पंप्ड हाइड्रो अक्षय ऊर्जा के लिए आवश्यक दीर्घकालिक ऊर्जा भंडारण का विशाल बहुमत प्रदान करता है

जनवरी 25th, 2022

शोधकर्ताओं की एक टीम ने अमेरिका में मौजूदा जलाशयों, झीलों और पुरानी खदानों के 35,000, XNUMX जोड़े पाए जिन्हें दीर्घकालिक ऊर्जा भंडारण में बदला जा सकता है - और उन्हें नदियों पर बांधों की आवश्यकता नहीं है।

By एंड्रयू ब्लकर्स

इंजीनियरिंग के प्रोफेसर, ऑस्ट्रेलियाई राष्ट्रीय विश्वविद्यालय

और बिन लु

रिसर्च फेलो, ऑस्ट्रेलियन नेशनल यूनिवर्सिटी

और मैथ्यू स्टॉक्स

रिसर्च फेलो, एएनयू कॉलेज ऑफ इंजीनियरिंग एंड कंप्यूटर साइंस, ऑस्ट्रेलियन नेशनल यूनिवर्सिटी

अमेरिका में ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन में कटौती करने के लिए एक दशक के भीतर आधा, बिडेन प्रशासन का लक्ष्य, अमेरिका को बहुत अधिक सौर और पवन ऊर्जा उत्पादन, और बहुत सारे सस्ते ऊर्जा भंडारण की आवश्यकता है।

पवन और सौर ऊर्जा एक दिन के दौरान बदलती रहती है, इसलिए बिजली का निरंतर प्रवाह प्रदान करने के लिए ऊर्जा भंडारण आवश्यक है। लेकिन आज की बैटरियां आमतौर पर काफी छोटी होती हैं और केवल कुछ घंटों की बिजली के लिए पर्याप्त ऊर्जा संग्रहित करती हैं। पवन और सौर ऊर्जा पर अधिक भरोसा करने के लिए, अमेरिका को रात भर और लंबी अवधि के भंडारण की भी आवश्यकता होगी।

जबकि बैटरी नवाचार बहुत ध्यान आकर्षित करें, एक सरल, सिद्ध दीर्घकालिक भंडारण तकनीक है जिसका उपयोग अमेरिका में 1920 के दशक से किया जा रहा है।

इसे कहते हैं पंप ऊर्जा भंडारण. इसमें भंडारण के लिए एक जलाशय से दूसरे जलाशय में ऊपर की ओर पानी पंप करना शामिल है, फिर, जब बिजली की आवश्यकता होती है, तो टर्बाइनों के माध्यम से नीचे की ओर बहने के लिए पानी को छोड़ना, निचले जलाशय के रास्ते में बिजली पैदा करना।

चित्रा 1: दो प्रकार के पंप-भंडारण जलविद्युत; किसी को नदी की आवश्यकता नहीं है।

नदियों पर जलविद्युत के प्रभाव के बारे में चिंता के कारण अमेरिका में पंप पनबिजली भंडारण की अक्सर अनदेखी की जाती है। लेकिन बहुत से लोगों को यह नहीं पता है कि अधिकांश बेहतरीन जल भंडारण स्थल नदियों पर बिल्कुल भी नहीं हैं।

हम बनाया एक विश्व एटलस क्लोज्ड-लूप्ड पंप पनबिजली प्रणालियों के लिए संभावित साइटों की संख्या - सिस्टम जिनमें एक नदी शामिल नहीं है - और अच्छी क्षमता के साथ अमेरिका में 35,000 युग्मित साइटें मिलीं। जबकि इनमें से कई साइटें, जिन्हें हम उपग्रह द्वारा स्थित करते हैं, ऊबड़-खाबड़ इलाकों में हैं और भूवैज्ञानिक, जल विज्ञान, आर्थिक, पर्यावरणीय या सामाजिक कारणों से अनुपयुक्त हो सकती हैं, हमारा अनुमान है कि इसके लिए केवल कुछ सौ साइटों की आवश्यकता है। 100% अक्षय अमेरिकी बिजली प्रणाली का समर्थन करें.

