ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಸರ್‌ಗಳ ವಿಧಗಳು ಮತ್ತು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಉತ್ಪಾದನಾ ವಿಧಾನಗಳು: ರಾಷ್ಟ್ರೀಯ ಹಸಿರು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಮಿಷನ್  

ನವದೆಹಲಿ / ಮಾನೇಸರ್: ಹವಾಮಾನ ವೈಪರೀತ್ಯ ನಿಯಂತ್ರಣ ಮತ್ತು ಇಂಗಾಲದ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಗಣನೀಯವಾಗಿ ತಗ್ಗಿಸಲು ಕಠಿಣ ಕೈಗಾರಿಕಾ ವಲಯಗಳಾದ (Hard-to-abate sectors) ಉಕ್ಕು, ರಸಗೊಬ್ಬರ, ತೈಲ ಸಂಸ್ಕರಣೆ ಮತ್ತು ಸಾರಿಗೆಗೆ ಹಸಿರು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ (Green Hydrogen) ಜಾಗತಿಕ ಇಂಧನ ಪರಿಹಾರವಾಗಿ ಹೊರಹೊಮ್ಮಿದೆ.

೨೦೨೬ ರ ಸೆಪ್ಟೆಂಬರ್ ೨೪ ರಂದು, ಪ್ರಮುಖ ವಾಹನ ತಯಾರಿಕಾ ಸಂಸ್ಥೆ ಮಾರುತಿ ಸುಜುಕಿ ಇಂಡಿಯಾ ಲಿಮಿಟೆಡ್ ಹರಿಯಾಣದ ಮಾನೇಸರ್‌ನಲ್ಲಿ ತನ್ನ ಮೊದಲ ೩೦೦ ಕಿಲೋವ್ಯಾಟ್ (300 kW) ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಹಸಿರು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಸರ್ ಸ್ಥಾವರವನ್ನು ನಿಯೋಜಿಸಿದೆ. ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಸೌರಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಳಸಿ ಉತ್ಪಾದಿಸಲಾದ ಈ ಹಸಿರು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅನ್ನು ವಾಹನ ತಯಾರಿಕಾ ಘಟಕದ ಇಂಧನ ಅಗತ್ಯಗಳಿಗಾಗಿ ನೈಸರ್ಗಿಕ ಅನಿಲದೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸಿ (Blending) ಬಳಸಲಾಗುತ್ತಿದೆ.

೧. ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಬಣ್ಣ ಸಂಕೇತಗಳು (Hydrogen Colour Code Matrix):

ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಪ್ರಕೃತಿಯಲ್ಲಿ ಮುಕ್ತ ಅನಿಲ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಸುಲಭವಾಗಿ ದೊರೆಯುವುದಿಲ್ಲ. ಉತ್ಪಾದನಾ ವಿಧಾನ ಮತ್ತು ಹೊರಸೂಸುವ ಇಂಗಾಲದ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಇದನ್ನು ವಿವಿಧ ಬಣ್ಣಗಳಿಂದ ವರ್ಗೀಕರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ:

ಬೂದು (Grey)ನೈಸರ್ಗಿಕ ಅನಿಲದ ಸ್ಟೀಮ್ ಮೀಥೇನ್ ರಿಫಾರ್ಮಿಂಗ್ (SMR).ನೀಲಿ (Blue)ನೈಸರ್ಗಿಕ ಅನಿಲದ SMR ವಿಧಾನ, ಆದರೆ $CO_2$ ಅನ್ನು ಸೆರೆಹಿಡಿದು ಸಂಗ್ರಹಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ (CCS – Carbon Capture & Storage).ಕಪ್ಪು / ಕಂದು (Black/Brown)ಕಲ್ಲಿದ್ದಲಿನ ಅನಿಲೀಕರಣ (Coal Gasification).ಪಿಂಕ್ (Pink)ಪರಮಾಣು ಶಕ್ತಿ (Nuclear Power) ಯಿಂದ ಉತ್ಪಾದಿಸಿದ ವಿದ್ಯುತ್ ಬಳಸಿ ನೀರಿನ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆ.ಹಳದಿ (Yellow)ಸೌರಶಕ್ತಿ ಅಥವಾ ಗ್ರಿಡ್‌ನ ಮಿಶ್ರ ವಿದ್ಯುತ್ (ಪಳೆಯುಳಿಕೆ + ನವೀಕರಿಸಬಹುದಾದ) ಬಳಸಿ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆ.ಟರ್ಕೋಯಿಸ್ (Turquoise)ಮೀಥೇನ್ ಪೈರೋಲಿಸಿಸ್ (Methane Pyrolysis) – ಮೀಥೇನ್ ಅನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಮತ್ತು ಘನ ಇಂಗಾಲವಾಗಿ ವಿಭಜಿಸುವುದು.ಬಿಳಿ (White)ಭೂಮಿಯ ಹೊರಪದರದಲ್ಲಿ ನೈಸರ್ಗಿಕವಾಗಿ ಸಿಗುವ ಭೂವೈಜ್ಞಾನಿಕ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ (Geological Hydrogen).

