थर्मल स्टोरेज तकनीक

तापीय ऊर्जा, मानव जाति द्वारा उपयोग कीन जाय वाले सबसे महत्वपूर्ण ऊर्जा स्रोतन में से एक के रूप में, मुख्य रूप से अपने काम करै के सिद्धांतन के आधार पर तीन श्रेणियन में वर्गीकृत कीन जात है: समझदार थर्मल भंडारण, अव्यक्त थर्मल (चरण परिवर्तन) थर्मल भंडारण अऊर थर्मोकेमिकल थर्मल भंडारण। ई अंतिम ऊर्जा खपत के 40% से 50% तक जिम्मेदार है, अऊर एकर अनुप्रयोग बहुत व्यापक हैं। वर्तमान ऊर्जा विकास अऊर उपयोग प्रणाली मा, लगभग सब ऊर्जा रूपांतरण प्रक्रिया मा तापीय ऊर्जा शामिल है। हालांकि, ऊर्जा रूपांतरण के दौरान अपरिहार्य ऊर्जा हानि के कारण, थर्मल भंडारण प्रौद्योगिकी का शायद ही कभी सीधे विद्युत ऊर्जा भंडारण पर लागू कीन जात है (यानी, अइसन स्थिति जहाँ इनपुट अऊर आउटपुट दुनौ विद्युत ऊर्जा हैं)। यहिके बजाय, ई अक्सर ऊर्जा रूपांतरण श्रृंखला मा एक कड़ी के रूप मा उपयोग कीन जात है या बस थर्मल सिस्टम पर लागू कीन जात है।

समझदार गर्मी भंडारण

संवेदनशील गर्मी भंडारण प्रौद्योगिकी एक पदार्थ के तापमान मा बदलाव का उपयोग कइके गर्मी का भंडारण अऊर छोड़ै के एक विधि है। एकर काम करै के तंत्र अपेक्षाकृत सरल है: माध्यम का गर्म या ठंडा कइके गर्मी भंडारण या रिलीज प्राप्त कीन जात है। यहि प्रक्रिया के दौरान, माध्यम रासायनिक परिवर्तन या चरण परिवर्तन से नहीं गुजरत है, जेहिसे पूरा प्रणाली का नियंत्रित करब अऊर स्थिर रूप से संचालित करब आसान हो जात है। यहिके अलावा, कम लागत मा अइसन गर्मी भंडारण सामग्री के कईयो प्रकार उपलब्ध हैं, जवन ओनका बड़े-पैमाने पर अनुप्रयोगन के लिए उपयुक्त बनावत हैं। ई तकनीक न केवल अत्यधिक परिपक्व है बल्कि कई क्षेत्रन मा व्यापक अनुप्रयोग क्षमता का भी प्रदर्शन करत है। हालांकि, समझदार गर्मी भंडारण का कुछ चुनौतिन का भी सामना करै का परत है, जइसे कि कम ऊर्जा घनत्व, बड़ा उपकरण आकार, दीर्घकालिक भंडारण के दौरान महत्वपूर्ण गर्मी हानि अऊर अस्थिर आउटपुट तापमान। संवेदनशील गर्मी भंडारण मीडिया का मोटे तौर पर दुई श्रेणियन मा वर्गीकृत कीन जा सकत है: तरल अऊर ठोस। आम तरल ताप भंडारण सामग्री मा पानी, थर्मल तेल, पिघला नमक अऊर तरल धातु शामिल हैं। इनमा से, पानी, अपनी अच्छी सुरक्षा अऊर स्थिरता के कारण, अऊर ई तथ्य कि एकर गर्मी भंडारण तापमान आम तौर पर 100 डिग्री से अधिक नाहीं होत है, सौर जल ताप प्रणाली अऊर अंतरिक्ष ताप मा व्यापक रूप से उपयोग कीन जात है। थर्मल तेल, अपनी उत्कृष्ट थर्मल चालकता अऊर व्यापक परिचालन तापमान सीमा के साथ, शुरुआती मध्यम- अऊर उच्च-तापमान थर्मल ऊर्जा भंडारण अनुप्रयोगन मा उपयोग कीन गा है; हालांकि, बंद - लूप प्रणालिन मा ओनके उच्च लागत, ज्वलनशीलता अऊर संभावित उच्च - दबाव जोखिम के कारण ओनके धीरे-धीरे अन्य बेहतर विकल्पन द्वारा प्रतिस्थापन कीन गा है। यहिके विपरीत, पिघला हुआ लवण, अपने कम संतृप्त वाष्प दबाव, कम चिपचिपाहट, उच्च तापीय चालकता, गैर-- ज्वलनशीलता अऊर गैर-- विषाक्तता के साथ, मुख्यधारा के भाप पैरामीटरन के अनुरूप तापमान पर अच्छा प्रदर्शन करत हैं अऊर अपेक्षाकृत सस्ता होत हैं, जेहिसे ओनका सौर आणविक संक्षेप के लिए एक आदर्श विकल्प माना जात है। हालांकि, अत्यधिक उच्च परिवेश तापमान पर, पिघला हुआ लवण पाइपलाइन अऊर संबंधित उपकरणन का जंग लगा सकत है, जेहिसे आगे के शोध अऊर स्टेनलेस स्टील के साथे ओनके संगतता अऊर गर्मी प्रतिरोध मा सुधार के जरूरत होत है। तरल धातु, अपनी अत्यधिक उच्च तापीय चालकता के कारण, एक संभावित उच्च-तापमान (600 डिग्री से अधिक) तापीय भंडारण समाधान माना जात है; हालांकि, उनके अत्यधिक प्रतिक्रियाशील रासायनिक गुणन का देखत हुए, सामान्य प्रणाली संचालन सुनिश्चित करै के लिए अतिरिक्त सुरक्षा उपायन के आवश्यकता होत है, अऊर ओनके उच्च लागत ओनका अन्वेषण के सुरुआती चरणन मा रखत है।

