क्या भविष्य के ऊर्जा भंडारण के लिए धातु ईंधन का इस्तेमाल किया जाएगा? जब एल्युमीनियम और लोहा हाइड्रोजन से आगे निकल जाएँगे - चित्र: Xpert.Digital
धातु में ऊर्जा का भंडारण: इस सरल विचार में हाइड्रोजन की तुलना में 23 गुना अधिक शक्ति है।
सर्दियों में बिजली की कमी का समाधान? शोधकर्ता धातु के पाउडर से भविष्य की बैटरी बना रहे हैं - एक लीटर लोहे से 8 घंटे बिजली: ऊर्जा भंडारण में एक अनदेखी क्रांति।
ऊर्जा परिवर्तन एक विरोधाभासी चुनौती का सामना कर रहा है: जहाँ सौर ऊर्जा संयंत्र गर्मियों में अतिरिक्त स्वच्छ बिजली उत्पन्न करते हैं, जिसमें से कुछ का उपयोग नहीं हो पाता, वहीं सर्दियों के अंधेरे और ठंडे महीनों में बिजली की भारी कमी का खतरा बना रहता है। यह मौसमी असंतुलन जलवायु तटस्थता की राह में सबसे लगातार आने वाली बाधाओं में से एक है और यूरोप को जीवाश्म ईंधन के आयात पर महंगी निर्भरता के लिए मजबूर कर रहा है। जहाँ सार्वजनिक बहस अक्सर हाइड्रोजन को एक रामबाण उपाय के रूप में देखती है, वहीं शोध के साये में एक संभावित बेहतर विकल्प भी विकसित हो रहा है: एल्युमीनियम और लोहे जैसे धात्विक ईंधनों में ऊर्जा का भंडारण।
यह असामान्य सा प्रतीत होने वाला विचार, बारीकी से जाँच करने पर, एक अत्यंत सरल और मज़बूत समाधान के रूप में सामने आता है। यह सिद्धांत एक उत्क्रमणीय रासायनिक चक्र पर आधारित है: अतिरिक्त ग्रीष्मकालीन विद्युत का उपयोग धातु ऑक्साइड को शुद्ध धातुओं में परिवर्तित करने के लिए किया जाता है, जो अत्यंत सघन और सुरक्षित ऊर्जा वाहक के रूप में कार्य करते हैं। आवश्यकता पड़ने पर, ये धातुएँ पानी के साथ नियंत्रित रूप से अभिक्रिया करती हैं, जिससे एक साथ उपयोगी ऊष्मा और हाइड्रोजन निकलती है, जिसे फिर वापस विद्युत में परिवर्तित कर दिया जाता है।
इसके भौतिक लाभ आश्चर्यजनक हैं: एक लीटर एल्युमीनियम, अत्यधिक संपीड़ित हाइड्रोजन की तुलना में लगभग 23 गुना अधिक ऊर्जा संग्रहीत करता है। धातु के चूर्ण या कणों को कमरे के तापमान और सामान्य दाब पर सुरक्षित रूप से संग्रहीत और परिवहन किया जा सकता है – बिना महंगे उच्च-दाब वाले टैंकों या क्रायोजेनिक शीतलन के। इसका अर्थ है कि धात्विक ईंधन न केवल इमारतों और उद्योगों के लिए मौसमी ऊर्जा भंडारण में क्रांति ला सकते हैं, बल्कि वैश्विक ऊर्जा प्रवाह को पुनर्गठित भी कर सकते हैं और यूरोप के लिए अपनी भू-राजनीतिक ऊर्जा निर्भरता से मुक्ति का मार्ग प्रशस्त कर सकते हैं। स्विट्जरलैंड और जर्मनी में पायलट परियोजनाएँ पहले ही यह प्रदर्शित कर रही हैं कि यह तकनीक केवल एक प्रयोगशाला विचार से कहीं अधिक है – यह एक सुरक्षित और पूर्णतः नवीकरणीय ऊर्जा आपूर्ति के लिए एक महत्वपूर्ण, जो पहले गायब था, घटक बन सकता है।
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मौसमी ऊर्जा भंडारण की चुनौती ऊर्जा परिवर्तन की सबसे लगातार समस्याओं में से एक है। यूरोप में गर्मियों में फोटोवोल्टिक बिजली का अधिशेष लगातार बढ़ रहा है, लेकिन सर्दियों के अँधेरे महीनों में इसी ऊर्जा की कमी हो जाती है। एल्युमीनियम और लोहे जैसे धात्विक ईंधन एक ऐसे समाधान का वादा करते हैं जो महत्वपूर्ण मापदंडों में प्रमुख हाइड्रोजन से बेहतर है और ऊर्जा क्षेत्र में आमूलचूल परिवर्तन ला सकता है।
यूरोप एक बुनियादी ऊर्जा चुनौती का सामना कर रहा है। फोटोवोल्टिक्स के व्यापक विस्तार के बावजूद, अकेले स्विट्जरलैंड को 2050 तक सर्दियों में लगभग आठ से दस टेरावाट-घंटे बिजली की कमी का अनुमान है। जर्मनी और पूरा यूरोपीय संघ एक समान संरचनात्मक समस्या से जूझ रहा है। जहाँ गर्मियों में सौर ऊर्जा उत्पादन से अतिरिक्त क्षमता उत्पन्न होती है, जिसमें से कुछ को कम करना पड़ता है, वहीं सर्दियों में इसकी भारी कमी होती है। यूरोपीय छतों और खुले स्थानों पर लगाए गए प्रत्येक नए सौर पैनल के साथ यह मौसमी विसंगति और भी बढ़ जाती है। साथ ही, हीटिंग और परिवहन के बढ़ते विद्युतीकरण के कारण, खासकर ठंड के महीनों में, बिजली की मांग और भी गंभीर हो रही है।
जीवाश्म ईंधन के आयात पर यूरोप की ऊर्जा निर्भरता टिकाऊ भंडारण समाधानों की तत्काल आवश्यकता को रेखांकित करती है। जर्मनी कोयला, तेल और गैस के लिए सालाना 80 से 130 अरब यूरो विदेश भेजता है, जबकि समग्र यूरोपीय संघ 300 अरब यूरो से अधिक स्थानांतरित करता है। यह भारी रकम घरेलू बुनियादी ढाँचे और भविष्य की तकनीकों में निवेश किए जाने के बजाय देश से बाहर जा रही है। इसके अलावा, हाल के वर्षों की भू-राजनीतिक उथल-पुथल ने इस निर्भरता से जुड़े जोखिमों को दर्दनाक रूप से उजागर किया है।
