नमकीन सौर ऊर्जा

सौर ऊर्जा का निष्कर्षण और उपयोग ऊर्जा के दृष्टिकोण से मनुष्य की सबसे महत्वपूर्ण उपलब्धियों में से एक है। अब मुख्य कठिनाई सौर ऊर्जा एकत्र करने में भी नहीं है, लेकिन इसके भंडारण और वितरण में है। यदि इस मुद्दे को हल किया जा सकता है, तो पारंपरिक जीवाश्म ईंधन उद्यमों को सेवानिवृत्त किया जा सकता है।

SolarReserve एक कंपनी है जो सौर ऊर्जा संयंत्रों में पिघले हुए नमक का उपयोग करती है और भंडारण समस्याओं के वैकल्पिक समाधान पर काम कर रही है। बिजली पैदा करने के लिए सौर ऊर्जा का उपयोग करने और फिर इसे सौर पैनलों में संग्रहीत करने के बजाय, SolarReserve यह सुझाव देता है कि इसे भंडारण उपकरणों (टावरों) को गर्म करने के लिए पुनर्निर्देशित किया जाए। ऊर्जा टॉवर ऊर्जा प्राप्त करेगा और स्टोर करेगा। तरल रूप में पिघला हुआ नमक रहने की क्षमता इसे सही थर्मल स्टोरेज उत्पाद बनाती है ।

कंपनी का लक्ष्य यह साबित करना है कि इसकी तकनीक सौर ऊर्जा को घड़ी के चारों ओर काम करने वाली ऊर्जा का एक किफायती स्रोत बना सकती है (जैसे कि किसी जीवाश्म ईंधन संयंत्र)। केंद्रित धूप टॉवर में नमक को 566 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करती है, और इसे एक विशाल अछूता टैंक में संग्रहीत किया जाता है जब तक कि टरबाइन को शुरू करने के लिए भाप बनाने के लिए इसका उपयोग नहीं किया जाता है।

हालाँकि, पहले चीजें पहले।

शुरुआत

सोलर इकोर्वस के प्रमुख टेक्नोलॉजिस्ट विलियम गोल्ड ने 20 साल से अधिक समय तक पिघले हुए नमक के साथ सीएसपी तकनीक (संकेंद्रित सौर ऊर्जा) विकसित करने में खर्च किया। 1990 के दशक में, वह सोलर दो प्रदर्शन संयंत्र के लिए परियोजना प्रबंधक थे, जो कि मोवेलेव रेगिस्तान में अमेरिकी ऊर्जा विभाग के समर्थन के साथ बनाया गया था। एक दशक पहले, भवन की जाँच की गई थी, जिसमें हेलियोस्टेट्स का उपयोग करके वाणिज्यिक ऊर्जा उत्पादन की संभावना के बारे में सैद्धांतिक गणना की पुष्टि की गई थी। गॉल्ड का कार्य एक ऐसी ही परियोजना को विकसित करना था जिसमें भाप के बजाय गर्म नमक का उपयोग किया जाता है, और यह भी सबूत खोजने के लिए कि ऊर्जा संग्रहीत की जा सकती है।

पिघले हुए नमक के भंडारण के लिए एक टैंक का चयन करते समय, गॉल्ड दो विकल्पों के बीच झिझकते थे: पारंपरिक जीवाश्म-ईंधन बिजली संयंत्रों और रॉकेटेटीन में अनुभव के साथ एक बॉयलर निर्माता, जिसने नासा के लिए रॉकेट इंजन का उत्पादन किया था। रॉकेट वैज्ञानिकों के पक्ष में चुनाव किया गया था। आंशिक रूप से इस तथ्य के कारण कि उनके कैरियर की शुरुआत में, गॉल्ड ने विशाल निर्माण कंपनी Bechtel में एक परमाणु इंजीनियर के रूप में काम किया, जो कैलिफोर्निया सैन ओनॉफ़्रे रिएक्टरों पर काम करता था। और उसने सोचा कि वह अधिक विश्वसनीय तकनीक नहीं खोजेगा।

