ऊर्जा भण्डारणका विभिन्न रूपहरूमा आधारित,ऊर्जा भण्डारण प्रविधिहरूमेकानिकल ऊर्जा भण्डारण प्रविधि, विद्युत रसायन ऊर्जा भण्डारण प्रविधि, विद्युत ऊर्जा भण्डारण प्रविधि, रासायनिक ऊर्जा भण्डारण प्रविधि, र थर्मल ऊर्जा भण्डारण प्रविधिलाई पाँच वर्गमा विभाजन गर्न सकिन्छ।
◇विद्युत ऊर्जा भण्डारण प्रविधि
◇रासायनिक ऊर्जा भण्डारण प्रविधि
मेकानिकल ऊर्जा भण्डारण प्रविधि
सबैलाई थाहा छ, प्रकृतिमा गतिज र सम्भावित ऊर्जाका विभिन्न रूपहरू अवस्थित छन्, जस्तै बग्ने पानी, प्राकृतिक हावा, ज्वारभाटा र छालहरू; मानव गतिविधिहरूले गतिज र सम्भावित ऊर्जाको ठूलो सौदा पनि उत्पन्न गर्दछ, जस्तै चलिरहेको मान्छे, सवारी साधन, जहाज र तरल पदार्थ। यी सबै ऊर्जाहरू, दुवै प्रकृतिमा उत्पन्न हुने र मानव गतिविधिहरूबाट उत्पन्न हुने, नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतहरू हुन्। मेकानिकल उर्जा भनेको गतिज र सम्भावित उर्जाको योग हो, कुनै वस्तुको गति र उचाईको अवस्थालाई प्रतिनिधित्व गर्ने भौतिक मात्रा। कुनै वस्तुको गतिज र सम्भाव्य ऊर्जा एक अर्कामा रूपान्तरण गर्न सकिन्छ; गतिज र सम्भाव्य ऊर्जा बीचको पारस्परिक रूपान्तरणको प्रक्रियामा, मेकानिकल ऊर्जाको कुल मात्रा स्थिर रहन्छ, अर्थात्, यांत्रिक ऊर्जा सुरक्षित हुन्छ।
मेकानिकल ऊर्जा भण्डारण एक प्रविधि हो जसले भण्डारणको लागि ऊर्जालाई यान्त्रिक ऊर्जामा रूपान्तरण गर्दछ र त्यसपछि आवश्यक पर्दा यसलाई विद्युतीय ऊर्जामा रूपान्तरण गर्दछ। सामान्य मेकानिकल ऊर्जा भण्डारण विधिहरूमा पम्प गरिएको हाइड्रो भण्डारण, कम्प्रेस्ड एयर भण्डारण, र फ्लाईव्हील ऊर्जा भण्डारण समावेश छ। मेकानिकल ऊर्जा भण्डारण प्रविधिहरूमा सामान्यतया उच्च शक्ति घनत्व, द्रुत प्रतिक्रिया क्षमताहरू, र लामो सेवा जीवन हुन्छ, जसले तिनीहरूलाई ग्रिड नियमन र आपतकालीन विद्युत आपूर्तिको लागि उपयुक्त बनाउँछ। तिनीहरूको भण्डारण समय र मापन विशिष्ट प्रविधिको आधारमा भिन्न हुन्छ, मिनेटदेखि दिनसम्म, र विभिन्न ऊर्जा भण्डारण आवश्यकताहरू पूरा गर्न सक्छ।
पम्प गरिएको जल भण्डारण:
पम्प गरिएको हाइड्रो भण्डारण हाल सबैभन्दा व्यापक रूपमा प्रयोग हुने ठूलो-उर्जा भण्डारण प्रविधि हो। यसले तल्लो-तहको जलाशयबाट उच्च-जलाशयमा पानी पम्प गर्न, यसको सम्भावित ऊर्जा भण्डारण गर्न बिजुली प्रयोग गर्दछ। अधिकतम बिजुलीको माग अवधिमा, टर्बाइन मार्फत बिजुली उत्पादन गर्न पानी छोडिन्छ। यो विधिको तुलनात्मक रूपमा उच्च रूपान्तरण दक्षता छ (सामान्यतया 70%–85%), पावर ग्रिडमा शिखर-भ्याली भिन्नताहरू विनियमित गर्न उपयुक्त छ, र ठूलो भण्डारण क्षमता र स्थिर सञ्चालन प्रदान गर्दछ।
