नमकीन सौर ऊर्जा

सौर ऊर्जा का निष्कर्षण और उपयोग ऊर्जा की दृष्टि से सबसे महत्वपूर्ण मानवीय उपलब्धियों में से एक है। अब मुख्य कठिनाई सौर ऊर्जा एकत्र करने में भी नहीं, बल्कि उसके भंडारण और वितरण में है। यदि इस मुद्दे को हल किया जा सकता है, तो पारंपरिक जीवाश्म ईंधन उद्योगों को सेवानिवृत्त किया जा सकता है।

सोलररिजर्व एक ऐसी कंपनी है जो सौर ऊर्जा संयंत्रों में पिघले हुए नमक का उपयोग करने का प्रस्ताव रखती है और भंडारण समस्याओं के वैकल्पिक समाधान पर काम कर रही है। बिजली उत्पन्न करने और फिर इसे सौर पैनलों में संग्रहीत करने के लिए सौर ऊर्जा का उपयोग करने के बजाय, सोलररिजर्व इसे थर्मल स्टोरेज डिवाइस (टावरों) पर पुनर्निर्देशित करने का प्रस्ताव करता है। ऊर्जा टावर ऊर्जा प्राप्त करेगा और संग्रहीत करेगा। पिघले हुए नमक की तरल रूप में रहने की क्षमता इसे एक आदर्श थर्मल भंडारण माध्यम बनाती है।.

कंपनी का लक्ष्य यह साबित करना है कि उसकी तकनीक सौर ऊर्जा को एक किफायती ऊर्जा स्रोत बना सकती है जो चौबीसों घंटे संचालित होती है (किसी भी जीवाश्म ईंधन बिजली संयंत्र की तरह)। संकेंद्रित सूर्य की रोशनी टावर में नमक को 566°C तक गर्म कर देती है, जिसे एक विशाल इंसुलेटेड टैंक में तब तक संग्रहीत किया जाता है जब तक कि इसका उपयोग टरबाइन को चलाने के लिए भाप बनाने के लिए नहीं किया जाता है।

हालाँकि, पहले चीजें पहले।

शुरू

सोलररिजर्व के मुख्य प्रौद्योगिकीविद्, विलियम गोल्ड ने पिघला हुआ नमक सीएसपी (केंद्रित सौर ऊर्जा) प्रौद्योगिकी विकसित करने में 20 से अधिक वर्षों का समय बिताया है। 1990 के दशक में, वह मोजावे रेगिस्तान में अमेरिकी ऊर्जा विभाग द्वारा समर्थित सोलर टू प्रदर्शन सुविधा के लिए परियोजना प्रबंधक थे। एक दशक पहले, वहां एक संरचना का परीक्षण किया गया था, जिसने हेलियोस्टैट्स का उपयोग करके वाणिज्यिक ऊर्जा उत्पादन की संभावना के बारे में सैद्धांतिक गणना की पुष्टि की थी। गोल्ड की चुनौती एक समान डिज़ाइन विकसित करने की थी जिसमें भाप के बजाय गर्म नमक का उपयोग किया गया था, और इस बात का सबूत ढूंढना था कि ऊर्जा संरक्षित की जा सकती है।

पिघले हुए नमक को स्टोर करने के लिए एक कंटेनर का चयन करते समय, गोल्ड दो विकल्पों के बीच दुविधा में था: पारंपरिक जीवाश्म ईंधन बिजली संयंत्रों में अनुभव वाला एक बॉयलर निर्माता, और रॉकेटडाइन, जिसने नासा के लिए रॉकेट इंजन बनाया। चुनाव रॉकेट वैज्ञानिकों के पक्ष में किया गया था। आंशिक रूप से क्योंकि गोल्ड ने अपने करियर की शुरुआत में कैलिफोर्निया के सैन ओनोफ्रे रिएक्टरों पर काम करते हुए निर्माण कंपनी बेचटेल के लिए एक परमाणु इंजीनियर के रूप में काम किया था। और उनका मानना ​​था कि उन्हें इससे अधिक विश्वसनीय तकनीक नहीं मिलेगी।

जेट इंजन का नोजल, जिसमें से गर्म गैसें निकलती हैं, वास्तव में दो गोले (आंतरिक और बाहरी) से बने होते हैं, जिनके मिल्ड चैनलों में ईंधन घटकों को तरल चरण में पंप किया जाता है, जो धातु को ठंडा करता है और नोजल को पिघलने से बचाता है। समान उपकरणों को विकसित करने और उच्च तापमान धातु विज्ञान में काम करने में रॉकेटडाइन का अनुभव सौर ऊर्जा संयंत्र में पिघले नमक का उपयोग करने के लिए तकनीक विकसित करते समय काम आया।

