فلائی وہیل (کائنیٹک) توانائی ذخیرہ کرنے والے آلات کس طرح ترتیب دیے جاتے ہیں اور کام کرتے ہیں۔

ایف ای ایس فلائی وہیل انرجی اسٹوریج کے لیے مختصر ہے، جس کا مطلب ہے فلائی وہیل کا استعمال کرتے ہوئے انرجی اسٹوریج۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ میکانی توانائی کو متحرک شکل میں جمع اور ذخیرہ کیا جاتا ہے کیونکہ ایک بڑے پہیے کو تیز رفتاری سے گھومتا ہے۔

اس طرح جمع ہونے والی مکینیکل توانائی کو بعد میں بجلی میں تبدیل کیا جا سکتا ہے، جس کے لیے فلائی وہیل سسٹم کو ایک الٹ جانے والی الیکٹرک مشین کے ساتھ ملایا جاتا ہے جو موٹر اور جنریٹر دونوں طریقوں میں کام کرنے کی صلاحیت رکھتی ہے۔

جب توانائی کو ذخیرہ کرنے کی ضرورت ہوتی ہے، تو برقی مشین ایک موٹر کے طور پر کام کرتی ہے اور فلائی وہیل کو مطلوبہ زاویہ کی رفتار پر گھماتی ہے جب کہ کسی بیرونی ذریعہ سے برقی توانائی استعمال کرتی ہے، اثر میں - برقی توانائی کو میکینیکل (متحرک) توانائی میں تبدیل کرتی ہے۔ جب ذخیرہ شدہ توانائی کو بوجھ میں منتقل کرنے کی ضرورت ہوتی ہے، الیکٹرک مشین جنریٹر موڈ میں چلی جاتی ہے اور فلائی وہیل کے سست ہونے پر مکینیکل توانائی جاری ہوتی ہے۔

فلائی وہیلز پر مبنی توانائی کے ذخیرہ کرنے کے جدید ترین نظام میں کافی زیادہ طاقت کی کثافت ہوتی ہے اور یہ روایتی توانائی ذخیرہ کرنے والے نظاموں کا مقابلہ کر سکتے ہیں۔

سپر فلائی وہیلز پر مبنی کائنےٹک بیٹری کی تنصیبات، جہاں گھومنے والی باڈی اعلی طاقت والے گرافین ربن سے بنی ہوتی ہے، اس سلسلے میں خاص طور پر امید افزا سمجھی جاتی ہے۔ اس طرح کے سٹوریج ڈیوائسز 1200 W*h (4.4 MJ!) توانائی فی 1 KILOGRAM ماس تک ذخیرہ کر سکتے ہیں۔

سپر فلائی وہیلز کے میدان میں ہونے والی حالیہ پیش رفت نے پہلے ہی ڈویلپرز کو کم خطرناک بیلٹ سسٹمز کے حق میں یک سنگی ڈرائیوز استعمال کرنے کے خیال کو ترک کرنے کی اجازت دے دی ہے۔

حقیقت یہ ہے کہ یک سنگی نظام ہنگامی طور پر ٹوٹنے کی صورت میں خطرناک تھے اور کم توانائی جمع کر سکتے تھے۔ ٹوٹتے وقت، ٹیپ بڑے ٹکڑوں میں نہیں بکھرتی ہے، لیکن صرف جزوی طور پر ٹوٹ جاتی ہے۔ اس صورت میں، بیلٹ کے الگ الگ حصے فلائی وہیل کو ہاؤسنگ کی اندرونی سطح پر رگڑ کر روکتے ہیں اور اس کی مزید تباہی کو روکتے ہیں۔

وائنڈنگ ٹیپ یا انٹرفیس انٹرفیس فائبر سے بنائے گئے سپر فلائی وہیلز کی اعلی مخصوص توانائی کی شدت کئی اہم عوامل کی وجہ سے حاصل کی جاتی ہے۔

سب سے پہلے، فلائی وہیل ویکیوم میں کام کرتی ہے، جو ہوا کے مقابلے میں رگڑ کو بہت کم کرتی ہے۔ اس کے لیے، ہاؤسنگ میں ویکیوم کو ویکیوم تخلیق اور دیکھ بھال کے نظام کے ذریعے مسلسل برقرار رکھنا چاہیے۔

دوسرا، نظام خود کار طریقے سے گھومنے والے جسم کو متوازن کرنے کے قابل ہونا چاہئے. کمپن اور جائروسکوپک کمپن کو کم کرنے کے لیے خصوصی تکنیکی اقدامات کیے جاتے ہیں۔ مختصر میں، فلائی وہیل سسٹم ڈیزائن کے نقطہ نظر سے بہت زیادہ مطالبہ کرتے ہیں، لہذا ان کی ترقی ایک پیچیدہ انجینئرنگ عمل ہے.