आम ठोस थर्मल भंडारण सामग्री मा कंक्रीट, चट्टान अऊर दुर्दम्य ईंट शामिल हैं। तरल थर्मल भंडारण सामग्री के तुलना मा, ठोस थर्मल भंडारण सामग्री उच्च तापमान पर काम कर सकत हैं अऊर एकै जगह मा अधिक गर्मी संग्रहीत कर सकत हैं, जेकर मतलब है कि आवश्यक सामग्री के मात्रा मा कमी अऊर समग्र लागत मा कमी।

अव्यक्त ताप (चरण परिवर्तन) तापीय भंडारण

चरण परिवर्तन तापीय ऊर्जा भंडारण प्रौद्योगिकी मुख्य रूप से ऊर्जा भंडारण के अपने मुख्य रूप के रूप मा अव्यक्त गर्मी पर निर्भर करत है। ई तकनीक गर्मी का संग्रहीत करै के लिए चरण संक्रमण के दौरान बड़ी मात्रा मा अव्यक्त गर्मी के अवशोषण या रिलीज का उपयोग करत है। यहि प्रक्रिया के दौरान, सामग्री के तापमान लगभग स्थिर रहत है। ई तापीय ऊर्जा भंडारण तकनीक मा उच्च ऊर्जा घनत्व अऊर छोट मात्रा जइसन महत्वपूर्ण फायदा हैं।

पदार्थ एक अवस्था से दूसर अवस्था मा बदलै के प्रक्रिया का चरण संक्रमण कहा जात है। आम तौर पर, ई संक्रमण समतापीय या समतापीय परिस्थितियन के पास होत है अऊर एक महत्वपूर्ण ऊर्जा परिवर्तन के साथ होत है-बड़ी मात्रा मा गर्मी का अवशोषण या रिलीज। ई ऊर्जा का चरण संक्रमण के अव्यक्त ताप के रूप मा परिभाषित कीन जात है। विशेष रूप से, अधिकांश सामग्रियन के चरण संक्रमण मा शामिल अव्यक्त गर्मी संवेदनशील गर्मी से बहुत बड़ा है। उदाहरण के लिए, पानी मा लगभग 4.2 kJ/kg· डिग्री के विशिष्ट ताप क्षमता होत है, अऊर ठोस से तरल अवस्था मा संक्रमण के दौरान (पानी मा पिघलत बर्फ), पानी चरण संक्रमण के अव्यक्त ताप के रूप मा 355 kJ/kg ऊर्जा अवशोषित कइ सकत है। यहिसे, ऊर्जा घनत्व के संदर्भ मा, चरण संक्रमण के अव्यक्त ताप का उपयोग करब ओन विधियन से काफी बेहतर है जवन केवल संवेदनशील ताप पर निर्भर करत हैं।

