மலிவான பொருட்கள் வெப்ப மின்சார சேமிப்புக்கு துணைபுரியுமா என்பதை அல்டோ ஆராய்ச்சியாளர்கள் சோதிக்கின்றனர்
பின்லாந்தின் அல்டோ பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சியாளர்கள், வெப்ப ஆற்றல் சேமிப்பிற்காக மணலை பயன்படுத்தும் ஸ்டிர்லிங் என்ஜின் அடிப்படையிலான கார்னோ பேட்டரி முன்மாதிரியை பரிசோதனையாக மதிப்பீடு செய்துள்ளனர். இந்தக் கருத்து ஆற்றல் அமைப்புகளில் உள்ள கடினமான சிக்கல்களில் ஒன்றை குறிவைக்கிறது: மின்சாரத்தை குறைந்த செலவில், விரிவாக்கக்கூடியதாகவும், பல மின்வேதியியல் பேட்டரிகள் எளிதில் வழங்க முடியாத அளவுக்கு நீண்ட காலத்திற்கு ஏற்றதாகவும் எப்படி சேமிப்பது என்பது.
ஒரு கார்னோ பேட்டரி மின்சாரத்தை வெப்பமாக சேமித்து, பின்னர் அந்த வெப்பத்தை மீண்டும் மின்சாரமாக மாற்றுகிறது. அல்டோ குழுவின் முன்மாதிரியில், குறைந்த செலவு கொண்ட மணல் வெப்பச் சேமிப்பு ஊடகமாக செயல்படுகிறது; ஸ்டிர்லிங் என்ஜின் சேமிக்கப்பட்ட வெப்பத்தை முதலில் இயந்திர இயக்கமாகவும் பின்னர் மின்சாரமாகவும் மாற்றுகிறது. அதிக மாறுபாடுடைய புதுப்பிக்கத்தக்க உற்பத்தியை மின்கட்டமைப்புகள் அதிகமாக உட்கொள்ளும் நிலையில் கவனம் ஈர்க்கும் மின்சாரம்-வெப்பம்-மின்சாரம் அமைப்புகளின் பரந்த வகைக்குள் இந்த அணுகுமுறை வருகிறது.
இதன் முக்கிய ஈர்ப்பு நேரடியானது. மணல் நிறைவாகவும் மலிவாகவும் உள்ளது, மேலும் வெப்பச் சேமிப்பு, லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளை வடிவமைக்கும் அதே பொருள் விநியோக சங்கிலிகளை சாராமல், கோட்பாட்டளவில் பெரிய அளவுக்கு விரிவடைய முடியும். இத்தகைய அமைப்புகளை போதுமான செயல்திறனுடன் வடிவமைக்க முடிந்தால், காலப்போக்கில் சூரிய மற்றும் காற்று உற்பத்தியை சமநிலைப்படுத்தத் தேவையான நீண்டகால சேமிப்பு கலவையின் ஒரு பகுதியாக அவை மாறலாம்.
முன்மாதிரி செயல்பட்டது, ஆனால் செயல்திறன் இன்னும் முக்கிய சவாலாக உள்ளது
ஸ்டிர்லிங் என்ஜின் அடிப்படையிலான கார்னோ பேட்டரி, அல்லது SECB, பல்வேறு நிலைகளில் முன்மாதிரி எப்படி செயல்படுகிறது என்பதைச் சோதிக்க ஆராய்ச்சியாளர்கள் பரிசோதனை மற்றும் எண்மதிப்பீடு இரண்டையும் இணைத்தனர். அவர்கள் அறிவித்த முடிவு கலவையானதாக இருந்தாலும் பயனுள்ளதாக இருந்தது: அதிக என்ஜின் வெப்பநிலைகள் மின்சார வெளியீட்டையும் செயல்பாட்டு காலத்தையும் மேம்படுத்தின, இதன் மூலம் அடிப்படை மாற்றுப் பாதை எதிர்பார்த்தபடி செயல்படுகிறது என்பது தெரியவந்தது. அதே நேரத்தில், சுற்றுச்சூழல்-மீள்ச்சி (round-trip) செயல்திறன் குறைவாகவே இருந்தது.
சுருக்கத்தின் படி, இதற்கான முக்கிய காரணங்கள் வெப்ப இழப்புகளும் மணல் அடுக்கிற்குள் உள்ள குறைந்த வெப்ப பரிமாற்றமும் ஆகும். இவை சாதாரண பொறியியல் விவரங்கள் அல்ல. மின்சாரத்தை வலையமைப்பிற்கு மீண்டும் வழங்கும் அமைப்புகளாக வெப்ப பேட்டரிகள் பொருளாதார ரீதியாக போட்டியிடக்கூடியவையாக மாறலாமா என்ற கேள்வியின் மையத்தையே இவை தொடுகின்றன; வெறும் நேரடி பயன்பாட்டிற்காக வெப்பத்தை சேமிப்பது மட்டும் அல்ல.
