இயற்கை ஹைட்ரஜன் நீர்த்தேக்கங்கள் நிலத்தடி சேமிப்பாகப் பயன்படலாம், ஆய்வு கூறுகிறது

உலக எரிசக்தி அமைப்பை புதைபடிவ எரிபொருட்களிலிருந்து விலக்குவது, எளிமையாகத் தோன்றும் ஒரு தளவாடச் சிக்கலைத் தீர்ப்பதைப் பொறுத்தது: விநியோகம் தேவையை மிஞ்சும்போது அதிக அளவிலான ஹைட்ரஜனை என்ன செய்வது. இயற்கையாக உருவாகும் ஹைட்ரஜன் நீர்த்தேக்கங்கள் — ஏற்கனவே இந்த வாயுவைக் கொண்டுள்ள புவியியல் அமைப்புகள் — நிலத்தடி சேமிப்பு தளங்களாக மறுபயன்படுத்தப்படலாம் என்று ஒரு புதிய ஆய்வு முன்மொழிகிறது; இது ஒரு இயற்கை வளத்தை பூஜ்ய-கார்பன் பொருளாதாரத்திற்குத் தேவையான உள்கட்டமைப்பின் ஒரு பகுதியாக மாற்றுகிறது.

Interesting Engineering நிறுவனம் அறிவித்த இந்தக் கண்டுபிடிப்பு, கனரக தொழில், கப்பல் போக்குவரத்து, விமானப் போக்குவரத்து மற்றும் நீண்ட கால மின்சாரத்திற்கான தூய்மையான மாற்றாக அரசுகளும் தொழில்துறைகளும் ஹைட்ரஜனில் வளங்களைக் கொட்டி வரும் நேரத்தில் வெளிவந்துள்ளது. அந்த ஹைட்ரஜனை உற்பத்தி செய்வது பாதி சவால் மட்டுமே. மாற்றம் குறிக்கும் அளவில் அதைச் சேமிப்பது மறுபாதி, மேலும் அதுவே மிகக் குறைவான கவனம் பெற்ற பாதி.

ஹைட்ரஜன் சேமிப்பு ஏன் காணாமல் போன இணைப்பு

ஹைட்ரஜன் மிக இலகுவான தனிமம் மற்றும் மிகச் சிறிய மூலக்கூறு, எனவே அதை அடக்குவது மிகவும் கடினம். மற்ற வாயுக்களைத் தாங்கும் பொருட்கள் வழியாக அது தப்பிவிடும், பல உலோகங்களை உடையச் செய்யும், மேலும் அழுத்தப்படுத்தப்படாவிட்டால் அல்லது குளிர்விக்கப்படாவிட்டால் மிகப் பெரிய அளவை ஆக்கிரமிக்கும். இந்தப் பண்புகள் நிலமேல் சேமிப்பை விலை உயர்ந்ததாகவும் திறன் குறைந்ததாகவும் ஆக்குகின்றன.

சிக்கலின் அளவே புதிய ஆய்வைப் பொருத்தமானதாக்குகிறது. உலகை பூஜ்ய-கார்பன் எரிசக்திக்கு மாற்றுவதற்கு ஏராளமான ஹைட்ரஜனைச் சேமிக்க வேண்டும்; தினசரி தேவை ஏற்ற இறக்கங்களைச் சமன் செய்யும் அளவு மட்டுமல்ல, பருவங்கள் முழுவதும் எரிசக்தியைக் கொண்டு செல்லவும், தொழில்துறை குவியங்களைத் தாங்கவும், உற்பத்தி இடைவிடாதபோது ஏற்றுமதி மற்றும் இறக்குமதி சங்கிலிகளை இயக்கவும் போதுமான அளவு தேவை.

புதுப்பிக்கத்தக்க மின்சார உற்பத்தி இயற்கையாகவே மாறுபடும். சூரிய உற்பத்தி கோடை மதியங்களில் உச்சத்தை அடையும்; காற்று தேவை வளைவுகளை விட வானிலை முறைகளைப் பின்பற்றும். மின்சாரம் ஏராளமாக இருக்கும்போது ஹைட்ரஜன் தயாரிக்கப்பட்டு, அது பற்றாக்குறையாக இருக்கும்போது பயன்படுத்தப்பட்டால், சேமிப்புத் திறன் முழு மாதிரியும் சுழலும் மையமாக மாறும். அது இல்லாமல், அதிகப்படியான புதுப்பிக்கத்தக்க உற்பத்தி குறைக்கப்படும், ஹைட்ரஜனின் பங்கு சிறப்புப் பயன்பாடுகளுக்குச் சுருங்கும்.

