చౌక పదార్థాలు తాప విద్యుత్ నిల్వకు సహాయపడగలవా అని ఆల్టో పరిశోధకులు పరీక్షిస్తున్నారు
ఫిన్లాండ్లోని ఆల్టో విశ్వవిద్యాలయ పరిశోధకులు, తాప ఉష్ణశక్తి నిల్వ కోసం ఇసుకను ఉపయోగించే స్టిర్లింగ్ ఇంజిన్-ఆధారిత కార్నో బ్యాటరీ ప్రోటోటైప్ను ప్రయోగాత్మకంగా మూల్యాంకనం చేశారు. ఈ భావన శక్తి వ్యవస్థలలో ఉన్న కఠినమైన సమస్యలలో ఒకదాన్ని లక్ష్యంగా పెట్టుకుంది: విద్యుత్తును తక్కువ ఖర్చుతో, విస్తరించగల విధంగా, మరియు అనేక ఎలక్ట్రోకెమికల్ బ్యాటరీలు సులభంగా అందించగలిగే వ్యవధికన్నా ఎక్కువకాలం నిల్వ చేయడం ఎలా అన్నది.
ఒక కార్నో బ్యాటరీ విద్యుత్తును వేడిగా నిల్వ చేసి, తర్వాత ఆ వేడిని తిరిగి విద్యుత్తుగా మారుస్తుంది. ఆల్టో బృందం రూపొందించిన ప్రోటోటైప్లో, తక్కువ ఖర్చు గల ఇసుక తాప నిల్వ మాధ్యమంగా పనిచేస్తుంది, కాగా ఒక స్టిర్లింగ్ ఇంజిన్ నిల్వ చేసిన వేడిని ముందుగా యాంత్రిక కదలికగా, ఆ తర్వాత విద్యుత్తుగా మారుస్తుంది. అధిక మార్పు చెందే పునర్వినియోగ విద్యుత్ ఉత్పత్తిని గ్రిడ్లు ఎక్కువగా స్వీకరిస్తున్న నేపథ్యంలో దృష్టిని ఆకర్షిస్తున్న విద్యుత్-నుంచి-వేడి-నుంచి-విద్యుత్ వ్యవస్థల విస్తృత వర్గంలో ఈ విధానం చేరుతుంది.
దాని ప్రధాన ఆకర్షణ సూటిగా ఉంటుంది. ఇసుక సమృద్ధిగా లభిస్తుంది మరియు చౌకగా ఉంటుంది; లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలను ఆకృతీకరించే అదే పదార్థ సరఫరా శృంఖలాలపై ఆధారపడకుండా, తాప నిల్వ సూత్రీకృతంగా పెద్ద పరిమాణానికి విస్తరించగలదు. ఇటువంటి వ్యవస్థలను తగినంత సమర్థవంతంగా ఇంజినీర్ చేయగలిగితే, కాలక్రమేణా సౌర మరియు గాలి ఉత్పత్తిని సమతుల్యం చేయడానికి అవసరమైన దీర్ఘకాలిక నిల్వ మిశ్రమంలో అవి భాగమవుతాయి.
ప్రోటోటైప్ పనిచేసింది, కానీ సామర్థ్యం ఇంకా ప్రధాన సవాలుగానే ఉంది
స్టిర్లింగ్ ఇంజిన్-ఆధారిత కార్నో బ్యాటరీ, లేదా SECB, వివిధ పరిస్థితుల్లో ప్రోటోటైప్ ఎలా ప్రవర్తించిందో పరీక్షించడానికి పరిశోధకులు ప్రయోగాత్మక మరియు సంఖ్యాత్మక మూల్యాంకనాన్ని కలిపారు. వారు నివేదించిన ఫలితం మిశ్రమమైనదే అయినా ఉపయోగకరమైనది: అధిక ఇంజిన్ ఉష్ణోగ్రతలు విద్యుత్తు ఉత్పత్తి మరియు పని వ్యవధి రెండింటినీ మెరుగుపరిచాయి, దీంతో ప్రాథమిక మార్పిడి మార్గం ఆశించినట్లే పనిచేస్తోందని చూపింది. అదే సమయంలో, రౌండ్-ట్రిప్ సామర్థ్యం తక్కువగానే ఉండిపోయింది.
సారాంశం ప్రకారం, ప్రధాన కారణాలు తాప నష్టాలు మరియు ఇసుక పరుపులో పరిమిత వేడి బదిలీ. ఇవి చిన్న ఇంజినీరింగ్ వివరాలు కావు. విద్యుత్తును గ్రిడ్కు తిరిగి అందించే వ్యవస్థలుగా తాప బ్యాటరీలు ఆర్థికపరంగా పోటీతత్వంగా మారగలవా అనే ప్రశ్న గుండె భాగానికే ఇవి తాకుతాయి; కేవలం ప్రత్యక్ష వినియోగం కోసం వేడిని నిల్వ చేయడం మాత్రమే కాదు.