சேமிக்கப்பட்ட ஆற்றல் வெப்பமாக பயன்படுத்தப்படும் போது வெப்பச் சேமிப்பை ஏற்கனவே எளிதாக நியாயப்படுத்த முடியும் என்பதால் இந்த வேறுபாடு முக்கியமானது. ஆனால் ஒரு அமைப்பு அந்த ஆற்றலின் குறிப்பிடத்தக்க பகுதியை மீண்டும் மின்சாரமாக மாற்ற வேண்டியபோது, இழப்பின் ஒவ்வொரு படியும் மேலும் முக்கியமாகிறது. அல்டோ முடிவு, இந்தக் கருத்து தொழில்நுட்ப ரீதியாக சாத்தியமானது என்பதைச் சுட்டிக்காட்டுகிறது; அதே நேரத்தில், அதை முழு சுழற்சியிலும் ஈர்க்கக்கூடியதாக மாற்ற போதுமான திறனுடன் வெப்பத்தை நகர்த்தி பாதுகாப்பது என்ற பரிச்சயமான தடையால் அது இன்னும் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது.
கார்னோ பேட்டரிகள் ஏன் தொடர்ந்து கவனத்தை ஈர்க்கின்றன
இந்த வரம்புகள் இருந்தபோதிலும், கார்னோ பேட்டரிகள் நாளுக்கு நாள் அதிகம் சுவாரஸ்யமான ஒரு இடத்தைப் பிடித்துள்ளன. புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் அதிக பங்கைக் கொண்ட அமைப்புகளுக்கு, விரைவாக பதிலளிக்கும் பேட்டரிகள் மட்டும் போதாது; பல வகையான சேமிப்பும் தேவை. கூடுதல் மின்சாரத்தை உறிஞ்சி, குறைந்த செலவில் நீண்ட காலம் வைத்திருந்து, தேவையான போது அதை வெளியிடக்கூடிய தொழில்நுட்பங்களும் அவசியம்.
வெப்பச் சேமிப்பு அந்த இலக்கை அடைய ஒரு வழியை வழங்குகிறது, குறிப்பாக எளிமையான அல்லது நிறைவான பொருட்களுடன் இணைக்கும்போது. மணல், மலிவு, எரியாத தன்மை மற்றும் எளிதில் கிடைக்கும் தன்மை காரணமாக, பிற வெப்பச் சேமிப்பு வடிவமைப்புகளில் ஏற்கனவே கவனத்தை ஈர்த்துள்ளது. ஸ்டிர்லிங் என்ஜின் அடிப்படையிலான வடிவமைப்பு சேர்ப்பது, அந்தச் சுழற்சியை மின்சார வெளியீட்டிற்கு மீண்டும் முழுமைப்படுத்தும் ஒரு முயற்சி ஆகும்.
ஸ்டிர்லிங் என்ஜின் என்பது ஒரு மூடிய-சுழற்சி வெப்ப என்ஜின். இது வெப்பநிலை வேறுபாடுகளில் இருந்து இயந்திர இயக்கத்தை உருவாக்க, காற்று அல்லது மற்றொரு வாயு போன்ற நிரந்தர செயல்நீரக வாயுவை பயன்படுத்துகிறது. கோட்பாட்டில், இது சேமிக்கப்பட்ட வெப்ப களஞ்சியத்திலிருந்து பயனுள்ள பணியைப் பெறுவதற்கு இயற்கையான தேர்வாகிறது. நடைமுறையில், சேமிப்பு ஊடகத்தின் குறைந்த செலவு பலனை வீணடிக்காமல் இருக்க, அமைப்பு இன்னும் மூடுபதாரம், வெப்ப பரிமாற்றம், மற்றும் மாற்று இழப்புகளை மிகுந்த கவனத்துடன் நிர்வகிக்க வேண்டும்.
இந்த முடிவின் மதிப்பு அது தெளிவாக இருப்பதுதான்
ஆற்றல் சேமிப்பு கருத்துக்கள் பெரும்பாலும் உருவகப்படுத்தல்கள் அல்லது உயர் நிலை வடிவமைப்பு முன்மொழிவுகளாகவே சுழன்று வருகின்றன. அல்டோவின் பணியை குறிப்பிடத்தக்கதாக்குவது, அது கட்டப்பட்ட ஒரு முன்மாதிரி மற்றும் அளவிடப்பட்ட முடிவுகள் மூலம் விவாதத்தை முன்னேற்றுகிறது என்பதுதான். குறைந்த செயல்திறன் கொண்ட ஒரு சோதனையும் மதிப்புடையதாக இருக்கலாம்; குறிப்பாக, எந்த இழப்புகள் முதன்மை என்பதையும் எந்த வடிவமைப்பு மாற்றங்கள் மிக முக்கியமானவை என்பதையும் அது தெளிவுபடுத்தினால்.
