हायड्रोजन पॉवर प्लांट्स - ट्रेंड आणि संभावना

अणुऊर्जा प्रकल्पांना फार पूर्वीपासून अतिशय सुरक्षित मानले जात असले तरी, २०११ मध्ये जपानच्या फुकुशिमा अणुऊर्जा प्रकल्पात झालेल्या दुर्घटनेने पुन्हा एकदा जगभरातील ऊर्जा अभियंत्यांना या प्रकारच्या ऊर्जेशी संबंधित संभाव्य पर्यावरणीय समस्यांबद्दल विचार करण्यास भाग पाडले.

अनेक EU देशांसह अनेक देशांच्या सरकारांनी, पुढील 5-10 वर्षांमध्ये या उद्योगासाठी अब्जावधी युरो देण्याचे आश्वासन देऊन, कोणतीही गुंतवणूक न करता, त्यांच्या अर्थव्यवस्थांना पर्यायी ऊर्जेकडे हस्तांतरित करण्याचा स्पष्ट हेतू जाहीर केला आहे. आणि अशा पर्यायाचा सर्वात आशादायक आणि पर्यावरणास सुरक्षित प्रकार म्हणजे हायड्रोजन.

जर कोळसा, वायू आणि तेल संपले, तर महासागरांमध्ये फक्त अमर्यादित हायड्रोजन आहे, जरी ते तेथे त्याच्या शुद्ध स्वरूपात साठवले जात नाही, परंतु ऑक्सिजनसह रासायनिक संयुगाच्या स्वरूपात - पाण्याच्या स्वरूपात.

हायड्रोजन हा सर्वात पर्यावरणास अनुकूल ऊर्जा स्त्रोत आहे. हायड्रोजन मिळवणे, वाहतूक करणे, साठवणे आणि वापरणे यासाठी धातूंशी त्याच्या परस्परसंवादाबद्दलचे आपले ज्ञान वाढवणे आवश्यक आहे.

येथे अनेक समस्या आहेत.येथे त्यापैकी काही आहेत जे त्यांच्या समाधानाची वाट पाहत आहेत: झिल्ली फिल्टर वापरून अत्यंत शुद्ध हायड्रोजन समस्थानिकांचे उत्पादन (उदाहरणार्थ, पॅलेडियमपासून), तांत्रिकदृष्ट्या फायदेशीर हायड्रोजन बॅटरीची निर्मिती, सामग्रीच्या हायड्रोजन खर्चाशी लढण्याची समस्या इ.

इतर पारंपारिक उर्जा स्त्रोतांच्या तुलनेत हायड्रोजनची पर्यावरणीय सुरक्षितता, कोणालाही शंका नाही: हायड्रोजन ज्वलनाचे उत्पादन पुन्हा वाफेच्या स्वरूपात पाणी आहे, तर ते पूर्णपणे गैर-विषारी आहे.

इंधन म्हणून हायड्रोजन मूलभूत बदलांशिवाय अंतर्गत ज्वलन इंजिनमध्ये तसेच टर्बाइनमध्ये सहज वापरता येते आणि गॅसोलीनपेक्षा जास्त ऊर्जा मिळते. जर हवेतील गॅसोलीनच्या ज्वलनाची विशिष्ट उष्णता सुमारे 44 MJ/kg असेल, तर हायड्रोजनसाठी हा आकडा सुमारे 141 MJ/kg आहे, जो 3 पट जास्त आहे. पेट्रोलियम पदार्थही विषारी असतात.

हायड्रोजनची साठवण आणि वाहतुकीमुळे विशिष्ट समस्या उद्भवणार नाहीत, रसद प्रोपेन सारखीच आहे, परंतु हायड्रोजन मिथेनपेक्षा अधिक स्फोटक आहे, म्हणून येथे अजूनही काही बारकावे आहेत.