एल्युमीनियम और लोहे जैसे धात्विक ईंधनों को ऊर्जा मुक्त करने के लिए ऑक्सीजन (O₂) की आवश्यकता होती है। यह अभिक्रिया दहन के समान होती है, लेकिन अक्सर ऑक्सीकरण का रूप ले लेती है, जैसे:
एल्युमिनियम + ऑक्सीजन → एल्युमिनियम ऑक्साइड (Al₂O₃)
आयरन + ऑक्सीजन → आयरन ऑक्साइड (Fe₂O₃ / Fe₃O₄)
इन प्रतिक्रियाओं से बहुत अधिक ऊष्मा निकलती है - और यह ठीक यही ऊर्जा है जिसे भंडारण के रूप में उपयोग करना चाहिए।
हाइड्रोजन (H₂) आज एक सुप्रसिद्ध ऊर्जा वाहक है, लेकिन इसका भंडारण और परिवहन कठिन है।
धातु ईंधन को एक विकल्प माना जाता है क्योंकि वे:
◾️ बहुत ऊर्जा से भरपूर हैं,
◾️ आसानी से परिवहन योग्य (ठोस, अस्थिर नहीं),
◾️ पुन: प्रयोज्य हैं - ऑक्साइड को पुनर्चक्रित किया जा सकता है और धातु में वापस कम किया जा सकता है, अक्सर नवीकरणीय बिजली का उपयोग करके।
कुछ अवधारणाएं ऑक्सीकृत धातु को पुनः शुद्ध धातु में परिवर्तित करने के लिए हाइड्रोजन का उपयोग भी करती हैं।
धात्विक ऊर्जा भंडारण का भौतिकी
धात्विक ईंधनों का मूल सिद्धांत एक सुंदर रासायनिक उत्क्रमणीयता पर आधारित है। एल्युमीनियम, लोहा या सिलिकॉन जैसी धातुओं को अपचयन प्रक्रिया द्वारा विद्युत ऊर्जा से आवेशित किया जा सकता है, जिसके दौरान उनके ऑक्साइड रूपों से ऑक्सीजन मुक्त होती है। परिणामी शुद्ध धातुएँ अत्यधिक संपीडित ऊर्जा भंडारण उपकरणों के रूप में कार्य करती हैं। आवश्यकता पड़ने पर, इस प्रक्रिया को उलट दिया जाता है। धातु जल या भाप के साथ अभिक्रिया करके हाइड्रोजन और ऊष्मा उत्पन्न करती है। हाइड्रोजन का उपयोग ईंधन कोशिकाओं में विद्युत उत्पादन के लिए किया जा सकता है, जबकि ऊष्मा को सीधे तापन प्रणालियों में प्रवाहित किया जा सकता है।
ऊर्जा घनत्व मूलतः धात्विक ईंधनों को गैसीय ईंधनों से अलग करता है। एल्युमीनियम का सैद्धांतिक ऊर्जा घनत्व आठ किलोवाट-घंटे प्रति किलोग्राम से अधिक और आयतन घनत्व तेईस किलोवाट-घंटे प्रति लीटर से अधिक होता है। यहाँ तक कि सात सौ बार पर उच्च दाब पर संपीड़ित हाइड्रोजन भी आयतन घनत्व में केवल लगभग एक किलोवाट-घंटे प्रति लीटर ही प्राप्त कर पाता है। एक लीटर लोहा एक औसत जर्मन घर को आठ घंटे से अधिक समय तक ऊर्जा प्रदान कर सकता है, जबकि एक लीटर अत्यधिक संपीड़ित हाइड्रोजन एक घंटे भी नहीं चल पाएगा।
इन भौतिक गुणों के दूरगामी व्यावहारिक परिणाम हैं। धातु के चूर्ण या कणिकाओं को कमरे के तापमान और सामान्य दाब पर संग्रहीत और परिवहन किया जा सकता है। इसके लिए न तो महंगे उच्च-दाब वाले टैंकों की आवश्यकता होती है और न ही जटिल शीतलन तकनीक की। सुरक्षा आवश्यकताएँ पारंपरिक थोक सामग्रियों के समान ही हैं। बड़े कणों का उपयोग करके विस्फोट के खतरों, जैसे कि महीन धातु के धूल से जुड़े खतरों से बचा जा सकता है। उदाहरण के लिए, OST स्थित स्विस SPF सौर प्रौद्योगिकी संस्थान, एल्युमीनियम 6060 तार कणों के साथ काम करता है, जो व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हैं और जिनके लिए किसी विशेष सुरक्षा सावधानियों की आवश्यकता नहीं होती है।
सामग्री उम्मीदवारों की तुलना
एल्युमीनियम को धात्विक ईंधनों में सबसे आशाजनक विकल्प माना जाता है। सैद्धांतिक रूप से आठ किलोवाट-घंटे प्रति किलोग्राम से अधिक के अपने उच्च ऊर्जा घनत्व के साथ, यह अन्य सभी गैर-विषाक्त धातुओं से कहीं बेहतर है। जब यह पानी के साथ अभिक्रिया करता है, तो संग्रहीत ऊर्जा का लगभग पचास प्रतिशत ऊष्मा के रूप में और पचास प्रतिशत हाइड्रोजन के रूप में मुक्त होता है। हाइड्रोजन को पचास प्रतिशत दक्षता वाले ईंधन सेल में विद्युत में परिवर्तित किया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप लगभग पचहत्तर प्रतिशत ऊष्मा और पच्चीस प्रतिशत विद्युत का कुल अनुपात प्राप्त होता है। यह संयोजन ऊर्जा प्रणालियों के निर्माण के लिए आदर्श है, जहाँ ऊष्मा की माँग आमतौर पर प्रमुख होती है।
एल्युमीनियम की चुनौती इसके ऊर्जा-गहन उत्पादन में निहित है। प्राथमिक एल्युमीनियम के प्रति किलोग्राम लगभग तेरह से सत्रह किलोवाट-घंटे विद्युत ऊर्जा की आवश्यकता होती है। इस प्रक्रिया में कोयले से चलने वाली बिजली का उपयोग करने पर प्रति किलोग्राम एल्युमीनियम में बीस किलोग्राम तक कार्बन डाइऑक्साइड उत्पन्न होती है। नवीकरणीय ऊर्जा का उपयोग करने पर भी, पारंपरिक हॉल-हेरोल्ट प्रक्रिया में प्रति टन एल्युमीनियम में लगभग डेढ़ टन कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जित होती है, क्योंकि कार्बन एनोड खपत होकर कार्बन डाइऑक्साइड बनाते हैं।
