ग्रीन हाइड्रोजन क्या है और हमें इसकी आवश्यकता क्यों है

महत्वपूर्ण ऊर्जा चुनौतियों से निपटने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाने के लिए हाइड्रोजन की क्षमता का दोहन करने का सही समय है। अक्षय ऊर्जा प्रौद्योगिकियों और इलेक्ट्रिक वाहनों की हालिया सफलताओं ने दिखाया है कि नीति और प्रौद्योगिकी नवाचार में वैश्विक स्वच्छ ऊर्जा उद्योग बनाने की शक्ति है।

हाइड्रोजन-आधारित ईंधन के साथ अक्षय ऊर्जा से ऊर्जा के भंडारण के लिए हाइड्रोजन एक प्रमुख विकल्प के रूप में उभर रहा है, जो संभावित रूप से लंबी दूरी पर अक्षय ऊर्जा से ऊर्जा का परिवहन करता है - प्रचुर मात्रा में ऊर्जा संसाधनों वाले क्षेत्रों से, हजारों किलोमीटर दूर ऊर्जा-भूखे क्षेत्रों में।

संयुक्त राष्ट्र जलवायु सम्मेलन, COP26 में भारी उद्योग, लंबी दूरी के माल, शिपिंग और विमानन को डीकार्बोनाइज़ करने के साधन के रूप में ग्रीन हाइड्रोजन को कई उत्सर्जन में कमी की प्रतिज्ञाओं में दिखाया गया है। सरकारों और उद्योग दोनों ने शुद्ध शून्य अर्थव्यवस्था के एक महत्वपूर्ण स्तंभ के रूप में हाइड्रोजन को स्वीकार किया है।

ग्रीन हाइड्रोजन कैटापल्ट, ग्रीन हाइड्रोजन की लागत को कम करने के लिए संयुक्त राष्ट्र की एक पहल ने घोषणा की कि यह पिछले साल के 25 गीगावाट से 2027 तक 45 गीगावाट तक ग्रीन इलेक्ट्रोलाइज़र के लिए अपने लक्ष्य को लगभग दोगुना कर रहा है। यूरोपीय आयोग ने विधायी के एक सेट को अपनाया है। हाइड्रोजन सहित नवीकरणीय और निम्न कार्बन गैसों के उत्थान को सुविधाजनक बनाने और यूरोप में सभी नागरिकों के लिए ऊर्जा सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए यूरोपीय संघ के गैस बाजार को डीकार्बोनाइज करने का प्रस्ताव। संयुक्त अरब अमीरात भी महत्वाकांक्षा बढ़ा रहा है, देश की नई हाइड्रोजन रणनीति के साथ 2030 तक वैश्विक निम्न-कार्बन हाइड्रोजन बाजार का एक चौथाई हिस्सा रखने का लक्ष्य है और जापान ने हाल ही में घोषणा की कि वह अनुसंधान और विकास में तेजी लाने के लिए अपने हरित नवाचार कोष से 3.4 बिलियन डॉलर का निवेश करेगा। अगले 10 वर्षों में हाइड्रोजन के उपयोग को बढ़ावा देना।

हाइड्रोजन प्रौद्योगिकियों का वर्णन करते समय आप 'ग्रे', 'ब्लू', 'ग्रीन' शब्दों का सामना कर सकते हैं। यह सब उस तरह से नीचे आता है जिस तरह से इसका उत्पादन किया जाता है। जलने पर हाइड्रोजन केवल पानी का उत्सर्जन करता है लेकिन इसे बनाना कार्बन गहन हो सकता है। उत्पादन विधियों के आधार पर, हाइड्रोजन ग्रे, नीला या हरा हो सकता है - और कभी-कभी गुलाबी, पीला या फ़िरोज़ा भी। हालांकि, हरित हाइड्रोजन ही जलवायु-तटस्थ तरीके से उत्पादित एकमात्र प्रकार है, जिससे 2050 तक शुद्ध शून्य तक पहुंचना महत्वपूर्ण हो जाता है।

