سائن اپ کریں کلین ٹیکنیکا سے روزانہ کی خبروں کی تازہ کاری ای میل پر یا گوگل نیوز پر ہماری پیروی کریں۔!

کوئی بھی جس نے دھوپ والے دن ساحل سمندر کے پار ننگے پاؤں گرم پاؤں رکھا ہے وہ اس بات کی زیادہ سمجھ کے ساتھ چلا جاتا ہے کہ ریت کتنی گرمی کو برقرار رکھ سکتی ہے۔ توقع ہے کہ یہ صلاحیت مستقبل میں اہم کردار ادا کرے گی، کیونکہ گرم ریت پر مشتمل ٹیکنالوجی توانائی ذخیرہ کرنے کی ضروریات کے جواب کا حصہ بن جاتی ہے۔

بیٹریاں ممکنہ طور پر وہی ہوتی ہیں جن کے بارے میں زیادہ تر لوگ بعد میں استعمال کے لیے توانائی کو ذخیرہ کرنے کے حوالے سے سوچتے ہیں، لیکن دیگر ٹیکنالوجیز موجود ہیں۔ پمپڈ اسٹوریج ہائیڈرو پاور ایک عام طریقہ ہے، اگرچہ ایک ایسا طریقہ ہے جس کے لیے مختلف بلندیوں پر ذخائر کی ضرورت ہوتی ہے اور یہ جغرافیہ کے لحاظ سے محدود ہے۔ ایک اور نقطہ نظر اس پر انحصار کرتا ہے جسے تھرمل انرجی سٹوریج، یا TES کہا جاتا ہے، جو پگھلا ہوا نمک یا حتیٰ کہ انتہائی گرم چٹانوں کا استعمال کرتا ہے۔

TES موجودہ سٹوریج ٹیکنالوجیز کے کم لاگت متبادل کے طور پر وعدہ ظاہر کرتا ہے، اور ریت جیسے ٹھوس ذرات میں توانائی کو ذخیرہ کرنا ارضیاتی پابندیوں کے بغیر ایک تیار جواب فراہم کرتا ہے۔

سب کے بعد، ریت، ہوا اور پانی کی طرح، ہر جگہ ہے.

"ریت تک رسائی آسان ہے۔ یہ ماحول دوست ہے۔ یہ ایک وسیع درجہ حرارت کی حد میں مستحکم، کافی مستحکم ہے۔ یہ بھی کم قیمت ہے،" لیبارٹری کے تھرمل انرجی سسٹمز گروپ کے مکینیکل انجینئر زیوین ما نے کہا۔

طویل مدتی ذخیرہ کرنے کی ضرورت

NREL میں تیار کردہ اور پروٹو ٹائپ شدہ پیٹنٹ ٹیکنالوجی سے پتہ چلتا ہے کہ کیسے قابل تجدید توانائی کے ذرائع جیسے ہوا اور شمسی سے چلنے والے ہیٹر ریت کے ذرات کے درجہ حرارت کو مطلوبہ درجہ حرارت تک بڑھا سکتے ہیں۔ اس کے بعد ریت کو سٹوریج کے لیے سائلو میں جمع کیا جاتا ہے اور بعد میں استعمال کیا جاتا ہے، یا تو بجلی پیدا کرنے کے لیے یا صنعتی ایپلی کیشنز میں گرمی کے عمل کے لیے۔ لیبارٹری کے پیمانے پر ایک پروٹو ٹائپ نے ٹیکنالوجی کی توثیق کی اور محققین کو ایک کمپیوٹر ماڈل بنانے کی اجازت دی جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ تجارتی پیمانے پر آلہ کم از کم پانچ دنوں تک اپنی حرارت کا 95 فیصد سے زیادہ برقرار رکھے گا۔

جیفری نے کہا، "لیتھیم آئن بیٹریوں نے واقعی دو سے چار گھنٹے کے اسٹوریج پر مارکیٹ کو گھیر لیا ہے، لیکن اگر ہم اپنے کاربن میں کمی کے اہداف کو حاصل کرنا چاہتے ہیں، تو ہمیں طویل مدتی توانائی کے ذخیرہ کرنے والے آلات کی ضرورت ہوگی- ایسی چیزیں جو دنوں تک توانائی کو ذخیرہ کر سکیں،" جیفری نے کہا۔ Gifford، NREL میں پوسٹ ڈاکٹریٹ محقق۔

Gifford، جو پہلے ہی ہیٹ ایکسچینجرز پر Ma کے ساتھ دو پیٹنٹ شیئر کر چکے ہیں جو ذخیرہ شدہ تھرمل توانائی کو بجلی میں تبدیل کرتے ہیں، نے کہا کہ تھرمل توانائی کو ذخیرہ کرنے کے لیے ریت یا دیگر ذرات کا استعمال بیٹریوں پر ایک اور فائدہ رکھتا ہے۔ "ذرہ حرارتی توانائی کا ذخیرہ نایاب زمینی مواد یا ایسے مواد پر انحصار نہیں کرتا جس میں پیچیدہ اور غیر پائیدار سپلائی چینز ہیں۔ مثال کے طور پر، لتیم آئن بیٹریوں میں، کوبالٹ کو اخلاقی طور پر کان کنی کے چیلنج کے بارے میں بہت سی کہانیاں ہیں۔

