिस्पर्धी हो सकती है। कुछ विद्वान निम्न पीढ़ी की कीमतों को प्राप्त करने के लिए सौर और पवन ऊर्जा के संयोजन का प्रस्ताव भी दे रहे हैं [28]।

 

 

यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि वे लागत केवल हाइड्रोजन पीढ़ी को ध्यान में रखते हैं। ट्रांसमिशन, भंडारण और वितरण से संबंधित अतिरिक्त लागतें हैं। जैसा कि नीचे चर्चा की गई है, कुछ मामलों में यह लागत उपयोगकर्ताओं के लिए अंतिम लागत के आधे तक भी पहुंच सकती है।

 

२.१.२। नीला हाइड्रोजन

ब्लू हाइड्रोजन इस विचार पर आधारित है कि जीवाश्म ईंधन से हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली मौजूदा प्रक्रियाओं को उनके जीएचजी उत्सर्जन में कमी लाने के लिए सीसीएस प्रौद्योगिकियों को युग्मित किया जा सकता है। जबकि यह दृष्टिकोण हरे हाइड्रोजन की ओर जाने से कम खर्चीला लगता है, यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि सामाजिक स्वीकार्यता से जुड़ी समस्याओं के लिए सीसीएस कार्यान्वयन में तकनीकी बाधाओं को शामिल किया जा सकता है। ब्लू हाइड्रोजन पथ में वर्तमान में 7 (कोयला गैसीकरण + सीसीएस) और 8 (एसएमआर + सीसीएस) [29] के बीच प्रौद्योगिकी तत्परता स्तर (टीआरएल) है।

 

ऐसा प्रतीत होता है कि CO2 कैप्चर दर की कोई मानक परिभाषा नहीं है जो परिभाषा को ग्रे से नीले हाइड्रोजन में स्थानांतरित करने के लिए आवश्यक है। अधिकांश अध्ययन, प्रौद्योगिकी और उन चरणों के आधार पर अधिकतम कैप्चर दरों को 70% से 95% तक सीमित करते हैं, जिनमें CO2 कैप्चर लागू होता है [9]। प्राकृतिक गैस पर आधारित नीले हाइड्रोजन पर विचार करते समय, अतिरिक्त प्रभाव को याद रखना महत्वपूर्ण है जो कि ऊपर के चरणों में मीथेन रिसाव के कारण होता है। हालांकि सटीक रूप से मात्रा निर्धारित किया जाना मुश्किल है, इस पहलू को अक्सर शोध अध्ययनों में अनदेखा किया जाता है।

 

सर्टिफिकेट स्टीयरिंग ग्रुप द्वारा 2019 में लो-कार्बन हाइड्रोजन (यानी, नीला हाइड्रोजन) को परिभाषित करने के लिए एक संदर्भ सीमा प्रस्तावित की गई है (एक परियोजना जिसे एक आम यूरोपीय-विस्तृत परिभाषा हरे और निम्न-कार्बन हाइड्रोजन तक पहुंचने के लिए विकसित किया गया है), एक 60 पर विचार करके SMR [30] पर आधारित बेंचमार्क प्रक्रिया की तुलना में GHG उत्सर्जन में% कमी। इस सीमा को 36.4 gCO2e / MJ (131 gCO2e / kWh) पर सेट किया गया है, जो कि 91 gCO2e / MJ के हाइड्रोजन (328 gCO2e / khh) के मान के मानदंड मूल्य से शुरू होता है।

 

नीले हाइड्रोजन पथों को ग्रे हाइड्रोजन से मौजूदा औद्योगिक अनुभव के निर्माण का लाभ मिलता है, और कुछ मामलों में सीसीएस सिस्टम को जोड़कर मौजूदा पौधों की रेट्रोफिटिंग की जा सकती है। हालांकि, सीओ 2 के प्रभावी और टिकाऊ भंडारण को सुनिश्चित करने के लिए विशिष्ट परिस्थितियों को पूरा करने की आवश्यकता है। स्टोरेज साइट के साथ पीढ़ी की सुविधा को जोड़ने के लिए अक्सर एक अतिरिक्त बुनियादी ढांचे की आवश्यकता हो सकती है, जो जगह पर उपलब्ध नहीं हो सकती है। एक समर्पित CO2 अवसंरचना में कुल लागत में काफी वृद्धि हो सकती है, एक पहलू जो सामान्य करना मुश्किल है क्योंकि यह प्रत्येक संयंत्र पर निर्भर करता है। इसके अलावा, सीसीएस प्रणाली के संचालन से एसएमआर प्रक्रिया की ऊर्जा दक्षता में 5% -14% [29] की कमी हो सकती है।

 

नीले हाइड्रोजन मार्गों के लिए, पानी की खपत एक पहलू है जिसे अक्सर अनदेखा किया जाता है। जबकि पानी की खपत अक्सर इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रिया से जुड़ी होती है, नीले हाइड्रोजन रास्ते भी पानी की एक महत्वपूर्ण मात्रा का उपभोग करते हैं, और कुछ मामलों में इससे भी अधिक। जीवन चक्र सूची के बाद सन्निहित जल की तुलना करने पर, परिणाम बताते हैं कि H2 प्रति किलोग्राम पानी की खपत SMR के लिए 24 L और कोयला गैसीकरण के लिए 38 L हो सकती है [23]।

 

अंत में, एक अतिरिक्त मार्ग जिसे कभी-कभी फ़िरोज़ा हाइड्रोजन के रूप में संदर्भित किया जाता है, और जो अभी भी 3-5 [23] के टीआरएल पर है, मीथेन का पायरोलिसिस है। विभिन्न तकनीकी समाधान वर्तमान में ऑस्ट्रेलिया, जर्मनी और फ्रांस [31] सहित दुनिया भर के कई स्थानों में विकास के अधीन हैं। इस प्रक्रिया में, प्राकृतिक गैस का उपयोग फीडस्टॉक के रूप में किया जाता है, जबकि ऊर्जा की खपत बिजली से होती है, संभवतः निम्न-कार्बन स्रोतों से। मीथेन को उच्च तापमान पर हाइड्रोजन और ठोस कार्बन (जिसे कार्बन ब्लैक भी कहा जाता है) में विभाजित किया गया है, जो गैसीय CO2 की तुलना में स्टोर और प्रबंधित करना आसान होगा।

 

इसके अलावा, ठोस कार्बन में औद्योगिक उपयोग हो सकते हैं, और इस प्रकार एक उप-उत्पाद के बजाय एक संसाधन के रूप में देखा जा सकता है। टायर के उत्पादन और प्रिंटर के लिए स्याही सहित अनुप्रयोगों के लिए कार्बन ब्लैक के लिए वर्तमान औद्योगिक बाजार, प्रति वर्ष 5 हाइड्रोजन नीले हाइड्रोजन का समर्थन कर सकता है, शुद्ध हाइड्रोजन के वर्तमान वैश्विक बाजार का लगभग 7% [31]।

 

२.२। हाइड्रोजन परिवहन और भंडारण

पर्यावरण और आर्थिक दोनों दृष्टिकोणों में आपूर्ति श्रृंखला की स्थिरता में हाइड्रोजन का परिवहन एक महत्वपूर्ण पहलू है। हाइड्रोजन ट्रांसपोर्ट को महत्वपूर्ण ऊर्जा खपत की आवश्यकता हो सकती है, या तो इसे संपीड़ित या लिक्विड करने के लिए, या इसे अन्य रसायनों में परिवर्तित करने के लिए जो कि संभालना आसान है, जैसे कि अमोनिया या अन्य तरल कार्बनिक हाइड्रोजन वाहक (LOHC)। एक अन्य विकल्प, हालांकि ज्यादातर विकास के शुरुआती चरणों में, मौजूदा प्राकृतिक गैस ग्रिड में हाइड्रोजन सम्मिश्रण की संभावना है।

 

हाइड्रोजन आपूर्ति श्रृंखला का एक अतिरिक्त पहलू इसका भंडारण है, जो विभिन्न स्तरों पर आवश्यक है, और सुरक्षा प्रक्रियाओं का सम्मान करने और ऊर्जा की खपत और नुकसान को कम करने के लिए ठीक से संबोधित करने की आवश्यकता है।

 

२.२.१। प्राकृतिक गैस ग्रिड में हाइड्रोजन सम्मिश्रण

हाइड्रोजन के रास्ते को धीरे-धीरे ऊपर ले जाने का एक संभावित विकल्प मौजूदा प्राकृतिक गैस नेटवर्क में एकीकरण है। यह विभिन्न यूरोपीय देशों में प्रस्तावित किया जा रहा है [32, 33, 34] मौजूदा परिसंपत्तियों का दोहन करने और स्वच्छ हाइड्रोजन का उपयोग करके प्राकृतिक गैस की कार्बन तीव्रता को कम करने के लिए शुरू करने के लिए। हालांकि, इस तरह की रणनीति में शुद्ध हाइड्रोजन से जुड़े उच्च मूल्य का पूरी तरह से दोहन नहीं करने की मजबूत सीमा है, इसे प्राकृतिक गैस के साथ दहन प्रक्रियाओं में इस्तेमाल करने के लिए मिला कर। इस प्रकार, पर्यावरणीय लाभों के लिए लेखांकन के समय भी इसकी आर्थिक स्थिरता कठिन साबित हो सकती है।

 

प्राकृतिक गैस नेटवर्क में हाइड्रोजन सम्मिश्रण पर विचार करते समय, इस तथ्य को उजागर करना महत्वपूर्ण है कि सामान्य सम्मिश्रण अनुपात को वॉल्यूमेट्रिक शेयरों के रूप में व्यक्त किया जाता है। हालांकि, हाइड्रोजन में एक बड़ा ऊर्जा घनत्व है जो लगभग एक मीथेन के एक तिहाई है। इस प्रकार, जब ऊर्जा हिस्सेदारी के लिए लेखांकन द्वारा गैस मिश्रण पर विचार किया जाता है, अर्थात, हाइड्रोजन के हीटिंग मूल्य के हिस्से पर विचार करते हुए, हाइड्रोजन का हिस्सा बहुत कम होता है, और इसलिए संभावित CO2 उत्सर्जन बचत से जुड़े होते हैं। एक संदर्भ के रूप में, माना जाता है कि आम तौर पर वॉल्यूमेट्रिक हाइड्रोजन सम्मिश्रण अनुपात 10% और 20% क्रमशः 3.5% और 7.6% की ऊर्जा अनुपात के अनुरूप है। अलग-अलग सम्मिश्रण दरों के साथ CO2 उत्सर्जन की भिन्नता का एक प्रतिनिधित्व 3% कैप्चरिंग दर के साथ हरे हाइड्रोजन और नीले हाइड्रोजन की तुलना में चित्र 90 में दर्शाया गया है।

 

चित्रा 3। प्राकृतिक गैस ग्रिड (शुद्ध मीथेन पर विचार) में विभिन्न एच 2 वॉल्यूमेट्रिक सम्मिश्रण अनुपात के लिए संभावित सीओ 2 बचत।

 

प्राकृतिक गैस के उत्सर्जन के साथ मीथेन-हाइड्रोजन मिश्रण के उत्सर्जन कारक की तुलना करके उत्सर्जन में कमी की गणना की जाती है। चार्ट 200 ग्राम / केडब्ल्यूएच के प्राकृतिक गैस उत्सर्जन और 32.8 जी / किलोवाट के नीले हाइड्रोजन उत्सर्जन पर आधारित है, जो कि सीसीएस के 90% की परिकल्पना पर आधारित है। इस प्रकार, हाइड्रोजन के साथ प्राकृतिक गैस का एक पूर्ण प्रतिस्थापन ग्रीन हाइड्रोजन का उपयोग करने पर 100% उत्सर्जन बचत का कारण बन सकता है, और जब नीले हाइड्रोजन का उपयोग किया जाता है तो 84% (जो नीले हाइड्रोजन में प्राकृतिक गैस की रूपांतरण दक्षता के कारण 90% से कम है) । इस चार्ट में प्राकृतिक गैस और नीले हाइड्रोजन के अपस्ट्रीम मीथेन उत्सर्जन पर विचार नहीं किया गया है।

 

हालांकि यह पहलू एक तकनीकी विवरण लग सकता है, यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि सम्मिश्रित अनुपात जो आमतौर पर चर्चा किए जाते हैं, वे संबंधित उत्सर्जन बचत का प्रतिनिधित्व नहीं करते हैं, और इसलिए कि उनकी संभावित भूमिका को अक्सर कम करके आंका जा सकता है।

 

हाइड्रोजन के उच्च शेयरों को स्वीकार करने के लिए वर्तमान प्राकृतिक गैस आपूर्ति श्रृंखला के रूपांतरण को बड़ी संख्या में घटकों के उन्नयन की आवश्यकता होगी, जिसमें ट्रांसमिशन और वितरण नेटवर्क, गैस मीटर, कंप्रेशर्स, साथ ही अंतिम उपयोगकर्ता शामिल हैं।

 

