हाइड्रोजन ऊर्जाको सम्भावना

डा रामहरि पौड्याल

पानी भविष्यमा कोइलाको सट्टा ऊर्जाको आधार हुनेछ !’
जुल्स भेर्नले सन् १८७४ मा प्रमाणित गरेका थिए । उनी अहिले यस संसारमा छैनन् तर विश्वका धेरैजसो महाशक्तिहरू उनले सपना देखेको हाइड्रोजन ऊर्जाको दिशामा कदम चालेका छन् । विश्व यतिखेर कोभिड–१९ कहरको उत्कर्षमा पुगेको छ । कोभिडपछिको भविष्य कस्तो हुनुपर्छ ? संसारभरि यतिखेर नयाँ–नयाँ आयाम, नयाँ–नयाँ बिजनेस (व्यावसायिक) मोडेलबारेमा चर्चा चुलिएका छन् । विश्व समुदाय स्वच्छ ऊर्जाको भविष्यबारेमा विचार–विमर्श गर्न थालेका छन् । विश्वको कार्बन उत्सर्जनको धेरै ठूलो मात्रा ऊर्जाको उत्पादनमा हुने तथ्यलाई दृष्टिगत गरेर स्वच्छ ऊर्जाको भविष्यको दिशामा विश्वका औद्योगिक प्रतिष्ठान, यातायातका क्षेत्रका अग्रणी कम्पनी, पारम्परिक ऊर्जा उत्पादन गर्ने र आपूर्ति गर्ने संस्था, आफ्नो ऊर्जा व्यवसायको मोडलमा परिवर्तन गर्न लागिपरेका देखिन्छन् । यसका लागि धेरै ठाउँमा हाइड्रोजन ऊर्जालाई एउटा ठूलो वैकल्पिक ऊर्जाका रूपमा हेर्ने, विकास गर्ने प्रवद्र्धन गर्ने विश्व लहर चलेको देखिन्छ ।
धेरै देशले हाइड्रोजन ऊर्जाको विकासका लागि छुट्टै व्यावसायिक इकाइ गठन गरेका छन् । हाइड्रोजन ऊर्जाप्रति मानिसको अनुसन्धान र विकासमा सरकारी खर्च पनि तीव्रत्तर रूपमा बढ्दो देखिन्छ । धेरै देशले यसलाई एउटा रणनीतिक योजना बनाएर गुरुपरियोजनाअनुसार अगाडि बढ्दै गरेको पाइन्छ । सन् २०१९ को मध्यसम्म ५० भन्दा बढी हाइड्रोजन ऊर्जालाई प्रोत्साहित गर्ने आवश्यक नीतिगत पहल भएका देखिन्छन् । यस्ता नीति विशेषतः जी ट्वान्टी र युरोपियन युनियन (ईयू)भरका ११ देशमा पाइन्छन् । यीमध्ये नौवटा देशमा हाइड्रोजन ऊर्जाका लागि राष्ट्रिय रोडम्याप बनेको देखिन्छ । कारण स्पष्ट छ, हाइड्रोजनले केन्द्रीकृत बिजुली उत्पादनमा कार्बन उत्सर्जन घटाउनेमात्र नभएर सिमेन्ट, स्टिल, केमिकल र यातायातका ठूला कम्पनीमा कार्बनडाइअक्साइडको उत्सर्जन घटाउनसमेत ठूलो मद्दत गर्छ । जब शुद्ध हाइड्रोजन इन्धनका रूपमा प्रयोग हुन्छ, त्यसले सहउत्पादनका रूपमा केवल ताप र पानीमात्र फाल्छ । यसले वायुमण्डललाई सफा राख्न सहयोग पु¥याउँछ । जब हाइड्रोजन कार्बन निर्भर ऊर्जा स्रोतसँग मिल्दोजुल्दो औद्योगिक ‘फिडस्टक’ सिर्जना हुन्छ, त्यसले कार्बन उत्सर्जन कम हुन्छ ।

