ભારતની પ્રથમ હાઇડ્રોજન ટ્રેન

ભારતની પ્રથમ હાઇડ્રોજન ટ્રેન કેવી રીતે કામ કરે છે? ગ્રીન એન્જિન પાછળનું વિજ્ઞાન

વડાપ્રધાન નરેન્દ્ર મોદીએ દેશની પ્રથમ સ્વદેશી રીતે વિકસિત હાઇડ્રોજન ફ્યુઅલ સેલ-સંચાલિત ટ્રેનને લીલી ઝંડી બતાવી હતી

ભારતે જીંદ-સોનીપત સેક્શન પર દેશની પ્રથમ સ્વદેશી રીતે વિકસિત હાઇડ્રોજન ફ્યુઅલ સેલ ટ્રેન શરૂ કરી છે. આ પાયલોટ પ્રોજેક્ટ રેલવે ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર અને વ્યાપક ગ્રીન મોબિલિટી (સ્વચ્છ ગતિશીલતા) માટે ઓપરેશનલ અનુભવ તૈયાર કરે છે.

ભારતે શુક્રવારે સ્વચ્છ રેલ પરિવહનના એક નવા યુગમાં પ્રવેશ કર્યો, જ્યારે વડાપ્રધાન નરેન્દ્ર મોદીએ દેશની પ્રથમ સ્વદેશી રીતે વિકસિત હાઇડ્રોજન ફ્યુઅલ સેલ-સંચાલિત ટ્રેનને લીલી ઝંડી બતાવી હતી. આ સાથે ભારત રેલવે કામગીરી માટે હાઇડ્રોજન ટેકનોલોજી અપનાવનારા વિશ્વના જૂજ દેશોમાં સામેલ થઈ ગયું છે.

આ 10 కోચવાળી ટ્રેન ઉત્તર રેલવેના 89 કિમી લાંબા જીંદ-સોનીપત સેક્શન પર દોડશે. આ એક પાયલોટ પ્રોજેક્ટ છે જેનો ઉદ્દેશ્ય વિશ્વના સૌથી મોટા રેલ નેટવર્કમાંના એકમાં હાઇડ્રોજન-સંચાલિત ગતિશીલતાની વ્યવહારુતા દર્શાવવાનો છે. અધિકારીઓએ તેને વિશ્વની સૌથી લાંબી અને સૌથી શક્તિશાળી હાઇડ્રોજન ટ્રેન ગણાવી છે.

આ લોન્ચિંગ સાથે, ભારત હાઇડ્રોજન-સંચાલિત રેલ પરિવહનની સંભાવનાઓ તપાસવામાં જર્મની, જાપાન, ચીન અને યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ જેવા દેશોની હરોળમાં જોડાઈ ગયું છે.

હાઇડ્રોજન ટ્રેન કેવી રીતે કામ કરે છે?

પરંપરાગત ડીઝલ લોકોમોટિવ્સ (એન્જિન) થી વિપરીત, હાઇડ્રોજન ટ્રેન હાઇડ્રોજન ફ્યુઅલ સેલનો ઉપયોગ કરીને ટ્રેનની અંદર જ પોતાની વીજળી ઉત્પન્ન કરે છે.

• પ્રોટોન એક્સચેન્જ મેમ્બ્રેન ફ્યુઅલ સેલ (PEMFC): આ સિસ્ટમના હાર્દમાં 1,200 કિલોવોટનો પ્રોટોન એક્સચેન્જ મેમ્બ્રેન ફ્યુઅલ સેલ છે, જે હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજન વચ્ચે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા દ્વારા વીજળી ઉત્પન્ન કરે છે. આ પ્રક્રિયાની આડપેદાશ તરીકે માત્ર પાણીની વરાળ અને ગરમી મુક્ત થાય છે, જે તેને આજે ઉપલબ્ધ રેલ પ્રોપલ્શન (ગતિ આપવા માટેની પ્રણાલી) ના સૌથી સ્વચ્છ સ્વરૂપોમાંનું એક બનાવે છે.