पम्प गरिएको हाइड्रो भण्डारण प्रायः नवीकरणीय ऊर्जा ग्रिड एकीकरण, सन्तुलन आपूर्ति र मागको उतार-चढ़ावलाई समर्थन गर्न प्रयोग गरिन्छ, र लामो भण्डारण अवधि र बलियो रिजर्भ क्षमता हुन्छ। यसको सिद्धान्त चित्र १-१ मा देखाइएको छ।
संकुचित वायु ऊर्जा भण्डारण:
कम्प्रेस्ड हावा ऊर्जा भण्डारणमा विद्युतीय रूपमा संचालित कम्प्रेसर प्रयोग गरेर हावालाई कम्प्रेस गर्ने र यसलाई भूमिगत गुफाहरू, ट्याks्कहरू, वा दबाव भाँडाहरूमा भण्डारण गर्ने समावेश छ। जब बिजुलीको माग बढ्छ, भण्डार गरिएको कम्प्रेस गरिएको हावा छोडिन्छ, तताउँछ, र बिजुली उत्पादन गर्न टर्बाइन चलाउन प्रयोग गरिन्छ। कम्प्रेस गरिएको वायु ऊर्जा भण्डारणले सामान्यतया ५०% देखि ७०% सम्मको दक्षताका साथ ठूलो-पैमाने, लामो-अवधि ऊर्जा भण्डारण क्षमताहरू प्रदान गर्दछ। ताप रिकभरी टेक्नोलोजीहरूसँग संयोजन गर्दा यी दक्षताहरूलाई अझ सुधार गर्न सकिन्छ। यो ग्रिड लचिलोपन र स्थिरता बृद्धि गर्न ठूला- स्केलको नवीकरणीय ऊर्जा पावर प्लान्टहरूसँग एकीकरणको लागि उपयुक्त छ।
फ्लाईव्हील ऊर्जा भण्डारण:
फ्लाईव्हील ऊर्जा भण्डारणले उच्च गतिमा फ्लाईव्हील चलाउनको लागि मोटर प्रयोग गर्दछ, भण्डारणको लागि विद्युतीय ऊर्जालाई गतिज ऊर्जामा रूपान्तरण गर्दछ। जब आवश्यक हुन्छ, फ्लाईव्हीलले गतिज ऊर्जालाई विद्युतीय ऊर्जामा रूपान्तरण गर्न जेनेरेटर प्रयोग गर्दछ। फ्लाईव्हील ऊर्जा भण्डारण प्रविधि यसको अत्यन्तै छिटो प्रतिक्रिया गति (सामान्यतया मिलिसेकेन्ड दायरामा) र उच्च चक्र जीवन (सयौं हजार चक्रहरू सम्म) को लागि परिचित छ, यसलाई छोटो-अवधि, उच्च-शक्ति ऊर्जा भण्डारण परिदृश्यहरू, जस्तै ग्रिड फ्रिक्वेन्सी नियमन र निर्बाध पावर आपूर्ति (UPS) को लागि उपयुक्त बनाउँछ। फ्लाईव्हील ऊर्जा भण्डारणमा सामान्यतया उच्च रूपान्तरण दक्षता हुन्छ, 85%–95% सम्म पुग्छ, तर यसको भण्डारण समय अपेक्षाकृत छोटो हुन्छ, सामान्यतया छोटो अवधिको शक्ति उतार-चढ़ावलाई सन्तुलनमा राख्न प्रयोग गरिन्छ। चित्र १-२ ले फ्लाईव्हील ऊर्जा भण्डारण पावर प्रणालीको योजनाबद्ध रेखाचित्र देखाउँछ।
इलेक्ट्रोकेमिकल ऊर्जा भण्डारण प्रविधि