पवन और सौर को दीर्घकालिक भंडारण की आवश्यकता क्यों है

ठीक से काम करने के लिए, पावर ग्रिड को आने वाली बिजली आपूर्ति को वास्तविक समय में बिजली की मांग से मेल खाने में सक्षम होना चाहिए या वे कमी या अधिभार का जोखिम उठाते हैं।

कई तकनीकें हैं कि ग्रिड प्रबंधक पवन और सौर जैसे परिवर्तनीय स्रोतों के साथ उस संतुलन को बनाए रखने के लिए उपयोग कर सकते हैं। इनमें अंतरराज्यीय हाई-वोल्टेज ट्रांसमिशन लाइनों के माध्यम से बड़े क्षेत्रों में बिजली साझा करना, मांग का प्रबंधन करना - और ऊर्जा भंडारण का उपयोग करना शामिल है।

चित्रा 2: ऑस्ट्रेलिया में किडस्टन पंप पनबिजली परियोजना जलाशयों के लिए एक पुरानी सोने की खान का उपयोग करती है।

घरों, बिजली स्टेशनों और इलेक्ट्रिक वाहनों में तैनात बैटरियों को कुछ घंटों तक ऊर्जा भंडारण समय के लिए प्राथमिकता दी जाती है। वे दोपहर में सौर ऊर्जा के उदय का प्रबंधन करने में माहिर होते हैं जब सूर्य ऊपर की ओर होता है और जब शाम को बिजली की मांग चरम पर होती है तो इसे जारी किया जाता है।

दूसरी ओर, पंप किए गए हाइड्रो, बैटरी की तुलना में बड़े और लंबे समय तक भंडारण की अनुमति देते हैं, और यह हवा और सौर-प्रभुत्व वाली बिजली प्रणाली में आवश्यक है। यह रात भर और लंबी अवधि के भंडारण के लिए भी सस्ता है।

ऑफ-रिवर पंप पनबिजली भंडारण

2021 में, अमेरिका ने 43 पंप वाले पनबिजली संयंत्रों का संचालन की कुल उत्पादन क्षमता के साथ लगभग 22 गीगावाट और 553 गीगावाट-घंटे की ऊर्जा भंडारण क्षमता। वे देश में उपयोगिता-पैमाने पर भंडारण का 93% हिस्सा बनाते हैं। विश्व स्तर पर, पंप हाइड्रो का हिस्सा ऊर्जा भंडारण का और भी अधिक है - के बारे में 99% ऊर्जा भंडारण मात्रा.

पंप पनबिजली परियोजनाएं विवादास्पद हो सकता है, खासकर जब वे नदियों पर बांध शामिल करते हैं कि बाढ़ भूमि नए जलाशयों का निर्माण करती है और पारिस्थितिक तंत्र को प्रभावित कर सकती है।

नदियों के बजाय मौजूदा झीलों या जलाशयों के जोड़े का उपयोग करने वाले क्लोज-लूप सिस्टम बनाने से नए बांधों की आवश्यकता से बचा जा सकेगा। बेल काउंटी, केंटकी में नियोजित एक परियोजना, उदाहरण के लिए, एक का उपयोग करती है पुरानी कोयला पट्टी खदान. थोड़ी अतिरिक्त भूमि ट्रांसमिशन लाइनों को छोड़कर आवश्यक है.

चित्रा 3: कैसल रॉक, कोलोराडो के पास पंप किए गए हाइड्रो के लिए जोड़े जाने की क्षमता वाले ऑफ-रिवर जलाशयों के एटलस के उदाहरण।

एक ऑफ-रिवर पंप हाइड्रो सिस्टम में 200-800 मीटर (लगभग 650-2,600 फीट) की ऊंचाई के अंतर के साथ कई मील की दूरी पर जलाशयों की एक जोड़ी शामिल होती है और पाइप या सुरंगों से जुड़ी होती है। जलाशय नए या उपयोग हो सकते हैं पुराने खनन स्थल or मौजूदा झीलों या जलाशयों.

