El લીલો હાઇડ્રોજન તે ઊર્જા ચર્ચામાં ઘૂસી ગયું છે ઓછામાં ઓછા આંશિક રીતે, અશ્મિભૂત ઇંધણને બદલવા માટેના અગ્રણી ઉમેદવારોમાંના એક તરીકે. આ કોઈ સંયોગ નથી: જ્યારે યોગ્ય રીતે ઉત્પાદન કરવામાં આવે છે, ત્યારે તે ઉપયોગ દરમિયાન CO₂ ઉત્સર્જન ઉત્પન્ન કરતું નથી, સંગ્રહિત અને પરિવહન કરી શકાય છે, અને તે એવા ક્ષેત્રો માટે યોગ્ય છે જ્યાં ફક્ત પરંપરાગત પાવર ગ્રીડનો ઉપયોગ કરીને વીજળીકરણ કરવું મુશ્કેલ છે.
ઠીક છે મુખ્ય વાત એ છે કે આપણે તે હાઇડ્રોજન કેવી રીતે મેળવીએ છીએજ્યારે કુદરતી ગેસ અથવા અન્ય અશ્મિભૂત ઇંધણમાંથી મેળવવામાં આવે છે, ત્યારે હાઇડ્રોજનમાં નોંધપાત્ર કાર્બન ફૂટપ્રિન્ટ હોય છે. જો કે, જો તેનું ઉત્પાદન સૌર ઉર્જા જેવા નવીનીકરણીય ઉર્જા સ્ત્રોતોનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે, તો તે ખરેખર સ્વચ્છ ઇંધણ બની જાય છે. તાજેતરના વર્ષોમાં, પ્રોજેક્ટ્સ, અભ્યાસો અને તકનીકી પ્રગતિઓ ઉભરી આવી છે જે ઇલેક્ટ્રોલિસિસ અને નવીન ફોટોકેટાલિટીક પ્રક્રિયાઓ બંને દ્વારા સૌર ઉર્જા દ્વારા સંચાલિત નવીનીકરણીય હાઇડ્રોજનના મોટા પાયે ઉત્પાદન તરફ નિર્દેશ કરે છે.
સૌર ઉર્જાથી ભવિષ્યના ઉર્જા વેક્ટર સુધી
હાઇડ્રોજન છે બ્રહ્માંડમાં સૌથી વધુ વિપુલ પ્રમાણમાં જોવા મળતું તત્વ અને ખૂબ જ બહુમુખી ઊર્જા વેક્ટરતે પ્રાથમિક સ્ત્રોત નથી (કારણ કે તે મોટી માત્રામાં પ્રકૃતિમાં મુક્ત રીતે મળતું નથી), પરંતુ તે એક ઉત્તમ ઉર્જા વાહક છે: તેને બાળી શકાય છે, વીજળી ઉત્પન્ન કરવા માટે બળતણ કોષોમાં ઉપયોગ કરી શકાય છે, એમોનિયા ઉત્પન્ન કરવા માટે નાઇટ્રોજન સાથે જોડી શકાય છે, અથવા બહુવિધ ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓ માટે કાચા માલ તરીકે ઉપયોગ કરી શકાય છે.
આવતીકાલના બળતણ તરીકે હાઇડ્રોજનની ચર્ચા કરતી વખતે, રંગો વચ્ચે તફાવત કરવો મહત્વપૂર્ણ છે: ગ્રીન હાઇડ્રોજન એ નવીનીકરણીય સ્ત્રોતોમાંથી વીજળીનો ઉપયોગ કરીને ઉત્પન્ન થતો હાઇડ્રોજન છે.આ સામાન્ય રીતે પાણીના વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે. તેનાથી વિપરીત, ગ્રે હાઇડ્રોજન (CO₂ કેપ્ચર વિના કુદરતી ગેસમાંથી ઉત્પન્ન થાય છે) અને વાદળી હાઇડ્રોજન (કાર્બન કેપ્ચર અને સંગ્રહ સાથે ઉત્પન્ન થાય છે) છે. મુખ્ય તફાવત સમગ્ર જીવન ચક્ર દરમ્યાન આબોહવાની અસરમાં રહેલો છે.
આજે, ઉદ્યોગો દ્વારા ઉપયોગમાં લેવાતા મોટાભાગના હાઇડ્રોજનનો રંગ ગ્રે રહે છે.રિફાઇનરીઓ, ખાતરો અથવા રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ સાથે જોડાયેલું આ મોડેલ પર્યાવરણીય રીતે મોંઘુ છે અને જેમ જેમ આબોહવા નીતિઓ કડક બને છે, તેમ તેમ તે આર્થિક રીતે વધુ જોખમી પણ બને છે. તેથી, નવીનીકરણીય હાઇડ્રોજન તરફ મોટા પાયે પરિવર્તનમાં રસ છે જે ઉત્સર્જન અને ગેસ અને તેલ પર નિર્ભરતા ઘટાડે છે.