10 मेगावाट सोलर टू परियोजना कई वर्षों तक सफलतापूर्वक संचालित हुई और 1999 में इसे बंद कर दिया गया, जिससे इस विचार की व्यवहार्यता की पुष्टि हुई। जैसा कि विलियम गोल्ड स्वयं स्वीकार करते हैं, परियोजना में कुछ समस्याएं थीं जिन्हें हल करने की आवश्यकता थी। लेकिन सोलर टू में उपयोग की जाने वाली मुख्य तकनीक क्रिसेंट ड्यून्स जैसे आधुनिक स्टेशनों में भी काम करती है। नाइट्रेट लवणों का मिश्रण और परिचालन तापमान समान हैं, अंतर केवल स्टेशन के पैमाने पर है।

पिघला हुआ नमक प्रौद्योगिकी का लाभ यह है कि यह मांग पर बिजली वितरित करने की अनुमति देता है, न कि केवल तब जब सूरज चमक रहा हो। नमक महीनों तक गर्मी बरकरार रख सकता है, इसलिए कभी-कभार बादल छाए रहने से बिजली की उपलब्धता प्रभावित नहीं होती है। इसके अतिरिक्त, बिजली संयंत्र का उत्सर्जन न्यूनतम है, और निश्चित रूप से प्रक्रिया के उपोत्पाद के रूप में कोई खतरनाक अपशिष्ट उत्पन्न नहीं होता है।

काम के सिद्धांत

सौर ऊर्जा संयंत्र 10 मीटर ऊंचे और नमक से भरे एक केंद्रीय टॉवर पर सूर्य के प्रकाश को केंद्रित करने के लिए 347 हेक्टेयर (जो कि 647,5 से अधिक फुटबॉल मैदानों के आकार के बराबर है) में फैले 900 दर्पणों (हेलियोस्टैट्स) का उपयोग करता है। इस नमक को सूर्य की किरणों द्वारा 195°C तक गर्म किया जाता है और गर्मी को संग्रहित किया जाता है और फिर पानी को भाप में परिवर्तित करने और बिजली पैदा करने के लिए जनरेटर चलाने के लिए उपयोग किया जाता है।

दर्पणों को हेलियोस्टैट्स कहा जाता है क्योंकि प्रत्येक दर्पण अपने प्रकाश की किरण को सटीक रूप से निर्देशित करने के लिए झुक और घूम सकता है। संकेंद्रित वृत्तों में व्यवस्थित, वे केंद्रीय टॉवर के शीर्ष पर एक "रिसीवर" पर सूर्य के प्रकाश को केंद्रित करते हैं। टावर स्वयं चमकता नहीं है; रिसीवर मैट ब्लैक है। चमक प्रभाव सटीक रूप से कंटेनर को गर्म करने वाले सूर्य के प्रकाश की सांद्रता के कारण होता है। गर्म नमक 16 हजार वर्ग मीटर की क्षमता वाले स्टेनलेस स्टील टैंक में बहता है।

हेलियोस्टैट

नमक, जो इन तापमानों पर पानी की तरह दिखता है और बहता है, एक मानक टर्बोजेनरेटर चलाने के लिए भाप का उत्पादन करने के लिए हीट एक्सचेंजर से गुजरता है। टैंक में जनरेटर को 10 घंटे तक चलाने के लिए पर्याप्त पिघला हुआ नमक है। यह 1100 मेगावाट-घंटे भंडारण के बराबर है, या नवीकरणीय ऊर्जा को संग्रहीत करने के लिए स्थापित की गई सबसे बड़ी लिथियम-आयन बैटरी प्रणालियों से लगभग 10 गुना अधिक है।

कठिन रास्ता

विचार के वादे के बावजूद, यह नहीं कहा जा सकता कि सोलररिजर्व ने सफलता हासिल कर ली है। कई मायनों में, कंपनी एक स्टार्टअप बनी रही। हालांकि स्टार्टअप हर मायने में ऊर्जावान और उज्ज्वल है। आख़िरकार, जब आप क्रिसेंट ड्यून्स पावर प्लांट की ओर देखते हैं तो सबसे पहली चीज़ जो आप देखते हैं वह प्रकाश है। इतना चमकीला कि उसे देख पाना नामुमकिन है. प्रकाश का स्रोत 195 मीटर का एक टॉवर है, जो नेवादा के रेगिस्तानी इलाकों से ऊपर गर्व से ऊंचा है, जो रेनो और लास वेगास के छोटे शहर के बीच लगभग आधा है।