शोध अध्ययनों से पता चलता है कि नई पाइपलाइनों की स्थापना की तुलना में हाइड्रोजन नेटवर्क में मौजूदा ग्रिड के रूपांतरण से महत्वपूर्ण आर्थिक लाभ हो सकता है। हालांकि, जंग और हाइड्रोजन उत्सर्जन से संबंधित समस्याओं से निपटने के लिए सामग्री को अनुकूलित करने की आवश्यकता के अलावा [35], यह टिप्पणी करना महत्वपूर्ण है कि मीथेन की तुलना में हाइड्रोजन की कम ऊर्जा घनत्व को देखते हुए, वर्तमान पाइपलाइन आकार में सक्षम नहीं होगा। उसी ऊर्जा मांग का प्रबंधन करने के लिए जो वर्तमान में प्राकृतिक गैस द्वारा आपूर्ति की जाती है। इस प्रकार, वर्तमान ऊर्जा मांग को या तो ऊर्जा दक्षता उपायों के माध्यम से कम किया जाना चाहिए, या विद्युतीकरण जैसे अन्य विकल्पों द्वारा आपूर्ति की जाती है।

 

२.२.२। लंबी दूरी की परिवहन

हाइड्रोजन तेजी से वैश्विक स्तर पर कारोबार करने वाले संभावित ऊर्जा वाहक के रूप में देखा जा रहा है, जो तरलीकृत प्राकृतिक गैस (LNB) के वर्तमान लॉजिस्टिक्स के समान है। जैसा कि निम्नलिखित अनुभागों में आगे चर्चा की गई है, कई अंतरराष्ट्रीय रणनीति और रोडमैप अनुकूल क्षेत्रों में हाइड्रोजन उत्पन्न करने के विचार पर आधारित हैं (जैसे, कम लागत वाले नवीकरणीय स्रोतों की प्रचुरता के साथ) और इसे उच्च मांग वाले देशों और इसके लिए कुछ स्थानीय विकल्पों के साथ जहाज करें पीढ़ी।

 

मध्यम दूरी पर हाइड्रोजन परिवहन के लिए सबसे सस्ता विकल्प अक्सर पाइपलाइन के माध्यम से होता है, और पहले से ही हाइड्रोजन नेटवर्क हैं जो विभिन्न देशों में औद्योगिक सुविधाओं की सेवा करते हैं। हालांकि, चूंकि पाइपलाइन परिवहन लागत दूरी के साथ रैखिक रूप से बढ़ती है, बहुत लंबी दूरी पर जहाज परिवहन कम महंगा हो जाता है (लचीलेपन से संबंधित अन्य लाभों के अलावा, आदि)। प्राकृतिक गैस के रूप में, पाइपलाइनों की आर्थिक स्थिरता उच्च मात्रा में सुधार और कई वर्षों से निरंतर आपूर्ति है। इसके परिणामस्वरूप दीर्घकालिक योजना और कम लचीलेपन की आवश्यकता होती है।

 

इसके विपरीत, शिपिंग एक बड़ा लचीलापन प्रदान करता है, एक एकल निर्यातक द्वारा कई देशों को आपूर्ति करने की संभावना के लिए धन्यवाद, बशर्ते कि उनके पास उचित बुनियादी ढांचा हो। इस पहलू ने पिछले वर्षों में एलएनजी के उदय को बढ़ावा दिया है, और भविष्य में हाइड्रोजन पर एक समान तर्क लागू हो सकता है। अलग-अलग अध्ययन पर्यावरण और आर्थिक पहलुओं पर विचार करते हुए, समुद्री जल परिवहन [37] के लिए उपलब्ध विकल्पों की तुलना करते हैं। कुछ अध्ययनों में विशिष्ट मार्गों पर ध्यान केंद्रित करते हुए विस्तृत मूल्यांकन प्रस्तुत किया गया है, जिसमें नॉर्वे से यूरोप या जापान [38], ऑस्ट्रेलिया से जापान और कोरिया [39], चिली-जापान [40] और अर्जेंटीना-जापान [41] शामिल हैं। अत्यधिक लागत से बचने के लिए जहाजों में हाइड्रोजन परिवहन को प्रति यूनिट उच्चतम संभव ऊर्जा घनत्व की आवश्यकता होती है। चूंकि हाइड्रोजन को अपने गैसीय रूपों में जहाजों में नहीं ले जाया जा सकता है, इसलिए अन्य समाधानों पर विचार किया जा रहा है।

 

लंबी दूरी के हाइड्रोजन परिवहन के लिए जो विकल्प हैं, उनमें तरल हाइड्रोजन, अमोनिया या LOHC शामिल हैं। LOHC कार्बनिक यौगिक हैं जो रासायनिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से हाइड्रोजन को अवशोषित और जारी कर सकते हैं। तरल हाइड्रोजन का अर्थ द्रवीकरण के लिए उच्च ऊर्जा खपत है और इसे क्रायोजेनिक तापमान पर बनाए रखना है। इसके विपरीत, अन्य रसायनों, जैसे अमोनिया या LOHCs में भंडारण के लिए परिवर्तन, अतिरिक्त प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है जो आगे की ऊर्जा खपत के साथ जुड़ी होती हैं। ये यौगिक, जिन्हें तरल हाइड्रोजन की तुलना में अधिक आसानी से संग्रहीत किया जा सकता है, बहुत लंबी दूरी पर एक फायदा हो सकता है।

 

उपलब्ध साहित्य में वैकल्पिक समुद्री परिवहन साधनों की तुलना आपूर्ति की मात्रा और दूरी पर एक मजबूत निर्भरता दर्शाती है। हालांकि भविष्य के रुझान उत्साहजनक हो सकते हैं, यह उजागर करना महत्वपूर्ण है कि तरल हाइड्रोजन के लंबी दूरी के अंतर्राष्ट्रीय परिवहन के लिए कोई मौजूदा वाणिज्यिक विकल्प नहीं हैं। कुछ प्रदर्शन परियोजनाओं को विकसित किया जा रहा है, जैसे कि ऑस्ट्रेलिया और जापान के बीच, और अगले वर्षों में उनका परीक्षण किया जाएगा।

 

इसके विपरीत, अमोनिया पहले से ही एक कमोडिटी है जो वर्तमान में वैश्विक स्तर पर उत्पादित और शिप की जाती है, हालांकि जीवाश्म ईंधन [42] से। इस प्रकार, तरल हाइड्रोजन पर अमोनिया का विकल्प मौजूदा और सिद्ध प्रौद्योगिकियों और आपूर्ति श्रृंखला के साथ मानकों का लाभ उठा सकता है। फिर भी, अमोनिया उत्पादन में अभी भी अतिरिक्त ऊर्जा की खपत शामिल है, और जब अंतिम उपयोगकर्ताओं को शुद्ध हाइड्रोजन की आवश्यकता होती है, तो एक अतिरिक्त रूपांतरण कदम की आवश्यकता होती है। पारगम्य झिल्ली ईंधन कोशिकाओं के रूप में विशिष्ट प्रौद्योगिकियों, अमोनिया विषाक्तता के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं, और उन्हें हाइड्रोजन शुद्धता [43] के उच्च स्तर की आवश्यकता होती है।

 

अंतरमहाद्वीपीय हाइड्रोजन जहाज परिवहन के अर्थशास्त्र को जीवाश्म ईंधन की वर्तमान शिपिंग की तुलना में कम मात्रा में ऊर्जा घनत्व का सामना करना पड़ेगा। तेल टैंकर, जो कुछ मामलों में संचालन के सबसे बड़े जहाज हैं, प्रत्येक घन मीटर की मात्रा में लगभग 10.3 मेगावाट कच्चे तेल का परिवहन कर सकते हैं। एलएनजी परिवहन में समान ऊर्जा सामग्री के लिए अधिक स्थान की आवश्यकता होती है, क्योंकि एलएनजी की ऊर्जा घनत्व 6.2 मेगावाट प्रति घन मीटर है। यह आंकड़ा तरल हाइड्रोजन और अमोनिया के लिए और भी खराब है, जिसमें क्रमशः 2.4 और 3.2 मेगावाट प्रति घन मीटर की ऊर्जा घनत्व है।

 

इसके अलावा, तरल हाइड्रोजन को बहुत कम तापमान (यानी, 20K के आसपास) रखने की आवश्यकता होगी। इसके लिए बहुत उच्च गुणवत्ता वाले इन्सुलेशन की आवश्यकता होगी, और एक लंबी यात्रा के दौरान ऊर्जा की हानि महत्वपूर्ण हो सकती है (जैसा कि खंड 2.2.4 में चर्चा की गई है)। शमन विकल्प उपलब्ध हैं, जिसमें ऑन-बोर्ड पावर सिस्टम की आपूर्ति करने के लिए वाष्पित हाइड्रोजन का उपयोग शामिल है, और बड़े जहाजों पर उन्हें लगाने की संभावना पर शोध जारी है, हालांकि किसी भी सुरक्षा मुद्दे से बचने के लिए वाष्पित हाइड्रोजन का सही निष्कासन सुनिश्चित किया जाना चाहिए। ।

 

२.२.३। हाइड्रोजन वितरण

लंबी दूरी के परिवहन के अलावा, हाइड्रोजन को अंतिम उपयोगकर्ताओं को भी आपूर्ति करने की आवश्यकता होगी। उपलब्ध विकल्पों में पाइपलाइन के माध्यम से गैसीय एच 2 परिवहन, या ट्रकों के माध्यम से तरल या संपीड़ित हाइड्रोजन शामिल हैं। जर्मनी, [४४] या फ्रांस [४५] जैसे विशिष्ट देशों पर केंद्रित साहित्य अध्ययन इस बात पर प्रकाश डालता है कि अंतिम उपयोगकर्ताओं को हाइड्रोजन आपूर्ति के लिए सबसे अच्छा समाधान का विकल्प कई कारकों पर निर्भर करता है। परिवहन के लिए हाइड्रोजन के उपयोग पर विचार करते समय [४४], एक महत्वपूर्ण पैरामीटर ईंधन भरने वाले स्टेशनों का घनत्व है: पौधों के उच्च घनत्व के मामले में वितरण पाइपलाइनों को तैनात करने का आर्थिक लाभ स्पष्ट हो जाता है। इसके विपरीत, कम या कम नियमित मांग वाले क्षेत्रों में, गैसीय संपीड़ित ट्रेलर सबसे अच्छा विकल्प हैं।

 

गैस ट्रकों पर विचार करते समय, दबाव स्तर एक अतिरिक्त पैरामीटर है जो हाइड्रोजन [46] की अंतिम लागत को काफी प्रभावित कर सकता है। 250 से 540 बार तक के विभिन्न दबाव स्तरों पर विचार करते समय, इष्टतम समाधान दूरी और मात्रा दोनों पर निर्भर करता है, क्योंकि परिवहन, भंडारण और संपीड़न के लिए लागत अंतिम लागत के विभिन्न शेयरों का प्रतिनिधित्व करती है। हाइड्रोजन की आपूर्ति की लंबी दूरी और उच्च मात्रा उच्च दबाव वाले ट्रकों पर निर्भर करती है, जबकि 200 किमी से कम दूरी के ट्रकों के लिए कम दबाव पर हाइड्रोजन का भंडारण बेहतर आर्थिक प्रदर्शन दर्शाता है।

 

प्रत्येक क्षेत्र के लिए सबसे अच्छा समाधान का विकल्प भी हाइड्रोजन पीढ़ी सुविधाओं के स्थान से संबंधित होगा। ग्रीन हाइड्रोजन पर विचार करते समय, इलेक्ट्रोलाइजर्स के स्थान और आकार की इष्टतम रणनीति नवीकरणीय बिजली की उपलब्धता पर निर्भर करेगी, लेकिन बिजली ग्रिड और हाइड्रोजन परिवहन के माध्यम से पाइपलाइन या ट्रकों के माध्यम से व्यापार संचरण पर भी। इष्टतम समाधान चुनने के लिए दोनों ऊर्जा वाहकों को शामिल करने वाला एक सिस्टम परिप्रेक्ष्य आवश्यक होगा।

 

2.2.4। भंडारण

आपूर्ति श्रृंखला के विभिन्न स्तरों पर हाइड्रोजन भंडारण को सुनिश्चित करने की आवश्यकता है, और प्रौद्योगिकियां और समाधान हाइड्रोजन के भौतिक रूप (तरल / गैसीय) पर निर्भर करते हैं, इसकी मात्रा, भंडारण की अवधि और अन्य परिचालन मापदंडों की गारंटी की आवश्यकता होती है। इसकी आपूर्ति श्रृंखला को संचालित करने के लिए आवश्यक हाइड्रोजन के भंडारण, और RES बिजली संयंत्रों की परिवर्तनशीलता से निपटने के लिए हाइड्रोजन के बड़े मौसमी भंडारण के बीच एक बड़ा अंतर पैदा होता है।

 

आपूर्ति श्रृंखला के साथ हाइड्रोजन के भंडारण में टर्मिनल, ईंधन भरने वाले स्टेशनों पर और इसके अलावा विभिन्न वाहनों पर भी उपयोग किया जाता है, जो जहाजों, ट्रकों सहित मार्ग पर उपयोग किए जाते हैं, और प्रणोदन के लिए इसका उपयोग करने वाले वाहनों पर भी शामिल है।

 