ગ્રીન હાઇડ્રોજનનું આકર્ષણ પણ વધી રહ્યું છે કારણ કે તેને વર્ચ્યુઅલ રીતે સમગ્ર ઊર્જા શૃંખલામાં એકીકૃત કરી શકાય છે.વીજળી ઉત્પાદન (મોસમી સંગ્રહ પ્રણાલી તરીકે) થી લઈને ભારે માર્ગ પરિવહન, રેલ, દરિયાઈ પરિવહન, ઉડ્ડયન અથવા ઉચ્ચ તાપમાન ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓના ડીકાર્બનાઇઝેશન સુધી જ્યાં સીધું વીજળીકરણ સરળ નથી.
સૌર ઉર્જા સાથે પાણીનું વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ: ગ્રીન હાઇડ્રોજન કેવી રીતે ઉત્પન્ન થાય છે
ગ્રીન હાઇડ્રોજન મેળવવાનો સૌથી વ્યાપક ટેકનોલોજીકલ માર્ગ છે નવીનીકરણીય વીજળી દ્વારા સંચાલિત પાણીનું વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણઆ પ્રક્રિયામાં પાણીના અણુને તેના બે ઘટકો: હાઇડ્રોજન (H₂) અને ઓક્સિજન (O₂) માં વિભાજીત કરવા માટે પાણીના દ્રાવણમાં વિદ્યુત પ્રવાહ લાગુ કરવામાં આવે છે. હાઇડ્રોજન એકત્રિત કરવામાં આવે છે અને શુદ્ધ કરવામાં આવે છે, જ્યારે ઓક્સિજન સામાન્ય રીતે વાતાવરણમાં છોડવામાં આવે છે અથવા ઔદ્યોગિક હેતુઓ માટે ઉપયોગમાં લેવાય છે.
એક લાક્ષણિક સિસ્ટમમાં, ફોટોવોલ્ટેઇક સોલાર પેનલ વીજળી ઉત્પન્ન કરવા માટે જવાબદાર છે જે ઇલેક્ટ્રોલાઇઝરને મોકલવામાં આવે છે. ડિઝાઇન પર આધાર રાખીને, તે વીજળીનો ઉપયોગ સીધો અથવા મધ્યવર્તી તબક્કા દ્વારા કરી શકાય છે બેટરી સ્ટોરેજઆનાથી ઉર્જા પ્રવાહનું વધુ સારું ગોઠવણ અને સૌર કિરણોત્સર્ગની પરિવર્તનશીલતાને સરળ બનાવવામાં મદદ મળે છે.
વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ એ કોઈ નવી શોધ નથી, પરંતુ તાજેતરના વિકાસથી કાર્યક્ષમતામાં સુધારો થયો છે અને ઇલેક્ટ્રોલાઇઝરની કિંમતસામગ્રીને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવામાં આવી છે, યુનિટ પાવર આઉટપુટમાં વધારો કરવામાં આવ્યો છે, અને ઉત્પાદિત હાઇડ્રોજન દીઠ કિલોગ્રામ વીજળીનો વપરાશ ઘટાડવામાં આવ્યો છે. તે જ સમયે, સૌર વીજળીનો ખર્ચ ઘટ્યો છે, જેના કારણે સમગ્ર સિસ્ટમ ગ્રે હાઇડ્રોજન સાથે વધુને વધુ સ્પર્ધાત્મક બની રહી છે.
સંપૂર્ણપણે ટેકનિકલ પાસા ઉપરાંત, આ ઉત્પાદન મોડેલ દરેક ક્ષેત્રમાં સૌર સંસાધનોનો મહત્તમ ઉપયોગ કરવાના વિચાર સાથે બંધબેસે છે.ઉચ્ચ ઇરેડિયેશન, પુષ્કળ જમીન અને ઊર્જા અને બંદર માળખાગત સુવિધાઓની સારી પહોંચ ધરાવતા સ્થળોએ, મોટા ફોટોવોલ્ટેઇક પ્લાન્ટ્સ અને ઔદ્યોગિક-સ્તરના ઇલેક્ટ્રોલાઇઝરનું સંયોજન ખૂબ જ આકર્ષક બની રહ્યું છે.
વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દ્વારા ગ્રીન હાઇડ્રોજનનું ઉત્પાદન સ્પષ્ટ ફાયદા આપે છે: તે પ્રક્રિયામાં જ CO₂ ઉત્પન્ન કરતું નથી, જેનાથી અશ્મિભૂત ઇંધણ પરની નિર્ભરતા ઓછી થાય છે. અને દેશોના ઉર્જા મિશ્રણને વૈવિધ્યીકરણ કરવામાં મદદ કરે છે. વધુમાં, કારણ કે તેનો સંગ્રહ અને પરિવહન કરી શકાય છે, નવીનીકરણીય હાઇડ્રોજન પુષ્કળ સૂર્યપ્રકાશ ધરાવતા પ્રદેશો અને ઉચ્ચ ઉર્જા માંગ ધરાવતા પરંતુ ઓછા સ્થાનિક નવીનીકરણીય સંસાધનો ધરાવતા પ્રદેશો વચ્ચે પુલ તરીકે કાર્ય કરે છે.
ગ્રીન હાઇડ્રોજન, અર્થતંત્ર અને ઊર્જા સંક્રમણ
ઘણા ટેકનિકલ અને આર્થિક અભ્યાસોએ દર્શાવ્યું છે કે ફોટોવોલ્ટેઇક પ્લાન્ટને સ્ટોરેજ અને ઇલેક્ટ્રોલાઇઝર્સ સાથે એકીકૃત કરવું શક્ય છે.ટેકનિકલ અને પર્યાવરણીય બંને દ્રષ્ટિકોણથી, એક ચાવી સંકલિત ડિઝાઇન છે: સૌર ઉર્જા, બેટરી સિસ્ટમ (જો કોઈ હોય તો), અને ઇલેક્ટ્રોલાઇઝરનું યોગ્ય રીતે કદ બદલવું જેથી કાર્યકારી કલાકો મહત્તમ થાય અને પ્રતિ કિલોગ્રામ હાઇડ્રોજનનો અંતિમ ખર્ચ ઓછો થાય.
આ પ્રકારનું વિશ્લેષણ દર્શાવે છે કે આર્થિક સધ્ધરતા મુખ્યત્વે ત્રણ પરિબળો પર આધાર રાખે છેનવીનીકરણીય વીજળીની કિંમત, ઇલેક્ટ્રોલાઇઝરનો રોકાણ ખર્ચ અને સહાયક નીતિઓ (સબસિડી, લાંબા ગાળાના વીજ ખરીદી કરાર, કરમાં છૂટ, વગેરે) એ બધા પરિબળો છે જે ગ્રીન હાઇડ્રોજનને ખૂબ જ સ્પર્ધાત્મક વિકલ્પ બનાવી શકે છે, ખાસ કરીને એવા કાર્યક્રમોમાં જ્યાં કાર્બન ખર્ચ વધુને વધુ નોંધપાત્ર બની રહ્યો છે.
સંયુક્ત પ્રોજેક્ટ્સ સૌર ઉર્જા, સંગ્રહ અને લીલા હાઇડ્રોજનનું ઉત્પાદન તેઓ ખાસ કરીને ડીકાર્બોનાઇઝેશન માટે સંબંધિત છે. તેઓ ટોચના કિરણોત્સર્ગના કલાકો દરમિયાન સૂર્યનો ઉપયોગ અને હાઇડ્રોજનના સ્વરૂપમાં વધારાની ઊર્જાના સંગ્રહને મંજૂરી આપે છે, જેનો ઉપયોગ જ્યારે માંગ વધારે હોય ત્યારે કરી શકાય છે અથવા એમોનિયા અથવા અન્ય ડેરિવેટિવ્ઝ તરીકે નિકાસ કરી શકાય છે.
પરિવહન અને ઉદ્યોગના ક્ષેત્રોમાં, ગ્રીન હાઇડ્રોજન પરંપરાગત અશ્મિભૂત ઇંધણના આશાસ્પદ વિકલ્પ તરીકે ઉભરી રહ્યું છે.તે ટ્રેનો, લાંબા અંતરના ટ્રકો, જહાજો અને ભવિષ્યમાં, કૃત્રિમ ઇંધણ દ્વારા વિમાનોને પાવર આપી શકે છે. ભારે ઉદ્યોગ (સ્ટીલ, સિમેન્ટ, રસાયણો) માં, કુદરતી ગેસ અને કોલસાને નવીનીકરણીય હાઇડ્રોજન અથવા ગ્રીન એમોનિયા જેવા ડેરિવેટિવ્ઝથી બદલવાની શક્યતા શોધવામાં આવી રહી છે.
Conviene recordar, no obstante, que મોટા પાયે જમાવટ હજુ પણ નોંધપાત્ર પડકારોનો સામનો કરે છેપ્રારંભિક રોકાણ ઊંચું છે, ઘણા કિસ્સાઓમાં પરંપરાગત ટેકનોલોજી કરતાં સંચાલન ખર્ચ વધુ રહે છે, અને હાઇડ્રોજન પરિવહન અને સંગ્રહ માળખા હજુ પણ તેના પ્રારંભિક તબક્કામાં છે. તેથી જ નિયમનકારી માળખા, પ્રોત્સાહનો અને સંકલિત આયોજન ખૂબ મહત્વપૂર્ણ છે.