हायड्रोजन स्टोरेज सोल्यूशन्स खालीलप्रमाणे आहेत. पहिला मार्ग म्हणजे पारंपारिक कॉम्प्रेशन आणि द्रवीकरण, जेव्हा हायड्रोजनची द्रव स्थिती राखण्यासाठी त्याचे अति-कमी तापमान सुनिश्चित करणे आवश्यक असेल. हे महाग आहे.

दुसरा मार्ग अधिक आशादायक आहे - तो काही संमिश्र धातू स्पंजच्या (व्हॅनेडियम, टायटॅनियम आणि लोहाचे उच्च सच्छिद्र मिश्र धातु) सक्रियपणे हायड्रोजन शोषून घेण्याच्या क्षमतेवर आधारित आहे आणि कमी गरम झाल्यावर ते सोडू शकतो.

एनेल आणि बीपी सारख्या आघाडीच्या तेल आणि वायू कंपन्या आज सक्रियपणे हायड्रोजन ऊर्जा विकसित करत आहेत.काही वर्षांपूर्वी, इटालियन एनेलने जगातील पहिला हायड्रोजन पॉवर प्लांट सुरू केला, जो वातावरण प्रदूषित करत नाही आणि हरितगृह वायू उत्सर्जित करत नाही. परंतु या दिशेने मुख्य ज्वलंत बिंदू खालील प्रश्नात आहे: हायड्रोजनचे औद्योगिक उत्पादन स्वस्त कसे करावे?

समस्या अशी आहे की पाण्याचे इलेक्ट्रोलिसिस भरपूर वीज लागते आणि जर पाण्याच्या इलेक्ट्रोलिसिसद्वारे हायड्रोजनचे उत्पादन तंतोतंत प्रवाहात आणले गेले, तर एकाच देशाच्या अर्थव्यवस्थेसाठी हायड्रोजनच्या औद्योगिक उत्पादनाची ही पद्धत खूप महाग होईल: तीन वेळा, चार वेळा नाही तर , पेट्रोलियम उत्पादनांच्या ज्वलनाच्या समतुल्य उष्णतेच्या दृष्टीने. याशिवाय, औद्योगिक इलेक्ट्रोलायझरमधील इलेक्ट्रोडच्या एका चौरस मीटरपासून प्रति तास कमाल 5 घनमीटर गॅस मिळू शकतो. हे मंद आणि आर्थिकदृष्ट्या अव्यवहार्य आहे.

औद्योगिक व्हॉल्यूममध्ये हायड्रोजन तयार करण्याचा सर्वात आश्वासक मार्ग म्हणजे प्लाझ्मा-रासायनिक पद्धत. येथे, पाण्याच्या इलेक्ट्रोलिसिसपेक्षा हायड्रोजन अधिक स्वस्तात मिळतो. समतोल नसलेल्या प्लाझमॅट्रॉनमध्ये, चुंबकीय क्षेत्रामध्ये आयनीकृत वायूमधून विद्युत प्रवाह जातो आणि "गरम" इलेक्ट्रॉन्सपासून वायूच्या रेणूंमध्ये ऊर्जा हस्तांतरित करण्याच्या प्रक्रियेत रासायनिक प्रतिक्रिया घडते.

वायूचे तापमान +300 ते +1000 डिग्री सेल्सिअसच्या श्रेणीत असते, तर हायड्रोजनच्या उत्पादनास कारणीभूत प्रतिक्रिया दर इलेक्ट्रोलिसिसपेक्षा जास्त असते. या पद्धतीमुळे हायड्रोजन मिळवणे शक्य होते, जे हायड्रोकार्बनपासून मिळणाऱ्या पारंपारिक इंधनापेक्षा दुप्पट (तीन पट नाही) जास्त महाग होते.

प्लाझ्मा-रासायनिक प्रक्रिया दोन टप्प्यांत घडते: प्रथम, कार्बन डायऑक्साइड ऑक्सिजन आणि कार्बन मोनोऑक्साइडमध्ये विघटित होते, नंतर कार्बन मोनोऑक्साइड पाण्याच्या वाफेसह प्रतिक्रिया देते, ज्यामुळे हायड्रोजन आणि त्याच कार्बन डाय ऑक्साईडकडे नेले जाते जे सुरुवातीला होते (ते सेवन केले जात नाही, जर तुम्ही संपूर्ण लूप ट्रान्सफॉर्मेशन पाहिले तर).

प्रायोगिक टप्प्यावर - हायड्रोजन सल्फाइडपासून हायड्रोजनचे प्लाझ्मा-रासायनिक उत्पादन, जे गॅस आणि तेल क्षेत्राच्या विकासामध्ये सर्वत्र हानिकारक उत्पादन आहे. फिरणारा प्लाझ्मा केंद्रापसारक शक्तींद्वारे प्रतिक्रिया झोनमधून सल्फरचे रेणू सहजपणे बाहेर काढतो आणि हायड्रोजन सल्फाइडमध्ये रूपांतरणाची उलट प्रतिक्रिया वगळली जाते. हे तंत्रज्ञान पारंपारिक प्रकारच्या जीवाश्म इंधनांसह उत्पादित हायड्रोजनची किंमत समान करते, याव्यतिरिक्त, सल्फर समांतरपणे उत्खनन केले जाते.

आणि जपानने आज हायड्रोजन उर्जेचा व्यावहारिक विकास आधीच केला आहे. कावासाकी हेवी इंडस्ट्रीज आणि ओबायाशी 2018 पर्यंत कोबे शहराला उर्जा देण्यासाठी हायड्रोजन उर्जेचा वापर सुरू करण्याची योजना आखत आहेत. ते अशा लोकांमध्ये अग्रगण्य बनतील जे वास्तविकपणे कोणतेही हानिकारक उत्सर्जन न करता मोठ्या प्रमाणात वीज उत्पादनासाठी हायड्रोजन वापरण्यास सुरुवात करतील.

1 मेगावॅटचा हायड्रोजन पॉवर प्लांट थेट कोबेमध्ये बांधला जाईल, जिथे तो 10,000 स्थानिक रहिवाशांसाठी आंतरराष्ट्रीय कन्व्हेन्शन सेंटर आणि कार्य कार्यालयांना वीज पुरवेल. आणि हायड्रोजनपासून वीज निर्माण करण्याच्या प्रक्रियेत स्टेशनवर निर्माण होणारी उष्णता स्थानिक घरे आणि कार्यालयीन इमारतींसाठी कार्यक्षम गरम होईल.

कावासाकी हेवी इंडस्ट्रीजने उत्पादित केलेल्या गॅस टर्बाइनला अर्थातच शुद्ध हायड्रोजनचा पुरवठा केला जाणार नाही, तर फक्त 20% हायड्रोजन आणि 80% नैसर्गिक वायू असलेल्या इंधन मिश्रणाने पुरवले जाईल.हा प्लांट दरवर्षी 20,000 हायड्रोजन इंधन सेल वाहनांच्या बरोबरीचा वापर करेल, परंतु हा अनुभव जपान आणि त्यापुढील मोठ्या हायड्रोजन उर्जा विकासाची सुरुवात असेल.

हायड्रोजनचे साठे थेट पॉवर प्लांटच्या प्रदेशावर साठवले जातील आणि भूकंप किंवा इतर नैसर्गिक आपत्तीच्या परिस्थितीतही, स्टेशनमध्ये इंधन असेल, स्टेशन महत्त्वपूर्ण संप्रेषणांपासून तोडले जाणार नाही. 2020 पर्यंत, कोबे बंदरात मोठ्या हायड्रोजन आयातीसाठी पायाभूत सुविधा असतील कारण कावासाकी हेवी इंडस्ट्रीज जपानमध्ये हायड्रोजन पॉवर प्लांटचे मोठे नेटवर्क विकसित करण्याची योजना आखत आहे.