पेरिस सम्झौता
विश्वको बढ्दो प्रदूषण आकासिँदो हरित्गृह प्रभावलाई कसरी समयमै नियन्त्रण गर्ने भनेर विश्वका १८९ देशका राष्ट्रप्रमुख भेला भए पेरिस एग्रिमेन्ट (सम्झौता)का लागि । चीन, ईयू र अमेरिकाले विश्वको ४१.५ प्रतिशत कार्बन उत्सर्जन गर्छन् । कार्बन उत्सर्जनको अनुपातको सबैभन्दा तलका सय देशले गर्ने कार्बनडाइअक्साइडको उत्सर्जन जम्मा ३६ प्रतिशत छ । यसरी कार्बन उत्सर्जनमा देखिएको यो ठूलो विषमता एउटा चिन्ताको विषय हो । विश्वका ठूला १० देशले वायुमण्डलको दुईतिहाइ कार्बन उत्सर्जन गर्छन् । ती देशमा चीन, अमेरिका, युरोप, भारत, रूस, जापान, जर्मनी, ब्राजिल, इन्डोनेसिया र इरान पर्छन् ।
विश्वका तीन ठूला प्रदूषण गर्ने देशले एक सय देशले गर्ने प्रदूषणभन्दा १६ गुणा बढी फोहोर गर्छन् । यसरी धनी देशले गर्ने कार्बन उत्सर्जन र तिनले वायुमण्डलमा छोडेको दुषित प्रदूषण नेपालजस्ता अविकसित राष्ट्रले बेहोर्नु र सोहोर्नुपरेको छ । यसरी विश्वको प्रदूषण हटाउन शक्तिसम्पन्न ठानिएका दस राष्ट्रको भूमिका ठूलो हुने गर्छ । उनीहरूले नचाहीकन विश्वको प्रदूषण हटाउन सकिँदैन । तथ्याङ्कका आधारमा हाइड्रोजनको स्वच्छ ऊर्जा क्षमताले देशलाई मौसम परिवर्तनसम्बन्धी २०१५ को पेरिस सम्झौतामा उल्लिखित शून्य उत्सर्जन भविष्यको लक्ष्य हासिल गर्न धेरै ठूलो मद्दत मिल्नेछ ।

हाइड्रोजन ऊर्जाको भविष्य र चुनौती
हाइड्रोजनले स्वच्छ ऊर्जाको समाधानमा ठूलो आश्वासन दिइरहे पनि यद्यपि हालको उत्पादन विधि, जसलाई सामान्यतया ग्रे हाइड्रोजन भनिन्छ, यो विधि पूर्ण रूपमा कोइला र प्राकृतिक ग्यासमा भर पर्छ । हाइड्रोजनको विश्वमा माग ७० मिलियन मेट्रिक टन रहेको छ । खैरो हाइड्रोजनले उक्त मागलाई पूरा गर्दा ८३० मिलियन मेट्रिक टन कार्बन वार्षिक रूपमा उत्सर्जन हुने बताइन्छ । यो कार्बन उत्सर्जनको मात्र जर्मनीले गर्ने उत्सर्जनभन्दा धेरै हो । जर्मनी विश्वको छैटौँ ठूलो प्रदूषक देश मानिन्छ । तथापि केही मान्छेले यो प्रक्रियाप्रति असहमति जनाउँदै सफा ऊर्जाको स्रोतका रूपमा सबैसामु बढ्दै गरेको कार्बन ऊर्जाको वर्तमान उत्पादन विधिले कार्बन उत्सर्जन बढी गर्ने दाबी गरेका छन् ।
