ایل این جی کولڈ انرجی ریکوری

وہ سردی جو لگاتار ضائع ہوتی رہتی ہے

مسائل شدہ قدرتی گیس (ایل این جی) وارداتی ٹرمینلز پر تقریباً -162° سی کے درجہ حرارت پر پہنچتی ہے۔ یہ ایک بہت بڑی مقدار میں تبرید کی صلاحیت ہے — ایک ایسی سرد توانائی جو پہلے سے ہی قابلِ ذکر کمپریشن ورک کے ذریعے تخلیق کی گئی تھی۔ تاہم، ایل این جی کے زیادہ تر ٹرمینلز صرف سمندری پانی یا ماحولیاتی ہوا کے ہیٹرز کا استعمال کرتے ہوئے اس مائع کو آواز میں تبدیل کر دیتے ہیں، اور اس سردی کو براہ راست ماحول میں ڈال دیتے ہیں۔ ایسی سہولیات عام طور پر اس توانائی کو محض ایک غیر مرغوبہ مصنوعات کے طور پر سمجھتی ہیں جسے ختم کرنا ہے، حالانکہ درحقیقت یہ پورے صنعتی گیس کے شعبے میں سب سے زیادہ غیر استعمال شدہ توانائی کے بہاؤ میں سے ایک ہے۔

اعداد ایک سخت حقیقت بیان کرتے ہیں۔ ایک عام بڑے پیمانے پر ایل این جی وصولی ٹرمینل جو سالانہ کئی ملین ٹن کا عمل کرتا ہے، ٹین میگاواٹ بجلی تربیت کی صلاحیت کے برابر سرد توانائی خارج کرتا ہے۔ یہ توانائی سستی نہیں ملی—مائع بنانے کے عمل میں قدرے ۸ فیصد سے ۱۰ فیصد تک قدرتی گیس کو غیر مفید بوجھ کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ اس سردی کو صرف بکھرنا دینا، ایکسرجی کے نقطہ نظر سے دیکھا جائے تو، پیسہ ٹیبل پر چھوڑنا ہے۔

ایل این جی کی سرد توانائی کو اتنی قیمتی کیوں بناتا ہے؟

کرائو جینک درجہ حرارت پیدا کرنا مہنگا ہوتا ہے۔ ہوا کا علیحدگی، ایتھی لین کی پیداوار، سرد ذخیرہ اور یہاں تک کہ ڈیٹا سنٹر کو ٹھنڈا کرنا بھی مختلف درجہ حرارت کی سطح پر تریجیشن کی ضرورت رکھتے ہیں۔ ایل این جی کے دوبارہ گیسی ہونے کا عمل ان تمام عملوں کے لیے ایک تیارِ استعمال کرائو جینک سنک فراہم کرتا ہے جو براہ راست ان کی خدمت کر سکتا ہے۔

درجہ حرارت کا پیمانہ اہم ہوتا ہے۔ جب ایل این جی -162° سی سے کمرے کے درجہ حرارت تک گرم ہوتی ہے، تو یہ مختلف درجہ حرارت کے دائرے میں متعدد سلسلہ وار درخواستوں کو سپورٹ کر سکتی ہے۔ سب سے زیادہ سردی—-100° سی سے نیچے—کرائو جینک ہوا کے علیحدگی کے لیے مثالی ہوتی ہے، جہاں آکسیجن، نائٹروجن اور آرگون کو مائع شکل میں تیار کیا جاتا ہے۔ درمیانی درجہ حرارت تقریباً -50° سی سے -80° سی تک بجلی پیدا کرنے کے لیے آرگینک رینکائن سائیکلز کو چلانے یا سرد ذخیرہ کی سہولیات کو سپورٹ کرنے کے قابل ہوتا ہے۔ تقریباً 0° سی کے قریب گرمی کی بازیافت عمارتوں کی ہوا کی تازگی یا صنعتی عمل کے لیے سردی فراہم کرنے کے لیے استعمال ہو سکتی ہے۔