೨. ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಸರ್‌ಗಳ ಪ್ರಮುಖ ವಿಧಗಳು ಮತ್ತು ಕಾರ್ಯವೈಖರಿ:

ವಿದ್ಯುಚ್ಛಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಳಸಿ ನೀರನ್ನು ($H_2O$) ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ($H_2$) ಮತ್ತು ಆಮ್ಲಜನಕವಾಗಿ ($O_2$) ವಿಭಜಿಸುವ ಉಪಕರಣವೇ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಸರ್.

 ನೀರು (H2O) + ವಿದ್ಯುತ್ (ಸೌರ/ಪವನ) ───[ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಸರ್ ]───> ಹೈಡ್ರೋಜನ್ (H2) + ಆಮ್ಲಜನಕ (O2)

ಅ. ಆಲ್ಕಲೈನ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಸರ್‌ಗಳು (Alkaline Electrolysers – AEL):

• ಕಾರ್ಯ ವಿಧಾನ: ಪೊಟ್ಯಾಸಿಯಮ್ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸೈಡ್ (KOH) ಅಥವಾ ಸೋಡಿಯಂ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸೈಡ್ (NaOH) ದ್ರವ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯವನ್ನು (Electrolyte) ಬಳಸುತ್ತವೆ.

• ಕಾರ್ಯಾಚರಣಾ ತಾಪಮಾನ: ಮಧ್ಯಮ ತಾಪಮಾನ (60°C ನಿಂದ 90°C).

• ಸಾಮರ್ಥ್ಯ & ವೆಚ್ಚ: ಮಾರುಕಟ್ಟೆಯಲ್ಲಿ ಲಭ್ಯವಿರುವ ಅತ್ಯಂತ ಹಳೆಯ, ಪಕ್ವ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ವೆಚ್ಚದ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ. ವಿದ್ಯುತ್ ದಕ್ಷತೆ 65% ರಿಂದ 75%.

• ಮಿತಿ: ನಿರಂತರ ವಿದ್ಯುತ್ ಪೂರೈಕೆಗೆ ಸೂಕ್ತ; ಏರಿಳಿತವಾಗುವ (Fluctuating) ಸೌರ ಅಥವಾ ಪವನ ಶಕ್ತಿಗೆ ತಕ್ಷಣ ಸ್ಪಂದಿಸುವುದಿಲ್ಲ.

ಆ. ಪ್ರೋಟಾನ್ ವಿನಿಮಯ ಪೊರೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಸರ್‌ಗಳು (PEM – Proton Exchange Membrane):

• ಕಾರ್ಯ ವಿಧಾನ: ಪ್ರೋಟಾನ್‌ಗಳನ್ನು ರವಾನಿಸುವ ಘನ ಪಾಲಿಮರ್ ಪೊರೆಯನ್ನು (Solid Polymer Membrane) ಬಳಸುತ್ತವೆ.

• ವೈಶಿಷ್ಟ್ಯಗಳು: ತ್ವರಿತ ಆರಂಭ (Rapid dynamic response) ಮತ್ತು ಅಡಕವಾದ ವಿನ್ಯಾಸ (Compact). ಏರಿಳಿತವಾಗುವ ನವೀಕರಿಸಬಹುದಾದ ಸೌರ/ಪವನ ಶಕ್ತಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸಲು ಅತ್ಯಂತ ಸೂಕ್ತ. ಶುದ್ಧ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ.

• ದಕ್ಷತೆ: 65% ರಿಂದ 82%.

• ಮಿತಿ: ದುಬಾರಿ ಪ್ಲಾಟಿನಂ ಮತ್ತು ಇರಿಡಿಯಮ್‌ನಂತಹ ನೋಬಲ್ ಲೋಹಗಳನ್ನು ವೇಗವರ್ಧಕವಾಗಿ (Catalyst) ಬಳಸುವುದರಿಂದ ಬಂಡವಾಳ ವೆಚ್ಚ (CAPEX) ಹೆಚ್ಚು.

