কম্প্রেসড এয়ার এনার্জি স্টোরেজ (CAES): নির্ভরযোগ্য এবং স্কেলেবল এনার্জি স্টোরেজ প্রযুক্তি নবায়নযোগ্য শক্তির ভবিষ্যতকে শক্তিশালী করে

পরিচ্ছন্ন শক্তির বৈশ্বিক পরিবর্তনে, পরিবর্তনশীল পুনর্নবীকরণযোগ্য উত্স যেমন সৌর এবং বায়ু অভূতপূর্ব সম্ভাবনার প্রস্তাব দেয় তবে প্রধান চ্যালেঞ্জগুলিও উপস্থাপন করে। তাদের অন্তর্বর্তীতা-আবহাওয়া, দিন-রাত্রি চক্র, এবং ঋতুগত তারতম্যের দ্বারা চালিত হয়-প্রায়শই হ্রাস (ক্ষয়প্রাপ্ত শক্তি) বা গ্রিড অস্থিরতার ফলে। কম্প্রেসড এয়ার এনার্জি স্টোরেজ (CAES) একটি পরিপক্ক, বড়-সলিউশন হিসেবে দাঁড়িয়েছে যা স্টোরেজের জন্য উদ্বৃত্ত বিদ্যুতকে সংকুচিত বাতাসে রূপান্তরিত করে এবং গ্রিডের স্থিতিশীলতা এবং ভারসাম্য নিশ্চিত করে বায়ু ও সৌর শক্তিকে কার্যকরভাবে শোষণ ও ব্যবহার করে শক্তি উৎপাদনের জন্য চাহিদা অনুযায়ী ছেড়ে দেয়।

CAES বায়ু সংকুচিত করে যান্ত্রিক সম্ভাবনা হিসাবে বৈদ্যুতিক শক্তি সঞ্চয় করে, ন্যূনতম ক্ষতি সহ ঘন্টা থেকে সপ্তাহ পর্যন্ত সঞ্চয়ের সময়কাল সক্ষম করে। যখন প্রয়োজন হয়, সংকুচিত বায়ু টারবাইন চালানোর জন্য এবং বিদ্যুৎ উৎপন্ন করার জন্য ছেড়ে দেওয়া হয়। এই প্রযুক্তিটি বিশেষভাবে-বড়-স্কেল, দীর্ঘ{-সঞ্চয়স্থানের জন্য উপযোগী, বিরতিহীন পুনর্নবীকরণযোগ্যগুলিকে প্রেরণযোগ্য, নির্ভরযোগ্য শক্তিতে রূপান্তরিত করে যা বৃত্তাকার-ঘড়ির গ্রিডের চাহিদা পূরণ করে৷

অন্তর্নিহিত প্রযুক্তি এবং নীতি

CAES এর মূলটি গ্যাস সংকোচন এবং প্রসারণের তাপগতিবিদ্যার মধ্যে রয়েছে। কম্প্রেশনের সময় বায়ু উত্তপ্ত হয় এবং সম্প্রসারণের সময় শীতল হয়। উচ্চ দক্ষতা কার্যকর তাপ ব্যবস্থাপনার উপর নির্ভর করে:

প্রচলিত (ডায়াবেটিক) CAES: কম্প্রেশন তাপ আন্তঃকুলারের মাধ্যমে ছড়িয়ে দেওয়া হয়, এবং জ্বালানী (সাধারণত প্রাকৃতিক গ্যাস) সম্প্রসারণের আগে বাতাসকে পুনরায় গরম করতে ব্যবহৃত হয়। রাউন্ড-ট্রিপের কার্যকারিতা সাধারণত 40-55%।

অ্যাডভান্সড এডিয়াব্যাটিক CAES (AA-CAES): কম্প্রেশন তাপ তাপ শক্তি সঞ্চয়স্থান (TES) সিস্টেমে ক্যাপচার করা হয় এবং সংরক্ষণ করা হয়-যেমন প্যাক করা পাথরের বিছানা, গলিত লবণ, বা তাপীয় তেল-প্রসারণের সময় পুনঃব্যবহারের জন্য। কোনো জীবাশ্ম জ্বালানি খরচ ছাড়াই কার্যকারিতা 70% বা তার বেশি হয়।

