आधुनिक ऊर्जा साठवण साधने, ऊर्जा संचयनाचे सर्वात सामान्य प्रकार

ऊर्जा साठवण उपकरणे विद्युत रासायनिक, गतिज, संभाव्य, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक, केमिकल आणि थर्मल यांसारख्या विविध स्वरूपात ऊर्जा साठवणाऱ्या प्रणाली आहेत, उदाहरणार्थ इंधन पेशी, बॅटरी, कॅपेसिटर, फ्लायव्हील्स, कॉम्प्रेस्ड एअर, हायड्रॉलिक संचयक, सुपरमॅग्नेट्स, हायड्रोजन इ. .

ऊर्जा साठवण उपकरणे ही एक महत्त्वाची संसाधने आहेत आणि त्यांचा वापर अनेकदा अखंडित वीज पुरवण्यासाठी किंवा अत्यंत अल्पकालीन अस्थिरतेच्या काळात वीज प्रणालीला समर्थन देण्यासाठी केला जातो. ते एकटे नूतनीकरणक्षम ऊर्जा प्रणालींमध्येही महत्त्वाची भूमिका बजावतात.

विशिष्ट ऍप्लिकेशनसाठी आवश्यक ऊर्जा स्टोरेज डिव्हाइसेसचे मुख्य निकष आहेत:

• विशिष्ट ऊर्जा (Wh · kg -1 मध्ये) आणि ऊर्जेची घनता (Wh · kg -1 किंवा Wh · l -1 मध्ये) उर्जेचे प्रमाण;
• विद्युत उर्जा, उदा. आवश्यक विद्युत भार;
• व्हॉल्यूम आणि वस्तुमान;
• विश्वसनीयता;
• टिकाऊपणा;
• सुरक्षा;
• किंमत;
• पुनर्वापर करण्यायोग्य;
• पर्यावरणावर परिणाम.

ऊर्जा साठवण उपकरणे निवडताना, खालील वैशिष्ट्ये विचारात घेणे आवश्यक आहे:

• विशिष्ट शक्ती;
• साठवण क्षमता;
• विशिष्ट ऊर्जा;
• प्रतिक्रिया वेळ;
• कार्यक्षमता;
• सेल्फ-डिस्चार्ज रेट / चार्जिंग सायकल;
• उष्णता संवेदनशीलता;
• चार्ज-डिस्चार्ज जीवन;
• पर्यावरणावर परिणाम;
• भांडवल / ऑपरेटिंग खर्च;
• सेवा

इलेक्ट्रिकल एनर्जी स्टोरेज उपकरणे ही दूरसंचार उपकरणे (मोबाईल फोन, टेलिफोन, वॉकी-टॉकी इ.), बॅक-अप पॉवर सिस्टम आणि स्टोरेज घटकांच्या स्वरूपात हायब्रिड इलेक्ट्रिक वाहने (बॅटरी, सुपरकॅपॅसिटर आणि इंधन पेशी) यांचा अविभाज्य भाग आहेत.

ऊर्जा साठवण उपकरणे, मग ती इलेक्ट्रिकल किंवा थर्मल, मुख्य स्वच्छ ऊर्जा तंत्रज्ञान म्हणून ओळखली जातात.

दीर्घकालीन ऊर्जा संचयनामध्ये अशा जगासाठी मोठी क्षमता आहे जिथे पवन आणि सौर उर्जा नवीन उर्जा संयंत्रांच्या जोडणीवर वर्चस्व गाजवते आणि हळूहळू विजेचे इतर स्त्रोत बदलतात.

वारा आणि सौर केवळ ठराविक वेळीच उत्पन्न करतात, त्यामुळे त्यांना अंतर भरून काढण्यासाठी अतिरिक्त तंत्रज्ञानाची आवश्यकता असते.