ఈ తేడా ముఖ్యం, ఎందుకంటే నిల్వ చేసిన శక్తిని వేడి రూపంలో ఉపయోగించినప్పుడు తాప నిల్వను ఇప్పటికే సులభంగా సమర్థించవచ్చు. ఒక వ్యవస్థ ఆ శక్తిలో గణనీయమైన భాగాన్ని తిరిగి విద్యుత్తుగా మార్చాల్సి వచ్చినప్పుడు, ప్రతి దశలోని నష్టం మరింత ప్రాముఖ్యం పొందుతుంది. ఆల్టో ఫలితం ఈ భావన సాంకేతికంగా సాధ్యమని సూచిస్తోంది, కానీ సుపరిచితమైన అడ్డంకి ఇప్పటికీ దానిని పరిమితం చేస్తోంది: తక్కువ ఖర్చు ప్రయోజనాన్ని వృథా చేయకుండా తాపాన్ని సమర్థవంతంగా తరలించి, నిలుపుకోవడం.
కార్నో బ్యాటరీలు ఎందుకు నిరంతరం ఆసక్తిని రేకెత్తిస్తున్నాయి
ఈ పరిమితులు ఉన్నప్పటికీ, కార్నో బ్యాటరీలు రోజురోజుకూ మరింత ఆసక్తికరమైన స్థలాన్ని ఆక్రమిస్తున్నాయి. పునర్వినియోగ శక్తి అధిక వాటా ఉన్న శక్తి వ్యవస్థలకు, వేగంగా స్పందించే బ్యాటరీలు మాత్రమే కాకుండా, అనేక రకాల నిల్వలు అవసరం. అధిక విద్యుత్తును స్వీకరించి, తక్కువ ఖర్చుతో ఎక్కువసేపు నిల్వ చేసి, గ్రిడ్కు అవసరమైనప్పుడు విడుదల చేయగల సాంకేతికతలు కూడా అవసరం.
తాప నిల్వ ఆ లక్ష్యానికి ఒక మార్గాన్ని అందిస్తుంది, ముఖ్యంగా సులభమైన లేదా సమృద్ధిగా లభించే పదార్థాలతో కలిపినప్పుడు. ఇసుక దాని తక్కువ ధర, దహనం కాని స్వభావం, మరియు సులభంగా అందుబాటులో ఉండటం వల్ల ఇతర వేడి-నిల్వ రూపకల్పనల్లో ఇప్పటికే దృష్టిని ఆకర్షించింది. స్టిర్లింగ్ ఇంజిన్-ఆధారిత రూపకల్పన జోడించేది, ఆ చక్రాన్ని తిరిగి విద్యుత్తు ఉత్పత్తి వరకు పూర్తి చేయడానికి చేసిన ప్రయత్నం.
స్టిర్లింగ్ ఇంజిన్ ఒక మూసిన-చక్ర తాప ఇంజిన్. ఇది ఉష్ణోగ్రత తేడాల నుంచి యాంత్రిక కదలికను ఉత్పత్తి చేయడానికి గాలి లేదా ఇతర వాయువు వంటి స్థిర పని వాయువును ఉపయోగిస్తుంది. సూత్రపరంగా, ఇది నిల్వ చేసిన తాప నిల్వ నుంచి ఉపయోగకరమైన పని పొందడానికి సహజమైన ఎంపిక. ఆచరణలో, నిల్వ మాధ్యమం యొక్క తక్కువ ఖర్చు ప్రయోజనం వృథా కాకుండా ఉండాలంటే, వ్యవస్థ ఇంకా ఇన్సులేషన్, వేడి మార్పిడి, మరియు మార్పిడి నష్టాలను జాగ్రత్తగా నిర్వహించాలి.
ఈ ఫలితానికి విలువ అది స్పష్టమైనదిగా ఉండటమే
శక్తి నిల్వ భావనలు తరచుగా అనుకరణలుగా లేదా ఉన్నత స్థాయి రూపకల్పన ప్రతిపాదనలుగా మాత్రమే చలామణి అవుతుంటాయి. ఆల్టో పనిని గమనించదగినదిగా చేసేది, అది నిర్మితమైన ప్రోటోటైప్ మరియు కొలిచిన ఫలితాల ద్వారా చర్చను ముందుకు తీసుకెళ్తున్నది. తక్కువ సామర్థ్యం గల ప్రదర్శన కూడా విలువైనదే, అది ఏ నష్టాలు ప్రధానమో మరియు ఏ రూపకల్పన మార్పులు అత్యంత ముఖ్యమో స్పష్టంచేస్తే.
