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यह लेख ऊर्जा के भंडारण के लिए उपयोग किए जाने वाले शीर्ष दो यांत्रिक तरीकों पर प्रकाश डालता है। विधियाँ हैं: 1. पंप हाइड्रो-इलेक्ट्रिक स्टोरेज 2. संपीड़ित वायु भंडारण।
मैकेनिकल विधि # 1. पंप हाइड्रो-इलेक्ट्रिक स्टोरेज:
इस प्रणाली में, तत्काल मांग से अधिक की विद्युत शक्ति का उपयोग निचले स्तर पर जलाशय में एक आपूर्ति स्रोत (जैसे, झील, नदी या जलाशय) से पानी पंप करने के लिए किया जाता है।
जब बिजली की मांग आपूर्ति से अधिक हो जाती है, तो पानी को हाइड्रोलिक टर्बाइन के माध्यम से वापस नीचे बहने की अनुमति दी जाती है जो एक बिजली जनरेटर को चलाता है। पंप किए गए भंडारण की समग्र दक्षता (अर्थात, विद्युत ऊर्जा के रूप में पुनर्प्राप्त पानी को पंप करने के लिए उपयोग की जाने वाली विद्युत ऊर्जा का प्रतिशत) लगभग 70 प्रतिशत है।
इन पौधों की मौलिक व्यवस्था में दो पूल होते हैं अर्थात जलाशय, एक उच्च स्तर पर, और दूसरा निम्न स्तर पर पावर हाउस के साथ एक मध्यवर्ती स्थिति में।
चरण उत्पन्न करने के दौरान यानी, जब टर्बाइन और जनरेटर चरम भार पर विद्युत शक्ति का उत्पादन कर रहे होते हैं, तो पानी उच्च स्तर के पूल से पावर हाउस और पावर हाउस से निचले पूल में गुजरता है। जबकि ऑफ-पीक अवधि के दौरान पंप और मोटर्स का संचालन होता है, जिसे पंपिंग चरण के रूप में जाना जाता है, पानी को निचले पूल से उच्च स्तर के पूल तक पंप किया जाता है।
पंप किए गए भंडारण संयंत्रों में, जलाशय में ऐसी क्षमता होनी चाहिए जैसे:
(i) ऊपरी जलाशय पंपिंग अवधि के दौरान पंप किए गए सभी पानी को अपने मृत भंडारण के अलावा रखने में सक्षम है।
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(ii) निचला जलाशय पर्याप्त आकार का होना चाहिए ताकि यह अपने डेड स्टोरेज के अलावा टरबाइन ऑपरेशन के दौरान बहने वाले सभी पानी को प्राप्त कर सके।
पंप भंडारण संयंत्रों के लाभ:
पंप किए गए भंडारण संयंत्रों के निम्नलिखित फायदे हैं:
(i) चोटी की आपूर्ति के लिए किफायती तरीका,
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(ii) यह भरोसेमंद और विश्वसनीय है,
(iii) यह तेजी से भार उठा सकता है, और
(iv) वायु और जल प्रदूषण से मुक्त, एक हाइडल शक्ति होना।
प्रतिवर्ती टरबाइन पंप:
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चूंकि पंप किए गए स्टोरेज प्लांट के लिए पंपिंग (ऑफ-पीक पीरियड के दौरान) और टरबाइन (पीक लोड पीरियड के दौरान), हाइड्रोलिक मशीनों के दो सेटों की जरूरत होती है। टरबाइन और पंप की जरूरत होती है।
यद्यपि केवल एक इलेक्ट्रिक मशीन का उपयोग एक जनरेटर के साथ-साथ एक मोटर के रूप में कार्य करने के लिए किया जा सकता है। यदि टरबाइन और पंप को एक पंप / टरबाइन इकाई में भी जोड़ा जाता है, तो यह इकाई की काफी लागत को बचाने के साथ-साथ विस्तृत कनेक्शन आदि को भी समाप्त कर देगा।