TES کے علاوہ، Gifford کی مہارت کمپیوٹیشنل فلوئڈ ڈائنامکس میں ہے۔ یہ علم اہم ہے کیونکہ ریت کو اسٹوریج ڈیوائس کے ذریعے بہنے کی ضرورت ہے۔ دیگر TES میڈیا میں کنکریٹ اور چٹانیں شامل ہیں، جو گرمی کو آسانی سے برقرار رکھ سکتے ہیں لیکن اپنی جگہ پر ٹھوس رہتے ہیں۔ Gifford نے کہا کہ اگر آپ اپنے میڈیا کو منتقل کر رہے ہیں تو آپ کی حرارت کی منتقلی بہت زیادہ اور بہت تیز اور بہت زیادہ موثر ہے۔

TES کا ایک اور اہم فائدہ بھی ہے: لاگت۔ ما نے حساب لگایا ہے کہ ریت توانائی کے ذخیرہ کرنے کے لیے سب سے سستا آپشن ہے جب چار حریف ٹیکنالوجیز، بشمول کمپریسڈ ایئر انرجی اسٹوریج (CAES)، پمپڈ ہائیڈرو پاور، اور دو قسم کی بیٹریاں۔ CAES اور پمپ شدہ ہائیڈرو پاور صرف دسیوں گھنٹے تک توانائی کو ذخیرہ کر سکتے ہیں۔ CAES کے لیے فی کلو واٹ فی گھنٹہ لاگت $150 سے $300 تک ہے، جب کہ پمپ شدہ ہائیڈرو پاور کے لیے یہ تقریباً $60 ہے۔ ایک لیتھیم آئن بیٹری کی قیمت $300 فی کلو واٹ گھنٹے ہوگی اور اس میں صرف ایک سے چار گھنٹے تک توانائی ذخیرہ کرنے کی گنجائش ہے۔ سیکڑوں گھنٹے تک جاری رہنے والے دورانیے کے ساتھ، اسٹوریج میڈیم کے طور پر ریت کی قیمت $4 سے $10 فی کلو واٹ گھنٹے تک ہوگی۔ کم لاگت کو یقینی بنانے کے لیے، آف چوٹی، کم قیمت والی بجلی کا استعمال کرتے ہوئے گرمی پیدا کی جائے گی۔

Ma، جس کے پاس ٹیکنالوجی پر مٹھی بھر پیٹنٹس ہیں، اس سے قبل کم لاگت تھرمل انرجی سٹوریج اور ہائی ایفیشینسی پاور سائیکل کا استعمال کرتے ہوئے اقتصادی طویل مدتی بجلی ذخیرہ کرنے کے لیے ARPA-E کے فنڈ سے چلنے والے ENDURING کے نام سے جانے والے پروجیکٹ پر پرنسپل تفتیش کار کے طور پر خدمات انجام دے چکے ہیں۔ . پروٹوٹائپ اس منصوبے سے آیا. اس کے بعد 2025 میں بولڈر، کولوراڈو کے باہر NREL کے Flatirons کیمپس میں الیکٹرک تھرمل انرجی سٹوریج (ETES) سسٹم کی بنیاد رکھی جائے گی، جو 10 سے 100 گھنٹے کے درمیان توانائی کو ذخیرہ کرنے کے لیے ڈیزائن کیا جائے گا۔ اسٹینڈ اکیلے نظام کسی بھی سائٹنگ پابندیوں سے آزاد ہے جو اس حد کو محدود کرتی ہے جہاں CAES یا پمپڈ اسٹوریج ہائیڈرو پاور قائم کیا جاسکتا ہے۔

DOE کی مالی اعانت سے چلنے والے مظاہرے کے منصوبے، Ma نے کہا، TES کے لیے ریت کی تجارتی صلاحیت کو ظاہر کرنا ہے۔

پگھلے ہوئے نمکیات پہلے سے ہی عارضی طور پر توانائی کو ذخیرہ کرنے کے لیے استعمال میں ہیں، لیکن وہ تقریباً 220 ڈگری سیلسیس (428 ڈگری فارن ہائیٹ) پر جم جاتے ہیں اور 600 سینٹی گریڈ پر گلنا شروع ہو جاتے ہیں۔ ریت Ma استعمال کرنے کا ارادہ رکھتی ہے جو ریاستہائے متحدہ کے وسط مغرب میں زمین سے نکلتی ہے۔ ، کو "منجمد" سے رکھنے کی ضرورت نہیں ہے اور 1,100 C (2,012 F) کی حد میں کافی زیادہ گرمی برقرار رکھ سکتی ہے جو بجلی پیدا کرنے یا صنعتی حرارت کے لیے جلتے ہوئے فوسل ایندھن کو تبدیل کرنے کے لیے حرارت کو ذخیرہ کر سکتی ہے۔