जेट इंजन नोजल, जिसमें से गर्म गैसें निकलती हैं, वास्तव में दो गोले (आंतरिक और बाहरी) होते हैं, मिल्ड चैनलों में जिनमें ईंधन के घटक तरल चरण में पंप होते हैं, धातु को ठंडा करते हैं और नोजल को पिघलने से रोकते हैं। इस तरह के उपकरणों के विकास और उच्च तापमान धातु विज्ञान के क्षेत्र में काम करने के लिए रॉकेटडेन का अनुभव सौर ऊर्जा संयंत्र में पिघले हुए नमक का उपयोग करने के लिए प्रौद्योगिकी विकसित करने में उपयोगी था।

10 मेगावाट की सौर दो परियोजना कई वर्षों से सफलतापूर्वक संचालित हो रही है और 1999 में इस विचार की व्यवहार्यता की पुष्टि करते हुए इसका डीमोशन किया गया था। जैसा कि विलियम गोल्ड खुद मानते हैं, परियोजना में कुछ समस्याएं थीं जिन्हें हल करने की आवश्यकता थी। लेकिन सोलर टू में इस्तेमाल की जाने वाली कोर तकनीक भी क्रिसेंट ड्यून्स जैसे आधुनिक स्टेशनों में काम करती है। नाइट्रेट लवण और ऑपरेटिंग तापमान का मिश्रण समान है, अंतर केवल स्टेशन के पैमाने में है।

पिघला हुआ नमक प्रौद्योगिकी का लाभ यह है कि यह आपको मांग पर बिजली की आपूर्ति करने की अनुमति देता है, न कि केवल जब सूरज चमक रहा हो। नमक कई महीनों तक गर्मी बनाए रख सकता है, इसलिए कभी-कभी बादल दिन बिजली की उपलब्धता को प्रभावित नहीं करता है। इसके अलावा, बिजली संयंत्र से उत्सर्जन कम से कम है और निश्चित रूप से, प्रक्रिया के उप-उत्पाद के रूप में उत्पन्न खतरनाक अपशिष्ट नहीं हैं।

कार्य सिद्धांत

सौर ऊर्जा संयंत्र 647.5 हेक्टेयर (यह 900 से अधिक फुटबॉल के मैदानों) पर स्थापित 10,347 दर्पणों (हेलियोस्टेट्स) का उपयोग करता है, जो कि केंद्रीय टॉवर 195 मीटर ऊँचे और नमक "भराई" से सूर्य के प्रकाश को केंद्रित करता है। इस नमक को सूरज द्वारा 565 ° C तक गर्म किया जाता है, और गर्मी को संग्रहित किया जाता है और फिर इसका उपयोग पानी को भाप में परिवर्तित करने और जनरेटर का संचालन करने के लिए किया जाता है।



दर्पण को हेलियोस्टैट्स कहा जाता है, क्योंकि उनमें से प्रत्येक को प्रकाश की किरण को ठीक से निर्देशित करने के लिए झुका और घुमाया जा सकता है। संकेंद्रित वृत्तों में स्थित, वे केंद्रीय टॉवर के ऊपरी भाग में "रिसीवर" पर सूर्य का प्रकाश केंद्रित करते हैं। टॉवर खुद नहीं जलाया जाता है, रिसीवर के पास एक मैट ब्लैक रंग होता है। टैंक को गर्म करने वाले सूर्य के प्रकाश की सांद्रता के कारण चमक प्रभाव ठीक-ठीक पैदा होता है। गर्म नमक 16 हजार वर्ग मीटर की क्षमता के साथ एक स्टेनलेस स्टील टैंक में बहता है।


heliostat

नमक, जो पानी की तरह ही इन तापमानों पर दिखता है और बहता है, मानक टर्बो-जनरेटर के लिए भाप उत्पन्न करने के लिए हीट एक्सचेंजर से गुजरता है। टैंक में 10 घंटे के लिए जनरेटर संचालित करने के लिए पर्याप्त पिघला हुआ नमक होता है। यह 1,100 मेगावाट घंटे के भंडारण की मात्रा है, या अक्षय ऊर्जा को स्टोर करने के लिए स्थापित सबसे बड़ी लिथियम-आयन बैटरी प्रणालियों की तुलना में लगभग 10 गुना अधिक है।