हमने इंटरनेशनल रिन्यूएबल एनर्जी एजेंसी (IRENA) के पावर सेक्टर ट्रांसफॉर्मेशन स्ट्रैटेजीज के प्रमुख डॉ इमानुएल ताइबी से यह समझाने के लिए कहा कि ग्रीन हाइड्रोजन क्या है और यह कैसे शुद्ध शून्य उत्सर्जन का मार्ग प्रशस्त कर सकता है। वह वर्तमान में बॉन, जर्मनी में आईआरईएनए इनोवेशन एंड टेक्नोलॉजी सेंटर के साथ आधारित है, जहां वह बिजली क्षेत्र के परिवर्तन के लिए रणनीति तैयार करने में सदस्य देशों की सहायता के लिए जिम्मेदार है, और वर्तमान में बिजली प्रणाली लचीलापन, हाइड्रोजन और भंडारण पर काम का प्रबंधन करता है। ऊर्जा संक्रमण के लिए उत्प्रेरक। डॉ ताइबी वर्ल्ड इकोनॉमिक फोरम के स्ट्रैटेजिक इंटेलिजेंस प्लेटफॉर्म के सह क्यूरेटर भी हैं, जहां उनकी टीम ने हाइड्रोजन पर ट्रांसफॉर्मेशन मैप विकसित किया।

हरित हाइड्रोजन प्रौद्योगिकियां

ऊर्जा प्रौद्योगिकियों में अपनी विशेषज्ञता विकसित करने के लिए आपको किस बात ने प्रेरित किया और आईआरईएनए में आपका कार्य इसमें कैसे योगदान देता है?

यह मेरे मास्टर की थीसिस के दौरान था। मैंने इटालियन नेशनल एजेंसी फॉर एनर्जी एंड एनवायरनमेंट (ENEA) में इंटर्नशिप की, जहाँ मैंने सतत विकास और ऊर्जा, और दोनों के बीच संबंध के बारे में सीखा। मैंने इसके बारे में प्रबंधन इंजीनियरिंग में अपनी थीसिस लिखी और तय किया कि यही वह क्षेत्र है जहां मैं अपने कामकाजी जीवन पर ध्यान केंद्रित करना चाहता हूं। ऊर्जा और अंतर्राष्ट्रीय सहयोग में लगभग 20 वर्षों के अनुभव, ऊर्जा प्रौद्योगिकी में पीएचडी और निजी क्षेत्र, अनुसंधान और अंतर सरकारी एजेंसियों में बिताया गया समय, मैं वर्तमान में 2017 से IRENA में बिजली क्षेत्र परिवर्तन टीम का नेतृत्व करता हूं।

IRENA में मेरा काम, अपनी टीम के साथ और एजेंसी के सहयोगियों और विश्व आर्थिक मंच जैसे बाहरी भागीदारों के साथ, हमारे 166 सदस्य देशों को ऊर्जा संक्रमण में, नवीकरणीय बिजली आपूर्ति पर ध्यान देने के साथ, और इसके सहयोग में योगदान देना है। हरे इलेक्ट्रॉनों के साथ-साथ हाइड्रोजन और इसके डेरिवेटिव जैसे हरे अणुओं के माध्यम से ऊर्जा क्षेत्र को डीकार्बोनाइज करने के लिए उपयोग करें।

हरा हाइड्रोजन क्या है? यह पारंपरिक उत्सर्जन-गहन 'ग्रे' हाइड्रोजन और ब्लू हाइड्रोजन से कैसे भिन्न है?

आवर्त सारणी में हाइड्रोजन सबसे सरल और सबसे छोटा तत्व है। कोई फर्क नहीं पड़ता कि इसका उत्पादन कैसे किया जाता है, यह उसी कार्बन-मुक्त अणु के साथ समाप्त होता है। हालांकि, इसके उत्पादन के रास्ते बहुत विविध हैं, और इसी तरह कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) और मीथेन (CH4) जैसी ग्रीनहाउस गैसों का उत्सर्जन भी है।

ग्रीन हाइड्रोजन को हाइड्रोजन के रूप में परिभाषित किया जाता है जो अक्षय बिजली का उपयोग करके पानी को हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में विभाजित करके उत्पादित होता है। यह ग्रे और ब्लू दोनों की तुलना में बहुत अलग मार्ग है।