यहीं से नवाचार की शुरुआत होती है। यूरोपीय शोध परियोजना REVEAL में, OST के नेतृत्व में वैज्ञानिक तथाकथित निष्क्रिय एनोड्स का उपयोग करके पूरी तरह से कार्बन डाइऑक्साइड-मुक्त एल्युमीनियम उत्पादन प्रक्रिया विकसित कर रहे हैं। ये एनोड धातु मिश्र धातुओं से बने होते हैं जो विद्युत अपघटन प्रक्रिया के दौरान खपत नहीं होते और कार्बन डाइऑक्साइड के बजाय शुद्ध ऑक्सीजन छोड़ते हैं। आइसलैंडिक साझेदार आइसटेक इस तकनीक के औद्योगिक कार्यान्वयन पर समानांतर रूप से काम कर रहा है, जिसमें आसानी से उपलब्ध भू-तापीय और जलविद्युत ऊर्जा का उपयोग किया जा रहा है। ट्रिमेट जैसी जर्मन कंपनियाँ भी इस विकास को आगे बढ़ा रही हैं और उन्होंने पहले ही प्रदर्शन संयंत्रों को चालू कर दिया है।
लोहा एक व्यावहारिक विकल्प के रूप में प्रस्तुत होता है। लगभग 0.2 से 0.3 किलोवाट-घंटे प्रति किलोग्राम ऊर्जा घनत्व के साथ, यह एल्युमीनियम से काफ़ी कम है, लेकिन फिर भी कई अन्य भंडारण तकनीकों के साथ प्रतिस्पर्धी बना हुआ है। लोहे का निर्णायक लाभ इसकी उपलब्धता और कम लागत है। पृथ्वी की पपड़ी में चौथा सबसे प्रचुर तत्व होने के नाते, लौह अयस्क वैश्विक बाज़ार की कीमतों को ज़्यादा प्रभावित किए बिना लगभग असीमित मात्रा में उपलब्ध है।
लोहे की जल के साथ अभिक्रिया से बहुत कम ऊष्मा उत्पन्न होती है। सारी संग्रहित ऊर्जा उत्पादित हाइड्रोजन में स्थानांतरित हो जाती है, जिसे फिर लगभग पचास प्रतिशत दक्षता के साथ विद्युत में परिवर्तित किया जा सकता है। यह अनुपात लोहे को उन अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से आकर्षक बनाता है जहाँ विद्युत की आवश्यकता सर्वोपरि होती है। ईटीएच ज्यूरिख में प्रोफेसर वेंडेलिन स्टार्क के नेतृत्व में अनुसंधान समूह, हॉन्गरबर्ग परिसर में एक प्रायोगिक संयंत्र संचालित करता है जो आयरन ऑक्साइड का उपयोग करके मौसमी रूप से हाइड्रोजन का भंडारण करता है। यह तकनीक पारंपरिक हाइड्रोजन भंडारण से लगभग दस गुना सस्ती मानी जाती है।
लौह उत्पादन के लिए हरित हाइड्रोजन के साथ प्रत्यक्ष अपचयन पहले से ही औद्योगिक रूप से स्थापित है। आर्सेलर मित्तल और थिसेनक्रुप जैसी कंपनियाँ हाइड्रोजन-आधारित इस्पात उत्पादन में परिवर्तन पर काम कर रही हैं। इस तकनीक का उपयोग सीधे ऊर्जा भंडारण के लिए किया जा सकता है। इसकी परिपक्वता स्तर नौ के पैमाने पर छह से सात के बीच है, इस प्रकार यह बाजार के लिए तैयार है। संयंत्रों को सामान्य दबाव और लगभग 800 डिग्री सेल्सियस पर संचालित किया जा सकता है, जिससे तकनीकी जटिलता सीमित हो जाती है।
सिलिकॉन एक तीसरा विकल्प है। इसमें एल्युमीनियम के समान उच्च ऊर्जा घनत्व और अच्छी उपलब्धता होती है। पृथ्वी की पपड़ी में ऑक्सीजन के बाद दूसरा सबसे प्रचुर तत्व होने के कारण, इसके संसाधनों की व्यावहारिक रूप से कोई कमी नहीं है। सौर ऊर्जा उद्योग की बदौलत उत्पादन तकनीक अच्छी तरह से स्थापित है। हालाँकि, ऊर्जा भंडारण माध्यम के रूप में सिलिकॉन पर शोध एल्युमीनियम और लोहे की तुलना में कम उन्नत है। टीयू डार्मस्टाट ए-स्टीम परियोजना के ढांचे के भीतर सिलिकॉन पर शोध कर रहा है, लेकिन औद्योगिक अनुप्रयोगों में इसके उपयोग में कई साल लगने की संभावना है।
परिवर्तन का अर्थशास्त्र
धात्विक ईंधनों की आर्थिक व्यवहार्यता कार्बन-मुक्त धातु निष्कर्षण की उत्पादन लागत पर निर्भर करती है। लगभग 2,650 डॉलर प्रति टन की पारंपरिक एल्युमीनियम कीमत पर, यदि निष्क्रिय एनोड तकनीक को औद्योगिक रूप से लागू किया जाता है, तो 2035 में लगभग 400 डॉलर की अतिरिक्त लागत आएगी। दीर्घावधि में, लागत 2020 के स्तर पर स्थिर होने की उम्मीद है, हालाँकि पारंपरिक उत्पादन की काल्पनिक निरंतरता की तुलना में लगभग 300 डॉलर का प्रीमियम होगा।
हालाँकि, इन अतिरिक्त लागतों को समग्र संदर्भ में देखा जा सकता है। एल्युमीनियम उद्योग को कार्बन-मुक्त करने में लगभग एक ट्रिलियन डॉलर का निवेश अनुमानित है, जिसमें से लगभग आधा कम उत्सर्जन वाली ऊर्जा प्रदान करने के लिए निर्धारित है। कम कार्बन वाले एनोड के लिए दो सौ बिलियन डॉलर का बजट निर्धारित किया गया है। लेकिन ये निवेश एक साथ एक बिल्कुल नए ऊर्जा भंडारण बाजार की नींव रखते हैं जो एल्युमीनियम के पारंपरिक उपयोग से कहीं आगे तक फैला हुआ है।
धातु भंडारण के माध्यम से नवीकरणीय बिजली को वापस बिजली और ऊष्मा में परिवर्तित करने की समग्र दक्षता तीनों धातुओं के लिए पचास से साठ प्रतिशत तक होती है। यह मान शुरू में 85 से 95 प्रतिशत दक्षता वाली लिथियम-आयन बैटरियों की तुलना में कम प्रतीत होता है। हालाँकि, मूल्यांकन में कई कारकों पर विचार किया जाना चाहिए। सबसे पहले, यह तुलना केवल तुलनीय भंडारण अवधि वाले अनुप्रयोगों के लिए ही प्रासंगिक है। बैटरियाँ कुछ घंटों से लेकर कुछ दिनों तक के लिए उपयुक्त होती हैं, जबकि धातु ईंधन महीनों से लेकर वर्षों तक के लिए उपयुक्त होते हैं। भंडारण अवधि बढ़ने के साथ बैटरियों के लिए प्रति किलोवाट-घंटे संग्रहीत लागत नाटकीय रूप से बढ़ जाती है, क्योंकि निवेश लागत कम चक्रों में फैल जाती है।
दूसरे, ऊष्मा को एक पूर्णतः उपयोगी ऊर्जा स्रोत के रूप में ध्यान में रखना आवश्यक है। हीटिंग आवश्यकताओं वाली इमारतों में, 75 प्रतिशत ऊष्मा और 25 प्रतिशत विद्युत ऊर्जा वाली प्रणाली, शुद्ध विद्युत ऊर्जा की तुलना में, जिसे पहले ऊष्मा पंप के माध्यम से परिवर्तित किया जाता है, संभावित रूप से अधिक आदर्श होती है। स्विस शोधकर्ताओं का अनुमान है कि एल्युमीनियम भंडारण प्रणालियों से सर्दियों में बिजली और हीटिंग की लागत लगभग 20 सेंटीमीटर प्रति किलोवाट-घंटा होगी। यह कई वैकल्पिक ऊर्जा आपूर्ति विकल्पों के साथ प्रतिस्पर्धी होगा।
हाइड्रोजन के साथ पावर-टू-गैस, बिना ऊष्मा उपयोग के केवल विद्युत में पुनः रूपांतरण करने पर केवल 30 से 40 प्रतिशत की दक्षता प्राप्त करता है। मीथेनीकरण के साथ, यह लगभग 33 प्रतिशत तक गिर जाता है। केवल अनुकूलित संयुक्त ऊष्मा और शक्ति (CHP) और निरंतर अपशिष्ट ऊष्मा उपयोग से ही उच्च तापन मान के आधार पर 80 प्रतिशत से अधिक दक्षता प्राप्त की जा सकती है। हालाँकि, व्यवहार में, ये मान शायद ही कभी प्राप्त होते हैं। इसके अलावा, हाइड्रोजन के भंडारण और परिवहन में काफी लागत आती है। भूमिगत नमक गुफाएँ केवल भूगर्भीय रूप से उपयुक्त स्थानों पर ही संभव हैं। स्विट्जरलैंड जैसे देशों के लिए, जहाँ ऐसी संरचनाएँ नहीं हैं, केवल महंगे ऊपरी भूमिगत टैंक या आयात ही विकल्प के रूप में बचते हैं।
विभिन्न तकनीकों की भंडारण लागत में काफ़ी अंतर होता है। मौसमी तापीय ऊर्जा भंडारण प्रणालियों की लागत प्रति मेगावाट-घंटा संग्रहित ऊर्जा पर 25 से 400 स्विस फ़्रैंक के बीच होती है। विद्युत ऊर्जा के लिए, पंप-भंडारण संयंत्रों की लागत लगभग 100 फ़्रैंक प्रति मेगावाट-घंटा है, लेकिन अन्य मौसमी ऊर्जा भंडारण प्रणालियों के लिए यह दस गुना से भी ज़्यादा बढ़ जाती है। लिथियम-आयन बैटरियों की लागत वर्तमान में प्रति किलोवाट-घंटा भंडारण क्षमता पर 400 से 1,000 यूरो के बीच है। हालाँकि इन कीमतों में भारी गिरावट आई है, फिर भी मौसमी भंडारण के लिए ये अभी भी बेहद महंगी हैं।
पंप स्टोरेज पावर प्लांट दैनिक और साप्ताहिक चक्रों में असाधारण रूप से अच्छी तरह काम करते हैं और 70 से 85 प्रतिशत की दक्षता प्राप्त करते हैं। हालाँकि, प्रति वर्ष केवल एक चक्र वाले मौसमी भंडारण के लिए, अतिरिक्त बिजली के प्रति किलोवाट-घंटे की लागत दो यूरो से भी अधिक हो जाती है। उपयुक्त स्थानों की भौगोलिक सीमाएँ विस्तार की संभावनाओं को और सीमित कर देती हैं। एक ऐसी अर्थव्यवस्था में जो पूरी तरह से नवीकरणीय ऊर्जा में परिवर्तित हो चुकी है, मौजूदा पंप स्टोरेज क्षमताएँ पर्याप्त नहीं होंगी।
सिस्टम एकीकरण और सेक्टर युग्मन
धात्विक ईंधनों की ताकत सेक्टर युग्मन की अवधारणा में उनके सहज एकीकरण में निहित है। यह शब्द पारंपरिक रूप से अलग-अलग क्षेत्रों, बिजली, ऊष्मा और गतिशीलता, को जोड़ने का वर्णन करता है। हालाँकि बिजली क्षेत्र में नवीकरणीय ऊर्जा की ओर संक्रमण पहले ही काफी आगे बढ़ चुका है, ऊष्मा आपूर्ति और परिवहन अभी भी जीवाश्म ईंधन पर बहुत अधिक निर्भर हैं। यूरोप कोयला, तेल और गैस के आयात पर सालाना तीन सौ अरब यूरो से ज़्यादा खर्च करता है—यह वह धन है जो उसकी अपनी अर्थव्यवस्था को खो देता है।
धात्विक ईंधन लचीले सेक्टर युग्मन को संभव बनाते हैं। गर्मियों में, अतिरिक्त फोटोवोल्टिक बिजली का उपयोग धातु ऑक्साइड को कम करने के लिए किया जाता है। परिणामी धातु को संग्रहित किया जाता है। सर्दियों में, ऑक्सीकरण होता है, जिससे ऊष्मा और हाइड्रोजन उत्पन्न होते हैं। ऊष्मा सीधे हीटिंग सिस्टम में प्रवाहित होती है, आदर्श रूप से एक हीट पंप के साथ युग्मित, जो कम तापमान पर दक्षता बढ़ाता है। हाइड्रोजन को एक ईंधन सेल में बिजली में परिवर्तित किया जाता है, और इस प्रक्रिया से निकलने वाली अपशिष्ट ऊष्मा को फिर से हीटिंग सिस्टम में भेज दिया जाता है।
यह संयोजन यूरोपीय ऊर्जा प्रणालियों की केंद्रीय समस्या का सटीक समाधान करता है। जर्मनी में, कुल अंतिम ऊर्जा खपत में हीटिंग की माँग लगभग आधी होती है। इसका एक बड़ा हिस्सा सर्दियों के महीनों में केंद्रित होता है। एक भंडारण प्रणाली जो मुख्य रूप से ऊष्मा प्रदान करती है और साथ ही पर्याप्त मात्रा में बिजली भी उत्पन्न करती है, इस माँग को पूरी तरह से पूरा करती है। ल्यूसर्न यूनिवर्सिटी ऑफ़ एप्लाइड साइंसेज एंड आर्ट्स ने गणना की है कि आवासीय भवनों का निरंतर इन्सुलेशन, हीट पंपों के साथ मिलकर, स्विट्जरलैंड में सर्दियों में बिजली की कमी को लगभग समाप्त कर सकता है। धातु भंडारण प्रणालियों के साथ, ऐसी प्रणाली गर्मियों में अतिरिक्त बिजली का इष्टतम उपयोग करेगी और सर्दियों में विश्वसनीय आपूर्ति सुनिश्चित करेगी।
