కార్బన్ మరియు గ్రాఫైట్ ఉత్పత్తుల ప్రముఖ తయారీదారు అయిన గ్రాఫ్టెక్ ఇంటర్నేషనల్, అమెరికా పరిశ్రమలకు రౌండ్-ది-క్లాక్, తక్కువ ఖర్చుతో కూడిన శక్తిని అందించే లక్ష్యంతో కార్బన్ ఆధారిత థర్మల్ బ్యాటరీలపై ఒక థర్మల్ ఎనర్జీ స్టోరేజ్ డెవలపర్‌తో భాగస్వామ్యం కుదుర్చుకుంది. ఇంటరెస్టింగ్ ఇంజినీరింగ్ నివేదించిన ఈ ప్రయత్నం, భారీ పారిశ్రామిక లోడ్ల కోసం సాంప్రదాయ బ్యాటరీలకు ప్రత్యామ్నాయంగా పెరుగుతున్న ఆసక్తిని ఆకర్షిస్తున్న నిల్వ విభాగంలో గ్రాఫైట్ తయారీ రంగంలోని స్థిరపడిన పేర్లలో ఒకదాన్ని కేంద్రంగా నిలుపుతుంది.
ఇంజినీరింగ్ సంక్లిష్టమైనప్పటికీ ఆధార భావన సూటిగా ఉంటుంది: లిథియం-ఐయాన్ సెల్‌లు చేసినట్లు రసాయన చర్యలలో శక్తిని నిల్వ చేయడం బదులు, థర్మల్ బ్యాటరీ దానిని ఘన మాధ్యమంలో — ఈ సందర్భంలో కార్బన్‌లో — వేడిగా నిల్వ చేసి, ఫ్యాక్టరీకి అవసరమైనప్పుడు ఆ వేడిని విడుదల చేస్తుంది. కేవలం విద్యుత్‌పై కాకుండా అధిక-ఉష్ణోగ్రత వేడిపై నడిచే అనేక పారిశ్రామిక ప్రక్రియలకు, ఈ విధానం మొక్కలు వాస్తవానికి శక్తిని వినియోగించే విధానానికి నేరుగా సరిపోతుంది.
పారిశ్రామిక వేడి ఎందుకు కఠినమైన సమస్య
భారీ పరిశ్రమ డీకార్బనైజ్ చేయడానికి అత్యంత మొండి రంగాలలో ఒకటి, ఎందుకంటే అది చేసే పనిలో చాలా వరకు యాంత్రిక లేదా విద్యుత్ పని కాకుండా వేడిపై ఆధారపడి ఉంటుంది. కరిగించడం, కాల్సినేషన్, ఎండబెట్టడం, క్యూరింగ్, శుద్ధి చేయడం మరియు రసాయన ప్రక్రియలన్నీ నిరంతర అధిక ఉష్ణోగ్రతలను కోరుతాయి, ఆ ఉష్ణోగ్రతలను అందించే పరికరాలు చారిత్రాత్మకంగా దహనం ఆధారంగా రూపొందించబడ్డాయి.
ఇది ఒకేసారి రెండు సమస్యలను సృష్టిస్తుంది. మొదటిది ఉద్గారాలు: శిలాజ ఇంధనాల నుండి వచ్చే ప్రక్రియ వేడి పారిశ్రామిక శక్తి వినియోగంలో పెద్ద వాటా, అందువల్ల పారిశ్రామిక కార్బన్ ఉత్పత్తిలోనూ పెద్ద వాటా. రెండవది ఆర్థిక శాస్త్రం. గ్యాస్-ఫైర్డ్ ఫర్నేస్‌ను అస్థిరమైన హోల్‌సేల్ విద్యుత్ ధరలపై నడిచే వ్యవస్థతో భర్తీ చేయడం కొత్త రకమైన ఆర్థిక ప్రమాదాన్ని తెస్తుంది, ఎందుకంటే మొక్క ఖర్చు నిర్మాణం ఇప్పుడు అది ఎప్పుడు విద్యుత్ తీసుకోవాలని ఎంచుకుంటుందనే దానిపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
థర్మల్ బ్యాటరీలు ఆ లింకును తెంచే మార్గంగా స్థానం పొందుతున్నాయి. ఒక సౌకర్యం విద్యుత్ చవకగా మరియు సమృద్ధిగా ఉన్నప్పుడు — అధిక పునరుత్పాదక ఉత్పత్తి కాలాలతో సహా — దానిని గ్రహించి, తర్వాత నిల్వ చేసిన వేడిని డిమాండ్‌పై విడుదల చేయగలిగితే, అది విద్యుత్ కోసం ప్రీమియం ధరలు చెల్లించకుండా నిరంతరం నడుస్తూ ఉండగలదు. అదే గ్రాఫ్టెక్ మరియు దాని భాగస్వామి లక్ష్యంగా పెట్టుకున్న రౌండ్-ది-క్లాక్ విలువ ప్రతిపాదన.
