कार्बनरहित भविश्यका लागि हरित हाइड्रोजन इन्धन

काठमाडौं । विश्वका विकसितदेखि विकासशिल देश सबैले जललवायु परिवर्तनको असर कुनै न कुनैरूपमा झेलिरहेका छन् । अत्याधिक कार्बन उत्सर्जनका कारण बढ्दै गएको जलवायु परिवर्तनको असरले निम्त्याउने संकट वर्षेनी गहिरिँदो छ । संकट गहिरिँदै जाँदा जलवायु परिवर्तनको असर न्यूनिकरण गरी दिगो आर्थिक विकासको दिशामा अघि बढ्नु नै विश्वका सबै देशका लागि मुख्य चुनौती बनेको छ । 

जलवायु परिवर्तनको असर बढाउन पेट्रोलियम इन्धनको प्रयोग पनि कारक भएकाले अधिक कार्बन उत्सर्जन गर्ने इन्धनको विकल्पको खोजीमा विभिन्न अध्ययन अनुसन्धानहरू भएका छन् । पृथ्वीमा पेट्रोलियम इन्धनको मात्रा घटिरहेकाले पनि कार्बनरहित इन्धनको विकल्पमा जानुपर्ने आवश्यकता आइलागेको हो । विश्वका धेरै देश सन् २०५० सम्ममा कार्बन उत्सर्जन शून्यमा झार्ने लक्ष्य लिएर नवीकरणीय ऊर्जाको विकासमा लागेको छन् ।

पेट्रोलियम इन्धनको प्रतिस्थापनका लागि विद्युतीय सवारी साधनको प्रयोग बढ्दै गइरहेका बेला  नवीकरणीय ऊर्जाको उपयोग गरी उत्पादन हुने हरित हाइड्रोजनलाई इन्धनकोरूपमा उपयोग गर्न सकिने उपयुक्त विकल्प पनि देखिएको छ । हरित हाइड्रजन इन्धन उत्पादन गर्न उपयोग हुने विद्युत नवीकरणीय ऊर्जाको स्रोतबाट उत्पादन हुनुकासाथै पर्यावरण मैत्री हुने तथा हाइड्रोजनलाई पनि स्वच्छ ऊर्जाकोरूपमा यातायात सञ्चालन र खाना पकाउने इन्धनकोरूपमा उपयोग गर्न सकिने हुनाले कार्बन उत्सर्जन घटाउन प्रभावकारी मानिएको छ । 

जापान, जर्मनी, अमेरिका, दक्षिण कोरिया, चीन, फ्रान्स, बेलायतलगायत देश नीतिगत तहबाट निर्णय गरेर पेट्रोलियम इन्धनको सट्टामा हरित हाइड्रोजन इन्धनको विकल्पमा गएका छन् । यी देशले हाइड्रोजन इन्धनबाट सवारी साधन नै गुडाइसकेका छन् । सन् २०५० सम्ममा हाइड्रोजनको बजार बढेर २.५ ट्रिलियन अमेरिकी डलर पुग्ने प्रक्षेपण गरिएको छ ।

नेपालको दक्षिणको छिमेकी भारतमा समेत हाइड्रोजन इन्धन खपत गर्ने सवारी साधनहरू गुड्न थालिसकेका छन् । भारतीय आयल कर्पोरेशन (आइओसी) ले उत्तर प्रदेशको मथुरा रिफाइनरीमा हरित हाइड्रोजन उद्योग निर्माण गरेको छ । आइओसीले रिफाइनरी सञ्चालन गर्न कोइला तथा डिजेल प्लान्टबाट उत्पादन हुने विद्युतको सट्टा हरित हाइड्रोजनलाई इन्धनकोरूपमा उपयोग गर्न प्लान्ट राखेको हो ।

आइओसीले राजस्थानस्थित वायु ऊर्जा प्लान्टले उत्पादन गरेको विद्युत डेडिकेटेड प्रसारण लाइनमार्फत मथुरासम्म ल्याई इलेक्ट्रोलाइसेस प्रक्रियाका लागि उपयोग गरी हरित हाइड्रोजन प्लान्ट सञ्चालन गरेको छ । आइओसीका अन्य ऊर्जाका स्रोतबाट सञ्चालन गरेका धेरै हाइड्रोजन प्लान्ट भए पनि मथुरा रिफाइनरीमा बनेको पहिलो हरित हाइड्रोजन प्लान्ट हो । दिल्लीमा ५० भन्दा बढी बस हाइड्रोजन इन्धनबाट चलिरहेका छन् ।