ஆய்வு என்ன முன்மொழிகிறது

தொழில்துறை செயலாக்கத்தின் மூலம் அல்லாமல் புவியியல் ரீதியாக உருவான திரட்சிகளான இயற்கை ஹைட்ரஜன் நீர்த்தேக்கங்கள், சேமிப்புக் கலன்களாகவும் இரட்டைப் பங்காற்ற முடியும் என்று இந்த ஆராய்ச்சி வாதிடுகிறது. உள்ளே உள்ள வாயுவை மட்டும் பிரித்தெடுக்கத் துளையிடுவதற்குப் பதிலாக, இயக்குபவர்கள் அதே மூடப்பட்ட அமைப்புகளைப் பயன்படுத்தி வேறு இடங்களில் உற்பத்தி செய்யப்பட்ட ஹைட்ரஜனை உட்செலுத்தி, பின்னர் எடுக்கலாம்.

இதன் தர்க்கம் மறுபயன்பாட்டின் தர்க்கம். புவியியல் கால அளவுகளில் ஹைட்ரஜனைத் தாங்கிய ஒரு நீர்த்தேக்கம், அந்த மூலக்கூறை அடக்க முடியும் என்பதை ஏற்கனவே நிரூபித்துள்ளது. எந்தச் சேமிப்புத் திட்டத்திற்கும் அந்த அடக்கம் தான் மிகக் கடினமான பொறியியல் தேவை, மேலும் இயற்கை நீர்த்தேக்கங்கள் பல்லாயிரம் ஆண்டுகள் நீடிக்கும் ஒரு சோதனையில் திறம்பட தேர்ச்சி பெற்றுள்ளன.

இந்த முன்மொழிவு இயற்கை ஹைட்ரஜன் எவ்வாறு மதிப்பிடப்படுகிறது என்பதையும் மறுவரையறை செய்கிறது. அத்தகைய நீர்த்தேக்கங்கள் தீர்ந்துபோகும் ஒரு வரையறுக்கப்பட்ட வளமாக மட்டுமே கருதப்பட்டால், அவற்றின் மதிப்பு அவை கொண்டிருக்கும் வாயுவுக்கு மட்டுமே. அவை உள்கட்டமைப்பாகவும் கருதப்பட்டால், அவற்றின் பயன்பாடு ஆரம்ப பிரித்தெடுத்தல் கட்டத்திற்கு அப்பாலும் நீண்டுள்ளது — இந்த நிலைப்பாட்டு மாற்றம் இந்தத் தளங்கள் எவ்வாறு ஆய்வு செய்யப்படுகின்றன, உரிமம் வழங்கப்படுகின்றன மற்றும் உருவாக்கப்படுகின்றன என்பதை மாற்றக்கூடும்.

புவியியல் அமைப்புகள் ஏன் கவர்ச்சிகரமான வேட்பாளர்கள்

நிரூபிக்கப்பட்ட அடக்கம்

முதன்மை நன்மை என்னவென்றால், ஒரு இயற்கை நீர்த்தேக்கம் என்பது வரையறையின்படி ஹைட்ரஜன் தங்கியிருந்த ஒரு இடம். வாயுவை இடத்தில் வைத்திருந்த மூடுபாறை மற்றும் பொறி அமைப்புகளே, உட்செலுத்தப்பட்ட ஹைட்ரஜனை விலகிச் செல்லாமல் தடுக்கும் அதே அம்சங்கள்.

மேற்பரப்பு வசதிகள் பொருந்த முடியாத அளவு

நிலமேல் வழிகள் — அழுத்தக் கலன்கள் மற்றும் குறைந்த வெப்பநிலைக் கலன்கள் — நன்கு புரிந்து கொள்ளப்பட்டவை, ஆனால் அளவீட்டில் விலை உயர்ந்தவை. மாறாக, புவியியல் சேமிப்பு நிலத்தடி நுண்துளை இடத்தின் மிகப்பெரிய அளவைப் பயன்படுத்துகிறது. அந்தத் திறன் இடைவெளியே பருவகால சேமிப்பு கோருவது.