కార్బన్ ఆధారిత థర్మల్ బ్యాటరీ ఏమి చేస్తుంది
ఈ డిజైన్‌లోని థర్మల్ బ్యాటరీ విద్యుత్ ఇన్‌పుట్‌ను తీసుకుని దానిని నిల్వ మాధ్యమం లోపల వేడిగా మారుస్తుంది. ప్రక్రియకు అది అవసరమయ్యే వరకు ఆ వేడి ఇన్సులేట్ చేసిన ద్రవ్యరాశిలో ఉంచబడుతుంది, ఆ సమయంలో అది అధిక-ఉష్ణోగ్రత థర్మల్ శక్తిగా అందించబడుతుంది. ఈ క్రమం ఇంధన డెలివరీ షెడ్యూల్ యొక్క అంతరాయపు లభ్యతపై ఆధారపడదు; పరిమితి అనేది నిల్వ బ్లాక్ ఎంత శక్తిని ఉంచగలదు మరియు దానిని ఎంత సమర్థవంతంగా తిరిగి పొందగలదు అనే దానిపై ఉంటుంది.
ఆ పాత్రకు కార్బన్‌ను ఆకర్షణీయమైన పదార్థంగా చేసే అనేక లక్షణాలు:
- అధిక-ఉష్ణోగ్రత సహనం. కార్బన్ మరియు గ్రాఫైట్ పదార్థాలు పారిశ్రామిక వాతావరణాలలో ఉపయోగించబడతాయి, ఎందుకంటే అవి నిర్మాణ సమగ్రతను కోల్పోకుండా తీవ్రమైన వేడిని తట్టుకుంటాయి.
- థర్మల్ పనితీరు. గ్రాఫైట్ వేడిని సమర్థవంతంగా ప్రసరిస్తుంది, ఇది నిల్వ మాధ్యమాన్ని ఛార్జ్ చేయడానికి మరియు నియంత్రిత రేటున వేడిని తీయడానికి రెండింటికీ ముఖ్యం.
- స్థిరపడిన సరఫరా గొలుసులు. కార్బన్ మరియు గ్రాఫైట్ ఇప్పటికే ఎలక్ట్రోడ్లు, ఫర్నేస్ లైనింగ్‌లు మరియు ఇతర కఠినమైన అనువర్తనాల కోసం పారిశ్రామిక స్థాయిలో ఉత్పత్తి చేయబడుతున్నాయి.
- ఖర్చు ప్రొఫైల్. నిల్వ మాధ్యమం యొక్క ఆర్థిక శాస్త్రం, ముడి పదార్థం చిన్న, ఖచ్చితమైన ఇంజినీరింగ్ పరిమాణాలలో కాకుండా బల్క్‌లో అమలు చేయగలంత చవకగా ఉండటంపై ఎక్కువగా ఆధారపడి ఉంటుంది.
బ్యాటరీ రసాయన శాస్త్రం ఒక్కటే పారిశ్రామిక స్థాయిలో ఆర్థికంగా పరిష్కరించడానికి కష్టపడిన సమస్యకు కార్బన్ ఆధారిత నిల్వ ఒక ఆమోదయోగ్యమైన సమాధానం అని నిరూపించే లక్షణాలు అవే.