उच्च दबाव पर गैसीय हाइड्रोजन का भंडारण आमतौर पर स्टील, ग्लास फाइबर, कार्बन फाइबर और पॉलिमर सहित विभिन्न सामग्रियों के जहाजों में किया जाता है। वर्तमान में 4 प्रकार के बर्तन हैं, जो उपयोग की जाने वाली सामग्री के प्रकार पर निर्भर करता है, जिसके परिणामस्वरूप चर वजन, दबाव और लागत होती है। ऑपरेटिंग दबाव 50-100 एमपीए की सीमा में भिन्न होते हैं, और किसी दिए गए दबाव के लिए स्थिर समाधान आमतौर पर मूल्य को कम करके डिज़ाइन किया जाता है, जबकि ऑन-व्हीकल स्टोरेज सिस्टम के लिए वजन और लागत दोनों को डिज़ाइन पैरामीटर [47] माना जाता है।

 

एक अन्य विकल्प हाइड्रोजन को अपनी तरल अवस्था में संग्रहीत करना है, लेकिन यह समाधान आम तौर पर उन स्थितियों तक सीमित है जिसमें हाइड्रोजन पहले से ही तरल रूप में उपलब्ध है, क्योंकि तदर्थ द्रव्य महत्वपूर्ण ऊर्जा की खपत को दर्शाता है। बड़ी औद्योगिक सुविधाओं में हाइड्रोजन का द्रवीकरण आमतौर पर H12.5 [15] के प्रति किलोग्राम 2 kWh बिजली की खपत करता है, जो कि हाइड्रोजन के 48 kWh प्रति किलो के कम हीटिंग मूल्य की तुलना में एक महत्वपूर्ण हिस्सा है। तकनीकी सुधार H33.3 के प्रति किलो 7.5-9 kWh तक बिजली की खपत को कम कर सकता है, जो अभी भी हाइड्रोजन की ऊर्जा सामग्री के एक चौथाई के आसपास है।

 

तरल H2 भंडारण आमतौर पर प्रति दिन 0.2% -0.3% के फोड़े-फुंसियों से प्रभावित होता है। हाइड्रोजन का वाष्पीकरण, जो विभिन्न घटनाओं के कारण होता है, टैंक में दबाव की वृद्धि की ओर जाता है, और इस तरह सुरक्षा मुद्दों से बचने के लिए निष्कासित करने की आवश्यकता होती है। परिवहन प्रणालियों में तरल हाइड्रोजन भंडारण, जैसे कि ट्रक और जहाज, उच्च स्तर के फोड़े-फुंसियों को दिखाते हैं, लेकिन वाहन को चलाने के लिए हाइड्रोजन को पुनः प्राप्त किया जा सकता है। उबाल को बंद करने के लिए विभिन्न समाधान प्रस्तावित किए गए हैं, जिनमें वैक्यूम इन्सुलेशन, अतिरिक्त प्रशीतन प्रणाली या तरल नाइट्रोजन ठंडा [49] शामिल हैं।

 

अमोनिया और LOHC जैसे अन्य रसायनों के माध्यम से हाइड्रोजन का भंडारण, परिचालन मापदंडों (यानी, तापमान और दबाव) के संदर्भ में कम चुनौतियों को प्रस्तुत करता है, और यह मुख्य कारण है जो रूपांतरण प्रक्रियाओं द्वारा आवश्यक अतिरिक्त आपूर्ति श्रृंखला चरणों और ऊर्जा खपत को सही ठहराता है । मानक स्टील टैंक का उपयोग करके अमोनिया को 25 moderateC और मध्यम दबाव (10 बार) पर तरल अवस्था में संग्रहीत किया जा सकता है। एलओएचसी में विभिन्न यौगिक और रासायनिक समाधान शामिल हैं [50], लेकिन उनकी सामान्य विशेषता यह है कि उन्हें परिवेशी तापमान पर तरल अवस्था में संग्रहीत और संभाला जा सकता है।

 

हाइड्रोजन आपूर्ति श्रृंखला को संचालित करने के लिए छोटे और मध्यम पैमाने पर भंडारण की आवश्यकता होती है। इसके विपरीत, बड़े पैमाने पर मौसमी हाइड्रोजन भंडारण को RES से बिजली उत्पादन का अनुकूलन करने के लिए एक समाधान के रूप में प्रस्तावित किया गया है, विशेष रूप से उन लोगों के लिए जो कुछ क्षेत्रों में साल भर में उत्पादन की महत्वपूर्ण परिवर्तनशीलता दिखाते हैं, जैसे कि सौर [51]। मौसमी हाइड्रोजन भंडारण के लिए उच्च भंडारण क्षमता की आवश्यकता होती है और इसके संचालन में वर्ष में कम संख्या में चक्र शामिल होते हैं। इस प्रकार, इसकी आर्थिक लाभप्रदता लंबी भंडारण अवधि में कम ऊर्जा नुकसान और भंडारण क्षमता [52] की कम लागत से संबंधित है।

 

हाइड्रोजन भंडारण के लिए अलग-अलग भूमिगत विकल्प मौजूद हैं, जिनमें नमक केवर्न्स, एक्विफ़र्स, या तेल और गैस जलाशय शामिल हैं। वर्तमान में, शुद्ध हाइड्रोजन दुनिया भर में चार स्थानों पर संग्रहित किया जा रहा है, संयुक्त राज्य अमेरिका और ब्रिटेन में, सभी नमक caverns [53] पर आधारित है। साहित्य के अध्ययन ने विभिन्न क्षेत्रों के लिए भंडारण क्षमता का आकलन किया है, जिसमें यूरोप [54, 55], चीन [56] और कनाडा [57] शामिल हैं।

 

हाइड्रोजन भंडारण के लिए एक अतिरिक्त विकल्प, जो कई शोध पहलों [58] में एक उच्च रुचि का सामना कर रहा है, गैसीय हाइड्रोजन के भंडारण के दबाव को कम करने के लिए adsorbent सामग्री की एक श्रृंखला का दोहन करने की संभावना है। ठोस-राज्य हाइड्रोजन भंडारण सामग्री को आम तौर पर दो वर्गों में बांटा जाता है: धातु हाइड्राइड, जो रासायनिक बंधन गठन और झरझरा सामग्री के माध्यम से हाइड्रोजन को संग्रहीत करते हैं, जिसमें हाइड्रोजन के भौतिक सोखना [59] शामिल होते हैं। मुख्य अनुसंधान लक्ष्य गैसीय हाइड्रोजन भंडारण के साथ प्रतिस्पर्धा करने के लिए इन सामग्रियों के वजन को कम करना है।

 

वर्तमान एप्लिकेशन अभी भी विशिष्ट मामलों तक सीमित हैं, जिसके लिए वजन एक महत्वपूर्ण पैरामीटर नहीं है, जैसे स्थिर भंडारण [60] या फोर्कलिफ्ट [61]। आगे के शोध हाइड्रोजन की बाध्यकारी ताकत को नियंत्रित करने के उद्देश्य से विभिन्न सामग्रियों के नैनोसाइजिंग की संभावना की जांच कर रहे हैं, इस प्रकार उच्च तापमान और दबाव से बचते हैं [59]।

 

2.3। हाइड्रोजन मांग

जबकि सबसे अधिक ध्यान भविष्य की ऊर्जा की मांग पर केंद्रित है, यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि दुनिया भर में वर्तमान हाइड्रोजन की मांग कई दशकों से बढ़ रही है। IEA [5] के अनुसार, हाइड्रोजन की वैश्विक मांग 30 में H2 के 1975 माउंट से कम हो गई है, 115 में 2018 माउंट तक, दोनों हाइड्रोजन को शुद्ध रूप में या अन्य गैसों के साथ मिश्रित (शुद्ध हाइड्रोजन के साथ 70 से अधिक तक समेटे हुए) 2018 में माउंट)। मांग का शेर का हिस्सा औद्योगिक अनुप्रयोगों से संबंधित है, ज्यादातर तेल रिफाइनरियों या रसायनों के उत्पादन (अमोनिया और मेथनॉल) से है।

 

यूरोपीय संघ [62] पर केंद्रित एक हालिया अध्ययन की रिपोर्ट है कि ग्रीन हाइड्रोजन पीढ़ी की ओर वर्तमान हाइड्रोजन उत्पादन की पारी उन सभी देशों की अक्षय पीढ़ी की क्षमता से काफी नीचे है, जिन्हें माना गया है। 9.75 माउंट का वर्तमान यूरोपीय संघ हाइड्रोजन वार्षिक उत्पादन, अगर इलेक्ट्रोलिसिस में स्थानांतरित किया जाता है, तो लगभग 290 TWh बिजली की आवश्यकता होगी, जो कुल वर्तमान उत्पादन का लगभग 10% है।

 

हालांकि, भविष्य में ऊर्जा प्रणाली को डीकार्बोनेट करने के लिए हाइड्रोजन की मांग में काफी वृद्धि होने की उम्मीद है, और स्वच्छ बिजली उत्पादन का समर्थन करने के लिए आवश्यक आरईएस स्केल-अप पर्याप्त नहीं हो सकता है। इस कारण से, एक संक्रमण चरण में हाइड्रोजन की मांग को पूरा करने के लिए नीले हाइड्रोजन की आवश्यकता होती है, क्योंकि आरईएस स्केल-अप को मौजूदा बिजली की मांग को कम करने के लिए समर्पित करने की आवश्यकता होगी [13]।

 

2.3.1। उद्योग

उद्योग सभी मौजूदा वैश्विक हाइड्रोजन खपत के लिए लगभग जिम्मेदार है, और रिफाइनरी और रासायनिक उद्योग सबसे अधिक मांग वाले क्षेत्र हैं। हाइड्रोजन का उपयोग वर्तमान में रिफाइनरियों में विशिष्ट पर्यावरण मानकों को पूरा करने के लिए तेल उत्पादों में सल्फर सामग्री को कम करने के लिए किया जाता है, और कुछ मामलों में कम गुणवत्ता वाले भारी तेल को अपग्रेड करने के लिए किया जाता है। वैश्विक स्तर पर, मांग का लगभग एक तिहाई अन्य रिफाइनरी प्रक्रियाओं के उत्पाद के रूप में प्राप्त हाइड्रोजन द्वारा कवर किया जाता है, जबकि शेष स्थानीय रूप से एसएमआर के माध्यम से उत्पादित किया जाता है या बाहरी उत्पादकों द्वारा आपूर्ति की जाती है [5]।

 

कुछ मामलों में, हाइड्रोजन की लागत महत्वपूर्ण हो सकती है, जब पिछले वर्षों के आर्थिक परिशोधित तंग मार्जिन की तुलना में। मौजूदा हाइड्रोजन उत्पादन सुविधाओं में संभवतः रिफाइनरियों में कुल भविष्य की क्षमता का सबसे बड़ा हिस्सा रहेगा, और वर्तमान स्थानीय एसएमआर संयंत्रों में सीसीएस को एकीकृत करने के लिए नई इलेक्ट्रोलिसिस क्षमता को तैनात करना आसान हो सकता है। हालाँकि, CCS सुविधाओं को विशिष्ट स्थितियों से मेल खाना चाहिए, जो कुछ साइटों में उपलब्ध नहीं हो सकती हैं।

 

हाइड्रोजन का उपयोग अमोनिया और मेथनॉल उत्पादन के लिए फीडस्टॉक में भी किया जा रहा है। अमोनिया उत्पादन मुख्य रूप से उर्वरकों के लिए उपयोग किया जाता है, जबकि मेथनॉल का उपयोग अनुप्रयोगों की एक श्रृंखला के लिए किया जाता है, जिसमें प्लास्टिक के लिए उच्च मूल्य वाले रसायन या ईंधन के साथ इसके प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए मिश्रण शामिल हैं। 2018 तक, अमोनिया का उत्पादन H30 के 2 से अधिक माउंट, और मेथनॉल 12 माउंट [5] के आसपास था। इन गैर-ऊर्जा अनुप्रयोगों के लिए ऐतिहासिक रुझान क्रमशः 42 तक 23 माउंट और 2050 माउंट हो सकते हैं। हालांकि, वे आंकड़े केवल वर्तमान अनुप्रयोगों पर विचार कर रहे हैं, और ईंधन के रूप में अमोनिया और मेथनॉल के बड़े उपयोग की स्थिति में, उन मात्रा में काफी वृद्धि हो सकती है।

 

एक अन्य औद्योगिक अनुप्रयोग जो हाइड्रोजन पर निर्भर करता है, वह है लोहे (डीआरआई) की सीधी कमी के माध्यम से स्टील का उत्पादन। यह तकनीक वर्तमान में वैश्विक प्राथमिक इस्पात उत्पादन के 10% से कम तक सीमित है, लेकिन भविष्य में इसका हिस्सा सभी क्षेत्रों को डीकार्बोनेट करने की आवश्यकता के कारण बढ़ सकता है, और अगर हाइड्रोजन की लागत में कमी आती है [63]। वर्तमान H2 खपत आम तौर पर प्राकृतिक गैस या कोयले से साइट पर उत्पादित होती है। उद्योग में हाइड्रोजन का भविष्य में उपयोग अन्य अनुप्रयोगों तक भी हो सकता है, जिसमें उच्च तापमान वाली गर्मी उत्पन्न करने के लिए इसका उपयोग करने की संभावना भी शामिल है, जहां प्रत्यक्ष विद्युतीकरण एक विकल्प नहीं है।

 

2.3.2। ट्रांसपोर्ट

परिवहन वर्तमान में वैश्विक हाइड्रोजन मांग के मामूली हिस्से के लिए जिम्मेदार है, यह क्षेत्र तेल उत्पादों पर भारी निर्भरता और कुछ अनुप्रयोगों में कम कार्बन विकल्पों के कारण हाइड्रोजन प्रौद्योगिकियों के विकास के लिए सबसे अधिक आशाजनक है।