আইসোথার্মাল/নিকটে{{0}আইসোথার্মাল CAES: উন্নত হিট এক্সচেঞ্জার বা জলের স্প্রেগুলি কম্প্রেশন এবং সম্প্রসারণের সময় স্থির তাপমাত্রার কাছাকাছি- বজায় রাখে, উন্নয়নমূলক ব্যবস্থায় 80-95% তাত্ত্বিক দক্ষতা সহ।

আধুনিক CAES প্ল্যান্টগুলি 4-7 MPa (40-70 বার) চাপে কাজ করে এবং শক্তি সঞ্চয়ের জন্য আদর্শ গ্যাস আইনের উপর নির্ভর করে। ব্যাটারির বিপরীতে, CAES দীর্ঘ-সময়ের মধ্যে, গিগাওয়াট-স্কেলের অ্যাপ্লিকেশনগুলিকে কয়েক দশক ধরে নগণ্য অবক্ষয় সহ এক্সেল করে।

মূল সরঞ্জাম এবং উপাদান

একটি সাধারণ CAES সুবিধার মধ্যে রয়েছে:

কম্প্রেসার: মাল্টি-স্টেজ ইলেকট্রিক টার্বো-উদ্বৃত্ত বিদ্যুতের দ্বারা চালিত কম্প্রেসার, যা আন্তঃকুল করার সাথে কম- এবং উচ্চ-চাপের স্তরগুলি ব্যবহার করে পরিবেষ্টিত বায়ুকে চাপ দেয়৷

এয়ার স্টোরেজ: ভূগর্ভস্থ গুহা (লবণ গম্বুজ, ক্ষয়প্রাপ্ত গ্যাসক্ষেত্র, বা জলজ) বা উপরে-ভূমির উচ্চ-ঘনত্বের কৃত্রিম জাহাজ (যেমন পাইপ অ্যারে)। লবণের গুহাগুলি তাদের অভেদ্যতা এবং চাপ{3}}300-1,500 মিটার গভীরতায় সাইকেল চালানোর স্থায়িত্বের জন্য অনুকূল।

থার্মাল ম্যানেজমেন্ট সিস্টেম(উন্নত ডিজাইনে): হিট এক্সচেঞ্জার এবং TES ইউনিট যা কম্প্রেশন তাপ ক্যাপচার এবং সঞ্চয় করে।

সম্প্রসারণকারী/টারবাইন এবং জেনারেটর: উচ্চ- এবং নিম্ন-চাপ টার্বো-এক্সপেন্ডারগুলি জেনারেটরের সাথে সংযুক্ত। প্রচলিত সিস্টেম পুনরায় গরম করার জন্য একটি দহনকারী ব্যবহার করে; উন্নত adiabatic সিস্টেম TES তাপ পুনরায় ব্যবহার করে।

অক্জিলিয়ারী সিস্টেম: চাপ নিয়ন্ত্রণ, দ্বিমুখী মোটর/জেনারেটর এবং গ্রিড আন্তঃসংযোগ সরঞ্জাম।

CAES-এর মডুলার ডিজাইন কম্প্রেশন, স্টোরেজ এবং সম্প্রসারণ ক্ষমতার স্বাধীন অপ্টিমাইজেশনের অনুমতি দেয়, যা অন্যান্য অনেক স্টোরেজ প্রযুক্তির সাথে অতুলনীয় অপারেশনাল নমনীয়তা প্রদান করে।

অপারেশনাল প্রসেস

CAES দুটি প্রাথমিক পর্যায়ে কাজ করে:

চার্জিং (কম্প্রেশন) ফেজ: উচ্চ নবায়নযোগ্য আউটপুট বা কম চাহিদার সময়কালে, উদ্বৃত্ত বিদ্যুৎ কম্প্রেসারগুলিকে চালিত করে। বায়ুকে একাধিক পর্যায়ে সংকুচিত করা হয় (উষ্ণ করা হয়), ঠান্ডা করা হয় এবং সঞ্চয়স্থানে ইনজেকশন করা হয়। উন্নত adiabatic সিস্টেমে, নিষ্কাশিত তাপ TES এ সংরক্ষণ করা হয়।

ডিসচার্জিং (সম্প্রসারণ/প্রজন্ম) পর্যায়: যখন চাহিদার সর্বোচ্চ বা নবায়নযোগ্য শক্তি অপর্যাপ্ত হয়, তখন সংকুচিত বায়ু নির্গত হয়, প্রি-হিটেড (টিইএস তাপ বা সম্পূরক জ্বালানি ব্যবহার করে), জেনারেটর চালানোর জন্য টারবাইনের মাধ্যমে প্রসারিত হয় এবং শীতল বায়ু হিসাবে নিঃশেষিত হয়। সিস্টেমটি 10 ​​মিনিটের মধ্যে সম্পূর্ণ লোডে পৌঁছাতে পারে, এটি গ্রিড ব্যালেন্সিং, ফ্রিকোয়েন্সি নিয়ন্ত্রণ এবং স্পিনিং রিজার্ভের জন্য আদর্শ করে তোলে।

গাছপালা খুব কম স্ব-স্রাবের হারে প্রতিদিন বা ঋতুতে চক্রাকারে চলতে পারে। প্রতিষ্ঠিত ইউটিলিটি-স্কেল উদাহরণগুলির মধ্যে রয়েছে জার্মানির হান্টরফ প্ল্যান্ট (321 মেগাওয়াট, 1978 সাল থেকে চালু) এবং মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের ম্যাকিনটোশ প্ল্যান্ট (110 মেগাওয়াট, 1991 সাল থেকে)।

বাস্তব-ওয়ার্ল্ড কেস স্টাডি: 100 মেগাওয়াট অ্যাডভান্সড কমপ্রেসড এয়ার এনার্জি স্টোরেজ ডেমোনস্ট্রেশন প্রজেক্ট

সফল CAES প্রকল্প বাস্তবায়নের একটি ফ্ল্যাগশিপ উদাহরণ হিসাবে, চীনের 100 মেগাওয়াট উন্নত সংকুচিত বায়ু শক্তি সঞ্চয়স্থান জাতীয় প্রদর্শনী প্রকল্প প্রযুক্তির পরিপক্কতা এবং বৃহৎ আকারের প্রয়োগের সম্ভাবনাকে দেখায়৷ ইন্সটিটিউট অফ ইঞ্জিনিয়ারিং থার্মোফিজিক্স, চাইনিজ একাডেমি অফ সায়েন্সের নেতৃত্বে বিকশিত, এটি বিশ্বের প্রথম 100 মেগাওয়াট-শ্রেণির উন্নত CAES স্টেশন এবং বর্তমানে সর্ববৃহৎ এবং সর্বোচ্চ-দক্ষ উন্নত CAES প্ল্যান্ট চালু রয়েছে৷

সিস্টেম কনফিগারেশন বিবরণ:

ক্ষমতা: 100 মেগাওয়াট পাওয়ার আউটপুট / 400 মেগাওয়াট শক্তি সঞ্চয়।

প্রযুক্তির ধরন: উন্নত adiabatic CAES (AA-CAES) সুপারক্রিটিক্যাল থার্মাল স্টোরেজ, সুপারক্রিটিক্যাল হিট এক্সচেঞ্জ, উচ্চ-লোড কম্প্রেশন/সম্প্রসারণ, এবং সম্পূর্ণ সিস্টেম ইন্টিগ্রেশন-সম্পূর্ণভাবে জীবাশ্ম জ্বালানি নির্ভরতা দূর করে।

