GrafTech International, கார்பன் மற்றும் கிராஃபைட் தயாரிப்புகளின் முக்கிய உற்பத்தியாளர், அமெரிக்க தொழில்துறைக்கு rund-the-clock, குறைந்த விலை ஆற்றலை வழங்குவதை நோக்கமாகக் கொண்ட கார்பன் அடிப்படையிலான வெப்ப பேட்டரிகளை உருவாக்கும் ஒரு வெப்ப ஆற்றல் சேமிப்பு நிறுவனத்துடன் இணைந்து செயல்படுகிறது. Interesting Engineering வெளியிட்ட இந்த முயற்சி, கனரக தொழில்துறை சுமைகளுக்கு வழக்கமான பேட்டரிகளுக்கு மாற்றாக அதிக கவனம் பெற்று வரும் ஒரு சேமிப்பு வகையின் மையத்தில் கிராஃபைட் உற்பத்தியில் நிலைபெற்ற ஒரு பெயரை நிறுத்துகிறது.
பொறியியல் சிக்கலானது என்றாலும் அடிப்படைக் கருத்து எளிமையானது: லித்தியம்-அயன் செல்கள் செய்வது போல் வேதிவினைகளில் ஆற்றலைச் சேமிக்காமல், ஒரு வெப்ப பேட்டரி அதை ஒரு திட ஊடகத்திற்குள் — இந்த விஷயத்தில் கார்பன் — வெப்பமாகச் சேமித்து, ஒரு தொழிற்சாலைக்குத் தேவைப்படும்போது அந்த வெப்பத்தை வெளியிடுகிறது. மின்சாரம் மட்டுமல்லாமல் அதிக வெப்பநிலை வெப்பத்தில் இயங்கும் பல தொழில்துறை செயல்முறைகளுக்கு, இந்த அணுகுமுறை ஆலைகள் உண்மையில் ஆற்றலை எவ்வாறு பயன்படுத்துகின்றன என்பதுடன் நேரடியாகப் பொருந்துகிறது.
தொழில்துறை வெப்பம் ஏன் கடினமான பிரச்சினை
கனரக தொழில்துறை கார்பன் வெளியேற்றத்தைக் குறைப்பதில் மிகவும் பிடிவாதமான துறைகளில் ஒன்றாகும், ஏனெனில் அது செய்யும் பெரும்பாலானவை இயந்திர அல்லது மின் வேலைகளை விட வெப்பத்தைச் சார்ந்துள்ளது. உருக்குதல், சுண்ணாம்பு எரித்தல், உலர்த்துதல், பதப்படுத்துதல், சுத்திகரித்தல் மற்றும் வேதிச் செயலாக்கம் அனைத்தும் நீடித்த அதிக வெப்பநிலைகளைக் கோருகின்றன, மேலும் அந்த வெப்பநிலைகளை வழங்கும் உபகரணங்கள் வரலாற்று ரீதியாக எரிப்பைச் சுற்றி வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன.
இது ஒரே நேரத்தில் இரண்டு பிரச்சினைகளை உருவாக்குகிறது. முதலாவது உமிழ்வுகள்: புதைபடிவ எரிபொருட்களிலிருந்து வரும் செயல்முறை வெப்பம் தொழில்துறை ஆற்றல் பயன்பாட்டின் ஒரு பெரிய பங்காகவும், அதன் மூலம் தொழில்துறை கார்பன் வெளியீட்டின் ஒரு பங்காகவும் உள்ளது. இரண்டாவது பொருளாதாரம். எரிவாயு எரிக்கும் உலைகளை நிலையற்ற மொத்த மின்சார விலைகளில் இயங்கும் அமைப்புடன் மாற்றுவது ஒரு புதிய வகை நிதி ஆபத்தை அறிமுகப்படுத்துகிறது, ஏனெனில் ஆலையின் செலவு கட்டமைப்பு இப்போது அது எப்போது மின்சாரம் எடுக்கத் தேர்வு செய்கிறது என்பதைப் பொறுத்தது.