 

पहले खंडों में से एक जिसमें हाइड्रोजन अनुप्रयोगों पर ध्यान केंद्रित किया गया है, यात्री कारें हैं। कुछ देशों में पहले से ही जापान, दक्षिण कोरिया, अमेरिका (ज्यादातर कैलिफोर्निया) और जर्मनी सहित हाइड्रोजन कारों के लिए एक बाजार है, जैसा कि चित्र 4 में बताया गया है। 2015 से 2019 तक वैश्विक हाइड्रोजन कार बेड़े की दस गुना वृद्धि, लगभग 19,000 इकाइयों तक पहुँचने के लिए, यह विचार करके परिप्रेक्ष्य में रखना होगा कि वैश्विक बैटरी इलेक्ट्रिक कार का बेड़ा 4.8 में 2019 मिलियन यूनिट तक पहुँच गया, 17,000 में [2010] सड़कों पर लगभग 64 इलेक्ट्रिक कारें थीं। जबकि कुछ कंपनियां चुनिंदा देशों में हाइड्रोजन मॉडल बेच रही हैं, दुनिया भर में कार निर्माताओं की बढ़ती संख्या से बैटरी इलेक्ट्रिक वाहनों को चुना जा रहा है।

 

चित्रा 4। विभिन्न देशों में हाइड्रोजन यात्री कारों का स्टॉक। सन्दर्भों में लेखकों का विस्तार [64, 65, 66]।

 

इलेक्ट्रिक वाहनों की तुलना में हाइड्रोजन वाहनों के विशिष्ट लाभ हैं, विशेष रूप से लंबी दूरी और कम ईंधन भरने की अवधि में। हाइड्रोजन की वर्तमान उच्च कीमत उनके विकास में दृढ़ता से बाधा डाल रही है, और यह पूरी आपूर्ति श्रृंखला पर विचार करते समय ईवीएस की तुलना में उनकी कम दक्षता का परिणाम भी है। जबकि एक इलेक्ट्रिक कार लगभग तीन चौथाई बिजली को उपयोगी ऊर्जा की ओर परिवर्तित कर सकती है, वहीं हाइड्रोजन कार का आंकड़ा एक तिहाई जितना कम होता है। पावर ट्रांसमिशन और स्टोरेज के लिए बैटरी इलेक्ट्रिक कार घाटे में रहती हैं, जबकि हाइड्रोजन कारों को इलेक्ट्रोलाइजर, हाइड्रोजन कंप्रेशन और स्टोरेज और ऑन-बोर्ड फ्यूल सेल्स सहित अतिरिक्त कंपोनेंट्स की जरूरत होती है। हालांकि, वैकल्पिक प्रौद्योगिकियों के भविष्य के विकास में संभावित अनिश्चितताओं को देखते हुए, एक विशिष्ट समाधान चुनने के लिए जल्दी हो सकता है, लॉक-इन फैसलों से बचने के लिए सभी उपलब्ध विकल्प एक-दूसरे के साथ उन्नत होने चाहिए [67]।

 

निजी कारों के अलावा, कुछ देश विशिष्ट अनुप्रयोगों का भी प्रयोग कर रहे हैं, जैसे टैक्सी बेड़े। एक उल्लेखनीय उदाहरण पेरिस शहर है, जिसमें 100 कारों की एक हाइड्रोजन टैक्सी बेड़े पहले से ही चालू है, 600 [2020] के अंत तक 68 टैक्सियों तक पहुंचने का लक्ष्य है। ट्रांसमिशन नेटवर्क ऑपरेटर्स फॉर इलेक्ट्रिसिटी (ENTSO-E) के यूरोपीय नेटवर्क द्वारा परामर्श के तहत एक परियोजना का उद्देश्य 50,000 तक पेरिस में इस बेड़े को बढ़ाकर 2030 टैक्सी करना है, जो कि शहर में 11 GWh की हाइड्रोजन भंडारण क्षमता को जोड़ने के लिए एक अरब यूरो के निवेश के रूप में है। [६ ९]।

 

हाइड्रोजन कारों को तैनात करने में एक महत्वपूर्ण कदम, विशेष रूप से उच्च घनत्व वाले शहरी क्षेत्रों में, ईंधन भरने वाले स्टेशनों के प्रभावी नेटवर्क की उपलब्धता है [70]। प्रवेश के विभिन्न चरणों में विभिन्न स्रोतों से हाइड्रोजन पीढ़ी की उपलब्धता पर विचार करके स्टेशनों के स्थान को ईंधन भरने की इष्टतम योजना विकसित की जानी चाहिए। विशेष रूप से, जबकि पहले चरण में कई देश एक जीवाश्म आधारित हाइड्रोजन पीढ़ी का शोषण कर सकते हैं, हरे हाइड्रोजन की ओर बदलाव पूरे आपूर्ति श्रृंखला को प्रभावित कर सकता है। इस प्रकार, यह महत्वपूर्ण है कि ईंधन भरने वाले स्टेशनों का डिज़ाइन मध्यम और दीर्घकालिक दृष्टिकोण के साथ किया जाता है। इसके अलावा, ईंधन भरने वाले स्टेशनों की तैनाती को विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए भी जोड़ा जा सकता है, जैसे कि हाइड्रोजन-आधारित कार शेयरिंग सिस्टम [71]।

 

बैटरियों की तुलना में हाइड्रोजन के वर्तमान लाभ सड़क माल परिवहन में इस तकनीक की एक क्षमता का नेतृत्व करते हैं, विशेष रूप से लंबी दौड़ के संचालन पर। डीजल की तुलना में हाइड्रोजन ट्रकों के लाभों को जीवन-चक्र के परिप्रेक्ष्य [72] पर प्रदर्शित किया गया है, लेकिन संपीड़न और द्रवीकरण के लिए बिजली की खपत का अंतिम परिणाम में महत्वपूर्ण वजन है। सड़क माल भाड़े में हाइड्रोजन को धीरे-धीरे अपनाने का एक संभावित अल्पकालिक अवसर मौजूदा ईंधन इंजेक्शन प्रणालियों को पीछे हटाकर दोहरी ईंधन वाले ट्रकों को अपनाना है [73]। अपेक्षित उत्सर्जन में कमी डीजल विस्थापन अनुपात के अनुपात में पाई जाती है। हालांकि, कुछ विशेषज्ञों का अनुमान है कि इलेक्ट्रिक बैटरियों में फ़ॉरेसिन की लागत कम हो जाती है, जो उन्हें ट्रकों के लिए मानक निम्न-कार्बन समाधान बनाती है [74], संभवतः अन्य तकनीकों जैसे कि इलेक्ट्रिक हाईवे [75] के साथ।

 

औद्योगिक कंपनियां धीरे-धीरे ट्रकों में हाइड्रोजन अनुप्रयोगों के परीक्षण की ओर बढ़ रही हैं, लेकिन सड़क पर अभी भी कोई वाणिज्यिक मॉडल नहीं हैं। वाहनों की तैनाती के समानांतर, एक उचित ईंधन भरने वाले बुनियादी ढांचे की उपलब्धता की गारंटी देना महत्वपूर्ण है। नॉर्वे [76] और नीदरलैंड [77] में हाइड्रोजन ट्रकों का परीक्षण किया जा रहा है, और एक जर्मन कंपनी डीजल भारी ट्रकों को हाइड्रोजन हाइब्रिड ड्राइवट्रिंस [78] में बदलने के लिए काम कर रही है। इसके अतिरिक्त, पहल को बड़े पैमाने पर तैनात किया जा रहा है, जैसे कि रॉटरडैम बंदरगाह में 2025 तक सड़क पर ईंधन सेल ट्रकों के एक हजार तक पहुंचने का लक्ष्य है, जिसमें संपूर्ण आपूर्ति श्रृंखला [79] में कई भागीदार शामिल हैं। उनका उद्देश्य नीदरलैंड, बेल्जियम और जर्मनी में एक हाइड्रोजन गलियारा प्रदान करना है। अन्य अध्ययन भी दुनिया के अन्य क्षेत्रों जैसे कि चीन [80] और यूनाइट्स स्टेट्स [81] में हाइड्रोजन ट्रकों के लाभों का मूल्यांकन कर रहे हैं।

 

निजी कारों और माल परिवहन के अलावा, एक आवेदन जिसने महत्वपूर्ण रुचि देखी है वह हाइड्रोजन बसों का विकास है। विभिन्न देशों में टेस्ट केस किए गए हैं (इटली, जर्मनी, स्वीडन, यूके [82, 83], जापान और अमेरिका [84] सहित, और हाइड्रोजन बसें एक सिद्ध और विश्वसनीय तकनीक हैं, हालांकि उनकी आर्थिक स्थिरता मुश्किल है वर्तमान हाइड्रोजन कीमतों के साथ प्राप्त करें [85, 86]।

 

सड़क परिवहन से परे, हाइड्रोजन ट्रेनों, जहाजों और विमानों के लिए भी एक संभावित समाधान का प्रतिनिधित्व कर सकता है। हाइड्रोजन द्वारा संचालित ईंधन सेल बिजली यात्री और माल रेल लाइनों के लिए एक दिलचस्प समाधान का प्रतिनिधित्व करते हैं जो तकनीकी या आर्थिक बाधाओं के कारण विद्युतीकरण करना मुश्किल है। सिस्टम के प्रदर्शन को अनुकूलित करने के लिए, ऑपरेशन के शेड्यूल और अपेक्षित रेंज का मूल्यांकन करके ईंधन भरने के बुनियादी ढांचे और वाहन डिजाइन का सावधानीपूर्वक मूल्यांकन करने की आवश्यकता है। क्षेत्रीय यात्री ट्रेनों के लिए वाणिज्यिक अनुप्रयोगों में जर्मनी [87], यूके [88], इटली [89] और फ्रांस सहित विभिन्न यूरोपीय देशों में रुचि बढ़ रही है।

 

शिपिंग क्षेत्र के डीकार्बोनाइजेशन के लिए एक संभावित समाधान के लिए हाइड्रोजन का भी प्रस्ताव किया गया है, हालांकि ज्यादातर अमोनिया के उपयोग के माध्यम से, जो बहुत कम तापमान [91] तक पहुंचने की आवश्यकता के बिना तरल रूप में जहाजों पर स्टॉक करना आसान होगा। वायु परिवहन के लिए हाइड्रोजन को निम्न-कार्बन समाधान के रूप में भी मूल्यांकन किया जा रहा है, हालांकि उच्च-ऊंचाई संचालन के लिए सुरक्षा मानक के साथ-साथ उच्च ऊर्जा घनत्व [92] की आवश्यकता होती है। एयरबस ने हाल ही में 2035 तक पहला हाइड्रोजन-संचालित वाणिज्यिक विमान बनाने की महत्वाकांक्षा की घोषणा की है, हालांकि अभी तक केवल प्रारंभिक अवधारणाओं को प्रस्तुत किया गया है [93]।

 

2.3.3. इमारतें

कुछ परियोजनाएं भवन क्षेत्र में संभावित हाइड्रोजन के उपयोग पर विचार कर रही हैं, या तो प्राकृतिक गैस ग्रिड में हाइड्रोजन सम्मिश्रण करके, या समर्पित हाइड्रोजन बॉयलर विकसित कर रहे हैं। हालांकि, बहुत कम संदर्भों को छोड़कर, अन्य कम कार्बन प्रौद्योगिकियों, जैसे हीट पंप (आरईएस से बिजली के लिए युग्मित) की तुलना में भवनों के हीटिंग के अनुप्रयोगों में कम फायदे हैं।

 

विभिन्न गैसों के व्यवहार का आकलन करने के लिए विभिन्न गैसों के व्यवहार का आकलन किया गया है, जिनमें प्राकृतिक गैस में हाइड्रोजन की बढ़ती मात्रा के साथ छोटे आकार के बॉयलर [94, 95], औद्योगिक बॉयलर, गैस इंजन [96] और माइक्रो टरबाइन [97] स्थिर हैं। विद्युत उत्पादन। हाइड्रोजन द्वारा संचालित आवासीय बॉयलरों को ध्यान में रखते हुए, वर्तमान में नीदरलैंड और यूके में सबसे उन्नत अनुप्रयोगों का परीक्षण किया जा रहा है।

 

वर्तमान ऊर्जा बुनियादी ढांचे में हाइड्रोजन को एकीकृत करने के लिए यूके विभिन्न अध्ययनों का उद्देश्य रहा है। सबसे प्रसिद्ध संभवतः H21 प्रोजेक्ट [98] है, जो लीड्स शहर में 2016% हाइड्रोजन ले जाने के लिए मौजूदा गैस ग्रिड को परिवर्तित करने की तकनीकी व्यवहार्यता का अनुमान लगाकर 100 में शुरू हुआ था। ब्रिटेन की सरकार वर्तमान में Hy25Heat परियोजना [4] को 99 मिलियन पाउंड का समर्थन कर रही है, जिसका मिशन "यह स्थापित करना है कि आवासीय और वाणिज्यिक भवनों और गैस उपकरणों में हाइड्रोजन के साथ प्राकृतिक गैस (मीथेन) को बदलने के लिए तकनीकी रूप से संभव, सुरक्षित और सुविधाजनक है" ।

 

