MIT स्पिनआउट 4,350 डिग्री फारेनहाइट पर ग्रिड ऊर्जा को गर्मी के रूप में संग्रहीत करता है

दुनिया की सबसे गर्म बैटरी

Fourth Power, MIT से निकली एक स्टार्टअप, लगभग 4,350 डिग्री फारेनहाइट तक गर्म किए गए विशाल कार्बन ब्लॉक में विद्युत को गर्मी के रूप में संग्रहीत करने वाली एक व्यावसायिक thermal battery लॉन्च करने के लिए तैयार है। MIT heat transfer प्रोफेसर Asegun Henry द्वारा विकसित यह तकनीक, ग्रिड-स्केल ऊर्जा भंडारण के लिए एक मौलिक रूप से अलग दृष्टिकोण का प्रतिनिधित्व करती है जो लंबी अवधि के अनुप्रयोगों के लिए lithium-ion बैटरी की तुलना में महत्वपूर्ण लागत और अवधि लाभ प्रदान कर सकती है।

कंपनी का नाम Stefan-Boltzmann कानून से आता है: इन चरम तापमानों पर, गर्मी को दोगुना करने से प्रकाश उत्पादन 16 के कारक से बढ़ता है — चौथी शक्ति तक — जिससे thermophotovoltaic कोशिकाओं के माध्यम से गर्मी को विद्युत में परिवर्तित करने की दक्षता में नाटकीय सुधार होता है।

थर्मल ऊर्जा भंडारण कैसे काम करता है

यह सिस्टम एक अवधारणात्मक रूप से सरल लेकिन तकनीकी रूप से मांग वाले सिद्धांत पर काम करता है। जब अतिरिक्त विद्युत उपलब्ध हो — दिन के मध्य में सौर पैनलों से, या ऑफ-पीक घंटों के दौरान wind turbines से — यह विद्युत प्रतिरोध का उपयोग करके कार्बन ब्लॉक को गर्म करता है। कार्बन को एक इन्सुलेटेड एनक्लोजर में बनाए रखा जाता है जहां यह प्रति दिन केवल लगभग एक प्रतिशत हानि के साथ थर्मल ऊर्जा को बनाए रखता है।

जब विद्युत की आवश्यकता होती है, तो गर्म कार्बन ब्लॉक तीव्र थर्मल विकिरण उत्सर्जित करते हैं। यह विकिरण thermophotovoltaic कोशिकाओं द्वारा कैप्चर किया जाता है — विशेष semiconductors जो ताप विकिरण को विद्युत में परिवर्तित करते हैं, सौर पैनल की तरह काम करते हैं लेकिन थर्मल ऊर्जा के लिए। TPV कोशिकाएं 40 प्रतिशत से अधिक दक्षता के साथ विकिरण को विद्युत में परिवर्तित करती हैं, एक रिकॉर्ड जो Henry की टीम ने प्रयोगशाला की स्थितियों में प्रदर्शित किया है। कार्बन ब्लॉक और TPV कोशिकाओं के बीच heat transfer को पिघली टिन पंपों की एक प्रणाली द्वारा प्रबंधित किया जाता है — एक नवाचार जिसने Henry को 2017 में सबसे गर्म तरल पंप के लिए Guinness World Record अर्जित किया।

कार्बन ब्लॉक के बजाय धातु क्यों नहीं

भंडारण माध्यम के रूप में graphite carbon का चयन सिस्टम के अर्थशास्त्र के लिए केंद्रीय है। अधिकांश थर्मल भंडारण दृष्टिकोण लोहे या एल्यूमीनियम जैसी धातुओं का उपयोग करते हैं, जो उच्च-दक्षता रूपांतरण के लिए आवश्यक तापमानों पर महंगे और संरचनात्मक रूप से चुनौतीपूर्ण हो जाते हैं। ग्रेफाइट बिना पिघले या क्षरण के चरम गर्मी को सहन कर सकता है, पिघली टिन heat transfer द्रव के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है, और एक कच्चे माल के रूप में प्रचुर और अपेक्षाकृत सस्ता है।

यह सामग्री लाभ Fourth Power को स्केल पर lithium-ion के नीचे भंडारण लागत में काफी हद तक लक्ष्य करने की अनुमति देता है। कंपनी का अनुमान है कि वाणिज्यिक तैनाती स्केल पर, इसकी तकनीक lithium-ion लागत के अंश में दीर्घ अवधि भंडारण प्रदान कर सकती है — उपयोगिता और ग्रिड-स्केल बाजार के लिए महत्वपूर्ण जहां अवधि राउंड-ट्रिप दक्षता के साथ समान रूप से महत्वपूर्ण है।

दीर्घ अवधि भंडारण का अंतराल

Lithium-ion बैटरी ने short-duration ग्रिड भंडारण को बदल दिया है — ऐसी सिस्टम जिन्हें नवीकरणीय परिवर्तनशीलता को सुचारू करने के लिए दो से चार घंटे तक ऊर्जा संग्रहीत करने की आवश्यकता है। लेकिन जैसे-जैसे ग्रिड सौर और wind शक्ति पर अधिक निर्भर हो जाता है, कम पीढ़ी की बहु-दिवसीय अवधि को कवर करने वाले भंडारण की आवश्यकता बढ़ रही है। Fourth Power का सिस्टम इस अंतराल के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किया गया है: एक आधार कॉन्फ़िगरेशन 10 घंटे का भंडारण प्रदान करता है, और अधिक भंडारण मॉड्यूल जोड़ने से अवधि रैखिक रूप से बढ़ता है। एक पूर्ण-स्केल स्थापना 25 megawatts की शक्ति और 250 megawatt-hours भंडारण प्रदान करेगी।

कंपनी 2026 के बाद में एक one-megawatt-hour पायलट सिस्टम का प्रदर्शन करने की योजना बना रही है, जैसे ही तकनीक को स्केल पर सत्यापित किया जाता है, पूर्ण व्यावसायिक तैनाती का अनुसरण करने के लिए। यदि प्रदर्शन अनुमानित लागत और प्रदर्शन की पुष्टि करता है, तो इन तापमानों पर thermal energy भंडारण ऐसे infrastructure का एक मुख्य हिस्सा बन सकता है जो मौसम और मौसम के पैटर्न में नवीकरणीय ऊर्जा को विश्वसनीय बनाता है — intermittency समस्या के लिए दीर्घकालिक समाधान जो स्वच्छ ऊर्जा संक्रमण की केंद्रीय चुनौती रही है।

यह लेख Interesting Engineering की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें.