Janaka Prasad
ජෙනරල් මෝටර්ස් සමාගම 1966 දී මුල්වරට හයිඩ්‍රජන් බලයෙන් ක්‍රියාකරන වාහනයක් ලොවට හඳුන්වා දෙනවා. විශ්වයේ වඩාත් බහුලව ම හමුවන මුලද්‍රව්‍යයක් වන හයිඩ්‍රජන්, පොසිල ඉන්ධන වෙනුවට පරිසර හිතකාමී හොඳ ම විකල්පය වනු ඇති බවටයි දශක ගණනාවක් පුරාවට ක්ෂේත්‍රයේ ප්‍රවීණයන් පෙන්වා දුන්නේ. නමුත් 2020 වසර අවසන් වන විට ලොව පුරා ඉලෙක්ට්‍රික් වාහන මිලියන 11 ක් ලියාපදිංචි කර තිබූ පසුබිමක හයිඩ්‍රජන් වාහන පැවතියේ 35,000ක් පමණයි. 2002 වසරේ සිට මේ දක්වා විවිධ මෝටර් රථ නිෂ්පාදන සමාගම්වලින් හයිඩ්‍රජන් මඟින් ක්‍රියාකරන වාහන මාදිලි 11ක් හඳුන්වා දී තිබුණත් එයින් මාදිලි 8ක ම නිෂ්පාදනය අද වන විට නවතා දමා තිබෙනවා. මේ ආකාරයට හයිඩ්‍රජන් වාහන අසාර්ථක වීමට හේතුව මේ ලිපියෙන් සොයා බලමු.
හයිඩ්‍රජන් වාහනයක සිදුවන ක්‍රියාවලිය
හයිඩ්‍රජන් වාහන ගමන් කිරීම සඳහා බලය සැපයෙන්නේ හයිඩ්‍රජන් වායුව මඟින්. මේවා රථයට ද්‍රව හයිඩ්‍රජන් ලෙස ලබා දිය යුතුයි. සාමාන්‍ය පෙට්‍රල් හෝ ඩීසල්වලින් ගමන් කරන වාහන මෙන් ම ද්‍රව හයිඩ්‍රජන් ගබඩා කිරීම සඳහා ඉන්ධන ටැංකියක් රථයේ ස්ථාපිත කර තිබෙනවා. එහි ඇති සම්පීඩිත හයිඩ්‍රජන්, ඉන්ධන කෝෂය (fuel cell) නමින් හඳුන්වන විශේෂ කෝෂයක් තුළට යැවෙනවා. මෙම කෝෂයේ ප්ලැටිනම්වලින් සකස් කළ ධන අග්‍රය පවතින අන්තයේ තිබෙන හයිඩ්‍රජන් පරමාණු තම ඉලෙක්ට්‍රෝනය පිටකර හයිඩ්‍රජන් ධන අයන බවට පත් කරනවා. කෝෂයේ සෘණ අග්‍රය වෙතට සැපයෙන්නේ සාමාන්‍ය වාතයේ ඇති ඔක්සිජන්. රථය ගමන් කිරීමේ දී ඒ සඳහා අවශ්‍ය වාතය ඉන්ධන කෝෂයට ලබා ගැනීම සිදුවනවා.
හයිඩ්‍රජන් ධන අයන ඉන්පසු කෝෂයේ සෘණ අග්‍රය වෙත ආකර්ෂණය වන අතර පිටකෙරුණු ඉලෙක්ට්‍රෝන පිටත පරිපථය ඔස්සේ ගමන් කරනවා. මේ නිසා හටගන්නා විද්‍යුත් ධාරාව මඟින් පරිපථයට සම්බන්ධ රථයේ ඇති විද්‍යුත් මෝටරය ක්‍රියාත්මක වනවා. සෘණ අග්‍රයේදී ධන අයන සහ ඔක්සිජන් අතර ඇතිවන රසායනික ප්‍රතික්‍රියාවෙන් ජලය (H2O) නිර්මාණය වන අතර නැවත හයිඩ්‍රජන් අයන සෘණ අග්‍රය වෙත ඇදගැනීම අඛණ්ඩ ව සිදුවනවා. මෙවැනි කෝෂ එකකින් සැපයෙන්නේ වෝල්ට් 1ක් වැනි කුඩා විද්‍යුත් විභවයක් පමණයි. මේ නිසා ඉන්ධන කෝෂ විශාල ප්‍රමාණයක් එක් රථයක අඩංගු වනවා. එය බොහෝසෙයින් ඉලෙක්ට්‍රික් මෝටර් රථයක බැටරි කෝෂ වලට සමානයි. එකම වෙනස්කම වන්නේ විදුලියෙන් කෝෂ ආරෝපණය කිරීම වෙනුවට රසායනික ක්‍රියාවලියක් හරහා විදුලිය නිපදවීමයි. ඉන්ධන ටැංකියේ හයිඩ්‍රජන් අවසන් වනතුරු මෙම රසායනික ක්‍රියාවලිය සිදුවනවා.