સૌર અને હાઇબ્રિડ ઊર્જા સાથે મોટા પાયે આંતરરાષ્ટ્રીય પ્રોજેક્ટ્સ
ગ્રીન હાઇડ્રોજન પ્રત્યેની પ્રતિબદ્ધતા ફક્ત સૈદ્ધાંતિક નથી; ત્યાં પહેલાથી જ કંઈક થઈ રહ્યું છે. જે સૌર ઉર્જા, પવન ઉર્જા અને મોટા ઇલેક્ટ્રોલાઇઝરને જોડીને દર વર્ષે લાખો ટન નવીનીકરણીય હાઇડ્રોજન અથવા તેના ડેરિવેટિવ્ઝનું ઉત્પાદન કરે છે.
પશ્ચિમ ઓસ્ટ્રેલિયામાં વેસ્ટર્ન ગ્રીન એનર્જી હબનું આયોજન કરવામાં આવી રહ્યું છે. વિશ્વના સૌથી મહત્વાકાંક્ષી નવીનીકરણીય ઉર્જા માળખાઓમાંનું એક2030 સુધીમાં ઓસ્ટ્રેલિયાના દક્ષિણ કિનારા પર આશરે 50 GW સંયુક્ત સૌર અને પવન ઉર્જા સ્થાપિત કરવાનો ધ્યેય છે. આ પ્રચંડ રોકાણ સાથે, સ્થાનિક બજાર અને નિકાસ બંને માટે વાર્ષિક આશરે 3,5 મિલિયન ટન ગ્રીન હાઇડ્રોજન અથવા વ્યુત્પન્ન ઇંધણનું ઉત્પાદન થવાની અપેક્ષા છે.
સ્વેનવિંડ એનર્જી દ્વારા પ્રમોટ કરાયેલા બીજા મોટા પાયે ઊર્જા સંકુલનું આયોજન કઝાકિસ્તાનમાં કરવામાં આવી રહ્યું છે. પવન અને સૌર ફાર્મ જે 45 GW સુધીની ક્ષમતા ઉમેરશેપ્રચંડ ઇલેક્ટ્રોલાઇઝર્સને પાવર આપીને, 2027 થી દર વર્ષે 3 મિલિયન ટન રિન્યુએબલ હાઇડ્રોજનના ઉત્પાદન સુધી પહોંચવાની આગાહી છે. આ પ્રકારની પહેલ દેશને સ્વચ્છ ઊર્જાના મુખ્ય નિકાસકારોના નકશા પર મૂકે છે.
મૌરિટાનિયા AMAN પ્રોજેક્ટ સાથે સમાન વ્યૂહરચનાનું પાલન કરી રહ્યું છે, જ્યાં રણ વિસ્તારમાં આશરે 30 GW સૌર અને પવન ઉર્જાનું સંયોજન થાય છે. આ ઉર્જા ખાસ કરીને નવીનીકરણીય ઉર્જા ઉત્પાદન માટે યોગ્ય છે. તેનો ઉપયોગ ગ્રીન હાઇડ્રોજન અને તેના ડેરિવેટિવ્ઝનું ઉત્પાદન કરતા ઇલેક્ટ્રોલાઇઝર્સને પાવર કરવા માટે કરવાની યોજના છે, જે દેશની ઉર્જા સુરક્ષામાં ફાળો આપે છે અને નિકાસ માટે દરવાજા ખોલે છે.
ઓમાનમાં, દરમિયાન, રાષ્ટ્રીય ઉર્જા વ્યૂહરચનાના કેન્દ્રમાં વૈકલ્પિક ઉર્જા સ્ત્રોતો મૂકવામાં આવ્યા છે.ઘણા નવીનીકરણીય હાઇડ્રોજન પ્રોજેક્ટ્સ ચાલી રહ્યા છે, અને તેમાંથી એક સૌથી અગ્રણી રાજ્ય માલિકીની તેલ અને ગેસ કંપની દ્વારા સંચાલિત છે. આ પહેલ 25 GW હાઇબ્રિડ પવન અને સૌર ઉર્જા પ્રણાલીની કલ્પના કરે છે જે ગ્રીન હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન સુવિધાઓ પૂરી પાડવા માટે સમર્પિત છે, જેનો હેતુ હાઇડ્રોજનની નિકાસ અને સલ્તનતના અર્થતંત્રમાં વૈવિધ્ય લાવવાનો છે.