अशा जगात जिथे अधूनमधून, हंगामी आणि अप्रत्याशित वीज निर्मितीचा वाटा वाढत आहे आणि वापरासह डिसिंक्रोनायझेशनचा धोका वाढत आहे, संचयन ऊर्जा उत्पादन आणि वापर यांच्यातील सर्व टप्प्यातील फरक शोषून प्रणालीला अधिक लवचिक बनवते.

संचयक प्रामुख्याने बफर म्हणून काम करतात आणि ग्रीडमध्ये आणि इमारतींमध्ये अक्षय ऊर्जा स्त्रोतांचे सुलभ व्यवस्थापन आणि एकत्रीकरण करण्यास अनुमती देतात, वारा आणि सूर्याच्या अनुपस्थितीत काही स्वायत्तता देतात.

जनरेटर सिस्टीममध्ये, ते इंधनाची बचत करू शकतात आणि जनरेटर कमीत कमी कार्यक्षम असताना कमी उर्जेच्या मागणीच्या काळात लोड सर्व्ह करून जनरेटरची अकार्यक्षमता टाळण्यास मदत करू शकतात.

नूतनीकरणक्षम निर्मितीमध्ये चढउतार बफर करून, ऊर्जा संचयन जनरेटर स्टार्ट-अपची वारंवारता देखील कमी करू शकते.

उच्च भेदक शक्ती असलेल्या वारा आणि डिझेल प्रणालींमध्ये (जेथे स्थापित पवन उर्जा सरासरी भारापेक्षा जास्त आहे), अगदी थोड्या प्रमाणात स्टोरेज देखील डिझेल स्टार्ट-अपची वारंवारता नाटकीयरित्या कमी करते.

औद्योगिक ऊर्जा साठवण उपकरणांचे सर्वात सामान्य प्रकार:

औद्योगिक ऊर्जा साठवण उपकरणे

इलेक्ट्रोकेमिकल ऊर्जा स्टोरेज उपकरणे

बॅटरी, विशेषत: लीड-अ‍ॅसिड बॅटर्‍या, मुख्य ऊर्जा साठवण यंत्र राहतात.

अनेक स्पर्धात्मक बॅटरी प्रकार (निकेल-कॅडमियम, निकेल-मेटल हायड्राइड, लिथियम-आयन, सोडियम सल्फर, मेटल-एअर, फ्लो-थ्रू बॅटरी) जीवन, कार्यक्षमता, ऊर्जा घनता यासारख्या कार्यप्रदर्शनाच्या एक किंवा अधिक बाबींमध्ये लीड-ऍसिड बॅटरीपेक्षा जास्त कामगिरी करतात. , शुल्क आणि डिस्चार्जचा दर, थंड हवामानातील कामगिरी किंवा देखभाल आवश्यक.

तथापि, बहुतेक प्रकरणांमध्ये, त्यांची कमी किंमत प्रति किलोवॅट-तास क्षमतेमुळे लीड-ऍसिड बॅटरी सर्वोत्तम पर्याय बनते.

फ्लायव्हील्स, अल्ट्राकॅपेसिटर किंवा हायड्रोजन स्टोरेजसारखे पर्याय भविष्यात व्यावसायिकदृष्ट्या यशस्वी होऊ शकतात, परंतु आज दुर्मिळ आहेत.

लिथियम-आयन (ली-आयन) बॅटरी आता सर्व आधुनिक ग्राहक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांसाठी आधुनिक उर्जा स्त्रोत आहेत. पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्ससाठी प्रिझमॅटिक लिथियम-आयन बॅटरीची व्हॉल्यूमेट्रिक ऊर्जा घनता गेल्या 15 वर्षांत दुप्पट झाली आहे.

लि-आयन बॅटरीसाठी अनेक नवीन ऍप्लिकेशन्स उदयास येत आहेत, जसे की इलेक्ट्रिक वाहने आणि ऊर्जा साठवण प्रणाली, सेल डिझाइन आणि कार्यप्रदर्शन आवश्यकता सतत बदलत आहेत आणि पारंपारिक बॅटरी उत्पादकांसमोर अनन्य आव्हाने आहेत.

