संयुक्त अरब अमीरात के रेगिस्तानों में, एक विशाल स्वच्छ ऊर्जा परियोजना—जो लगभग 12,600 फुटबॉल मैदानों के क्षेत्रफल में फैली है—एक सफलता हासिल करने के लिए तैयार है: रात भर पांच लाख घरों के बराबर ऊर्जा की आपूर्ति करने के लिए सौर ऊर्जा का उपयोग करना। यह खाड़ी राज्य दुनिया की सबसे बड़ी बैटरी प्रणाली बनाने के लिए 5.2 गीगावॉट (GW) सौर क्षमता को 19 गीगावॉट-घंटे (GWh) बैटरी भंडारण के साथ लगातार जोड़ रहा है।
इस बीच, कोलोराडो में अमेरिकी राष्ट्रीय नवीकरणीय ऊर्जा प्रयोगशाला में लगभग 7,500 मील दूर, शोधकर्ता और इंजीनियर अब तक बनाई गई कुछ सबसे छोटी बैटरियां विकसित कर रहे हैं। ये नवीकरणीय ऊर्जा के भंडारण के लिए उपयोग की जाने वाली ग्रिड-स्केल लिथियम-आयन बैटरियों की तुलना में बहुत छोटी हैं। इन्हें इलेक्ट्रॉनिक टैग को बिजली देने के लिए डिज़ाइन किया गया है जो लगभग 3 इंच (7.5 सेमी) लंबे युवा सैल्मन और ईल को ट्रैक करेंगे।
जैसे-जैसे पारंपरिक लिथियम-आयन बैटरियां आकार और पैमाने की सीमाओं को आगे बढ़ा रही हैं, अन्य प्रकार की बैटरियां कम कार्बन ऊर्जा के दोहन में समान रूप से महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकती हैं—बिना लिथियम, कोबाल्ट और निकल जैसे महत्वपूर्ण खनिजों की आवश्यकता के, जिन्होंने पर्यावरणीय क्षति और कमजोर समुदायों को नुकसान के बारे में चिंताएं बढ़ा दी हैं।
लिथियम-आयन बैटरियों के विपरीत, जिनमें चार्ज और डिस्चार्ज चक्रों की सीमित संख्या होती है, इनमें से कई वैकल्पिक बैटरी प्रौद्योगिकियों का अनिश्चित काल तक उपयोग किया जा सकता है और उनके 20 साल के सेवा जीवन के अंत के बाद उन्हें रिसाइकिल किया जा सकता है। डेवलपर्स पहले से ही नवीकरणीय बिजली को संग्रहीत करने के लिए कई प्रकार की सामग्रियों की ओर रुख कर रहे हैं जब यह उपलब्ध हो और इसका उपयोग पहनने योग्य तकनीक से लेकर हीटिंग नेटवर्क, कारखानों और यहां तक कि मिसाइलों तक सब कुछ बिजली देने के लिए कर रहे हैं।
यहाँ कुछ सबसे नवीन ऊर्जा भंडारण प्रौद्योगिकियां हैं जो सुर्खियां बटोर रही हैं।
तरल वायु
पिछले साल के अंत में, ट्रैफर्ड में एक पूर्व कोयला संयंत्र की साइट पर, ग्रेटर मैनचेस्टर के पूर्व मेयर ने एक लंबे समय से प्रतीक्षित ऊर्जा भंडारण परियोजना पर निर्माण शुरू होने का संकेत दिया जो क्षेत्र के "पुनः-औद्योगीकरण" को गति दे सकती है। एंडी बर्नहैम ने कहा कि ट्रैफर्ड ग्रीन क्लस्टर का विकास, जिसमें कैरिंगटन "तरल वायु" क्रायोबैटरी शामिल है, "ग्रेटर मैनचेस्टर के लिए विक्टोरियन काल के बाद से इस दशक को सबसे रोमांचक बना सकता है।"
सरल शब्दों में, कैरिंगटन परियोजना—जिसे ब्रिटिश स्टार्टअप हाईव्यू पावर द्वारा विकसित किया गया है—का उद्देश्य नवीकरणीय ऊर्जा को तब पकड़ना है जब यह प्रचुर मात्रा में हो और इसे तरल वायु के रूप में संग्रहीत करना है। सिद्धांत रूप में, एक "क्रायोबैटरी" घंटों, दिनों या हफ्तों तक ऊर्जा संग्रहीत कर सकती है। विज्ञान अधिक जटिल है: कैरिंगटन अतिरिक्त नवीकरणीय ऊर्जा का उपयोग हवा को -196°C तक ठंडा करने के लिए करता है, इसे एक तरल में बदल देता है जो अपने मूल आयतन का 1/700वां हिस्सा लेता है। यह इस अवस्था में तब तक रहता है जब तक नवीकरणीय ऊर्जा दुर्लभ नहीं हो जाती और बाजार मूल्य नहीं बढ़ जाता। फिर, तरल को वापस गैस में बदलने दिया जाता है, जो गैस से चलने वाले बिजली संयंत्रों के विशिष्ट उत्सर्जन के बिना बिजली उत्पन्न करने के लिए एक टरबाइन के माध्यम से तेजी से फैलता है।
इस परियोजना को कई देरी का सामना करना पड़ा है, लेकिन एक बार जब यह काम करना शुरू कर देगी—वर्ष के अंत तक इसकी उम्मीद है—तो यह 300 MWh भंडारण प्रदान करेगी और छह घंटे के लिए 50 MW बिजली वितरित करेगी। यह लगभग पांच लाख घरों को बिजली देने के लिए पर्याप्त स्वच्छ, नवीकरणीय ऊर्जा है।
पिघला हुआ नमक
जबकि मैनचेस्टर में ऊर्जा उप-शून्य तापमान पर संग्रहीत की जाती है, नेवादा रेगिस्तान में विपरीत दृष्टिकोण का उपयोग किया जाता है। वहां, 10,000 दर्पण क्रिसेंट ड्यून्स परियोजना के लिए बिजली उत्पन्न करते हैं, जिसने पिछले 10 वर्षों में पोटेशियम और सोडियम नाइट्रेट के एक जलाशय को 560°C तक गर्म करने के लिए सूर्य की शक्ति का उपयोग किया है। यह तापमान सूर्यास्त के बाद 10 घंटे तक बनाए रखा जा सकता है, और संग्रहीत तापीय ऊर्जा को फिर एक पारंपरिक घूमने वाली टरबाइन को चलाने के लिए गर्मी का उपयोग करके बिजली में परिवर्तित किया जाता है। पिघला हुआ नमक भंडारण स्वच्छ बिजली को गर्मी के रूप में संग्रहीत करने का एक प्रभावी तरीका है। ये पिघला हुआ नमक बैटरियां अधिकांश आधुनिक निर्देशित मिसाइलों और परमाणु हथियारों के लिए मुख्य शक्ति स्रोत के रूप में काम करती हैं। वे "आरक्षित बैटरी" के रूप में काम करती हैं, ऊर्जा को तब तक रोके रखती हैं जब तक कि एक आतिशबाजी चार्ज से गर्मी—जो हथियार के प्रक्षेपित होने पर शुरू होती है—उस संग्रहीत ऊर्जा को मुक्त नहीं कर देती।
2020 के दशक में, डेनमार्क ने दिखाया कि पिघला हुआ नमक भंडारण भारी उद्योग को डीकार्बोनाइज करने की चुनौती को हल करने में भी मदद कर सकता है। पवन ऊर्जा में अग्रणी देश ने इस वर्ष की शुरुआत में 1 GWh की क्षमता वाली एक बड़े पैमाने की पिघला हुआ नमक बैटरी परियोजना का अनावरण किया। यह लवणों को लगभग 600°C तक गर्म करके दो सप्ताह तक स्वच्छ बिजली संग्रहीत कर सकती है। जब आवश्यकता होती है, तो गर्म नमक को एक जनरेटर के माध्यम से प्रसारित किया जाता है जो उच्च तापमान वाली भाप पैदा करता है, जिसका उपयोग सीधे औद्योगिक प्रक्रियाओं में किया जा सकता है।
रेत
जिस प्रकार नवीकरणीय बिजली को नमक गर्म करके संग्रहीत किया जा सकता है, उसी प्रकार स्वच्छ ऊर्जा को रेत में भी संग्रहीत किया जा सकता है।
दक्षिणी फिनलैंड के छोटे से शहर पोर्नैनेन में, हजारों टन रेत स्कूलों, पुस्तकालयों और टाउन हॉल को गर्म करने के लिए उपयोग की जाने वाली ऊर्जा को संग्रहीत करने में मदद करती है। इससे जिले को अपने स्थानीय हीटिंग नेटवर्क में तेल का उपयोग पूरी तरह से बंद करने और लकड़ी के चिप्स के उपयोग को लगभग 60% तक कम करने में सक्षम होना चाहिए।
रेत बैटरी स्वच्छ ऊर्जा को गर्मी के रूप में संग्रहीत करने के लिए लगभग 2,000 टन कुचले हुए सोपस्टोन का उपयोग करती है, जो 1 MW तापीय शक्ति और 100 MWh की भंडारण क्षमता प्रदान करती है। गर्मियों में, रेत बैटरी—लगभग 13 मीटर लंबी और 15 मीटर चौड़ी—पोर्नैनेन में लगभग एक महीने की गर्मी की मांग को पूरा कर सकती है। सर्दियों में, यह लगभग एक सप्ताह की मांग को पूरा कर सकती है। यह देश में 2022 में लॉन्च किए गए पिछले संस्करण से लगभग दस गुना बड़ा है, जो फिनलैंड में उत्सर्जन में कटौती करने में रेत बैटरियों की बड़ी भूमिका निभाने की क्षमता को उजागर करता है।
पसीना तकनीक
जापान में, टोक्यो यूनिवर्सिटी ऑफ साइंस के शोधकर्ता यह पता लगा रहे हैं कि क्या मानव पसीना पहनने योग्य तकनीक को बिजली देने के लिए एक व्यवहार्य ऊर्जा स्रोत हो सकता है।