குறைவான புதிய நிலம் மற்றும் மேற்பரப்பு இடையூறு

ஏற்கனவே உள்ள நிலத்தடி அமைப்புகளை மறுபயன்படுத்துவது என்பது குறைவான புதிய மேற்பரப்பு வசதிகள், குறைவான நிலப் பயன்பாடு, மற்றும் ஒப்பிடக்கூடிய மேற்பரப்பு சேமிப்பு இருப்பை புதிதாகக் கட்டுவதை விட அனுமதி வழியில் சாத்தியமான குறுகிய பாதை.

இந்த நன்மைகள், ஹைட்ரஜன் உள்கட்டமைப்பு பற்றிய உரையாடலில் ஏற்கனவே இடம்பெற்றுள்ள பிற புவியியல் சேமிப்பு அணுகுமுறைகளுக்குப் பின்னால் உள்ள பகுத்தறிவை எதிரொலிக்கின்றன. இந்த ஆய்வின் பங்களிப்பு, அந்தத் தர்க்கத்தை முற்றிலும் அவற்றின் இயற்பியல் பண்புகளுக்காகத் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட அமைப்புகளுக்கு மட்டுமல்லாமல், ஹைட்ரஜன் இயற்கையாக நிகழும் நீர்த்தேக்கங்களுக்கும் குறிப்பாக விரிவுபடுத்துவதாகும்.

இன்னும் உள்ள தடைகள்

ஹைட்ரஜனின் நிலத்தடி சேமிப்பு தீர்க்கப்பட்ட பிரச்சினை அல்ல. இயற்கை நீர்த்தேக்கங்களை அளவில் பயன்படுத்துவதற்கு முன் பல கேள்விகளுக்குப் பதில்கள் தேவைப்படும்:

• மீண்டும் மீண்டும் சுழற்சிகளில் மூடல் ஒருமைப்பாடு. சேமிப்பு என்பது ஒரே நிலையான நிரப்பு அல்ல, உட்செலுத்தல் மற்றும் வெளியேற்றம் ஆகியவை அடங்கும். மீண்டும் மீண்டும் ஏற்படும் அழுத்த மாற்றங்கள், நீண்ட காலமாக வாயுவை அமைதியாகத் தடுத்த அதே புவியியல் தடைகளை அழுத்துகின்றன.
• புவிவேதியியல் எதிர்வினைகள். சில நிலைமைகளில் ஹைட்ரஜன் வினைத்திறன் கொண்டது. கனிமங்கள் மற்றும் எஞ்சிய திரவங்களுடனான தொடர்பு, வாயு, பாறை அல்லது இரண்டையும் மீட்புத்திறனைக் குறைக்கும் வகையில் மாற்றக்கூடும்.
• நுண்ணுயிர் செயல்பாடு. நிலத்தடி சூழல்கள் நுண்ணுயிர் சமூகங்களைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் ஹைட்ரஜன் அவற்றில் சிலவற்றிற்கு ஒரு எரிசக்தி மூலமாகும். நுகர்வு இழப்புகள் ஒரு திட்டத்தின் பொருளாதாரத்தை அரித்துவிடக்கூடும்.
• கண்காணிப்பு மற்றும் சரிபார்ப்பு. சேமிக்கப்பட்ட ஹைட்ரஜன் அது வைக்கப்பட்ட இடத்திலேயே இருக்கிறது என்பதில் இயக்குபவர்களுக்கு நம்பிக்கை தேவை, இதற்கு பெரிய நிலத்தடி அளவுகள் முழுவதும் நம்பகமான உணர்தல் தேவை.
• ஒழுங்குமுறை கட்டமைப்புகள். இயற்கை ஹைட்ரஜன் பிரித்தெடுத்தலை நிர்வகிக்கும் விதிகளும், சேமிப்பை நிர்வகிக்கும் விதிகளும் ஒரே மாதிரியாக இருக்க வேண்டியதில்லை, மேலும் இரட்டை நோக்கத் தளம் தற்போதுள்ள வகைகளுக்கு இடையில் விழக்கூடும்.

இந்தத் தடைகள் எதுவும் இயற்கை நீர்த்தேக்கங்களுக்கு மட்டுமே உரியவை அல்ல; ஒவ்வொன்றும் ஏதோ ஒரு வடிவில் எந்தப் புவியியல் ஹைட்ரஜன் சேமிப்புத் திட்டத்திற்கும் பொருந்தும். ஆய்வு சேர்ப்பது என்னவென்றால், இப்போது அவை மதிப்பிடப்பட வேண்டிய ஒரு குறிப்பிட்ட அமைப்பை.