గ్రాఫ్టెక్ మరియు యాంటోరా జోడీ
ఈ సహకారంలో గ్రాఫ్టెక్ పాత్ర తయారీలో పాతుకుపోయి ఉంది. కంపెనీ కార్బన్ మరియు గ్రాఫైట్ ఉత్పత్తులను పెద్ద స్థాయిలో తయారు చేస్తుంది, అంటే అది నిల్వ-సాఫ్ట్‌వేర్ లేదా పవర్-ఎలక్ట్రానిక్స్ ప్రత్యేకతలు కాకుండా పదార్థ ఉత్పత్తి మరియు పారిశ్రామిక ప్రాసెసింగ్ నైపుణ్యాన్ని తెస్తుంది. దాని భాగస్వామి, థర్మల్ ఎనర్జీ స్టోరేజ్ కంపెనీ యాంటోరా, విద్యుత్‌ను నిల్వ చేసిన వేడిగా మార్చడం మరియు దానిని తిరిగి పారిశ్రామిక వినియోగదారులకు అందించడంపై పనిచేస్తుంది.
ఆ కార్మిక విభజన చాలా చెప్పేది. భారీ పరిశ్రమ కోసం థర్మల్ నిల్వ అనేది శక్తి-సాంకేతికత సవాలుతో పాటు పదార్థాలు మరియు తయారీ సవాలు కూడా. పని చేస్తున్న మొక్క లోపల ఉండగలిగే, సంవత్సరాల థర్మల్ సైక్లింగ్‌ను తట్టుకునే, మరియు ప్రభావం చూపగలంత పెద్ద పరిమాణాలలో ఉత్పత్తి చేయగల నిల్వను నిర్మించడానికి గ్రాఫ్టెక్ ఇప్పటికే నిర్వహిస్తున్న రకమైన భారీ-పారిశ్రామిక సరఫరా స్థావరం అవసరం.
ఈ జోడీ డెవలపర్లు మార్కెట్ ఎటువైపు వెళుతుందని నమ్ముతున్నారో కూడా సూచిస్తుంది: వినియోగదారు ఎలక్ట్రానిక్స్ లేదా ప్రయాణీకుల వాహనాల వైపు కాదు, శక్తి డిమాండ్ పెద్దదిగా, నిరంతరంగా మరియు డీకార్బనైజ్ చేయడానికి ఖరీదైనదిగా ఉన్న పారిశ్రామిక వినియోగదారుల వైపు.
రౌండ్-ది-క్లాక్ శక్తి విక్రయ కేంద్ర బిందువుగా
ఈ సందర్భంలో "రౌండ్-ది-క్లాక్" అనే పదబంధం ఒక నిర్దిష్ట అర్థాన్ని కలిగి ఉంటుంది. సూర్యుడు అస్తమించినప్పుడు లేదా పవన ఉత్పత్తి తగ్గినప్పుడు పారిశ్రామిక సౌకర్యాలు ఆగవు. కేవలం కొన్ని గంటల పాటు శక్తిని మార్చే నిల్వ వ్యవస్థ వాటి సమస్యను పరిష్కరించదు. పరిశ్రమకు అవసరమైనది శక్తి అత్యంత చవకగా ఉన్నప్పుడు కొనుగోలు చేసి, అయినా నిరంతరం నడుస్తూ ఉండే మార్గం.
థర్మల్ బ్యాటరీలు కొనుగోలు క్షణాన్ని వినియోగ క్షణం నుండి వేరు చేయడం ద్వారా దానిని పరిష్కరిస్తాయి. తక్కువ-ధర విండోల సమయంలో విద్యుత్ తీసుకోవచ్చు, వేడిగా మార్చవచ్చు, మరియు ప్రక్రియకు అది అవసరమయ్యే వరకు ఉంచవచ్చు. మొక్క నిర్వాహకులకు, ఫలితం మరింత అంచనా వేయగల ఖర్చు ఆధారం మరియు మొత్తం ఉత్పత్తి లైన్‌ను పునర్నిర్మించకుండా తక్కువ-కార్బన్ విద్యుత్‌ను ఉపయోగించే మార్గం.
