जलवायु पर शिपिंग कठिन है और इसे साफ करना कठिन है - ये नवाचार उत्सर्जन में कटौती करने में मदद कर सकते हैं

की छवि शिपिंग वैश्विक उत्सर्जन के एक बड़े हिस्से के लिए जिम्मेदार है। विलियम विलियम/अनस्प्लाश, सीसी द्वारा

जहाज ले जाते हैं एक से अधिक 80% विश्व व्यापार का, और वे इनमें से कुछ पर बहुत अधिक निर्भर करते हैं कम से कम पर्यावरण के अनुकूल परिवहन ईंधन उपलब्ध है।

कोई सस्ता, व्यापक रूप से उपलब्ध समाधान नहीं हैं जो शिपिंग उद्योग के ग्रह-वार्मिंग कार्बन उत्सर्जन को कम कर सकते हैं - वास्तव में, शिपिंग को डीकार्बोनाइज करने के लिए ग्रह पर सबसे कठिन उद्योगों में से एक माना जाता है - लेकिन अभी कुछ रोमांचक नवाचारों का परीक्षण किया जा रहा है।

एक के रूप में नौसेना वास्तुकला और समुद्री इंजीनियरिंग के प्रोफेसर, मैं विद्युतीकरण, बैटरी और ईंधन कोशिकाओं सहित जहाज प्रणोदन और नियंत्रण प्रणाली पर काम करता हूं। इस सप्ताह जलवायु परिवर्तन पर ध्यान केंद्रित करते हुए जब विश्व के नेता जी -7 शिखर सम्मेलन में मिलते हैं और वार्ताकार संयुक्त राष्ट्र की एक बैठक में शिपिंग उत्सर्जन पर चर्चा करते हैं अंतर्राष्ट्रीय मैरिटाइम संगठनआइए एक नजर डालते हैं कि क्या संभव है और कुछ ऐसे ईंधन और प्रौद्योगिकियां जो उद्योग के भविष्य को परिभाषित कर सकती हैं।

शिपिंग की जलवायु समस्या

शिपिंग है कच्चे माल और थोक माल को स्थानांतरित करने का सबसे सस्ता तरीका. इसने इसे एक विशाल आर्थिक प्रभाव और एक बड़ा कार्बन पदचिह्न दोनों दिया है।

उद्योग मोटे तौर पर उत्सर्जन करता है प्रति वर्ष 1 बिलियन मीट्रिक टन कार्बन डाइऑक्साइड - वैश्विक उत्सर्जन का लगभग 3%, IMO के अनुसार, एक विशेष संयुक्त राष्ट्र एजेंसी जो 174 सदस्य देशों से बनी है जो उद्योग के लिए मानक निर्धारित करती है। यदि शिपिंग एक देश होता, तो यह जापान और जर्मनी के बीच वैश्विक कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन में छठे सबसे बड़े योगदानकर्ता के रूप में रैंक करता। इसके अलावा, जहाजों का लगभग 70% उत्सर्जन 250 मील (400 किलोमीटर) भूमि के भीतर होता है, जिसका अर्थ है कि इसका हवा की गुणवत्ता पर भी प्रभाव पड़ता है, खासकर बंदरगाह शहरों के लिए।

हकुजफ्घ्यिउ

नीतियों के अलावा तकनीकी नवाचार, कम कार्बन या शून्य-उत्सर्जन शिपिंग प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण होगा। शैक्षणिक अनुसंधान संस्थान, सरकारी प्रयोगशालाएं और कंपनियां अब विद्युतीकरण के साथ प्रयोग कर रही हैं; शून्य- या निम्न-कार्बन ईंधन जैसे हाइड्रोजन, प्राकृतिक गैस, अमोनिया और जैव ईंधन; और वैकल्पिक ऊर्जा स्रोत जैसे ईंधन सेल और सौर, पवन और तरंग शक्ति। प्रत्येक के अपने पक्ष और विपक्ष हैं।

जहाजों का विद्युतीकरण क्यों मायने रखता है

जैसे जमीन पर, विद्युतीकरण उद्योग के उत्सर्जन को साफ करने की एक कुंजी है। यह जीवाश्म ईंधन पर चलने वाले इंजनों को या तो वैकल्पिक बिजली उत्पादन प्रौद्योगिकियों द्वारा प्रतिस्थापित करने की अनुमति देता है, या कम उत्सर्जन संचालन के लिए डाउनसाइज़ और संशोधित किया जाता है। यह जहाजों को भी अनुमति देता है पोर्ट में रहते हुए बिजली से कनेक्ट करें, निष्क्रियता से उनके उत्सर्जन को कम करना।