स्विस शोधकर्ताओं के मॉडल के अनुसार, सभी बहु-परिवारीय इमारतों को धातु भंडारण प्रणालियों से सुसज्जित करने से 2050 तक सर्दियों में होने वाली आठ टेरावाट-घंटे की अनुमानित बिजली की कमी को काफ़ी हद तक कम किया जा सकता है। सभी बहु-परिवारीय इमारतों में से केवल आधे को सुसज्जित करने से कई टेरावाट-घंटे की कमी आएगी। इस समाधान की विकेन्द्रीकृत संरचना महंगे ग्रिड विस्तार उपायों से बचाती है और अतिरेक के माध्यम से आपूर्ति की सुरक्षा बढ़ाती है।
औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए और भी दृष्टिकोण उभर रहे हैं। औद्योगिक ऊर्जा की माँग में प्रक्रिया ऊष्मा का एक महत्वपूर्ण योगदान है। ताप पंपों, इलेक्ट्रोड बॉयलरों या प्रतिरोध तापन का उपयोग करके प्रत्यक्ष विद्युतीकरण तकनीकी रूप से संभव है और कई तापमान श्रेणियों के लिए पहले से ही उपलब्ध है। हालाँकि, धात्विक ईंधन एक समाधान प्रस्तुत कर सकते हैं, विशेष रूप से उच्च तापमान प्रक्रियाओं और आधार भार स्थिरता के लिए। लौह चूर्ण का दहन 1,800 डिग्री सेल्सियस से अधिक तापमान तक पहुँच सकता है, जो कई औद्योगिक प्रक्रियाओं के लिए पर्याप्त है।
परिवर्तित कोयला-चालित बिजली संयंत्रों को धातु के चूर्णों से संचालित किया जा सकता है। दहन, भाप परिसंचरण और बिजली उत्पादन के लिए मौजूदा बुनियादी ढाँचे का व्यापक उपयोग किया जा सकता है। परिणामी धातु ऑक्साइड को एकत्रित करके, उसे कम करने के लिए पर्याप्त नवीकरणीय ऊर्जा वाले संयंत्रों तक पहुँचाया जाएगा। यह दृष्टिकोण मौजूदा संयंत्रों का उपयोग करेगा, रोज़गारों को संरक्षित करेगा और साथ ही कार्बन-मुक्ति में योगदान देगा। टीयू डार्मस्टाट अपनी स्वच्छ मंडल पहल के तहत इस अवधारणा का अध्ययन कर रहा है।
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धातु ऊर्जा के साथ मौसमी ऊर्जा भंडारण 2.0: क्या एल्यूमीनियम और लोहा शीतकालीन ऊर्जा अंतर को पाट सकते हैं?
तकनीकी परिपक्वता और विकास की संभावनाएं
विभिन्न घटकों की तकनीकी परिपक्वता में काफ़ी अंतर है। ऊर्जा मुक्त करने के लिए धातुओं का ऑक्सीकरण लंबे समय से ज्ञात है और इसका उपयोग विशिष्ट अनुप्रयोगों में पहले से ही किया जा रहा है। एल्युमीनियम और लोहे के कणों का उपयोग एरियन बूस्टर रॉकेट, आतिशबाजी और अन्य आतिशबाज़ी संबंधी अनुप्रयोगों में किया जाता है। इसलिए, मूलभूत रासायनिक प्रक्रियाओं में महारत हासिल की जा चुकी है और उन्हें समझा जा चुका है।
ऊष्मा और हाइड्रोजन उत्पादन के लिए मध्यम तापमान पर पानी या भाप के साथ नियंत्रित अभिक्रिया वर्तमान में प्रायोगिक चरण में है। रैपर्सविल स्थित एसपीएफ इंस्टीट्यूट फॉर सोलर टेक्नोलॉजी ने REVEAL परियोजना के तहत विकसित एक प्रोटोटाइप को चालू कर दिया है। एक बार चालू होने पर, यह प्रोटोटाइप यह प्रदर्शित करेगा कि रासायनिक प्रक्रियाओं के माध्यम से एल्युमीनियम से इमारतों के लिए ऊष्मा और बिजली कैसे उत्पन्न की जा सकती है। उत्पादित ऊर्जा का उपयोग इमारतों और औद्योगिक संयंत्रों को बिजली देने के लिए किया जा सकता है या जिला तापन नेटवर्क में प्रवाहित किया जा सकता है।
ईटीएच ज्यूरिख अपने होन्गरबर्ग परिसर में लौह-आधारित हाइड्रोजन भंडारण के लिए एक प्रायोगिक संयंत्र संचालित करता है। तीन स्टेनलेस स्टील टैंक, जिनमें से प्रत्येक में 600 किलोग्राम लौह ऑक्साइड है, लंबे समय में लगभग दस मेगावाट-घंटे हाइड्रोजन संग्रहीत कर सकते हैं। इससे रूपांतरण तकनीक के आधार पर चार से छह मेगावाट-घंटे बिजली उत्पन्न होती है। यह संयंत्र 2024 से चालू है और 2026 तक इसका विस्तार करने की योजना है ताकि परिसर की सर्दियों की बिजली की ज़रूरतों का पाँचवाँ हिस्सा मौसमी रूप से संग्रहीत सौर ऊर्जा से पूरा किया जा सके। एक हज़ार टन लौह ऑक्साइड के उत्पादन से दो गीगावाट-घंटे बिजली मिल सकती है, जो नैन्ट डी ड्रांस पंप-स्टोरेज पावर प्लांट की क्षमता के दसवें हिस्से के बराबर है।
सबसे बड़ी तकनीकी चुनौती कार्बन-मुक्त धातु उत्पादन में है। लोहे के लिए, हरित हाइड्रोजन का उपयोग करके प्रत्यक्ष न्यूनीकरण पहले ही औद्योगिक रूप से सिद्ध हो चुका है। कई इस्पात कंपनियाँ वर्तमान में प्रदर्शन संयंत्र बना रही हैं और 2030 से 2040 तक क्रमिक परिवर्तन की योजना बना रही हैं। इस तकनीक का परिपक्वता स्तर नौ के पैमाने पर लगभग सात से आठ है और इस प्रकार यह व्यावसायिक उपलब्धता के करीब पहुँच रही है।