समानांतर में, कुछ कंपनियां पहले से ही वाणिज्यिक बॉयलरों का प्रस्ताव कर रही हैं जो 100% हाइड्रोजन पर चल सकते हैं [100], संभावित अनुप्रयोगों को लक्षित करना जो तकनीकी बाधाओं और सीमाओं के कारण आसानी से हीट पंपों के माध्यम से विघटित नहीं हो सकते हैं (सीमित स्थान सहित, ऐतिहासिक इन्सुलेट की कठिनाई) इमारतों और कम तापमान हीटिंग सिस्टम की ओर स्थानांतरण)। हालाँकि, कुछ प्रदर्शन साइटों को पहले से ही विकसित करने के लिए तकनीक का परीक्षण किया जा रहा है [101], आवासीय उपयोगकर्ताओं को हाइड्रोजन की आपूर्ति के लिए एक प्रभावी बुनियादी ढांचे की तैनाती के लिए कुछ समय की आवश्यकता हो सकती है, और प्रत्यक्ष विद्युत ताप पर आर्थिक लाभ स्पष्ट नहीं है।

 

इमारतों में हाइड्रोजन के उपयोग के लिए एक अन्य विकल्प ईंधन की उच्च विद्युत दक्षता का उपयोग करने के लिए साइट पर संयुक्त गर्मी और बिजली (सीएचपी) के पौधों की शक्ति होगी। पिछले अध्ययन माइक्रो-सीएचपी [102] के लिए हाइड्रोजन के दोहन की क्षमता पर आशावादी थे, बहुत कम हाइड्रोजन लागत और अन्य ईंधन के लिए उच्च लागत की धारणा के तहत। हालांकि, वर्तमान स्थिति में इमारतों में माइक्रो-सीएचपी की संभावना कम आशाजनक प्रतीत होती है, यह भी कि कम सफलता के कारण प्राकृतिक गैस माइक्रो-सीएचपी ने दिखाया था, खासकर आवासीय क्षेत्र में।

 

अंत में, कुछ शोधकर्ताओं ने मौसमी उत्पादन की भरपाई के लिए फोटोवोल्टिक (पीवी) प्रणाली से सुसज्जित इमारतों की वार्षिक आत्मनिर्भरता की गारंटी देने के लिए स्थानीय हाइड्रोजन भंडारण का प्रस्ताव किया है, हालांकि ईंधन कोशिकाओं और हाइड्रोजन भंडारण प्रणाली से संबंधित बहुत अधिक निवेश लागतों को स्वीकार करना [103] ।

 

2.3.4। विद्युत उत्पादन

अंतिम क्षेत्रों में प्रत्यक्ष उपयोग के अलावा, हाइड्रोजन को विवादास्पद बिजली उत्पादन के रूप में भी इस्तेमाल किया जा रहा है। जबकि बिजली उत्पादन की दक्षता आमतौर पर उच्च होती है, या तो ईंधन कोशिकाओं या अनुकूलित गैस टर्बाइन और संयुक्त चक्रों के माध्यम से, जब हाइड्रोजन उत्पादन और भंडारण सहित पूरी प्रक्रिया पर विचार करते हैं, तो ऊर्जा का नुकसान 70% तक हो सकता है। शून्य या नकारात्मक लागत पर बिजली के साथ आर्थिक स्थिरता की गारंटी दी जा सकती है, लेकिन ऐसी स्थिति में भी वार्षिक परिचालन घंटे पूंजी व्यय को सही ठहराने के लिए पर्याप्त होना चाहिए।

 

फिर भी, एक पूरी तरह से कार्बोनेटेड ऊर्जा प्रणाली तक पहुंचने के लिए, दीर्घकालिक बिजली भंडारण अपरिहार्य लगता है, और हाइड्रोजन कुछ उपलब्ध समाधानों में से हो सकता है। हाइड्रोजन के माध्यम से बिजली भंडारण की पूर्ण-चक्र लागत को कम करने और अधिक प्रभावी ऊर्जा संक्रमण [104] का समर्थन करने के लिए अनुसंधान में अतिरिक्त निवेश की आवश्यकता है।

 

आयातित हाइड्रोजन से बिजली उत्पादन पर आधारित जलवायु रणनीतियों को कम स्थानीय अक्षय क्षमता वाले क्षेत्रों के लिए प्रस्तावित किया गया है, ज्यादातर जापान [105, 106] में। अतिरिक्त अनुप्रयोगों में कम अक्षय क्षमता वाले दूरस्थ स्थानों जैसे खानों, बंदरगाह शहरों या द्वीपों में स्वच्छ ऊर्जा आपूर्ति सुनिश्चित करने की संभावना शामिल है, जैसे कि आर्कटिक क्षेत्र [107]। दूरदराज के द्वीपों में आयातित जीवाश्म ईंधन पर निर्भरता से बचने या पृथक माइक्रो-ग्रिड [108, 109, 110] में परिवर्तन करने की व्यवहार्यता का आकलन करने के लिए, चर नवीकरणीय स्रोतों के लिए युग्मित इलेक्ट्रोलाइज़र और ईंधन कोशिकाओं के उपयोग का मूल्यांकन किया गया है।

 

3. भू राजनीतिक पहलू

हाइड्रोजन पर नवीनीकृत ब्याज ने हाइड्रोजन के विकास के कारण संभावित भू-राजनीतिक परिणामों पर कई विश्लेषणों को प्रज्वलित किया है [12, 111]। कई देशों ने हाइड्रोजन के उपयोग को ध्यान में रखा है - दोनों नीले और हरे रंग में — अपने क्षेत्रों में कठोर जलवायु वाले क्षेत्रों में अपने जलवायु लक्ष्यों तक पहुंचने के लिए और मध्य शताब्दी तक पूर्ण विघटन में। अपनी उच्च क्षमता और कई अनुप्रयोगों के कारण, हाइड्रोजन एक प्रमुख भू राजनीतिक मुद्दा भी बन सकता है। कम कार्बन भविष्य में ऊर्जा के भू-राजनीति के अधिक प्रासंगिक मुद्दे बनने के लिए तकनीकी जानकारी की उम्मीद है। दोनों देशों और निजी कंपनियों को डिक्रोबिनेशन प्रयास में प्रमुख खिलाड़ी बनने के लिए विशिष्ट तकनीकी ज्ञान और प्रतिस्पर्धा हासिल करने के लिए प्रतिबद्ध हैं।

 

जैसे-जैसे हाइड्रोजन तकनीक जमीन पर उतरेगी, नए "आयातक" और "निर्यातक" सामने आएंगे। इस बीच, जीवाश्म ईंधन उत्पादक और निर्यातक भविष्य में हाइड्रोजन परियोजनाओं और योजनाओं पर विचार कर रहे हैं ताकि ऊर्जा संक्रमण के कारण संभावित भूराजनीतिक और आर्थिक नुकसान को दूर किया जा सके। इस धारा का उद्देश्य हाइड्रोजन भू-राजनीतिक निहितार्थों का संक्षिप्त विवरण देना है, मुख्य राष्ट्रीय हाइड्रोजन रणनीतियों को प्रस्तुत करना, संभावित हाइड्रोजन खिलाड़ियों की रूपरेखा बनाना, हाइड्रोजन विकास परियोजनाओं में निजी खिलाड़ियों की भूमिका और हाइड्रोजन व्यापार पर अंतर्राष्ट्रीय समझौते।

 

3.1। राष्ट्रीय रणनीतियाँ

हाइड्रोजन प्रौद्योगिकियों और बाजारों को विकसित करने के उद्देश्य से कई देशों ने राष्ट्रीय हाइड्रोजन रणनीतियों को जारी किया है या काम कर रहे हैं [11]। इस तरह की रणनीतियां देशों की विभिन्न महत्वाकांक्षाओं और ऊर्जा जरूरतों के साथ-साथ "आयातकों" और "निर्यातकों" के बीच संभावित विभाजन को दर्शाती हैं। जैसा कि हाल ही के IRENA पेपर [112] में उल्लिखित है, राष्ट्रीय रणनीतियाँ केवल एक लंबी प्रक्रिया का अंतिम चरण हैं। दरअसल, देश शुरू में हाइड्रोजन प्रौद्योगिकी के मूल सिद्धांतों को समझने के लिए आर एंड डी कार्यक्रम स्थापित करते हैं, ताकि एक दीर्घकालिक 'दृष्टि' दस्तावेज की ओर बढ़ सकें। एक और कदम एक 'रोडमैप' है जो हाइड्रोजन की क्षमता का बेहतर आकलन करने के लिए आवश्यक गतिविधियों के साथ एक एकीकृत योजना को परिभाषित करता है। एक रोडमैप हाइड्रोजन तैनाती को आगे बढ़ाने के लिए आवश्यक अल्पकालिक और मध्यावधि कार्यों की पहचान करता है, जो अनुसंधान क्षेत्रों में सर्वोच्च प्राथमिकताओं को परिभाषित करता है। अंतिम चरण वह रणनीति है जो लक्ष्यों को परिभाषित करती है, ठोस नीतियों को संबोधित करती है और मौजूदा ऊर्जा नीति के साथ उनके समन्वय का मूल्यांकन करती है।

वर्तमान में, एशिया और यूरोप दो महाद्वीप हैं जो हाइड्रोजन मांग निर्माण पर हावी हैं।

 

हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था में जापान मुख्य अग्रदूत है। दिसंबर 2017 में, जापान ने अपनी हाइड्रोजन रणनीति पेश की। इसके अलावा, 2019 में जापान ने हाइड्रोजन और ईंधन सेल के लिए अपने रणनीतिक रोड मैप को अपडेट किया। वर्तमान में, जापान ऊर्जा आयात पर निर्भर है, ज्यादातर जीवाश्म ईंधन। 2019 में, जापान चौथा सबसे बड़ा कच्चा तेल आयातक, शीर्ष एलएनजी आयातक और तीसरा सबसे बड़ा कोयला आयातक था। 2011 की फुकुशिमा परमाणु दुर्घटना के बाद जापान की परमाणु योजनाओं को बंद करने से इस स्थिति को बढ़ा दिया गया है। परमाणु दुर्घटना के बाद, जापान ऊर्जा मिश्रण और बिजली उत्पादन में पर्याप्त परिवर्तन हुआ है। प्राकृतिक गैस, तेल और नवीकरणीय ऊर्जा ने परमाणु हिस्सेदारी को बदलने के लिए कुल ऊर्जा खपत के अपने शेयरों में वृद्धि की। यद्यपि जापान ने अपने कुछ परमाणु संयंत्रों को फिर से खोलने का फैसला किया, लेकिन जीवाश्म ईंधन अपने राष्ट्रीय जलवायु लक्ष्य को कम करते हुए जापान की प्राथमिक ऊर्जा आपूर्ति में 87 प्रतिशत से अधिक का योगदान देता है। इस प्रकार, हाइड्रोजन अपने जलवायु लक्ष्यों (यानी, 2050 तक कार्बन-तटस्थता) को लागू करने के लिए एक व्यवहार्य समाधान प्रदान कर सकता है।

 

जापान में, पिछले दशकों में ईंधन कोशिकाओं के अनुसंधान पर बहुत अधिक बजट खर्च किया गया है, हालांकि वाणिज्यिक अनुप्रयोगों की वास्तविक तैनाती पर बहुत कम प्रभाव [113]। इसके विपरीत, आपूर्ति श्रृंखला के अन्य चरणों पर थोड़ा ध्यान केंद्रित किया गया है, जिसके परिणामस्वरूप पीढ़ी और आपूर्ति पर कम राष्ट्रीय विशेषज्ञता है। जापान की अत्यधिक उच्च आयात निर्भरता (देश अपने सभी तेल और गैस की जरूरतों का आयात कर रहा है) गायब नहीं होगा, क्योंकि यह अपने अधिकांश हाइड्रोजन आयात करने की योजना बना रहा है। जापान ने एक विशिष्ट हाइड्रोजन मार्ग के लिए स्पष्ट रूप से अपनी प्राथमिकता की घोषणा नहीं की।

 

अन्य देश विशिष्ट क्षेत्रों में अपनी रणनीतियों पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं। उदाहरण के लिए, चीन ने परिवहन क्षेत्र [114] में अपनी हाइड्रोजन रणनीति विकसित की है, जिसमें ईंधन सेल वाहनों को अपनाने के लिए समर्पित प्रोत्साहन को लागू करना भी शामिल है।

 

2020 में, चीन ने 2060 तक कार्बन-तटस्थता तक पहुंचने की अपनी योजना की घोषणा की। इस प्रयास में, परमाणु चीनी ऊर्जा मिश्रण में अधिक प्रासंगिकता प्राप्त कर सकता है। वर्तमान में चीन पचास से अधिक नए परमाणु रिएक्टरों का निर्माण या नियोजन कर रहा है। परमाणु क्षेत्र उच्च आर्थिक लागत को ऑफसेट करने और स्वच्छ हाइड्रोजन के विकास के प्रयास में हाइड्रोजन का एक अतिरिक्त स्रोत बन सकता है।

 