पदार्थ के चरण संक्रमण मा मुख्य रूप से चार प्रकार शामिल हैं: ठोस-ठोस, ठोस-तरल, ठोस-गैस अऊर तरल-गैस। यद्यपि ठोस-गैस अऊर तरल-गैस संक्रमणन मा उच्च अव्यक्त ताप मान होत हैं, लेकिन इन मामलन मा महत्वपूर्ण आयतन परिवर्तन व्यावहारिक संचालन के कठिनाई का बढ़ावत हैं, जेहिसे ओनके अनुप्रयोग सीमित होइ जात हैं। यहिके विपरीत, ठोस-ठोस चरण संक्रमण, जवन तब होत है जब एक ठोस पदार्थ एक क्रिस्टलीय अवस्था से दूसर अवस्था मा बदल जात है, छोट आयतन परिवर्तन अऊर कम सुपरकूलिंग प्रदर्शित करत है, लेकिन जारी या अवशोषित गर्मी आम तौर पर अन्य चरण संक्रमण प्रक्रियाओं के तुलना मा कम होत है। ठोस-तरल चरण संक्रमण मा, पदार्थ ठोस से तरल अवस्था मा बदल जात है। यद्यपि ई प्रक्रिया मा तरल का रखै के लिए एक विशिष्ट पात्र के आवश्यकता होत है, आयतन परिवर्तन ठोस-गैस अऊर तरल-गैस चरण संक्रमण के तुलना मा बहुत छोट होत है, अऊर शामिल अव्यक्त गर्मी ठोस-ठोस चरण संक्रमण के तुलना मा काफी अधिक होत है। इन विशेषताओं का देखत हुए, ठोस-तरल चरण संक्रमणन का वर्तमान मा सबसे व्यावहारिक अऊर व्यापक रूप से लागू चरण परिवर्तन थर्मल भंडारण विधि माना जात है।

वर्तमान मा, चरण परिवर्तन थर्मल भंडारण प्रौद्योगिकी मा कईयो प्रकार के सामग्री का उपयोग कीन जात है, जेका मुख्य रूप से ओनके रासायनिक संरचना के आधार पर दुई श्रेणियन मा विभाजित कीन जात है: कार्बनिक अऊर अकार्बनिक। कार्बनिक चरण परिवर्तन सामग्री मा मुख्य रूप से पैराफिन मोम, अल्कोहल अऊर फैटी एसिड जइसन पदार्थ शामिल हैं; जबकि अकार्बनिक चरण परिवर्तन सामग्री क्रिस्टलीय हाइड्रेटेड लवण, पिघला लवण अऊर धातु या ओनके मिश्र धातु द्वारा दर्शाया जात है। आम तौर पर, कार्बनिक चरण परिवर्तन सामग्री निम्न से मध्यम तापमान सीमा मा तापीय ऊर्जा भंडारण के लिए अधिक उपयुक्त हैं, जबकि अकार्बनिक चरण परिवर्तन सामग्री मध्यम से उच्च तापमान परिस्थितियन मा बेहतर तापीय ऊर्जा भंडारण प्रदर्शन प्रदर्शित करत हैं।

थर्मोकेमिकल थर्मल स्टोरेज

थर्मोकेमिकल थर्मल एनर्जी स्टोरेज टेक्नोलॉजी प्रति यूनिट आयतन अत्यधिक उच्च ऊर्जा घनत्व का दावा करत है, जवन जीजे/एम3 के क्रम तक पहुँचत है। तुलना मा, संवेदनशील ताप भंडारण सामग्री के ऊर्जा घनत्व केवल लगभग एक-दसवां है, अऊर अव्यक्त ताप भंडारण सामग्री का केवल आधा है। इसके अलावा, अभिक्रियाशीलन का अलग कइके, ई तकनीक कमरा के तापमान पर शून्य-हानि तापीय ऊर्जा भंडारण प्राप्त कइ सकत है, जेहिसे व्यापक रूप से बड़े-पैमाने अऊर दीर्घकालिक तापीय ऊर्जा भंडारण के लिए सबसे आशाजनक तकनीकन में से एक माना जात है। ऊर्जा भंडारण प्रक्रिया मा शामिल विभिन्न रासायनिक बंधन परिवर्तनन के आधार पर, थर्मोकेमिकल थर्मल ऊर्जा भंडारण का आगे दुई मुख्य श्रेणियन मा विभाजित कीन जा सकत है: केमिसॉर्प्शन थर्मल ऊर्जा भंडारण अऊर रासायनिक प्रतिक्रिया थर्मल ऊर्जा भंडारण।