निर्माण के विभिन्न चरणों में बिजली संयंत्र कैसा दिखता था
2012, निर्माण की शुरुआत

2014, परियोजना पूरी होने के करीब है

दिसंबर 2014, क्रिसेंट ड्यून्स उपयोग के लिए लगभग तैयार है

तैयार स्टेशन

यहां से लगभग एक घंटे की ड्राइव पर प्रसिद्ध एरिया 51 है, जो एक गुप्त सैन्य सुविधा है, जिसे अमेरिकी सरकार के हाथों से एलियंस को "बचाने" के लिए पूरे इंटरनेट ने इस गर्मी में तूफान लाने की धमकी दी थी। यह निकटता इस तथ्य की ओर ले जाती 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 यहां तक ​​कि विदेशी देखा है। और फिर वे यह जानकर बहुत परेशान हुए कि यह सिर्फ एक सौर ऊर्जा संयंत्र है, जो लगभग 3 किमी चौड़े दर्पणों के एक क्षेत्र से घिरा हुआ है।

क्रिसेंट ड्यून्स का निर्माण 2011 में सरकार से ऋण और नेवादा की मुख्य उपयोगिता कंपनी एनवी एनर्जी के निवेश से शुरू हुआ। और बिजली संयंत्र योजना से लगभग दो साल बाद, 2015 में बनाया गया था। लेकिन निर्माण के बाद भी सब कुछ सुचारू नहीं रहा. उदाहरण के लिए, पहले दो वर्षों में, हेलियोस्टैट के लिए पंप और ट्रांसफार्मर, जो पर्याप्त शक्तिशाली नहीं थे, अक्सर खराब हो जाते थे और ठीक से काम नहीं करते थे। इसलिए, ऑपरेशन के शुरुआती वर्षों में क्रिसेंट ड्यून्स में बिजली उत्पादन योजना से कम था।

एक और कठिनाई थी - पक्षियों के साथ। संकेंद्रित सूर्य के प्रकाश की "दृष्टि" के तहत गिरना, दुर्भाग्यपूर्ण पक्षी धूल में बदल गया. सोलररिजर्व के प्रतिनिधियों के अनुसार, उनका बिजली संयंत्र पक्षियों के नियमित और सामूहिक "दाह संस्कार" से बचने में कामयाब रहा। बिजली संयंत्र के लिए किसी भी संभावित खतरे को कम करने के लिए कई राष्ट्रीय संगठनों के साथ मिलकर एक विशेष योजना विकसित की गई थी। इस कार्यक्रम को 2011 में मंजूरी दी गई थी और इसे पक्षियों और चमगादड़ों के लिए संभावित जोखिमों को कम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

लेकिन क्रिसेंट ड्यून्स के लिए सबसे बड़ी समस्या 2016 के अंत में खोजे गए गर्म नमक भंडारण टैंक में रिसाव थी। प्रौद्योगिकी पिघले हुए नमक को एक पात्र से बहते समय वितरित करने के लिए टैंक के तल पर तोरणों द्वारा समर्थित एक विशाल रिंग का उपयोग करती है। तोरणों को स्वयं फर्श पर वेल्ड किया जाना था, और रिंग को हिलने में सक्षम होना आवश्यक था क्योंकि तापमान परिवर्तन के कारण सामग्री फैलती/सिकुड़ती थी। इसके बजाय, इंजीनियरों की एक त्रुटि के कारण, पूरी चीज़ को एक साथ कसकर वेल्ड किया गया था। परिणामस्वरूप, तापमान में बदलाव के साथ, टैंक का निचला हिस्सा ढीला हो गया और रिसाव होने लगा।

पिघले हुए नमक का रिसाव अपने आप में विशेष खतरनाक नहीं है। जब यह टैंक के नीचे बजरी की परत से टकराया, तो पिघल तुरंत ठंडा हो गया और नमक में बदल गया। हालाँकि, बिजली संयंत्र का शटडाउन आठ महीने तक खिंच गया। रिसाव के कारणों, घटना के लिए जिम्मेदार लोगों, आपातकाल के परिणामों और अन्य मुद्दों का अध्ययन किया गया।