සාමාන්‍ය අභ්‍යන්තර දහන එන්ජිමක අතුරු පලය ලෙස පිටවන්නේ කාබන්ඩයොක්සයිඩ් ඇතුළු අහිතකර වායුන් වුවත් හයිඩ්‍රජන් වාහනයකින් පිටවන්නේ ජලයයි. මේ නිසා හයිඩ්‍රජන් වාහන හෙවත් ඉන්ධන කෝෂ වාහන (Fuel cell vehicle) පරිසර හිතකාමී ගණයටයි අයත්වන්නේ.
ධාවන වියදම සහ හැකියාව
හයිඩ්‍රජන් පිරවුම්හලකින් සම්පීඩිත ද්‍රව හයිඩ්‍රජන් කිලෝග්‍රෑම් වශයෙන් මිලදී ගැනීමට ඉන්ධන කෝෂ වාහන හිමි පාරිභෝගිකයන්ට අවස්ථාව තිබෙනවා. ජපානයේ සහ චීනයේ හයිඩ්‍රජන් කිලෝග්‍රෑම් එකක මිල අමෙරිකානු ඩොලර් 10ක් පමණ වන අතර අමෙරිකාවේ කැලිෆෝනියාහි හයිඩ්‍රජන් කිලෝග්‍රෑම් 1ක් ඩොලර් 16ක් පමණ වනවා. වර්තමානයේ නිර්මාණය කෙරෙන හයිඩ්‍රජන් වාහන සඳහා කිලෝග්‍රෑම් 5 – 6ක පමණ හයිඩ්‍රජන් ටැංකියක් අඩංගුයි. මේ නිසා සම්පුර්ණ පිරවුමක් සඳහා වැයවන මුදල අමෙරිකානු ඩොලර් 60 – 100 ත් අතර අගයක් වනවා. බොහොමයක් හයිඩ්‍රජන් වාහනවලට සම්පුර්ණ පිරවුමකින් කිලෝමීටර 500 – 600ත් අතර දුරක් ධාවනය කළ හැකි බවයි නිෂ්පාදන සමාගම් පවසන්නේ. කෙසේවෙතත් සාමාන්‍ය ඉන්ධනවලින් ගමන් කරන වාහනයක කිලෝමීටර 500ක දුරක් ගමන් කිරීම සඳහා බොහෝවිට වැයවන්නේ අමෙරිකානු ඩොලර් 30 – 40 ක අතර මුදලක් පමණයි.
ඉලෙක්ට්‍රික් වාහන මෙන්ම හයිඩ්‍රජන් වාහනවල ද ඇත්තේ විද්‍යුත් මෝටර එකක් හෝ යුගළයක්. මේ නිසා ඉලෙක්ට්‍රික් වාහන පෙන්වන සියලු ම හැකියාවන් හයිඩ්‍රජන් වාහනවලටත් පොදුයි. විශේෂයෙන් සරල ධාරා මෝටර සතු ගුණයක් වන අධික ආරම්භක ව්‍යවර්තය (High initial torque) නිසා ඉතා කෙටි කාලයකින් නිශ්චලතාවයේ සිට ඉහළ වේගයක් ලබාගැනීමට හයිඩ්‍රජන් වාහනත් සමත් විය යුතුයි. දැනට වෙළෙඳපොළේ පවතින හයිඩ්‍රජන් වාහන මාදිලි වන Toyota Mirai, Honda Clarity සහ Hyundai Nexo යන ත්‍රිත්වය ම 0 – 100 km/h වේගයක් ලබාගැනීමට තත්පර 9 කට වැඩි කාලයක් ගත කරනවා. ටෙස්ලා ඇතුළු බොහොමයක් ඉලෙක්ට්‍රික් වාහන සඳහා ඉහත අගය තත්පර 3 – 4 ක් පමණයි. හයිඩ්‍රජන් වාහනවල ජනප්‍රියතාව තවදුරටත් අඩු වන්නට මේ තත්ත්වයත් බලපානවා.