గ్రిడ్-స్థాయి వాదన కూడా ఉంది. విద్యుత్‌ను సౌకర్యవంతంగా గ్రహించగల పెద్ద పారిశ్రామిక లోడ్లు, పెరుగుతున్న మొత్తంలో వేరియబుల్ పునరుత్పాదక ఉత్పత్తి ఉన్న వ్యవస్థకు ఉపయోగకరం, ఎందుకంటే అవి పీక్ గంటలలో ఒత్తిడి జోడించడం బదులు సరఫరా సమృద్ధిగా ఉన్నప్పుడు విద్యుత్‌ను వినియోగించగలవు. థర్మల్ నిల్వ ఒక ఫ్యాక్టరీని దృఢమైన దాని బదులు సౌకర్యవంతమైన ఆస్తిగా మారుస్తుంది.
ఏమి గమనించాలి
ఈ సహకారం పూర్తయిన అమలు కథ కాకుండా అనుసరించాల్సిన అభివృద్ధి. సాంకేతికత ఎలా పనిచేస్తుంది అనేది ప్రాజెక్టులు ముందుకు సాగుతున్న కొద్దీ స్పష్టమయ్యే అనేక అంశాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది:
- నిల్వ చేసిన వేడి యూనిట్‌కు ఖర్చు. అందించిన ఖర్చు పోటీగా ఉంటేనే థర్మల్ నిల్వ శిలాజ ఇంధన ప్రక్రియ వేడిని భర్తీ చేస్తుంది.
- ఇప్పటికే ఉన్న మొక్కలతో ఏకీకరణ. పని చేస్తున్న పారిశ్రామిక సైట్‌లలో నిల్వను రెట్రోఫిట్ చేయడం ప్రయోగశాలలో నిర్మించడం నుండి భిన్నమైన ఇంజినీరింగ్ సమస్య.
- పదార్థ మన్నిక. పునరావృత అధిక-ఉష్ణోగ్రత సైక్లింగ్ కింద సుదీర్ఘ సేవా జీవితం దశాబ్దాల పాటు ఆర్థిక శాస్త్రం నిలుస్తుందో లేదో నిర్ణయిస్తుంది.
- తయారీ స్థాయి. కార్బన్ మరియు గ్రాఫైట్ ఉత్పత్తి సామర్థ్యం ఈ సాంకేతికత ఎంత వేగంగా అమలు చేయబడుతుందో రూపొందిస్తుంది.
గ్రాఫ్టెక్ కోసం, ఈ చొరవ ఒక పదార్థాల వ్యాపారాన్ని శక్తి పరివర్తనలోకి విస్తరిస్తుంది, ఇక్కడ గ్రాఫైట్ మరియు కార్బన్ నైపుణ్యం సాంప్రదాయ పారిశ్రామిక వినియోగదారులకు మించిన విలువను కలిగి ఉంటుంది. అమెరికా పరిశ్రమకు, ఇది చవకైన, నిరంతర, తక్కువ-కార్బన్ వేడిని దీర్ఘకాలిక ఆశ కాకుండా ఆచరణాత్మక ఎంపికగా చేయడానికి మరో ప్రయత్నాన్ని సూచిస్తుంది. అంతర్లీన పందెం సులభం: వేడిని ఉత్పత్తి చేయగలిగినంత చవకగా నిల్వ చేయగలిగితే, అమెరికా ఫ్యాక్టరీలు ఎప్పుడు నడుస్తాయో విద్యుత్ ధరల సమయం నిర్దేశించడం ఆగిపోతుంది.
ఈ వ్యాసం ఇంటరెస్టింగ్ ఇంజినీరింగ్ నివేదిక ఆధారంగా రూపొందించబడింది. అసలు వ్యాసాన్ని చదవండి.
Originally published on interestingengineering.com
