के लिए साइन अप करें CleanTechnica से दैनिक समाचार अपडेट ईमेल पर। या Google समाचार पर हमारा अनुसरण करें!

जो कोई भी कभी धूप वाले दिन समुद्र तट पर नंगे पैर चलता है, वह इस बात की अधिक समझ के साथ चलता है कि रेत कितनी गर्मी बरकरार रख सकती है। यह क्षमता भविष्य में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाने की उम्मीद है, क्योंकि गर्म रेत से जुड़ी तकनीक ऊर्जा भंडारण आवश्यकताओं के उत्तर का हिस्सा बन जाती है।

बाद में उपयोग के लिए ऊर्जा भंडारण के संदर्भ में ज्यादातर लोग बैटरियों के बारे में सोचते हैं, लेकिन अन्य प्रौद्योगिकियां भी मौजूद हैं। पंपयुक्त भंडारण जलविद्युत एक सामान्य तरीका है, हालांकि इसके लिए अलग-अलग ऊंचाई पर जलाशयों की आवश्यकता होती है और यह भूगोल द्वारा सीमित है। एक अन्य दृष्टिकोण उस पर निर्भर करता है जिसे तापीय ऊर्जा भंडारण या टीईएस के रूप में जाना जाता है, जो पिघले हुए नमक या अत्यधिक गर्म चट्टानों का उपयोग करता है।

टीईएस मौजूदा भंडारण प्रौद्योगिकियों के लिए कम लागत वाले विकल्प के रूप में वादा दिखाता है, और रेत जैसे ठोस कणों में ऊर्जा भंडारण भूवैज्ञानिक प्रतिबंधों के बिना एक तैयार उत्तर प्रदान करता है।

आख़िरकार, हवा और पानी की तरह रेत भी हर जगह मौजूद है।

“रेत तक पहुँचना आसान है। यह पर्यावरण के अनुकूल है. यह विस्तृत तापमान रेंज में स्थिर, काफी स्थिर है। प्रयोगशाला के थर्मल एनर्जी सिस्टम्स ग्रुप में मैकेनिकल इंजीनियर ज़ीवेन मा ने कहा, ''यह कम लागत वाला भी है।''

दीर्घकालिक भंडारण की आवश्यकता

एनआरईएल में विकसित और प्रोटोटाइप की गई पेटेंट तकनीक से पता चलता है कि पवन और सौर जैसे नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों द्वारा संचालित हीटर रेत के कणों के तापमान को वांछित तापमान तक कैसे बढ़ा सकते हैं। फिर रेत को भंडारण के लिए एक साइलो में जमा किया जाता है और बाद में उपयोग किया जाता है, या तो बिजली पैदा करने के लिए या औद्योगिक अनुप्रयोगों में गर्मी संसाधित करने के लिए। एक प्रयोगशाला-स्तरीय प्रोटोटाइप ने प्रौद्योगिकी को मान्य किया और शोधकर्ताओं को एक कंप्यूटर मॉडल बनाने की अनुमति दी जो दिखाता है कि एक वाणिज्यिक-स्तरीय उपकरण कम से कम पांच दिनों तक अपनी 95% से अधिक गर्मी बरकरार रखेगा।

जेफरी ने कहा, "लिथियम-आयन बैटरियों ने वास्तव में दो से चार घंटे के भंडारण पर बाजार पर कब्ज़ा कर लिया है, लेकिन अगर हम अपने कार्बन कटौती लक्ष्यों को प्राप्त करना चाहते हैं, तो हमें लंबी अवधि के ऊर्जा भंडारण उपकरणों की आवश्यकता होगी - ऐसी चीजें जो कई दिनों तक ऊर्जा संग्रहीत कर सकती हैं।" गिफ़ोर्ड, एनआरईएल में पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता।

गिफर्ड, जो पहले से ही हीट एक्सचेंजर्स पर मा के साथ दो पेटेंट साझा करता है जो संग्रहीत थर्मल ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करता है, ने कहा कि थर्मल ऊर्जा को स्टोर करने के लिए रेत या अन्य कणों का उपयोग बैटरी पर एक और फायदा है। “कण थर्मल ऊर्जा भंडारण दुर्लभ-पृथ्वी सामग्री या उन सामग्रियों पर निर्भर नहीं करता है जिनकी जटिल और अस्थिर आपूर्ति श्रृंखला होती है। उदाहरण के लिए, लिथियम-आयन बैटरियों में, कोबाल्ट को अधिक नैतिक रूप से खनन करने की चुनौती के बारे में बहुत सारी कहानियाँ हैं।