وہ بیرنگ کے طور پر زیادہ مناسب لگتے ہیں مقناطیسی (سپر کنڈکٹنگ سمیت) معطلیاں… تاہم، انجینئرز کو سسپنشن میں کم درجہ حرارت والے سپر کنڈکٹرز کو ترک کرنا پڑا، کیونکہ انہیں بہت زیادہ توانائی کی ضرورت ہوتی ہے۔ سیرامک ​​باڈیز کے ساتھ ہائبرڈ رولنگ بیرنگ درمیانی گردشی رفتار کے لیے بہت بہتر ہیں۔ جہاں تک تیز رفتار فلائی وہیلز کا تعلق ہے، یہ اقتصادی طور پر قابل قبول اور سسپنشن میں اعلی درجہ حرارت والے سپر کنڈکٹرز کا استعمال کرنے کے لیے بہت سستا پایا گیا ہے۔

FES سٹوریج سسٹمز کا ایک اہم فائدہ، ان کی اعلی مخصوص توانائی کی شدت کے بعد، ان کی نسبتاً طویل سروس لائف ہے، جو 25 سال تک پہنچ سکتی ہے۔ ویسے، گرافین سٹرپس پر مبنی فلائی وہیل سسٹمز کی کارکردگی 95% تک پہنچ جاتی ہے۔ اس کے علاوہ، یہ چارج کرنے کی رفتار کو نوٹ کرنے کے قابل ہے. یہ، یقینا، بجلی کی تنصیب کے پیرامیٹرز پر منحصر ہے.

مثال کے طور پر، سب وے فلائی وہیل پر توانائی بحال کرنے والا جو ٹرین کی تیز رفتاری اور سست روی کے دوران چلتا ہے اور 15 سیکنڈ میں خارج ہوتا ہے۔ یہ خیال کیا جاتا ہے کہ فلائی وہیل اسٹوریج سسٹم سے اعلی کارکردگی حاصل کرنے کے لیے، برائے نام چارج اور خارج ہونے کا وقت ایک گھنٹے سے زیادہ نہیں ہونا چاہیے۔

FES سسٹمز کا اطلاق کافی وسیع ہے۔ انہیں لفٹنگ کے مختلف آلات پر کامیابی کے ساتھ استعمال کیا جا سکتا ہے، جس سے لوڈنگ اور ان لوڈنگ کے دوران 90% تک توانائی کی بچت ہوتی ہے۔ ان سسٹمز کو برقی ٹرانسپورٹ بیٹریوں کی تیز رفتار چارجنگ، برقی گرڈز میں فریکوئنسی اور طاقت کو مستحکم کرنے، بلاتعطل بجلی کے ذرائع، ہائبرڈ گاڑیوں وغیرہ میں مؤثر طریقے سے استعمال کیا جا سکتا ہے۔

اس سب کے ساتھ، فلائی وہیل اسٹوریج سسٹم میں نمایاں خصوصیات ہیں۔لہذا، اگر اعلی کثافت کا مواد استعمال کیا جاتا ہے، تو سٹوریج ڈیوائس کی مخصوص بجلی کی کھپت برائے نام گردش کی رفتار میں کمی کی وجہ سے کم ہو جاتی ہے۔

اگر کم کثافت والا مواد استعمال کیا جاتا ہے، تو رفتار میں اضافے کی وجہ سے بجلی کی کھپت بڑھ جاتی ہے، لیکن اس سے ویکیوم کے ساتھ ساتھ سپورٹ اور سیل کے لیے ضروریات بڑھ جاتی ہیں، اور الیکٹریکل کنورٹر زیادہ پیچیدہ ہو جاتا ہے۔