एल्युमीनियम उद्योग में निष्क्रिय एनोड तकनीक एक बड़ी सफलता के कगार पर है। एस्सेन स्थित ट्रिमेट 2024 से उत्पादन स्थितियों के तहत एक प्रदर्शन संयंत्र का संचालन कर रहा है। कंपनी को 2040 तक औद्योगिक कार्यान्वयन और 2045 तक जलवायु तटस्थता की उम्मीद है। नॉर्स्क हाइड्रो और रियो टिंटो जैसी अंतर्राष्ट्रीय कंपनियाँ भी इस तकनीक में भारी निवेश कर रही हैं। ऐप्पल ने स्मार्टफ़ोन में इस्तेमाल के लिए निष्क्रिय एनोड वाले एक पायलट प्लांट से एल्युमीनियम की पहली खेप पहले ही खरीद ली है। यह इस तकनीक की व्यावसायिक रुचि और विश्वसनीयता को दर्शाता है।
पैमाने का विस्तार एक महत्वपूर्ण कारक बना हुआ है। एल्युमीनियम का वैश्विक वार्षिक उत्पादन लगभग सत्तर करोड़ टन है, जबकि इस्पात उत्पादन लगभग दो अरब टन है। मौसमी ऊर्जा भंडारण में महत्वपूर्ण योगदान देने के लिए अतिरिक्त उत्पादन क्षमता की आवश्यकता होगी। हालाँकि, इससे कमोडिटी बाज़ारों में अस्थिरता नहीं आएगी। एल्युमीनियम और लोहा पृथ्वी की पपड़ी में सबसे प्रचुर मात्रा में पाए जाने वाले तत्वों में से हैं। इनके संसाधन व्यावहारिक रूप से असीमित हैं। उत्पादन मुख्य रूप से किफायती नवीकरणीय ऊर्जा की उपलब्धता से सीमित होगा।
यहीं पर एक महत्वपूर्ण अवसर निहित है। नवीकरणीय ऊर्जा के लिए उत्कृष्ट परिस्थितियों वाले लेकिन कम स्थानीय माँग वाले क्षेत्र धातु उत्पादक बन सकते हैं। आइसलैंड, अपनी भूतापीय और जलविद्युत ऊर्जा के साथ, उत्तरी अफ्रीका, अपनी तीव्र धूप के साथ, या पैटागोनिया, अपने पवन संसाधनों के साथ, बड़े पैमाने पर निर्यात के लिए धातुओं का उत्पादन कर सकता है। परिवहन सरल और सुरक्षित है। कंटेनर जहाज सामान्य परिस्थितियों में, तरल हाइड्रोजन या तरलीकृत प्राकृतिक गैस से जुड़े जोखिमों और लागतों के बिना, धातु कणों का परिवहन कर सकते हैं।
वैश्विक ऊर्जा प्रवाह पर पुनर्विचार
धातु ऊर्जा वाहकों के माध्यम से ऊर्जा आपूर्ति का अंतर्राष्ट्रीयकरण वैश्विक व्यापार प्रवाह में आमूलचूल परिवर्तन लाएगा। यूरोप जीवाश्म ईंधन के आयात पर प्रतिवर्ष तीन सौ अरब यूरो से अधिक खर्च करता है। अकेले जर्मनी अस्सी से एक सौ तीस अरब यूरो के बीच खर्च करता है। यह भारी रकम मुख्यतः सत्तावादी शासन वाले देशों को जाती है, जिनकी नीतियाँ अक्सर यूरोपीय मूल्यों के विपरीत होती हैं। इन आयातों का वित्तपोषण भू-राजनीतिक अस्थिरता को बढ़ावा देता है और यूरोप को ब्लैकमेल के प्रति संवेदनशील बनाता है, जैसा कि हाल के ऊर्जा संकटों ने दर्दनाक रूप से प्रदर्शित किया है।
धात्विक ऊर्जा वाहकों में परिवर्तन इन निर्भरताओं को दूर कर सकता है और साथ ही नई साझेदारियों को भी संभव बना सकता है। प्रचुर नवीकरणीय संसाधनों वाले लेकिन सीमित घरेलू औद्योगीकरण वाले देशों को एक मूल्यवान निर्यात परिप्रेक्ष्य प्राप्त होगा। अपनी सौर ऊर्जा क्षमता के साथ मोरक्को; अपनी पवन और भूतापीय क्षमता के साथ चिली; या नवीकरणीय ऊर्जा के लिए उपयुक्त अपने विशाल भू-क्षेत्र के साथ ऑस्ट्रेलिया, धातु उत्पादक बन सकते हैं। ये देश मुख्यतः लोकतांत्रिक हैं और यूरोप के साथ मूलभूत मूल्यों को साझा करते हैं। इस प्रकार ऊर्जा आयात निरंकुश शासनों को समर्थन देने के बजाय विकास वित्तपोषण में योगदान देगा।
धात्विक ईंधनों की चक्रीय अर्थव्यवस्था जीवाश्म ईंधनों से मौलिक रूप से भिन्न है। कोयला, तेल और गैस अपरिवर्तनीय रूप से जलकर ग्रीनहाउस गैसों में परिवर्तित हो जाते हैं। दूसरी ओर, धातुएँ एक बंद चक्र में परिचालित होती हैं। ऑक्सीकृत धातु को पुनः अपचयन संयंत्र में ले जाया जाता है और पुनः लोड किया जाता है। सैद्धांतिक रूप से, इस चक्र को बिना किसी भौतिक हानि या क्षरण के असीमित बार दोहराया जा सकता है। ईटीएच ज्यूरिख के शोधकर्ताओं ने यह भी देखा है कि उनके लौह रिएक्टरों की भंडारण क्षमता प्रत्येक चक्र के साथ थोड़ी बढ़ जाती है।
इस चक्रीय दृष्टिकोण के दूरगामी आर्थिक निहितार्थ हैं। धातु उत्पादन में किया गया निवेश कई चक्रों में अपने आप ही भुगतान कर देता है। बैटरियों के विपरीत, जिनकी क्षमता प्रत्येक चक्र के साथ घटती जाती है, धातु भंडारण प्रणालियाँ अनिश्चित काल तक उपयोग योग्य रहती हैं। हालाँकि अपचयन और ऑक्सीकरण संयंत्रों में, और साथ ही धातु में, प्रारंभिक निवेश काफी बड़ा हो सकता है, लेकिन दशकों में प्रति किलोवाट-घंटे भंडारण की लागत प्रतिस्पर्धी हो जाती है।
स्विस शोधकर्ताओं की मॉडल गणनाओं में एल्युमीनियम भंडारण प्रणाली से बिजली और ऊष्मा की लागत लगभग बीस सेंटीमीटर प्रति किलोवाट-घंटा मानी गई है। यह नवीकरणीय ऊर्जा की उत्पादन लागत के अनुरूप है और सर्दियों के महीनों में पीक लोड बिजली की लागत से काफी कम है। बढ़ती तकनीकी परिपक्वता और विस्तार के साथ, लागत में और कमी आने की उम्मीद है। फोटोवोल्टिक्स और पवन ऊर्जा का इतिहास दर्शाता है कि लर्निंग कर्व प्रभावों के कारण लागत में कितनी नाटकीय कमी आ सकती है।
