भारत, बढ़ती बिजली मांग और ‘हाइड्रोजन फैक्टर’

संदर्भ:

भारत के ऊर्जा विशेषज्ञों ने बढ़ती ऊर्जा मांग को पूरा करने के लिए हाइड्रोजन उत्पादन और परमाणु ऊर्जा को एकीकृत करने के महत्व पर बल दिया है।

शुद्ध-शून्य अर्थव्यवस्था प्राप्त करना:

• विद्युतीकरण: शुद्ध-शून्य अर्थव्यवस्था के लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए ऊर्जा के अंतिम उपयोगों का अर्थपूर्ण/चरितार्थ/सार्थक  विद्युतीकरण आवश्यक है। जीवाश्म ईंधन का उपयोग वर्तमान में न केवल बिजली उत्पादन के लिए किया जाता है, बल्कि औद्योगिक प्रक्रियाओं के लिए  ऊर्जा/ऊष्मा  प्रदान करने के लिए भी किया जाता है।
  • उदाहरण : कोयले से प्राप्त कार्बन का उपयोग इस्पात उत्पादन में लौह अयस्क को कम करने के लिए किया जाता है। प्राकृतिक गैस से प्राप्त हाइड्रोजन का उपयोग उर्वरकों के लिए अमोनिया बनाने में किया जाता है।
• शुद्ध-शून्य अर्थव्यवस्था: इसमें औद्योगिक प्रक्रियाओं के लिए जीवाश्म ईंधन के स्थान पर विद्युतीकरण और हाइड्रोजन का उपयोग करना शामिल है।
• बढ़ती बिजली की मांग: शुद्ध-शून्य उत्सर्जन लक्ष्यों को पूरा करने के लिए भारत में बिजली की मांग में उल्लेखनीय वृद्धि होने की उम्मीद है। हालाँकि सौर, पवन और जल विद्युत स्रोत आवश्यक हैं, लेकिन वे सभी बिजली की माँगों को पूरा करने के लिए पर्याप्त नहीं हैं।
  • भारत के भावी ऊर्जा लक्ष्यों को पूरा करने के लिए परमाणु ऊर्जा उसका एक आवश्यक हिस्सा है।

भारत में परमाणु ऊर्जा:

• महत्वाकांक्षी लक्ष्य : भारत सरकार का लक्ष्य 2047 तक 100 गीगावाट परमाणु ऊर्जा स्थापित क्षमता हासिल करना है। भारतीय परमाणु ऊर्जा निगम लिमिटेड (NPCIL) ने 700 मेगावाट से अधिक दाबयुक्त भारी जल रिएक्टर (PHWR) बनाने के लिए एक महत्वाकांक्षी कार्यक्रम निर्धारित किया है ।
• वर्तमान स्थिति: गुजरात के काकरापार में दो इकाइयां कार्यरत हैं, राजस्थान में एक इकाई को मार्च 2025 में ग्रिड से जोड़ दिया गया है, तथा एक अन्य चालू होने वाली है।  
  • हरियाणा में दो इकाइयों की योजना बनाई गई है और 700 मेगावाट रिएक्टरों की कुल 26 इकाइयों की योजना बनाई गई है, 2023 में 10 और रिएक्टरों की घोषणा की गई है।
• सार्वजनिक क्षेत्र की भागीदारी: भारतीय रेलवे सहित कई सार्वजनिक क्षेत्र के उपक्रम अपने परिचालन के लिए परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के उपयोग की संभावना तलाश रहे हैं।
• भारत लघु रिएक्टर (BSR): NPCIL ने कैप्टिव उपयोग के लिए 220 मेगावाट के PHWR के विकास के लिए उद्योग से प्रस्ताव आमंत्रित किए हैं, जिन्हें भारत लघु रिएक्टर (BSR) के रूप में जाना जाता है। ये रिएक्टर भारतीय परमाणु ऊर्जा निगम लिमिटेड (NPCIL) द्वारा अपनी मौजूदा तकनीक में नवाचार करने के प्रयास का हिस्सा हैं ।
• आत्मनिर्भरता: भारत का उद्योग PHWR के लिए आवश्यक सभी उपकरणों और घटकों का निर्माण करने में सक्षम है, जिससे देश परमाणु ऊर्जा प्रौद्योगिकी में आत्मनिर्भर बन गया है।
• निम्न-कार्बन स्रोतों की भूमिका: आने वाले वर्षों में निम्न-कार्बन स्रोतों (जलविद्युत, परमाणु, सौर और पवन) से उत्पन्न बिजली की हिस्सेदारी बढ़ने की उम्मीद है।
  • सौर और पवन ऊर्जा में अन्तराल होता रहता है, अतः इनके लिए संतुलित समाधान की आवश्यकता है।
  • परमाणु ऊर्जा एक आधार भार विद्युत स्रोत के रूप में सबसे उपयुक्त है, जो बिजली की स्थिर आपूर्ति सुनिश्चित करता है।

परमाणु ऊर्जा संयंत्रों को लचीला बनाने में चुनौतियाँ:

• कोयला आधारित संयंत्रों को लचीला बनाना: वर्तमान में, कोयला आधारित बिजली संयंत्रों को आपूर्ति और मांग को संतुलित करने के लिए सौर घंटों के दौरान “लचीला” बनाया जाता है, जिससे बिजली उत्पादन से  कार्बन उत्सर्जन को कम करने में मदद मिलती है।
  • जैसे-जैसे ऊर्जा स्रोत कम कार्बन वाला होता जाएगा, आपूर्ति और मांग में संतुलन के लिए नए समाधानों की आवश्यकता होगी।
• उच्च पूँजी लागत: परमाणु संयंत्रों का निर्माण महंगा होता है, तथा इन संयंत्रों को लचीला बनाना वांछनीय नहीं हो सकता है।
• कम परिवर्तनीय लागत: कोयले की तुलना में परमाणु ऊर्जा की परिवर्तनीय लागत कम है, लेकिन फ्लेक्सिंग से इनकी दक्षता कम हो जाती है।
• तकनीकी चुनौतियाँ: परमाणु संयंत्रों को लचीला बनाना तकनीकी रूप से जटिल है और यह लागत-प्रभावी नहीं हो सकता है। कम बिजली पर परिचालन करने से परिवर्तनीय लागत अपरिवर्तित रह सकती है या केवल थोड़ी कम हो सकती है, जिससे यह आर्थिक रूप से अव्यवहारिक हो जाता है।

आगे की राह:

• इलेक्ट्रोलाइजर: एक व्यावहारिक समाधान यह है कि जब तंत्र/सिस्टम में अतिरिक्त बिजली हो तो  हाइड्रोजन उत्पन्न करने के लिए इलेक्ट्रोलाइजर का उपयोग किया जाए।
  • इलेक्ट्रोलाइजर को ग्रिड से जोड़ा जा सकता है और अलग-अलग ऊर्जा स्तरों पर संचालित किया जा सकता है, जिससे परमाणु संयंत्रों को लचीला बनाए बिना या सौर और पवन उत्पादन में कटौती किए बिना मांग को आकार दिया जा सकता है।
  • यह समाधान बिजली भंडारण आवश्यकताओं को कम करने में मदद करता है, तथा बड़े पैमाने पर सौर और पवन एकीकरण के लिए महंगी भंडारण प्रणालियों की समस्या का समाधान करता है।
• ग्रीन हाइड्रोजन: ग्रीन हाइड्रोजन को इलेक्ट्रोलिसिस के माध्यम से सौर और पवन ऊर्जा का उपयोग करके उत्पादित हाइड्रोजन के रूप में परिभाषित किया गया है। सरकार ने ग्रीन हाइड्रोजन के लिए प्रोत्साहन प्रदान किया है और एक प्रमाणन योजना का मसौदा तैयार किया है। 
  • इलेक्ट्रोलाइटिक और बायोमास आधारित हाइड्रोजन, जिसका CO₂ उत्सर्जन 2 किग्रा CO₂/किग्रा H₂ से अधिक न हो, को हरित माना जाता है।
• हाइड्रोजन का पुनर्वर्गीकरण: यह प्रस्तावित है कि कार्बन उत्सर्जन सीमा के आधार पर “ग्रीन हाइड्रोजन” शब्द को “निम्न कार्बन हाइड्रोजन” में बदल दिया जाए। 
  • इस पुनर्वर्गीकरण से परमाणु ऊर्जा को निम्न-कार्बन हाइड्रोजन श्रेणी में शामिल किया जा सकेगा, जिससे परमाणु ऊर्जा निम्न-कार्बन हाइड्रोजन मूल्य श्रृंखला का एक अभिन्न अंग बन जाएगी।
• हाइड्रोजन वर्गीकरण में परिवर्तन: ग्रीन हाइड्रोजन को  निम्न कार्बन हाइड्रोजन के रूप में पुनर्वर्गीकृत करें। इस पुनर्परिभाषा से परमाणु ऊर्जा को निम्न कार्बन हाइड्रोजन के स्रोत के रूप में माना जा सकेगा, जिससे  सतत हाइड्रोजन उत्पादन का दायरा व्यापक होगा।
• एकीकरण: हाइड्रोजन उत्पादन प्रणालियों के साथ बिजली भंडारण को एकीकृत करें। इस तालमेल से सौर और पवन जैसे अस्थायी स्रोतों से प्राप्त अधिशेष बिजली का बेहतर उपयोग संभव होगा, जिससे दोनों प्रौद्योगिकियों की आर्थिक व्यवहार्यता में सुधार होगा।

निष्कर्ष:

बिजली भंडारण और हाइड्रोजन उत्पादन में तालमेल बिठाकर और हाइड्रोजन को निम्न  कार्बन हाइड्रोजन के रूप में पुनर्परिभाषित करके, भारत अपनी ऊर्जा प्रणाली की दक्षता और लागत प्रभावशीलता में सुधार कर सकता है, जिससे शुद्ध-शून्य अर्थव्यवस्था की ओर उसका संक्रमण तेज हो सकता है।

मुख्य परीक्षा हेतु अभ्यास प्रश्न: प्रश्न: भारत में बिजली की बढ़ती माँग के साथ, एक स्थायी ऊर्जा स्रोत के रूप में हरित हाइड्रोजन की क्षमता का मूल्यांकन करें। इसके बड़े पैमाने पर अपनाने में शामिल तकनीकी और अवसंरचनात्मक चुनौतियों पर चर्चा करें। (15 अंक, 250 शब्द)

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