वर्तमान में, चीन दुनिया का सबसे बड़ा हाइड्रोजन उत्पादक है- दुनिया के कुल उत्पादन के लगभग एक तिहाई के मुकाबले 20 मिलियन टन प्रति वर्ष। फिर भी, चीन का अधिकांश हाइड्रोजन कोयले से आता है। चीन हाइड्रोजन एलायंस को उम्मीद है कि 35 में हाइड्रोजन की मांग 2030 मिलियन टन और ग्रीन हाइड्रोजन की कुल घरेलू मांग का 15 प्रतिशत हिस्सा होगी। 2040 में, हाइड्रोजन की मांग बढ़कर 45 मिलियन टन (40% के लिए ग्रीन हाइड्रोजन लेखांकन के साथ) और 2050 से 60 मिलियन टन (75% के लिए ग्रीन हाइड्रोजन लेखांकन) बढ़ने की उम्मीद है [115]।

 

एक अन्य एशियाई देश जिसने हाइड्रोजन रणनीति शुरू की वह दक्षिण कोरिया है। 2019 की शुरुआत में, दक्षिण कोरिया ने अपनी हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था रोडमैप की घोषणा की। इसकी प्राथमिकताओं में कारों के लिए ईंधन कोशिकाओं में नेतृत्व और शक्ति के लिए बड़े पैमाने पर स्थिर ईंधन सेल हैं, जिन्हें कोरियाई ऑटोमोटिव क्षेत्र की मजबूत भूमिका भी दी गई है। रोडमैप का लक्ष्य 6.2 तक 2040 मिलियन एफसीईवी का उत्पादन करना है। इस आंकड़े के अनुसार, 2.9 मिलियन यूनिट घरेलू बाजार के लिए समर्पित होनी चाहिए, जबकि निर्यात के लिए 3.3 मिलियन। इसके अलावा, रोडमैप 15 तक बिजली उत्पादन के लिए 2040 GW ईंधन की आपूर्ति की रूपरेखा तैयार करता है, जिसमें निर्यात के लिए 7 GW शामिल है [116]।

 

यूरोप में, हाइड्रोजन ने यूरोपीय और राष्ट्रीय दोनों स्तरों पर एक विशेष रुचि खींची है। जुलाई 2020 में, यूरोपीय संघ ने अपनी हाइड्रोजन रणनीति प्रकाशित की है। यूरोपीय संघ की रणनीति हरे हाइड्रोजन को यूरोपीय सर्वोच्च प्राथमिकता के रूप में निर्धारित करती है, जबकि नीले हाइड्रोजन को केवल मध्यम अवधि के लिए एक अस्थायी समाधान के रूप में देखा जाता है। 2030 तक, यूरोपीय संघ के पास इलेक्ट्रो-इलेक्ट्रोइज़र क्षमता के 40 गीगावॉट के लिए प्रतिबद्ध है - इसे परिप्रेक्ष्य में रखने के लिए - दुनिया के सबसे बड़े बिजली संयंत्र चीन के थ्री गोर्ज डैम की क्षमता से लगभग दोगुना। इस लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए, यूरोपीय संघ ने 470 तक EUR 2050 बिलियन के सार्वजनिक और निजी निवेश की परिकल्पना की। इसके अलावा, इसी अवधि में, उसने पूर्वी और दक्षिणी पड़ोसी देशों से अतिरिक्त 40 GW के साथ एक आयात आपूर्ति श्रृंखला के निर्माण की घोषणा की ( यानी, यूक्रेन और उत्तरी अफ्रीकी देश)।

 

समानांतर में, कुछ यूरोपीय सदस्य राज्यों ने अपनी स्वयं की हाइड्रोजन रणनीतियों को जारी किया है। उनमें से, स्पेन, जर्मनी और फ्रांस ने 4 तक क्रमशः 5, 6.5 और 2030 गीगावॉट ग्रीन हाइड्रोजन स्थापित करने की अपनी प्रतिबद्धता की घोषणा की [117]। जर्मनी, फ्रांस, पुर्तगाल, नीदरलैंड और स्पेन के ग्रीन हाइड्रोजन राष्ट्रीय लक्ष्य 50 में पहले से ही यूरोपीय संघ के लक्षित 40 GW स्थापित इलेक्ट्रोलाइजर क्षमता के 2030 प्रतिशत से अधिक के लिए जिम्मेदार हैं। इन देशों ने हाइड्रोजन पर बहु-अरब निवेश की घोषणा की। COVID-19 और आर्थिक मंदी के बाद, सरकारें जलवायु लक्ष्य को लागू करते हुए आर्थिक सुधार को बढ़ावा देने के लिए हाइड्रोजन के लिए धन आवंटित करने का एक व्यवहार्य तरीका मान सकती हैं।

 

विभिन्न संभावित हाइड्रोजन आयातक विभिन्न हाइड्रोजन रणनीतियों पर भरोसा करते हैं। जबकि यूरोप ने स्पष्ट रूप से ग्रीन हाइड्रोजन के लिए अपनी प्राथमिकता की घोषणा की है, एशियाई बाजारों (यानी, दक्षिण कोरिया, जापान और चीन) में आगामी दशकों के लिए अधिक विविध ग्रे-ब्लू-ग्रीन रणनीति है।

 

जबकि अधिकांश देशों ने घरेलू डीकार्बोनाइजेशन लक्ष्य द्वारा संचालित हाइड्रोजन रणनीतियों का विकास किया है, अन्य लोग निर्यात किए जाने वाले संभावित संसाधन के रूप में कम कार्बन हाइड्रोजन पर ध्यान केंद्रित करना शुरू कर रहे हैं।

 

सरकारी राजस्व के लिए तेल और गैस के निर्यात पर निर्भर रहने वाले देश विशेष रूप से निर्यात के लिए हाइड्रोजन विकसित करने में रुचि रखते हैं।

 

एक उल्लेखनीय उदाहरण ऑस्ट्रेलिया है, जो विश्वस्तरीय निर्यातक बनने के उद्देश्य से कई परियोजनाओं को विकसित कर रहा है। इसकी भौगोलिक स्थिति और बड़ी संसाधन उपलब्धता को देखते हुए, ऑस्ट्रेलिया एशियाई बाजारों, विशेष रूप से जापान और कोरिया को स्वच्छ हाइड्रोजन की आपूर्ति करना चाहता है। फरवरी 2020 में, ऑस्ट्रेलिया के ऊर्जा और उत्सर्जन में कमी मंत्री ने एक महत्वाकांक्षी "H2 अंडर 2" लक्ष्य की घोषणा की, जिसका लक्ष्य हाइड्रोजन उत्पादन लागत को 2 AUD प्रति किलोग्राम से कम (यानी 1.5 अमरीकी डॉलर प्रति किलोग्राम) करना है। इस चुनौतीपूर्ण लक्ष्य के लिए औद्योगिक रणनीतियों और अनुसंधान गतिविधियों के साथ समन्वित सहायक नीतियों की आवश्यकता होगी [११।]।

 

मध्य पूर्व और उत्तरी अफ्रीका (MENA) क्षेत्र के प्रमुख तेल और गैस उत्पादक हाइड्रोजन परियोजनाओं और योजनाओं का तेजी से मूल्यांकन कर रहे हैं। ये देश मौजूदा वैश्विक ऊर्जा प्रणाली की आधारशिला हैं- जीवाश्म ईंधन पर आधारित। जीवाश्म ईंधन - विशेष रूप से तेल - इन देशों में से कई के लिए मुख्य सरकार और निर्यात राजस्व स्रोत हैं। इसलिए, वैश्विक ऊर्जा संक्रमण, आरईएस की बढ़ती भूमिका के साथ, उनके घरेलू स्थिरता के लिए एक संभावित खतरा है। ये देश नकारात्मक वृहद आर्थिक प्रभावों को कम करने के तरीकों पर विचार कर रहे हैं और भविष्य में डीकोडराइज्ड दुनिया में भूराजनीतिक भूमिका को कम कर रहे हैं। उनकी प्रचुर मात्रा में नवीकरणीय और सीसीएस क्षमता को देखते हुए, एमईएनए तेल और गैस उत्पादकों ने खुद को ग्रीन हाइड्रोजन के प्रमुख निर्यातक देशों के रूप में स्थान दिया। महान क्षमता के बावजूद, क्षेत्र में उच्च पानी की कमी से MENA देशों की हाइड्रोजन महत्वाकांक्षा कम हो सकती है। यह उम्मीद की जाती है कि जलवायु परिवर्तन के कारण MENA पानी का तनाव केवल बिगड़ जाएगा। अपने पानी की कमी को दूर करने के लिए, MENA देश नियोजन में विलवणीकरण योजनाओं के साथ-साथ हाइड्रोजन परियोजनाओं का विकास कर सकते हैं। यह MENA की अलवणीकरण क्षमता को और विकसित करेगा, जो वर्तमान में वैश्विक विलवणीकरण क्षमता का लगभग आधा है।

 

आज तक, तीन खाड़ी देशों ने हाइड्रोजन परियोजनाओं की घोषणा की है: सऊदी अरब, संयुक्त अरब अमीरात (यूएई) और ओमान। जुलाई 2020 में, एयर उत्पाद, सऊदी ACWA और Neom ने सौर और पवन ऊर्जा द्वारा संचालित एक USD 5 बिलियन ग्रीन हाइड्रोजन और ग्रीन अमोनिया प्लांट (दुनिया में सबसे बड़ा माना जाता है) विकसित करने के लिए एक संयुक्त उद्यम समझौते पर हस्ताक्षर किए। यह परियोजना 2025 में ऑनलाइन आनी चाहिए। संयंत्र को सौर और पवन से 4 गीगावॉट से अधिक नवीकरणीय शक्ति के एकीकरण के माध्यम से संचालित किया जाएगा। [119] यद्यपि यह सऊदी अरब को एक शीर्ष हरित हाइड्रोजन निर्यातक के रूप में स्थान दे सकता है, लेकिन परियोजना गंभीर चुनौतियों का सामना करती है। हाइड्रोजन योजना को शक्ति देने वाली घोषित अक्षय क्षमता महत्वपूर्ण है।

 

इसके अलावा, परियोजना को 2020 में तेल की कीमत में गिरावट के कारण सऊदी व्यापक आर्थिक और वित्तीय बाधाओं के बावजूद प्रमुख वित्तीय सहायता की आवश्यकता होगी।

 

यूएई हरे और नीले हाइड्रोजन परियोजनाओं में निवेश कर रहा है ताकि नए स्वच्छ ऊर्जा स्रोतों को विकसित किया जा सके। यद्यपि यूएई अभी भी अपने आधिकारिक हाइड्रोजन रोडमैप पर काम कर रहा है, राज्य के स्वामित्व वाली दुबई बिजली और जल प्राधिकरण (DEWA) ने मोहम्मद बिन रश्म अल मकतौम सौर पर सौर ऊर्जा चालित इलेक्ट्रोलिसिस सुविधा का लाभ उठाते हुए एक हरे हाइड्रोजन गतिशीलता परियोजना को विकसित करने के लिए प्रतिबद्ध है। पार्क। सौर पार्क में 5 तक 2030 गीगावॉट की स्थापित क्षमता होने की उम्मीद है। यूएई को विश्वास है कि सौर ऊर्जा से प्रतिस्पर्धी मूल्य हरित हाइड्रोजन की कीमतों को कम करने के लिए एक स्फूर्तिदायक होगा [120]। नवीकरणीय ऊर्जा पर अपनी महत्वाकांक्षाओं के बावजूद, यूएई अपनी CCUS क्षमता को बढ़ाते हुए नीले हाइड्रोजन को देख रहा है।

 

ओमान तीसरा खाड़ी देश है जो हाइड्रोजन के घरेलू उपयोग की क्षमता का अध्ययन कर रहा है। ऐसा करने के लिए, ओमान ने ड्यूकम बंदरगाह पर एक हरे हाइड्रोजन संयंत्र के निर्माण की घोषणा की, जहां एक बड़े निर्यात-केंद्रित रिफाइनरी और पेट्रोकेमिकल सुविधा विकसित की जा रही है। Hyport Duqm सुविधा के निर्यात के लिए निर्धारित उत्पादों के साथ पहले चरण से 250-500 मेगावाट की इलेक्ट्रोलाइज़र क्षमता होने की उम्मीद है। सरकारी स्वामित्व वाला पेट्रोलियम विकास ओमान एशियाई देशों से भी निवेश आकर्षित करने के लिए देख रहा है, विशेष रूप से जापान, यह सुझाव देते हुए कि भविष्य के उत्पादन का एक हिस्सा एशिया के लिए निर्यात के लिए किस्मत में होगा। ओमान ने आगामी हाइड्रोजन रणनीति की घोषणा की।

 

एक अन्य MENA देश जो एक महत्वपूर्ण हाइड्रोजन निर्यातक बनने की योजना बना रहा है, वह है मोरक्को। मोरक्को किसी भी ज्ञात हाइड्रोकार्बन भंडार को नहीं रखता है, लेकिन हाइड्रोजन विकसित करने के लिए इसकी महान सौर और पवन क्षमता का दोहन करना चाहता है। मोरक्को ने अपने उच्च आयात निर्भरता को कम करने के लिए पहले से ही अक्षय ऊर्जा (पवन, सौर पीवी और केंद्रित सौर ऊर्जा) में महत्वपूर्ण निवेश किया है। 2030 तक, देश का लक्ष्य 52 प्रतिशत बिजली का नवीकरणीय स्रोतों से उत्पादन करना है, जो कि स्थापित अक्षय ऊर्जा के लगभग 11 GW से मेल खाती है [121]। महत्वाकांक्षा एक तिहाई मोरक्को के ग्रीन हाइड्रोजन को घरेलू बाजार में समर्पित करना है, जबकि दो-तिहाई निर्यात करना है। अपने विशाल सौर और पवन संसाधनों और यूरोप के साथ इसकी निकटता को देखते हुए, मोरक्को यूरोप के लिए हरित हाइड्रोजन का प्रमुख स्रोत बन सकता है। जर्मनी के साथ निकट संबंध भविष्य के भू-राजनीतिक परिदृश्य का एक उदाहरण है, जैसा कि धारा 3.3 में उल्लिखित है।