छिमकी देशमा हाइड्रोजन इन्धनबाट सवारी साधन सञ्चालनमा आइसके पनि नेपालमा भने हरित हाइड्रोजन इन्धनको उपयोगिताका विषयमा भर्खरै मात्र बसह सुरु भएको छ । काठमाडौं विश्व विद्यालय (केयु) ले नेपाल आयल निगमसँगको सहकार्यमा हरित हाइड्रोेजन इन्धनको उत्पादन र उपयोगिताबारे अध्ययन अनुसन्धान गरिरहेको छ । नेपालमा जलविद्युत उत्पादन बढिरहेकाले बढ्दो आयातित पेट्रोलियम इन्धनको परिमाण घटाउन तथा कार्बन उत्सर्जन कम गर्न हरित हाइड्रोजन इन्धनको विकल्पमा जान सकिने सम्भावना देखेरे केयुले अध्ययन सुरु गरेको हो । 

के हो त हाइड्रोजन ? 

हाइड्रोजन (एचटु) सबैले सुन्दै आएको कम घनत्व भएको रंगहिन र गन्धहिन रासायनिक तत्व हो । यो अन्य रासायनिक तत्वको तुलनामा हलुका हुन्छ । यसको उपयोग फलाम, स्टिल, युरिया उत्पादन गर्ने गर्ने ठूला उद्योगहरूमा हुन्छ । हाइड्रोजनलाई उद्योग सञ्चालन, सवारी साधन चलाउने तथा खाना पकाउने इन्धनकोरूपमा उपयोग गर्न सकिन्छ । अहिले विभिन्न स्रोतबाट उत्पादन हुने ऊर्जाको उपयोग गरी हाइड्रोजन उत्पादन हुने गरेको छ । 

उपयोग हुने ऊर्जाको स्रोतका आधारमा नै हाइड्रोजनलाई विभिन्न नाम दिइएको छ । कोइलाबाट उत्पादन हुने हाइड्रोजनलाई ‘ब्राउन’ हाइड्रोजन भनिन्छ । प्राकृतिक ग्यासबाट उत्पादन हुने हाइड्रोजन ‘ग्रे’ हो ।  प्राकृतिक ग्यासबाट हाइड्रोजन उत्पान गरेर उत्सर्जन हुने कार्बनलाई ‘कार्बन क्याप्चर’ मा भण्डार गरेमा त्यो ‘ब्लु हाइड्रोजन हुन्छ । आणविक भट्टीको विद्युत उपयोग गरी उत्पादन हुने हाइड्रोजनलाई ‘पिंक हाइड्रोजनको नाम दिइएको छ ।

हरित हाइड्रोजन 

जलविद्युत, सौर्य तथा वायु जस्ता नवीकरणीय ऊर्जाको स्रोतबाट उत्पादन भएको विद्युतको उपयोग गरी उत्पादन हुने हाइड्रोजन नै हरित हाइड्रोजन हो । हरित हाइड्रोजन नवीकरणीय ऊर्जाको उपयोग गरी पानीलाई इलेक्ट्रोलाइसिस प्रक्रियाबाट टुक्राएर उत्पादन गरिन्छ । पानीमा मिसिएको हाइड्रोजन र अक्सिजनलाई नवीकरणीय ऊर्जाको उपयोग गरी टुक्र्याएर उत्पादन, भण्डार तथा वितरण गरिएमा त्यसलाई हरित हाइड्रोजन भनिन्छ ।