ಇ. ಘನ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಸರ್ ಕೋಶಗಳು (SOEC – Solid Oxide Electrolysis Cells):

• ಕಾರ್ಯ ವಿಧಾನ: ಆಮ್ಲಜನಕ ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ರವಾನಿಸುವ ಘನ ಸಿರಾಮಿಕ್ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯವನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ.

• ಕಾರ್ಯಾಚರಣಾ ತಾಪಮಾನ: ಅತಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನ (600°C ನಿಂದ 1000°C).

• ವೈಶಿಷ್ಟ್ಯಗಳು: ಉಗಿ (Steam) ಬಳಸಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವುದರಿಂದ ವಿದ್ಯುತ್ ಬೇಡಿಕೆ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ಕೈಗಾರಿಕಾ ತ್ಯಾಜ್ಯ ಶಾಖವನ್ನು (Industrial Waste Heat) ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳುವ ಉಕ್ಕು ಮತ್ತು ಸಿಮೆಂಟ್ ಸ್ಥಾವರಗಳಿಗೆ ಅತ್ಯಂತ ಸೂಕ್ತ.

• ದಕ್ಷತೆ: ೯೦% ಕ್ಕೂ ಹೆಚ್ಚು (ತ್ಯಾಜ್ಯ ಶಾಖ ಬಳಸಿದಾಗ ಸುಮಾರು ೧೦೦%).

• ಮಿತಿ: ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಿಂದಾಗಿ ಉಪಕರಣ ಸವೆತ (Material stress) ಹೆಚ್ಚು ಹಾಗೂ ನಿಧಾನಗತಿಯ ಆರಂಭ.

೩. ರಾಷ್ಟ್ರೀಯ ಹಸಿರು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಮಿಷನ್ (National Green Hydrogen Mission):

ಭಾರತವನ್ನು ಹಸಿರು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಉತ್ಪಾದನೆ, ಬಳಕೆ ಮತ್ತು ರಫ್ತಿನ ಜಾಗತಿಕ ಕೇಂದ್ರವನ್ನಾಗಿ ರೂಪಿಸಲು ಕೇಂದ್ರ ಸಚಿವ ಸಂಪುಟವು ೨೦೨೩ ರ ಜನವರಿ ೪ ರಂದು ಈ ಮಿಷನ್‌ಗೆ ಅನುಮೋದನೆ ನೀಡಿತು.

• ಆರಂಭಿಕ ಆರ್ಥಿಕ ಹಂಚಿಕೆ: ₹೧೯,೭೪೪ ಕೋಟಿ.

• ೨೦೩೦ ರ ಪ್ರಮುಖ ಗುರಿಗಳು:

  1. ವಾರ್ಷಿಕ ಕನಿಷ್ಠ ೫ ಮಿಲಿಯನ್ ಮೆಟ್ರಿಕ್ ಟನ್ (5 MMTPA) ಹಸಿರು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಉತ್ಪಾದನಾ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ.

  2. ಸುಮಾರು ೧೨೫ ಗಿಗಾವ್ಯಾಟ್ (125 GW) ಹೆಚ್ಚುವರಿ ನವೀಕರಿಸಬಹುದಾದ ಇಂಧನ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಜೋಡಣೆ.

  3. ₹೮ ಲಕ್ಷ ಕೋಟಿಗೂ ಅಧಿಕ ಹೂಡಿಕೆ ಆಕರ್ಷಣೆ.

  4. ೬ ಲಕ್ಷಕ್ಕೂ ಹೆಚ್ಚು ಹಸಿರು ಉದ್ಯೋಗಗಳ ಸೃಷ್ಟಿ.

  5. ವಾರ್ಷಿಕ ಸುಮಾರು ೫೦ ಮಿಲಿಯನ್ ಮೆಟ್ರಿಕ್ ಟನ್ ಹಸಿರುಮನೆ ಅನಿಲ (GHG) ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ ಕಡಿತ.

  6. ಪಳೆಯುಳಿಕೆ ಇಂಧನ ಆಮದು ವೆಚ್ಚದಲ್ಲಿ ₹೧ ಲಕ್ಷ ಕೋಟಿಗೂ ಹೆಚ್ಚು ಉಳಿತಾಯ.

• ಸೈಟ್ ಯೋಜನೆ (SIGHT – Strategic Interventions for Green Hydrogen Transition):

  • ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಸರ್ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ (PLI ಮಾದರಿ ಪ್ರೋತ್ಸಾಹ) ಮತ್ತು ಹಸಿರು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಉತ್ಪಾದನಾ ವೆಚ್ಚ ತಗ್ಗಿಸಲು ಆರ್ಥಿಕ ನೆರವು ಒದಗಿಸುವ ಉಪ-ಯೋಜನೆ.