 

जैसा कि यूरोपीय डीकार्बोनाइजेशन सामने आता है, रूस एक अन्य प्रमुख तेल और गैस निर्यातक है जिसे अपने राजस्व और भू-राजनीतिक प्रभाव को बनाए रखने के लिए संभावित हाइड्रोजन परियोजनाओं पर विचार करना होगा। हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था में एक प्रमुख खिलाड़ी बनने के लिए रूस अपने प्रमुख प्राकृतिक गैस भंडार का लाभ उठा सकता है। नवंबर 2020 में, रूस के ऊर्जा उप मंत्री पावेल सोरोकिन ने 200,000 तक एक साल में 2024 टन हाइड्रोजन का निर्यात करने के लिए एक नई सरकार की नीति का खुलासा किया, जिसे 2 तक बढ़ाकर 2035 मिलियन टन कर दिया। हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए रूस अपनी परमाणु क्षमता से भी लाभान्वित हो सकता है। इसकी गैस और परमाणु क्षमता के अलावा, यूरोप और एशिया के बीच ताजे पानी के बड़े भंडार और इसकी भू-स्थानिक स्थिति रूस को एक प्रमुख हाइड्रोजन खिलाड़ी के रूप में आगे बढ़ाने में योगदान कर सकती है।

 

इसके अलावा, दुनिया भर में अन्य संभावित ग्रीन हाइड्रोजन निर्यातक उभर रहे हैं। चिली उनमें से एक है। दक्षिण अमेरिकी देश, पहले से ही खनिजों का एक प्रमुख आपूर्तिकर्ता, हरित हाइड्रोजन का निर्यात करने की क्षमता रखता है, जो 25 तक हर साल 2050 मिलियन टन का उत्पादन करता है। स्वच्छ हाइड्रोजन का निर्यात महत्वपूर्ण राजस्व प्रदान कर सकता है, जिसका अनुमान 30 बिलियन अमरीकी डालर से अधिक है। 11 XNUMX]। अपनी भौगोलिक स्थिति को देखते हुए, उत्तरी अमेरिका और पश्चिमी यूरोप के अलावा एशियाई बाजारों (कोरिया, जापान और संभावित रूप से चीन) को भी स्वच्छ ऊर्जा प्रदान करने के लिए, चिली हाइड्रोजन व्यापार में एक प्रमुख खिलाड़ी बन सकता है।

 

अंत में, राष्ट्रीय हाइड्रोजन रणनीतियाँ उस संभावित भूमिका को दर्शाती हैं जो प्रत्येक देश निभा सकता है। घरेलू खपत और अक्षय उत्पादन क्षमता केवल कुछ मुख्य कारक हैं जो भविष्य के 'आयातकों' और 'निर्यातकों' को परिभाषित करेंगे, जैसा कि चित्र 5 दिखाता है।

 

चित्रा 5। ग्रीन हाइड्रोजन घरेलू खपत और उत्पादन क्षमता के आधार पर चयनित देशों की तुलना। जीसीसी का अर्थ है खाड़ी सहयोग परिषद (जिसमें बहरीन, कुवैत, ओमान, कतर, सऊदी अरब और संयुक्त अरब अमीरात शामिल हैं)। स्रोत: [१२३]

 

३.२। निजी कंपनियों की भूमिका

हाइड्रोजन ने न केवल राष्ट्रीय सरकारों से, बल्कि निजी क्षेत्र से भी रुचि बढ़ाई है।

 

सबसे पहले, अंतरराष्ट्रीय तेल कंपनियों (IOC) ने अपनी जलवायु प्रतिबद्धताओं और बढ़ते राजनीतिक दबाव के मद्देनजर संभावित हाइड्रोजन परियोजनाओं पर विचार करना शुरू कर दिया है। आईओसी के बीच एक सामान्य प्रवृत्ति पर ध्यान देना महत्वपूर्ण है: यूरोपीय और अमेरिकी ऊर्जा की बड़ी कंपनियों के बीच तेजी से विचलन। जबकि यूरोपीय IOC ने अक्षय ऊर्जा स्रोतों में तेजी से निवेश किया है, यूएस IOCs पारंपरिक जीवाश्म ईंधन परिसंपत्तियों पर ध्यान केंद्रित करना जारी रखते हैं।

 

फरवरी 2020 में, नॉर्ट 2 को शेल, गसुनी और ग्रोनिंगन सीपोर्ट से बने एक कंसोर्टियम द्वारा लॉन्च किया गया था। परियोजना का उद्देश्य उत्तरी सागर में एक मेगा अपतटीय खेत द्वारा उत्पन्न अक्षय बिजली का उपयोग करके हरे हाइड्रोजन का उत्पादन करना है। इस परियोजना की क्षमता 1 तक 2027 गीगावॉट, 4 तक 2030 गीगावॉट और 10 तक लगभग 2040 गीगावॉट तक बढ़ने की महत्वाकांक्षा है। इस परियोजना ने इक्विनोर और आरडब्ल्यूई का समर्थन प्राप्त किया, जो दिसंबर 2020 में नए भागीदार बन गए। 2021 तक परियोजना 2021 की दूसरी छमाही में परियोजना विकास गतिविधियों को शुरू करने के उद्देश्य से एक व्यवहार्यता अध्ययन पूरा करेगी।

 

नवंबर 2020 में, बीपी ने ग्रीन हाइड्रोजन के औद्योगिक पैमाने पर उत्पादन के लिए एक परियोजना, लिंगेन ग्रीन हाइड्रोजन विकसित करने के लिए developrsted के साथ मिलकर काम करना शुरू कर दिया। इस परियोजना के तहत, दो कंपनियों ने उत्तर-पश्चिम जर्मनी में बीपी की लिंगेन रिफाइनरी में एक प्रारंभिक 50 मेगावाट के इलेक्ट्रोलाइज़र और संबंधित बुनियादी ढांचे का निर्माण करने का लक्ष्य रखा है। यह उत्तरी सागर में shorersted अपतटीय वायु फार्म द्वारा उत्पन्न अक्षय ऊर्जा द्वारा संचालित किया जाएगा और उत्पादित हाइड्रोजन को रिफाइनरी में उपयोग किया जाएगा। BP और andrsted की योजना 2022 की शुरुआत में अंतिम निवेश निर्णय (FID) बनाने की है और यह परियोजना 2024 तक चालू हो सकती है।

 

इसके अलावा स्पेन की सबसे बड़ी ऊर्जा कंपनी रेप्सोल हाइड्रोजन में निवेश बढ़ा रही है। यह स्पेन में एक संयंत्र का निर्माण करने के लिए EUR 60 मिलियन का निवेश करेगा जो कि पास के पेट्रोनोर रिफाइनरी में सीसीएस के साथ पवन ऊर्जा से हरे हाइड्रोजन को मिलाकर पराबैंगनी-उत्सर्जन ईंधन बनाता है।

 

दूसरे, बिजली की उपयोगिताओं को विशेष रूप से हाइड्रोजन में निवेश करने के लिए उत्सुक हैं। वे देश और विदेश दोनों जगह ग्रीन हाइड्रोजन पर जोर दे रहे हैं। एक उदाहरण इटली का एनेल है, जो चिली में हरित हाइड्रोजन का उत्पादन करने वाली पहली परियोजना बनाने की योजना बना रहा है। यह परियोजना पवन ऊर्जा द्वारा संचालित होगी और यह 2022 तक उत्पादन में प्रवेश कर सकती है। स्पेन की इबरड्रोला, यूएस नेक्स्टएरा और जर्मनी की यूनीपर जैसी अन्य प्रमुख उपयोगिताओं ने हाइड्रोजन परियोजनाएं शुरू की हैं। विद्युतीय उपयोगिताओं में तेजी से प्रासंगिकता बढ़ रही है, क्योंकि विद्युतीकरण और डीकार्बोनाइजेशन लाभ जमीन है। हाइड्रोजनीकरण के प्रमुख ऊर्जा खिलाड़ियों के रूप में अपनी भूमिका बढ़ाने के लिए हाइड्रोजन उन्हें एक अतिरिक्त क्षेत्र प्रदान करता है।

 

तीसरा, गैस ग्रिड ऑपरेटरों को अक्षय ऊर्जा स्रोतों की वृद्धि के कारण राजस्व और प्रभाव में कमी देखने को मिल सकती है। हाइड्रोजन उन्हें जलवायु प्रयासों का हिस्सा बनने का मौका प्रदान करता है। गैस ग्रिड ऑपरेटरों ने हाइड्रोजन के परिवहन के लिए मौजूदा गैस पाइपलाइनों को बदलने का प्रस्ताव दिया है। हालांकि गैस पाइपलाइनों में हाइड्रोजन के उपयोग के लिए कुछ चुनौतियां हैं, जुलाई 2020 [124] में यूरोपीय गैस ग्रिड ऑपरेटरों ने एक योजना (तथाकथित "यूरोपीय हाइड्रोजन बैकबोन") जारी की, जो 2020 के मध्य से उभरता हुआ एक बुनियादी ढांचा नेटवर्क पेश कर रहा है। बाद में। 2030 तक, 6800 किमी का प्रारंभिक पाइपलाइन नेटवर्क चयनित हाइड्रोजन घाटियों तक सीमित होगा, जबकि 2040 तक यह नेटवर्क पूरे महाद्वीप में फैलते हुए लगभग 23,000 किमी तक बढ़ जाएगा।

 

इटली के सनम जैसे गैस ग्रिड ऑपरेटर अपने बुनियादी ढांचे के साथ डीकार्बोनाइजेशन प्रक्रिया का हिस्सा बनने के लिए हाइड्रोजन पर दांव लगा रहे हैं और संभावित फंसे हुए संपत्तियों से बचते हैं। 2020 में, सनम ने अगले चार वर्षों में EUR 7.4 बिलियन के निवेश की योजना के लिए प्रतिबद्ध किया। “हाइड्रोजन-तैयार” बुनियादी ढाँचा बनाने के लिए या हाइड्रोजन-तैयार मानकों के साथ नई परिसंपत्तियों के प्रतिस्थापन और विकास के लिए, Snam उस कुल का 50 प्रतिशत समर्पित करने के लिए प्रतिबद्ध है। सनम का मानना ​​है कि इटली यूरोपीय बाजारों के लिए हाइड्रोजन हब बनने के लिए अच्छी तरह से तैनात है, जो उत्तरी अफ्रीकी देशों से हरे और नीले हाइड्रोजन का आयात करता है।

 

एक सस्ती हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था का विकास बड़ी चुनौतियों का सामना करता है। इसलिए, कई कंपनियों-अलग-अलग क्षेत्रों में- ने अपने प्रयासों को समन्वित करना शुरू कर दिया है। एक उदाहरण ग्रीन हाइड्रोजन कैटाल्ट पहल है, जिसकी स्थापना सात कंपनियों ने की थी: स्पेन की इबरड्रोला, डेनमार्क की ओरस्टेड, इटली की सनम, सऊदी अरब की एसीडब्ल्यूए, सीडब्ल्यूपी रिन्यूएबल्स और यारा। ग्रीन हाइड्रोजन कैटाल्ट का लक्ष्य दुनिया भर में 25 जीडब्ल्यू तक नवीकरणीय हाइड्रोजन उत्पादन क्षमता का विकास करना है और 2 तक वर्तमान उत्पादन लागत को 2026 अमरीकी डॉलर प्रति किलोग्राम से कम करना है। इस लक्ष्य के लिए लगभग 110 बिलियन अमरीकी डालर [125] के निवेश की आवश्यकता होगी।

 

३.३। अंतर्राष्ट्रीय समझौते

हाइड्रोजन भविष्य में अंतरराष्ट्रीय ऊर्जा व्यापार को फिर से शुरू कर सकता है। दरअसल, राष्ट्रीय हाइड्रोजन रणनीतियों के समानांतर, कुछ देश पहले से ही उच्च हाइड्रोजन मांग वाले देशों के साथ उच्च उत्पादन क्षमता वाले युगल देशों के लिए समर्पित द्विपक्षीय समझौते कर रहे हैं। संभावित आयातकों में, जर्मनी सौर ऊर्जा से संचालित 100 मेगावाट की पहली परियोजना के साथ, देश में हरित हाइड्रोजन के उत्पादन का समर्थन करने के लिए मोरक्को के साथ काम कर रहा है।

 