हरित हाइड्रोजनको स्रोत पानीबाट पनि प्रदुषण नहुने तथा पानीलाई टुक्राउन उपयोग हुने नवीकरणीय ऊर्जा पनि स्वच्छ हुने हुँदा यसरी उत्पादन भएको हाइड्रोजनलाई हरित हाइड्रोजन भनिएको हो । यो प्रक्रियाबाट हाइड्रोजन उत्पादन गर्न ‘इलेक्ट्रोलाइजर डिभाइस’ को आवश्यकता पर्दछ । हरित हाइड्रोजन उत्पादन गर्न सबैभन्दा पहिले, सौर्य, वायु वा जलविद्युत आयोजनाबाट उत्पादन भएको विद्युतको प्रयोग गरी इलेक्ट्रोलाइसेस प्रक्रियाबाट पानलाई टुक्र्याई अक्सिजन र हाइड्रोजनलाई अलग गरिन्छ । यसरी पानीबाट अलग गरेको हाइड्रोजनलाई भण्डार गरिन्छ ।

भण्डार गरिएको हाइड्रोजनलाई सिलिन्डरमा भरेर इन्धनकोरूपमा उपयोगमा ल्याउन सकिन्छ । नवीकरणीय ऊर्जाको स्रोतको विद्युत उपयोग गरी उत्पादन हुने हाइड्रोजनलाई इन्धनकोरूपमा व्यावसायिकरूपमा उपयोग गर्न सकेमा पेट्रोलियम आयातको परिमाणलाई घटाउन सकिने सरोकारवालाहरू बताउँछन् । 

नेपालमा हरित हाइड्रोजन उत्पादनका लागि भएको प्रयास

विश्वका अधिकांश देशले हाइड्रोजनलाई इन्धनकोरूपमा उपयोगमा ल्याइसकेको भए पनि नेपालमा यसको चर्चा भर्खरै मात्र सुरु भएको हो । काठमाडौं विश्व विद्यालयले नेपाल आयल निगमसँगको सहकार्यमा ल्याब स्थापना गरी हरित हाइड्रोजन इन्धनको अध्ययन अनुसन्धान गरिरहेको छ । नेपालमा व्यापारिकरूपमा हरित हाइड्रोजन उत्पादन, भण्डार, ढुवानी तथा उपयोगको सम्भावनाका लागि ‘इलेक्ट्रोलाइजर डिभाइस’ राखेर अध्ययन अनुसन्धान कार्य अघि बढाएको केयुका उपकुलपति प्राध्यापक भोला थापाले बताउँछन् ।

‘अहिले देशमा उत्पादन भएको विद्युत खपत हुन नसकेर खेर गइरहेको अवस्था छ,’ उनी भन्छन्, ‘यही खेर गइरहेको विद्युतको उपयोगबाट हरित हाइड्रोजन उत्पादन गरी इन्धनकोरूपमा प्रयोग गर्ने हो भने अरबौंको पेट्रोलियम आयात प्रतिस्थापन गर्न सकिन्छ ।’ केयुले विद्युतीय ऊर्जाको उपयोग गरेर हरित हाइड्रोजन उत्पादन गर्न सकिने सम्भावना देखाइदिँदा निजी क्षेत्र व्यापारिक उत्पादन गरी बिक्री वितरणका लागि लगानी गर्न आउने उनले विश्वास व्यक्त गरे ।

हरित हाइड्रोजनमा निजी क्षेत्रको लगानी आउन सकेमा अहिले एलपि ग्यासको सिलिन्डर भएका नेपालीको भान्छामा भविश्यमा हाइड्रोजन सिलिन्डर राख्नु पर्ने दिन आउने पनि उनले बताए । देशभित्रै हरित हाइड्रोजन इन्धनको व्यापारिक उत्पादन सुरु गर्न सकिएमा आउने १५ वर्षमा आयातित डिजेलको ५० प्रतिशत हिस्सा प्रतिस्थापन गर्न सकिने सम्भावना देखिन्छ । आयातित डिजेलको आधा परिमाणलाई मात्रै  प्रतिस्थापन गर्न सकेमा पेट्रोलियम आयात गर्दा विदेशिने  ७० अर्ब रुपैयाँ जोगाउन सकिने देखिन्छ । 

