तेल उद्योग electrification में देरी के लिए अक्षम hydrogen cars को आगे बढ़ा रहा है
(rechargenews.com)- Michael Liebreich इस बात पर जोर देते हैं कि clean hydrogen decarbonization के लिए जरूरी है, लेकिन cars और home heating जैसे क्षेत्रों में, जहां electric solutions पहले से ही सस्ते और अधिक efficient हैं, hydrogen सही विकल्प नहीं है
- Hydrogen Ladder hydrogen के उपयोगों को non-competitive क्षेत्रों, unavoidable क्षेत्रों और बीच के क्षेत्रों में बांटता है; ammonia fertilizers, refining, steel, chemicals, shipping और long-haul aviation को ऊपर, जबकि hydrogen cars और home heating को नीचे रखता है
- oil और gas कंपनियां cars और heating के लिए hydrogen की inefficiency जानते हुए भी lobbying जारी रखती हैं; fossil gas कंपनियों के नेतृत्व वाली hydrogen lobby EU policy influence के लिए सालाना €58.6m खर्च करती है
- hydrogen cars में electric cars की तुलना में energy loss ज्यादा होता है, और fast refueling का लाभ भी refueling station access और daily driving patterns को शामिल करने पर अधिकतर users के लिए समय के लिहाज से छोटा फायदा रह जाता है
- home heating के लिए hydrogen, पाइपिंग·valves·compressors बदलने, अधिक pumping energy, safety और air quality issues, तथा heat pumps की तुलना में कम efficiency के कारण existing gas network operators के लिए तो फायदेमंद हो सकता है, लेकिन decarbonization tool के रूप में inefficient है
clean hydrogen कहां जरूरी है और कहां फिट नहीं बैठता
- Michael Liebreich BloombergNEF के founder हैं और फिलहाल independent analyst और advisor के रूप में काम करते हैं
- उनका मानना है कि पृथ्वी को जितनी जल्दी और cost-efficient तरीके से decarbonize करना हो, उसके लिए यह अलग करना जरूरी है कि clean hydrogen किन sectors में चाहिए और किन में नहीं
- cars और home heating के लिए battery electric vehicles और heat pumps जैसे सस्ते और अधिक efficient electric solutions मौजूद हैं, इसलिए ये clean hydrogen के उपयोग के लिए उपयुक्त नहीं हैं
- यह आकलन oil और gas industry के उन हिस्सों के हितों से टकराता है जो इन use cases के लिए करोड़ों euros की lobbying करते हैं
Hydrogen Ladder की priorities
- Liebreich का Hydrogen Ladder hydrogen uses को तीन हिस्सों में बांटता है
- ऐसे uses जो competitive नहीं हैं
- ऐसे uses जो decarbonization के लिए unavoidable हैं
- इनके बीच वाले uses
- ऊपर के “unavoidable” areas में existing high-pollution grey hydrogen uses आते हैं
- ammonia-based fertilizers
- refining
- ये दोनों uses global carbon emissions के 3~4% के लिए जिम्मेदार हैं
- seasonal power storage, steel, chemicals, shipping और long-haul aviation भी ladder के ऊपरी हिस्से के करीब हैं
- long-haul aviation में liquid hydrogen या hydrogen-based synthetic fuels का उपयोग शामिल है
- निचले “non-competitive” areas में hydrogen cars और home heating आते हैं
- battery electric vehicles और heat pumps की मौजूदगी में economics और efficiency मेल नहीं खाते
oil और gas industry hydrogen को क्यों push कर रही है
- Liebreich मानते हैं कि oil और gas companies जानती हैं कि hydrogen cars और home heating के लिए अच्छा विकल्प नहीं है, फिर भी वे इन uses को आगे बढ़ाती हैं