• હાઇડ્રોજન સંગ્રહ: ટ્રેન તેના બે ‘હાઇડ્રોજન ડ્રાઇવિંગ પાવર કાર’ની અંદર ઉચ્ચ દબાણવાળા સિલિન્ડરોમાં સંકુચિત (compressed) હાઇડ્રોજન ગેસ વહન કરે છે. આ હાઇડ્રોજનને PEMFC માં મોકલવામાં આવે છે, જે એક એવી બેટરીની જેમ કામ કરે છે જેને જ્યાં સુધી હાઇડ્રોજન મળતો રહે ત્યાં સુધી ક્યારેય રિચાર્જ કરવાની જરૂર પડતી નથી.

• વીજળીનું ઉત્પાદન: ફ્યુઅલ સેલની અંદર, સામાન્ય રીતે પ્લેટિનમમાંથી બનેલા ઉદ્દીપક (catalyst) નો ઉપયોગ કરીને હાઇડ્રોજનના અણુઓને પ્રોટોન અને ઇલેક્ટ્રોનમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે. પ્રોટોન એક ખાસ પોલીમર મેમ્બ્રેન (પડદા) માંથી પસાર થાય છે, જ્યારે ઇલેક્ટ્રોનને બહારના ઇલેક્ટ્રિકલ સર્કિટમાંથી પસાર થવાની ફરજ પડે છે. ઇલેક્ટ્રોનની આ ગતિ વીજળી ઉત્પન્ન કરે છે, જે ટ્રેનની ટ્રેક્શન મોટર્સને પાવર આપે છે.

• શૂન્ય ઉત્સર્જન (Zero Emission): તે જ સમયે, આસપાસની હવામાંથી ઓક્સિજન ફ્યુઅલ સેલમાં પ્રવેશે છે અને હાઇડ્રોજન પ્રોટોન તથા ઇલેક્ટ્રોન સાથે જોડાય છે. આ ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રતિક્રિયાની એકમાત્ર આડપેદાશ પાણીની વરાળ અને ગરમી છે. આમાં કોઈ દહન (સળગવાની પ્રક્રિયા) થતું નથી, ધુમાડો નીકળતો નથી અને ઉપયોગના સ્તરે કાર્બનનું ઉત્સર્જન બિલકુલ શૂન્ય હોય છે.

• હાઇબ્રિડ સિસ્ટમ: ફ્યુઅલ સેલ દ્વારા જનરેટ થતી વીજળી લિથિયમ આયર્ન ફોસ્ફેટ (LFP) બેટરીમાં પણ સંગ્રહિત થાય છે, જે ટ્રેનની ગતિ વધારતી વખતે (acceleration) વધારાનો પાવર પૂરો પાડે છે અને રિજનરેટિવ બ્રેકિંગ દ્વારા મેળવેલી ઊર્જાને સંગ્રહિત કરે છે. આ હાઇબ્રિડ સિસ્ટમ કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરે છે અને હાઇડ્રોજનનો વપરાશ ઘટાડે છે.

હાઇડ્રોજન ઇંધણના ફાયદા

પરંપરાગત ઇંધણની સરખામણીમાં હાઇડ્રોજન નોંધપાત્ર ફાયદાઓ પ્રદાન કરે છે. ડીઝલ માટે પ્રતિ કિલોગ્રામ 43 મેગાજૂલ (MJ/kg) ની સરખામણીમાં હાઇડ્રોજન લગભગ 120 મેગાજૂલ પ્રતિ કિલોગ્રામની ઉચ્ચ ઊર્જા ઘનતા (energy density) ધરાવે છે. આનાથી હાઇડ્રોજન કાર્બન ઉત્સર્જનને સંપૂર્ણપણે નાબૂદ કરીને ઉચ્ચ પ્રદર્શન આપી શકે છે.

આ ટેકનોલોજી ઓછી જાળવણી (maintenance) ની જરૂરિયાતો અને પર્યાવરણને નહિવત નુકસાનનું વચન પણ આપે છે.

રિફ્યુઅલિંગ અને સેફ્ટી ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર

• સ્ટોરેજ ફેસિલીટી: આ ટ્રેનને સપોર્ટ કરવા માટે હરિયાણાના જીંદમાં ભારતની સૌથી મોટી રેલવે હાઇડ્રોજન સ્ટોરેજ અને રિફ્યુઅલિંગ ફેસિલીટી સ્થાપિત કરવામાં આવી છે. આ સ્વદેશી સુવિધામાં આશરે 3,000 કિલોગ્રામ હાઇડ્રોજન સંગ્રહિત કરી શકાય છે અને તેને પેટ્રોલિયમ એન્ડ એક્સપ્લોઝિવ્સ સેફ્ટી ઓર્ગેનાઈઝેશન (PESO) તરફથી મંજૂરી મળી ગઈ છે.