ઓસ્ટ્રેલિયામાં પણ, એશિયન રિન્યુએબલ એનર્જી હબનો ઉદ્દેશ્ય છે ગ્રહ પરના સૌથી મોટા નવીનીકરણીય ઉર્જા પ્લાન્ટમાંથી એક બનાવવા માટેપિલબારા પ્રદેશમાં આશરે 26 ગીગાવોટ પવન અને સૌર ઉર્જા ક્ષમતા સાથે. લક્ષ્ય 2027 થી શરૂ કરીને, મુખ્યત્વે એશિયન બજારોમાં નિકાસ માટે વાર્ષિક આશરે 1,5 મિલિયન ટન ગ્રીન હાઇડ્રોજન અને એમોનિયાનું ઉત્પાદન કરવાનું છે, જે પ્રદેશની સ્વચ્છ ઇંધણની પ્રચંડ સંભવિત માંગનો લાભ લેશે.
નવીનીકરણીય હાઇડ્રોજન સ્પર્ધામાં યુરોપ અને સ્પેન
યુરોપમાં, ઉત્તર સમુદ્ર એક બની ગયો છે ઓફશોર પવન ઉર્જા ઉત્પાદન અને સંકળાયેલ લીલા હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન માટે હોટસ્પોટએક્વાવેન્ટસ પ્રોજેક્ટ 2035 સુધીમાં લગભગ 10 ગીગાવોટ ઓફશોર પવન ઉર્જા સ્થાપિત કરવાની યોજના ધરાવે છે, જેનો ઉદ્દેશ્ય દર વર્ષે સીધા સમુદ્રમાં અથવા નજીકના દરિયાકાંઠાની સુવિધાઓમાં લગભગ 10 લાખ ટન નવીનીકરણીય હાઇડ્રોજન ઉત્પન્ન કરવાનો છે.
નેધરલેન્ડ્સ NorthH2 ને પ્રોત્સાહન આપી રહ્યું છે, એક પહેલ જેનો ઉદ્દેશ્ય 2030 સુધીમાં 4 GW ઓફશોર વિન્ડ ફાર્મ વિકસાવવાનો છે. અને 2040 સુધીમાં તેને લગભગ 10 GW સુધી વિસ્તૃત કરો. આ ક્ષમતા સાથે, એવો અંદાજ છે કે વાર્ષિક આશરે 800.000 ટન ગ્રીન હાઇડ્રોજનનું ઉત્પાદન થઈ શકે છે, જે દેશને આ ઊર્જા વેક્ટરમાં મુખ્ય યુરોપિયન નેતાઓમાંના એક તરીકે સ્થાન આપે છે.
સ્પેને પણ પોતાને સ્થાન આપ્યું છે ગ્રીન હાઇડ્રોજનના ઉત્પાદન અને નિકાસમાં ભવિષ્યનું પાવરહાઉસ. જેવા પ્રોજેક્ટ્સ HyDeal Españaહાઇડીલ એમ્બિશન પહેલ સાથે સંકલિત, તેઓ દર વર્ષે આશરે 330.000 ટન નવીનીકરણીય હાઇડ્રોજનના ઉત્પાદનની કલ્પના કરે છે, જેનો હેતુ આંતરિક ઔદ્યોગિક વપરાશ અને અન્ય યુરોપિયન દેશોમાં નિકાસ બંનેને ધ્યાનમાં રાખીને કરવામાં આવે છે.
આ પહેલ દેશભરમાં વિતરિત અન્ય હાઇડ્રોજન ખીણો દ્વારા પૂરક છે: એન્ડાલુસિયામાં એન્ડાલુસિયન ગ્રીન હાઇડ્રોજન વેલી, વાર્ષિક 300.000 ટનની આયોજિત સંયુક્ત ક્ષમતા સાથે; બાસ્ક દેશમાં બાસ્ક હાઇડ્રોજન કોરિડોર, જેનો અંદાજિત આંકડો પ્રતિ વર્ષ 20.000 ટન છે; કેટાલોનિયાની હાઇડ્રોજન ખીણ; કેસ્ટિલા-લા માન્ચામાં પ્યુર્ટોલાનો પ્રોજેક્ટ, જેનો ઉદ્દેશ્ય પ્રતિ વર્ષ લગભગ 3.000 ટન છે, અથવા એરાગોનમાં કેટાલિના પ્રોજેક્ટ, જે પ્રતિ વર્ષ 84.000 ટન ઉત્પાદન સુધી પહોંચી શકે છે.