जोखिम और चुनौतियाँ
इसकी आशाजनक क्षमता के बावजूद, महत्वपूर्ण चुनौतियाँ और जोखिम अभी भी बने हुए हैं। तकनीकी विकास अभी पूरा नहीं हुआ है। विशेष रूप से, निष्क्रिय एनोड का उपयोग करके कार्बन डाइऑक्साइड-मुक्त एल्युमीनियम उत्पादन अभी औद्योगिक कार्यान्वयन की ओर बढ़ रहा है। इस तकनीक को स्थापित करने के कई पूर्व प्रयास विफल रहे हैं। निष्क्रिय एनोड की प्रतिष्ठा हमेशा पूर्णता के कगार पर रहने की रही है, लेकिन कभी कोई सफलता नहीं मिली।
बिजली की बढ़ी हुई लागत एक समस्या पैदा करती है। निष्क्रिय एनोड न केवल कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ते हैं, बल्कि कार्बन एनोड की तरह प्रक्रिया ऊर्जा भी प्रदान नहीं करते। इसलिए प्रति टन एल्युमीनियम की बिजली की माँग बढ़ जाती है। यूरोप में पहले से ही ऊर्जा की ऊँची लागत के कारण, इससे प्रतिस्पर्धात्मकता कमज़ोर हो सकती है। एल्युमीनियम का उत्पादन और भी अधिक उन क्षेत्रों में स्थानांतरित हो सकता है जहाँ ऊर्जा विशेष रूप से सस्ती है, जबकि यूरोप केवल एक आयातक बनकर रह जाएगा।
नवीकरणीय ऊर्जा के लिए प्रतिस्पर्धा तेज़ हो रही है। कई क्षेत्र विद्युतीकरण के लिए प्रयासरत हैं। उद्योग को रासायनिक प्रक्रियाओं और इस्पात उत्पादन के लिए हरित हाइड्रोजन की आवश्यकता है। लाखों इलेक्ट्रिक वाहनों के साथ परिवहन विद्युतीकृत हो रहा है। डेटा केंद्रों वाले डिजिटल बुनियादी ढाँचे बढ़ती मात्रा में बिजली की खपत करते हैं। इस प्रतिस्पर्धी माहौल में, धातु भंडारण समाधानों को अभी भी अपनी आर्थिक श्रेष्ठता साबित करनी है।
बुनियादी ढाँचे की ज़रूरतें काफ़ी हैं। सर्दियों में ऊर्जा आपूर्ति में महत्वपूर्ण योगदान देने के लिए लाखों विकेन्द्रीकृत भंडारण प्रणालियों या बड़ी केंद्रीकृत सुविधाओं की आवश्यकता होगी। इस बुनियादी ढाँचे के निर्माण के लिए समय, पूंजी और राजनीतिक इच्छाशक्ति की आवश्यकता होगी। ऐसी प्रणालियों की वापसी अवधि दशकों तक बढ़ सकती है, जिससे निजी निवेशक हतोत्साहित हो सकते हैं। सरकारी सब्सिडी और नियामक प्रोत्साहन की आवश्यकता हो सकती है।
धातु उत्पादन में बड़े पैमाने पर हो रहे विस्तार के पर्यावरणीय प्रभावों की गंभीरता से जाँच की जानी चाहिए। भले ही उत्पादन प्रक्रिया कार्बन-तटस्थ हो, फिर भी इसमें भारी मात्रा में बिजली की खपत होती है। यह बिजली, अन्य सभी ऊर्जा आवश्यकताओं के अलावा, नवीकरणीय स्रोतों से आनी चाहिए। आवश्यक पवन और सौर ऊर्जा संयंत्रों के लिए आवश्यक भूमि काफ़ी है। इसके अलावा, एल्युमीनियम के लिए बॉक्साइट निष्कर्षण के लिए बड़े पैमाने पर खनन की आवश्यकता होती है, जिसके पारिस्थितिक और सामाजिक परिणाम जुड़े होते हैं।
नई ऊर्जा प्रौद्योगिकियों की सार्वजनिक स्वीकृति अभी भी कमज़ोर है। हर बड़े औद्योगिक संयंत्र को स्थानीय प्रतिरोध का सामना करना पड़ता है। पवन टर्बाइनों, सौर पार्कों और बिजली लाइनों के निर्माण में नागरिक पहल के कारण नियमित रूप से देरी होती है या उन्हें रोका जाता है। धातु न्यूनीकरण संयंत्र, जो उच्च तापमान पर काम करते हैं और भारी मात्रा में बिजली की खपत करते हैं, उन्हें भी इसी तरह के प्रतिरोध का सामना करना पड़ सकता है। लाभों, जोखिमों और पर्यावरणीय प्रभावों के बारे में पारदर्शी संचार आवश्यक है।
यूरोप के लिए रणनीतिक दृष्टिकोण
यूरोप के लिए, धात्विक ईंधनों का विकास भविष्य के बाज़ार में तकनीकी नेतृत्व स्थापित करने का एक रणनीतिक अवसर प्रदान करता है। स्विस और जर्मन अनुसंधान संस्थान इस क्षेत्र में दुनिया के अग्रणी संस्थानों में से हैं। REVEAL परियोजना प्रमुख यूरोपीय साझेदारों को एक साथ लाती है। धातुकर्म, रासायनिक प्रक्रिया अभियांत्रिकी और ऊर्जा प्रणाली एकीकरण में औद्योगिक विशेषज्ञता यूरोप में आसानी से उपलब्ध है।
एक समन्वित यूरोपीय रणनीति में कई तत्व शामिल हो सकते हैं। पहला, अनुसंधान निधि को निरंतर और तीव्र करना। पिछले निवेशों ने उल्लेखनीय प्रगति को संभव बनाया है। निधि बढ़ाने से तकनीकी बढ़त का विस्तार होगा। दूसरा, बाज़ार में प्रवेश के लिए नियामक प्रोत्साहन तैयार करना। फीड-इन टैरिफ या निवेश अनुदान शुरुआती अपनाने वालों को प्रेरित कर सकते हैं।
तीसरा, यूरोपीय ऊर्जा अवसंरचना रणनीति में एकीकरण। नियोजित हाइड्रोजन नेटवर्क का विस्तार धात्विक ऊर्जा वाहकों को भी समायोजित करने के लिए किया जा सकता है। मौजूदा गैस अवसंरचना का आंशिक रूप से पुनर्प्रयोजन किया जा सकता है। चौथा, धातु उत्पादन के लिए आदर्श परिस्थितियाँ प्रदान करने वाले देशों के साथ अंतर्राष्ट्रीय सहयोग। उत्तरी अफ्रीकी देशों के साथ विकास साझेदारी, दक्षिण अमेरिकी उत्पादन क्षमताओं में निवेश, या एशिया को प्रौद्योगिकी हस्तांतरण, दोनों पक्षों के लिए जीत-जीत की स्थितियाँ पैदा कर सकते हैं।