හයිඩ්‍රජන්වලින් ගමන් කරන නවීන මෝටර් රථයක් Hyperion නම් සමාගමක් විසින් පසුගිය වසරේදී ඉදිරිපත් කළා. Hyperion XP – 1 නමින් හැඳින්වෙන එම මෝටර් රථය බලගැන්වීම සඳහා විද්‍යුත් මෝටර 4ක් යොදාගෙන තිබෙනවා. අශ්ව බල 1500 ක බලයක් නිපදවන මෙම රථය පැයට කිලෝමීටර 100 ක වේගයක් ලබාගැනීමට වැය කරන්නේ තත්පර 2.3 ක් පමණයි. Hyperion සමාගමට අනුව මෙම රථයට කිලෝමීටර 1600ක උපරිම දුරක් හයිඩ්‍රජන් නැවත පිරවීමකින් තොර ව ගමන් කළ හැකිවනවා. මෙම රථය සාමාන්‍ය ආර්ථික මට්ටමක් හිමි පුද්ගලයන්ට එදිනෙදා භාවිතය සඳහා යොදාගත හැකි රථයක් නොවන බව මෙහිදී සඳහන් කළ යුතුයි. Super Car වර්ගයේ රථයක් වන මෙහි මිල ඉතා අධික වනු ඇතැයි පැවසෙනවා. Hyperion XP – 1 රථය තවමත් මුලකෘති (Prototype) රථයකට සීමා වී තිබෙන අතර 2022 දී රථ 300ක් පමණක් ධාවනයට එක් කිරීමටයි Hyperion සමාගම බලාපොරොත්තු වන්නේ.
පොසිල ඉන්ධනවලින් ගමන් කරන මෝටර් රථ ඩොලර් 15,000 සිට ලබාගත හැකියි. බොහොමයක් හයිබ්‍රිඩ් රථවල මිලගණන් ආරම්භ වන්නේ ඩොලර් 20,000 සිට වනවා. මෑතකදී අතිශය ජනප්‍රියත්වයට පත්වූ විද්‍යුත් මෝටර් රථද දැන් දැන් ඩොලර් 30,000 සිට ලබාගත හැකියි. Tesla සමාගමේ මිලෙන් අඩුම මෝටර් රථය වන Model 3 රථයක මිල වන්නේ අමෙරිකානු ඩොලර් 40,000ක් පමණයි. මිලෙන් අඩුම හයිඩ්‍රජන් වාහනයක මිල පවතින්නේ ඩොලර් 50,000 සිමාවේ. මේ නිසාත් හයිඩ්‍රජන් වාහන පොදු ජනතාව අතරින් ප්‍රතික්ෂේප වෙමින් පවතින බව කිව හැකියි.
හයිඩ්‍රජන් වාහන සැබවින්ම පරිසර හිතකාමී ද?
හයිඩ්‍රජන් වාහනයකින් පරිසරයට අහිතකර ද්‍රව්‍ය නිකුත් නොවුණත් හයිඩ්‍රජන් නිෂ්පාදනය පරිසර හිතකාමී එකක්ද? හයිඩ්‍රජන් නිෂ්පාදනය කිරීම ප්‍රධාන වශයෙන් ක්‍රම දෙකකට සිදුවනවා. පළමුවැන්න වන්නේ ස්වභාවික වායු ප්‍රතිසංස්කරණ (Natural Gas Reformation) ක්‍රමයයි. ලොව හයිඩ්‍රජන් අවශ්‍යතාවෙන් වැඩිම කොටසක් ලබා ගැනෙන්නේ මෙම ක්‍රමයට වන අතර මෙහිදී මීතේන් වැනි හයිඩ්‍රොකාබන, අධිතප්ත ජල වාෂ්ප හා ප්‍රතික්‍රියා කිරීමට සලස්වා හයිඩ්‍රජන් නිපදවා ගැනෙනවා. මෙහිදී අතුරු පල වශයෙන් කාබන්ඩයොක්සයිඩ් සහ කාබන්මොනොක්සයිඩ් වැනි අහිතකර වායුන් පරිසරයට මුදාහැරෙනවා. ඒ නිසා වක්‍රාකාරයෙන් හයිඩ්‍රජන් වාහන පරිසරයට හානි කර ඇති බව පැවසිය හැකියි.
හයිඩ්‍රජන් නිෂ්පාදනය සඳහා භාවිත වන අනෙක් ක්‍රමය වන්නේ විද්‍යුත් විච්ඡේදනයයි. මෙම ක්‍රියාවලිය සඳහා විද්‍යුතය අවශ්‍ය වනවා. 2019 වසර වන විට ලොව විදුලි බල නිෂ්පාදනයෙන් 63%ක් ලබාගැනෙන්නේ පොසිල ඉන්ධන දහනය කිරීමෙනි. පුනර්ජනනීය බලශක්ති ප්‍රභව සහ න්‍යෂ්ටික ශක්තිය පිළිවෙළින් 26% ක් 11% ක් වශයෙන් විදුලි බල නිෂ්පාදනයට දායක වනවා. මේ නිසා විද්‍යුත් විච්ඡේදනයෙන් නිපදවන හයිඩ්‍රජන් පමණක් ඉන්ධන කෝෂ වාහන සඳහා යොදා ගත්තත් පොසිල ඉන්ධන දහනයෙන් ලබාගන්නා විදුලිය ඒ සඳහා භාවිත කිරීමට සිදුවනවා. මෙය විද්‍යුත් වාහන සඳහා ද පොදු කාරණයක්. ටෙස්ලා සමාගමේ හිමිකරු ඊලෝන් මස්ක් වරක් ප්‍රකාශ කර තිබුණේ අනාගතයේදී ටෙස්ලා රථ පරිභෝජනය කරන සියලු ම විදුලි බලය සුර්ය කෝෂවලින් ලබගැනීමට තමන් සැලසුම් කරන බවයි. පුනර්ජනනීය බලශක්ති ප්‍රභව ලොව මුල්තැනට පැමිණෙන තෙක් විද්‍යුත් මෝටර් රථ ද පරිසර හිතකාමී නොවන බව ඔහු ද විශ්වාස කරනවා.
විද්‍යුත් විච්ඡේදනයෙන් හයිඩ්‍රජන් නිෂ්පාදනයේ කාර්යක්ෂමතාව 75% ක් පමණයි. නිපද වූ හයිඩ්‍රජන් සම්පීඩනය කර ප්‍රවාහනය සඳහා ටැංකිවල ගබඩා කිරීමේදී තවදුරටත් ශක්තිය හානි වනවා. හයිඩ්‍රජන් නැවත මෝටර් රථය තුළ දී විද්‍යුතය බවට හැරවීමේ ක්‍රියාවලියේ කාර්යක්ෂමතාව 60%ක්. මේ නිසා සමස්තයක් ලෙස ගත කල විද්‍යුතයෙන් හයිඩ්‍රජන් නිෂ්පාදනය කර හයිඩ්‍රජන් වාහනවලින් ඒවා නැවත පරිභෝජනය කිරීමේදී මුලින් යෙද වූ විද්‍යුත් ශක්තියෙන් 40% ක් පමණයි පලදායී ලෙස යොදාගැනීමට හැකි වන්නේ. පොසිල ඉන්ධන වාහනයක කාර්යක්ෂමතාව 30 – 35% පමණ වන නිසා හයිඩ්‍රජන් වාහන කාර්යක්ෂමතාව අතින් ඊට ඉහළින් ස්ථානගතවන නමුත් විද්‍යුත් මෝටර් රථයක දී සෘජුව ම විද්‍යුතය භාවිත කිරීමෙන් යෙදවෙන ශක්තිය 75% ක් පමණ ම පලදායී ලෙස යොදාගැනීම සිදුවනවා. එනම් වැඩි ශක්ති පරිභෝජනයක් සිදුකරන හයිඩ්‍රජන් වාහන විද්‍යුත් වාහන තරම් පරිසර හිතකාමී නො වන බව මින් පැහැදිලියි.