इलेक्ट्रोकेमिकल ऊर्जा भण्डारण एक प्रविधि हो जसले विद्युतीय ऊर्जालाई इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियाहरू मार्फत रासायनिक ऊर्जामा रूपान्तरण गर्दछ, यसलाई भण्डारण गर्दछ र त्यसपछि आवश्यक पर्दा विद्युतीय ऊर्जामा रूपान्तरण गर्दछ। यसको मूल भनेको ब्याट्रीको चार्जिङ र डिस्चार्जिङ प्रक्रियामार्फत ऊर्जाको भण्डारण र रिलिज हो। इलेक्ट्रोकेमिकल ऊर्जा भण्डारण प्रविधिमा छिटो प्रतिक्रिया गति, उच्च दक्षता, लचिलो स्थापना, र मोड्युलर डिजाइन जस्ता फाइदाहरू छन्, जसले यसलाई नवीकरणीय ऊर्जा ग्रिड-जडित फ्रिक्वेन्सी नियमन, शिखर-उपत्यका नियमन, र आपतकालीन विद्युत आपूर्ति जस्ता परिदृश्यहरूको लागि उपयुक्त बनाउँछ। हाल, मुख्यधाराको इलेक्ट्रोकेमिकल ऊर्जा भण्डारण प्रविधिहरूले सीसा-एसिड ब्याट्री, निकल-मेटल हाइड्राइड ब्याट्री, लिथियम-आयन ब्याट्री, सोडियम-आयन ब्याट्रीहरू, र प्रवाह ब्याट्रीहरू समावेश गर्दछ, प्रत्येक यसको अद्वितीय कार्यसम्पादन, अनुप्रयोग परिदृश्यहरू, र विकास सम्भावनाहरू सहित। नवीकरणीय ऊर्जाको बढ्दो अनुपातमा, विद्युतीय रसायनिक ऊर्जा भण्डारणले विश्वव्यापी ऊर्जा संरचना परिवर्तनमा महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छ र स्वच्छ, न्यून कार्बन, र सुरक्षित ऊर्जा प्रणाली प्राप्त गर्नको लागि महत्त्वपूर्ण ग्यारेन्टी हो।
लीड-एसिड ब्याट्रीहरू:
लीड-एसिड ब्याट्रीहरू लामो-स्थापित र व्यापक रूपमा प्रयोग हुने इलेक्ट्रोकेमिकल ऊर्जा भण्डारण प्रविधि हुन्। तिनीहरूको सिद्धान्तले सकारात्मक र नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रीको रूपमा सीसा र यसको अक्साइडहरू, र इलेक्ट्रोलाइटको रूपमा सल्फ्यूरिक एसिड जलीय घोल प्रयोग गरी विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया मार्फत चार्ज र डिस्चार्ज समावेश गर्दछ। सीसा-एसिड ब्याट्रीहरूमा कम उत्पादन लागत, परिपक्व प्रविधि, उच्च विश्वसनीयता, र ओभरचार्ज र अधिक डिस्चार्जको लागि बलियो प्रतिरोधी-जस्ता फाइदाहरू छन्, र अटोमोटिभ सुरु हुने ब्याट्रीहरू, ब्याकअप पावर आपूर्तिहरू, र ऊर्जा भण्डारण प्रणालीहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। यद्यपि, सीसा-एसिड ब्याट्रीहरूमा कम ऊर्जा घनत्व, सीमित चक्र जीवन हुन्छ, र विषाक्त सीसा समावेश हुन्छ, जसले अनुचित रूपमा डिस्पोज गरेमा वातावरणलाई प्रदूषित गर्न सक्छ। यसका बावजुद, सीसा-एसिड ब्याट्रीहरूले अझै पनि निश्चित क्षेत्रहरूमा महत्त्वपूर्ण स्थान ओगटेका छन्, विशेष गरी लागत{10}}संवेदनशील अनुप्रयोगहरूमा। भविष्यमा, वातावरणमैत्री रिसाइक्लिंग र नेतृत्व{12}} एसिड ब्याट्रीहरूको प्रदर्शन सुधार यस प्रविधिको विकासको लागि प्रमुख दिशाहरू हुनेछन्।
निकल - मेटल हाइड्राइड (NiMH) ब्याट्रीहरू:
NiMH ब्याट्रीहरू एक इलेक्ट्रोकेमिकल ऊर्जा भण्डारण प्रविधि हो जसले निकल हाइड्रोक्साइडलाई सकारात्मक इलेक्ट्रोडको रूपमा र निकल हाइड्राइडलाई नकारात्मक इलेक्ट्रोडको रूपमा प्रयोग गर्दछ। तिनीहरूले उच्च ऊर्जा घनत्व, पर्यावरण मित्रता, र लामो चक्र जीवन जस्ता फाइदाहरू प्रस्ताव गर्छन्। परम्परागत ब्याट्रीहरूको तुलनामा, NiMH ब्याट्रीहरूमा क्याडमियम र मोलिब्डेनमसँग सम्बन्धित रासायनिक खतराहरू हुँदैनन्, जसले तिनीहरूलाई थप वातावरणमैत्री बनाउँछ। त्यसकारण, तिनीहरू पावर उपकरणहरू, हाइब्रिड सवारी साधनहरू, र पोर्टेबल इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। तिनीहरूसँग उच्च चार्ज-डिस्चार्ज दक्षता पनि छ र विभिन्न वातावरणमा स्थिर रूपमा काम गर्न सक्छ। निकल ब्याट्रीहरूको मुख्य विशेषता भनेको तिनीहरूको बलियो ओभरचार्ज र ओभर-डिस्चार्ज सहिष्णुता हो, जसले तिनीहरूलाई बारम्बार चार्ज र डिस्चार्ज चाहिने अनुप्रयोगहरूमा उत्कृष्ट बनाउँछ। यद्यपि हालैका वर्षहरूमा लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको वृद्धिले NiMH ब्याट्रीहरूको बजार साझेदारीमा गिरावट ल्याएको छ, तिनीहरू अझै पनि विशेष अनुप्रयोग क्षेत्रमा स्थान कायम राख्छन्।
लिथियम - आयन ब्याट्रीहरू:
लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू एक इलेक्ट्रोकेमिकल ऊर्जा भण्डारण प्रविधि हो जसले सकारात्मक र नकारात्मक इलेक्ट्रोडहरू बीच लिथियम आयनहरू सम्मिलित र निकासी मार्फत चार्ज र डिस्चार्ज प्राप्त गर्दछ। लिथियमको हल्का तौल र उच्च ऊर्जा घनत्वले पोर्टेबल इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू, विद्युतीय सवारी साधनहरू र नवीकरणीय ऊर्जा भण्डारणमा लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको व्यापक प्रयोगको नेतृत्व गरेको छ। लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूले लाभहरू प्रदान गर्दछ जस्तै लामो चक्र जीवन र कुनै मेमोरी प्रभाव छैन, तर तिनीहरूसँग केही सुरक्षा चिन्ताहरू पनि छन्, जस्तै थर्मल रनअवे अधिक चार्ज र अधिक डिस्चार्जको कारणले गर्दा। प्राविधिक विकासहरूसँगै, लिथियम- ब्याट्रीहरूको सुरक्षा र इलेक्ट्रोकेमिकल कार्यसम्पादनमा लगातार सुधार भएको छ, जबकि लागत घटेको छ, जसले तिनीहरूलाई आज बजारमा सबैभन्दा व्यापक रूपमा प्रयोग हुने ऊर्जा भण्डारण ब्याट्रीहरू मध्ये एक बनाएको छ। भविष्यमा, ठोस-स्टेट इलेक्ट्रोलाइट्स र सिलिकन{10}}आधारित एनोडहरू जस्ता प्रविधिहरूको विकासले लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको इलेक्ट्रोकेमिकल कार्यसम्पादन र सुरक्षामा थप सुधार गर्ने अपेक्षा गरिएको छ।