केयुको हरित हाइड्रो ल्याबमा १ किलोवाटको इलेक्ट्रोलाइजर डिभाइस राखिएको छ । यो इलेक्ट्रोलाइजर डिभाइसले प्रतिघन्टा २ सय लिटर हरित हाइड्रोजन उत्पादन गर्न सक्छ । ल्याबमा १५० वाटको ‘फ्युल सेल’ पनि छ । हरित हाइड्रोजनको व्यापारिक उत्पादन कसरी गर्ने भन्ने सम्बन्धमा अल्पकालिन तथा दीर्घकालिन योजना केयुले बनाएको सहायक प्राध्यापक तथा हरित हाइड्रोजन ल्याब प्रमुख बिराजसिंह थापा बताउँछन् । केयुले हरित हाइड्रोजन इन्धनबाट सवारी साधन सञ्चालनको तयारी पनि गरिरहेको छ ।

‘पर्यावरण जोगाउन शून्य कार्बन उत्सर्जनको लक्ष्य निर्धारण गरेर धेरै देशले हरित हाइड्रोजन इन्धनको उपयोगमा जान नीतिगत निर्णय गरी कार्यान्वयनमा ल्याइसकेका छन् ,’ उनी भन्छन्, ‘नेपालले पनि सन् २०५० भित्र शून्य कार्बन उत्सर्जनमा जाने प्रतिबद्धता जनाएकाले त्यो लक्ष्य  भेट्टाउन हरित हाइड्रोजन इन्धनको विकल्पमा जानुपर्छ ।’

उनले नवीकरणीय ऊर्जाको स्रोतबाट उत्पादन भएको विद्युतको उपयोग गरी व्यावसायिकरूपमा हरित हाइड्रोजन उत्पादन गरेर बिक्री वितरण गर्न सरकारले नीतिगत व्यवस्था गरिदिनुपर्ने बताए । 

हरित हाइड्रोजन उत्पादन गरी बिक्री वितरण गर्न नीति छैन 

विश्वका धेरै विकसित देशले नीतिगत व्यवस्था गरेरै सन् २०५० भित्र कार्बन उत्सर्जन शून्यमा झार्ने लक्ष्य भेट्टाउन हरित हाइड्रोजन इन्धनको विकल्पमा जान काम गरिरहेका छन् । छिमेकी देशरू चीन र भारत समेत हरित हाइड्रोजन विकासमा नेपालभन्दा अगाडि छन् । नेपालमा व्यापारिक हरित हाइड्रोजन उत्पादनको चर्चा सुरु भए पनि अहिलेसम्म यस सम्बन्धी नीति बनेको छैन । हरित हाइड्रोजन इन्धनकोरूपमा उपयोग गर्ने विषय नयाँ भएकाले अहिले नीतिगतरूपमा नेपाल शून्यको अवस्थामा रहेको कानुनविद नारायण चौंलागाई बताउँछन् ।

‘पेट्रोलियम ऊर्जाको स्रोत कम हुँदै गएकाले हरित इन्धनको विकल्पमा नगई नेपाललाई सुख छैन । दिगो विकासको हरित ऊर्जासँग जोडिएकाले हाइड्रोजन इन्धनको व्यापारिक उत्पादन, भण्डार तथा बिक्री वितरण गर्ने बाटो खुलाउन नीतिगत व्यवस्था गरिनुपर्छ’ उनी भन्छन् । अबको ५ वर्षभित्र हरित हाइड्रोजन इन्धनको उत्पादन, भण्डार तथा बिक्री वितरणको नीति तथा रणनीति बनाइसक्छ उनी सरकारलाई सुझाव दिन्छन् ।

आर्थिकरूपले कति सम्भाव्य ?
नदी प्रवाही जलविद्युत आयोजनाले बर्खामा पूर्ण क्षमतामा विद्युत उत्पादन गर्ने हुँदा अहिले उत्पादित सबै विद्युत खपत हुन नसकेर खेर गइरहेको छ । थोरै परिमाणमा नेपालको विद्युत भारततर्फ पठाइए पनि करिब ४ सय मेगावाट विद्युत खेर गइरहेको छ । खेर गइरहेको विद्युतको उपयोग हरित हाइड्रोजन उत्पादनमा गर्न अवश्य सकिन्छ । तर, लागतका हिसाबले अहिलेको प्रविधिबाट हरित हाइड्रोजन इन्धन उत्पादन महंगो देखिन्छ । लागतका हिसाबले करिब २ मेगावाट विद्युत खर्च हुँदा १ मेगावाट बराबर ऊर्जा दिने हाइड्रोजन उत्पादन गर्न सकिन्छ ।