भू-राजनीतिक आयाम को कम करके नहीं आंका जाना चाहिए। जीवाश्म ईंधन के आयात पर निर्भरता कम होने से यूरोप की राजनीतिक कार्रवाई की स्वतंत्रता में उल्लेखनीय वृद्धि होती है। सर्दियों में घरेलू या विश्वसनीय अंतर्राष्ट्रीय स्रोतों से ऊर्जा आपूर्ति सुनिश्चित करने की क्षमता बाहरी झटकों के प्रति लचीलापन बढ़ाती है। ऊर्जा स्रोतों और आपूर्ति श्रृंखलाओं में विविधता लाने से सत्तावादी शासन द्वारा ब्लैकमेल की संभावना कम हो जाती है।
साथ ही, नई निर्भरताएँ भी उभर रही हैं। यूरोप जीवाश्म ईंधन पर अपनी वर्तमान निर्भरता की तरह, धातुओं के आयात पर भी निर्भर हो सकता है। अंतर धातुओं की उत्क्रमणीयता और चक्रीयता में निहित है। उन्हें पुनर्चक्रित और पुनः उपयोग किया जा सकता है। इससे सीमित जीवाश्म संसाधनों के कारण होने वाली अस्तित्वगत कमी से बचा जा सकता है। इसके अलावा, उत्पादन, सिद्धांत रूप में, यूरोप के भीतर ही किया जा सकता है, बशर्ते पर्याप्त और किफायती नवीकरणीय ऊर्जा उपलब्ध हो।
ऊर्जा भंडारण का भविष्य
ऊर्जा परिवर्तन की चुनौतियों का एकमात्र समाधान धातु ईंधन नहीं होंगे। बल्कि, वे भंडारण प्रौद्योगिकियों के विविध पोर्टफोलियो का हिस्सा होंगे। लिथियम-आयन बैटरियाँ घंटों से लेकर दिनों तक की अल्पावधि में अपनी शक्ति बनाए रखेंगी। पंप-भंडारण जलविद्युत संयंत्र ग्रिड स्थिरीकरण और दैनिक एवं साप्ताहिक उतार-चढ़ाव को संतुलित करने के लिए अपरिहार्य बने रहेंगे। उद्योग में हाइड्रोजन की आवश्यकता एक प्रक्रिया गैस और अपचायक के रूप में होगी।
मौसमी दीर्घकालिक भंडारण में, मुख्यतः ऊष्मा आपूर्ति के लिए, धात्विक ईंधनों का एक विशिष्ट स्थान है। यहाँ, वे उच्च ऊर्जा घनत्व, संचालन में आसानी, सस्ते कच्चे माल और अच्छे सेक्टर युग्मन के लाभों को एक साथ जोड़ते हैं। यह संयोजन उन्हें अन्य तकनीकों से बेहतर बनाता है। आगे के विकास से यह पता चलेगा कि क्या और कितनी जल्दी इन सैद्धांतिक लाभों को व्यवहार में साकार किया जा सकता है।
आने वाले वर्ष महत्वपूर्ण होंगे। कई पायलट प्लांट वर्तमान में चालू हैं या निर्माणाधीन हैं। इन परियोजनाओं से प्राप्त अनुभव यह दर्शाएगा कि तकनीकी और आर्थिक अपेक्षाएँ पूरी होती हैं या नहीं। निष्क्रिय एनोड तकनीक का विकास यह निर्धारित करेगा कि कार्बन डाइऑक्साइड मुक्त एल्युमीनियम उत्पादन वास्तव में बड़े पैमाने पर संभव हो पाएगा या नहीं। इस तकनीक में निवेश करने के लिए उद्योग और नीति निर्माताओं की इच्छा ही समय-सीमा तय करेगी।
मौजूदा ऊर्जा प्रणालियों में धातु भंडारण प्रणालियों को एकीकृत करने के लिए न केवल तकनीकी नवाचार, बल्कि नियामक और बाज़ार-संबंधी नवाचार भी आवश्यक हैं। नए व्यावसायिक मॉडल विकसित किए जाने चाहिए जो धातु भंडारण की विशिष्ट विशेषताओं को ध्यान में रखें। निवेश सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए उत्पादकों, भंडारण संचालकों और ऊर्जा आपूर्तिकर्ताओं के बीच दीर्घकालिक अनुबंध आवश्यक हैं। जलवायु और ऊर्जा-संबंधी लाभों का आकलन उचित बाज़ार मूल्यों या समर्थन तंत्रों में परिलक्षित होना चाहिए।
ऊर्जा भंडारण पर सार्वजनिक बहस को व्यापक बनाने की आवश्यकता है। बहुत लंबे समय से, यह चर्चा हाइड्रोजन को एक सार्वभौमिक समाधान मानकर एकतरफा रही है। वास्तविकता कहीं अधिक जटिल है। विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए विभिन्न समाधानों की आवश्यकता होती है। इस परिदृश्य में धात्विक ईंधनों को प्रमुख स्थान मिलना चाहिए। उनके लाभ इतने महत्वपूर्ण हैं कि उन्हें नज़रअंदाज़ नहीं किया जा सकता। उनकी क्षमता इतनी अधिक है कि उन्हें अनदेखा नहीं किया जा सकता।
ऊर्जा प्रणाली का रूपांतरण इस सदी की सबसे बड़ी तकनीकी और आर्थिक चुनौतियों में से एक है। इसके लिए नवाचार करने का साहस, निवेश करने की इच्छा और नए समाधानों के प्रति खुलापन आवश्यक है। धात्विक ईंधन ऐसा ही एक समाधान प्रस्तुत करते हैं। ये केवल एक दिलचस्प प्रयोगशाला जिज्ञासा से कहीं अधिक हैं। ये मौसमी ऊर्जा भंडारण के लिए एक क्रांतिकारी परिवर्तन, सर्दियों में बिजली की कमी को पूरा करने के लिए एक आधारशिला और ऊर्जा स्वतंत्रता का मार्ग बन सकते हैं। ये एक ऐसा विकल्प हैं जो हाइड्रोजन की जगह नहीं लेता, बल्कि प्रभावी रूप से उसका पूरक बनता है और कुछ अनुप्रयोगों में उससे आगे निकल जाता है। आगे के विकास पर ध्यान, समर्थन और गहन जाँच की आवश्यकता है। आने वाले वर्ष यह दर्शाएँगे कि क्या धात्विक ईंधन अपने वादे पर खरे उतर सकते हैं।
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