टीईएस के अलावा, गिफोर्ड की विशेषज्ञता कम्प्यूटेशनल तरल गतिशीलता में है। वह ज्ञान महत्वपूर्ण है क्योंकि रेत को भंडारण उपकरण के माध्यम से प्रवाहित करने की आवश्यकता होती है। अन्य टीईएस मीडिया में कंक्रीट और चट्टानें शामिल हैं, जो आसानी से गर्मी बरकरार रख सकते हैं लेकिन मजबूती से अपनी जगह पर बने रह सकते हैं। गिफ़ोर्ड ने कहा, "यदि आप अपने मीडिया को घुमा रहे हैं तो आपका ताप स्थानांतरण बहुत अधिक और बहुत तेज़ और अधिक प्रभावी है।"

टीईएस का एक अन्य प्रमुख लाभ भी है: लागत। मा ने गणना की है कि संपीड़ित वायु ऊर्जा भंडारण (सीएईएस), पंप जल विद्युत और दो प्रकार की बैटरियों सहित चार प्रतिद्वंद्वी प्रौद्योगिकियों की तुलना में ऊर्जा भंडारण के लिए रेत सबसे सस्ता विकल्प है। सीएईएस और पंपयुक्त जलविद्युत केवल दसियों घंटों तक ऊर्जा संग्रहित कर सकते हैं। सीएईएस के लिए प्रति किलोवाट-घंटा लागत $150 से $300 तक होती है, जबकि पंपयुक्त जलविद्युत के लिए यह लगभग $60 है। लिथियम-आयन बैटरी की लागत 300 डॉलर प्रति किलोवाट-घंटा होगी और इसमें केवल एक से चार घंटे तक ऊर्जा संग्रहीत करने की क्षमता होती है। सैकड़ों घंटों तक चलने वाली अवधि के साथ, भंडारण माध्यम के रूप में रेत की लागत $4 से $10 प्रति किलोवाट-घंटा होगी। कम लागत सुनिश्चित करने के लिए, ऑफ-पीक, कम कीमत वाली बिजली का उपयोग करके गर्मी उत्पन्न की जाएगी।

मा, जिनके पास प्रौद्योगिकी पर मुट्ठी भर पेटेंट हैं, ने पहले कम लागत वाले थर्मल ऊर्जा भंडारण और उच्च दक्षता वाले पावर चक्र का उपयोग करके आर्थिक दीर्घकालिक बिजली भंडारण के लिए ENDURING नामक ARPA-E वित्त पोषित परियोजना पर प्रमुख अन्वेषक के रूप में कार्य किया था। . प्रोटोटाइप इस प्रोजेक्ट से आया है. इसके बाद 2025 में बोल्डर, कोलोराडो के बाहर एनआरईएल के फ्लैटिरॉन कैंपस में इलेक्ट्रिक थर्मल एनर्जी स्टोरेज (ईटीईएस) सिस्टम की शुरुआत होगी, जिसे 10 से 100 घंटों के बीच ऊर्जा स्टोर करने के लिए डिज़ाइन किया जाएगा। स्टैंड-अलोन सिस्टम किसी भी साइटिंग प्रतिबंध से मुक्त है जो सीएईएस या पंप स्टोरेज हाइड्रोपावर स्थापित करने की सीमा को सीमित करता है।

डीओई-वित्त पोषित प्रदर्शन परियोजना, मा ने कहा, का उद्देश्य टीईएस के लिए रेत की व्यावसायिक क्षमता दिखाना है।

ऊर्जा को अस्थायी रूप से संग्रहीत करने के लिए पिघला हुआ नमक पहले से ही उपयोग में है, लेकिन वे लगभग 220 डिग्री सेल्सियस (428 डिग्री फ़ारेनहाइट) पर जम जाते हैं और 600 डिग्री सेल्सियस पर विघटित होना शुरू कर देते हैं। जिस रेत का उपयोग मा करना चाहता है वह संयुक्त राज्य अमेरिका के मध्यपश्चिम में जमीन से निकलती है। , को "ठंड" से रखने की आवश्यकता नहीं है और यह 1,100 C (2,012 F) की सीमा में काफी अधिक गर्मी बरकरार रख सकता है, जो बिजली उत्पादन के लिए या औद्योगिक गर्मी के लिए जलने वाले जीवाश्म ईंधन को बदलने के लिए गर्मी को संग्रहीत कर सकता है।