பரந்த எரிசக்தி மாற்றத்தில் இது எங்கே பொருந்துகிறது

இந்தக் கருத்து இரண்டு வளர்ந்து வரும் துறைகளின் சந்திப்பில் அமைந்துள்ளது. ஒன்று இயற்கை ஹைட்ரஜனுக்கான ஆய்வு, இது சாத்தியமான குறைந்த விலை, குறைந்த கார்பன் எரிசக்தி மூலமாக வளர்ந்து வரும் ஆர்வத்தை ஈர்த்துள்ளது. மற்றொன்று பெரிய அளவிலான எரிசக்தி சேமிப்பு, இது ஆழ்ந்த கார்பன் நீக்கத்திற்கான முன்நிபந்தனையாக பரவலாக அங்கீகரிக்கப்பட்டுள்ளது.

இயற்கை நீர்த்தேக்கங்கள் இரண்டு நோக்கங்களுக்கும் பயன்பட முடிந்தால், அவற்றை உருவாக்குவதின் பொருளாதாரம் மேம்படும். ஒரு உருவாக்குநர் துளையிடல் மற்றும் பண்புக்கூறு வேலைகளை, உற்பத்தி செய்யப்பட்ட வாயுவின் மதிப்பின் மூலம் ஓரளவும், உருவாக்கப்பட்ட சேமிப்புத் திறனின் மதிப்பின் மூலம் ஓரளவும் நியாயப்படுத்த முடியும் — ஒரு புவியியல் சொத்திலிருந்து இரண்டு வருவாய் ஓட்டங்கள். இந்த ஒருங்கிணைந்த வழக்கு, பிரித்தெடுத்தல் மட்டுமே தகுதியைத் தாண்டாத திட்டங்களை சாத்தியமாக்கக்கூடும்.

இந்தக் கருத்து எரிசக்தி வர்த்தகத்திற்கும் தாக்கங்களைக் கொண்டுள்ளது. பொருத்தமான புவியியல் உள்ள நாடுகள், புதுப்பிக்கத்தக்க வளங்கள் ஏராளமாக இருந்தாலும் நிலத்தடி வழிகள் குறைவாக உள்ள அண்டை நாடுகளுக்கு திறனை வழங்கி, சேமிப்பு மையங்களாக தங்களை நிலைநிறுத்திக் கொள்ள முடியும். அந்த வரையறையில், சேமிப்பு ஒரு உள்நாட்டு இடையகமாக மட்டுமல்லாமல், ஏற்றுமதி செய்யக்கூடிய சேவையாக மாறுகிறது.

அடுத்து கவனிக்க வேண்டியவை

இந்த ஆய்வு ஒரு நிரூபணம் அல்ல, ஒரு முன்மொழிவு. அண்மைக்கால கேள்விகள் நடைமுறை சார்ந்தவை: எந்த நீர்த்தேக்கங்கள் பொருத்தமானவை, உட்செலுத்தப்பட்ட ஹைட்ரஜன் காலப்போக்கில் அவற்றில் எவ்வாறு நடந்துகொள்கிறது, மேலும் வாயுவை இந்தத் தளங்களுக்கு மற்றும் இங்கிருந்து நகர்த்துவதற்கும் பண்படுத்துவதற்குமான செலவுகள் மாற்று வழிகளுடன் சாதகமாக ஒப்பிடுகின்றனவா என்பதே.

முன்னோடித் திட்டங்களும் விரிவான புவியியல் பண்புக்கூறும், இந்தக் கருத்து பரிந்துரையிலிருந்து நிலையான நடைமுறைக்கு நகர்கிறதா என்பதைத் தீர்மானிக்கும். இப்போதைக்கு, ஆய்வின் மைய வாதம் நேரடியானது — பூஜ்ய-கார்பன் எரிசக்திக்கான மாற்றத்திற்கு ஏராளமான அளவிலான ஹைட்ரஜனைச் சேமிக்க வேண்டும், மேலும் இயற்கை ஹைட்ரஜனை உற்பத்தி செய்த புவியியல் அதைத் தாங்குவதற்கும் நன்கு பொருந்தக்கூடும். அந்த வாக்குறுதி உண்மையான நீர்த்தேக்கங்களுடன் தொடர்பு கொண்டு தாக்குப்பிடிக்கிறதா என்பதே வரும் ஆண்டுகளின் ஆராய்ச்சி பதிலளிக்கும் கேள்வி.

இந்தக் கட்டுரை Interesting Engineering நிறுவனத்தின் செய்தி அறிக்கையை அடிப்படையாகக் கொண்டது. அசல் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.