வெப்ப பேட்டரிகள் அந்தத் தொடர்பை உடைக்கும் வழியாக நிலைநிறுத்தப்படுகின்றன. ஒரு வசதி மின்சாரம் மலிவாகவும் ஏராளமாகவும் இருக்கும்போது — அதிக புதுப்பிக்கத்தக்க உற்பத்தி காலங்கள் உட்பட — அதை உறிஞ்சி, பின்னர் சேமிக்கப்பட்ட வெப்பத்தை தேவைக்கேற்ப வெளியேற்ற முடிந்தால், அது மின்சாரத்திற்கு உயர் விலை கொடுக்காமல் தொடர்ந்து இயங்க முடியும். அதுவே GrafTech மற்றும் அதன் கூட்டாளர் பின்தொடரும் rund-the-clock மதிப்பு முன்மொழிவு.
கார்பன் அடிப்படையிலான வெப்ப பேட்டரி என்ன செய்கிறது
இந்த வடிவமைப்பில் ஒரு வெப்ப பேட்டரி மின் உள்ளீட்டை எடுத்து அதை சேமிப்பு ஊடகத்திற்குள் வெப்பமாக மாற்றுகிறது. செயல்முறைக்கு அது தேவைப்படும் வரை வெப்பம் ஒரு காப்பிடப்பட்ட பொருளில் வைக்கப்படுகிறது, அந்த நேரத்தில் அது அதிக வெப்பநிலை வெப்ப ஆற்றலாக வழங்கப்படுகிறது. இந்த வரிசைமுறையில் எதுவும் எரிபொருள் விநியோக அட்டவணையின் இடைவிடாத கிடைக்கும் தன்மையைச் சார்ந்திருக்கவில்லை; கட்டுப்பாடு என்பது சேமிப்புத் தொகுதி எவ்வளவு ஆற்றலை வைத்திருக்க முடியும், அதை எவ்வளவு திறமையாக மீட்டெடுக்க முடியும் என்பதாகிறது.
அந்தப் பாத்திரத்திற்கு கார்பனை ஒரு கவர்ச்சிகரமான பொருளாக மாற்றும் பல பண்புகள்:
- அதிக வெப்பநிலை தாங்கும் திறன். கார்பன் மற்றும் கிராஃபைட் பொருட்கள் தொழில்துறை சூழல்களில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, ஏனெனில் அவை கட்டமைப்பு ஒருமைப்பாட்டை இழக்காமல் தீவிர வெப்பத்தைத் தாங்குகின்றன.
- வெப்ப செயல்திறன். கிராஃபைட் வெப்பத்தை திறம்பட கடத்துகிறது, இது சேமிப்பு ஊடகத்தை சார்ஜ் செய்வதற்கும் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட விகிதத்தில் வெப்பத்தை பிரித்தெடுப்பதற்கும் முக்கியமானது.
- நிலைபெற்ற விநியோகச் சங்கிலிகள். கார்பன் மற்றும் கிராஃபைட் ஏற்கனவே மின்முனைகள், உலை புறணிகள் மற்றும் பிற கோரும் பயன்பாடுகளுக்காக தொழில்துறை அளவில் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன.
- செலவு விவரக்குறிப்பு. ஒரு சேமிப்பு ஊடகத்தின் பொருளாதாரம் பெரும்பாலும் மூலப்பொருள் மொத்தமாக பயன்படுத்த மலிவானதாக இருக்க வேண்டும், சிறிய, துல்லியமாக வடிவமைக்கப்பட்ட அளவுகளில் அல்ல.
இந்தப் பண்புகளே கார்பன் அடிப்படையிலான சேமிப்பை, பேட்டரி வேதியியல் மட்டும் தொழில்துறை அளவில் பொருளாதார ரீதியாகத் தீர்க்க போராடிய ஒரு பிரச்சினைக்கு நம்பத்தகுந்த பதிலாக மாற்றுகின்றன.