فنی چیلنج ری گیسیفیکیشن کے عمل کے درجہ حرارت کے غیر مستقیم تبدیلی کو نیچے کی طرف درخواست کی حرارتی ضروریات کے ساتھ مطابقت دلانے میں پڑتا ہے۔ حرارتی تبادلہ کنندہ کو دو مرحلہ بہاؤ، بڑے درجہ حرارت کے فرق اور ہوا کی طرف سے نمی یا کاربن ڈائی آکسائیڈ کے جمنے کے امکان کو سنبھالنا ہوتا ہے۔ یہ معمولی انجینئرنگ مسائل نہیں ہیں، لیکن انہیں مناسب ڈیزائن کے ساتھ اچھی طرح سمجھا جا سکتا ہے اور حل کیا جا سکتا ہے۔

سردی کی بازیافت عملی طور پر کہاں کام کرتی ہے

ہوا کو الگ کرنا این سی جی کی سرد توانائی کو بحال کرنے کا سب سے تجارتی طور پر دلچسپ استعمال سامنے آیا ہے۔ درجہ حرارت کی ضروریات بالکل موزوں ہیں—سردِ ہوا کے اکائیاں (ایس یو ایس) وہی درجہ حرارت کے حدود میں کام کرتی ہیں جہاں این سی جی اپنی زیادہ تر سرد توانائی خارج کرتی ہے۔ مطالعات سے ثابت ہوا ہے کہ این سی جی کی ری گیسیفکیشن ٹرین کو سردِ ہوا کی اکائی کے ساتھ جوڑنے سے مجموعی ایکسرجیک کارکردگی 90 فیصد سے زیادہ حاصل کی جا سکتی ہے۔ اس قسم کی جڑی ہوئی ترتیبات میں مخصوص توانائی کی کھپت تقریباً ہر کلوگرام ہوا کے لیے 0.022 کلو واٹ گھنٹہ کے طور پر رپورٹ کی گئی ہے—جو الگ الگ کام کرنے والی ایس یو ایس کی کارکردگی کے مقابلے میں بہتر ہے۔

حالیہ منصوبہ کی ترقیاں تجارتی دلچسپی میں اضافے کو ظاہر کرتی ہیں۔ حال ہی میں مشرقی چین میں ایک بڑے وصولی ٹرمینل پر این سی جی کی سرد توانائی کے ذریعے ہوا کو الگ کرنے کا ایک اہم منصوبہ شروع ہوا ہے، جس کی روزانہ مائع پیداوار کی صلاحیت تقریباً 660 ٹن ہے۔ یہ پلانٹ ایل این جی کے آئس ویپورائزیشن سسٹم کو براہ راست ایئر سیپریشن کولڈ باکس کے ساتھ منسلک کرتا ہے، جس میں ری گیسیفکیشن کی سردی کا استعمال آکسیجن، نائٹروجن اور آرگون کو بغیر کسی اضافی ریفریجریشن کمپریشن کے لیکویفائی کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔ اس قسم کی انٹیگریشن کے لیے سرمایہ کاری سوں کروڑ یوان چینی کے درجے کی ہوتی ہے، لیکن روایتی ای ایس یو کے مقابلے میں آپریٹنگ لاگت کا فائدہ قابلِ ذکر ہوتا ہے۔

ایئر سیپریشن کے علاوہ، کولڈ ری کوری کو پاور جنریشن میں بھی قبولیت حاصل ہو چکی ہے۔ مناسب ورکنگ فلوئڈز کا استعمال کرتے ہوئے آرگینک رینکائن سائیکل سسٹمز کم معیار کی سردی کو بجلی میں تبدیل کر سکتے ہیں۔ حال ہی میں ایک کیسکیڈ استعمال کے منصوبے نے صرف ایل این جی کی سرد توانائی سے سالانہ 26 ملین کلو واٹ آئور بجلی کی پیداوار کی اطلاع دی ہے۔ اس کی معاشیات بجلی کی قیمت اور آر سی کے نچلے سائیکل کے لیے حرارتی ذرائع کی دستیابی پر بہت زیادہ منحصر ہے، لیکن مناسب حالات میں یہ سسٹمز معقول وقت کے اندر اپنی لاگت واپس کر دیتے ہیں۔