ग्रे हाइड्रोजन पारंपरिक रूप से मीथेन (CH4) से उत्पन्न होता है, भाप के साथ CO2 में विभाजित होता है - जलवायु परिवर्तन के लिए मुख्य अपराधी - और H2, हाइड्रोजन। कोयले से भी ग्रे हाइड्रोजन का उत्पादन तेजी से हुआ है, जिसमें प्रति यूनिट हाइड्रोजन का काफी अधिक CO2 उत्सर्जन होता है, इतना अधिक जिसे अक्सर ग्रे के बजाय भूरा या काला हाइड्रोजन कहा जाता है। यह आज औद्योगिक पैमाने पर उत्पादित किया जाता है, जिसमें यूके और इंडोनेशिया के संयुक्त उत्सर्जन की तुलना में संबद्ध उत्सर्जन होता है। इसका कोई ऊर्जा संक्रमण मूल्य नहीं है, बिल्कुल विपरीत।

ब्लू हाइड्रोजन ग्रे के समान प्रक्रिया का अनुसरण करता है, जब हाइड्रोजन को मीथेन (या कोयले से) से विभाजित किया जाता है और लंबे समय तक संग्रहीत किया जाता है, तो उत्पादित CO2 को पकड़ने के लिए आवश्यक अतिरिक्त तकनीकों के साथ। यह एक रंग नहीं है, बल्कि एक बहुत व्यापक उन्नयन है, क्योंकि उत्पादित CO2 का 100 प्रतिशत नहीं पकड़ा जा सकता है, और भंडारण के सभी साधन लंबी अवधि में समान रूप से प्रभावी नहीं होते हैं। मुख्य बिंदु यह है कि CO2 के बड़े हिस्से पर कब्जा करके, हाइड्रोजन उत्पादन के जलवायु प्रभाव को काफी कम किया जा सकता है।

ऐसी प्रौद्योगिकियां (यानी मीथेन पायरोलिसिस) हैं जो उच्च कैप्चर दरों (90-95 प्रतिशत) और ठोस रूप में CO2 के प्रभावी दीर्घकालिक भंडारण के लिए एक वादा रखती हैं, संभावित रूप से नीले रंग की तुलना में इतनी बेहतर है कि वे अपने स्वयं के रंग के लायक हैं " हाइड्रोजन टैक्सोनॉमी रेनबो", फ़िरोज़ा हाइड्रोजन। हालांकि, मीथेन पायरोलिसिस अभी भी प्रायोगिक चरण में है, जबकि ग्रीन हाइड्रोजन दो प्रमुख प्रौद्योगिकियों - अक्षय ऊर्जा (विशेष रूप से सौर पीवी और पवन से, लेकिन न केवल) और इलेक्ट्रोलिसिस के आधार पर तेजी से बढ़ रहा है।

अक्षय ऊर्जा के विपरीत, जो आज अधिकांश देशों और क्षेत्रों में बिजली का सबसे सस्ता स्रोत है, हरे हाइड्रोजन उत्पादन के लिए इलेक्ट्रोलिसिस को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाने और अगले एक या दो दशक में इसकी लागत को कम से कम तीन गुना कम करने की आवश्यकता है। हालांकि, सीसीएस और मीथेन पायरोलिसिस के विपरीत, इलेक्ट्रोलिसिस आज व्यावसायिक रूप से उपलब्ध है और इसे प्राप्त किया जा सकता हैकई अंतरराष्ट्रीय आपूर्तिकर्ता अभी।

हरित हाइड्रोजन ऊर्जा समाधान

'हरित' हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था की दिशा में ऊर्जा संक्रमण समाधान के क्या गुण हैं? हम एक हरे हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था में कैसे संक्रमण कर सकते हैं जहां से हम वर्तमान में ग्रे हाइड्रोजन के साथ हैं?