යටිතල පහසුකම් සහ තරගය
විද්‍යුත් මෝටර් රථ නැවත සම්පුර්ණයෙන් ආරෝපණය සඳහා අවම වශයෙන් මිනිත්තු 30 – 60 ක් පමණ කාලයක් ගතවනවා. නමුත් හයිඩ්‍රජන් බලයෙන් ගමන් කරන මෝටර් රථයක් සාමාන්‍ය පොසිල ඉන්ධන වාහනයක් මෙන් ම මිනිත්තු 5 කට අඩු කාලයකින් සම්පුර්ණ පිරවුමකට ලක් කළ හැකියි. විද්‍යුත් මෝටර් රථ සමඟ කරට කර සටනක් ලබා දීමට හයිඩ්‍රජන් වාහන සතු මෙම ගුණය ම ප්‍රමාණවත්. හයිඩ්‍රජන් පිරවුම්හල් හෝ සාමාන්‍ය ඉන්ධන පිරවුම්හලක සවි කළ හයිඩ්‍රජන් පිරවුම් කුළුණු සෑම තැනක ම දක්නට ලැබෙන්නේ නැහැ. ලොව වැඩි ම හයිඩ්‍රජන් පිරවුම්හල් ගණනක් ඉදිකර ඇති ජපානයේ ද ඇත්තේ ඒවා 137 ක් පමණයි. සමස්ත අමෙරිකාව පුරාවට ම දක්නට ලැබෙන්නේ හයිඩ්‍රජන් පිරවුම් ස්ථාන 45ක් පමණයි. ඒවායින් 40 ක් ම ඇත්තේ කැලිෆෝනියාවේ. මේ නිසා හයිඩ්‍රජන් වාහනයක් මිලට ගන්නා ඕනෑම අයකුට එයින් දුර ගමනක් යාමේ අදහස අත්හැර ගන්නට සිදුවනවා.
විද්‍යුත් මෝටර් රථ ඉතා ම ජනප්‍රියත්වයට පැමිණියේ මෑත කාලයේදී වුවත් අද වන විට ලොව සියලු ම දියුණු රටවල අපහසුවකින් තොරව බැටරි ආරෝපකයක් සොයාගත හැකියි. බොහොමයක් පෞද්ගලික සමාගම් සහ රජයන් පවා මැදිහත් වී ආරෝපක මධ්‍යස්ථාන වැඩි කිරීම කඩිනමින් සිදු කරනවා. ශ්‍රී ලංකාවේ ද කොළඹ, මහනුවර ඇතුළු තදාසන්න නගරවල ආරෝපක මධ්‍යස්ථාන ඉදිකර තිබෙනු දැකගත හැකියි. ටෙස්ලා සමාගමත් තමන්ගේ ම වෙනම ආරෝපක මධ්‍යස්ථාන ජාලයක් ලෝකයේ බොහෝ රටවල දැනටමත් සකස් කර අවසන්. මෙම තරගයට මුහුණ දීම සඳහා හයිඩ්‍රජන් වාහන අසමත් වී තිබෙනවා.
ෆෝඩ්, නිසාන් සහ මර්සිඩීස් බෙන්ස් යන සමාගම් ද මුල් කාලයේ දී හයිඩ්‍රජන් වාහන මාදිලි වෙළෙඳපොළට නිකුත් කළ ද අද වන විට ඔවුන් වැඩි අවධානයක් යොමු කර තිබෙන්නේ විද්‍යුත් වාහන නිෂ්පාදනය කෙරෙහියි. විශේෂයෙන් නිසාන් ලීෆ් වැනි රථ අඩු මිල විද්‍යුත් මෝටර් රථ අතර ඉදිරියෙන් ම පසුවන වාහන මාදිලියක් බවට පත්වීම ඔවුන් හයිඩ්‍රජන් වාහන නිෂ්පාදනයෙන් ඈත් කිරීමට ප්‍රමාණවත් වුණා. ටෙස්ලා විද්‍යුත් මෝටර් රථ ලබා ගෙන ඇති ඉහළ ජනප්‍රියතාවත් සමඟ මිල අධික සුඛෝපභෝගී මෝටර් රථ පවා විද්‍යුත් බලයෙන් ක්‍රියා කරන පරිදි නිෂ්පාදනය කිරීමට ලොව දැවැන්ත ම මෝටර් රථ සමාගම් යොමු වී තිබෙනවා. ලිතියම් බැටරි තාක්ෂණය දිනෙන් දින දියුණුවට පැමිණීම මෙයට හේතුවයි. ජපානය 2030 වන විට හයිඩ්‍රජන් ඉන්ධන මිල 80% කින් කප්පාදු කිරීමට සැලසුම් කර තිබෙන නමුත් බොහොමයක් රටවල් තම නීති රෙගුලාසි සකස් කරන්නේ විද්‍යුත් වාහන ප්‍රචලිත කිරීම වෙනුවෙනුයි.