آپریشنل حقیقت کا جائزہ

کسی بھی صاف اور درست بحث میں ایل این جی کی سردی کی بازیافت کے عملی رکاوٹوں کو تسلیم کرنا ضروری ہے۔ ہر ٹرمینل اس کے لیے مناسب نہیں ہوتا۔ معیشت صرف اس وقت کام کرتی ہے جب سردی کی مستقل، بنیادی طلب موجود ہو—ہوا کے علیحدگی کے پلانٹس ایل این جی کی بھیجی جانے والی مقدار کے اتار چڑھاؤ کے ساتھ آن اور آف نہیں ہو سکتے۔ وہ ٹرمینلز جو چوٹی کے استعمال کے لیے کام کرتے ہیں اور جن میں ری گیسیفیکیشن کی شرح بہت زیادہ متغیر ہوتی ہے، ان کو ایک دوسرے سے جوڑنے میں بڑی مشکلات پیدا ہوتی ہیں۔

اس کے علاوہ، سردی کی بازیافت کی عملی حدود بھی ہیں۔ حرارتی مبادلے کے آلے کا گندہ ہونا، خاص طور پر ہوا کی طرف جہاں نمی جم سکتی ہے، درست عملی کنٹرول کی ضرورت رکھتا ہے۔ سردی کی بازیافت کے نظام سے ہوتے ہوئے دباؤ میں کمی ایل این جی کے پمپ کے کام میں اضافہ کرتی ہے۔ اور خود اس کا ایک دوسرے سے جوڑنا ٹرمینل کے آپریشنز میں پیچیدگی پیدا کرتا ہے—جو بات آپریٹرز کے لیے قدرتی طور پر احتیاط کا باعث بنتی ہے۔

اوپر دی گئی میز یہ بنیادی توازن ظاہر کرتی ہے۔ ایکسپریشن سے حقیقی آپریٹنگ لاگت کے فائدے حاصل ہوتے ہیں لیکن اس کے بدلے میں جگہ کے انتخاب میں لچک اور آپریشنل خودمختاری کم ہو جاتی ہے۔ ان ٹرمینلز کے لیے جن کا ارسال کا پروفائل مستحکم اور قابل پیش گوئی ہوتا ہے—جو عام طور پر بڑے صنعتی یا یوٹیلیٹی بیس لوڈ کسٹمرز کو سپلائی کرتے ہیں—یہ معاملہ بہت زیادہ قابلِ غور ہوتا ہے۔ پیکنگ ٹرمینلز کے لیے کم قابلِ غور۔

ایک میدانی کیس جس پر غور کرنا چاہیے

جنوب مشرقی ایشیا میں ایک منصوبہ دونوں ہی امکانات اور خطرات کو ظاہر کرتا ہے۔ مذکورہ ٹرمینل کا روزانہ تقریباً 30 ملین معیاری کیوبک فٹ کا ایک نسبتاً مستقل اخراج تھا، جو صنعتی صارفین کے ایک گروہ کو سپلائی کرتا تھا۔ منصوبہ ٹیم نے متعدد کول ریکوری کے طریقوں کا جائزہ لیا اور آخر کار دو مرحلہ وار طریقہ اختیار کیا: پہلا مرحلہ ایک ملحقہ ایس یو (ASU) کے لیے مائع آکسیجن اور نائٹروجن کی تیاری کے لیے گہری سردی اور دوسرا مرحلہ قریبی تجارتی عمارتوں کو سپلائی کرنے والے ضلعی کولنگ سسٹم کے لیے درمیانی سردی۔

ای ایس یو کا اندراج منصوبہ کے مطابق کام کر رہا تھا، جس سے صنعتی معیارات کے مطابق خالص مائع مصنوعات حاصل ہوئیں۔ تاہم، علاقائی تھنڈا کرنے کے حصّے میں مسائل پیدا ہوئے۔ ایل این جی کی دوبارہ گیسی شکل میں تبدیلی کے دوران درجہ حرارت کا غیر معمولی فرق (ٹیمپریچر گلائیڈ) ابتدائی ماڈلز کی پیش گوئی کے برعکس، تھنڈا کرنے کے بوجھ کے پیٹرن سے بالکل مطابقت نہیں رکھتا تھا۔ اس منصوبے کو عدم مطابقت کو کم کرنے کے لیے اضافی بفر اسٹوریج اور ایک ثانوی ریفریجرنٹ لوپ کی ضرورت پڑی۔ سبق واضح تھا: گرمی کے توازن کے مندرجہ ذیل نقشے میں سردی کی بازیافت بہترین نظر آتی ہے، لیکن حقیقت میں یہ سپلائی اور طلب کے درمیان گتیاتمک (ڈائنامک) مطابقت میں چھپی ہوتی ہے۔

صنعت کہاں جا رہی ہے

regulatory environment thandi barri ki taraf badal raha hai. carbon pricing mechanisms aur energy efficiency ke mandat thandi barri ko compliance ke mutaliq zyada aakarshak banate hain. international energy agency ne LNG value chain mein efficiency ke tareeqon ke kirdaar par roshni daali hai taake overall emissions intensity kam ki ja sake. thandi barri seedha CO₂ emissions ko combustion stack par kam nahi karti, lekin yeh electrical consumption ko badal deti hai jo waise bhi grid se aata, aur bohat se hisson mein woh grid power ab bhi fossil-fuel par mabni hai.

equipment manufacturers ne zyada standardised offerings ke sath jawaab diya hai. skid-mounted thandi barri ke units jin mein pre-engineered heat exchanger trains aur control systems hote hain, ab zyada dastiyab hain, jis se terminal operators ke liye engineering ka bojh kam ho raha hai. yeh technology ab custom-engineered solutions se nikal kar zyada modular, dohray jaane wale designs ki taraf badh rahi hai.

ایک شعبہ جس پر غور کرنا قابلِ توجہ ہے، وہ سردی کی بازیافت اور کاربن کیپچر کا اتحاد ہے۔ کچھ حالیہ تجاویز میں ایل این جی کی سرد توانائی کے استعمال کو الام سائیکل کے ساتھ جوڑا گیا ہے—جو آکسی-فیول احتراق کا ایک عمل ہے جو سی او ٹو کے خالص بہاؤ کو پیدا کرتا ہے جو ذخیرہ کرنے کے قابل ہوتا ہے۔ ایل این جی کی دوبارہ گیسی شدہ حالت سے حاصل ہونے والی سردی آکسیجن تیار کرنے کے لیے ہوا کے علیحدگی کو مدد فراہم کر سکتی ہے اور سی او ٹو کو نقل و حمل کے لیے مائع بنانے میں بھی مدد دے سکتی ہے۔ یہ ہم آہنگیاں حقیقی ہیں، حالانکہ ان نظاموں کی ساخت پیچیدہ ہے اور ان کی سرمایہ کاری بہت زیادہ ہے۔

سردی کی بازیافت کا جائزہ لینے والے آپریٹرز کے لیے آغاز کا نقطہ اپنے بھیجنے کے پیٹرن، مقامی توانائی کے منڈی اور سردی کے لیے مناسب صارفین کی دستیابی کا ایک صاف اور درست جائزہ لینا ہونا چاہیے۔ ہر مقام کے لیے یہ مناسب نہیں ہوگا۔ لیکن جن مقامات کے لیے یہ مناسب ہے، وہاں آپریشن کے اخراجات میں فائدہ اور ماحولیاتی فوائد دونوں مضبوط دلیل فراہم کرتے ہیں۔

گرین فِر جیسے کمپنیاں ان اِکٹھی کرنے کی حکمت عملیوں کو سہارا دینے والے کرائو جینک عملی آلات کی ترسیل میں اپنا باوثوق ریکارڈ قائم کر چکی ہیں۔ اے ایس ایم ای اور سی ای سرٹیفیکیشنز کے علاوہ متعدد براعظموں پر محیط عالمی منصوبہ جاتی ذخیرہ کے ساتھ، پیداواری صلاحیت اور معیار کنٹرول کے نظام موجود ہیں جو سردی کی بازیافت کے اگلے دور کے انسٹالیشنز کی حمایت کر سکتے ہیں۔ انجینئرنگ کا ماہر علم موجود ہے؛ سوال یہ ہے کہ کیا منصوبہ جاتی معیشت اور ضابطہ جاتی دباؤ دونوں اکٹھے ہو کر وسیع پیمانے پر اپنایا جانے کو فروغ دیں گے۔