નવી ઉર્જા સંગ્રહ પ્રણાલીઓનું વર્ગીકરણ

2. યાંત્રિક ઉર્જા સંગ્રહ
યાંત્રિક ઊર્જા સંગ્રહમાં મુખ્યત્વે સંકુચિત હવા ઊર્જા સંગ્રહ અને ફ્લાયવ્હીલ ઊર્જા સંગ્રહનો સમાવેશ થાય છે.

કમ્પ્રેસ્ડ એર એનર્જી સ્ટોરેજ (CAES): CAES ઓછી માંગના સમયગાળા દરમિયાન હવાને સંકુચિત કરવા માટે વધારાની વીજળીનો ઉપયોગ કરે છે, જેને સંગ્રહિત કરવામાં આવે છે અને પછીથી પીક ડિમાન્ડ સમયગાળા દરમિયાન ગેસ ટર્બાઇન ચલાવીને વીજળી ઉત્પન્ન કરવા માટે છોડવામાં આવે છે. CAES તેની પીક-શેવિંગ ક્ષમતાઓને કારણે પવન ફાર્મ જેવા મોટા પાયે એપ્લિકેશનો માટે યોગ્ય છે પરંતુ તેને ચોક્કસ ભૌગોલિક પરિસ્થિતિઓની જરૂર છે.

ફ્લાયવ્હીલ ઉર્જા સંગ્રહ: આ પદ્ધતિ શૂન્યાવકાશમાં મૂકવામાં આવેલા રોટરને વેગ આપવા માટે વિદ્યુત ઉર્જાનો ઉપયોગ કરે છે, જે સંગ્રહ માટે વિદ્યુત ઉર્જાને ગતિ ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે. ફ્લાયવ્હીલ ઉર્જા સંગ્રહ ટૂંકા ડિસ્ચાર્જ સમયગાળા અને નાની ક્ષમતાઓ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે, જે તેને અવિરત પાવર સપ્લાય (UPS) અને ફ્રીક્વન્સી નિયમન જેવા કાર્યક્રમો માટે આદર્શ બનાવે છે. જો કે, તેની ઉર્જા ઘનતા પ્રમાણમાં ઓછી છે, જે ફક્ત થોડી સેકંડથી મિનિટો સુધી શક્તિ ટકાવી રાખે છે.

3. ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ઉર્જા સંગ્રહ
ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ઊર્જા સંગ્રહ એ એક અગ્રણી ક્ષેત્ર છે જેમાં વિવિધ પ્રકારની બેટરીઓનો સમાવેશ થાય છે:

લિથિયમ-આયન બેટરી: સૌથી પરિપક્વ અને વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતી ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સ્ટોરેજ ટેકનોલોજી, હાલમાં મોટા પાયે ઉત્પાદનમાં છે અને સૌથી ઝડપી વૃદ્ધિ અને સૌથી વધુ બજાર હિસ્સો ધરાવે છે.

લીડ-એસિડ બેટરી: આ બેટરીઓમાં મુખ્યત્વે સીસા અને તેના ઓક્સાઇડથી બનેલા ઇલેક્ટ્રોડ હોય છે જેમાં સલ્ફ્યુરિક એસિડ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ હોય છે. તે સ્થિર કામગીરી સાથે એક પરિપક્વ ટેકનોલોજી છે પરંતુ લાંબા ચાર્જિંગ સમય, ઉચ્ચ પ્રદૂષણ અને ટૂંકા આયુષ્યથી પીડાય છે.

ફ્લો બેટરી: હજુ પણ નિદર્શન એપ્લિકેશન તબક્કામાં છે, ફ્લો બેટરીઓને તેમની ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સિસ્ટમના આધારે વેનેડિયમ રેડોક્સ ફ્લો બેટરી, ઝિંક-આયર્ન ફ્લો બેટરી, ઝિંક-બ્રોમિન ફ્લો બેટરી અને આયર્ન-ક્રોમિયમ ફ્લો બેટરીમાં વર્ગીકૃત કરી શકાય છે. વેનેડિયમ રેડોક્સ ફ્લો બેટરી સૌથી વધુ વ્યાપારીકૃત છે, જ્યારે અન્ય હજુ પણ ઔદ્યોગિકીકરણ તરફ ગતિ કરી રહી છે.