- उनकी व्याख्या में hydrogen oil और gas companies के लिए two-way bet बन जाता है
- अगर hydrogen सफल होता है, तो वे नए hydrogen industry में अपनी जगह बना सकती हैं
- अगर यह विफल भी हो, तो भी वे उस electricity की ओर transition को धीमा कर सकती हैं जिसे वे नहीं बनातीं
- regional trains, regional buses, cars और delivery vehicles जैसे ladder के निचले क्षेत्रों में hydrogen को promote करने से कम से कम market में confusion पैदा किया जा सकता है
- Shell ने समस्याग्रस्त floating LNG platform Prelude पर $12bn खर्च किए, लेकिन वही scale आज global emissions के 3~4% का कारण बनने वाले existing hydrogen uses को clean hydrogen में बदलने पर खर्च नहीं करती
- Corporate Europe Observatory report के अनुसार, fossil gas companies के प्रमुख player होने वाली hydrogen lobby Brussels policy-making को प्रभावित करने के लिए सालाना €58.6m खर्च करती है
hydrogen cars के लिए electric cars को हराना मुश्किल क्यों है
- hydrogen fuel-cell vehicles clean electricity को सीधे vehicle में इस्तेमाल नहीं करते; वे electrolysis, storage·transport और fuel-cell conversion से गुजरते हैं, इसलिए energy loss ज्यादा होता है
- Liebreich मानते हैं कि battery electric vehicles अधिकांश competitive factors में hydrogen cars से आगे हैं
- BEV में 0~60mph acceleration 4 seconds है, जबकि FCEV के लिए 9 seconds बताया गया है
- BEV में seats fold करके सामान रखा जा सकता है, लेकिन FCEV में hydrogen cylinders जगह घेरते हैं
- BEV लगभग 3 गुना efficient है
- hydrogen cars weight में भी नहीं जीततीं और आम तौर पर ज्यादा भारी होती हैं
- hydrogen cars का फायदा यह है कि nozzle लगाकर 5 minutes में 400 miles की driving range refuel की जा सकती है
- हालांकि nozzle बहुत ठंडा हो जाता है, जिससे अगले user को उसके फिर warm होने तक इंतजार करना पड़ता है
- अगर यात्रा 400 miles से कम है, तो सस्ती और बेहतर electric car खरीदना ज्यादा उचित माना जाता है
- hydrogen refueling infrastructure पर्याप्त हो भी जाए, तब भी long-distance driving में BEV charging के लिए लगने वाले 45 minutes बचाना ही मुख्य benefit रह जाता है
- रोजाना 20 miles चलने वाले user को हर 300 miles पर hydrogen station जाना होगा
- साल में 40 बार, हर बार station आने-जाने में 10 minutes से ज्यादा लगें, तो 400 minutes गंवाने पड़ते हैं
- holiday home या Alps जैसी long-distance trips साल में 2~5 बार करने पर भी annual time basis पर यह अधिकतर users के लिए घाटे का सौदा माना जाता है
- Hydrogen Council के Daryl Wilson ने कहा कि “power infrastructure लाखों BEV charging को संभाल नहीं पाएगा, इसलिए hydrogen cars जरूरी हैं,” लेकिन Liebreich इसे स्वीकार नहीं करते
- वे इसकी तुलना 1995 में Internet के लिए modems की कमी, 2000 में online video के लिए bandwidth की कमी, और घरों तक fiber न बिछा पाने वाली बातों से करते हैं
- 2050 net-zero target तक करीब 30 साल हैं, और infrastructure समय के साथ investment और construction से expand हो सकता है
- smart charging भी संभव है, और electric heating के कारण भी power capacity expansion जरूरी होगा
- existing power infrastructure को expand करने से बचकर बिल्कुल नया hydrogen refueling infrastructure बनाने का विचार उन्हें उचित नहीं लगता
home heating hydrogen की लागत और सीमाएं
- hydrocarbon industry के कुछ हिस्से, खासकर gas distribution companies, existing gas network को hydrogen network में बदलने के लिए lobbying कर रही हैं
- UK ने domestic hydrogen heating experiments पर करोड़ों pounds खर्च किए हैं
- existing gas network को hydrogen के लिए बदलने हेतु large-scale equipment replacement की जरूरत होगी
- hydrogen molecules natural gas से छोटे होते हैं, इसलिए underground metal gas pipes को polyethylene pipes से बदलना होगा
- इसमें दीवारों के अंदर या floorboards के नीचे छिपी household piping भी शामिल है
- हर network के gas valves और compressors भी सभी बदलने होंगे
- hydrogen को gas network में pump करने के लिए natural gas की तुलना में 3 गुना ज्यादा energy चाहिए
- heat pumps hydrogen boilers की तुलना में लगभग 6 गुना energy-efficient हैं, और समान heat पैदा करने के लिए 150% कम primary energy चाहिए
- घरों के अंदर flammable hydrogen के इस्तेमाल में safety issues हैं, और hydrogen combustion toxic nitrogen oxides बनाता है, जिससे air quality पर भी बुरा असर पड़ता है
- nitrogen oxides मजबूत greenhouse gases भी हैं
- Liebreich gas distribution companies द्वारा home heating hydrogen की lobbying का कारण existing assets, यानी gas pipes, को decarbonization प्रक्रिया में भी इस्तेमाल करते रहने की इच्छा में देखते हैं
hydrogen blending में भी efficiency problem रहती है
- natural gas network में clean hydrogen मिलाकर carbon emissions घटाने का तरीका भी inefficient है
- volume के आधार पर gas में 20% hydrogen डालने पर भी energy के आधार पर यह केवल 7% होता है
- अगर वह hydrogen green hydrogen है, तो starting point electricity है
- electricity की 1 unit से heat pump 3 units heat बना सकता है
- वही electricity hydrogen में बदलकर gas network में डालने पर conversion process में 30% energy खो जाती है
- compression जैसे additional processing के बाद boiler में 85% efficiency से जलाने पर, electricity के 1kWh से heating value केवल लगभग 0.5kWh मिलती है
- blue hydrogen के मामले में भी पहले यह जवाब देना होगा कि fertilizer production जैसे existing hydrogen uses को कैसे decarbonize किया जाएगा
1 टिप्पणियां
Hacker News टिप्पणियां
जो कोई भी कुछ समय से hydrogen fuel पर नज़र रख रहा है, उसके लिए यह काफी स्पष्ट लगता है कि यह समस्या की तलाश में भटकता समाधान है
renewable energy से hydrogen बनाकर फिर उसे दोबारा जलाने का तरीका ज़्यादातर मामलों में समझ में नहीं आता, और energy storage के लिए battery बेहतर लगती है
ऐसे अपवाद हो सकते हैं जहां liquid/gaseous fuel battery से तकनीकी रूप से बेहतर हों, लेकिन उन मामलों में भी hydrogen की तुलना में ethanol जैसे विकल्प बेहतर लगते हैं
hydrogen समर्थकों में से काफी लोग oil और gas lobbyist लगते हैं, या फिर उनसे funding पाने वाले लोग
जापान सरकार ने भी hydrogen strategy पर पूरी तरह दांव लगाया है
https://thediplomat.com/2023/07/a-look-at-japans-latest-hydr...
