কার্বন থার্মাল ব্যাটারি মার্কিন শিল্পের জন্য চব্বিশ ঘণ্টা সস্তা শক্তির লক্ষ্য নির্ধারণ করেছে

কার্বন ও গ্রাফাইট পণ্যের একটি প্রধান নির্মাতা গ্রাফটেক ইন্টারন্যাশনাল একটি থার্মাল এনার্জি স্টোরেজ ডেভেলপারের সাথে কার্বন-ভিত্তিক থার্মাল ব্যাটারি নিয়ে কাজ করছে, যা মার্কিন শিল্পকে চব্বিশ ঘণ্টা, কম খরচে শক্তি সরবরাহ করার উদ্দেশ্যে তৈরি। ইন্টারেস্টিং ইঞ্জিনিয়ারিং-এর প্রতিবেদন অনুযায়ী, এই উদ্যোগ গ্রাফাইট উৎপাদনের একটি প্রতিষ্ঠিত নামকে এমন একটি স্টোরেজ ক্যাটাগরির কেন্দ্রে নিয়ে আসে, যা ভারী শিল্প লোডের জন্য প্রচলিত ব্যাটারির বিকল্প হিসেবে ক্রমবর্ধমান মনোযোগ আকর্ষণ করছে।

প্রতিশ্রুতিটি সহজ, যদিও প্রকৌশলটি নয়: লিথিয়াম-আয়ন সেলের মতো রাসায়নিক বিক্রিয়ায় শক্তি সঞ্চয় করার বদলে, একটি থার্মাল ব্যাটারি তা একটি কঠিন মাধ্যমের ভেতরে তাপ হিসেবে সঞ্চয় করে — এই ক্ষেত্রে কার্বন — এবং কারখানার প্রয়োজন হলে সেই তাপ ছেড়ে দেয়। যে সমস্ত শিল্প প্রক্রিয়া কেবল বিদ্যুতের বদলে উচ্চ-তাপমাত্রার তাপে চলে, তাদের জন্য এই পদ্ধতি সরাসরি কারখানাগুলো কীভাবে শক্তি খরচ করে তার সাথে মিলে যায়।

কেন শিল্প তাপ হলো কঠিন সমস্যা

ভারী শিল্প ডিকার্বনাইজ করা সবচেয়ে একগুঁয়ে খাতগুলোর একটি, কারণ এটি যা করে তার অনেকটাই যান্ত্রিক বা বৈদ্যুতিক কাজের বদলে তাপের উপর নির্ভর করে। স্মেল্টিং, ক্যালসিনিং, শুকানো, কিউরিং, পরিশোধন এবং রাসায়নিক প্রক্রিয়াকরণ — সবই দীর্ঘস্থায়ী উচ্চ তাপমাত্রা দাবি করে, এবং সেই তাপমাত্রা সরবরাহকারী যন্ত্রপাতি ঐতিহাসিকভাবে দহনকে কেন্দ্র করে ডিজাইন করা হয়েছে।

এটি একসাথে দুটি সমস্যা তৈরি করে। প্রথমটি হলো নির্গমন: জীবাশ্ম জ্বালানি থেকে প্রক্রিয়া তাপ শিল্প শক্তি ব্যবহারের একটি বড় অংশ এবং সেই সূত্রে শিল্প কার্বন নির্গমনেরও। দ্বিতীয়টি হলো অর্থনীতি। একটি গ্যাস-চালিত ফার্নেসকে অস্থির পাইকারি বিদ্যুৎ মূল্যে চলা একটি সিস্টেম দিয়ে প্রতিস্থাপন করলে এক নতুন ধরনের আর্থিক ঝুঁকি তৈরি হয়, কারণ কারখানার ব্যয় কাঠামো এখন নির্ভর করে এটি কখন বিদ্যুৎ নেবে তার উপর।

থার্মাল ব্যাটারিকে এই সংযোগ ভাঙার একটি উপায় হিসেবে উপস্থাপন করা হচ্ছে। যদি একটি স্থাপনা বিদ্যুৎ সস্তা ও প্রচুর পরিমাণে থাকার সময় — উচ্চ নবায়নযোগ্য উৎপাদনের সময়সহ — তা শোষণ করতে পারে এবং চাহিদা অনুযায়ী সঞ্চিত তাপ ছেড়ে দিতে পারে, তবে এটি বিদ্যুতের জন্য প্রিমিয়াম মূল্য না দিয়েই অবিরাম চলতে পারে। এটাই হলো সেই চব্বিশ ঘণ্টার মূল্য প্রস্তাব, যা গ্রাফটেক ও তার অংশীদার অনুসরণ করছে।