अशा प्रकारे, उच्च-ऊर्जा, उच्च-शक्ती-घनता लिथियम-आयन बॅटरीच्या सुरक्षित आणि विश्वासार्ह ऑपरेशनसाठी उच्च मागणी अपरिहार्य बनते.

विद्युत उद्योगात इलेक्ट्रोकेमिकल एनर्जी स्टोरेज उपकरणांचा वापर:

संचयक वनस्पती, विद्युत ऊर्जा साठवण्यासाठी बॅटरीचा वापर

इलेक्ट्रोकेमिकल सुपरकॅपेसिटर

सुपरकॅपॅसिटर ही इलेक्ट्रोकेमिकल एनर्जी स्टोरेज उपकरणे आहेत जी काही सेकंदात पूर्णपणे चार्ज किंवा डिस्चार्ज केली जाऊ शकतात.

त्यांची उच्च उर्जा घनता, कमी देखभाल खर्च, विस्तृत तापमान श्रेणी आणि दुय्यम बॅटरीच्या तुलनेत जास्त कर्तव्य चक्र, सुपरकॅपॅसिटरने गेल्या दशकात संशोधनात लक्षणीय लक्ष वेधले आहे.

त्यांच्याकडे पारंपारिक इलेक्ट्रिकल डायलेक्ट्रिक कॅपेसिटरपेक्षा जास्त ऊर्जा घनता देखील आहे.सुपरकॅपॅसिटरची साठवण क्षमता इलेक्ट्रोलाइट आयन आणि मोठ्या पृष्ठभागावरील इलेक्ट्रोडमधील इलेक्ट्रोस्टॅटिक पृथक्करणावर अवलंबून असते.

लिथियम-आयन बॅटरीच्या तुलनेत सुपरकॅपॅसिटरची कमी विशिष्ट ऊर्जा त्यांच्या व्यापक वापरासाठी अडथळा आहे.

पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्सपासून इलेक्ट्रिक वाहने आणि मोठ्या औद्योगिक उपकरणांपर्यंत भविष्यातील सिस्टमच्या गरजा पूर्ण करण्यासाठी सुपरकॅपेसिटरची कार्यक्षमता सुधारणे आवश्यक आहे.

सुपरकॅपेसिटर तपशीलवार:
आयनिस्ट (सुपरकॅपेसिटर) - उपकरण, व्यावहारिक अनुप्रयोग, फायदे आणि तोटे

कॉम्प्रेस्ड एअर एनर्जी स्टोरेज

कॉम्प्रेस्ड एअर एनर्जी स्टोरेज हा एका वेळी उत्पादित ऊर्जा दुसऱ्या वेळी वापरण्यासाठी साठवण्याचा एक मार्ग आहे. युटिलिटी स्केलवर, कमी ऊर्जेच्या मागणीच्या (ऑफ-पीक) कालावधीत निर्माण झालेली ऊर्जा उच्च मागणी (पीक लोड) पूर्ण करण्यासाठी सोडली जाऊ शकते.

कॉम्प्रेस्ड एअर आयसोथर्मल स्टोरेज (CAES) हे एक नवीन तंत्रज्ञान आहे जे पारंपारिक (डायबॅटिक किंवा अॅडियाबॅटिक) प्रणालींच्या काही मर्यादांवर मात करण्याचा प्रयत्न करते.

क्रायोजेनिक ऊर्जा साठवण

ब्रिटनने 250 MWh क्षमतेचा द्रवरूप हवा साठवण तयार करण्याची योजना आखली आहे. हे अक्षय ऊर्जा स्त्रोतांच्या उद्यानासह एकत्रित केले जाईल आणि त्यांच्या व्यत्ययांची भरपाई केली जाईल.

2022 साठी सुरू होणार आहे. क्रायोजेनिक ऊर्जा साठवण युनिट्स मँचेस्टरजवळील ट्रॅफर्ड एनर्जी पार्कच्या संयोगाने कार्य करतील, जेथे वीज उत्पादनाचा काही भाग फोटोव्होल्टेइक पॅनेल आणि पवन टर्बाइनमधून येतो.

