नए शोध से पता चलता है कि ऑस्ट्रेलिया के कृषि जल भंडार परिवर्तनीय नवीकरणीय ऊर्जा के लिए एक अभिनव ऊर्जा भंडारण समाधान हो सकते हैं।
मौजूदा कृषि बांधों का लाभ उठाकर 30,000 से अधिक माइक्रो-पंप जल ऊर्जा भंडारण प्रणालियां संभावित रूप से बनाई जा सकती हैं। छवि क्रेडिट: पिक्साबे, निःशुल्क लाइसेंस
ऑस्ट्रेलिया के फार्म बांधों से हजारों छोटे पैमाने के पनबिजली भंडारण स्थलों का निर्माण किया जा सकता है, जिससे विश्वसनीय, कम कार्बन वाली बिजली प्रणालियाँ ग्रामीण समुदायों में, यूएनएसडब्ल्यू-सिडनी के नेतृत्व वाले नए शोध से पता चलता है।
में प्रकाशित अध्ययन, एप्लाइड एनर्जी, पाता है कि सौर-ऊर्जा सिंचाई के लिए उपयोग किए जाने वाले कृषि जलाशयों को माइक्रो-पंप पनबिजली भंडारण प्रणाली बनाने के लिए जोड़ा जा सकता है - स्नोई हाइड्रो पनबिजली बांध परियोजना के घरेलू आकार के संस्करण। नवोन्मेषी नवीकरणीय ऊर्जा भंडारण समाधान के रूप में इन लघु-स्तरीय प्रणालियों की क्षमता का आकलन करने वाला यह दुनिया का पहला अध्ययन है।
खेत सिंचाई प्रणाली. छवि क्रेडिट: Pixabay, CC0 पब्लिक डोमेन के माध्यम से deraugustodesign
पवन और सौर फोटोवोल्टिक्स जैसे परिवर्तनशील ऊर्जा स्रोतों की ओर बढ़ते बदलाव के साथ, स्थिर और विश्वसनीय बिजली आपूर्ति सुनिश्चित करने के लिए अधिशेष ऊर्जा का भंडारण आवश्यक है। दूसरे शब्दों में, जब सूरज नहीं निकला है या हवा नहीं चल रही है, तो संग्रहीत ऊर्जा वास्तविक समय में ऊर्जा आपूर्ति और मांग को संतुलित करने और कमी और अधिभार के जोखिम को दूर करने में मदद कर सकती है।
एक माइक्रो-पंप पनबिजली भंडारण प्रणाली में, उच्च-उत्पादन अवधि से अतिरिक्त सौर ऊर्जा को एक ऊंचे जलाशय में पानी पंप करके संग्रहित किया जाता है, जिसे टरबाइन के माध्यम से प्रवाहित करते हुए अधिक बिजली की आवश्यकता होने पर वापस निचले जलाशय में छोड़ दिया जाता है। -बिजली बनाने के लिए जुड़ा जनरेटर।
हालाँकि, सूक्ष्म पंप वाली जल ऊर्जा भंडारण के लिए नए जलाशयों का निर्माण महंगा हो सकता है।
"पवन और सौर फोटोवोल्टिक्स जैसी कम कार्बन वाली बिजली प्रणालियों में परिवर्तन के लिए सभी स्तरों पर लागत प्रभावी ऊर्जा भंडारण समाधान की आवश्यकता है," कहते हैं डॉ निकोलस गिलमोर, अध्ययन के प्रमुख लेखक और व्याख्याता मैकेनिकल और विनिर्माण इंजीनियरिंग स्कूल at UNSW इंजीनियरिंग.
"हमने सोचा - यदि आप भौगोलिक रूप से भाग्यशाली हैं कि दो महत्वपूर्ण जल खंड पर्याप्त ऊंचाई के साथ अलग हैं, तो आपके पास अपनी स्वयं की जल ऊर्जा भंडारण प्रणाली होने की संभावना हो सकती है।"
माइक्रो-पंप हाइड्रो ऊर्जा भंडारण प्रणालियाँ पानी को ऊंचे जलाशय में पंप करके उच्च-उत्पादन अवधि से अतिरिक्त सौर ऊर्जा को संग्रहित करती हैं, जिसे अधिक बिजली की आवश्यकता होने पर निचले जलाशय में वापस छोड़ दिया जाता है। छवि क्रेडिट: यूएनएसडब्ल्यू
कृषि बांधों की अप्रयुक्त क्षमता को उजागर करना
अध्ययन के लिए, टीम, जिसमें डीकिन विश्वविद्यालय और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय सिडनी के शोधकर्ता भी शामिल थे, ने कृषि बांधों के 2021 डेटासेट से पूरे ऑस्ट्रेलिया में अद्वितीय कृषि जलाशय युग्म बनाने के लिए उपग्रह इमेजरी का उपयोग किया।
इसके बाद उन्होंने न्यूनतम क्षमता और ढलान के आधार पर व्यावसायिक रूप से आशाजनक साइटों को फ़िल्टर करने के लिए ग्राफ सिद्धांत एल्गोरिदम का उपयोग किया - गणित की एक शाखा जो मॉडल करती है कि नोड्स को कैसे व्यवस्थित और परस्पर जोड़ा जा सकता है।