একটি কার্বন-ভিত্তিক থার্মাল ব্যাটারি কী করে

এই ডিজাইনে একটি থার্মাল ব্যাটারি বৈদ্যুতিক ইনপুট নেয় এবং তা একটি স্টোরেজ মাধ্যমের ভেতরে তাপে রূপান্তর করে। প্রক্রিয়ার প্রয়োজন হওয়া পর্যন্ত তাপটি একটি অন্তরিত ভরে ধরে রাখা হয়, তখন তা উচ্চ-তাপমাত্রার তাপ শক্তি হিসেবে সরবরাহ করা হয়। এই ক্রমটি জ্বালানি সরবরাহের সময়সূচির অনিয়মিত প্রাপ্যতার উপর নির্ভর করে না; সীমাবদ্ধতা হয়ে দাঁড়ায় স্টোরেজ ব্লকটি কতটা শক্তি ধরে রাখতে পারে এবং কতটা দক্ষতার সাথে তা পুনরুদ্ধার করা যায়।

কয়েকটি বৈশিষ্ট্য কার্বনকে সেই ভূমিকার জন্য আকর্ষণীয় উপাদান করে তোলে:

• উচ্চ-তাপমাত্রা সহনশীলতা। কার্বন ও গ্রাফাইট উপাদান শিল্প ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয় ঠিক এই কারণেই যে তারা কাঠামোগত অখণ্ডতা না হারিয়ে চরম তাপ সহ্য করে।
• তাপীয় কর্মক্ষমতা। গ্রাফাইট কার্যকরভাবে তাপ পরিবাহিত করে, যা স্টোরেজ মাধ্যম চার্জ করা এবং নিয়ন্ত্রিত হারে তাপ বের করার — উভয়ের জন্যই গুরুত্বপূর্ণ।
• প্রতিষ্ঠিত সরবরাহ শৃঙ্খল। কার্বন ও গ্রাফাইট ইতিমধ্যেই ইলেকট্রোড, ফার্নেস লাইনিং এবং অন্যান্য চাহিদাপূর্ণ প্রয়োগের জন্য শিল্প স্কেলে উৎপাদিত হয়।
• ব্যয় কাঠামো। একটি স্টোরেজ মাধ্যমের অর্থনীতি অনেকটাই নির্ভর করে কাঁচামালটি ছোট, নির্ভুল-প্রকৌশলী পরিমাণে নয় বরং বাল্কে মোতায়েন করার মতো যথেষ্ট সস্তা হওয়ার উপর।

এই বৈশিষ্ট্যগুলোই কার্বন-ভিত্তিক স্টোরেজকে এমন একটি সমস্যার বিশ্বাসযোগ্য উত্তর করে তোলে, যা কেবল ব্যাটারি রসায়ন শিল্প স্কেলে অর্থনৈতিকভাবে সমাধান করতে হিমশিম খেয়েছে।

গ্রাফটেক ও অ্যান্টোরা জুটি

এই সহযোগিতায় গ্রাফটেকের ভূমিকা উৎপাদনের উপর ভিত্তি করে। কোম্পানিটি স্কেলে কার্বন ও গ্রাফাইট পণ্য তৈরি করে, যার অর্থ এটি স্টোরেজ-সফটওয়্যার বা পাওয়ার-ইলেকট্রনিক্স বিশেষজ্ঞতার বদলে উপাদান উৎপাদন ও শিল্প প্রক্রিয়াকরণের দক্ষতা নিয়ে আসে। এর অংশীদার, থার্মাল এনার্জি স্টোরেজ কোম্পানি অ্যান্টোরা, বিদ্যুৎকে সঞ্চিত তাপে রূপান্তর এবং তা শিল্প গ্রাহকদের কাছে ফিরিয়ে দেওয়ার কাজ করে।

এই শ্রম বিভাজন তাৎপর্যপূর্ণ। ভারী শিল্পের জন্য থার্মাল স্টোরেজ যতটা শক্তি-প্রযুক্তির চ্যালেঞ্জ, ততটাই উপাদান ও উৎপাদনের চ্যালেঞ্জ। এমন স্টোরেজ তৈরি করা যা একটি সক্রিয় কারখানার ভেতরে থাকতে পারে, বছরের পর বছর তাপীয় চক্র সহ্য করতে পারে এবং যথেষ্ট পরিমাণে উৎপাদিত হতে পারে — তার জন্য গ্রাফটেক যে ধরনের ভারী-শিল্প সরবরাহ ভিত্তি ইতিমধ্যেই পরিচালনা করে তা প্রয়োজন।

এই জুটি আরও ইঙ্গিত দেয় যে ডেভেলপাররা বাজারকে কোথায় যাচ্ছে বলে মনে করছে: ভোক্তা ইলেকট্রনিক্স বা যাত্রীবাহী যানবাহনের দিকে নয়, বরং সেই শিল্প গ্রাহকদের দিকে যাদের শক্তি চাহিদা বড়, অবিরাম এবং ডিকার্বনাইজ করা ব্যয়বহুল।

