ہائیڈروجن پاور پلانٹس - رجحانات اور امکانات
اگرچہ جوہری پاور پلانٹس کو طویل عرصے سے بہت محفوظ تصور کیا جاتا رہا ہے لیکن 2011 میں جاپان کے فوکوشیما جوہری پاور پلانٹ میں ہونے والے حادثے نے ایک بار پھر دنیا بھر کے انرجی انجینئرز کو اس قسم کی توانائی سے منسلک ممکنہ ماحولیاتی مسائل کے بارے میں سوچنے پر مجبور کر دیا۔
یورپی یونین کے متعدد ممالک سمیت کئی ممالک کی حکومتوں نے اپنی معیشتوں کو متبادل توانائی کی طرف منتقل کرنے کے واضح ارادے کا اعلان کیا ہے، کوئی سرمایہ کاری نہیں چھوڑی، اگلے 5-10 سالوں میں اس صنعت کے لیے اربوں یورو کا وعدہ کیا ہے۔ اور اس طرح کے متبادل کی سب سے امید افزا اور ماحولیاتی لحاظ سے محفوظ اقسام میں سے ایک ہائیڈروجن ہے۔
اگر کوئلہ، گیس اور تیل ختم ہو جائے تو سمندروں میں بس لامحدود ہائیڈروجن موجود ہے، حالانکہ وہ وہاں اپنی خالص شکل میں ذخیرہ نہیں ہوتی، بلکہ آکسیجن کے ساتھ ایک کیمیائی مرکب کی شکل میں - پانی کی شکل میں۔
ہائیڈروجن سب سے زیادہ ماحول دوست توانائی کا ذریعہ ہے۔ ہائیڈروجن کے حصول، نقل و حمل، ذخیرہ کرنے اور استعمال کرنے کے لیے دھاتوں کے ساتھ اس کے تعامل کے بارے میں ہمارے علم کو بڑھانے کی ضرورت ہے۔
یہاں بہت سے مسائل ہیں۔یہاں صرف ان میں سے کچھ ہیں جو اپنے حل کے منتظر ہیں: جھلی کے فلٹرز کا استعمال کرتے ہوئے انتہائی خالص ہائیڈروجن آاسوٹوپس کی تیاری (مثال کے طور پر پیلیڈیم سے)، تکنیکی طور پر فائدہ مند ہائیڈروجن بیٹریوں کی تخلیق، مواد کی ہائیڈروجن لاگت کا مقابلہ کرنے کا مسئلہ وغیرہ۔
ہائیڈروجن کی ماحولیاتی حفاظت، دیگر روایتی قسم کے توانائی کے ذرائع کے مقابلے میں، کسی کو شک نہیں: ہائیڈروجن کے دہن کی پیداوار دوبارہ بھاپ کی شکل میں پانی ہے، جبکہ یہ مکمل طور پر غیر زہریلا ہے۔
ہائیڈروجن بطور ایندھن آسانی سے اندرونی دہن انجنوں میں بنیادی تبدیلیوں کے ساتھ ساتھ ٹربائنوں میں بھی استعمال کیا جا سکتا ہے اور پٹرول سے زیادہ توانائی حاصل کی جائے گی۔ اگر ہوا میں پٹرول کے دہن کی مخصوص حرارت تقریباً 44 MJ/kg ہے، تو ہائیڈروجن کے لیے یہ تعداد تقریباً 141 MJ/kg ہے، جو کہ 3 گنا زیادہ ہے۔ پٹرولیم مصنوعات بھی زہریلی ہیں۔
ہائیڈروجن کی ذخیرہ اندوزی اور نقل و حمل سے کوئی خاص مسائل نہیں ہوں گے، رسد پروپین سے ملتی جلتی ہے، لیکن ہائیڈروجن میتھین سے زیادہ دھماکہ خیز ہے، اس لیے یہاں کچھ باریکیاں اب بھی باقی ہیں۔