ग्रीन हाइड्रोजन ऊर्जा संक्रमण का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है। यह अगला तात्कालिक कदम नहीं है, क्योंकि हमें पहले मौजूदा बिजली प्रणालियों को डीकार्बोनाइज करने के लिए अक्षय बिजली की तैनाती में तेजी लाने की जरूरत है, कम लागत वाली नवीकरणीय बिजली का लाभ उठाने के लिए ऊर्जा क्षेत्र के विद्युतीकरण में तेजी लाने की जरूरत है, इससे पहले कि विद्युतीकरण करना मुश्किल हो, इससे पहले कि विद्युतीकरण करना मुश्किल हो - जैसे भारी उद्योग, नौवहन और उड्डयन - हरित हाइड्रोजन के माध्यम से।

यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि आज हम उच्च CO2 (और मीथेन) उत्सर्जन के साथ ग्रे हाइड्रोजन की महत्वपूर्ण मात्रा का उत्पादन करते हैं: प्राथमिकता मौजूदा हाइड्रोजन मांग को डीकार्बोनाइज़ करना शुरू करना होगा, उदाहरण के लिए प्राकृतिक गैस से अमोनिया को हरी अमोनिया के साथ बदलकर।

हाल के अध्ययनों ने एक संक्रमण ईंधन के रूप में नीले हाइड्रोजन की अवधारणा के बारे में एक बहस छेड़ दी है जब तक कि हरी हाइड्रोजन लागत-प्रतिस्पर्धी नहीं हो जाती। नीला हाइड्रोजन की तुलना में हरा हाइड्रोजन लागत प्रतिस्पर्धी कैसे बनेगा? प्रौद्योगिकी विकास प्रक्रिया में किस प्रकार के रणनीतिक निवेश की आवश्यकता है?

पहला कदम ग्रे को बदलने के लिए नीले हाइड्रोजन के लिए एक संकेत प्रदान करना है, क्योंकि CO2 के उत्सर्जन की कीमत के बिना, कंपनियों के लिए जटिल और महंगे कार्बन कैप्चर सिस्टम (CCS) और CO2 के भूवैज्ञानिक भंडारण में निवेश करने का कोई व्यावसायिक मामला नहीं है। एक बार जब ढांचा ऐसा हो जाता है कि निम्न-कार्बन हाइड्रोजन (नीला, हरा, फ़िरोज़ा) ग्रे हाइड्रोजन के साथ प्रतिस्पर्धी होता है, तो प्रश्न बन जाता है: क्या हमें सीसीएस में निवेश करना चाहिए यदि जोखिम में फंसे हुए संपत्तियां हैं, और हरी कितनी जल्दी सस्ती हो जाएगी नीला।

उत्तर निश्चित रूप से क्षेत्र के आधार पर भिन्न होगा। एक शुद्ध शून्य दुनिया में, एक उद्देश्य जिसे अधिक से अधिक देश प्रतिबद्ध कर रहे हैं, नीले हाइड्रोजन से शेष उत्सर्जन को नकारात्मक उत्सर्जन के साथ ऑफसेट करना होगा। यह लागत पर आएगा। समानांतर में, गैस की कीमतें हाल ही में बहुत अस्थिर रही हैं, जिससे नीले हाइड्रोजन की कीमत गैस की कीमत से अत्यधिक सहसंबद्ध हो गई है, और न केवल CO2 मूल्य अनिश्चितता के लिए, बल्कि प्राकृतिक गैस की कीमत में अस्थिरता के लिए भी उजागर हुई है।

हालांकि, हरे हाइड्रोजन के लिए, हम सौर पीवी के समान कहानी देख सकते हैं। यह पूंजी गहन है, इसलिए हमें हरित हाइड्रोजन निवेश के लिए पूंजी की लागत को कम करने के लिए कम जोखिम वाले उठाव का निर्माण करते हुए, नवीकरणीय प्रौद्योगिकियों और इलेक्ट्रोलाइज़र के निर्माण को बढ़ाकर निवेश लागत के साथ-साथ निवेश की लागत को कम करने की आवश्यकता है। यह नीले हाइड्रोजन की अस्थिर और संभावित रूप से बढ़ती लागत के विपरीत, हरे हाइड्रोजन की एक स्थिर, घटती लागत की ओर ले जाएगा।