ચિલીમાં આપણને H2 મેગાલેન્સ મળે છે, જે ખૂબ જ અદ્યતન યોજના છે જે તે આશરે 10 GW પવન ઉર્જા અને 8 GW વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ ક્ષમતાનું સંયોજન કરે છે.બાંધકામ 2025 ની આસપાસ શરૂ થવાની ધારણા છે, અને એકવાર કાર્યરત થયા પછી, આ પ્રોજેક્ટ દર વર્ષે આશરે પાંચ મિલિયન ટન CO₂ નું ઉત્સર્જન કરે તેવી અપેક્ષા છે, જે વૈશ્વિક નવીનીકરણીય હાઇડ્રોજન બજારમાં મુખ્ય ખેલાડી તરીકે દેશની સ્થિતિને મજબૂત બનાવે છે.
ચીન, વિશાળ સિનોપેક દ્વારા, આંતરિક મંગોલિયામાં ગ્રીન હાઇડ્રોજન પ્રોજેક્ટ શરૂ કર્યો છે ૪૫૦ મેગાવોટ પવન ઉર્જા અને ૨૭૦ મેગાવોટ સૌર ઉર્જાના સંયોજન પર આધારિત, આ સુવિધા વાર્ષિક આશરે ૩૦,૦૦૦ ટન હાઇડ્રોજનનું ઉત્પાદન કરવા માટે રચાયેલ છે અને તેમાં ૨૮૮,૦૦૦ m³ સુધીનો સંગ્રહ માળખાગત સુવિધા હશે, જે ઉદ્યોગ અને પરિવહનને ઉત્પાદન અને પુરવઠાનું વધુ સારું સંચાલન કરવા સક્ષમ બનાવશે.
ફોટોકેટાલિસિસ: સૂર્યપ્રકાશ સાથે સીધા લીલા હાઇડ્રોજનનું ઉત્પાદન
સૌર પેનલ દ્વારા સંચાલિત વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ ઉપરાંત, સંશોધનની એક લાઇન છે જે તે ફોટોકેટાલિસિસનો ઉપયોગ કરીને વધુ સીધા ગ્રીન હાઇડ્રોજન ઉત્પન્ન કરવાનો પ્રયાસ કરે છે.આ અભિગમમાં ખાસ સામગ્રી (ફોટોકેટાલિસ્ટ્સ)નો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે જે સૂર્યપ્રકાશને શોષીને, રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓને વેગ આપવા સક્ષમ હોય છે, જેમ કે પાણીના અણુનું વિભાજન, ક્લાસિક વિદ્યુત રૂપાંતરણના મધ્યવર્તી તબક્કાની જરૂર વગર.
જાપાનની શિંશુ યુનિવર્સિટીના સંશોધકોની એક ટીમે વિકસાવ્યું છે એક ફોટોકેટાલિટીક રિએક્ટર જે ફક્ત સૂર્યપ્રકાશનો ઉપયોગ કરીને પાણીને હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજનમાં વિભાજીત કરવામાં સક્ષમ છે.આ સિસ્ટમમાં, સૌર કિરણોત્સર્ગ ફોટોકેટાલિટીક સામગ્રીઆ રીલીઝ ચાર્જ પાણીમાં હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજન વચ્ચેના બંધનને તોડી શકે છે. પરિણામી હાઇડ્રોજનને સ્વચ્છ બળતણ તરીકે એકત્રિત કરી શકાય છે, જ્યારે ઓક્સિજન આડપેદાશ તરીકે રહે છે.
ફોટોકેટાલિસિસ આના પર આધારિત છે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓને વેગ આપવા માટે પ્રકાશનો ઉપયોગ જે અન્યથા ખૂબ ધીમી અથવા બિનકાર્યક્ષમ હશે.જો આ ટેકનોલોજીને સ્થિર કરી શકાય અને આર્થિક રીતે સધ્ધર બનાવી શકાય, તો તે રૂપાંતર શૃંખલાને મોટા પ્રમાણમાં સરળ બનાવી શકે છે, કેટલાક પરંપરાગત ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સાધનોની જરૂરિયાતને દૂર કરી શકે છે અને ઊર્જા અને માળખાકીય સુવિધાઓના ખર્ચમાં ઘટાડો કરી શકે છે.
તેના નિર્માતાઓ અનુસાર, પાણી વિભાગ ફોટોકેટાલિસ્ટનો ઉપયોગ કરીને સૌર ઉર્જા દ્વારા સંચાલિત છે. આ હાઇડ્રોજનના રૂપમાં સૌર ઉર્જાનો સંગ્રહ કરવાની દિશામાં એક નિર્ણાયક પગલું રજૂ કરે છે.એક એવું બળતણ જે સ્વચ્છ અને બહુમુખી બંને છે. સંશોધનની આ શ્રેણી ભવિષ્યના ઉપકરણો માટે દરવાજા ખોલે છે જે લગભગ "કૃત્રિમ પાંદડા" ની જેમ કાર્ય કરે છે, જે સૌર કિરણોત્સર્ગને સીધા ઊર્જા-સમૃદ્ધ રાસાયણિક બંધનોમાં રૂપાંતરિત કરવામાં સક્ષમ છે.