storage को मोटे तौर पर day-night storage और summer-winter seasonal storage में बांटा जा सकता है। एक साल में दिन और रात 365 बार आते हैं, लेकिन गर्मी और सर्दी सिर्फ एक-एक बार, इसलिए समान अवधि में break-even करने के लिए seasonal storage वाली battery को daily storage वाली battery से 365 गुना सस्ता होना पड़ेगा
lithium-ion battery से 365 गुना सस्ती कोई battery नहीं है, और उसके आसपास भी नहीं
chemical energy storage में seasonal storage के लिए संभावना दिखती है। अभी यह बिल्कुल सही फिट नहीं है, लेकिन अंतर 100 गुना नहीं बल्कि लगभग 5 गुना है, इसलिए batteries को 100 गुना सस्ता बनाने की तुलना में green hydrogen के production, transport और storage को आर्थिक रूप से viable बनाना कहीं ज्यादा संभव लगता है
अलग से, underground deposits से hydrogen निकालने की भी काफी संभावना है। “white hydrogen” खोजकर देखें। उदाहरण: [1]
साथ ही hydrogen storage की economics को square-cube law का फायदा मिलता है। बड़े pressure tank की लागत छोटे tank की तुलना में बहुत ज़्यादा नहीं बढ़ती, जबकि उसमें कहीं अधिक hydrogen रखा जा सकता है
इसलिए जिन क्षेत्रों में बहुत बड़े tank की जरूरत होती है, जैसे railway, वहां hydrogen समझ में आ सकता है। एक सामान्य railway tank car की capacity लगभग 130m3 होती है, और 700bar पर hydrogen का 1m3 लगभग 42kg होता है, यानी कुल करीब 5.5 टन
hydrogen की energy density diesel से लगभग 3 गुना है, इसलिए यह करीब 16 टन diesel के बराबर है
ट्रेन की efficiency कम से कम 400 ton-miles per gallon से ज्यादा होती है, और 125 ton-miles per kg से ज्यादा, यानी 16 टन से करीब 20 लाख ton-miles मिलते हैं। ऐसा एक tanker car 10,000 टन freight train को 200 miles चलाने के लिए पर्याप्त हो सकता है
हजारों miles railway को electrify करने की तुलना में diesel locomotives को hydrogen combustion में बदलना कहीं आसान है, इसलिए railway के hydrogen की killer app बनने की काफी संभावना है
[1]https://www.theguardian.com/environment/2023/aug/12/prospect...
passenger cars में यह कम महत्वपूर्ण हो सकता है, लेकिन aviation जैसे क्षेत्रों में ज्यादा relevant हो सकता है। funding sources जैसी बातों पर मेरी कोई खास राय नहीं है
नीचे वाला लेख introduction के लिए उपयोगी लगा
https://www.energy.gov/eere/fuelcells/articles/fuel-cell-and...
लेकिन hydrogen large-scale industrial feedstock के रूप में अहम है, कई बड़ी industries में alternative feedstock हो सकता है, और large-scale stationary energy storage के रूप में भी बेहतरीन है
oil sector की lobbying भी है और power sector की lobbying भी। हर lobby competition को नापसंद करती है
power sector hydrogen को competitor मानता है, इसलिए उसे खत्म करना चाहता है; यह ऐसा है जैसे पेड़ उगने से रोकने के लिए बीज ही खत्म कर दिए जाएं
hydrogen गायब नहीं होने वाला, क्योंकि heavy transport जैसी जगहों पर इसकी जरूरत है
clean hydrogen अभी शुरुआती development stage में है, इसका मतलब यह नहीं कि उस technology को develop नहीं करना चाहिए—ठीक वैसे ही जैसे 15 साल पहले electric cars के साथ था
निजी तौर पर मुझे लगता है कि NH3 energy storage और energy transport के लिए शानदार है, और food production जैसे क्षेत्रों में भी बहुत उपयोगी है