හයිඩ්‍රජන් බලය වෙනත් කාර්යයන් සඳහා
හයිඩ්‍රජන් බලයෙන් ක්‍රියා කරන වාහන සම්පුර්ණ අසාර්ථක වැඩසටහනක් ලෙස හැඳින්වීම කළ නොහැකියි. නැවත පිරවීම සහ ගමන් කළ හැකි පරාසය සැලකීමේදී හයිඩ්‍රජන් වාහන විද්‍යුත් වාහනවලට වඩා ඉදිරියෙන් පසුවනවා. මේ නිසා හයිඩ්‍රජන් බලය එදිනෙදා භාවිතයේ යෙදෙන මෝටර් රථවලට යොදාගැනීමට අමතර ව වෙනත් වාහන හෝ අවශ්‍යතා සඳහා ද යොදාගැනීමට අදහස් පළ වී තිබෙනවා.
ගබඩා තුළ භාණ්ඩ එහා මෙහා ගෙනයාම සඳහා ඇමසන් වැනි සමාගම් දැනටමත් භාවිත කරන්නේ හයිඩ්‍රජන් බලයෙන් ක්‍රියා කරන ෆොක් ලිෆ්ට් යන්ත්‍රයි. එවිට ගබඩා තුළට CO වැනි විෂ වායු පිටවීමක් නොමැති නිසා මෙය වඩා සාර්ථක ක්‍රමයක් වනවා මෙන්ම ඉලෙක්ට්‍රික් ෆෝක් ලිෆ්ට් රථ කෙටි වේලාවකින් විසර්ජනය වීමේ ගැටලුව ද මෙමගින් මග හරවා ගත හැකියි. කැලිෆෝනියා රාජ්‍ය නියෝජිත සමාගමක් වන OCTA (Orange Country Transportation Authority) සමාගම අමෙරිකානු ඩොලර් මිලියන 23ක වියදමෙන් හයිඩ්‍රජන් බස් රථ මගී ප්‍රවාහනයට යොදා ගැනීමට සැලසුම් සකස් කර තිබෙනවා. ඔවුන්ගේ මුලික පරීක්ෂණ සාර්ථක වුවහොත් 2040 වන විට ඔවුන්ගේ සියලුම බස් රථ හයිඩ්‍රජන්වලින් ක්‍රියා කරන ඒවා බවට මාරු කිරීමටයි සැලසුම් කර ඇත්තේ. හයිඩ්‍රජන් බලයෙන් ක්‍රියා කරන භාණ්ඩ ප්‍රවාහන ට්‍රක් රථ ද ඉදිරියේදී වෙළෙඳපොළට නිකුත් කිරීමටත් බොහොමයක් සමාගම් සැලසුම් කර තිබෙනවා.
කෙසේවෙතත් වර්තමානයේ පවතින තත්වය අනුව නම් හයිඩ්‍රජන් වාහන අභාවයට යමින් ඇති බව පැවසිය හැකියි. එහෙත් හයිඩ්‍රජන් තාක්ෂණය ලොව තවමත් අතහැර දමා නැහැ. මේ නිසා නුදුරු අනාගතයේදී විශාල පෙරළියක් සිදුකරන හයිඩ්‍රජන් සම්බන්ධ සොයාගැනීමක් සිදු වුවහොත් හයිඩ්‍රජන් ලොව අංක එකේ වාහන බලශක්ති ප්‍රභවය බවට පත්වීමටත් හැකියාව පවතිනවා.