ہائیڈروجن ذخیرہ کرنے کے حل درج ذیل ہیں۔ پہلا طریقہ روایتی کمپریشن اور لیکیفیکشن ہے، جب ہائیڈروجن کی مائع حالت کو برقرار رکھنے کے لیے اس کے انتہائی کم درجہ حرارت کو یقینی بنانا ضروری ہو گا۔ یہ مہنگا ہے۔
دوسرا طریقہ زیادہ امید افزا ہے - یہ کچھ مرکب دھاتی سپنجوں (وینیڈیم، ٹائٹینیم اور آئرن کے انتہائی غیر محفوظ مرکبات) کی ہائیڈروجن کو فعال طور پر جذب کرنے اور کم حرارت پر اسے چھوڑنے کی صلاحیت پر مبنی ہے۔
تیل اور گیس کی سرکردہ کمپنیاں جیسے Enel اور BP آج کل فعال طور پر ہائیڈروجن توانائی تیار کر رہی ہیں۔چند سال قبل اطالوی اینیل نے دنیا کا پہلا ہائیڈروجن پاور پلانٹ شروع کیا تھا جو فضا کو آلودہ نہیں کرتا اور گرین ہاؤس گیسیں خارج نہیں کرتا۔ لیکن اس سمت میں اہم جلانے کا نقطہ مندرجہ ذیل سوال میں ہے: ہائیڈروجن کی صنعتی پیداوار کو سستا کیسے بنایا جائے؟
مسئلہ یہ ہے کہ پانی کی برقی تجزیہ بہت زیادہ بجلی کی ضرورت ہوتی ہے، اور اگر ہائیڈروجن کی پیداوار کو پانی کے برقی تجزیہ کے ذریعے درست طریقے سے جاری رکھا جائے، تو کسی ایک ملک کی معیشت کے لیے ہائیڈروجن کی صنعتی پیداوار کا یہ طریقہ بہت مہنگا ہو گا: تین گنا، اگر چار گنا نہیں۔ پٹرولیم مصنوعات سے دہن کی مساوی حرارت کے لحاظ سے۔ اس کے علاوہ، صنعتی الیکٹرولائزر میں ایک مربع میٹر الیکٹروڈ سے فی گھنٹہ زیادہ سے زیادہ 5 کیوبک میٹر گیس حاصل کی جا سکتی ہے۔ یہ سست اور اقتصادی طور پر ناقابل عمل ہے۔
صنعتی حجم میں ہائیڈروجن پیدا کرنے کے سب سے زیادہ امید افزا طریقوں میں سے ایک پلازما کیمیکل طریقہ ہے۔ یہاں، ہائیڈروجن پانی کے برقی تجزیہ سے زیادہ سستی حاصل کی جاتی ہے۔ غیر متوازن پلازماٹرون میں، مقناطیسی میدان میں ایک آئنائزڈ گیس کے ذریعے برقی رو گزرتا ہے، اور "گرم" الیکٹران سے توانائی کو گیس کے مالیکیولز میں منتقل کرنے کے عمل میں کیمیائی رد عمل ہوتا ہے۔
گیس کا درجہ حرارت +300 سے +1000 ° C کے درمیان ہوتا ہے، جب کہ ہائیڈروجن کی پیداوار کا باعث بننے والے رد عمل کی شرح الیکٹرولیسس سے زیادہ ہوتی ہے۔ یہ طریقہ ہائیڈروجن حاصل کرنا ممکن بناتا ہے، جو کہ ہائیڈرو کاربن سے حاصل کیے جانے والے روایتی ایندھن سے دوگنا (تین گنا نہیں) زیادہ مہنگا ہوتا ہے۔
پلازما کیمیائی عمل دو مراحل میں ہوتا ہے: پہلے کاربن ڈائی آکسائیڈ آکسیجن اور کاربن مونو آکسائیڈ میں گل جاتی ہے، پھر کاربن مونو آکسائیڈ پانی کے بخارات کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتی ہے، جس سے ہائیڈروجن اور وہی کاربن ڈائی آکسائیڈ بنتی ہے جو شروع میں تھی (اسے استعمال نہیں کیا جاتا، اگر آپ پورے لوپ کی تبدیلی کو دیکھتے ہیں)۔