अक्षय ऊर्जा प्रौद्योगिकियां आज पहले से ही परिपक्वता के स्तर पर पहुंच गई हैं जो दुनिया भर में प्रतिस्पर्धी नवीकरणीय बिजली उत्पादन की अनुमति देती है, जो प्रतिस्पर्धी हरित हाइड्रोजन उत्पादन के लिए एक शर्त है। इलेक्ट्रोलाइजर्स हालांकि अभी भी बहुत छोटे पैमाने पर तैनात हैं, उनकी लागत को तीन गुना कम करने के लिए अगले तीन दशकों में परिमाण के तीन आदेशों के पैमाने की आवश्यकता है।

आज हरित हाइड्रोजन परियोजनाओं के लिए पाइपलाइन 2030 से पहले इलेक्ट्रोलाइज़र की लागत को आधा करने के लिए ट्रैक पर है। यह बड़ी परियोजनाओं के साथ संयुक्त है जहां सर्वोत्तम नवीकरणीय संसाधन हैं, अगले {{1 }} वर्षों। यह ब्लू हाइड्रोजन के लिए अधिक समय नहीं छोड़ता है - अभी भी पायलट चरण में - पायलट से वाणिज्यिक पैमाने तक बढ़ने के लिए, वाणिज्यिक पैमाने पर और प्रतिस्पर्धी लागत पर जटिल परियोजनाओं (जैसे दीर्घकालिक भूवैज्ञानिक सीओ 2 भंडारण) को तैनात करने और निवेश में किए गए निवेश को पुनर्प्राप्त करने के लिए अगले 10-15 साल।

कई सरकारों ने अब अपनी राष्ट्रीय रणनीतियों में हाइड्रोजन ईंधन प्रौद्योगिकियों को शामिल किया है। अर्थव्यवस्था के डीकार्बोनाइजेशन की ओर बढ़ने और उच्च कार्बन कैप्चर दरों के साथ प्रौद्योगिकियों को सक्षम करने की बढ़ती मांगों को देखते हुए, नीति निर्माताओं और निर्णय निर्माताओं को आपकी क्या सलाह होगी जो हरित हाइड्रोजन के पेशेवरों और विपक्षों का मूल्यांकन कर रहे हैं?

हमें शुद्ध शून्य उत्सर्जन तक पहुंचने के लिए हरित हाइड्रोजन की आवश्यकता होगी, विशेष रूप से उद्योग, शिपिंग और विमानन के लिए। हालाँकि, हमें जिस चीज की सबसे तत्काल आवश्यकता है वह है:

1) ऊर्जा दक्षता;

2) विद्युतीकरण;

3) अक्षय ऊर्जा उत्पादन की त्वरित वृद्धि।

एक बार यह हासिल हो जाने के बाद, हमारे पास ca रह जाता है। 40 प्रतिशत मांग को डीकार्बोनाइज्ड किया जाना है, और यहीं पर हमें हरित हाइड्रोजन, आधुनिक बायोएनेर्जी और नवीकरणीय ऊर्जा के प्रत्यक्ष उपयोग की आवश्यकता है। एक बार जब हम बिजली को डीकार्बोनाइज करने के लिए अक्षय ऊर्जा को और बढ़ा देते हैं, तो हम कम से कम अतिरिक्त लागत पर प्रतिस्पर्धी हरित हाइड्रोजन और डीकार्बोनाइज हार्ड-टू-एबेट क्षेत्रों का उत्पादन करने के लिए अक्षय ऊर्जा क्षमता का और विस्तार करने की स्थिति में होंगे।

आप 2030 तक हाइड्रोजन से संबंधित ऊर्जा प्रौद्योगिकियों को कहां विकसित होते हुए देखते हैं? क्या हम हाइड्रोजन से चलने वाले वाणिज्यिक वाहनों का अनुमान लगा सकते हैं?