कठिन रास्ता

विचार के वादे के बावजूद, यह नहीं कहा जा सकता है कि SolarReserve सफल रहा। कई मायनों में, कंपनी एक स्टार्टअप बनी रही। हालांकि एक स्टार्टअप हर दृष्टि से ऊर्जावान और जीवंत है। आखिरकार, आप पहली चीज देखेंगे जब आप क्रिसेंट ड्यून्स पावर स्टेशन की ओर देखेंगे तो प्रकाश होगा। इतना उज्ज्वल कि उसे देखना असंभव है। रेनो और लास वेगास के छोटे शहर के बीच लगभग आधे रास्ते में नेवादा के रेगिस्तानी इलाकों में 195 मीटर का टॉवर, गर्व से प्रकाश स्रोत के रूप में कार्य करता है।


यहां से लगभग एक घंटे की ड्राइव पर प्रसिद्ध ज़ोन 51 है, जो एक गुप्त सैन्य सुविधा थी, जिसे अमेरिकी सरकार के हाथों से एलियंस को "बचाने" के लिए इस गर्मी में पूरे इंटरनेट पर तूफान की धमकी दी गई थी। ऐसा पड़ोस इस तथ्य की ओर जाता है कि जो यात्री असामान्य रूप से उज्ज्वल चमक देखते हैं वे कभी-कभी स्थानीय निवासियों से पूछते हैं कि क्या उन्होंने कुछ असामान्य या विदेशी भी देखा है। और फिर वे यह जानने के लिए ईमानदारी से परेशान हैं कि यह सिर्फ एक सौर ऊर्जा स्टेशन है, जो लगभग 3 किमी चौड़े दर्पण के क्षेत्र से घिरा है।

सरकार की ओर से ऋण और NV ऊर्जा, नेवादा की मुख्य उपयोगिता कंपनी से निवेश के साथ क्रिसेंट टिब्बा का निर्माण 2011 में शुरू हुआ। और उन्होंने योजना बनाई की तुलना में लगभग दो साल बाद 2015 में एक बिजली संयंत्र बनाया। लेकिन निर्माण के बाद भी, सब कुछ सुचारू रूप से नहीं चला। उदाहरण के लिए, पहले दो वर्षों में, हेलियोस्टेट्स के लिए पंप और ट्रांसफार्मर, जो पर्याप्त शक्तिशाली नहीं थे, अक्सर टूट गए और ठीक से काम नहीं किया। इसलिए, क्रिसेंट ड्यून्स पर बिजली उत्पादन ऑपरेशन के पहले वर्षों में योजनाबद्ध से कम था।

एक और कठिनाई थी - पक्षियों के साथ। केंद्रित धूप की "दृष्टि" के तहत, दुर्भाग्यपूर्ण पक्षी धूल में बदल गया । SolarReserve के प्रतिनिधियों के अनुसार, उनका पावर प्लांट पक्षियों के नियमित और बड़े पैमाने पर "दाह संस्कार" से बचने में कामयाब रहा। कई राष्ट्रीय संगठनों के साथ मिलकर, बिजली संयंत्र के लिए किसी भी संभावित खतरे को कम करने के लिए एक विशेष योजना विकसित की गई है। यह कार्यक्रम 2011 में अनुमोदित किया गया था और इसे पक्षियों और चमगादड़ों के लिए संभावित जोखिम को कम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

लेकिन क्रिसेंट ड्यून्स के लिए सबसे बड़ी समस्या गर्म नमक भंडारण टैंक में रिसाव था, जिसे 2016 के अंत में खोजा गया था। प्रौद्योगिकी के अनुसार, टैंक के तल पर तोरणों पर आराम करने वाली एक विशालकाय अंगूठी रिसीवर से आने पर पिघला हुआ नमक वितरित करती है। पाइलों को खुद फर्श पर वेल्डेड करना पड़ता था, और रिंग के लिए विस्थापन की संभावना आवश्यक थी, क्योंकि तापमान परिवर्तन के कारण सामग्री का विस्तार / संकुचन होता है। इसके बजाय, इंजीनियरों द्वारा की गई एक गलती के कारण, पूरे खेत को एक साथ उबला हुआ था। नतीजतन, तापमान में बदलाव के साथ, टैंक का तल खिसक गया और लीक हो गया।

प्रति सील पिघला हुआ नमक का रिसाव विशेष रूप से खतरनाक नहीं है। जब यह टैंक के नीचे बजरी की परत में प्रवेश करता है, तो पिघल तुरंत ठंडा हो जाता है, नमक में बदल जाता है। हालांकि, बिजली संयंत्र को बंद करने में आठ महीने की देरी हुई। रिसाव के कारणों, घटना के अपराधियों, आपातकाल के परिणामों और अन्य मुद्दों का अध्ययन किया गया।

