આધુનિક ઊર્જા સંગ્રહ ઉપકરણો, ઊર્જા સંગ્રહના સૌથી સામાન્ય પ્રકારો

ઊર્જા સંગ્રહ ઉપકરણો એ સિસ્ટમો છે જે વિવિધ સ્વરૂપોમાં ઊર્જા સંગ્રહિત કરે છે, જેમ કે ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ, ગતિશીલ, સંભવિત, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક, કેમિકલ અને થર્મલ, ઉદાહરણ તરીકે ઇંધણ કોષો, બેટરી, કેપેસિટર્સ, ફ્લાયવ્હીલ્સ, કોમ્પ્રેસ્ડ એર, હાઇડ્રોલિક સંચયક, સુપરમેગ્નેટ, હાઇડ્રોજન વગેરેનો ઉપયોગ કરીને. .

ઉર્જા સંગ્રહ ઉપકરણો એક મહત્વપૂર્ણ સંસાધન છે અને તેનો ઉપયોગ અવારનવાર અવિરત શક્તિ પ્રદાન કરવા અથવા ખૂબ ટૂંકા ગાળાની અસ્થિરતાના સમયગાળા દરમિયાન પાવર સિસ્ટમને ટેકો આપવા માટે થાય છે. તેઓ એકલા રિન્યુએબલ એનર્જી સિસ્ટમ્સમાં પણ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે.

ચોક્કસ એપ્લિકેશન માટે જરૂરી ઊર્જા સંગ્રહ ઉપકરણો માટેના મુખ્ય માપદંડો છે:

• ચોક્કસ ઉર્જા (Wh · kg -1 માં) અને ઉર્જા ઘનતા (Wh · kg -1 અથવા Wh · l -1 માં) ની દ્રષ્ટિએ ઊર્જાનો જથ્થો;
• વિદ્યુત શક્તિ, એટલે કે. જરૂરી વિદ્યુત લોડ;
• વોલ્યુમ અને સમૂહ;
• વિશ્વસનીયતા;
• ટકાઉપણું;
• સુરક્ષા
• કિંમત;
• રિસાયકલ કરી શકાય તેવું;
• પર્યાવરણ પર અસર.

ઊર્જા સંગ્રહ ઉપકરણો પસંદ કરતી વખતે, નીચેની લાક્ષણિકતાઓ ધ્યાનમાં લેવી જોઈએ:

• ચોક્કસ શક્તિ;
• સંગ્રહ ક્ષમતા;
• ચોક્કસ ઊર્જા;
• પ્રતિક્રિયા સમય;
• કાર્યક્ષમતા
• સ્વ-ડિસ્ચાર્જ દર / ચાર્જિંગ ચક્ર;
• ગરમી પ્રત્યે સંવેદનશીલતા;
• ચાર્જ-ડિસ્ચાર્જ જીવન;
• પર્યાવરણ પર અસર;
• મૂડી / સંચાલન ખર્ચ;
• સેવા

વિદ્યુત ઉર્જા સંગ્રહ ઉપકરણો એ ટેલિકોમ્યુનિકેશન ઉપકરણો (મોબાઇલ ફોન, ટેલિફોન, વોકી-ટોકી વગેરે), બેક-અપ પાવર સિસ્ટમ્સ અને સ્ટોરેજ ઘટકો (બેટરી, સુપરકેપેસિટર અને ઇંધણ કોષો) ના સ્વરૂપમાં હાઇબ્રિડ ઇલેક્ટ્રિક વાહનોનો અભિન્ન ભાગ છે.

ઉર્જા સંગ્રહ ઉપકરણો, પછી ભલે તે વિદ્યુત હોય કે થર્મલ, મુખ્ય સ્વચ્છ ઉર્જા તકનીકો તરીકે ઓળખાય છે.

લાંબા ગાળાના ઉર્જા સંગ્રહમાં એવી દુનિયા માટે મોટી સંભાવના છે જ્યાં પવન અને સૌર ઊર્જા નવા પાવર પ્લાન્ટના ઉમેરા પર પ્રભુત્વ ધરાવે છે અને ધીમે ધીમે વીજળીના અન્ય સ્ત્રોતોને બદલે છે.

પવન અને સૌર માત્ર ચોક્કસ સમયે જ ઉત્પન્ન થાય છે, તેથી તેમને ખાલી જગ્યા ભરવામાં મદદ કરવા માટે વધારાની તકનીકની જરૂર છે.

એવી દુનિયામાં જ્યાં તૂટક તૂટક, મોસમી અને અણધારી વીજળી ઉત્પાદનનો હિસ્સો વધી રહ્યો છે અને વપરાશ સાથે ડિસિંક્રોનાઇઝેશનનું જોખમ વધી રહ્યું છે, સંગ્રહ ઊર્જા ઉત્પાદન અને વપરાશ વચ્ચેના તમામ તબક્કાના તફાવતોને શોષીને સિસ્ટમને વધુ લવચીક બનાવે છે.

સંચયકર્તાઓ મુખ્યત્વે બફર તરીકે સેવા આપે છે અને ગ્રીડ અને ઇમારતો બંનેમાં નવીનીકરણીય ઉર્જા સ્ત્રોતોના સરળ સંચાલન અને એકીકરણને મંજૂરી આપે છે, પવન અને સૂર્યની ગેરહાજરીમાં થોડી સ્વાયત્તતા પ્રદાન કરે છે.

જનરેટર સિસ્ટમ્સમાં, તેઓ બળતણ બચાવી શકે છે અને જ્યારે જનરેટર ઓછામાં ઓછી કાર્યક્ષમ હોય ત્યારે ઓછી શક્તિની માંગના સમયગાળા દરમિયાન લોડ આપીને જનરેટરની બિનકાર્યક્ષમતાને ટાળવામાં મદદ કરી શકે છે.

પુનઃપ્રાપ્ય જનરેશનમાં વધઘટને બફર કરીને, ઊર્જા સંગ્રહ જનરેટર સ્ટાર્ટ-અપ્સની આવર્તનને પણ ઘટાડી શકે છે.

ઉચ્ચ ઘૂસણખોરી શક્તિ ધરાવતી પવન અને ડીઝલ પ્રણાલીઓમાં (જ્યાં સ્થાપિત પવન ઉર્જા સરેરાશ ભાર કરતાં વધી જાય છે), સ્ટોરેજની ખૂબ ઓછી માત્રા પણ ડીઝલ સ્ટાર્ટ-અપ્સની આવર્તનને નાટ્યાત્મક રીતે ઘટાડે છે.

ઔદ્યોગિક ઊર્જા સંગ્રહ ઉપકરણોના સૌથી સામાન્ય પ્રકારો:

ઔદ્યોગિક ઊર્જા સંગ્રહ ઉપકરણો

ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ઊર્જા સંગ્રહ ઉપકરણો

બેટરીઓ, ખાસ કરીને લીડ-એસિડ બેટરી, મુખ્ય ઊર્જા સંગ્રહ ઉપકરણ રહે છે.

ઘણા સ્પર્ધાત્મક બેટરી પ્રકારો (નિકલ-કેડમિયમ, નિકલ-મેટલ હાઇડ્રાઈડ, લિથિયમ-આયન, સોડિયમ સલ્ફર, મેટલ-એર, ફ્લો-થ્રુ બેટરી) જીવન, કાર્યક્ષમતા, ઉર્જા ઘનતા જેવા પ્રભાવના એક અથવા વધુ પાસાઓમાં લીડ-એસિડ બેટરીને પાછળ રાખી દે છે. , ચાર્જ અને ડિસ્ચાર્જનો દર, ઠંડા હવામાનની કામગીરી અથવા જાળવણી જરૂરી છે.

મોટા ભાગના કિસ્સાઓમાં, તેમ છતાં, તેમની ક્ષમતાના કિલોવોટ-કલાકની ઓછી કિંમત લીડ-એસિડ બેટરીને શ્રેષ્ઠ પસંદગી બનાવે છે.

ફ્લાયવ્હીલ્સ, અલ્ટ્રાકેપેસિટર અથવા હાઇડ્રોજન સ્ટોરેજ જેવા વિકલ્પો ભવિષ્યમાં વ્યવસાયિક રીતે સફળ થઈ શકે છે, પરંતુ આજે તે દુર્લભ છે.

લિથિયમ-આયન (લિ-આયન) બેટરી હવે તમામ આધુનિક ગ્રાહક ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો માટે આધુનિક પાવર સ્ત્રોત છે. પોર્ટેબલ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ માટે પ્રિઝમેટિક લિથિયમ-આયન બેટરીની વોલ્યુમેટ્રિક એનર્જી ડેન્સિટી છેલ્લા 15 વર્ષોમાં બમણી થઈને ત્રણ ગણી થઈ ગઈ છે.

લિ-આયન બેટરી માટે ઘણી નવી એપ્લિકેશનો ઉભરી રહી છે, જેમ કે ઇલેક્ટ્રિક વાહનો અને એનર્જી સ્ટોરેજ સિસ્ટમ્સ, સેલ ડિઝાઇન અને કામગીરીની જરૂરિયાતો સતત બદલાતી રહે છે અને પરંપરાગત બેટરી ઉત્પાદકો માટે અનન્ય પડકારો રજૂ કરે છે.

આમ, ઉચ્ચ-ઊર્જા, ઉચ્ચ-શક્તિ-ઘનતા લિથિયમ-આયન બેટરીના સલામત અને વિશ્વસનીય સંચાલનની ઉચ્ચ માંગ અનિવાર્ય બની જાય છે.

પાવર ઉદ્યોગમાં ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ઊર્જા સંગ્રહ ઉપકરણોનો ઉપયોગ:

સંચયક છોડ, વિદ્યુત ઊર્જા સંગ્રહિત કરવા માટે બેટરીનો ઉપયોગ

ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સુપરકેપેસિટર્સ

સુપરકેપેસિટર્સ ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ એનર્જી સ્ટોરેજ ડિવાઇસ છે જે સેકન્ડોમાં સંપૂર્ણ ચાર્જ અથવા ડિસ્ચાર્જ થઈ શકે છે.

તેમની ઉચ્ચ શક્તિની ઘનતા, નીચા જાળવણી ખર્ચ, વિશાળ તાપમાન શ્રેણી અને ગૌણ બેટરીની તુલનામાં લાંબા સમય સુધી ફરજ ચક્ર સાથે, સુપરકેપેસિટરોએ છેલ્લા દાયકામાં નોંધપાત્ર સંશોધન ધ્યાન મેળવ્યું છે.

તેઓ પરંપરાગત વિદ્યુત ડાઇલેક્ટ્રિક કેપેસિટર્સ કરતાં વધુ ઉર્જા ઘનતા પણ ધરાવે છે.સુપરકેપેસિટરની સંગ્રહ ક્ષમતા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ આયનો અને મોટા સપાટી વિસ્તારના ઇલેક્ટ્રોડ વચ્ચેના ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક વિભાજન પર આધારિત છે.

લિથિયમ-આયન બેટરીની તુલનામાં સુપરકેપેસિટર્સની ઓછી ચોક્કસ ઊર્જા તેમના વ્યાપક ઉપયોગ માટે અવરોધ છે.

પોર્ટેબલ ઈલેક્ટ્રોનિક્સથી લઈને ઈલેક્ટ્રિક વાહનો અને મોટા ઔદ્યોગિક સાધનો સુધીની ભવિષ્યની સિસ્ટમોની જરૂરિયાતોને પહોંચી વળવા માટે સુપરકેપેસિટર્સની કામગીરીમાં સુધારો કરવો જરૂરી છે.

સુપરકેપેસિટર્સ વિગતવાર:
આયોનિસ્ટ્સ (સુપરકેપેસિટર્સ) — ઉપકરણ, વ્યવહારુ એપ્લિકેશન, ફાયદા અને ગેરફાયદા

સંકુચિત હવા ઊર્જા સંગ્રહ

કમ્પ્રેસ્ડ એર એનર્જી સ્ટોરેજ એ એક સમયે ઉત્પાદિત ઊર્જાને બીજા સમયે ઉપયોગ માટે સંગ્રહિત કરવાની એક રીત છે. યુટિલિટી સ્કેલ પર, ઓછી ઉર્જા માંગ (ઓફ-પીક) ના સમયગાળા દરમિયાન ઉત્પન્ન થતી ઉર્જા ઉચ્ચ માંગ (પીક લોડ) ના સમયગાળાને પહોંચી વળવા માટે મુક્ત કરી શકાય છે.

કોમ્પ્રેસ્ડ એર આઇસોથર્મલ સ્ટોરેજ (CAES) એ એક નવી તકનીક છે જે પરંપરાગત (ડાયાબેટિક અથવા એડિયાબેટિક) સિસ્ટમ્સની કેટલીક મર્યાદાઓને દૂર કરવાનો પ્રયાસ કરે છે.

ક્રાયોજેનિક ઊર્જા સંગ્રહ

બ્રિટન 250 MWh લિક્વિફાઇડ એર સ્ટોરેજ બનાવવાની યોજના ધરાવે છે. તેને નવીનીકરણીય ઉર્જા સ્ત્રોતોના ઉદ્યાન સાથે જોડવામાં આવશે અને તેમના વિક્ષેપોની ભરપાઈ કરવામાં આવશે.

કમિશનિંગ 2022 માટે સુનિશ્ચિત થયેલ છે. ક્રાયોજેનિક ઊર્જા સંગ્રહ એકમો માન્ચેસ્ટર નજીક ટ્રેફોર્ડ એનર્જી પાર્ક સાથે જોડાણમાં કામ કરશે, જ્યાં વીજળી ઉત્પાદનનો ભાગ ફોટોવોલ્ટેઇક પેનલ્સ અને વિન્ડ ટર્બાઇનમાંથી આવે છે.

આ સ્ટોરેજ સુવિધા આ નવીનીકરણીય ઉર્જા સ્ત્રોતોના ઉપયોગમાં વિક્ષેપોની ભરપાઈ કરશે.

આ ઇન્સ્ટોલેશનની કામગીરીનો સિદ્ધાંત એર કન્ડીશનરને બદલવાના બે ચક્ર પર આધારિત હશે.

વિદ્યુત ઉર્જાનો ઉપયોગ હવામાં ખેંચવા માટે કરવામાં આવશે અને પછી તે પ્રવાહી બને ત્યાં સુધી તેને ખૂબ જ નીચા તાપમાને (-196 ડિગ્રી) ઠંડું કરવામાં આવશે. તે પછી આ ઉપયોગ માટે ખાસ અનુકૂલિત મોટા, ઇન્સ્યુલેટેડ, લો-પ્રેશર ટાંકીમાં સંગ્રહિત કરવામાં આવશે.

બીજું ચક્ર ત્યારે થશે જ્યારે વિદ્યુત ઊર્જાની જરૂર પડશે. ક્રાયોજેનિક પ્રવાહીને હીટ એક્સ્ચેન્જર દ્વારા બાષ્પીભવન ચાલુ રાખવા માટે ગરમ કરવામાં આવે છે અને તેને વાયુયુક્ત સ્થિતિમાં પરત કરવામાં આવે છે.

ક્રાયોજેનિક પ્રવાહીના બાષ્પીભવનથી ગેસના જથ્થામાં વધારો થાય છે, જે વીજળી ઉત્પન્ન કરતી ટર્બાઇનને ચલાવે છે.

ગતિ ઊર્જા સંગ્રહ ઉપકરણો

ફ્લાયવ્હીલ એ ફરતું યાંત્રિક ઉપકરણ છે જેનો ઉપયોગ રોટેશનલ એનર્જી સ્ટોર કરવા માટે થાય છે. ફ્લાયવ્હીલ સમયાંતરે તૂટક તૂટક ઉર્જા સ્ત્રોતોમાંથી ઉર્જા મેળવી શકે છે અને ગ્રીડને સતત વિદ્યુત ઊર્જાનો પુરવઠો પૂરો પાડે છે.

ફ્લાયવ્હીલ એનર્જી સ્ટોરેજ સિસ્ટમ ઇનપુટ વિદ્યુત ઊર્જાનો ઉપયોગ કરે છે જે ગતિ ઊર્જા તરીકે સંગ્રહિત થાય છે.

જો કે યાંત્રિક પ્રણાલીઓનું ભૌતિકશાસ્ત્ર ઘણીવાર એકદમ સરળ હોય છે (જેમ કે ફ્લાયવ્હીલ ફેરવવું અથવા વજન ઉપાડવું), ટેક્નોલોજીઓ કે જે આ દળોને અસરકારક અને અસરકારક રીતે ઉપયોગમાં લેવા માટે સક્ષમ બનાવે છે તે ખાસ કરીને અદ્યતન છે.

ઉચ્ચ તકનીકી સામગ્રી, નવીનતમ કમ્પ્યુટર નિયંત્રણ સિસ્ટમો અને નવીન ડિઝાઇન આ સિસ્ટમોને વાસ્તવિક એપ્લિકેશનો માટે યોગ્ય બનાવે છે.

વાણિજ્યિક ગતિ સંગ્રહ માટે યુપીએસ સિસ્ટમો ત્રણ સબસિસ્ટમ ધરાવે છે:

• ઊર્જા સંગ્રહ ઉપકરણો, સામાન્ય રીતે ફ્લાયવ્હીલ;
• વિતરણ ઉપકરણો;
• એક અલગ જનરેટર કે જે ઉર્જા સંગ્રહ ક્ષમતા પર ફોલ્ટ-ટોલરન્ટ પાવર પ્રદાન કરવા માટે શરૂ કરી શકાય છે.

ફ્લાયવ્હીલને બેકઅપ જનરેટર સાથે સંકલિત કરી શકાય છે, જે યાંત્રિક પ્રણાલીઓને સીધી રીતે કનેક્ટ કરીને વિશ્વસનીયતામાં સુધારો કરે છે.

આ ઉપકરણો વિશે વધુ:

પાવર ઉદ્યોગ માટે ગતિ ઊર્જા સંગ્રહ ઉપકરણો

ફ્લાયવ્હીલ (કાઇનેટિક) ઊર્જા સંગ્રહ ઉપકરણો કેવી રીતે ગોઠવાય છે અને કાર્ય કરે છે

પાવર ગ્રીડ માટે ઉચ્ચ તાપમાન સુપરકન્ડક્ટીંગ મેગ્નેટિક એનર્જી સ્ટોરેજ (SMES):

સુપરકન્ડક્ટીંગ મેગ્નેટિક એનર્જી સ્ટોરેજ સિસ્ટમ કેવી રીતે કાર્ય કરે છે અને કાર્ય કરે છે