جدید توانائی ذخیرہ کرنے والے آلات، توانائی ذخیرہ کرنے کی سب سے عام اقسام
توانائی ذخیرہ کرنے والے آلات وہ نظام ہیں جو توانائی کو مختلف شکلوں میں ذخیرہ کرتے ہیں، جیسے الیکٹرو کیمیکل، کائنےٹک، پوٹینشل، برقی مقناطیسی، کیمیائی اور تھرمل، مثلاً ایندھن کے خلیات، بیٹریاں، کیپسیٹرز، فلائی وہیل، کمپریسڈ ہوا، ہائیڈرولک جمع کرنے والے، سپر میگنیٹ، ہائیڈروجن وغیرہ۔ .
توانائی ذخیرہ کرنے والے آلات ایک اہم وسیلہ ہیں اور اکثر ان کا استعمال بلا تعطل بجلی فراہم کرنے یا انتہائی قلیل مدتی عدم استحکام کے دوران بجلی کے نظام کو سہارا دینے کے لیے کیا جاتا ہے۔
کسی مخصوص ایپلی کیشن کے لیے درکار توانائی ذخیرہ کرنے والے آلات کے لیے بنیادی معیار یہ ہیں:
- مخصوص توانائی (Wh · kg -1 میں) اور توانائی کی کثافت (Wh · kg -1 یا Wh · l -1 میں) کے لحاظ سے توانائی کی مقدار؛
- برقی طاقت، یعنی مطلوبہ برقی بوجھ؛
- حجم اور بڑے پیمانے پر؛
- اعتبار؛
- استحکام؛
- سیکورٹی؛
- قیمت
- ری سائیکل
- ماحول پر اثر.
توانائی ذخیرہ کرنے والے آلات کا انتخاب کرتے وقت، درج ذیل خصوصیات پر غور کیا جانا چاہیے:
- مخصوص طاقت؛
- ذخیرہ کرنے کی صلاحیت؛
- مخصوص توانائی؛
- ردعمل کا وقت؛
- کارکردگی؛
- خود خارج ہونے کی شرح / چارجنگ سائیکل؛
- گرمی کی حساسیت؛
- چارج ڈسچارج زندگی؛
- ماحول پر اثر؛
- سرمایہ / آپریٹنگ اخراجات؛
- سروس
الیکٹریکل انرجی سٹوریج ڈیوائسز ٹیلی کمیونیکیشن ڈیوائسز (موبائل فونز، ٹیلی فون، واکی ٹاکیز وغیرہ)، بیک اپ پاور سسٹمز اور ہائبرڈ الیکٹرک گاڑیاں سٹوریج کے اجزاء (بیٹریز، سپر کیپیسیٹرز اور فیول سیل) کا ایک لازمی حصہ ہیں۔
توانائی ذخیرہ کرنے والے آلات، چاہے وہ برقی ہوں یا تھرمل، کو کلین کلین انرجی ٹیکنالوجیز کے طور پر تسلیم کیا جاتا ہے۔
طویل مدتی توانائی کے ذخیرے میں ایسی دنیا کی بڑی صلاحیت ہے جہاں ہوا اور شمسی توانائی نئے پاور پلانٹس کے اضافے پر حاوی ہو جاتی ہے اور آہستہ آہستہ بجلی کے دیگر ذرائع کی جگہ لے لیتی ہے۔
ہوا اور شمسی صرف مخصوص اوقات میں ہی پیدا ہوتے ہیں، اس لیے انہیں خلا کو پُر کرنے کے لیے اضافی ٹیکنالوجی کی ضرورت ہوتی ہے۔
ایک ایسی دنیا میں جہاں وقفے وقفے سے، موسمی اور غیر متوقع بجلی کی پیداوار کا حصہ بڑھ رہا ہے اور کھپت کے ساتھ غیر ہم آہنگی کا خطرہ بڑھ رہا ہے، ذخیرہ توانائی کی پیداوار اور کھپت کے درمیان تمام مرحلے کے فرق کو جذب کرکے نظام کو مزید لچکدار بناتا ہے۔