चूंकि फ्रांसिस टरबाइन केवल केन्द्रापसारक पंप का एक रिवर्स है, यह एक दिशा में एक पंप के रूप में और टरबाइन के रूप में रिवर्स दिशा में कार्य करता है, ताकि सर्वोत्तम दक्षता प्राप्त करने के लिए, दो मशीनों के लिए अलग-अलग गति आवश्यक हो। हालांकि दक्षता के कुछ बलिदान के साथ भी समान गति संभव है। जहां तक डिजाइन मानदंड का संबंध है उच्च मूल्यों पर विचार किया जाता है।
यांत्रिक विधि # 2. संपीड़ित वायु भंडारण:
संपीड़ित वायु ऊर्जा भंडारण प्रणाली (CAES) पंप-हाइड्रो ऊर्जा भंडारण के समान है। जबकि कम मांग की अवधि के दौरान एक बेस लोडेड प्लांट द्वारा उत्पन्न पंप्ड हाइड्रो सिस्टम में अधिक ऊर्जा का उपयोग पानी के हाइड्रोस्टेटिक दबाव की संभावित ऊर्जा को बढ़ाने के लिए किया जाता है, -एयर एनर्जी स्टोरेज सिस्टम को संचित करता है और जलाशयों, एक्विफर्स या कॉर्न्स में हवा को स्टोर करता है।
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स्टोर ऊर्जा को तब एक एयर टरबाइन के माध्यम से हवा के विस्तार से चरम मांग की अवधि के दौरान जारी किया जाता है। सामान्य तौर पर, संपीड़ित वायु भंडारण की दक्षता पंप किए गए जल भंडारण की तुलना में होती है।
सीएईएस संयंत्रों में एक कंप्रेसर टरबाइन शामिल है। ऑफ पीक पीरियड के दौरान मोटर जनरेटर द्वारा संचालित कंप्रेसर, संपीड़ित हवा की आपूर्ति करता है जो भूमिगत जलाशय में संग्रहीत होता है। पीक अवधि के दौरान, संपीड़ित हवा जलाशय से वापस ले ली जाती है और विद्युत शक्ति के उत्पादन के लिए टरबाइन चलाती है। इस सीएईएस प्रौद्योगिकी का उपयोग करके लगभग 300 मेगावाट तक के संयंत्र सफलतापूर्वक काम कर रहे हैं।
इस प्रणाली में विद्युत जनरेटर, जो आमतौर पर टरबाइन से जुड़ा होता है, को भी मोटर के रूप में कार्य करने में सक्षम होना चाहिए, जब बिजली की आपूर्ति की जाती है।
तत्काल मांग से अधिक की विद्युत शक्ति को मोटर / जनरेटर को आपूर्ति की जाती है जो कंप्रेसर को चलाती है, और संपीड़ित हवा लगभग 70 एटीएम (7 एमपीए) में एक उपयुक्त जलाशय में संग्रहीत होती है।
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हवा को गर्म किया जाता है, संपीड़न के दौरान और ठंडा किया जा सकता है। जब मांग को पूरा करने के लिए अतिरिक्त बिजली की आवश्यकता होती है, तो संपीड़ित हवा को गैस या तेल ईंधन का उपयोग करके गर्म किया जाता है। गर्म संपीड़ित हवा को फिर मोटर / जनरेटर इकाई से जुड़ी गैस टरबाइन में विस्तारित किया जाता है जो अब एक जनरेटर के रूप में कार्य करती है।
चूंकि जमीन के ऊपर निर्मित जलाशय बहुत महंगे हैं, इसलिए भूमिगत जलाशय, अधिमानतः विद्यमान माने जाते हैं। ये प्राकृतिक गुफाएं, गहरे जलभृत, नष्ट गैस या तेल के जलाशय, खनन से बाहर की चट्टान या नमक की गुफाएं या घटी हुई खदानें हो सकती हैं।
संपीड़न की गर्मी को संपीड़ित हवा या किसी अन्य गर्मी-भंडारण माध्यम में बनाए रखा जा सकता है और फिर टरबाइन के माध्यम से विस्तार करने से पहले हवा में बहाल किया जा सकता है। इसे एडियाबेटिक स्टोरेज कहा जाता है और उच्च भंडारण दक्षता में परिणाम होता है।