೪. ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಸಂಗ್ರಹಣೆ ಮತ್ತು ಬಳಕೆ:

• ಸಂಗ್ರಹಣಾ ವಿಧಾನಗಳು:

  • ಸಂಕುಚಿತ ಅನಿಲ (Compressed Gas): ೩೫೦ ರಿಂದ ೭೦೦ ಬಾರ್ ಅಧಿಕ ಒತ್ತಡದ ಟ್ಯಾಂಕ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಸಂಗ್ರಹ.

  • ದ್ರವೀಕೃತ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ (Liquid Hydrogen): ಅತೀ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನವಾದ -೨೫೩°C (ಕ್ರಯೋಜೆನಿಕ್) ನಲ್ಲಿ ದ್ರವರೂಪದಲ್ಲಿಡುವುದು.

  • ಘನ-ಸ್ಥಿತಿ ಸಂಗ್ರಹಣೆ (Solid-state): ಮೆಟಲ್ ಹೈಡ್ರೈಡ್‌ಗಳ (Metal Hydrides) ಬಳಕೆ.

  • ರಾಸಾಯನಿಕ ವಾಹಕಗಳು: ಅಮೋನಿಯಾ ($NH_3$) ಮತ್ತು ಲಿಕ್ವಿಡ್ ಆರ್ಗ್ಯಾನಿಕ್ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಕ್ಯಾರಿಯರ್ಸ್ (LOHC).

• ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳು: ಹಸಿರು ಉಕ್ಕು (Green Steel), ಹಸಿರು ಅಮೋನಿಯಾ/ರಸಗೊಬ್ಬರ ತಯಾರಿಕೆ, ತೈಲ ಸಂಸ್ಕರಣಾಗಾರಗಳಲ್ಲಿ ಡಿಸಲ್ಫರೈಸೇಶನ್, ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಇಂಧನ ಕೋಶ ವಾಹನಗಳು (FCEV) ಮತ್ತು ನೈಸರ್ಗಿಕ ಅನಿಲ ಪೈಪ್‌ಲೈನ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಬ್ಲೆಂಡಿಂಗ್.

ಪರೀಕ್ಷಾ ದೃಷ್ಟಿಯಿಂದ ಪ್ರಮುಖಾಂಶಗಳು (Quick Revision Matrix):

ಆಲ್ಕಲೈನ್ (AEL)KOH ದ್ರವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್; ಅತ್ಯಂತ ಅಗ್ಗ ಮತ್ತು ಪ್ರಬುದ್ಧ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ.PEM ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಸರ್ಘನ ಪಾಲಿಮರ್ ಪೊರೆ; ವೇಗದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ; ಸೌರ/ಪವನ ವಿದ್ಯುತ್‌ಗೆ ಅತ್ಯುತ್ತಮ.SOEC ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಸರ್ಸಿರಾಮಿಕ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್; 600°C–1000°C; ಗರಿಷ್ಠ ದಕ್ಷತೆ (ತ್ಯಾಜ್ಯ ಶಾಖ ಬಳಕೆ).ಮಿಷನ್ ಅನುಮೋದನೆ೪ ಜನವರಿ ೨೦೨೩ (ಬಜೆಟ್: ₹೧೯,೭೪೪ ಕೋಟಿ).೨೦೩೦ ರ ಉತ್ಪಾದನಾ ಗುರಿ೫ MMTPA (ಮಿಲಿಯನ್ ಮೆಟ್ರಿಕ್ ಟನ್ ಪ್ರತಿ ವರ್ಷ).ಅನುಷ್ಠಾನ ಉಪ-ಯೋಜನೆSIGHT (ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಸರ್ ತಯಾರಿಕೆಗೆ ಉತ್ತೇಜನ).ದ್ರವೀಕರಣ ತಾಪಮಾನ-೨೫೩°C (ಕ್ರಯೋಜೆನಿಕ್ ಸ್ಥಿತಿ).ಇತ್ತೀಚಿನ ಬೆಳವಣಿಗೆಮಾರುತಿ ಸುಜುಕಿ ಮಾನೇಸರ್ ಘಟಕದಲ್ಲಿ 300 kW ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಸರ್ ಕಾರ್ಯಾರಂಭ (೨೪ ಸೆಪ್ಟೆಂಬರ್ ೨೦೨೬).