नैसर्गिक हायड्रोजन साठे भूमिगत साठवणुकीसाठी वापरले जाऊ शकतात, असे अभ्यासातून सूचित

जागतिक ऊर्जा प्रणाली जीवाश्म इंधनांपासून दूर नेणे हे एका दिसण्यात सोप्या पण प्रत्यक्षात गुंतागुंतीच्या लॉजिस्टिक समस्येवर अवलंबून आहे: पुरवठा मागणीपेक्षा जास्त असताना मोठ्या प्रमाणात हायड्रोजनचे काय करावे. एका नवीन अभ्यासात असे प्रस्तावित केले आहे की नैसर्गिकरित्या आढळणारे हायड्रोजन साठे — जे भूगर्भीय रचना आधीच हा वायू धारण करतात — त्यांचा भूमिगत साठवणुकीच्या ठिकाणां म्हणून पुनर्वापर केला जाऊ शकतो, ज्यामुळे एका नैसर्गिक संसाधनाचे शून्य-कार्बन अर्थव्यवस्थेला आवश्यक असलेल्या पायाभूत सुविधांच्या भागात रूपांतर होऊ शकते.

इंटरेस्टिंग इंजिनिअरिंगने अहवाल दिलेला हा निष्कर्ष अशा वेळी आला आहे जेव्हा सरकारे आणि उद्योग जड उद्योग, जहाज वाहतूक, विमान वाहतूक आणि दीर्घकालीन वीज यासाठी स्वच्छ पर्याय म्हणून हायड्रोजनवर संसाधने ओतत आहेत. तो हायड्रोजन तयार करणे हे आव्हानाचे फक्त अर्धे आहे. संक्रमण ज्या प्रमाणात अपेक्षित आहे त्या प्रमाणात त्याची साठवणूक करणे हे दुसरे अर्धे आहे, आणि या अर्ध्याकडे दुर्लक्ष झाले आहे.

हायड्रोजन साठवणूक हा का गहाळ दुवा आहे

हायड्रोजन हे सर्वात हलके मूलद्रव्य आणि सर्वात लहान रेणू आहे, त्यामुळे ते धरून ठेवणे अत्यंत कठीण जाते. ते इतर वायू धारण करणाऱ्या पदार्थांमधून बाहेर पडते, अनेक धातूंना ठिसूळ करते, आणि संकुचित किंवा थंड केल्याशिवाय प्रचंड आकारमान व्यापते. या गुणधर्मांमुळे जमिनीवरील साठवणूक महाग आणि मर्यादित क्षमतेची होते.

समस्येचे प्रमाण हेच नवीन अभ्यासाला प्रासंगिक बनवते. जगाला शून्य-कार्बन ऊर्जेकडे नेण्यासाठी प्रचंड प्रमाणात हायड्रोजन साठवणे आवश्यक आहे, केवळ मागणीतील दैनंदिन चढ-उतार स smoothing करण्याइतके नाही तर हंगामांमध्ये ऊर्जा वाहून नेणे, औद्योगिक समूहांना आधार देणे, आणि उत्पादन अधूनमधून असताना निर्यात-आयात साखळ्या चालू ठेवण्याइतके.

नवीकरणीय वीज निर्मिती स्वभावतः बदलणारी असते. सौर उत्पादन उन्हाळ्यातील दुपारी शिखरावर असते; वारा हवामानाच्या पद्धतींनुसार चालतो, मागणीच्या वक्रांनुसार नाही. जर वीज भरपूर असताना हायड्रोजन तयार केला जातो आणि ती कमी असताना वापरला जातो, तर साठवणूक क्षमता हा संपूर्ण मॉडेल फिरणारा मध्यबिंदू बनतो. ती नसल्यास, अतिरिक्त नवीकरणीय निर्मिती कमी केली जाते आणि हायड्रोजनची भूमिका कोनशिलातील उपयोगांपुरती मर्यादित होते.

अभ्यासात काय सुचवले आहे

संशोधन असे मांडते की नैसर्गिक हायड्रोजन साठे — औद्योगिक प्रक्रियेऐवजी भूगर्भीय पद्धतीने तयार झालेले संचय — साठवणुकीची पात्रे म्हणूनही काम करू शकतात. आतल्या वायूचे केवळ उत्खनन करण्यासाठी ड्रिलिंग करण्याऐवजी, ऑपरेटर तीच सीलबंद रचना अन्यत्र तयार केलेला हायड्रोजन इंजेक्ट करण्यासाठी आणि नंतर काढण्यासाठी वापरू शकतात.