இங்கே, மூலத் தகவல் அடுத்த வளர்ச்சி கட்டத்தை வரையறுக்கக்கூடிய இரண்டு பகுதிகளைச் சுட்டிக்காட்டுகிறது. ஒன்று, சேமிக்கப்பட்ட வெப்பம் சார்ஜ்-டிஸ்சார்ஜ் சுழற்சியை நியாயப்படுத்த போதிய நேரம் கிடைக்கும்படி வெப்ப இழப்புகளை குறைப்பது. மற்றொன்று, மணல் அடுக்கில் வெப்ப பரிமாற்றத்தை மேம்படுத்தி, அமைப்பு சேமிக்கப்பட்ட ஆற்றலை மேலும் பயனுள்ளதாக அணுக முடிவதற்காகும். இவை இரண்டும் வடிவமைப்பு மற்றும் பொருட்கள் தொடர்பான பிரச்சினைகளே, ஆனால் இரண்டும் பொருளாதார அடித்தளத்தையும் வடிவமைக்கின்றன.
அதிக வெப்பநிலைகள் செயல்திறனை மேம்படுத்தினால், உயர்ந்த செயல்பாட்டு நிலைகளை சிறப்பாக தாங்கி பயன்படுத்தும் கட்டமைப்புகளால் இந்த அமைப்பு பலன் பெறலாம். ஆனால் அந்த நன்மைகள் நீடித்த தன்மை, அமைப்பு சிக்கல், மற்றும் செலவுடன் சமநிலைப்படுத்தப்பட வேண்டும். வெளியீட்டை உயர்த்த தேவையான பொறியியல் முயற்சிகளுக்குப் பிறகும் அதன் எளிமை தக்கவைக்கப்பட்டால் மட்டுமே ஒரு வெப்ப பேட்டரி மின்கட்டமைப்பு அளவில் ஈர்க்கக்கூடியதாக மாறும்.
சேமிப்பு பரப்பில் இது எங்கு பொருந்துகிறது
அல்டோ முன்மாதிரி, அருகிலுள்ள காலத்தில் நிலைபெற்ற பேட்டரி அமைப்புகளை மாற்றப்போவதில்லை. அதன் குறைந்த சுற்றுச்சூழல்-மீள்ச்சி செயல்திறன் அதை தெளிவாக்குகிறது. ஆனால் இதன் பொருள் இந்தக் கருத்து சிறியதென்று அல்ல. சேமிப்பு சந்தைகள் விரிவடைந்து வருகின்றன, மேலும் எல்லா தொழில்நுட்பங்களும் ஒரே பிரச்சினையைத் தீர்க்க வேண்டியதில்லை. சிலவை அதிர்வெண் பதிலுக்காக, சிலவை பல மணி நேர ஆர்பிட்ராஜுக்காக, மேலும் சிலவை தொழில்துறை வெப்பம் அல்லது பருவகால சமநிலைக்காக மேம்படுத்தப்படும்.
அந்தப் பரப்பில், குறைந்த செலவு கொண்ட சேமிப்பு ஊடகங்களும் நீண்ட காலமும் உச்ச செயல்திறனைவிட முக்கியமான சூழ்நிலைகளில், மணல் அடிப்படையிலான கார்னோ பேட்டரி குறைந்த செலவு விருப்பமாக வளர்ந்தால் அது பொருத்தமானதாக மாறலாம். இது கடினமான முன்மொழிவுதான்; ஆனால் பொறியியல் மேம்பாடுகள் இழப்புகளை குறிப்பிடத்தக்க அளவில் குறைத்தால், அது சாத்தியமற்றதல்ல.
தற்போதைக்கு, மிகத் தெளிவான முடிவு என்னவென்றால், மணல் அடிப்படையிலான வெப்ப மின்சார சேமிப்பின் வாக்குறுதி உண்மையானதுதான், ஆனால் இன்னும் தீர்க்கப்படாததாக உள்ளது. அல்டோவின் முன்மாதிரி, இந்த யோசனை கொள்கை ரீதியாக செயல்பட முடியும் என்பதை காட்டுகிறது. அதேசமயம், அதை நன்றாக செயல்படுத்துவது தான் கடினமானதும் முக்கியமானதும் ஆன அடுத்த படி என்பதையும் காட்டுகிறது.
இந்தக் கட்டுரை PV Magazine இன் செய்திப்பதிவை அடிப்படையாகக் கொண்டது. மூலக் கட்டுரையை படிக்கவும்.
Originally published on pv-magazine.com