वर्तमानमा कम कार्बन ऊर्जाबाट हाइड्रोजन उत्पादन गर्न महँगो भए पनि यस क्षेत्रमा हुँदै गएको तीव्रत्तर अनुसन्धानले यसको उत्पादन लागत भविष्यमा घट्ने आशा देखाएको छ, जसरी अरू नवीकरणीय ऊर्जाका स्रोतको लागत मूल्य युद्धस्तरमा घटेको देखिएको छ । यो मूल्यमा ३० प्रतिशतभन्दा कमी सन् २०३० सम्म आउने बताइएको छ । यसको मूल्यमा गिरावट आएसँगै हाइड्रोजन ऊर्जाको क्षेत्रमा एउटा कोसेढुङ्गा साबित हुने बताइएको छ । यसको सफलता विश्वभरिका सरकारको राजनीतिक इच्छाशक्ति र अनुसन्धानमा गरिने खर्चले निर्धारण गर्नेछ । मित्सुबिसी पावर कम्पनी र ब्लुमवर्ग निउ इनर्जी फाइनान्सको संयुक्त आयोजनामा लन्डनमा भएको एउटा कार्यशाला गोष्ठीमा हाइड्रोजन ऊर्जाका वरिष्ठ विज्ञ प्रोफेसर ककारसले विमति जनाउँदै ‘हाइड्रोजन ऊर्जाको प्रविधि अहिले नै व्यावसायिक रूपमा सक्षम र उपलब्ध रहेको बताउँदै अझै यसको उत्पादन लागत घटाउनुपर्ने आवश्यक रहेको’ बताउनुभयो । कार्बन ऊर्जामा लगाइने अनेकखाले नियमित शुल्क हटाइनुपर्छ । यसले कार्बन ऊर्जाको लागत घटाउनेछ । त्यस्तैगरी, कार्बन ऊर्जा विकाससम्बन्धी अनेकखाले नीति र नियम सजिलो बनाइनुपर्ने देखिन्छ । यो प्रविधि नयाँ भएकाले यस किसिमका नीति अस्पष्ट देखिनु स्वाभाविकै हो ।
हाइड्रोजन ऊर्जाको उत्पादनमा लिइने उत्पादन अनुमति, त्यसका सुरक्षाका सवाल, एक देशबाट अर्को देशमा निकासी पैठारीसम्बन्धी कानुन, सीमा वारपार नीति– सबैलाई समयानुकूल परिमार्जित गर्दै हाइड्रोजन ऊर्जामैत्री वातावरण बनाउनुपर्ने देखिन्छ । हाइड्रोजन ऊर्जालाई वास्तविकतामा बदल्न आवश्यक जटिल संरचनामा लगानीमैत्री वातावरणको खाँचो देखिन्छ । कम कार्बन ऊर्जाबाट हाइड्रोजन ऊर्जा उत्पादन गर्न महँगो भए पनि धेरै आशा देखिन्छन् भविष्यमा ।

खैरोदेखि नीलो, हरियो हाइड्रोजन ऊर्जा
ग्रीन (हरियो) हाइड्रोजन सम्भवतः अर्को दशकका लागि चुनौतीका रूपमा रहनेछ भने यसको उत्पादनका लागि थप नवीकरणीय बिजुलीको आवश्यकता पर्छ । ‘नीलो हाइड्रोजन’ त्यो दिशामा एक वास्तविक कदम हो । कार्बन क्याप्चर टेक्नोलोजीसँग परम्परागत उत्पादन विधि मिलाएर, नीलो हाइड्रोजन लगभग कार्बनमुक्त वितरीत हुन्छ । प्राकृतिक ग्यासबाट हाइड्रोजन उत्पादनका लागि व्यापक रूपमा प्रयोग हुने स्टीम मिथेन रिफोर्मिङ (एसएमआर) अनुकूल अर्थतन्त्रका कारण निकट अवधिमा प्रमुख उत्पादन टेक्नोलोजी (प्रविधि) बन्ने सम्भावना छ । कार्बन क्याप्चर, उपयोगिता र भण्डारण (सीसीयूएस) प्रविधिको एसएमआर प्लान्टले हाइड्रोजन उत्पादनबाट उत्सर्जनलाई प्रभावकारी रूपमा प्रभाव पार्न सक्छ । यसको परिणामले नीलो हाइड्रोजन उत्पादन सुगम हुनेछ । भर्खरैको आईआईए अध्ययनमा, सीसीयूएस टेक्नोलोजीअनुसार प्राकृतिक ग्यासबाट हाइड्रोजन उत्पादन अलि बढी महँगो भनेर हाइलाइट गरिएको छ । यद्यपि, कार्बन उत्सर्जनको मूल्य बढ्दै जाँदा र सीसीयूएस टेक्नोलोजी सस्तो हुँदै गइरहेकाले आगामी वर्षहरूमा मूल्यको अन्तर कम हुनेछ र नीलो हाइड्रोजनलाई अझ बढी प्रतिस्पर्धी बनाइनेछ ।
विश्व हरियो हाइड्रोजनतिर बढ्दै जाँदा, सीसीयूएस टेक्नोलोजीले अत्यावश्यक नीलो हाइड्रोजन कोसेढुङ्गाका रूपमा हुन सक्छ । बीएनईएफ शिखर सम्मेलनको उही कार्यशालामा, ककारसले कसरी सीसीयूएसको मापनले हाइड्रोजन उत्पादनलाई फाइदा पु¥याउन सक्छ भनेर बताउनुभयो । “पेट्रा नोभामा अवस्थित विद्युत् उत्पादन प्लान्टमा स्थापित क्याप्चर प्लान्टको युरोपको सबैभन्दा ठूलो हाइड्रोजन उत्पादन साइटमा नीलो हाइड्रोजन बनाउन पर्ने क्याप्चरभन्दा दुई गुणा बढी क्षमता लिने क्षमता छ ।’’ मित्सुबिसी हेभी इन्डस्ट्रिज समूहले संयुक्त राज्य अमेरिकाको टेक्सासमा पेट्रा नोभाका लागि विश्वको सबैभन्दा ठूलो व्यावसायिक कार्बन खिच्ने प्लान्ट २०१६ देखि सफल व्यावसायिक सञ्चालनमा आएको छ ।

हाइड्रोजन फ्युल सेलको भविष्य
वर्तमान परिस्थितिमा हाइड्रोजन ऊर्जाको उपयोगितालाई दृष्टिगत गर्दै विश्वका कैयौँ विकसित तथा विकासशील देशले हाइड्रोजन ऊर्जाको विकासमा निकै महŒवपूर्ण भूमिका खेल्दै आएको पाइन्छ । संसारभरिका ठूला अटो मोबाइल कम्पनीले पनि अब हाइड्रोजन फ्युल सेलबाट चल्ने सवारीसाधन विकासमा जोड दिन थालेका छन् । यो वैकल्पिक कार्बनशून्य ऊर्जा व्यवस्थाले बढ्दो वातावरणीय प्रदूषणलाई कम गर्न विश्वका सबै देशलाई सन् २०५० सम्म कार्बनशून्य बनाउन ठूलो
प्रेरणा मिल्नेछ ।
हाइड्रोजन फ्युल सेलद्वारा पानीमा कुनै प्रकारको प्रदूषण तŒव हुँदैन यही उत्प्रेरक शक्तिले हाइड्रोजनको उपयोग बढ्दै जाने देखिन्छ । यतिमात्र होइन कि यो हाइड्रोजन फ्युल सेलमात्र पाँचदेखि सात मिनेटमा भर्न सकिन्छ कारमा । एकपटक फ्युल भरेको कारले चार सयदेखि छ सय किलोमिटरसम्मको यात्रा तय गर्ने हुन्छ । यस्तो रिचार्ज बिजुली गाडीमा १२ घण्टाभन्दा बढी लाग्ने गर्छ । त्यसैले यो विद्युतीय गाडीभन्दा पनि धेरै