પીગળેલા મીઠાથી લઈને પ્રવાહી હવા સુધી, ગ્રીન એનર્જી સ્ટોરેજમાં મોટી ક્રાંતિ
વિશ્વભરમાં રિન્યુએબલ એનર્જીના વધતા પ્રભાવ સાથે ઊર્જાના યોગ્ય સંગ્રહ (Energy Storage) માટે નવીનતમ ટેકનોલોજી પર ઝડપથી કામ થઈ રહ્યું છે. લિથિયમ-આયન બેટરીઓની મર્યાદાઓ અને ખનિજોની અછત વચ્ચે ‘લિક્વિડ એર’ (પ્રવાહી હવા) અને ‘મોલ્ટન સોલ્ટ’ (પીગળેલું મીઠું) જેવા વિચિત્ર પણ અત્યંત અસરકારક વિકલ્પો ઉભરી રહ્યા છે.
હવામાન પરિવર્તનના પડકારો સામે લડવા માટે વિશ્વભરમાં સૌર અને પવન ઊર્જા જેવા પુનઃપ્રાપ્ય (રિન્યુએબલ) સ્ત્રોતોનો વપરાશ ઝડપથી વધી રહ્યો છે. પરંતુ અક્ષય ઊર્જા સામેનો સૌથી મોટો પ્રશ્ન એ છે કે જ્યારે સૂર્ય આથમી જાય કે પવન બંધ થઈ જાય ત્યારે વીજળી ક્યાંથી મેળવવી? આ ઉર્જા સંકટના ઉકેલ માટે નેવાડાના રણથી લઈને યુનાઇટેડ કિંગડમના માન્ચેસ્ટર સુધી વૈજ્ઞાનિકો અને સંશોધકો ઊર્જા સંગ્રહ માટે અભૂતપૂર્વ તકનીકોનું સફળ પરીક્ષણ કરી રહ્યા છે.
યુનાઇટેડ આરબ અમીરાત (UAE) ના રણમાં આશરે ૧૨,૬૦૦ ફૂટબોલ મેદાન જેટલા વિશાળ વિસ્તારમાં ૫.૨ ગીગાવોટ સૌર ઊર્જા ક્ષમતા અને ૧૯ ગીગાવોટ-અવર (GWh) બેટરી સ્ટોરેજ સાથે વિશ્વની સૌથી મોટી બેટરી યોજના આકાર લઈ રહી છે, જે રાતભર આશરે પાંચ લાખ ઘરોને સ્વચ્છ વીજળી પૂરી પાડશે. બીજી તરફ, કોલોરાડોમાં યુએસની નેશનલ રિન્યુએબલ એનર્જી લેબોરેટરીમાં માછલીઓના બચ્ચાંને ટ્રેક કરવા માટે અત્યંત સૂક્ષ્મ બેટરીઓ બનાવવામાં આવી રહી છે.
લિથિયમ-આયનની સીમાઓ અને વૈકલ્પિક તકનીકો
વર્તમાન સમયમાં મોટાભાગની ઇલેક્ટ્રિક સિસ્ટમ્સ લિથિયમ-આયન બેટરીઓ પર નિર્ભર છે. જોકે, લિથિયમ, કોબાલ્ટ અને નિકલ જેવા દુર્લભ ખનિજોના પર્યાવરણીય નુકસાન થાય છે અને સ્થાનિક સમુદાયો માટે ચિંતાઓ ઊભી થાય છે. ઉપરાંત, આ બેટરીઓની ચાર્જ અને ડિસ્ચાર્જ ચક્રની મર્યાદા હોય છે. તેના વિકલ્પરૂપે વિકસાવવામાં આવી રહેલી નવીન તકનીકો અનિશ્ચિત સમય માટે વાપરી શકાય છે અને તેમના ૨૦-વર્ષના આયુષ્ય બાદ સંપૂર્ણપણે રિસાયકલ પણ કરી શકાય છે.