ही साठवण सुविधा या अक्षय ऊर्जा स्रोतांच्या वापरातील व्यत्ययांची भरपाई करेल.

या स्थापनेच्या ऑपरेशनचे सिद्धांत एअर कंडिशनर बदलण्याच्या दोन चक्रांवर आधारित असेल.

विद्युत ऊर्जेचा वापर हवेत खेचण्यासाठी केला जाईल आणि नंतर ते द्रव होईपर्यंत अतिशय कमी तापमानात (-196 अंश) थंड केले जाईल. त्यानंतर ते मोठ्या, इन्सुलेटेड, कमी दाबाच्या टाक्यांमध्ये साठवले जाईल जे या वापरासाठी विशेषतः अनुकूल केले जाईल.

जेव्हा विद्युत ऊर्जेची आवश्यकता असेल तेव्हा दुसरे चक्र होईल. क्रायोजेनिक द्रव हे वाष्पीकरण चालू ठेवण्यासाठी उष्णता एक्सचेंजरद्वारे गरम केले जाते आणि ते वायू स्थितीत परत येते.

क्रायोजेनिक द्रवाचे बाष्पीभवन वायूचे प्रमाण वाढवण्यास कारणीभूत ठरते, ज्यामुळे वीज निर्माण करणार्‍या टर्बाइन चालवतात.

गतिज ऊर्जा साठवण साधने

फ्लायव्हील हे फिरणारे यांत्रिक उपकरण आहे जे रोटेशनल एनर्जी साठवण्यासाठी वापरले जाते. फ्लायव्हील कालांतराने अधूनमधून ऊर्जा स्त्रोतांकडून ऊर्जा मिळवू शकते आणि ग्रीडला सतत विद्युत उर्जेचा पुरवठा करू शकते.

फ्लायव्हील एनर्जी स्टोरेज सिस्टम इनपुट इलेक्ट्रिकल एनर्जी वापरतात जी गतिज ऊर्जा म्हणून साठवली जाते.

जरी यांत्रिक प्रणालींचे भौतिकशास्त्र बरेचदा सोपे असते (जसे की फ्लायव्हील फिरवणे किंवा वजन उचलणे), या शक्तींचा प्रभावी आणि कार्यक्षमतेने वापर करण्यास सक्षम करणारे तंत्रज्ञान विशेषतः प्रगत आहेत.

उच्च तंत्रज्ञान सामग्री, नवीनतम संगणक नियंत्रण प्रणाली आणि नाविन्यपूर्ण डिझाइन या प्रणालींना वास्तविक अनुप्रयोगांसाठी योग्य बनवतात.

व्यावसायिक काइनेटिक स्टोरेजसाठी यूपीएस सिस्टममध्ये तीन उपप्रणाली असतात:

• ऊर्जा साठवण साधने, सहसा फ्लायव्हील;
• वितरण साधने;
• एक वेगळा जनरेटर जो ऊर्जा साठवण क्षमतेवर दोष-सहिष्णु शक्ती प्रदान करण्यासाठी सुरू केला जाऊ शकतो.

फ्लायव्हील बॅकअप जनरेटरसह समाकलित केले जाऊ शकते, जे यांत्रिक प्रणाली थेट कनेक्ट करून विश्वसनीयता सुधारते.

या उपकरणांबद्दल अधिक:

ऊर्जा उद्योगासाठी गतिज ऊर्जा संचयन साधने

फ्लायव्हील (कायनेटिक) ऊर्जा साठवण यंत्रे कशी व्यवस्थित केली जातात आणि कार्य करतात

पॉवर ग्रिडसाठी उच्च तापमान सुपरकंडक्टिंग मॅग्नेटिक एनर्जी स्टोरेज (SMES):

सुपरकंडक्टिंग चुंबकीय ऊर्जा संचयन प्रणाली कशी कार्य करते आणि कार्य करते