यामागील तर्क पुनर्वापराचा आहे. भूगर्भीय कालखंडांपासून हायड्रोजन धारण करणाऱ्या साठ्याने आधीच सिद्ध केले आहे की तो रेणू धरून ठेवू शकतो. कोणत्याही साठवणूक प्रकल्पासाठी ही सर्वात कठीण अभियांत्रिकी आवश्यकता असते, आणि नैसर्गिक साठ्यांनी लाखो वर्षांची चाचणी प्रभावीपणे उत्तीर्ण केली आहे.

हा प्रस्ताव नैसर्गिक हायड्रोजनचे मूल्य कसे ठरवले जाते हे देखील पुन्हा मांडतो. अशा साठ्यांना केवळ संपणारे संसाधन म्हणून वागणूक दिली तर त्यांचे मूल्य त्यात असलेल्या वायूपुरते मर्यादित राहते. त्यांना पायाभूत सुविधा म्हणूनही वागणूक दिली तर त्यांची उपयुक्तता सुरुवातीच्या उत्खनन टप्प्यापलीकडे विस्तारते — हा विचार बदल या ठिकाणांचे सर्वेक्षण, परवाने आणि विकास कसा केला जातो हे बदलू शकतो.

भूगर्भीय रचना आकर्षक पर्याय का आहेत

सिद्ध धारणक्षमता

मुख्य फायदा असा की नैसर्गिक साठा ही व्याख्येनेच अशी जागा आहे जिथे हायड्रोजन स्थिर राहिला आहे. वायू जागच्या जागी ठेवणारे कॅपरॉक आणि ट्रॅपिंग स्ट्रक्चर हीच वैशिष्ट्ये इंजेक्ट केलेला हायड्रोजन दूर जाण्यापासून रोखतील.

पृष्ठभागावरील सुविधा ज्याच्याशी तोडीस पोहोचू शकत नाहीत असे प्रमाण

जमिनीवरील पर्याय — दाबयुक्त टाक्या आणि क्रायोजेनिक पात्रे — सुप्रसिद्ध आहेत पण प्रमाण वाढवणे महाग आहे. भूगर्भीय साठवणूक, याउलट, भूमिगत छिद्र जागेच्या प्रचंड आकारमानाचा वापर करते. ही क्षमता तफावत हंगामी साठवणुकीची नेमकी मागणी आहे.

कमी नवीन जमीन आणि पृष्ठभागावरील व्यत्यय

विद्यमान भूमिगत रचनांचा पुनर्वापर केल्यास कमी नवीन पृष्ठभाग सुविधा, कमी जमीन वापर, आणि शून्यापासून तुलनीय पृष्ठभाग साठवणूक उभारण्यापेक्षा परवानगीचा मार्ग लहान असू शकतो.

हे फायदे अन्य भूगर्भीय साठवणूक दृष्टिकोनांमागील तर्काशी जुळतात, जे हायड्रोजन पायाभूत सुविधांबद्दलच्या चर्चेत आधीच आहेत. अभ्यासाचे योगदान म्हणजे हा तर्क केवळ भौतिक गुणधर्मांसाठी निवडलेल्या रचनांपुरता मर्यादित न ठेवता विशेषतः नैसर्गिकरित्या हायड्रोजन आढळणाऱ्या साठ्यांपर्यंत वाढवणे.

अजूनही शिल्लक असलेले अडथळे

हायड्रोजनची भूमिगत साठवणूक ही सोडवलेली समस्या नाही. नैसर्गिक साठे मोठ्या प्रमाणावर वापरण्यापूर्वी अनेक प्रश्नांची उत्तरे आवश्यक आहेत:

• वारंवार चक्रांमध्ये सीलिंगची अखंडता. साठवणुकीत इंजेक्शन आणि काढणी समाविष्ट असते, एकच स्थिर चार्ज नाही. वारंवार दाब बदलांमुळे तीच भूगर्भीय अडथळे ताणली जातात ज्यांनी दीर्घकाळ वायू अबाधित धरून ठेवला होता.
• भू-रासायनिक अभिक्रिया. हायड्रोजन काही परिस्थितींमध्ये अभिक्रियाशील असतो. खनिजे आणि अवशिष्ट द्रवांशी संपर्कामुळे वायू, खडक, किंवा दोन्ही अशा प्रकारे बदलू शकतात ज्यामुळे पुनर्प्राप्ती कमी होते.
• सूक्ष्मजीवी क्रियाकलाप. भूमिगत वातावरणात सूक्ष्मजीव समुदाय असतात, आणि हायड्रोजन त्यांपैकी काहींसाठी ऊर्जास्रोत आहे. उपभोगामुळे होणारे नुकसान प्रकल्पाचे अर्थशास्त्र कमकुवत करू शकते.
• देखरेख आणि पडताळणी. ऑपरेटरांना विश्वास असावा लागतो की साठवलेला हायड्रोजन जिथे ठेवला आहे तिथेच राहतो, ज्यासाठी मोठ्या भूमिगत आकारमानांवर विश्वासार्ह संवेदन आवश्यक आहे.
• नियामक चौकटी. नैसर्गिक हायड्रोजन उत्खननावरील नियम आणि साठवणुकीवरील नियम एकच असतीलच असे नाही, आणि दुहेरी-उद्देशाचे ठिकाण विद्यमान श्रेणींमध्ये न मावणारे ठरू शकते.