प्रभावकारी मानिएको छ । हाइड्रोजन फ्युल सेलले रासायनिक ऊर्जालाई विद्युत् ऊर्जामा परिवर्तन गर्छ । यसमा हाइड्रोजन ग्यास र अक्सिजनको प्रयोग हुने गर्छ । हाइड्रोजनको प्रयोगले कुनै प्रदूषण हुँदैन । हाइड्रोजनले राजस्वको बचत गर्छ । यसप्रकारको अक्षय ऊर्जाको स्तरोन्नति जति बढाउन सकिन्छ त्यति नै अनुपातमा पारम्परिक जीवाष्म इन्धनको प्रयोगलाई घटाउन ठूलो मद्दत मिल्ने देखिन्छ ।

नेपालमा हाइड्रोजन ऊर्जा
दिगो ग्रीन हाइड्रोजन अर्थतन्त्रतर्फ नेपाल भन्ने शीर्षकमा काठमाडौँ विश्वविद्यालयको मेकानिकल इन्जिनियरिङ विभागका प्राध्यापक डा. भोला थापा लेख्नुहुन्छ, “हाइड्रोजन इलेक्ट्रोलाइजर भनिने मेसिन प्रयोग गरेर पानीबाट प्रशोधन गरिन्छ, जसले विद्युतीय प्रवाहको प्रयोगले पानीलाई यसको घटक, हाइड्रोजन र अक्सिजनमा विभाजित गर्छ । नवीकरणीय ऊर्जा वा कार्बनमुक्त बिजुली स्रोतको प्रयोग गरी उत्पादित ग्यासमा कार्बन फुटप्रिन्ट शून्य हुन्छ, उक्त ग्यासलाई हरित हाइड्रोजन भनिन्छ ।
जलविद्युत्बाट हरित् हाइड्रोजन ऊर्जाको उत्पादन र आपूर्ति भविष्यमा नेपालका लागि एक नवीन र सुनौलो व्यवसाय हुन सक्छ ।’’ आर्थिक वर्ष २०२०÷२१ मा भारतको केन्द्र सरकारले हाइड्रोजन ऊर्जाका लागि दुई मिलियन (२० लाख) डलरभन्दा बढीको बजेट तय गरेको छ । हाइड्रोजन ऊर्जाका लागि छिमेकी देशको यो प्रेरणाबाट नेपालले तुरुन्त सिक्नुपर्ने देखिन्छ । किनभने नेपालमा कृषि अवशिष्ट र पुनर्नवीकरण योग्य फोहोरको पर्याप्त उपलब्धता छ । पानीको विशाल भण्डार छ । तीन सय दिन घाम लाग्ने आकाश छ । हावा लागिरहने बतासे डाँडाहरूले घेरिएको छ ।
यही सत्यलाई दृष्टिगत गरेरै नेपाल आयल निगमका कार्यकारी प्रमुख सुरेन्द्रकुमार पौड्यालको नेतृत्वमा काठमाडौँ विश्वविद्यालयसँग हाइड्रोजन ऊर्जा प्रविधिलाई कसरी नेपालमा लागू गर्न सकिन्छ भनेर अनुसन्धानका लागि भर्खरै सम्झौता भएको छ । हाइड्रोजन ऊर्जामा यो एउटा कोसेढुङ्गा साबित होस् । विश्वमा चल्दै गरेका नयाँ ऊर्जा मोडेलबाट पाठ सिक्दै नेपालले ऊर्जा भनेको पारम्परिक जीवाष्म ऊर्जा र हाइड्रो पावरमात्र होइनन्, नवीकरणीय ऊर्जा, हाइड्रोजन ऊर्जा सबैलाई ऊर्जा मिश्रणमा सामेल गर्दै अघि बढ्नुपर्ने चुनौती थपिएको छ ।
(लेखक बेलायतस्थित स्वान्जी युनिभर्सिटीमा अनुसन्धानरत नवीकरणीय ऊर्जाविद् हुनुहुन्छ ।)