স্টোরেজ পদ্ধতি: উচ্চ-ঘনত্বের কৃত্রিম বায়ু সঞ্চয়কারী জাহাজ (পাইপ-অ্যারে ডিজাইন), শক্তির ঘনত্ব বৃদ্ধি করে এবং বৃহৎ ভূগর্ভস্থ গুহাগুলির উপর নির্ভরতা হ্রাস করে।

কর্মদক্ষতা: রাউন্ড-ট্রিপের দক্ষতা 70.4%।

কর্মক্ষমতা পরামিতি: বার্ষিক উৎপাদন 132 মিলিয়ন kWh ছাড়িয়ে গেছে, যা প্রায় 50,000 পরিবারের জন্য সর্বোচ্চ বিদ্যুতের চাহিদা মেটাতে যথেষ্ট; 42,000 টন স্ট্যান্ডার্ড কয়লা সংরক্ষণ করে এবং প্রতি বছর প্রায় 109,000 টন CO₂ নির্গমন হ্রাস করে।

মূল সরঞ্জাম: মাল্টি-স্টেজ কম্প্রেসার, টারবাইন এক্সপেন্ডার/জেনারেটর সেট, সুপারক্রিটিক্যাল TES থার্মাল স্টোরেজ সিস্টেম, এবং হাই-চাপ পাইপ-অ্যারে স্টোরেজ ভেসেল।

অবস্থান: গুয়ুয়ান কাউন্টি, সিটি, হেবেই প্রদেশ, মিয়াওটান ক্লাউড কম্পিউটিং ইন্ডাস্ট্রিয়াল পার্কের মধ্যে; প্রায় 5.7 হেক্টর দখল করে। প্রকল্পটি 2022 সালে গ্রিড-সংযুক্ত ছিল এবং বাণিজ্যিক অপারেশন প্রস্তুতিতে প্রবেশ করেছে৷

এই প্রকল্পটি কম্প্রেশন তাপ পুনরুদ্ধার, তাপ ব্যবস্থাপনা অপ্টিমাইজ করে এবং দক্ষতা, জ্বালানি নির্ভরতা এবং সাইট নির্বাচনের ঐতিহ্যগত সীমাবদ্ধতাগুলি কাটিয়ে উঠতে মডুলার ডিজাইন নিয়োগের মাধ্যমে বৃহৎ-স্কেলের CAES উদ্যোগগুলি সফলভাবে সম্পাদন করার ক্ষমতা প্রদর্শন করে। এটি বিশ্বব্যাপী নবায়নযোগ্য শক্তি একীকরণের জন্য মূল্যবান বাস্তব-বিশ্ব প্রকৌশল বৈধতা এবং একটি মাপযোগ্য মডেল প্রদান করে৷

কিভাবে CAES বায়ু এবং সৌর শক্তির কার্যকর শোষণ এবং ব্যবহার সহজতর করে

বায়ু এবং সৌর শক্তির পরিবর্তনশীলতা প্রায়শই উদ্বৃত্ত বিদ্যুতের দিকে পরিচালিত করে যা গ্রিড দ্বারা সম্পূর্ণরূপে শোষণ করা যায় না। CAES গ্রিডের জন্য একটি "শক শোষক" হিসাবে কাজ করে, সরাসরি এই সমস্যাটির সমাধান করে:

উদ্বৃত্ত শক্তি শোষণ: প্রবল বাতাস বা সর্বোচ্চ সৌর বিকিরণ চলাকালীন, অতিরিক্ত শক্তি মাটির নিচে বায়ু সংকুচিত করতে এবং সঞ্চয় করতে ব্যবহৃত হয়, যা হ্রাস রোধ করে।

মসৃণ আউটপুট: CAES স্থিতিশীল, ভবিষ্যদ্বাণীযোগ্য শক্তি সরবরাহ করার জন্য শান্ত সময়কালে বা সূর্যাস্তের পরে সঞ্চিত শক্তি মুক্তি, খরচ থেকে প্রজন্মকে দ্বিগুণ করে।