جمع کرنے والے بنیادی طور پر ایک بفر کے طور پر کام کرتے ہیں اور گرڈ اور عمارتوں میں قابل تجدید توانائی کے ذرائع کے آسان انتظام اور انضمام کی اجازت دیتے ہیں، ہوا اور سورج کی غیر موجودگی میں کچھ خود مختاری پیش کرتے ہیں۔
جنریٹر سسٹمز میں، وہ ایندھن کی بچت کر سکتے ہیں اور کم بجلی کی طلب کے دوران لوڈ کی خدمت کر کے جنریٹر کی ناکارہیوں سے بچنے میں مدد کر سکتے ہیں جب جنریٹر کم سے کم موثر ہو۔
قابل تجدید پیداوار میں اتار چڑھاو کو بفر کرنے سے، توانائی کا ذخیرہ جنریٹر کے آغاز کی تعدد کو بھی کم کر سکتا ہے۔
ہوا اور ڈیزل کے نظاموں میں جس میں زیادہ گھسنے والی طاقت ہوتی ہے (جہاں نصب ہوا ہوا کی طاقت اوسط بوجھ سے زیادہ ہوتی ہے)، یہاں تک کہ بہت کم ذخیرہ کرنے سے بھی ڈیزل اسٹارٹ اپس کی فریکوئنسی ڈرامائی طور پر کم ہوجاتی ہے۔
صنعتی توانائی ذخیرہ کرنے والے آلات کی سب سے عام اقسام:
صنعتی توانائی ذخیرہ کرنے والے آلات
الیکٹرو کیمیکل توانائی ذخیرہ کرنے والے آلات
بیٹریاں، خاص طور پر لیڈ ایسڈ بیٹریاں، توانائی کو ذخیرہ کرنے کا اہم آلہ بنی ہوئی ہیں۔
بیٹری کی بہت سی مسابقتی اقسام (نکل-کیڈمیم، نکل میٹل ہائیڈرائیڈ، لیتھیم آئن، سوڈیم سلفر، دھاتی ہوا، بہاؤ کے ذریعے بیٹریاں) کارکردگی کے ایک یا زیادہ پہلوؤں جیسے کہ زندگی، کارکردگی، توانائی کی کثافت میں لیڈ ایسڈ بیٹریوں کو پیچھے چھوڑتی ہیں۔ چارج اور ڈسچارج کی شرح، سرد موسم کی کارکردگی یا دیکھ بھال کی ضرورت ہے۔
تاہم، زیادہ تر معاملات میں، ان کی کم قیمت فی کلو واٹ فی گھنٹہ صلاحیت لیڈ ایسڈ بیٹریوں کو بہترین انتخاب بناتی ہے۔
فلائی وہیلز، الٹرا کیپیسیٹرز یا ہائیڈروجن اسٹوریج جیسے متبادل مستقبل میں تجارتی طور پر کامیاب ہو سکتے ہیں، لیکن آج یہ نایاب ہیں۔
لیتھیم آئن (Li-ion) بیٹریاں اب تمام جدید صارفین کے الیکٹرانک آلات کے لیے ایک جدید طاقت کا ذریعہ ہیں۔ پورٹیبل الیکٹرانکس کے لیے پرزمیٹک لتیم آئن بیٹریوں کی حجمی توانائی کی کثافت پچھلے 15 سالوں میں دوگنی ہو کر تین گنا ہو گئی ہے۔
جیسے جیسے لی-آئن بیٹریوں کے لیے کئی نئی ایپلی کیشنز سامنے آتی ہیں، جیسے کہ الیکٹرک گاڑیاں اور توانائی ذخیرہ کرنے کے نظام، سیل کے ڈیزائن اور کارکردگی کے تقاضے مسلسل بدل رہے ہیں اور روایتی بیٹری مینوفیکچررز کے لیے منفرد چیلنجز پیش کر رہے ہیں۔
اس طرح، ہائی انرجی، ہائی پاور کثافت لیتھیم آئن بیٹریوں کے محفوظ اور قابل اعتماد آپریشن کی اعلی مانگ ناگزیر ہو جاتی ہے۔