বিক্রয়ের মূল পয়েন্ট হিসেবে চব্বিশ ঘণ্টার শক্তি

এই প্রসঙ্গে "চব্বিশ ঘণ্টা" বাক্যাংশটির একটি নির্দিষ্ট অর্থ রয়েছে। সূর্য অস্ত গেলে বা বায়ু উৎপাদন কমে গেলে শিল্প স্থাপনাগুলো থেমে যায় না। যে স্টোরেজ সিস্টেম কেবল কয়েক ঘণ্টার মধ্যে শক্তি স্থানান্তর করে তা তাদের সমস্যার সমাধান করে না। শিল্পের প্রয়োজন হলো এমন একটি উপায় যা দিয়ে সবচেয়ে সস্তা সময়ে শক্তি কেনা যায় এবং তবুও অবিরাম পরিচালনা চালিয়ে যাওয়া যায়।

থার্মাল ব্যাটারি ক্রয়ের মুহূর্তকে ব্যবহারের মুহূর্ত থেকে আলাদা করে তা সমাধান করে। কম-মূল্যের সময়ে বিদ্যুৎ নেওয়া যায়, তাপে রূপান্তর করা যায় এবং প্রক্রিয়ার প্রয়োজন হওয়া পর্যন্ত ধরে রাখা যায়। কারখানা পরিচালকদের জন্য ফলাফল হলো আরও পূর্বানুমেয় ব্যয় ভিত্তি এবং সম্পূর্ণ উৎপাদন লাইন পুনরায় ডিজাইন না করেই কম-কার্বন বিদ্যুৎ ব্যবহারের একটি পথ।

একটি গ্রিড-স্তরের যুক্তিও রয়েছে। বড় শিল্প লোড যা নমনীয়ভাবে বিদ্যুৎ শোষণ করতে পারে, ক্রমবর্ধমান পরিবর্তনশীল নবায়নযোগ্য উৎপাদনসম্পন্ন একটি সিস্টেমের জন্য উপকারী, কারণ তারা সরবরাহ প্রচুর থাকলে বিদ্যুৎ খরচ করতে পারে, পিক আওয়ারে চাপ বাড়ানোর বদলে। থার্মাল স্টোরেজ কার্যকরভাবে একটি কারখানাকে অনমনীয় নয় বরং নমনীয় সম্পদে পরিণত করে।

যা লক্ষ্য রাখতে হবে

এই সহযোগিতা একটি সমাপ্ত মোতায়েনের গল্প নয় বরং অনুসরণ করার মতো একটি উন্নয়ন। প্রযুক্তিটি কেমন পারফর্ম করবে তা কয়েকটি কারণের উপর নির্ভর করবে, যা প্রকল্প এগিয়ে যাওয়ার সাথে সাথে আরও স্পষ্ট হবে:

• সঞ্চিত তাপের প্রতি ইউনিট ব্যয়। থার্মাল স্টোরেজ জীবাশ্ম-চালিত প্রক্রিয়া তাপকে প্রতিস্থাপন করবে কেবল তখনই যদি সরবরাহকৃত ব্যয় প্রতিযোগিতামূলক হয়।
• বিদ্যমান কারখানার সাথে একীকরণ। সক্রিয় শিল্প স্থানে স্টোরেজ রেট্রোফিট করা পরীক্ষাগারে তা নির্মাণের চেয়ে আলাদা একটি প্রকৌশল সমস্যা।
• উপাদানের টেকসইতা। বারবার উচ্চ-তাপমাত্রার চক্রের অধীনে দীর্ঘ সেবা জীবন নির্ধারণ করে অর্থনীতি দশক ধরে টিকবে কি না।
• উৎপাদন স্কেল। কার্বন ও গ্রাফাইট উৎপাদন ক্ষমতা নির্ধারণ করবে প্রযুক্তিটি কত দ্রুত মোতায়েন করা যাবে।

গ্রাফটেকের জন্য, এই উদ্যোগ একটি উপাদান ব্যবসাকে শক্তি রূপান্তরের দিকে প্রসারিত করে, যেখানে গ্রাফাইট ও কার্বন দক্ষতার মূল্য প্রচলিত শিল্প গ্রাহকদের বাইরেও রয়েছে। মার্কিন শিল্পের জন্য, এটি সস্তা, অবিরাম, কম-কার্বন তাপকে দীর্ঘমেয়াদি আকাঙ্ক্ষার বদলে একটি ব্যবহারিক বিকল্প করে তোলার আরেকটি প্রচেষ্টা। অন্তর্নিহিত বাজিটি সহজ: যদি তাপ উৎপাদনের মতোই সস্তায় সঞ্চয় করা যায়, তবে বিদ্যুতের মূল্যের সময় নির্ধারণ করা বন্ধ হয়ে যাবে কখন মার্কিন কারখানাগুলো চলতে পারবে।

এই নিবন্ধটি ইন্টারেস্টিং ইঞ্জিনিয়ারিং-এর প্রতিবেদনের উপর ভিত্তি করে। মূল নিবন্ধ পড়ুন।