GrafTech மற்றும் Antora இணைப்பு
இந்த ஒத்துழைப்பில் GrafTech இன் பங்கு உற்பத்தியில் அடிப்படையாகக் கொண்டது. நிறுவனம் கார்பன் மற்றும் கிராஃபைட் தயாரிப்புகளை அளவில் தயாரிக்கிறது, அதாவது இது சேமிப்பு மென்பொருள் அல்லது மின்-எலக்ட்ரானிக்ஸ் சிறப்புத் திறன்களை விட பொருள் உற்பத்தி மற்றும் தொழில்துறை செயலாக்க நிபுணத்துவத்தைக் கொண்டு வருகிறது. அதன் கூட்டாளரான வெப்ப ஆற்றல் சேமிப்பு நிறுவனம் Antora, மின்சாரத்தை சேமிக்கப்பட்ட வெப்பமாக மாற்றி அதை மீண்டும் தொழில்துறை வாடிக்கையாளர்களுக்கு வழங்குவதில் பணியாற்றுகிறது.
இந்தப் பணிப் பிரிவு அர்த்தமுள்ளது. கனரக தொழில்துறைக்கான வெப்ப சேமிப்பு என்பது ஒரு ஆற்றல்-தொழில்நுட்ப சவால் மட்டுமல்ல, ஒரு பொருள் மற்றும் உற்பத்தி சவாலும் ஆகும். ஒரு இயங்கும் ஆலைக்குள் அமரக்கூடிய, பல ஆண்டுகளாக வெப்ப சுழற்சியைத் தாங்கக்கூடிய, மற்றும் முக்கியத்துவம் வாய்ந்த அளவுகளில் உற்பத்தி செய்யக்கூடிய சேமிப்பை உருவாக்குவதற்கு GrafTech ஏற்கனவே இயக்கும் வகையிலான கனரக-தொழில்துறை விநியோகத் தளம் தேவைப்படுகிறது.
இந்த இணைப்பு உருவாக்குநர்கள் சந்தை எங்கு செல்கிறது என்று நம்புகிறார்கள் என்பதையும் குறிக்கிறது: நுகர்வோர் மின்னணுவியல் அல்லது பயணிகள் வாகனங்களை நோக்கி அல்ல, ஆனால் ஆற்றல் தேவை பெரியதாகவும், தொடர்ச்சியானதாகவும், கார்பன் வெளியேற்றத்தைக் குறைப்பது விலை உயர்ந்ததாகவும் இருக்கும் தொழில்துறை வாடிக்கையாளர்களை நோக்கி.
rund-the-clock ஆற்றல் விற்பனை புள்ளியாக
இந்தச் சூழலில் "rund-the-clock" என்ற சொற்றொடர் ஒரு குறிப்பிட்ட அர்த்தத்தைக் கொண்டுள்ளது. சூரியன் மறையும்போது அல்லது காற்று உற்பத்தி குறையும்போது தொழில்துறை வசதிகள் நிற்காது. சில மணிநேரங்களில் ஆற்றலை மாற்றும் ஒரு சேமிப்பு அமைப்பு அவர்களின் பிரச்சினையைத் தீர்க்காது. தொழில்துறைக்குத் தேவையானது, ஆற்றல் மலிவாக இருக்கும்போது வாங்கி, தொடர்ந்து இயங்குவதற்கான ஒரு வழியாகும்.
வெப்ப பேட்டரிகள் வாங்கும் தருணத்தைப் பயன்படுத்தும் தருணத்திலிருந்து பிரிப்பதன் மூலம் அதை நிவர்த்தி செய்கின்றன. குறைந்த விலை காலங்களில் மின்சாரம் எடுக்கப்பட்டு, வெப்பமாக மாற்றப்பட்டு, செயல்முறைக்குத் தேவைப்படும் வரை வைக்கப்படலாம். ஆலை இயக்குபவர்களுக்கு, இதன் விளைவு மிகவும் முன்னறிவிக்கக்கூடிய செலவு அடிப்படை மற்றும் முழு உற்பத்தி வரிசையையும் மறுவடிவமைக்காமல் குறைந்த கார்பன் மின்சாரத்தைப் பயன்படுத்துவதற்கான ஒரு வழி.