سپر فلائی وہیلز کے لیے بہترین مواد اعلیٰ طاقت والی اسٹیل بیلٹ اور ریشے دار مواد جیسے کیولر اور کاربن فائبر ہیں۔ سب سے زیادہ امید افزا مواد، جیسا کہ اوپر بیان کیا گیا ہے، نہ صرف طاقت اور کثافت کے قابل قبول پیرامیٹرز کی وجہ سے، بلکہ بنیادی طور پر ٹوٹنے میں اس کی حفاظت کی وجہ سے بھی گرافین ٹیپ بنی ہوئی ہے۔

ٹوٹ پھوٹ کا امکان تیز رفتار فلائی وہیل سسٹم کے لیے ایک بڑی رکاوٹ ہے۔ جامع مواد جو تہوں میں لپیٹے اور چپکے ہوئے ہوتے ہیں تیزی سے بکھر جاتے ہیں، پہلے چھوٹے قطر کے تنت میں تبدیل ہو جاتے ہیں جو ایک دوسرے کو فوری طور پر الجھتے اور کم کر دیتے ہیں، اور پھر چمکتے ہوئے پاؤڈر میں تبدیل ہو جاتے ہیں۔ ہل کو نقصان کے بغیر کنٹرول شدہ ٹوٹنا (حادثے کی صورت میں) انجینئرز کے اہم کاموں میں سے ایک ہے۔

پھٹنے والی توانائی کے اخراج کو ایک لپیٹے ہوئے سیال یا جیل نما اندرونی کیسنگ استر کے ذریعے کم کیا جا سکتا ہے جو فلائی وہیل کے ٹوٹنے پر توانائی کو جذب کر لے گا۔

دھماکے سے بچانے کا ایک طریقہ یہ ہے کہ فلائی وہیل کو زیر زمین رکھ دیا جائے تاکہ کسی بھی ملبے کو روکا جا سکے جو حادثے کی صورت میں گولی کی رفتار سے اڑتا ہو۔ تاہم، ایسے معاملات ہوتے ہیں جب ٹکڑوں کی پرواز زمین سے اوپر کی طرف ہوتی ہے، نہ صرف ہل بلکہ ملحقہ عمارتوں کی تباہی کے ساتھ۔

آخر میں، آئیے عمل کی طبیعیات کو دیکھتے ہیں۔گھومنے والے جسم کی حرکی توانائی کا تعین اس فارمولے سے کیا جاتا ہے:

جہاں میں گھومنے والے جسم کی جڑت کا لمحہ ہوں۔

کونیی رفتار کی نمائندگی اس طرح کی جا سکتی ہے:

مثال کے طور پر، ایک مسلسل سلنڈر کے لیے، جڑتا کا لمحہ ہے:

اور پھر فریکوئنسی f کے ذریعے ٹھوس سلنڈر کے لیے حرکی توانائی کے برابر ہے:

جہاں f فریکوئنسی ہے (انقلاب فی سیکنڈ میں)، r میٹر میں رداس ہے، m کلوگرام میں کمیت ہے۔

آئیے سمجھنے کے لیے ایک موٹی مثال لیتے ہیں۔ 3 کلو واٹ کا بوائلر 200 سیکنڈ میں پانی کو ابالتا ہے۔ 10 کلوگرام اور رداس 0.5 میٹر کے مسلسل بیلناکار فلائی وہیل کو کس رفتار سے گھومنا چاہئے تاکہ اسے روکنے کے عمل کے دوران پانی کو ابالنے کے لئے کافی توانائی موجود ہو؟ ہمارے جنریٹر کنورٹر (کسی بھی رفتار سے کام کرنے کے قابل) کی کارکردگی کو 60% ہونے دیں۔

جواب دیں۔ کیتلی کو ابالنے کے لیے درکار توانائی کی کل مقدار 200 * 3000 = 600,000 J ہے۔ کارکردگی کو مدنظر رکھتے ہوئے، 600,000 / 0.6 = 1,000,000 J۔ مندرجہ بالا فارمولے کو لاگو کرنے سے، ہمیں 201.3 انقلابات فی سیکنڈ کی قدر ملتی ہے۔

بھی دیکھو:بجلی کی صنعت کے لیے متحرک توانائی ذخیرہ کرنے والے آلات

توانائی ذخیرہ کرنے کا ایک اور جدید طریقہ: سپر کنڈکٹنگ میگنیٹک انرجی سٹوریج سسٹمز (SMES)