গ্রিড স্থিতিশীলতা এবং একীকরণ: এর দ্রুত প্রতিক্রিয়া ফ্রিকোয়েন্সি নিয়ন্ত্রণ, ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রণ, এবং কালো-শুরু পরিষেবা সমর্থন করে৷ বায়ু-সৌর-CAES হাইব্রিড সিস্টেমগুলি "ভার্চুয়াল বেসলোড" উদ্ভিদ তৈরি করে, জীবাশ্ম-ফুয়েল পিকারের উপর নির্ভরতা হ্রাস করে।

অর্থনৈতিক এবং পরিবেশগত সুবিধা: CAES উল্লেখযোগ্যভাবে স্টোরেজ খরচ কমায়, পুনর্নবীকরণযোগ্য ব্যবহারের হার উন্নত করে এবং কার্বন নিঃসরণ কমায় (বিশেষ করে অ্যাডভান্স অ্যাডভান্স কনফিগারেশনে)। এটি বিশেষ করে বড়-স্কেল, দীর্ঘ-সময়ের পুনর্নবীকরণযোগ্য একীকরণের জন্য প্রতিযোগিতামূলক।

কো-বায়ু খামার বা সৌর স্টেশনগুলির সাথে CAES সনাক্ত করা ট্রান্সমিশন অবকাঠামোকে অপ্টিমাইজ করে এবং শক্তি সালিসি, ক্ষমতা বাজার এবং আনুষঙ্গিক পরিষেবাগুলির মাধ্যমে অতিরিক্ত রাজস্ব আনলক করে৷

সামনের দিকে তাকিয়ে: CAES পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তি পাওয়ার স্টেশনগুলির ভিত্তিপ্রস্তর হিসাবে

CAES তার 1970 এর দশক থেকে গিগাওয়াট-ঘন্টা-স্কেল সম্ভাবনা সহ একটি নমনীয়, দীর্ঘ{1}}মেয়াদী স্টোরেজ প্রযুক্তিতে বিকশিত হয়েছে। উন্নত এডিয়াব্যাটিক এবং আইসোথার্মাল ভেরিয়েন্টগুলি জীবাশ্ম জ্বালানির ব্যবহার সম্পূর্ণভাবে বাদ দেয়, নেট-শূন্য লক্ষ্যগুলির সাথে পুরোপুরি সারিবদ্ধ করে। এর পরিমাপযোগ্যতা এবং ভৌগলিক অভিযোজনযোগ্যতা (যেখানে উপযুক্ত ভূতত্ত্ব বিদ্যমান) বিরতিহীন বায়ু এবং সৌর সম্পদকে নির্ভরযোগ্য, উচ্চমূল্যের বিদ্যুতে রূপান্তর করতে সক্ষম করে।

সফল প্রকল্পগুলি যেমন নিশ্চিত করে যে CAES প্রযুক্তি বাণিজ্যিক-স্কেল স্থাপনের জন্য সম্পূর্ণরূপে প্রস্তুত৷ CAES গ্রহণ করার মাধ্যমে, নবায়নযোগ্য শক্তি খাত তার সবচেয়ে বড় চ্যালেঞ্জ-পরিবর্তনশীলতা-পরিচ্ছন্ন শক্তি স্থানান্তরকে ত্বরান্বিত করে এবং বিশ্বব্যাপী ইউটিলিটি, শিল্প এবং সম্প্রদায়গুলিতে অর্থনৈতিক স্থিতিস্থাপকতা এবং শক্তি সুরক্ষা প্রদান করতে পারে৷ চীনে চলমান প্রকল্প এবং আন্তর্জাতিকভাবে সংকেত দেয় যে ইন্টিগ্রেটেড উইন্ড-সৌর-CAES পাওয়ার স্টেশনগুলি এখন আর একটি দৃষ্টিভঙ্গি নয় বরং একটি বর্তমান বাস্তবতা-যখন এবং যেখানেই প্রয়োজন সেখানে পরিষ্কার, প্রেরণযোগ্য বিদ্যুৎ সরবরাহ করে৷