સોડિયમ-આયન બેટરી: આ બેટરીઓ ચાર્જિંગ અને ડિસ્ચાર્જિંગ માટે એનોડ અને કેથોડ વચ્ચે સોડિયમ આયનોના ઇન્ટરકેલેશન અને ડિઇન્ટરકેલેશનનો ઉપયોગ કરે છે. સોડિયમ-આયન ટેકનોલોજી હજુ પણ પ્રાયોગિક છે, વધુ સંશોધન અને પરીક્ષણ હેઠળ છે.

૪. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઉર્જા સંગ્રહ
ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઉર્જા સંગ્રહમાં સુપરકન્ડક્ટિંગ મેગ્નેટિક ઉર્જા સંગ્રહ (SMES) અને સુપરકેપેસિટર ઉર્જા સંગ્રહનો સમાવેશ થાય છે, જે ઝડપી ડિસ્ચાર્જ અને ઉચ્ચ શક્તિની જરૂર હોય તેવા કાર્યક્રમો માટે યોગ્ય છે.

સુપરકન્ડક્ટિંગ મેગ્નેટિક એનર્જી સ્ટોરેજ (SMES): ઝડપી ચાર્જ/ડિસ્ચાર્જ ક્ષમતાઓ અને ઉચ્ચ પાવર ઘનતા સાથે ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં વિદ્યુત ઉર્જાનો સંગ્રહ કરે છે. વ્યાપારી નીચા-તાપમાન અને ઉચ્ચ-તાપમાન SMES ઉત્પાદનોની ઉપલબ્ધતા હોવા છતાં, સુપરકન્ડક્ટિંગ સામગ્રીના ઊંચા ખર્ચ અને જટિલ જાળવણીને કારણે પાવર ગ્રીડમાં તેમનો ઉપયોગ મર્યાદિત રહે છે, જે તેમને પ્રાયોગિક તબક્કામાં રાખે છે.

સુપરકેપેસિટર: ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક સિદ્ધાંતોનો ઉપયોગ કરીને વિદ્યુત ઉર્જાનો સંગ્રહ કરો, જેમાં ડાઇલેક્ટ્રિક સામગ્રીનો વોલ્ટેજ ઓછો હોય છે. તેથી, સુપરકેપેસિટરમાં મર્યાદિત ઉર્જા સંગ્રહ ક્ષમતા, ઓછી ઉર્જા ઘનતા અને ઉચ્ચ રોકાણ ખર્ચ હોય છે.

5. રાસાયણિક ઉર્જા સંગ્રહ
રાસાયણિક ઉર્જા સંગ્રહ મુખ્યત્વે હાઇડ્રોજન સંગ્રહ તકનીકોનો સંદર્ભ આપે છે. આ તકનીકો સંગ્રહ માટે વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દ્વારા તૂટક તૂટક અથવા વધારાની વીજળીને હાઇડ્રોજનમાં રૂપાંતરિત કરે છે, જેને જરૂર પડ્યે ઇંધણ કોષો અથવા અન્ય ઉત્પાદન ઉપકરણોનો ઉપયોગ કરીને પાછું વિદ્યુત શક્તિમાં રૂપાંતરિત કરી શકાય છે.

પોલારિસ દ્વારા "ડેવલપમેન્ટ પાથ રિસર્ચ ઓફ હાઇડ્રોજન એનર્જી સ્ટોરેજ પીક શેવિંગ સ્ટેશન્સ" અનુસાર, હાઇડ્રોજન ફ્યુઅલ સેલ સિસ્ટમ્સની વર્તમાન વીજ ઉત્પાદન કાર્યક્ષમતા લગભગ 45% છે. પાણીના વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન ઉર્જાના નુકસાનને ધ્યાનમાં લેતા, હાઇડ્રોજન સ્ટોરેજ પાવર ઉત્પાદનની એકંદર સિસ્ટમ કાર્યક્ષમતા લગભગ 35% છે. ઉર્જા રૂપાંતર કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરવો એ એક મહત્વપૂર્ણ પડકાર છે, અને હાઇડ્રોજન ઉર્જા સંગ્રહના મોટા પાયે ઔદ્યોગિક વિકાસ માટે નોંધપાત્ર સમયની જરૂર પડે છે.