हम अगले दशक में हरित हाइड्रोजन के तेजी से बढ़ने का अवसर देखते हैं जहां हाइड्रोजन की मांग पहले से मौजूद है: अमोनिया, लोहा और अन्य मौजूदा वस्तुओं को डीकार्बोनाइजिंग करना। कई औद्योगिक प्रक्रियाएं जो हाइड्रोजन का उपयोग करती हैं, ग्रे को हरे या नीले रंग से बदल सकती हैं, बशर्ते CO2 की पर्याप्त कीमत हो या उन क्षेत्रों के डीकार्बोनाइजेशन के लिए अन्य तंत्र स्थापित किए गए हों।

शिपिंग और विमानन के लिए, स्थिति थोड़ी अलग है। हरे हाइड्रोजन पर आधारित ड्रॉप-इन ईंधन, लेकिन अनिवार्य रूप से जेट ईंधन और तेल से उत्पादित मेथनॉल के समान, मौजूदा विमानों और जहाजों में उपयोग किया जा सकता है, जिसमें न्यूनतम या कोई समायोजन नहीं है। हालाँकि, उन ईंधनों में CO2 होता है, जिसे कहीं से पकड़ना होता है और हाइड्रोजन में जोड़ा जाता है, दहन के दौरान फिर से छोड़ा जाता है: यह कम करता है लेकिन CO2 उत्सर्जन की समस्या को हल नहीं करता है। यदि कम (समाप्त नहीं) उत्सर्जन की अतिरिक्त लागत को सही ठहराने के लिए सही प्रोत्साहन दिए गए हैं, तो सिंथेटिक ईंधन को 2030 से पहले तैनात किया जा सकता है।

आने वाले वर्षों में, जहाज हरे अमोनिया पर स्विच कर सकते हैं, हवा से हरे हाइड्रोजन और नाइट्रोजन से उत्पन्न ईंधन, जिसमें CO2 शामिल नहीं है, लेकिन इंजन और टैंकों को बदलने के लिए निवेश की आवश्यकता होगी, और हरा अमोनिया वर्तमान में बहुत अधिक महंगा है। ईंधन तेल।

हाइड्रोजन (या अमोनिया) विमान और दूर हैं, और ये अनिवार्य रूप से नए विमान होंगे जिन्हें मौजूदा जेट-ईंधन से चलने वाले विमानों को बदलने के लिए एयरलाइनों को डिजाइन, निर्मित और बेचा जाना है - स्पष्ट रूप से 2030 तक संभव नहीं है: इस अर्थ में, हरा जेट ईंधन - हरित हाइड्रोजन और टिकाऊ बायोएनेर्जी के संयोजन से उत्पादित - एक समाधान है जिसे निकट अवधि में तैनात किया जा सकता है।

अंत में, अब और 2030 के बीच डीकार्बोनाइजेशन में तेजी लाने के लिए मुख्य कार्य हैं 1) ऊर्जा दक्षता 2) नवीकरणीय ऊर्जा के साथ विद्युतीकरण 3) अक्षय ऊर्जा उत्पादन का तेजी से त्वरण (जो नवीकरणीय बिजली की पहले से ही कम लागत को कम करेगा) 4) टिकाऊ का पैमाना , आधुनिक बायोएनेर्जी, आवश्यक - दूसरों के बीच - हरित ईंधन का उत्पादन करने के लिए जिसकी आवश्यकता होती है CO2 5) हरे हाइड्रोजन के साथ ग्रे हाइड्रोजन का डीकार्बोनाइजेशन, जो बड़े पैमाने पर लाएगा और इलेक्ट्रोलिसिस की लागत को कम करेगा, हरे हाइड्रोजन को प्रतिस्पर्धी और आगे के लिए तैयार करेगा। 2030 के दशक में बड़े पैमाने पर, 2050 तक शुद्ध शून्य उत्सर्जन तक पहुंचने के उद्देश्य से।

विश्व आर्थिक मंच 2017 से स्वच्छ हाइड्रोजन एजेंडा का एक लंबे समय से समर्थक है, जिसने हाइड्रोजन परिषद के निर्माण के साथ-साथ मिशन इनोवेशन के साथ साझेदारी में हाइड्रोजन इनोवेशन चैलेंज की स्थापना और निर्माण के साथ-साथ मदद की है। ऊर्जा संक्रमण आयोग, मिशन संभावित मंच का 2050 तक कठिन-से-छोटा क्षेत्रों को शुद्ध शून्य उत्सर्जन में बदलने में मदद करने के लिए। यहां स्वच्छ हाइड्रोजन पहल को तेज करने के बारे में और पढ़ें।