SolarReserve की परेशानी यहीं खत्म नहीं हुई। 2018 में प्लांट की क्षमता योजनाबद्ध तरीके से कम थी, जिसमें 51.9% के नियोजित पावर फैक्टर की तुलना में 20.3% का औसत पावर फैक्टर था, जिसके परिणामस्वरूप, यूएस नेशनल रिन्यूएबल एनर्जी लेबोरेटरी (NREL) ने परियोजना की लागत का 12 महीने का अध्ययन शुरू किया। CSP, प्रदर्शन के मुद्दों और आकस्मिकताओं पर ध्यान केंद्रित कर रहा है। नतीजतन, पहले तो कंपनी पर मुकदमा चलाया गया और अपना नेतृत्व बदलने के लिए मजबूर किया गया, और 2019 में उन्हें अपने दिवालियापन को स्वीकार करने के लिए मजबूर किया गया ।

यह अभी खत्म नहीं हुआ है

लेकिन इससे भी प्रौद्योगिकी के विकास पर कोई असर नहीं पड़ा। आखिरकार, अन्य देशों में भी इसी तरह की परियोजनाएं हैं। उदाहरण के लिए, इसी तरह की तकनीकों का उपयोग सौर पार्क में किया जाता है जिसका नाम मोहम्मद इब्ने रशीद अल मकतूम के नाम पर रखा गया है - जो दुनिया में सौर ऊर्जा संयंत्रों का सबसे बड़ा नेटवर्क है, जो दुबई में एक ही स्थान पर एकजुट है। या यूं कहें कि मोरक्को। संयुक्त राज्य अमेरिका की तुलना में अधिक धूप के दिन हैं, और इसलिए बिजली संयंत्र की दक्षता अधिक होनी चाहिए। और पहले परिणाम बताते हैं कि यह सच है।

मोरक्को में 150-मेगावॉट सीएसपी नूर III टॉवर ऑपरेशन के पहले कुछ महीनों में अपनी नियोजित क्षमता और भंडारण क्षमता से अधिक था। Xavier Lara, सीनियर कंसल्टेंट, CSP Empresarios Agrupados Engineering Group (EA) का कहना है कि टॉवर ऊर्जा भंडारण परियोजनाओं के वित्तपोषण की लागत उम्मीदों के अनुरूप है।


पिछले साल दिसंबर में लॉन्च किया गया नूर III पावर प्लांट उल्लेखनीय प्रदर्शन करता है। स्पेनिश सेनियर और चीनी ऊर्जा निर्माण निगम SEPCO द्वारा स्थापित नूर III, दुनिया का सबसे बड़ा परिचालन टॉवर संयंत्र और पिघले हुए नमक भंडारण प्रौद्योगिकी का दूसरा सबसे बड़ा एकीकरण है।

विशेषज्ञों का मानना ​​है कि प्रदर्शन, उत्पादन और भंडारण के एकीकरण के लचीलेपन के बारे में विश्वसनीय नूर III प्रदर्शन डेटा सीएसपी टॉवर और भंडारण की विश्वसनीयता समस्याओं को कम करना चाहिए और भविष्य की परियोजनाओं के लिए पूंजी की लागत को कम करना चाहिए। चीन में, सरकार पहले ही भंडारण के साथ 6,000 मेगावाट सीएसपी बनाने के लिए एक कार्यक्रम की घोषणा कर चुकी है। SolarReserve राज्य के स्वामित्व वाले शेनहुआ ​​समूह के साथ साझेदारी कर रहा है, जो कोयले से चलने वाला एक बिजली संयंत्र है, जो 1,000 मेगावाट सीएसपी पिघला हुआ नमक उत्पादन विकसित करता है। लेकिन क्या ऐसे स्टोरेज टॉवर आगे भी बनाए जाएंगे? प्रश्न।

हालांकि, दूसरे दिन, बिल गेट्स की हेलियोजन कंपनी ने केंद्रित सौर ऊर्जा के उपयोग में अपनी सफलता की घोषणा की। हीलियोजन तापमान को 565 ° C से 1000 ° C तक बढ़ाने में सक्षम था। इस प्रकार, सीमेंट, स्टील, पेट्रोकेमिकल उत्पादों के उत्पादन में सौर ऊर्जा का उपयोग करने की संभावना को खोलना।

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