जलविद्युत उत्पादन आफैंमा महंगो हुने र पानीबाट हाइड्रोजन र अक्सिजनलाई छ्ट्याउन गरिने इलेक्ट्रोलाइसेस प्रक्रियाका लागि धेरै विद्युत खपत हुने हुँदा उत्पादन लागत महंगो हुन आउँछ । बर्खाका लागि पर्याप्त विद्युत उपलब्ध हुने तर, हिउँदमा अझै केही वर्ष भारतको विद्युतमा निर्भर हुनुपर्ने बाध्यताले समेत हरित हाइड्रोजन उत्पादनमा बाधा आउने देखिन्छ । उत्पादन भएको हाइड्रोजन भण्डार तथा ढुवानी समेत चुनौतीपूर्ण देखिन्छ । 

अहिलेकै अवस्थामा हरित हाइड्रोजनको व्यापारिक उत्पादन महंगो देखिए पनि कार्बन उत्सर्जन बढाउने आयातित पेट्रोलियम पदार्थ र कोइलाको मूल्य बढाएर समायोजन गरी यसलाई आर्थिकरूपले सम्भाव्य बनाउन सकिने सहप्राध्यापक थापा बताउँछन् । उनी सस्तो र महंगो लागतको तुलना गर्नुभन्दा जलवायु परिवर्तनको जोखिम कम गर्नका लागि हरित हाइड्रोजन उत्पादनको विकल्पमा नेपाल अनिवार्यरूपमा जानुपर्ने बताउँछन् । नेपाल विद्युत प्राधिकरणले रातको समयमा खेर जाने विद्युतको महसुल दर सस्तो बनाइदिएको अवस्थामा हरित हाइड्रोजन लागत पनि सस्तो बताउन  सकिने बताउँछन् ।

तेल उत्पादन गर्ने देश पनि हरित हाइड्रोजनको विकल्पमा

पेट्रोलियम उत्पादन गरेर विश्व बजारमा निर्यात गर्ने अबर देशहरू पनि हरित हाइड्रोजन इन्धनको विकल्पमा गएका छन् । साउदी अरेबियाले ४ हजार मेगावाटको सौर्य विद्युत तथा वायु ऊर्जा प्लान्ट राखेर हरित हाइड्रोजन उत्पादन गर्ने दिशामा अघि बढेको छ ।

उसले भविश्यमा हरित हाइड्रोजन बिक्री वितरणका लागि ७ अर्ब अमेरिकी डलर बजार विस्तार गर्ने उद्देश्यले काम गरिरहेको छ । संयुक्त अरब इमिरेट्स (युएइ) ले पनि पहिलो हरित हाइड्रोजन ‘रिफ्युलिङ स्टेसन’ सञ्चालनमा ल्याएको छ । ओमानले हरित हाइड्रोजन उद्योगका लागि २५ हजार मेगावाटको सौर्य विद्युत आयोजना अघि बढाएको छ । 

पेट्रोलियमको विश्व बजार ओगटेका देशहरू नै हरित हाइड्रोजन इन्धन उत्पादन गर्न लागि परेकाले नेपालले पनि अब योजना बनाएर अघि बढ्नु पर्ने सुझाव थापाले दिएका छन् । हरित हाइड्रोजन प्रेट्रोलियम इन्धन प्रतिस्थापनको उत्तम विकल्प हुनसक्नेबारे दुई मत छैन ।

अहिले निर्माणाधीन ३५ सय मेगावाटका जलविद्युत आयोजना सम्पन्न भई सञ्चालनमा आउँदा अबको केही वर्षमा हिउँद यामको विद्युतको माग आन्तरिक उत्पादनबाट नै धान्न सकिने हुँदा व्यापारिक प्रयोजनले हरित हाइड्रोजन इन्धनमा लगानी गर्ने वातावरण बनेर जाने देखिन्छ । सरकारले पनि व्यापारिक प्रयोजनका लागि हाइड्रोजन उत्पादन, भण्डार, ढुवानी तथा वितरणका लागि आवश्यक नीति बनाइदिएर निजी क्षेत्रलाई लगानीका लागि आह्वान गर्नुपर्छ ।