जहाज विद्युतीकरण और संकरण हैं वाणिज्यिक और सैन्य जहाजों दोनों के लिए महत्वपूर्ण रुझान. एक जहाज को विद्युतीकृत करने का अर्थ है उसके पारंपरिक यांत्रिक प्रणालियों को विद्युत के साथ बदलना। कुछ बेड़े पहले ही विद्युतीकरण और कार्गो हैंडलिंग कर चुके हैं। दूसरी ओर, हाइब्रिड पावर सिस्टम, अपनी पूरक विशेषताओं का लाभ उठाने के लिए विभिन्न बिजली उत्पादन तंत्र, जैसे इंजन और बैटरी को एकीकृत करते हैं।

मैं हरित शिपिंग प्राप्त करने के लिए एक मुख्य रणनीति के रूप में गहन विद्युतीकरण और व्यापक संकरण को देखता हूं।

क्रेन बंदरगाह में डॉक किए गए जहाज पर शिपिंग कंटेनर लोड करते हैं। जहाज जो बंदरगाह में बिजली से जुड़ सकते हैं, वे ग्रीनहाउस गैसों और प्रदूषण पैदा करने वाले ईंधन को जलाने से बच सकते हैं। अर्नेस्टो वेलाज़क्वेज़/अनस्प्लाश, सीसी द्वारा

स्वचालन और वास्तविक समय नियंत्रण के माध्यम से मौजूदा बेड़े के संचालन में सुधार और ईंधन के उपयोग को कम करने के लिए भी जबरदस्त अवसर मौजूद हैं। उन्नत सेंसर, कृत्रिम बुद्धिमत्ता और मशीन लर्निंग जहाजों को दक्षता में सुधार और उत्सर्जन को कम करने के लिए "देखने," "सोचने," और "कार्य" करने में मदद कर सकते हैं।

समुद्री यात्राओं के लिए हरित ईंधन

शिपिंग उद्योग को कार्बन मुक्त करने के लिए स्वच्छ और हरित ईंधन स्रोतों की ओर जाना आवश्यक होगा।

आज के जहाजों के अधिकांश बिजली संयंत्र आंतरिक दहन इंजनों पर आधारित हैं जो सस्ते भारी ईंधन तेल का उपयोग करते हैं। समुद्री डीजल और गैस टरबाइन इंजन डिजाइन और निकास गैस के उपचार में नवाचारों ने हानिकारक उत्सर्जन को कम किया है। हालांकि, अधिकांश "कम लटकने वाले फल" काटा गया है, पारंपरिक बिजली स्रोतों में नाटकीय सुधार के लिए बहुत कम जगह बची है।

अब ध्यान स्वच्छ ईंधन स्रोतों और अधिक कुशल वैकल्पिक बिजली उत्पादन प्रौद्योगिकियों के विकास पर है।

प्राकृतिक गैस, अमोनिया और हाइड्रोजन जैसे कम या शून्य-कार्बन ईंधन, भविष्य में शिपिंग के लिए प्रमुख ऊर्जा स्रोत होने की भविष्यवाणी की जाती है। अमोनिया परिवहन और स्टोर करना आसान है, और इसका उपयोग आंतरिक दहन इंजन और उच्च तापमान ईंधन कोशिकाओं में किया जा सकता है। लेकिन जैसे हाइड्रोजनीकरण, यह काफी हद तक अभी भी जीवाश्म ईंधन से बना है। यह विषैला भी होता है। दोनों में इलेक्ट्रोलिसिस का उपयोग करके पानी और नवीकरणीय ऊर्जा से बनने की क्षमता है, लेकिन यह शून्य-कार्बन तकनीक अभी भी शुरुआती चरण में है और महंगी है।

इन ईंधनों ने कुछ समुद्री क्षेत्रों में भारी डीजल ईंधन की जगह लेना शुरू कर दिया है, मुख्य रूप से प्रदर्शन परियोजनाओं के रूप में और जरूरत से ज्यादा धीमी गति से। लागत और बुनियादी ढांचा प्रमुख बाधाएं हैं।

पुनःप्राप्य उर्जा स्रोतइस तरह के रूप में, हवा, सौर और तरंग ऊर्जा, भी आशाजनक हैं। समुद्र में जाने वाले जहाजों के लिए अक्षय स्रोतों को लागत प्रभावी और विश्वसनीय ऊर्जा समाधान के रूप में एकीकृत करना एक और चुनौती है जिस पर डेवलपर्स काम कर रहे हैं।

जलवायु पर शिपिंग कठिन है और इसे साफ करना कठिन है - ये नवाचार उत्सर्जन में कटौती करने में मदद कर सकते हैं

ईंधन सेल और बैटरी का उपयोग कर जहाजों को शक्ति देना

ईंधन सेल और बैटरी वैकल्पिक बिजली उत्पादन प्रौद्योगिकियों के रूप में भी वादा करते हैं।

विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से, ईंधन सेल अत्यधिक कुशल और स्वच्छ तरीके से विद्युत शक्ति उत्पन्न करते हैं, जिससे वे परिवहन के लिए बहुत आकर्षक हो जाते हैं। ईंधन सेल किसके साथ संचालित होते हैं शुद्ध हाइड्रोजन या सुधारित गैसें, उच्च तापमान वाले ईंधन सेल को छोड़कर जो प्राकृतिक गैस या अमोनिया को ईंधन के रूप में उपयोग कर सकते हैं।

मौजूदा ईंधन बुनियादी ढांचे को देखते हुए, अधिकांश समुद्री ईंधन सेल प्रदर्शन परियोजनाओं को आज तरल हाइड्रोजन को स्टोर करना है या ऑनबोर्ड सिस्टम का उपयोग करना है जो प्राकृतिक गैस या अन्य ईंधन को हाइड्रोजन-समृद्ध सिनगैस में परिवर्तित करते हैं। ईंधन सेल प्रौद्योगिकी को व्यापक रूप से अपनाने के लिए हाइड्रोजन भंडारण के लिए बुनियादी ढांचे को विकसित किया जाना है।

बैटरी तकनीक विद्युतीकरण के लिए आवश्यक है, यहां तक ​​कि आंतरिक दहन इंजन वाले जहाजों के लिए भी उनके प्रमुख प्रस्तावक के रूप में। इसकी अपनी अनूठी चुनौतियां भी हैं। यह सुनिश्चित करने के अलावा कि बैटरी सुरक्षित और विश्वसनीय हैं - आप समुद्र के बीच में आग या बिजली की कमी नहीं चाहते हैं - कार्गो हैंडलिंग और टगबोट संचालन जैसे बिजली संचालन के लिए कठोरता और लचीलापन आवश्यक है।

भविष्य में निवेश करना

2018 में, अंतर्राष्ट्रीय समुद्री संगठन की समुद्री पर्यावरण संरक्षण समिति लक्ष्य निर्धारित करें 40 तक वैश्विक बेड़े की कार्बन तीव्रता को कम से कम 2030% तक कम करने के लिए और 2050 के स्तर से 2008 तक ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को आधा करने के लिए। यह अपेक्षित है अनिवार्य आवश्यकताओं को अपनाएं जून 10-17, 2021 की बैठक में उन दीर्घकालिक लक्ष्यों को दर्शाते हुए।

वे लक्ष्य महत्वपूर्ण हैं, लेकिन वे भविष्य में कार्रवाई के लिए समय सीमा छोड़ देते हैं।

देश और कुछ शिपिंग कंपनियां तेजी से संक्रमण की सिफारिश कर रही हैं। जून की शुरुआत में, डेनमार्क, नॉर्वे और संयुक्त राज्य अमेरिका की सरकारों ने ग्लोबल मैरीटाइम फोरम और मर्स्क मैक-किन्नी मोलर सेंटर फॉर जीरो कार्बन शिपिंग के साथ मिलकर एक नई घोषणा की। जीरो-एमिशन शिपिंग मिशन नए हरित समुद्री समाधानों को तेजी से बढ़ाने और तैनात करने का प्रयास करना।

शिपिंग दिग्गज AP Møller-Maersk ने कहा है कि वह कार्बन टैक्स का समर्थन कर सकता है $150 प्रति टन कार्बन डाइऑक्साइड अधिक नवाचार और तेजी से संक्रमण को प्रोत्साहित करने के लिए, हालांकि उद्योग में अन्य लोगों का तर्क है कि इस तरह का कर होगा बंकर ईंधन की लागत लगभग दोगुनी और माल ढुलाई कहीं अधिक महंगा, पूरे वैश्विक अर्थव्यवस्था में नतीजों के साथ।

मेरा मानना ​​​​है कि शून्य-उत्सर्जन शिपिंग की भव्य दृष्टि को महसूस किया जा सकता है यदि जहाज डिजाइन और बेड़े संचालन समुदाय नीति निर्माताओं, रसद उद्योग और व्यापक शैक्षणिक और उद्योग तकनीकी समुदायों के साथ मिलकर समाधान खोजने के लिए काम करते हैं।

शिपिंग के लिए ऊर्जा और बिजली समाधान के क्षेत्र में काम करने का यह एक रोमांचक समय है। आज विकसित की गई तकनीक का न केवल समुद्री उद्योग पर बल्कि समाज पर भी परिवर्तनकारी प्रभाव पड़ेगा।

के बारे में लेखक

जिंग सन, प्रोफेसर और विभाग अध्यक्ष, नौसेना वास्तुकला और समुद्री इंजीनियरिंग, मिशिगन विश्वविद्यालय
 

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