सोलररिजर्व की मुसीबतें यहीं खत्म नहीं हुईं। 2018 में संयंत्र का प्रदर्शन लक्ष्य से नीचे गिर गया, 20,3% के नियोजित क्षमता कारक की तुलना में 51,9% की औसत क्षमता कारक के साथ, सी। परिणामस्वरूप, यूएस नेशनल रिन्यूएबल एनर्जी लेबोरेटरी (एनआरईएल) ने 12 महीने का लागत अध्ययन शुरू किया परियोजना सीएसपी, प्रदर्शन के मुद्दों और अप्रत्याशित लागतों पर ध्यान केंद्रित करती है। परिणामस्वरूप, कंपनी पर पहले मुकदमा किया गया और प्रबंधन बदलने के लिए मजबूर किया गया, और 2019 में उन्हें अपनी बात स्वीकार करने के लिए पूरी तरह से मजबूर होना पड़ा दिवालियापन.

यह अभी तक खत्म नहीं हुआ है

लेकिन इससे भी प्रौद्योगिकी के विकास में कोई रुकावट नहीं आई। आख़िरकार, अन्य देशों में भी ऐसी ही परियोजनाएँ हैं। उदाहरण के लिए, इसी तरह की तकनीकों का उपयोग मोहम्मद बिन राशिद अल मकतूम सोलर पार्क में किया जाता है - जो दुबई में एक ही स्थान पर एकजुट होकर सौर ऊर्जा संयंत्रों का दुनिया का सबसे बड़ा नेटवर्क है। या, कहें, मोरक्को। वहाँ संयुक्त राज्य अमेरिका की तुलना में और भी अधिक धूप वाले दिन हैं, और इसलिए बिजली संयंत्र की दक्षता अधिक होनी चाहिए। और पहले नतीजे बताते हैं कि वास्तव में यही मामला है।

मोरक्को में 150 मेगावाट सीएसपी नूर III टावर ने संचालन के पहले कुछ महीनों में प्रदर्शन और भंडारण क्षमता के लक्ष्य को पार कर लिया। और टावर ऊर्जा भंडारण परियोजनाओं के वित्तपोषण की लागत अपेक्षित अनुमानों के अनुरूप है, सीएसपी इंजीनियरिंग ग्रुप एम्प्रेसारियोस एग्रुपडोस (ईए) के वरिष्ठ सलाहकार जेवियर लारा ने आश्वासन दिया।

नूर III पावर प्लांट



पिछले साल दिसंबर में चालू हुए नूर III बिजली संयंत्र ने उल्लेखनीय प्रदर्शन किया है। स्पेन के SENER और चीन के ऊर्जा निर्माण निगम SEPCO द्वारा स्थापित नूर III, दुनिया का सबसे बड़ा परिचालन टॉवर संयंत्र है और पिघला हुआ नमक भंडारण प्रौद्योगिकी को एकीकृत करने वाला दूसरा है।

विशेषज्ञों का मानना ​​है कि प्रदर्शन, उत्पादन लचीलेपन और भंडारण एकीकरण पर नूर III के मजबूत प्रारंभिक प्रदर्शन डेटा से सीएसपी टावर और भंडारण विश्वसनीयता के मुद्दों को कम करना चाहिए और भविष्य की परियोजनाओं के लिए पूंजी की लागत कम होनी चाहिए। चीन में, सरकार पहले ही भंडारण के साथ 6000 मेगावाट सीएसपी बनाने के कार्यक्रम की घोषणा कर चुकी है। सोलररिजर्व 1000 मेगावाट सीएसपी पिघला हुआ नमक उत्पादन विकसित करने के लिए राज्य के स्वामित्व वाले शेनहुआ ​​​​समूह के साथ साझेदारी कर रहा है, जो कोयला आधारित बिजली संयंत्र बनाता है। लेकिन क्या ऐसे स्टोरेज टावर बनते रहेंगे? सवाल।

हालाँकि, अभी कुछ ही दिन पहले, बिल गेट्स के स्वामित्व वाली हेलियोजेन कंपनी ने केंद्रित सौर ऊर्जा के उपयोग में अपनी सफलता की घोषणा की। हेलियोजन तापमान को 565°C से 1000°C तक बढ़ाने में सक्षम थे। इस प्रकार, सीमेंट, स्टील और पेट्रोकेमिकल उत्पादों के उत्पादन में सौर ऊर्जा के उपयोग की संभावना खुल गई है।

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तरल नमक बिजली संयंत्र है

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स्रोत: www.habr.com