मा ने कहा, "यह पिघले हुए नमक से परे भंडारण की एक नई पीढ़ी का प्रतिनिधित्व करता है।"

यह तय करना कि गर्मी को क्या संग्रहित करेगा

लेकिन क्या कोई पुरानी रेत ही काम करेगी? एनआरईएल शोधकर्ताओं के अनुसार नहीं, जिन्होंने प्रवाह करने और गर्मी बनाए रखने की क्षमता के लिए विभिन्न ठोस कणों की जांच की। पिछले पतझड़ में प्रकाशित एक पेपर में, मा और अन्य ने आठ ठोस कण उम्मीदवारों पर प्रयोग किया। जिन कणों पर विचार किया गया उनमें फ्रैकिंग में उपयोग की जाने वाली मानव निर्मित सिरेमिक सामग्री, कैलक्लाइंड फ्लिंट क्ले, ब्राउन फ्यूज्ड एल्यूमिना और सिलिका रेत शामिल थे। 1,200 डिग्री सेल्सियस (2,192 डिग्री फ़ारेनहाइट) के लक्ष्य तापमान पर थर्मल अस्थिरता के कारण मिट्टी और फ़्यूज़्ड एल्यूमिना को अस्वीकार कर दिया गया था।

सिरेमिक सामग्रियों ने सभी श्रेणियों में रेत से बेहतर प्रदर्शन किया, लेकिन सीमांत प्रदर्शन लाभ को उच्च लागत को उचित ठहराने के लिए अपर्याप्त माना गया। जबकि रेत की कीमत 30 डॉलर से 80 डॉलर प्रति टन थी, सिरेमिक सामग्री की कीमतें लगभग दो परिमाण अधिक थीं। रेत अल्फा क्वार्ट्ज के अति-शुद्ध रूप में है और मध्यपश्चिम में आसानी से उपलब्ध है।

एनआरईएल में थर्मल एनर्जी साइंस एंड टेक्नोलॉजीज रिसर्च ग्रुप के प्रबंधक क्रेग टर्ची ने कहा, रेत में संग्रहित की जा सकने वाली ऊर्जा की मात्रा का विस्तार करना उतना ही सरल है जितना अधिक रेत जोड़ना।

"अतिरिक्त भंडारण क्षमता जोड़ने के लिए यह एक सीमांत लागत है," उन्होंने कहा। “हमें मिनटों से लेकर महीनों तक के भंडारण की आवश्यकता है। बैटरियों ने अपने पैमाने के संदर्भ में मिनटों से लेकर घंटों तक में वास्तव में अच्छा काम किया। और जब आप महीनों के भंडारण में पहुँच जाते हैं, तो आप आमतौर पर दीर्घकालिक भंडारण प्रदान करने के लिए हाइड्रोजन जैसा ईंधन बनाने पर विचार कर रहे होते हैं। लेकिन कई घंटों और दो सप्ताह के बीच की अवधि में, अभी कोई अच्छी स्थिति नहीं है। उसके लिए हाइड्रोजन बहुत महंगा है। उसके लिए बैटरियां बहुत महंगी हैं।''

अत्यधिक गरम रेत को वापस बिजली में बदलने के लिए आवश्यक घटकों के लिए अग्रिम लागत की आवश्यकता होती है। "लेकिन एक बार जब आप इसके लिए भुगतान कर देते हैं," टर्ची ने कहा, "यदि आप अपनी बिजली के लिए अधिक अवधि चाहते हैं तो विकल्प की तुलना में अधिक रेत जोड़ना बहुत सस्ता है, जो कि बैटरी जोड़ना है।"

वेन हिक्स द्वारा. ऊर्जा विभाग के सौजन्य से, NREL.

• एसईओ संचालित सामग्री और पीआर वितरण। आज ही प्रवर्धित हो जाओ।
• प्लेटोडेटा.नेटवर्क वर्टिकल जेनरेटिव एआई। स्वयं को शक्तिवान बनाएं। यहां पहुंचें।
• प्लेटोआईस्ट्रीम। Web3 इंटेलिजेंस। ज्ञान प्रवर्धित। यहां पहुंचें।
• प्लेटोईएसजी. कार्बन, क्लीनटेक, ऊर्जा, पर्यावरण, सौर, कचरा प्रबंधन। यहां पहुंचें।
• प्लेटोहेल्थ। बायोटेक और क्लिनिकल परीक्षण इंटेलिजेंस। यहां पहुंचें।
• स्रोत: https://cleantechnica.com/2024/03/29/solution-to-energy-storage-may-be-beneath-your-feet/