सितंबर 2020 में, जर्मनी ने ऑस्ट्रेलिया के साथ एक द्विपक्षीय समझौते पर हस्ताक्षर किए, जिसका उद्देश्य ऑस्ट्रेलिया में सौर ऊर्जा संयंत्रों के साथ हाइड्रोजन उत्पादन के आयात को बढ़ाना था। संभावित निर्यातकों में ऑस्ट्रेलिया सबसे आगे है। जर्मनी के साथ अपने हालिया समझौते के साथ, ऑस्ट्रेलिया ने हाइड्रोजन उत्पादन और निर्यात में एक पावरहाउस बनने की अपनी महत्वाकांक्षा में एक और कदम आगे बढ़ाया है। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, ऑस्ट्रेलिया भी तेजी से बढ़ते एशियाई ऊर्जा बाजारों में अपने हाइड्रोजन का निर्यात करना चाहता है। जर्मनी के साथ साझेदारी मौजूदा प्रतिबद्धताओं के अलावा जापान, दक्षिण कोरिया और सिंगापुर सहित अन्य देशों के साथ पहले से ही मांगी गई है।

 

सितंबर 2020 में, सऊदी अरब से जापान के लिए दुनिया का पहला नीला अमोनिया शिपमेंट, ऊर्जा वेक्टर के रूप में अमोनिया के भविष्य के व्यापार में एक महत्वपूर्ण मील का पत्थर स्थापित करता है। जापान में भेज दिया गया 40 टी का पहला नीला अमोनिया कार्गो बिजली उत्पादन के लिए इस्तेमाल किया गया था [126]। जापान ने घोषणा की कि 2050 में कार्बन तटस्थता प्राप्त करने के जापानी प्रयासों के तहत जापान की तापीय बिजली उत्पादन में अमोनिया महत्वपूर्ण भूमिका निभाएगी।

 

4. निष्कर्ष और नीति सिफारिशें

वर्तमान में दुनिया भर में भविष्य की हाइड्रोजन रणनीतियों के विकास के लिए महत्वपूर्ण गति है। इस पत्र में हाइड्रोजन प्रौद्योगिकियों पर आधारित एक ऊर्जा प्रणाली के कार्यान्वयन से संबंधित मुख्य पहलुओं को प्रस्तुत किया गया है, साथ ही साथ हाइड्रोजन उत्पादन से संबंधित बाजार और भू-राजनीतिक दृष्टिकोण, या तो हरे या नीले रास्ते के माध्यम से, इसके परिवहन, भंडारण और विभिन्न क्षेत्रों में अंतिम उपयोग।

 

भविष्य की हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था की सफलता के लिए प्रतिस्पर्धी लागत पर इच्छुक उपयोगकर्ताओं को हाइड्रोजन की आपूर्ति करने के लिए वर्तमान प्रौद्योगिकियों में सुधार करके, कई पहलुओं से निपटने की आवश्यकता होगी। उद्देश्य स्वयं हाइड्रोजन का उपयोग नहीं है, बल्कि निम्न-कार्बन विकल्पों के प्रति वर्तमान ऊर्जा प्रणाली का संक्रमण है। इस प्रकार, हाइड्रोजन एक व्यापक चित्र का एक प्रमुख घटक है, और यह महत्वपूर्ण है कि इसके कार्यान्वयन के लिए भविष्य की रणनीति अन्य समाधानों के साथ अच्छी तरह से एकीकृत हो।

 

इस परिप्रेक्ष्य में, कम कार्बन ऊर्जा प्रणाली का समर्थन करने के लिए दोनों समाधानों के संभावित योगदान पर विचार करके हरे और नीले हाइड्रोजन मार्गों की तुलना की जानी चाहिए। कई देशों में आरईएस बिजली क्षमता का स्केलिंग कम कार्बन हाइड्रोजन की मांग का समर्थन करने के लिए पर्याप्त नहीं हो सकता है, और संक्रमण के दौरान इस अंतर को भरने के लिए नीले हाइड्रोजन का उपयोग किया जा सकता है।

 

हाइड्रोजन पीढ़ी के अलावा, इसकी संपूर्ण मूल्य श्रृंखला पर विचार करना महत्वपूर्ण है। हालांकि अधिकांश प्रौद्योगिकियां हाइड्रोजन आपूर्ति श्रृंखला के विभिन्न स्तरों पर पहले से ही परिपक्व हैं, इसकी जटिलता अपेक्षाकृत कम ऊर्जा दक्षता का कारण बनती है, क्योंकि अंतिम उपयोगकर्ताओं को हाइड्रोजन की आपूर्ति करने के लिए कई प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है। फोकस अक्सर पीढ़ी की लागत पर होता है, लेकिन सबूत बताते हैं कि हाइड्रोजन परिवहन और भंडारण दोनों ऊर्जा नुकसान और आवश्यक बुनियादी ढांचे के मामले में महत्वपूर्ण चुनौतियों का प्रतिनिधित्व करते हैं। तकनीकी सीमाओं को संबोधित करने में सफलता, और स्पष्ट और सुसंगत रणनीतियों को तैनात करने में, निम्न-कार्बन हाइड्रोजन के लिए स्वीकार्य लागत तक पहुंचने में दो प्रमुख पहलू होंगे।

 

फिर भी, हाइड्रोजन आपूर्ति श्रृंखला की जटिलता से पता चलता है कि हाइड्रोजन एक मूल्यवान वाहक है जिसका उपयोग मुख्य रूप से उन अनुप्रयोगों में किया जाना चाहिए जिनमें डीकार्बोनाइजेशन के लिए कुछ संभव विकल्प हैं। यह आम तौर पर कीमतों में परिलक्षित होता है, क्योंकि अन्य विकल्पों के साथ एक संसाधन को प्रतिस्थापित करने की संभावना कम होती है, इसकी कीमत अधिक होती है।

 

चूंकि जलवायु परिवर्तन एक वैश्विक समस्या है, जीएचजी उत्सर्जन में कमी [127] के संदर्भ में संभावित लाभों को पूरी तरह से स्वीकार करने और इसकी पुष्टि करने के लिए एक प्रभावी रणनीति के लिए मजबूत अंतर्राष्ट्रीय समझौतों की आवश्यकता होती है। विशेष रूप से, हाइड्रोजन पथों और अपेक्षित प्रभावों के विकास के लिए पारदर्शी और स्पष्ट मानकों और लक्ष्यों को परिभाषित करना महत्वपूर्ण है, जिन तकनीकों को माना जाता है, सिस्टम सीमाएं (या तो सिस्टम ऑपरेशन या जीवन चक्र आकलन सहित) और थ्रेशोल्ड जो ग्रहण किए जाते हैं। कम कार्बन हाइड्रोजन को परिभाषित करें। देशों में एक स्पष्ट संरेखण के बिना, वहाँ जोखिम है कि विभिन्न दृश्य एक-दूसरे को ओवरलैप करते हैं, और उपलब्ध संसाधनों की एक इष्टतम तैनाती के लिए नेतृत्व नहीं कर सकते हैं। इसके अलावा, वास्तविक समयरेखा और मध्यवर्ती लक्ष्यों की गंभीर प्रस्तुति के बिना, अंतिम लक्ष्य निर्धारित करने से बचना महत्वपूर्ण है। ऐसा करने के लिए, नीतियों और रोडमैप को अनिश्चितताओं और चुनौतियों को ध्यान में रखना चाहिए और नियमित रूप से नए ज्ञान और वास्तविकताओं के अनुकूल होना चाहिए।

 

हाइड्रोजन एक नया भू राजनीतिक नक्शा खींच सकता है। हाइड्रोजन भू-राजनीति में भी, देश आपूर्ति / मांग और विविधीकरण की सुरक्षा जैसे क्लासिक ऊर्जा भू-राजनीतिक मुद्दों पर विचार करेंगे। संसाधन उपलब्धता के साथ-साथ भू-राजनीति तेजी से तकनीकी प्रभुत्व को ध्यान में रखेगी। वर्तमान तेल और गैस प्रमुख उत्पादक, अन्य देशों के साथ RES के साथ संपन्न होंगे, एक भूराजनीतिक भूमिका (साथ ही परिणामी राजस्व) को संरक्षित करने या हासिल करने के लिए खुद को सुरक्षित और विश्वसनीय हाइड्रोजन निर्यातकों के रूप में स्थान देने की कोशिश करेंगे। कुछ देशों या क्षेत्रों को मुख्य रूप से अपने हाइड्रोजन की जरूरत का उत्पादन करने के अलावा, अपने जलवायु लक्ष्यों को पूरा करने के लिए हाइड्रोजन (हरा और / या नीला) आयात करने की आवश्यकता होगी।

 

एक अंतरराष्ट्रीय हाइड्रोजन व्यापार उभर रहा है। यद्यपि हाइड्रोजन उत्सर्जन में कटौती करने और कुछ क्षेत्रों में कठोर-से-अबेट क्षेत्रों को कम करने में योगदान कर सकता है, यह नहीं भूलना चाहिए कि सभी देशों को अपने नागरिकों को स्वच्छ ऊर्जा प्रदान करने पर ध्यान केंद्रित करना चाहिए। इसलिए, सरकारों और कंपनियों को एक ऐसी स्थिति को रोकने के लिए सहयोग करना चाहिए जिससे हरित हाइड्रोजन का निर्यात किया जाता है जबकि स्थानीय ऊर्जा की जरूरतें अधिक प्रदूषित ऊर्जा स्रोतों से आंशिक रूप से संतुष्ट हैं।

 

जबकि हाइड्रोजन के विकास के लिए प्राथमिक चालक ऊर्जा प्रणाली का डीकार्बोनाइजेशन है, अतिरिक्त प्रभावों पर विचार करना महत्वपूर्ण है, जिन्हें अक्सर अनदेखा किया जाता है, जिसमें हरे और नीले हाइड्रोजन दोनों का उत्पादन करने के लिए ताजे पानी की आवश्यकता भी शामिल है - हालांकि विभिन्न विशिष्ट पानी की मांग के साथ। वास्तव में, भले ही कुछ समाधान, जैसे कि समुद्री जल विलवणीकरण या अपशिष्ट जल का पुन: उपयोग, इस महत्वपूर्ण मुद्दे से निपटने में मदद कर सकता है, स्थानीय पारिस्थितिक तंत्र पर नकारात्मक प्रभावों और अन्य उपयोगों के लिए ताजे पानी की उपलब्धता की सीमाओं से बचने के लिए एक व्यापक विश्लेषण की आवश्यकता है।

 

लेखकों का मानना ​​है कि जलवायु परिवर्तन से लड़ने के उद्देश्य से अन्य तकनीकों की तरह, कम कार्बन वाले हाइड्रोजन मार्गों का विकास वैश्विक परिप्रेक्ष्य के आधार पर स्पष्ट दृष्टि द्वारा किया जाना चाहिए। राष्ट्रीय रणनीतियों का वैश्विक चित्र पर व्यापक ध्यान दिए बिना बहुत कम प्रभाव पड़ सकता है, क्योंकि वे देशों में अंतर को व्यापक बनाने और मौजूदा असमानताओं को खराब करने का जोखिम उठाते हैं। ऐसी विभाजित दुनिया में, जलवायु परिवर्तन को सीमित करने के लिए आवश्यक चुनौतीपूर्ण लक्ष्यों तक पहुंचना और भी कठिन काम होगा।

 

लेखक योगदान

एमएन, पीपीआर, आरएस और एमएच ने एक साथ अध्ययन की अवधारणा की है, और उन्होंने काम के सभी वर्गों के लिए अलग-अलग डिग्री पर योगदान दिया है। MN तकनीकी अनुभाग में अग्रणी लेखक है, और भू-राजनीतिक अनुभाग पर PPR। MN, PPR, RS और MH ने अंतिम पेपर के लेखन और समीक्षा में योगदान दिया है। सभी लेखकों ने पांडुलिपि के प्रकाशित संस्करण को पढ़ा और सहमति व्यक्त की है।
ऑथर ने किसी हित संघर्ष की घोषणा नहीं की है।

 

लघुरूप

इस पांडुलिपि में निम्नलिखित संक्षिप्तीकरण का उपयोग किया गया है:
एटीआर-ऑटो थर्मल सुधार
BNEF-ब्लूमबर्ग न्यू एनर्जी फाइनेंस
सीएचपी-संयुक्त गर्मी और शक्ति
डीआरआई-लोहे की प्रत्यक्ष कमी
ईवीएस-इलेक्ट्रिक वाहन
जीएचजी-ग्रीनहाउस गैस
IEA- अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा एजेंसी
IRENA- अंतर्राष्ट्रीय अक्षय ऊर्जा एजेंसी
LHV- लोअर हीटिंग वैल्यू
LNG- तरलीकृत प्राकृतिक गैस
LOHC- तरल कार्बनिक हाइड्रोजन वाहक
पीईएम-प्रोटॉन विनिमय झिल्ली
पीवी-फोटोवोल्टिक
आरईएस-नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत
SMR- स्टीम मीथेन सुधार
टीआरएल-टेक्नोलॉजी तत्परता स्तर

 

यह लेख मूल रूप से एमडीपीआई, बेसेल, स्विट्जरलैंड द्वारा 31 दिसंबर 2020 को प्रकाशित किया गया था, और इसके अनुसार पुनर्प्रकाशित किया गया है क्रिएटिव कॉमन्स एट्रिब्यूशन-नॉन-कॉमर्शियल-नोएडरिव्स 4.0 इंटरनेशनल पब्लिक लाइसेंस। आप मूल लेख पढ़ सकते हैं यहाँ। इस लेख में व्यक्त किए गए विचार अकेले लेखक के हैं न कि वर्ल्डरफ के।

 

द्वारा पुनर्प्रकाशित : अक्स कुलदीप सिंह

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