• આંતરરાષ્ટ્રીય ધોરણો: રિફ્યુઅલિંગ ઇકોસિસ્ટમને NFPA-2 અને ISO 19880 સહિતના આંતરરાષ્ટ્રીય સુરક્ષા ધોરણો અનુસાર વિકસાવવામાં આવી છે અને TUV SUD જર્મની દ્વારા તેનું સ્વતંત્ર સુરક્ષા મૂલ્યાંકન કરવામાં આવ્યું છે.

• આત્મનિર્ભર ભારત: રિસર્ચ, ડિઝાઇન એન્ડ સ્ટાન્ડર્ડ્સ ઓર્ગેનાઇઝેશન (RDSO) ના તકનીકી માર્ગદર્શન હેઠળ સંપૂર્ણપણે ભારતમાં વિકસાવવામાં આવેલો આ પ્રોજેક્ટ સરકારની ‘આત્મનિર્ભર ભારત’ પહેલ તરફ એક મહત્વપૂર્ણ પગલું છે અને તે ‘નેશનલ ગ્રીન હાઇડ્રોજન મિશન’ને વેગ આપે છે.

ભારતની પ્રથમ હાઇડ્રોજન ટ્રેન વિશે ખાસ બાબતો

• ક્ષમતા અને સ્પીડ: 10-કોચની આ ટ્રેનમાં બે હાઇડ્રોજન ડ્રાઇવિંગ પાવર કાર અને આઠ ટ્રેલર કોચ સામેલ છે, જેમાં અંદાજે 2,600 મુસાફરોને લઈ જવાની ક્ષમતા છે. તેને મહત્તમ 75 કિમી પ્રતિ કલાકની ઝડપે દોડાવવાની મંજૂરી આપવામાં આવી છે, જ્યારે તેની ડિઝાઇન સ્પીડ 110 કિમી પ્રતિ કલાક છે.

• રૂટ: આ સેવા જીંદ જંક્શન, ગોહાના જંક્શન અને સોનીપતને જોડશે, જે રૂટ પર આવતા કેટલાક મધ્યવર્તી સ્ટેશનો પર સેવા આપશે.

• સુરક્ષા સુવિધાઓ: પ્રોજેક્ટના દરેક પાસામાં સુરક્ષાને વણી લેવામાં આવી છે. ટ્રેન અને તેના સપોર્ટિંગ ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચરમાં હાઇડ્રોજન લીક ડિટેક્ટર્સ, ફ્લેમ ડિટેક્શન સિસ્ટમ્સ (આગ ઓળખવાની સિસ્ટમ), સતત વેન્ટિલેશન, ઓટોમેટેડ હાઇડ્રોજન શટ-ઓફ મિકેનિઝમ અને લોકો પાયલોટ્સ માટે રીઅલ-ટાઇમ હેલ્થ મોનિટરિંગ શામેલ છે. રિફ્યુઅલિંગ સ્ટેશન પર ચોવીસ કલાક દેખરેખ રાખવામાં આવશે, જ્યારે કામગીરીના પ્રારંભિક તબક્કા દરમિયાન તાલીમબદ્ધ ટેકનિકલ સ્ટાફ ટ્રેનની સાથે રહેશે.

• 

ભવિષ્યનો રોડમેપ: આ પાયલોટ પ્રોજેક્ટ ભારતીય રેલવે માટે મૂલ્યવાન ઓપરેશનલ અનુભવ પ્રદાન કરશે કારણ કે રેલવે હાઇડ્રોજન-સંચાલિત ટ્રેનોના વ્યાપક ઉપયોગનું મૂલ્યાંકન કરી રહી છે. માત્ર એક નવું એન્જિન રજૂ કરવા ઉપરાંત, આ પહેલ ભવિષ્યની હાઇડ્રોજન ગતિશીલતાને ટેકો આપવા માટે જરૂરી ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર, જાળવણી પદ્ધતિઓ અને સંસ્થાકીય કુશળતા સ્થાપિત કરે છે, જે ટકાઉ પરિવહન અને લાંબા ગાળાના નેટ-ઝીરો ઉત્સર્જન લક્ષ્યો પ્રત્યે ભારતની પ્રતિબદ્ધતાને મજબૂત કરે છે.