सोडियम - आयन ब्याट्रीहरू:
हालका वर्षहरूमा सोडियम-आयन ब्याट्रीहरू द्रुत रूपमा विकास भइरहेको नयाँ इलेक्ट्रोकेमिकल ऊर्जा भण्डारण प्रविधि हो। तिनीहरूको काम गर्ने सिद्धान्त लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूसँग मिल्दोजुल्दो छ, जहाँ लिथियम आयनहरू चार्ज र डिस्चार्जको लागि सकारात्मक र नकारात्मक इलेक्ट्रोडहरू बीच अन्तरिकरण र डिइन्टरकेलेट हुन्छन्। सोडियम-आयन ब्याट्रीका फाइदाहरू सोडियम स्रोतहरूको प्रचुरता र कम लागतमा छन्, र लिथियम स्रोत सीमितताहरूबाट तिनीहरूको स्वतन्त्रता, तिनीहरूलाई विशेष गरी ठूलो-उर्जा भण्डारण अनुप्रयोगहरूको लागि उपयुक्त बनाउँछ। यद्यपि तिनीहरूको ऊर्जा घनत्व लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको भन्दा कम छ, सोडियम-आयन ब्याट्रीहरूले चक्र स्थिरता, कम-तापमान प्रदर्शन, र सुरक्षाको सन्दर्भमा राम्रो प्रदर्शन प्रदर्शन गर्दछ, भविष्यको विकासको लागि ठूलो प्रतिज्ञा देखाउँदै। हाल, सोडियम{11}}आयन ब्याट्रीहरूमा अनुसन्धानले ऊर्जा घनत्व सुधार गर्न, चक्रको आयु विस्तार गर्न र उत्पादन लागत घटाउनमा केन्द्रित छ। निरन्तर प्राविधिक विकासको साथ, सोडियम-आयन ब्याट्रीहरू भविष्यमा ठूलो-उर्जा भण्डारणको लागि एक महत्त्वपूर्ण समाधान बन्ने अपेक्षा गरिएको छ।
प्रवाह ब्याट्री:
फ्लो ब्याट्रीहरू एक इलेक्ट्रोकेमिकल ऊर्जा भण्डारण प्रविधि हो जहाँ इलेक्ट्रोलाइट बाह्य ट्याङ्कीमा भण्डारण गरिन्छ। तिनीहरूको सिद्धान्तले ब्याट्री भित्र दुई फरक इलेक्ट्रोलाइटहरू बीचको इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियाहरू मार्फत ऊर्जाको भण्डारण र रिलीज समावेश गर्दछ। प्रवाह ब्याट्रीहरूको एक महत्त्वपूर्ण विशेषता तिनीहरूको स्वतन्त्र रूपमा समायोज्य ऊर्जा र पावर आउटपुट हो; भण्डारण क्षमतालाई भण्डारण गरिएको इलेक्ट्रोलाइटको मात्रा बढाएर विस्तार गर्न सकिन्छ, तिनीहरूलाई विशेष गरी ठूलो-पैमाने, दीर्घकालीन-उर्जा भण्डारण अनुप्रयोगहरूको लागि उपयुक्त बनाइन्छ। सामान्य प्रकारका फ्लो ब्याट्रीहरूमा भ्यानेडियम रेडक्स फ्लो ब्याट्रीहरू र जस्ता/ब्रोमाइन फ्लो ब्याट्रीहरू समावेश छन्। फ्लो ब्याट्रीहरूले लामो आयु, राम्रो सुरक्षा, र वातावरणीय मित्रता प्रदान गर्दछ, तर तिनीहरूको प्रारम्भिक लगानी उच्च छ, र ब्याट्री प्रणाली जटिल छ। प्राविधिक विकासको साथ, ठूला मात्रामा ऊर्जा भण्डारणमा प्रवाह ब्याट्रीहरूको सम्भावना बिस्तारै देखिँदैछ, विशेष गरी नवीकरणीय ऊर्जा ग्रिड एकीकरण र ग्रिड नियमन अनुप्रयोगहरूमा।