بجلی کی صنعت میں الیکٹرو کیمیکل توانائی ذخیرہ کرنے والے آلات کا اطلاق:
جمع کرنے والے پودے، برقی توانائی کو ذخیرہ کرنے کے لیے بیٹریوں کا استعمال
الیکٹرو کیمیکل سپر کیپیسیٹرز
سپر کیپیسیٹرز الیکٹرو کیمیکل توانائی ذخیرہ کرنے والے آلات ہیں جو سیکنڈوں میں مکمل طور پر چارج یا خارج ہوسکتے ہیں۔
ان کی اعلی طاقت کی کثافت، کم دیکھ بھال کے اخراجات، وسیع درجہ حرارت کی حد، اور ثانوی بیٹریوں کے مقابلے میں طویل ڈیوٹی سائیکل کے ساتھ، سپر کیپسیٹرز نے گزشتہ دہائی میں تحقیقی توجہ حاصل کی ہے۔
ان میں روایتی برقی ڈائی الیکٹرک کیپسیٹرز سے زیادہ توانائی کی کثافت بھی ہوتی ہے۔ایک سپر کیپیسیٹر کی ذخیرہ کرنے کی گنجائش الیکٹرولائٹ آئنوں اور بڑے سطحی رقبے کے الیکٹروڈ کے درمیان الیکٹرو اسٹاٹک علیحدگی پر منحصر ہے۔
لتیم آئن بیٹریوں کے مقابلے میں سپر کیپیسیٹرز کی کم مخصوص توانائی ان کے وسیع پیمانے پر استعمال میں رکاوٹ ہے۔
پورٹیبل الیکٹرانکس سے لے کر الیکٹرک گاڑیوں اور بڑے صنعتی آلات تک مستقبل کے سسٹمز کی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے سپر کیپیسیٹرز کی کارکردگی کو بہتر بنانا ضروری ہے۔
سپر کیپیسیٹرز تفصیل سے:
Ionists (supercapacitors) - آلہ، عملی اطلاق، فوائد اور نقصانات
کمپریسڈ ہوا توانائی ذخیرہ
کمپریسڈ ہوا توانائی کا ذخیرہ ایک وقت میں پیدا ہونے والی توانائی کو دوسرے وقت استعمال کرنے کے لیے ذخیرہ کرنے کا ایک طریقہ ہے۔ افادیت کے پیمانے پر، کم توانائی کی طلب (آف-پیک) کے دوران پیدا ہونے والی توانائی کو زیادہ مانگ (پیک لوڈ) کے ادوار کو پورا کرنے کے لیے جاری کیا جا سکتا ہے۔
کمپریسڈ ایئر آئسوتھرمل اسٹوریج (CAES) ایک نئی ٹیکنالوجی ہے جو روایتی (ڈائیبیٹک یا اڈیبیٹک) نظاموں کی کچھ حدود کو دور کرنے کی کوشش کرتی ہے۔
کریوجینک توانائی کا ذخیرہ
برطانیہ 250 میگاواٹ مائع ہوا کا ذخیرہ بنانے کا منصوبہ رکھتا ہے۔ اسے قابل تجدید توانائی کے ذرائع کے پارک کے ساتھ ملایا جائے گا اور ان کی رکاوٹوں کی تلافی کی جائے گی۔
کمیشننگ 2022 کے لیے شیڈول ہے۔ کرائیوجینک انرجی اسٹوریج یونٹ مانچسٹر کے قریب ٹریفورڈ انرجی پارک کے ساتھ مل کر کام کریں گے، جہاں بجلی کی پیداوار کا حصہ فوٹو وولٹک پینلز اور ونڈ ٹربائنز سے حاصل ہوتا ہے۔
یہ ذخیرہ کرنے کی سہولت ان قابل تجدید توانائی کے ذرائع کے استعمال میں رکاوٹوں کی تلافی کرے گی۔