यापैकी कोणताही अडथळा नैसर्गिक साठ्यांपुरता विशिष्ट नाही; प्रत्येक कोणत्याही भूगर्भीय हायड्रोजन साठवणूक योजनेला काही स्वरूपात लागू होतो. अभ्यास जे जोडतो ते म्हणजे आता त्यांचे मूल्यांकन करावे लागणारे विशिष्ट क्षेत्र.

व्यापक ऊर्जा संक्रमणात हे कुठे बसते

ही कल्पना दोन उदयोन्मुख क्षेत्रांच्या छेदनबिंदूवर आहे. एक म्हणजे नैसर्गिक हायड्रोजनचा शोध, ज्याकडे संभाव्य कमी-खर्च, कमी-कार्बन ऊर्जास्रोत म्हणून वाढती आवड आहे. दुसरे म्हणजे मोठ्या प्रमाणावरील ऊर्जा साठवणूक, जी खोल कार्बन-मुक्तीकरणासाठी पूर्वअट म्हणून मोठ्या प्रमाणावर ओळखली जाते.

जर नैसर्गिक साठे दोन्ही उद्दिष्टे पूर्ण करू शकत असतील, तर त्यांच्या विकासाचे अर्थशास्त्र सुधारते. विकासक ड्रिलिंग आणि वैशिष्ट्यीकरण कार्याचे समर्थन अंशतः उत्पादित वायूच्या मूल्यातून आणि अंशतः निर्माण झालेल्या साठवणूक क्षमतेच्या मूल्यातून करू शकतो — एका भूगर्भीय मालमत्तेतून दोन उत्पन्न प्रवाह. हे एकत्रित प्रकरण केवळ उत्खननावर पात्र ठरू न शकणारे प्रकल्प व्यवहार्य बनवू शकते.

या संकल्पनेचा ऊर्जा व्यापारावरही परिणाम होतो. योग्य भूगर्भशास्त्र असलेले देश स्वतःला साठवणूक केंद्रे म्हणून स्थान देऊ शकतात, ज्यांची नवीकरणीय संसाधने भरपूर पण भूमिगत पर्याय मर्यादित असलेल्या शेजाऱ्यांना क्षमता देऊ शकतात. त्या चौकटीत साठवणूक केवळ देशांतर्गत आधार न राहता निर्यातयोग्य सेवा बनते.

पुढे काय पाहावे

हा अभ्यास प्रात्यक्षिकापेक्षा प्रस्ताव आहे. अल्पकालीन प्रश्न व्यावहारिक आहेत: कोणते साठे योग्य आहेत, इंजेक्ट केलेला हायड्रोजन त्यांमध्ये काळानुसार कसा वागतो, आणि या ठिकाणी वायूचे कंडिशनिंग व वाहतूक यांचा खर्च पर्यायांशी तुलनेने अनुकूल आहे का.

पायलट प्रकल्प आणि तपशीलवार भूगर्भीय वैशिष्ट्यीकरण हे ठरवतील की ही संकल्पना सूचनेपासून मानक प्रथेपर्यंत पोहोचते का. सध्या, अभ्यासाचा मुख्य युक्तिवाद सरळ आहे — शून्य-कार्बन ऊर्जेकडे संक्रमणासाठी प्रचंड प्रमाणात हायड्रोजन साठवणे आवश्यक आहे, आणि नैसर्गिक हायड्रोजन निर्माण करणारे भूगर्भशास्त्र ते धरून ठेवण्यासाठी योग्य असू शकते. हे वचन वास्तविक साठ्यांशी संपर्कात टिकते का, हा प्रश्न येणारी वर्षे संशोधनाद्वारे उत्तर देतील.

हा लेख इंटरेस्टिंग इंजिनिअरिंगच्या अहवालावर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.