शरीर को एक ऊर्जा स्रोत के रूप में मानकर जो निरंतर शक्ति प्रदान कर सकता है, शोधकर्ता पहनने योग्य उपकरणों में सेंसर को बिजली देने की समस्या को हल करने की उम्मीद करते हैं, बिना छोटी बैटरियों पर निर्भर हुए जो उन्हें भारी बनाती हैं और निरंतर चार्जिंग की आवश्यकता होती है।
इसके जवाब में, उन्होंने एक पतला, पहनने योग्य पैच विकसित किया है जो सीधे मानव पसीने से बिजली उत्पन्न करता है। यह पसीने में छोड़े गए रासायनिक यौगिकों—विशेष रूप से लैक्टेट—को पकड़ने और उन्हें शक्ति में बदलने के लिए एक एंजाइमेटिक बायोफ्यूल सेल का उपयोग करता है। जब पसीना कोशिका के संपर्क में आता है, तो पैच में एम्बेडेड एंजाइम एक जैव रासायनिक प्रतिक्रिया शुरू करते हैं जो इलेक्ट्रॉनों को मुक्त करती है।
इसका मतलब है कि बिजली बिना किसी बाहरी शक्ति स्रोत के, चलने, व्यायाम करने या काम-काज करने जैसी रोजमर्रा की गतिविधियों के दौरान उत्पन्न की जा सकती है।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
यहाँ पिघले हुए नमक और मानव पसीने का उपयोग करके नवीकरणीय ऊर्जा संग्रहीत करने वाली असामान्य बैटरियों के बारे में अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों की एक सूची है, जो एक स्वाभाविक लहजे में स्पष्ट सरल उत्तरों के साथ लिखी गई है।
शुरुआती स्तर के प्रश्न
Q रुको, क्या हम वास्तव में ऊर्जा संग्रहीत करने के लिए मानव पसीने का उपयोग कर रहे हैं?
A हाँ, लेकिन उस तरह से नहीं जैसा आप सोच रहे हैं। शोधकर्ता एक अति-पतली, लचीली बैटरी विकसित कर रहे हैं जो मानव पसीने में नमक का उपयोग रासायनिक ईंधन के रूप में करती है। जब आपको पसीना आता है, तो बैटरी थोड़ी मात्रा में बिजली उत्पन्न करती है—छोटे सेंसर या पहनने योग्य उपकरणों को बिजली देने के लिए पर्याप्त।
Q पिघला हुआ नमक बैटरी क्या है?
A यह एक बड़ी औद्योगिक बैटरी है जो नमक को तब तक गर्म करके उपयोग करती है जब तक वह तरल न हो जाए। यह तरल नमक एक स्पंज की तरह काम करता है, गर्मी या बिजली संग्रहीत करता है। इसका उपयोग मुख्य रूप से बाद में उपयोग के लिए सौर या पवन ऊर्जा से ऊर्जा संग्रहीत करने के लिए किया जाता है।
Q हमें पसीने या पिघले हुए नमक से बनी बैटरियों की आवश्यकता क्यों होगी?
A सामान्य बैटरियां महंगी, रिसाइकिल करने में कठिन या आग पकड़ सकती हैं। पसीने की बैटरियां पहनने योग्य उपकरणों के लिए एकदम सही हैं क्योंकि वे सुरक्षित हैं और उन्हें कभी चार्ज करने की आवश्यकता नहीं होती है। पिघला हुआ नमक बैटरियां पावर ग्रिड के लिए बहुत अच्छी हैं क्योंकि वे सस्ते में भारी मात्रा में ऊर्जा संग्रहीत कर सकती हैं और दशकों तक चल सकती हैं।
Q पसीने की बैटरी वास्तव में कैसे काम करती है?
A आपके पसीने में नमक होता है। बैटरी में एक विशेष एंजाइम लैक्टेट के साथ प्रतिक्रिया करके एक छोटा विद्युत प्रवाह बनाता है। जितना अधिक आपको पसीना आता है, उतनी ही अधिक शक्ति बनती है।
Q क्या पिघला हुआ नमक बैटरी मेरे घर को बिजली दे सकती है?
A हाँ, लेकिन सीधे तौर पर नहीं। ये बैटरियां आमतौर पर पूरे पड़ोस या सौर फार्मों के लिए बड़े पैमाने पर बनाई जाती हैं। वे गर्मी संग्रहीत करती हैं और बाद में हजारों घरों को बिजली देने के लिए इसे बिजली में बदल देती हैं।
उन्नत और तकनीकी प्रश्न
Q लिथियम-आयन की तुलना में पिघला हुआ नमक बैटरियों का सबसे बड़ा लाभ क्या है?
A लागत और जीवनकाल। पिघला हुआ नमक सस्ती, प्रचुर मात्रा में सामग्री का उपयोग करता है। वे बिना अधिक क्षमता खोए 20-30 साल तक चल सकती हैं, जबकि लिथियम बैटरियां 5-10 साल बाद कमजोर होने लगती हैं। वे आग भी नहीं पकड़ती हैं।
Q पिघला हुआ नमक बैटरी में नमक कितना गर्म होता है?