تجرباتی مرحلے پر — ہائیڈروجن سلفائیڈ سے ہائیڈروجن کی پلازما کیمیکل پیداوار، جو گیس اور آئل فیلڈز کی ترقی میں ہر جگہ نقصان دہ مصنوعات بنی ہوئی ہے۔ گھومنے والا پلازما سینٹری فیوگل قوتوں کے ذریعے ری ایکشن زون سے گندھک کے مالیکیولز کو آسانی سے نکال دیتا ہے، اور ہائیڈروجن سلفائیڈ میں تبدیل ہونے کے الٹ رد عمل کو خارج کر دیا جاتا ہے۔ یہ ٹیکنالوجی روایتی قسم کے جیواشم ایندھن کے ساتھ پیدا ہونے والی ہائیڈروجن کی قیمت کو برابر کرتی ہے، اس کے علاوہ، سلفر کی کان کنی متوازی طور پر کی جاتی ہے۔
اور جاپان پہلے ہی آج ہائیڈروجن توانائی کی عملی ترقی کا بیڑا اٹھا چکا ہے۔ کاواساکی ہیوی انڈسٹریز اور اوبیاشی 2018 تک کوبے شہر کو بجلی فراہم کرنے کے لیے ہائیڈروجن توانائی کا استعمال شروع کرنے کا ارادہ رکھتے ہیں۔ وہ ان لوگوں میں سرخیل بن جائیں گے جو حقیقتاً کوئی نقصان دہ اخراج کے بغیر، بڑے پیمانے پر بجلی کی پیداوار کے لیے ہائیڈروجن کا استعمال شروع کریں گے۔
ایک میگاواٹ ہائیڈروجن پاور پلانٹ براہ راست کوبی میں تعمیر کیا جائے گا، جہاں یہ ایک بین الاقوامی کنونشن سینٹر اور 10,000 مقامی رہائشیوں کے کام کے دفاتر کو بجلی فراہم کرے گا۔ اور ہائیڈروجن سے بجلی پیدا کرنے کے عمل میں اسٹیشن پر پیدا ہونے والی حرارت مقامی گھروں اور دفتری عمارتوں کے لیے موثر حرارتی نظام بن جائے گی۔
کاواساکی ہیوی انڈسٹریز کی طرف سے تیار کردہ گیس ٹربائنز کو بلاشبہ خالص ہائیڈروجن فراہم نہیں کیا جائے گا بلکہ ایندھن کے مرکب کے ساتھ فراہم کیا جائے گا جس میں صرف 20% ہائیڈروجن اور 80% قدرتی گیس ہوگی۔پلانٹ ہر سال 20,000 ہائیڈروجن فیول سیل گاڑیوں کے مساوی استعمال کرے گا، لیکن یہ تجربہ جاپان اور اس سے آگے ہائیڈروجن پاور کی بڑی ترقی کا آغاز ہوگا۔
ہائیڈروجن کے ذخائر کو براہ راست پاور پلانٹ کی سرزمین پر ذخیرہ کیا جائے گا، اور یہاں تک کہ زلزلے یا دیگر قدرتی آفات کی صورت میں بھی، اسٹیشن میں ایندھن موجود ہوگا، اسٹیشن کو اہم مواصلات سے منقطع نہیں کیا جائے گا۔ 2020 تک، کوبی کی بندرگاہ پر ہائیڈروجن کی بڑی درآمدات کے لیے بنیادی ڈھانچہ موجود ہو گا کیونکہ کاواساکی ہیوی انڈسٹریز جاپان میں ہائیڈروجن پاور پلانٹس کا ایک بڑا نیٹ ورک تیار کرنے کا ارادہ رکھتی ہے۔