"یہ پگھلے ہوئے نمک سے آگے ذخیرہ کرنے کی نئی نسل کی نمائندگی کرتا ہے،" ما نے کہا۔

یہ فیصلہ کرنا کہ گرمی کو کیا ذخیرہ کرے گا۔

لیکن کیا صرف کوئی پرانی ریت کام کرے گی؟ این آر ای ایل کے محققین کے مطابق نہیں، جنہوں نے مختلف ٹھوس ذرات کو بہاؤ اور حرارت برقرار رکھنے کی صلاحیت کے لیے جانچا۔ پچھلے موسم خزاں میں شائع ہونے والے ایک مقالے میں، ما اور دیگر نے آٹھ ٹھوس پارٹیکل امیدواروں پر تجربہ کیا۔ جن ذرات پر غور کیا گیا ان میں انسان ساختہ سیرامک ​​مواد جو فریکنگ میں استعمال ہوتے ہیں، کیل سینڈ فلنٹ کلے، براؤن فیوزڈ ایلومینا، اور سلیکا ریت۔ 1,200 ڈگری سیلسیس (2,192 ڈگری فارن ہائیٹ) کے ہدف کے درجہ حرارت پر تھرمل عدم استحکام کی وجہ سے مٹی اور فیوزڈ ایلومینا کو مسترد کر دیا گیا۔

سیرامک ​​مواد نے تمام زمروں میں ریت سے بہتر کارکردگی کا مظاہرہ کیا، لیکن کارکردگی کے معمولی فوائد کو زیادہ قیمت کا جواز پیش کرنے کے لیے ناکافی سمجھا گیا۔ جب کہ ریت کی قیمت $30 سے ​​$80 فی ٹن ہے، سرامک مواد کی قیمتیں تقریباً دو شدت سے زیادہ تھیں۔ ریت الفا کوارٹز کی انتہائی خالص شکل میں ہے اور مڈویسٹ میں آسانی سے دستیاب ہے۔

این آر ای ایل میں تھرمل انرجی سائنس اینڈ ٹیکنالوجیز ریسرچ گروپ کے مینیجر کریگ ٹورچی نے کہا کہ ریت میں ذخیرہ کی جانے والی توانائی کی مقدار کو بڑھانا اتنا ہی آسان ہے جتنا زیادہ ریت شامل کرنا۔

"اضافی ذخیرہ کرنے کی گنجائش کو شامل کرنے کے لیے یہ ایک معمولی لاگت ہے،" انہوں نے کہا۔ "ہمیں منٹوں سے مہینوں تک اسٹوریج کی ضرورت ہے۔ بیٹریاں منٹوں سے گھنٹوں کی جگہ میں اس لحاظ سے بہت اچھی طرح سے کام کرتی ہیں کہ وہ کس طرح پیمانے پر ہیں۔ اور جب آپ مہینوں کے اسٹوریج میں پہنچ جاتے ہیں، تو آپ عام طور پر اس طویل مدتی اسٹوریج کو فراہم کرنے کے لیے ہائیڈروجن جیسا ایندھن بنانے پر غور کر رہے ہوتے ہیں۔ لیکن ایک سے زیادہ گھنٹوں اور دو ہفتوں کے درمیان کی مدت میں، ابھی مناسب نہیں ہے۔ اس کے لیے ہائیڈروجن بہت مہنگا ہے۔ اس کے لیے بیٹریاں بہت مہنگی ہیں۔

انتہائی گرم ریت کو بجلی میں تبدیل کرنے کے لیے جن اجزاء کی ضرورت ہوتی ہے اس کے لیے پہلے سے لاگت کی ضرورت ہوتی ہے۔ "لیکن ایک بار جب آپ اس کے لئے ادائیگی کر چکے ہیں،" ٹورچی نے کہا، "اگر آپ صرف اپنی طاقت کے لئے زیادہ مدت حاصل کرنا چاہتے ہیں تو یہ متبادل کے مقابلے میں زیادہ ریت ڈالنا بہت سستا ہے، جو کہ بیٹریاں شامل کرتے رہنا ہے۔"

بذریعہ وین ہکس۔ بشکریہ محکمہ توانائی، NREL.

• SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
• پلیٹو ڈیٹا ڈاٹ نیٹ ورک ورٹیکل جنریٹو اے آئی۔ اپنے آپ کو بااختیار بنائیں۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹوآئ اسٹریم۔ ویب 3 انٹیلی جنس۔ علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ای ایس جی۔ کاربن، کلین ٹیک، توانائی ، ماحولیات، شمسی، ویسٹ مینجمنٹ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ہیلتھ۔ بائیوٹیک اینڈ کلینیکل ٹرائلز انٹیلی جنس۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://cleantechnica.com/2024/03/29/solution-to-energy-storage-may-be-beneath-your-feet/