ஒரு கட்டம்-நிலை வாதமும் உள்ளது. மின்சாரத்தை நெகிழ்வாக உறிஞ்சக்கூடிய பெரிய தொழில்துறை சுமைகள், மாறுபடும் புதுப்பிக்கத்தக்க உற்பத்தி அளவு அதிகரித்து வரும் ஒரு அமைப்புக்கு பயனுள்ளதாக இருக்கும், ஏனெனில் அவை உச்ச நேரங்களில் அழுத்தத்தைச் சேர்ப்பதற்குப் பதிலாக விநியோகம் ஏராளமாக இருக்கும்போது மின்சாரத்தைப் பயன்படுத்த முடியும். வெப்ப சேமிப்பு ஒரு தொழிற்சாலையை ஒரு திடமான சொத்தாக இருப்பதிலிருந்து ஒரு நெகிழ்வான சொத்தாக மாற்றுகிறது.
கவனிக்க வேண்டியவை
இந்த ஒத்துழைப்பு ஒரு முடிக்கப்பட்ட வரிசைப்படுத்தல் கதையை விட பின்தொடர வேண்டிய ஒரு முன்னேற்றமாகும். தொழில்நுட்பம் எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பது திட்டங்கள் முன்னேறும்போது தெளிவாகும் பல காரணிகளைப் பொறுத்தது:
- சேமிக்கப்பட்ட வெப்பத்தின் ஒரு அலகுக்கான செலவு. வழங்கப்பட்ட செலவு போட்டித்தன்மையுடன் இருந்தால் மட்டுமே வெப்ப சேமிப்பு புதைபடிவ எரிபொருள் செயல்முறை வெப்பத்தை இடமாற்றும்.
- இருக்கும் ஆலைகளுடன் ஒருங்கிணைப்பு. இயங்கும் தொழில்துறை தளங்களில் சேமிப்பை மறுவடிவமைப்பது என்பது ஆய்வகத்தில் அதைக் கட்டுவதிலிருந்து வேறுபட்ட ஒரு பொறியியல் பிரச்சினையாகும்.
- பொருள் நீடித்துழைப்பு. மீண்டும் மீண்டும் அதிக வெப்பநிலை சுழற்சியின் கீழ் நீண்ட சேவை வாழ்க்கை பல தசாப்தங்களாக பொருளாதாரம் நிலைத்திருக்குமா என்பதை தீர்மானிக்கிறது.
- உற்பத்தி அளவு. கார்பன் மற்றும் கிராஃபைட் உற்பத்தி திறன் தொழில்நுட்பத்தை எவ்வளவு விரைவாக வரிசைப்படுத்த முடியும் என்பதை வடிவமைக்கும்.
GrafTech ஐப் பொறுத்தவரை, இந்த முயற்சி ஒரு பொருள் வணிகத்தை ஆற்றல் மாற்றத்திற்குள் விரிவுபடுத்துகிறது, அங்கு கிராஃபைட் மற்றும் கார்பன் நிபுணத்துவம் பாரம்பரிய தொழில்துறை வாடிக்கையாளர்களுக்கு அப்பால் மதிப்பைக் கொண்டுள்ளது. அமெரிக்க தொழில்துறைக்கு, இது மலிவான, தொடர்ச்சியான, குறைந்த கார்பன் வெப்பத்தை நீண்டகால இலட்சியமாக இல்லாமல் ஒரு நடைமுறை விருப்பமாக மாற்றுவதற்கான மற்றொரு முயற்சியைக் குறிக்கிறது. அடிப்படை பந்தயம் எளிமையானது: வெப்பத்தை உருவாக்க முடியும் அளவுக்கு மலிவாகச் சேமிக்க முடிந்தால், மின்சார விலைகளின் நேரம் அமெரிக்க தொழிற்சாலைகள் எப்போது இயங்க முடியும் என்பதை ஆணையிடுவதை நிறுத்தும்.
இந்தக் கட்டுரை Interesting Engineering இன் செய்தி அறிக்கையை அடிப்படையாகக் கொண்டது. அசல் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.
Originally published on interestingengineering.com
