تجارتی توانائی ذخیرہ کرنے کا جائزہ
By hoppt
قابل تجدید توانائی کاربن غیر جانبداری کے طویل مدتی منصوبے کا ایک لازمی حصہ ہے۔ قابل کنٹرول نیوکلیئر فیوژن، خلائی کان کنی، اور پن بجلی کے وسائل کی بڑے پیمانے پر پختہ ترقی سے قطع نظر جن کا مختصر مدت میں کوئی تجارتی راستہ نہیں ہے، ہوا کی توانائی اور شمسی توانائی اس وقت قابل تجدید توانائی کے سب سے زیادہ امید افزا ذرائع ہیں۔ پھر بھی، وہ ہوا اور روشنی کے وسائل سے محدود ہیں۔ توانائی کا ذخیرہ مستقبل میں توانائی کے استعمال کا ایک لازمی حصہ ہوگا۔ اس مضمون اور اس کے بعد کے مضامین میں بڑے پیمانے پر تجارتی توانائی ذخیرہ کرنے والی ٹیکنالوجیز شامل ہوں گی، بنیادی طور پر عمل درآمد کے معاملات پر توجہ دی جائے گی۔
حالیہ برسوں میں، توانائی کے ذخیرہ کرنے کے نظام کی تیزی سے تعمیر نے ماضی کے کچھ ڈیٹا کو مزید مددگار نہیں بنا دیا ہے، جیسے کہ "کمپریسڈ ایئر انرجی سٹوریج 440 میگاواٹ کی کل نصب صلاحیت کے ساتھ دوسرے نمبر پر، اور سوڈیم سلفر بیٹریاں تیسرے نمبر پر، کل صلاحیت کے پیمانے کے ساتھ۔ 440 میگاواٹ۔ 316 میگاواٹ" وغیرہ۔ اس کے علاوہ، یہ خبر کہ Huawei نے 1300MWh کے ساتھ دنیا کے "سب سے بڑے" توانائی ذخیرہ کرنے کے منصوبے پر دستخط کیے ہیں۔ تاہم، موجودہ اعداد و شمار کے مطابق، عالمی سطح پر 1300MWh توانائی ذخیرہ کرنے کا سب سے اہم منصوبہ نہیں ہے۔ مرکزی سب سے بڑا توانائی ذخیرہ کرنے کا منصوبہ پمپڈ اسٹوریج سے تعلق رکھتا ہے۔ فزیکل انرجی سٹوریج ٹیکنالوجیز جیسے نمک انرجی سٹوریج کے لیے، الیکٹرو کیمیکل انرجی سٹوریج کے معاملے میں، 1300MWh سب سے اہم پروجیکٹ نہیں ہے (یہ شماریاتی صلاحیت کا معاملہ بھی ہو سکتا ہے)۔ ماس لینڈنگ انرجی سٹوریج سینٹر کی موجودہ صلاحیت 1600MWh تک پہنچ گئی ہے (دوسرے مرحلے میں 1200MWh، دوسرے مرحلے میں 400MWh سمیت)۔ پھر بھی، Huawei کے داخلے نے اسٹیج پر توانائی ذخیرہ کرنے کی صنعت کو نمایاں کیا ہے۔
فی الحال، تجارتی اور ممکنہ توانائی ذخیرہ کرنے والی ٹیکنالوجیز کو مکینیکل انرجی اسٹوریج، تھرمل انرجی اسٹوریج، برقی توانائی اسٹوریج، کیمیکل انرجی اسٹوریج، اور الیکٹرو کیمیکل انرجی اسٹوریج میں درجہ بندی کیا جا سکتا ہے۔ طبیعیات اور کیمسٹری بنیادی طور پر ایک جیسے ہیں، تو آئیے اس وقت کے لیے اپنے پیشروؤں کی سوچ کے مطابق ان کی درجہ بندی کریں۔
- مکینیکل انرجی اسٹوریج / تھرمل اسٹوریج اور کولڈ اسٹوریج
پمپ شدہ اسٹوریج:
دو اوپری اور زیریں آبی ذخائر ہیں، توانائی کے ذخیرہ کے دوران پانی کو اوپری ذخائر میں پمپ کرتے ہیں اور بجلی کی پیداوار کے دوران زیریں ذخائر میں پانی نکالتے ہیں۔ ٹیکنالوجی بالغ ہے۔ 2020 کے آخر تک، پمپ شدہ ذخیرہ کرنے کی عالمی صلاحیت 159 ملین کلوواٹ تھی، جو توانائی ذخیرہ کرنے کی کل صلاحیت کا 94 فیصد ہے۔ اس وقت، میرے ملک نے مجموعی طور پر 32.49 ملین کلو واٹ کے پمپڈ اسٹوریج پاور اسٹیشنوں کو کام میں لایا ہے۔ زیر تعمیر پمپڈ سٹوریج پاور سٹیشنوں کا مکمل پیمانہ 55.13 ملین کلوواٹ ہے۔ تعمیر شدہ اور زیر تعمیر دونوں کا پیمانہ دنیا میں پہلے نمبر پر ہے۔ انرجی سٹوریج پاور سٹیشن کی نصب صلاحیت ہزاروں میگاواٹ تک پہنچ سکتی ہے، سالانہ بجلی کی پیداوار کئی بلین کلو واٹ گھنٹہ تک پہنچ سکتی ہے، اور بلیک اسٹارٹ اسپیڈ چند منٹوں کے آرڈر پر ہو سکتی ہے۔ اس وقت، چین میں کام کرنے والا سب سے بڑا توانائی ذخیرہ کرنے والا پاور سٹیشن، ہیبی فینگنگ پمپڈ سٹوریج پاور سٹیشن، 3.6 ملین کلوواٹ کی نصب شدہ صلاحیت اور 6.6 بلین کلو واٹ گھنٹہ کی سالانہ بجلی پیدا کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے (جو 8.8 بلین کلو واٹ اضافی بجلی جذب کر سکتا ہے، تقریبا 75٪ کی کارکردگی کے ساتھ)۔ سیاہ آغاز کا وقت 3-5 منٹ۔ اگرچہ پمپڈ اسٹوریج کو عام طور پر محدود سائٹ کے انتخاب، طویل سرمایہ کاری کے چکر، اور اہم سرمایہ کاری کے نقصانات کے طور پر سمجھا جاتا ہے، لیکن یہ اب بھی سب سے زیادہ پختہ ٹیکنالوجی، سب سے محفوظ آپریشن، اور سب سے کم لاگت توانائی ذخیرہ کرنے کا ذریعہ ہے۔ نیشنل انرجی ایڈمنسٹریشن نے پمپڈ اسٹوریج (2021-2035) کے لیے درمیانی اور طویل مدتی ترقیاتی منصوبہ جاری کیا ہے۔
2025 تک، پمپڈ اسٹوریج کا کل پیداواری پیمانہ 62 ملین کلو واٹ سے زیادہ ہو جائے گا؛ 2030 تک، مکمل پیداوار کا پیمانہ تقریباً 120 ملین کلوواٹ ہو جائے گا۔ 2035 تک، ایک جدید پمپڈ اسٹوریج انڈسٹری تشکیل دی جائے گی جو نئی توانائی کی اعلیٰ تناسب اور بڑے پیمانے پر ترقی کی ضروریات کو پورا کرتی ہے۔
ہیبی فینگنگ پمپڈ سٹوریج پاور سٹیشن - زیریں ذخائر
کمپریسڈ ہوا توانائی ذخیرہ:
جب بجلی کا بوجھ کم ہوتا ہے تو ہوا کو سکیڑ کر بجلی کے ذریعے ذخیرہ کیا جاتا ہے (عام طور پر زیر زمین نمک کے غاروں، قدرتی غاروں وغیرہ میں رکھا جاتا ہے)۔ جب بجلی کی کھپت عروج پر ہوتی ہے، تو بجلی پیدا کرنے کے لیے جنریٹر کو چلانے کے لیے ہائی پریشر ہوا چھوڑی جاتی ہے۔
کمپریسڈ ہوا توانائی ذخیرہ
کمپریسڈ ایئر انرجی سٹوریج کو عام طور پر پمپڈ اسٹوریج کے بعد GW پیمانے پر بڑے پیمانے پر انرجی سٹوریج کے لیے دوسری سب سے موزوں ٹیکنالوجی سمجھا جاتا ہے۔ پھر بھی، یہ سائٹ کے انتخاب کے زیادہ سخت حالات، اعلی سرمایہ کاری کی لاگت، اور پمپ شدہ اسٹوریج کے مقابلے میں توانائی ذخیرہ کرنے کی کارکردگی سے محدود ہے۔ کم، کمپریسڈ ہوا توانائی ذخیرہ کرنے کی تجارتی پیش رفت سست ہے. اس سال (2021) کے ستمبر تک، میرے ملک کا پہلا بڑے پیمانے پر کمپریسڈ ایئر انرجی اسٹوریج پروجیکٹ - جیانگ سو جنتان سالٹ کیو کمپریسڈ ایئر انرجی سٹوریج نیشنل ٹیسٹ ڈیموسٹریشن پروجیکٹ، ابھی ابھی گرڈ سے منسلک ہوا ہے۔ منصوبے کے پہلے مرحلے کی نصب صلاحیت 60MW ہے، اور بجلی کی تبدیلی کی کارکردگی تقریباً 60% ہے۔ منصوبے کا طویل مدتی تعمیراتی پیمانہ 1000 میگاواٹ تک پہنچ جائے گا۔ اکتوبر 2021 میں، میرے ملک کی طرف سے آزادانہ طور پر تیار کیا گیا پہلا 10 میگاواٹ ایڈوانسڈ کمپریسڈ ایئر انرجی سٹوریج سسٹم بیجی، گیزہو میں گرڈ سے منسلک تھا۔ یہ کہہ سکتا ہے کہ کمپیکٹ ایئر انرجی اسٹوریج کی تجارتی سڑک ابھی شروع ہوئی ہے، لیکن مستقبل امید افزا ہے۔
جنٹن کمپریسڈ ایئر انرجی اسٹوریج پروجیکٹ۔
پگھلا ہوا نمک توانائی ذخیرہ:
پگھلا ہوا نمک توانائی ذخیرہ، عام طور پر سولر تھرمل پاور جنریشن کے ساتھ مل کر، سورج کی روشنی کو مرتکز کرتا ہے اور پگھلے ہوئے نمک میں حرارت کو ذخیرہ کرتا ہے۔ بجلی پیدا کرتے وقت، پگھلے ہوئے نمک کی حرارت کو بجلی پیدا کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، اور ان میں سے زیادہ تر ٹربائن جنریٹر چلانے کے لیے بھاپ پیدا کرتے ہیں۔
پگھلا ہوا نمک گرمی کا ذخیرہ
انہوں نے چین کے سب سے بڑے سولر تھرمل پاور سٹیشن میں ہائی ٹیک ڈن ہوانگ 100 میگاواٹ پگھلے ہوئے سالٹ ٹاور سولر تھرمل پاور سٹیشن کا نعرہ لگایا۔ ڈیلنگھا 135 میگاواٹ سی ایس پی پراجیکٹ جس میں بڑی نصب صلاحیت ہے نے تعمیر شروع کر دی ہے۔ اس کا توانائی ذخیرہ کرنے کا وقت 11 گھنٹے تک پہنچ سکتا ہے۔ منصوبے کی کل سرمایہ کاری 3.126 بلین یوآن ہے۔ اسے 30 ستمبر 2022 سے پہلے سرکاری طور پر گرڈ سے منسلک کرنے کا منصوبہ ہے، اور یہ ہر سال تقریباً 435 ملین کلو واٹ بجلی پیدا کر سکتا ہے۔
ڈن ہوانگ سی ایس پی اسٹیشن
فزیکل انرجی اسٹوریج ٹیکنالوجیز میں فلائی وہیل انرجی اسٹوریج، کولڈ اسٹوریج انرجی اسٹوریج وغیرہ شامل ہیں۔
- برقی توانائی کا ذخیرہ:
Supercapacitor: اس کی کم توانائی کی کثافت (نیچے ملاحظہ کریں) اور شدید خود خارج ہونے والے مادہ کی وجہ سے محدود، یہ فی الحال صرف گاڑیوں کی توانائی کی بحالی، فوری طور پر چوٹی شیو کرنے، اور وادی بھرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ عام ایپلی کیشنز شنگھائی یانگشن ڈیپ واٹر پورٹ ہیں، جہاں 23 کرینیں پاور گرڈ کو نمایاں طور پر متاثر کرتی ہیں۔ پاور گرڈ پر کرینوں کے اثرات کو کم کرنے کے لیے، ایک 3MW/17.2KWh سپر کیپیسیٹر انرجی سٹوریج سسٹم کو بیک اپ سورس کے طور پر نصب کیا گیا ہے، جو مسلسل 20s کی بجلی فراہم کر سکتا ہے۔
سپر کنڈکٹنگ توانائی کا ذخیرہ: چھوڑ دیا گیا۔
- الیکٹرو کیمیکل توانائی کا ذخیرہ:
یہ مضمون تجارتی الیکٹرو کیمیکل توانائی کے ذخیرہ کو درج ذیل زمروں میں درجہ بندی کرتا ہے:
لیڈ ایسڈ، لیڈ کاربن بیٹریاں
بہاؤ بیٹری
دھاتی آئن بیٹریاں، بشمول لیتھیم آئن بیٹریاں، سوڈیم آئن بیٹریاں وغیرہ۔
ریچارج ایبل میٹل سلفر/آکسیجن/ایئر بیٹریاں
دیگر
لیڈ ایسڈ اور لیڈ کاربن بیٹریاں: ایک بالغ انرجی سٹوریج ٹیکنالوجی کے طور پر، لیڈ ایسڈ بیٹریاں کار سٹارٹ اپ، کمیونیکیشن بیس اسٹیشن پاور پلانٹس کے لیے بیک اپ پاور سپلائی وغیرہ میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتی ہیں۔ لیڈ ایسڈ بیٹری کے Pb منفی الیکٹروڈ کے بعد۔ کاربن مواد کے ساتھ ڈوپ کیا جاتا ہے، لیڈ کاربن بیٹری مؤثر طریقے سے زیادہ خارج ہونے والے مادہ کے مسئلے کو بہتر بنا سکتی ہے. Tianneng کی 2020 کی سالانہ رپورٹ کے مطابق، کمپنی کی طرف سے مکمل کیا گیا اسٹیٹ گرڈ ژیچینگ (جنلنگ سب اسٹیشن) 12MW/48MWh لیڈ کاربن انرجی سٹوریج پراجیکٹ ژیجیانگ صوبے اور یہاں تک کہ پورے ملک میں پہلا انتہائی بڑا لیڈ کاربن انرجی اسٹوریج پاور سٹیشن ہے۔
فلو بیٹری: فلو بیٹری عام طور پر الیکٹروڈز کے ذریعے بہنے والے کنٹینر میں ذخیرہ شدہ مائع پر مشتمل ہوتی ہے۔ چارج اور خارج ہونے والے مادہ آئن ایکسچینج جھلی کے ذریعے مکمل ہوتے ہیں؛ ذیل کے اعداد و شمار کا حوالہ دیتے ہیں.
فلو بیٹری اسکیمیٹک
زیادہ نمائندہ آل وینڈیم فلو بیٹری کی سمت میں، Guodian Longyuan، 5MW/10MWh پروجیکٹ، جو ڈالیان انسٹی ٹیوٹ آف کیمیکل فزکس اور Dalian Rongke Energy Storage کے ذریعے مکمل کیا گیا، سب سے وسیع آل وینڈیم فلو بیٹری توانائی ذخیرہ کرنے کا نظام تھا۔ دنیا اس وقت، جو اس وقت زیر تعمیر ہے بڑے پیمانے پر آل وینڈیم ریڈوکس فلو بیٹری انرجی اسٹوریج سسٹم 200MW/800MWh تک پہنچ جاتا ہے۔
دھاتی آئن بیٹری: سب سے تیزی سے بڑھتی ہوئی اور سب سے زیادہ استعمال ہونے والی الیکٹرو کیمیکل توانائی ذخیرہ کرنے والی ٹیکنالوجی۔ ان میں سے، لیتھیم آئن بیٹریاں عام طور پر کنزیومر الیکٹرانکس، پاور بیٹریز اور دیگر شعبوں میں استعمال ہوتی ہیں، اور انرجی اسٹوریج میں ان کی ایپلی کیشنز بھی بڑھ رہی ہیں۔ زیر تعمیر ہواوے کے پچھلے پروجیکٹوں سمیت جو لیتھیم آئن بیٹری انرجی سٹوریج کا استعمال کرتے ہیں، اب تک بنایا گیا سب سے بڑا لتیم آئن بیٹری انرجی سٹوریج پروجیکٹ موس لینڈنگ انرجی سٹوریج سٹیشن ہے جو فیز I 300MW/1200MWh اور فیز II 100MW/400MWh پر مشتمل ہے۔ کل 400MW/1600MWh
لتیم آئن بیٹری
لیتھیم کی پیداواری صلاحیت اور لاگت کی محدودیت کی وجہ سے، سوڈیم آئنوں کی جگہ نسبتاً کم توانائی کی کثافت لیکن وافر ذخائر سے قیمت میں کمی متوقع ہے، لیتھیم آئن بیٹریوں کے لیے ترقی کا راستہ بن گیا ہے۔ اس کے اصول اور بنیادی مواد لیتھیم آئن بیٹریوں سے ملتے جلتے ہیں، لیکن یہ ابھی تک بڑے پیمانے پر صنعتی نہیں ہوئی ہے۔ موجودہ رپورٹس میں سوڈیم آئن بیٹری انرجی سٹوریج سسٹم کو صرف 1MWh کا پیمانہ دیکھا گیا ہے۔
ایلومینیم آئن بیٹریاں اعلیٰ نظریاتی صلاحیت اور وافر ذخائر کی خصوصیات رکھتی ہیں۔ یہ لیتھیم آئن بیٹریوں کو تبدیل کرنے کے لیے بھی ایک تحقیقی سمت ہے، لیکن تجارتی بنانے کا کوئی واضح راستہ نہیں ہے۔ ایک ہندوستانی کمپنی جو مقبول ہوئی ہے نے حال ہی میں اعلان کیا ہے کہ وہ اگلے سال ایلومینیم آئن بیٹریوں کی پیداوار کو تجارتی بنائے گی اور 10 میگاواٹ توانائی ذخیرہ کرنے والا یونٹ بنائے گی۔ آئیے انتظار کریں اور دیکھیں۔
انتظار کرو اور دیکھیں
ریچارج ایبل میٹل سلفر/آکسیجن/ایئر بیٹریاں: بشمول لیتھیم سلفر، لیتھیم آکسیجن/ہوا، سوڈیم سلفر، ریچارج ایبل ایلومینیم ایئر بیٹریاں، وغیرہ، آئن بیٹریوں سے زیادہ توانائی کی کثافت کے ساتھ۔ کمرشلائزیشن کا موجودہ نمائندہ سوڈیم سلفر بیٹریاں ہیں۔ NGK اس وقت سوڈیم سلفر بیٹری سسٹمز کا سب سے بڑا سپلائر ہے۔ متحدہ عرب امارات میں 108MW/648MWh سوڈیم سلفر بیٹری انرجی سٹوریج سسٹم کا بہت بڑا پیمانہ استعمال کیا گیا ہے۔
- کیمیائی توانائی کا ذخیرہ: دہائیوں پہلے، شروڈنگر نے لکھا تھا کہ زندگی کا انحصار منفی اینٹروپی کے حصول پر ہے۔ لیکن اگر آپ بیرونی توانائی پر انحصار نہیں کرتے ہیں، تو اینٹروپی بڑھے گی، اس لیے زندگی کو طاقت میں لینا چاہیے۔ زندگی اپنا راستہ تلاش کرتی ہے، اور توانائی کو ذخیرہ کرنے کے لیے، پودے روشنی سنتھیس کے ذریعے نامیاتی مادے میں شمسی توانائی کو کیمیائی توانائی میں تبدیل کرتے ہیں۔ کیمیائی توانائی کا ذخیرہ شروع سے ہی قدرتی انتخاب رہا ہے۔ کیمیائی توانائی کا ذخیرہ انسانوں کے لیے توانائی ذخیرہ کرنے کا ایک مضبوط طریقہ رہا ہے جب سے اس نے وولٹ کو برقی ڈھیروں میں بنایا ہے۔ پھر بھی، بڑے پیمانے پر توانائی کے ذخیرے کا تجارتی استعمال ابھی شروع ہوا ہے۔
ہائیڈروجن کا ذخیرہ، میتھانول، وغیرہ: ہائیڈروجن توانائی میں اعلی توانائی کی کثافت، صفائی ستھرائی اور ماحولیاتی تحفظ کے شاندار فوائد ہیں اور اسے مستقبل میں توانائی کا ایک مثالی ذریعہ سمجھا جاتا ہے۔ ہائیڈروجن کی پیداوار → ہائیڈروجن اسٹوریج → ایندھن سیل کا راستہ پہلے ہی راستے پر ہے۔ اس وقت میرے ملک میں 100 سے زیادہ ہائیڈروجن ری فیولنگ سٹیشن بنائے گئے ہیں، جو دنیا میں سرفہرست ہیں، جن میں بیجنگ میں دنیا کا سب سے بڑا ہائیڈروجن ری فیولنگ سٹیشن بھی شامل ہے۔ تاہم، ہائیڈروجن ذخیرہ کرنے کی ٹیکنالوجی کی حدود اور ہائیڈروجن کے دھماکے کے خطرے کی وجہ سے، میتھانول کے ذریعہ پیش کردہ بالواسطہ ہائیڈروجن ذخیرہ مستقبل کی توانائی کے لیے ایک ضروری راستہ بھی ہو سکتا ہے، جیسا کہ ڈیلین انسٹی ٹیوٹ میں لی کین کی ٹیم کی "مائع سورج کی روشنی" ٹیکنالوجی۔ کیمسٹری، چائنیز اکیڈمی آف سائنسز۔
دھاتی ہوا کی بنیادی بیٹریاں: اعلی نظریاتی توانائی کی کثافت کے ساتھ ایلومینیم ایئر بیٹریاں کی نمائندگی کرتی ہیں، لیکن تجارتی کاری میں بہت کم پیش رفت ہوئی ہے. فائنرجی، ایک نمائندہ کمپنی جس کا کئی رپورٹس میں ذکر کیا گیا ہے، اپنی گاڑیوں کے لیے ایلومینیم ایئر بیٹریاں استعمال کرتی ہے۔ ایک ہزار میل، توانائی کے ذخیرے کا سب سے بڑا حل ریچارج ایبل زنک ایئر بیٹریاں ہے۔