ammonia तेल की तरह toxic है और संभालना मुश्किल है, लेकिन heavy industry जैसे कई क्षेत्रों में यह समझ में आता है। दूसरे क्षेत्रों में electricity और batteries ज्यादा तर्कसंगत हैं
अलग-अलग technologies साथ मौजूद रहेंगी और compete करेंगी
oil को खुले container में रख दें तो कोई घायल नहीं होगा, लेकिन ammonia के साथ ऐसा करके देखें तो कहानी अलग होगी
YouTube channel Engineering Explained पर एक बेहतरीन video है, जिसमें बताया गया है कि hydrogen पारंपरिक internal combustion engine में petrol/gasoline/diesel की जगह लेने के लिए practical क्यों नहीं है
https://www.youtube.com/watch?v=vJjKwSF9gT8
मेरा मतलब बिल्कुल यह नहीं कि oil sector के पास ताकत नहीं है, और यह regulatory capture की कोशिश भी हो सकती है, लेकिन आर्थिक वास्तविकता के नजरिए से यह शुरू से ही टिक पाना मुश्किल है, इसलिए मैं ज्यादा चिंतित नहीं हूँ
EV वाली ट्रेन स्टेशन से काफी पहले ही निकल चुकी है। मेरी जानकारी में एक कंपनी को छोड़कर सभी car companies निकट भविष्य में 100% electrified vehicles पर पूरी तरह committed हैं
आखिरकार Toyota भी शायद H2 को अजीब तरह से आगे बढ़ाना छोड़ देगी
Zubrin द्वारा VASIMR की आलोचना याद आती है [1]। अवास्तविक विकल्प पेश करना लोगों की “अच्छे” के बजाय “परफेक्ट” चुनने की प्रवृत्ति को भड़का सकता है, जिससे काम करने लायक समाधान पटरी से उतर सकते हैं
[1] https://youtu.be/myYs4DCCZts?si=Ksqw_MFLKHKIgMod
उसी जगह पर, लगभग उतने ही समय में fuel भरने की वही cultural प्रक्रिया बनी रहती है
EVs की बाधाओं—लंबे charging time और petrol pump network की तुलना में सुविधाजनक chargers की गारंटी मुश्किल होने—के मुकाबले, consumers को पार करनी वाली inertia काफी कम लगती है
oil industry विशाल है, और subsidies लेकर दूसरे fuels को competitive दिखाते हुए भी असल में विनाशकारी स्थिति बना सकती है
biodiesel को ही देखिए
https://www.caranddriver.com/news/a42796089/2024-honda-cr-v-...
शुभकामनाएँ, लेकिन यह कुछ वैसा है जैसे dinosaur अपने पैरों के नीचे भागते mammals की शिकायत करे। उनका दौर खत्म हो रहा है
battery EVs टिके रहेंगे, और मेरे हिसाब से hydrogen heavy-duty transport, शायद rail या aviation को छोड़कर शुरू से ही अटका हुआ विकल्प है। उन क्षेत्रों को लेकर भी मुझे संदेह है
दूसरी तरफ battery EVs तेजी से momentum पकड़ रहे हैं और solar·wind के साथ मिलकर बहुत समझदारी भरे लगते हैं
passenger hydrogen cars का आखिरी सहारा रही Toyota तक आखिरकार समझ रही है और battery EVs बना रही है। मुझे Mirai देखने की याद नहीं है, लेकिन production numbers देखते हुए यह अजीब नहीं है
https://en.wikipedia.org/wiki/Toyota_Mirai
मुख्य वजह यह है कि 10%, 20%, यहाँ तक कि 30% स्तर तक EV charging infrastructure ज्यादातर पहले से मौजूद है, इसलिए यह लगभग मुफ्त जैसा लगता है, लेकिन उसके बाद power transmission grid में महंगा नया infrastructure लगाना पड़ेगा
इसे “सभी सड़कों को खोदना पड़ेगा” जैसी स्थिति समझिए। क्योंकि सिर्फ cars ही electric नहीं हो रहीं, बाकी सब कुछ भी उसी समय electrify हो रहा है
उस समय hydrogen cars की वापसी हो सकती है। खासकर ठंडे इलाकों में fuel cell की waste heat को heating में इस्तेमाल किया जा सकता है, जबकि battery EVs को heat pump चलाने में energy खर्च करनी पड़ती है, जिससे efficiency advantage काफी हद तक खत्म हो जाता है
लगता है hydrogen को 1900s की compressed air की तरह देखा जाएगा
कुछ industrial uses हैं, लेकिन यह वह all-purpose solution नहीं है जिसके बारे में कई articles बात करते हैं। यह inefficient है और इसमें बहुत सारे resources नहीं झोंकने चाहिए
फिर भी कोई experiment करे, यह अच्छा है। शायद कोई ऐसा innovative use मिल जाए जो सचमुच breakthrough हो। लेकिन मैं इस पर दांव नहीं लगाऊँगा
ये लोग 20 साल से ऐसा करते आए हैं, और hydrogen distribution network को बनाए रखने देता है, और सबसे बढ़कर hydrogen production में fossil fuels का इस्तेमाल जारी रखने देता है
लेकिन consumer vehicles में यह इसलिए नहीं चल पाया क्योंकि economics और laws of physics दोनों ही इसके पक्ष में नहीं बैठते
क्योंकि तब status quo ज्यादा स्वीकार्य दिखता है
oil sector hydrogen के लिए lobbying कर रहा है, लेकिन motive की व्याख्या गलत है। यह EVs का विरोध करने के लिए नहीं, बल्कि hydrogen का समर्थन करने के लिए lobbying है
यह article 2021 का है। लेकिन आज की auto industry से इसकी relevance देखें तो 2015 का article भी होता तो लगभग वही बात होती। electric पहले ही जीत चुका है
कनाडा में यह दर्दनाक रूप से साफ़ है। Hydrogen cars को सबसे ज़ोर से आगे बढ़ाने वाला व्यक्ति तेल और गैस उत्पादक Alberta प्रांत का Premier है, और वह भी वैचारिक रूप से conservative, pro-oil नेता है
ऐसे लोगों को electric cars के बजाय hydrogen के पीछे एकजुट होते देखने से ज़्यादा उस technology के खिलाफ़ कोई मजबूत दलील नहीं हो सकती
Hydrogen technology पृथ्वी को बचाने के लिए नहीं, बल्कि natural gas industry को बचाने के लिए मौजूद है
जो hydrogen बनाया जाता है, उसका business model यह है: 1. natural gas से hydrogen निकालो। 2. कोई चमत्कार हो और इस प्रक्रिया से निकले carbon dioxide को capture कर लिया जाए। 3. hydrogen को कारों में भरो
सचमुच “green” hydrogen की मात्रा व्यावहारिक रूप से 0 है
इसलिए यह ऐसी technology है जो न तो eco-friendly है, न charging infrastructure है, और न ही auto industry में इसका adoption लगभग कहीं है
अभी anti-environmentalists के लिए apocalypse के पक्ष में दिखना राजनीतिक रूप से स्वीकार्य नहीं है, इसलिए यह केवल यह दावा करने के लिए मौजूद है कि उनके पास अपना पसंदीदा alternative है
https://natural-resources.canada.ca/energy-efficiency/transp...
कभी-कभी सड़क पर hydrogen car दिख जाती है, वह किसी government agency की होती है
सोचता हूँ देश भर में सच में कितनी hydrogen cars होंगी। शायद सौ भी नहीं होंगी ¯_(ツ)_/¯
दोनों लगभग 30 साल के scale पर cost decline का रास्ता देते हैं। हमारी दो companies को देख लें
[1] https://ohmium.com
[2] https://novohydrogen.com
message के पीछे की motivation को और स्पष्ट करने के लिए क्या किया जा सकता है?
industry messaging बहुत अच्छी तरह बनाती है, और लोग misleading messages को पहचानने में इतने कमज़ोर और disadvantaged हैं कि लगता है बहुत-सी चीज़ें बिगड़ रही हैं
आज दोपहर काम से छुट्टी लेकर neighborhood में घूमा, और उन students को supplies दीं जो student strike कर रहे थे और administrative building तक march कर रहे थे—एक अचानक बदलाव के विरोध में, जिसकी घोषणा हुए 5 दिन भी नहीं हुए, जो 6 schools को पूरी तरह बदल देता है और लगता है बिना किसी valid वजह के चुपके से plan किया गया था
secrecy इतनी ज़्यादा है कि अब हम गहराई से जांच शुरू कर रहे हैं
मौजूदा system के बहुत-से हिस्से असंभव जैसे लगते हैं