रसायनशोषण थर्मल भंडारण निम्न-तापमान वातावरण मा अनुप्रयोगन के लिए विशेष रूप से उपयुक्त है। ई गर्मी भंडारण अऊर रिलीज प्राप्त करै के लिए ठोस सोखने वाले अऊर गैसीय सोखने वाले के बीच भौतिक या रासायनिक अंतर-आणविक बलन (जैसे वैन डेर वाल्स बलन, इलेक्ट्रोस्टैटिक बलन अऊर हाइड्रोजन बंधन) के गठन अऊर टूटन पर निर्भर करत है। ई तकनीक मा मुख्य रूप से दुई श्रेणियन के प्रणालिन शामिल हैं: एक जल वाष्प का सोखना के रूप मा उपयोग करत एक हाइड्रेटेड नमक प्रणाली है; दूसर एक अमोनिया जटिल प्रणाली है जवन अमोनिया अणुओं का सोखना के रूप मा उपयोग करत है। तालिका 1-2 कईयो आम तौर पर उपयोग कीन जाय वाली केमिसॉर्प्शन थर्मल स्टोरेज सामग्री के विशिष्ट प्रकार, गर्मी भंडारण/रिलीज तापमान अऊर ऊर्जा भंडारण घनत्व देखावत है।

तालिका 1-2 आमतौर पर उपयोग कीन जाय वाले रासायनिक सोखना थर्मल भंडारण सामग्री के गुण:

रासायनिक प्रतिक्रिया तापीय ऊर्जा भंडारण मुख्य रूप से मध्यम- अऊर उच्च-तापमान परिस्थितियन मा लागू कीन जात है, अऊर एकर प्रणाली विविध हैं, जेहिमा मीथेन सुधार, अमोनिया संश्लेषण अऊर अपघटन, धातु हाइड्राइड, कार्बोनेट, धातु ऑक्साइड अऊर धातु हाइड्रोक्साइड शामिल हैं। ई विधि रासायनिक बंधन के टूटे अऊर पुनर्संयोजन के माध्यम से तापीय ऊर्जा के भंडारण अऊर रिलीज प्राप्त करत हैं। यहि प्रकार के ऊर्जा भंडारण मा बड़ा प्रतिक्रिया मान, उच्च ऊर्जा घनत्व अऊर एक विस्तृत संचालन तापमान सीमा होत है। हालांकि, व्यावहारिक अनुप्रयोगन मा, लागत नियंत्रण, सामग्री जंग अऊर गैस भंडारण सहित चुनौतिें बनी रहत हैं। यहिसे, समग्र प्रदर्शन मा सुधार करै के लिए प्रासंगिक प्रतिक्रिया तंत्रन पर गहराई से शोध करब अऊर प्रक्रिया प्रवाह का अनुकूलित करब जरूरी है।

थर्मोकेमिकल थर्मल एनर्जी स्टोरेज सिस्टम मा जटिल संरचना अऊर कईयो सहायक उपकरण होत हैं, जेकरे परिणामस्वरूप उच्च प्रारंभिक निवेश लागत होत है। वर्तमान मा, प्रति इकाई आयतन ओनके अल्ट्रा-उच्च ऊर्जा घनत्व का पूरा तरह से उपयोग नाहीं कीन गा है। यहिके अलावा, शामिल रासायनिक प्रतिक्रिया तंत्रन के जटिलता के कारण, प्रतिक्रिया दरन का सटीक नियंत्रण चुनौतीपूर्ण है, अऊर कुछ प्रतिक्रिया प्रक्रियाओं मा सख्त सुरक्षा आवश्यकता होत हैं, जेसे समग्र प्रणाली दक्षता मा अउर सुधार होत है। यहिसे, इन मुद्दन का संबोधित करै के लिए थर्मोकेमिकल थर्मल ऊर्जा भंडारण प्रौद्योगिकी पर अउर गहराई से शोध करै के जरूरत है।