ఇక్కడ, మూలం అభివృద్ధి యొక్క తదుపరి దశను నిర్వచించే అవకాశం ఉన్న రెండు ప్రాంతాలను సూచిస్తోంది. ఒకటి, నిల్వ చేసిన వేడి చార్జ్-డిస్చార్జ్ చక్రాన్ని సమర్థించేందుకు తగినంతసేపు అందుబాటులో ఉండేలా తాప నష్టాలను తగ్గించడం. మరొకటి, ఇసుక పరుపులో వేడి బదిలీని మెరుగుపరచడం, తద్వారా వ్యవస్థ నిల్వ చేసిన శక్తిని మరింత సమర్థవంతంగా వినియోగించగలగడం. ఇవి రెండూ రూపకల్పన మరియు పదార్థాల సమస్యలు, కానీ ఇవి ఆర్థిక పరమైన అంశాలను కూడా నిర్ణయిస్తాయి.
అధిక ఉష్ణోగ్రతలు పనితీరును మెరుగుపరుస్తే, వ్యవస్థ అధిక ఆపరేటింగ్ పరిస్థితులను బాగా తట్టుకుని, వాటిని ఉపయోగించగల కాన్ఫిగరేషన్ల ద్వారా లాభపడవచ్చు. కానీ ఆ లాభాలను స్థిరత్వం, వ్యవస్థ సంక్లిష్టత, మరియు ఖర్చుతో సమతుల్యం చేయాలి. ఉత్పత్తిని పెంచేందుకు అవసరమైన ఇంజినీరింగ్ తర్వాత కూడా దాని సరళత నిలిచినప్పుడే ఒక తాప బ్యాటరీ గ్రిడ్ స్థాయిలో ఆకర్షణీయంగా మారుతుంది.
నిల్వ పరిసరాల్లో ఇది ఎక్కడ సరిపోతుంది
ఆల్టో ప్రోటోటైప్ సమీప భవిష్యత్తులో స్థిరపడిన బ్యాటరీ వ్యవస్థలను భర్తీ చేయడం అసాధ్యం. దాని తక్కువ రౌండ్-ట్రిప్ సామర్థ్యం అది స్పష్టంగా చూపుతోంది. కానీ దాని అర్థం ఈ భావన అప్రధానమని కాదు. నిల్వ మార్కెట్లు విస్తరిస్తున్నాయి, మరియు అన్ని సాంకేతికతలు ఒకే సమస్యను పరిష్కరించాల్సిన అవసరం లేదు. కొన్ని ఫ్రీక్వెన్సీ స్పందనకు, మరికొన్ని బహు-గంటల ఆర్బిట్రాజ్కు, ఇంకొన్ని పారిశ్రామిక వేడి లేదా ఋతు సమతుల్యానికి అనుకూలంగా రూపుదిద్దుకుంటాయి.
ఆ పరిసరాల్లో, చౌక నిల్వ మాధ్యమం మరియు దీర్ఘకాలం, గరిష్ఠ సామర్థ్యంకన్నా ముఖ్యమైన సందర్భాల్లో, ఇసుక ఆధారిత కార్నో బ్యాటరీ తక్కువ ఖర్చు ఎంపికగా పరిపక్వమైతే అది ప్రాసంగికంగా మారవచ్చు. ఇది కఠినమైన ప్రతిపాదన, కానీ ఇంజినీరింగ్ మెరుగుదలలు నష్టాలను గణనీయంగా తగ్గిస్తే, అసాధ్యమని కాదు.
ఇప్పటికైతే, అత్యంత స్పష్టమైన విషయమేమిటంటే, ఇసుక ఆధారిత తాప విద్యుత్ నిల్వ వాగ్దానం నిజమైనదే కానీ ఇంకా పరిష్కారం కానిది. ఆల్టో ప్రోటోటైప్ ఈ ఆలోచన సూత్రపరంగా పనిచేయగలదని చూపిస్తోంది. అలాగే దాన్ని బాగా పనిచేయించడం మరింత కఠినమైన, మరింత ముఖ్యమైన దశ అని కూడా చూపిస్తోంది.
ఈ వ్యాసం PV Magazine యొక్క నివేదిక ఆధారంగా రూపొందించబడింది. మూల వ్యాసాన్ని చదవండి.
Originally published on pv-magazine.com