જોકે, તાજેતરની પ્રગતિ સાથે પણ, હાઇડ્રોજનનું ફોટોકેટાલિટીક ઉત્પાદન હજુ પણ અદ્યતન સંશોધન તબક્કામાં છે.આ એક વિશાળ સંભાવના ધરાવતું ક્ષેત્ર છે, પરંતુ પરંપરાગત વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ સાથે મોટા પાયે સ્પર્ધા કરી શકે તે પહેલાં તેને નોંધપાત્ર પડકારોનો સામનો કરવો પડશે.
મોટા પાયે જમાવટ માટે ટેકનોલોજીકલ પડકારો અને અવરોધો
ફોટોકેટાલિટીક ટેકનોલોજીમાં મુખ્ય પડકારોમાંનો એક છે સતત સૌર કિરણોત્સર્ગ હેઠળ સામગ્રીની ટકાઉપણું અને સ્થિરતાઘણા ફોટોકેટાલિસ્ટ સમય જતાં ક્ષીણ થઈ જાય છે, કાર્યક્ષમતા ગુમાવે છે અથવા ઓછા પસંદગીયુક્ત બને છે. આનાથી સંચાલન અને જાળવણી ખર્ચમાં વધારો થઈ શકે છે અને તેમના વ્યાપારી દત્તકને જટિલ બનાવી શકાય છે.
બીજો મહત્વપૂર્ણ મુદ્દો એ છે કે સૌર ઊર્જાને હાઇડ્રોજનમાં રૂપાંતરિત કરવાની કાર્યક્ષમતાવ્યવહારમાં, ઘટના પ્રકાશનો માત્ર એક અંશ જ હાઇડ્રોજનમાં સંગ્રહિત રાસાયણિક ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થાય છે, અને સામગ્રીની કિંમતમાં વધુ પડતો વધારો કર્યા વિના તે અંશને વધારવો એ સંશોધકો માટે સૌથી મોટો પડકાર છે. પરંપરાગત વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ સાથે પણ કંઈક અંશે આ જ વાત સાચી છે: રૂપાંતરણના દરેક તબક્કે હંમેશા ઊર્જાનું નુકસાન થાય છે.
તેને અવગણી પણ શકાય નહીં હાઇડ્રોજનના ઉત્પાદન, સંગ્રહ અને પરિવહન સાથે સંકળાયેલ સલામતીખૂબ જ હળવા ગેસ અને વિશાળ જ્વલનશીલતા શ્રેણી હોવાને કારણે, હાઇડ્રોજનને ખૂબ જ ચોક્કસ માળખા, સેન્સર, વાલ્વ અને ઓપરેટિંગ પ્રોટોકોલની જરૂર પડે છે. જોકે ઉદ્યોગ દાયકાઓથી રિફાઇનરીઓ અને રાસાયણિક પ્લાન્ટ્સમાં તેનું સંચાલન કરી રહ્યો છે, તે જ્ઞાનને હાઇડ્રોજન રિફ્યુઅલિંગ સ્ટેશનો, ગેસ પાઇપલાઇન્સ અને અન્ય વિતરિત એપ્લિકેશનોના નેટવર્કમાં સ્થાનાંતરિત કરવું એ પોતે જ એક પડકાર છે.
આર્થિક દૃષ્ટિકોણથી, ગ્રીન હાઇડ્રોજનનો વર્તમાન ખર્ચ ગ્રે હાઇડ્રોજન કરતા વધારે રહે છે. ઘણા બજારોમાં, ખાસ કરીને જ્યાં નવીનીકરણીય વીજળી હજુ ખૂબ સસ્તી નથી અથવા જ્યાં કોઈ સરકારી સહાય નથી, ત્યાં ઇલેક્ટ્રોલાઇઝરના કેપેક્ષમાં ઘટાડો કરવો, સામગ્રી ખર્ચ ઘટાડવો અને ઔદ્યોગિક સ્તર પ્રાપ્ત કરવું એ કિંમતના તફાવતને ચોક્કસપણે બંધ કરવા માટે આવશ્યક પગલાં છે.
છેલ્લે, મોટા પાયે જમાવટ માટે, નીચેની બાબતો જરૂરી છે સ્થિર નિયમનકારી માળખા, સ્પષ્ટ કાર્બન ભાવ સંકેતો, અને સંકલિત માળખાગત સુવિધાઓપરિવહન નેટવર્ક, સંગ્રહ સુવિધાઓ, આંતરરાષ્ટ્રીય વેપાર માટેના ધોરણો અને નવીનીકરણીય ઉત્પત્તિની ખાતરી આપતી પ્રમાણપત્ર પ્રણાલીઓ વિના, ગ્રીન હાઇડ્રોજન બજાર આબોહવા લક્ષ્યોને પૂર્ણ કરવા માટે જરૂરી ગતિએ ભાગ્યે જ આગળ વધી શકશે.
હાઇડ્રોજન સંશોધન અને અર્થશાસ્ત્રમાં જાપાન મોખરે
જાપાને પોતાને સ્થાન આપ્યું છે હાઇડ્રોજન-સંબંધિત ટેકનોલોજીના સંશોધન અને વિકાસમાં અગ્રણી ભૂમિકા ભજવવીમોટા ઓનશોર સોલાર અથવા વિન્ડ ફાર્મ માટે તેની મર્યાદિત ભૂગોળ અને વિદેશી સ્ત્રોતો પર તેની ઉચ્ચ ઉર્જા નિર્ભરતાએ ખૂબ જ સ્પષ્ટ વ્યૂહરચના ચલાવી છે: તેના ઊર્જા સંક્રમણ અને ઔદ્યોગિક સ્પર્ધાત્મકતાના આધારસ્તંભ તરીકે હાઇડ્રોજનમાં ભારે રોકાણ કરવું.
ફોટોકેટાલિસિસ જેવા ક્ષેત્રોમાં અદ્યતન શૈક્ષણિક સંશોધન ઉપરાંત, જાપાન હાઇડ્રોજન જમાવટ અને વેપારને વેગ આપવા માટે આંતરરાષ્ટ્રીય કરારોને પ્રોત્સાહન આપે છેહાઇડ્રોજન યુરોપ અને જાપાન હાઇડ્રોજન એસોસિએશન (JH2A) જેવા સંગઠનો વચ્ચે સહયોગ ધોરણોને સુમેળ બનાવવા, સંયુક્ત પ્રોજેક્ટ્સને વેગ આપવા અને વૈશ્વિક સ્તરે ઉત્પાદકો અને ગ્રાહકો વચ્ચે વિનિમયને સરળ બનાવવાનો પ્રયાસ કરે છે.
ઔદ્યોગિક ક્ષેત્રમાં, દેશ શોધ કરી રહ્યો છે પુષ્કળ નવીનીકરણીય સંસાધનો ધરાવતા પ્રદેશોમાંથી ગ્રીન હાઇડ્રોજન આયાત પ્રોજેક્ટ્સ, જેમ કે ઓસ્ટ્રેલિયા. આમાંના કેટલાક પ્રોજેક્ટ્સમાં વિલંબ થયો છે અથવા રદ પણ થયા છે, જેનું કારણ હજુ પણ પરિપક્વ થઈ રહેલા ઉર્જા ઉત્પાદન માટે સંપૂર્ણપણે નવી સપ્લાય ચેઇન બનાવવાની તકનીકી અને આર્થિક જટિલતા છે.
તેમ છતાં, જાપાની વ્યૂહરચના મક્કમ રહે છે: પરિવહન, વીજળી ઉત્પાદન અને ઉદ્યોગમાં હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ સક્ષમ બનાવતી અત્યાધુનિક ટેકનોલોજી અને માળખાગત સુવિધાઓમાં રોકાણ કરો.આ પહેલ માત્ર ઉત્સર્જન ઘટાડવાનો પ્રયાસ કરતી નથી, પરંતુ પ્રચંડ વિકાસ ક્ષમતા ધરાવતા ક્ષેત્રમાં નવી આર્થિક તકો, મૂલ્ય શૃંખલાઓ અને તકનીકી નેતૃત્વનું સર્જન કરવાનો પણ પ્રયાસ કરે છે.
વિજ્ઞાનની પ્રગતિ અને ખર્ચમાં ક્રમશઃ ઘટાડો સાથે, ગ્રીન હાઇડ્રોજનમાં વૈશ્વિક ઉર્જા પ્રણાલીનો મુખ્ય ઘટક બનવાની વાસ્તવિક સંભાવના છે.મોટા પાયે પ્રોજેક્ટ્સ, ઇલેક્ટ્રોલિસિસમાં સતત સુધારાઓ, નવા ફોટોકેટાલિટીક રૂટ્સ અને વધુ મહત્વાકાંક્ષી સહાયક નીતિઓનું સંયોજન એક એવું ચિત્ર રજૂ કરે છે જ્યાં સ્વચ્છ હાઇડ્રોજન ઉત્પન્ન કરવા માટે સૌર ઉર્જાનો ઉપયોગ કરવો એ એક વચન બની શકે છે અને ઘણા દેશોમાં રોજિંદા ઉર્જા જીવનનો ભાગ બની શકે છે.