૧. પ્રવાહી હવા (Cryobattery – લિક્વિડ એર સ્ટોરેજ)
ગ્રેટર માન્ચેસ્ટરના ટ્રેફોર્ડ ખાતે બ્રિટિશ સ્ટાર્ટઅપ ‘હાઇવ્યુ પાવર’ દ્વારા “કેરિંગ્ટન લિક્વિડ એર ક્રાયોબેટરી” પ્રોજેક્ટ પર કામ શરૂ કરવામાં આવ્યું છે. આ સિદ્ધાંત મુજબ, જ્યારે વધારાની રિન્યુએબલ એનર્જી ઉપલબ્ધ હોય ત્યારે તેનો ઉપયોગ કરીને હવાને માઇનસ ૧૯૬ અંશ સેલ્સિયસ (-196°C) સુધી અતિશય ઠંડી કરવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયામાં હવા પ્રવાહી સ્વરૂપમાં ફેરવાઈ જાય છે અને તેનો અસલ વોલ્યુમ (કદ) ૭૦૦ ગણો ઘટી જાય છે. આ પ્રવાહી હવાને દિવસો કે અઠવાડિયા સુધી ટાંકીઓમાં સુરક્ષિત સંગ્રહિત કરી શકાય છે. જ્યારે બજારમાં વીજળીની અછત સર્જાય કે ભાવ વધે, ત્યારે આ પ્રવાહી હવાને સામાન્ય તાપમાને લાવીને પુનઃ વાયુ સ્વરૂપમાં ઝડપથી ફેલાવવામાં આવે છે. આ વિસ્તરણથી ટર્બાઇન ફરે છે અને શૂન્ય ઉત્સર્જન સાથે વીજળી ઉત્પન્ન થાય છે. આ પ્લાન્ટ કાર્યરત થતાં જ ૫૦ મેગાવોટ ક્ષમતા સાથે અડધા મિલિયન ઘરોને છ કલાક સુધી વીજળી આપી શકશે.
૨. પીગળેલું મીઠું (Molten Salt Thermal Storage)
યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સના નેવાડાના રણમાં માન્ચેસ્ટરની ક્રાયો-સિસ્ટમ કરતાં તદ્દન વિપરીત અભિગમ અપનાવવામાં આવ્યો છે. ક્રેસન્ટ ડ્યુન્સ પ્રોજેક્ટ હેઠળ ૧૦,૦૦૦ સૂર્ય-ટ્રેકિંગ અરીસાઓ (પેનલ્સ) સૂર્યપ્રકાશને એક જગ્યાએ કેન્દ્રિત કરે છે. આ થર્મલ એનર્જીનો ઉપયોગ પોટેશિયમ અને સોડિયમ નાઈટ્રેટના મિશ્રણને ૫૬૦ અંશ સેલ્સિયસ (560°C) સુધી ગરમ કરવા માટે થાય છે.
આ પ્રક્રિયામાં મીઠું પીગળીને પ્રવાહી બની જાય છે અને તે ગરમીને સૂર્યાસ્ત પછી ૧૦ કલાક સુધી જાળવી રાખે છે. જ્યારે રાત્રે વીજળીની જરૂર પડે ત્યારે આ અતિ-ગરમ પીગળેલા મીઠામાંથી વરાળ બનાવીને પરંપરાગત સ્પિનિંગ ટર્બાઇન્સ ચલાવવામાં આવે છે. આ રીતે સ્વચ્છ વીજળીને સફળતાપૂર્વક ‘ગરમી’ (Heat) સ્વરૂપે સાચવવામાં આવે છે.
આવી નવીન ઉર્જા સંગ્રહ પદ્ધતિઓ ભવિષ્યમાં અશ્મિભૂત ઇંધણ (કોલસો અને ગેસ) પરની નિર્ભરતા સંપૂર્ણપણે નાબૂદ કરવામાં સૌથી મહત્વપૂર્ણ કડી સાબિત થશે.