"यदि आपके पास बहुत सारे बांध हैं, तो उन्हें हर संयोजन में जोड़ना व्यवहार्य नहीं है," कहते हैं डॉ थॉमस ब्रिट्ज़, अध्ययन के सह-लेखक और वरिष्ठ व्याख्याता यूएनएसडब्ल्यू विज्ञानहै गणित और सांख्यिकी का स्कूल. इसलिए, हम उचित ऊर्जा क्षमता के साथ सर्वोत्तम बांध विन्यास को जोड़ने के लिए इन ग्राफ सिद्धांत एल्गोरिदम का उपयोग करते हैं।
लगभग 1.7 मिलियन कृषि बांधों में से, शोधकर्ताओं ने ऑस्ट्रेलिया भर में 30,000 से अधिक साइटों की पहचान माइक्रो-पंप जल ऊर्जा भंडारण के लिए आशाजनक के रूप में की है। औसत साइट 2 किलोवाट तक बिजली और 30 किलोवाट उपयोगी ऊर्जा प्रदान कर सकती है - जो पर्याप्त है एक दक्षिण ऑस्ट्रेलियाई घर का बैकअप लें 40 घंटे के लिए।
डॉ. गिलमोर कहते हैं, "हमने ऐसे हजारों संभावित स्थलों की पहचान की है जहां महंगे जलाशय निर्माण के बिना माइक्रो-पंप जल ऊर्जा भंडारण प्रणालियां स्थापित की जा सकती हैं।" "ऐसे हजारों घर हैं जो संभावित रूप से अपने सौर ऊर्जा उपयोग को बढ़ा सकते हैं, अपने ऊर्जा बिलों पर पैसे बचा सकते हैं और अपने कार्बन पदचिह्न को कम कर सकते हैं।"
शोध दल ने सौर-संचालित सिंचाई प्रणालियों में व्यावसायिक रूप से उपलब्ध लिथियम-आयन बैटरी के लिए एक माइक्रो-पंप हाइड्रो साइट को भी बेंचमार्क किया। कम डिस्चार्ज दक्षता के बावजूद, उन्होंने पाया कि इसकी उच्च भंडारण क्षमता के कारण पंप किए गए हाइड्रो स्टोरेज बड़े एकल चक्र लोड के लिए 30 प्रतिशत सस्ता था।
डॉ. गिलमोर कहते हैं, "हालांकि माइक्रो-पंप हाइड्रो ऊर्जा भंडारण प्रणाली के लिए प्रारंभिक परिव्यय बैटरी से अधिक है, लेकिन इसके फायदे बड़ी भंडारण क्षमता और दशकों तक संभावित स्थायित्व हैं।" "लेकिन मौजूदा जलाशयों पर पूंजी लगाने से लागत काफी कम हो जाती है, जिसमें कम पर्यावरणीय प्रभाव का अतिरिक्त लाभ भी होता है।"
मौजूदा कृषि बांधों से माइक्रो-पंप जल विद्युत ऊर्जा प्रणालियों के निर्माण से बिजली कटौती की आशंका वाले ग्रामीण क्षेत्रों को भी मदद मिल सकती है, जिन्हें सुरक्षित और विश्वसनीय बैकअप पावर स्रोत की आवश्यकता होती है। बैटरी बैकअप पावर आम तौर पर आधे दिन से भी कम समय तक सीमित होती है, जबकि जनरेटर, हालांकि शक्तिशाली होते हैं, किफायती ईंधन आपूर्ति पर निर्भर होते हैं और हानिकारक उत्सर्जन पैदा करते हैं।
डॉ. गिलमोर कहते हैं, "बिजली नेटवर्क के किनारे के लोग बिजली कटौती के अधिक शिकार हो सकते हैं और आपूर्ति कम विश्वसनीय हो सकती है।" "उदाहरण के लिए, अगर जंगल में आग लगने के दौरान बिजली गुल हो जाती है, तो एक पंपयुक्त हाइड्रो सिस्टम आपको एक दिन तक चलने के लिए पर्याप्त ऊर्जा देगा, जबकि एक बैटरी आम तौर पर लगभग आठ घंटे तक चलती है।"
हालांकि उत्साहवर्धक, शोधकर्ताओं का कहना है कि अध्ययन की कुछ सीमाओं के लिए और अधिक विश्लेषण की आवश्यकता है, जिसमें पानी की उपलब्धता, पंप शेड्यूलिंग और डिस्चार्ज दक्षता में उतार-चढ़ाव शामिल हैं।
डॉ गिलमोर कहते हैं, "हमारे निष्कर्ष इस उभरती हुई तकनीक के और विकास के लिए उत्साहजनक हैं, और भविष्य के तकनीकी सुधारों की काफी गुंजाइश है जो समय के साथ इन प्रणालियों को और अधिक सस्ता बना देगा।"
"अगला कदम एक पायलट साइट स्थापित करना, सिस्टम के प्रदर्शन का परीक्षण करना और वास्तविक दुनिया की मान्यता प्राप्त करने के लिए इसे विस्तार से मॉडलिंग करना होगा - हमारे पास 30,000 संभावित उम्मीदवार हैं!"
स्रोत: UNSW