اس تنصیب کے آپریشن کا اصول ایئر کنڈیشنر کو تبدیل کرنے کے دو چکروں پر مبنی ہوگا۔
برقی توانائی ہوا میں کھینچنے اور پھر اسے بہت کم درجہ حرارت (-196 ڈگری) تک ٹھنڈا کرنے کے لیے استعمال کی جائے گی جب تک کہ یہ مائع نہ بن جائے۔ اس کے بعد اسے بڑے، موصل، کم دباؤ والے ٹینکوں میں محفوظ کیا جائے گا جو خاص طور پر اس استعمال کے لیے بنائے گئے ہیں۔
دوسرا دور اس وقت ہوگا جب برقی توانائی کی ضرورت ہوگی۔ کرائیوجینک مائع کو ہیٹ ایکسچینجر کے ذریعہ بخارات کو جاری رکھنے اور اسے گیس کی حالت میں واپس کرنے کے لیے گرم کیا جاتا ہے۔
کرائیوجینک مائع کے بخارات سے گیس کا حجم بڑھتا ہے، جو بجلی پیدا کرنے والی ٹربائنوں کو چلاتا ہے۔
متحرک توانائی ذخیرہ کرنے والے آلات
فلائی وہیل ایک گھومنے والا مکینیکل آلہ ہے جو گردشی توانائی کو ذخیرہ کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ فلائی وہیل وقت کے ساتھ وقفے وقفے سے توانائی کے ذرائع سے توانائی حاصل کر سکتی ہے اور گرڈ کو برقی توانائی کی مسلسل فراہمی فراہم کر سکتی ہے۔
فلائی وہیل انرجی اسٹوریج سسٹم ان پٹ برقی توانائی کا استعمال کرتے ہیں جو حرکی توانائی کے طور پر محفوظ کی جاتی ہے۔
اگرچہ مکینیکل سسٹمز کی فزکس اکثر کافی آسان ہوتی ہے (جیسے فلائی وہیل کو موڑنا یا وزن اٹھانا)، وہ ٹیکنالوجیز جو ان قوتوں کو موثر اور موثر طریقے سے استعمال کرنے کے قابل بناتی ہیں خاص طور پر جدید ہیں۔
ہائی ٹیک مواد، جدید ترین کمپیوٹر کنٹرول سسٹم اور جدید ڈیزائن ان سسٹمز کو حقیقی ایپلی کیشنز کے لیے موزوں بناتے ہیں۔
تجارتی حرکی ذخیرہ کرنے کے لیے UPS نظام تین ذیلی نظاموں پر مشتمل ہے:
- توانائی ذخیرہ کرنے والے آلات، عام طور پر ایک فلائی وہیل؛
- تقسیم کے آلات؛
- ایک علیحدہ جنریٹر جو توانائی کے ذخیرہ کرنے کی گنجائش پر غلطی برداشت کرنے والی طاقت فراہم کرنے کے لیے شروع کیا جا سکتا ہے۔
فلائی وہیل کو بیک اپ جنریٹر کے ساتھ مربوط کیا جا سکتا ہے، جو مکینیکل سسٹمز کو براہ راست جوڑ کر اعتبار کو بہتر بناتا ہے۔
ان آلات کے بارے میں مزید:
بجلی کی صنعت کے لیے متحرک توانائی ذخیرہ کرنے والے آلات
فلائی وہیل (کائنیٹک) توانائی ذخیرہ کرنے والے آلات کس طرح ترتیب دیے جاتے ہیں اور کام کرتے ہیں۔
پاور گرڈز کے لیے ہائی ٹمپریچر سپر کنڈکٹنگ میگنیٹک انرجی سٹوریج (SMES):
سپر کنڈکٹنگ مقناطیسی توانائی ذخیرہ کرنے کے نظام کیسے کام کرتے ہیں اور کام کرتے ہیں۔