धूप या हवा के दिनों में, ऊपरी जलाशय में पानी डाला जाता है। रात में, संग्रहीत ऊर्जा को पुनर्प्राप्त करने के लिए पानी टर्बाइनों के माध्यम से वापस नीचे की ओर बहता है।

250 मीटर (600 फीट) और 1,969-मीटर गहराई (20 फीट) की ऊंचाई के अंतर के साथ 65 एकड़ के जलाशयों की एक जोड़ी 24 गीगावाट-घंटे ऊर्जा का भंडारण कर सकती है, जिसका अर्थ है कि प्रणाली 1 घंटे के लिए 24 गीगावाट बिजली की आपूर्ति कर सकती है, एक लाख लोगों के शहर के लिए पर्याप्त.

पानी ऊपरी और निचले जलाशयों के बीच सौ साल या उससे अधिक समय तक चक्र कर सकता है। वाष्पीकरण सप्रेसर्स - नम हवा को फंसाने के लिए पानी पर तैरने वाली छोटी वस्तुएं - पानी के वाष्पीकरण को कम करने में मदद कर सकती हैं। कुल मिलाकर, 100% नवीकरणीय बिजली प्रणाली का समर्थन करने के लिए आवश्यक पानी की मात्रा लगभग है 3 लीटर प्रति व्यक्ति प्रति दिन, सुबह की बौछार के 20 सेकंड के बराबर। यह है दसवां यूएस फॉसिल फ्यूल पावर स्टेशनों के कूलिंग सिस्टम में प्रति व्यक्ति प्रति दिन वाष्पित होने वाला पानी।

100% नवीकरणीय ऊर्जा का समर्थन करने के लिए संग्रहण

हाल के वर्षों में अमेरिका में छोटे पंप वाले भंडारण का निर्माण किया गया है क्योंकि इसकी बहुत आवश्यकता नहीं है, लेकिन यह बदल रहा है।

2020 में, के बारे में तीन चौथाई निर्मित सभी नई बिजली क्षमता या तो सौर फोटोवोल्टिक या पवन ऊर्जा थी। उनकी लागत गिर रही है, उन्हें बना रही है कई क्षेत्रों में निर्माण करने के लिए सस्ता जीवाश्म ईंधन की तुलना में।

ऑस्ट्रेलिया है सौर और पवन स्थापित करना अमेरिका की तुलना में प्रति व्यक्ति तीन गुना तेज और पहले से ही इसकी आवश्यकता का सामना कर रहा है विपुल भंडारण. यह है दो प्रणालियाँ निर्माण के तहत जो दुनिया की सभी उपयोगिता बैटरियों की तुलना में अधिक ऊर्जा भंडारण के लिए डिज़ाइन किए गए हैं; अन्य दर्जन पर गंभीरता से विचार किया जा रहा है। किसी में भी नदियों पर नए बांध शामिल नहीं हैं। वार्षिक परिचालन लागत कम है, और काम करने वाला तरल पदार्थ बैटरी रसायनों के बजाय पानी है।

बिजली को अक्षय ऊर्जा में स्थानांतरित करना और फिर विद्युतीकरण करने वाले वाहनों और हीटिंग से अधिकांश मानव-जनित ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को समाप्त किया जा सकता है। ऐसा होने में मदद करने के लिए अमेरिका के पास ऑफ-रिवर पंप हाइड्रो स्टोरेज की विशाल क्षमता है, और इसे पवन और सौर ऊर्जा के विस्तार के रूप में इसकी आवश्यकता होगी।

यह लेख मूल रूप से द कन्वर्सेशन द्वारा 19 जनवरी, 2022 को प्रकाशित किया गया था, और इसके अनुसार पुनर्प्रकाशित किया गया है क्रिएटिव कॉमन्स एट्रिब्यूशन-नॉन-कॉमर्शियल-नोएडरिव्स 4.0 इंटरनेशनल पब्लिक लाइसेंस। आप मूल लेख पढ़ सकते हैं यहाँ उत्पन्न करें. इस लेख में व्यक्त विचार अकेले लेखक के हैं न कि WorldRef के।

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