દુનિયાના આ દેશો હવાનો સંગ્રહ કેમ કરી રહ્યા છે, હવા ભેગી કરીને શું કરશે?

વિશ્વમાં રિન્યુએબલ વીજળીનો વપરાશ વધી રહ્યો છે અને તે કોલસાના વપરાશને પ્રથમવાર પાછળ છોડી રહ્યો છે.

સાથે જ સૂર્ય પ્રકાશ ન હોય તથા પવન ફૂંકાતો ન હોય ત્યારે ઊર્જા સંગ્રહિત કરવાની જરૂરિયાત પણ ધીમે ધીમે વધી રહી છે.

કેટલાક ગ્રિડ-સ્કેલ લિથિયમ બૅટરી તરફ વળે છે, જ્યારે અન્યો પમ્પ્ડ હાઇડ્રો તરફ વળે છે.

આ પરિસ્થિતિમાં હવા પર આધારિત બૅટરી હજુ પણ એક બહેતર વિકલ્પ છે તેની એક નાના પણ વિકસતા ઉદ્યોગને ખાતરી છે.

ઉત્તર-પશ્ચિમ ઇંગ્લૅન્ડના કેરિંગ્ટન ગામ નજીક વિશ્વની સૌથી મોટા વ્યાપારી હેતુસરના પ્રવાહી હવા ઊર્જા સંગ્રહ પ્રોજેક્ટનો પાયો નાખવામાં આવી રહ્યો છે.

તેમાં સંગ્રહિત ઊર્જા, પુરવઠા કરતાં માંગ વધી જાય ત્યારે ડિસ્ચાર્જ કરી શકાય છે.

આ પ્રોજેક્ટ સફળ થશે તો આવા વધુ પ્રકલ્પોનું નિર્માણ થશે.

હાલ ટેકનૉલૉજી મોંઘી છે, પરંતુ સ્વચ્છ ઊર્જા સંગ્રહની જરૂરિયાત વધી રહી છે ત્યારે આ પ્રોજેક્ટના વિકાસકર્તા હાઇવ્યુ પાવરને ખાતરી છે કે પલડું લિક્વિડ ઍરની તરફેણમાં જ નમશે.

ઊર્જાનો સંગ્રહ કરવાની સમસ્યા

દુનિયા ગ્રીનહાઉસ ગૅસ ઉત્સર્જન ઘટાડવા માંગતી હોય અને આબોહવા પરિવર્તનની સૌથી માઠી અસરને ટાળવા ઇચ્છતી હોય તો રિન્યુએબલ ઊર્જાને અપનાવવી જરૂરી છે, પરંતુ આમ કરવાથી ઇલેક્ટ્રિસિટી ગ્રિડ્સ માટે પડકારો સર્જાય છે.

વીજળીનો માંગ અનુસાર પુરવઠો પ્રદાન કરતા કોલસા તથા ગૅસ જેવા અશ્મિભૂત ઈંધણ પર આધારિત પાવર પ્લાન્ટ્સને ઇચ્છા અનુસાર ચાલુ અને બંધ કરી શકાય છે.

તેનાથી વિપરીત રિન્યુએબલ એનર્જી સાતત્યસભર હોતી નથી. તેનો અર્થ એ થાય કે ક્યારેક પૂરતી વીજળી ઉત્પન્ન થતી નથી અને એ કારણે વીજકાપનું જોખમ સર્જાઈ શકે છે.

ખૂબ પવન ફૂંકાતો હોય એવા દિવસોમાં જંગી પ્રમાણમાં વીજળી ઉત્પન્ન થાય છે, જે ગ્રિડને નુકસાન પહોંચાડી શકે છે.

આ સમસ્યાનું એક નિવારણ વધારાની ઊર્જાનો સંગ્રહ કરવાનું છે, જેથી તેને જરૂર પડ્યે મુક્ત કરી શકાય.

આ બાબત ભરોસાપાત્ર પુરવઠો સુનિશ્ચિત કરવામાં મદદ કરી શકે છે અને ગ્રિડને નુકસાનનું જોખમ ઘટી શકે છે.

પમ્પ્ડ હાઇડ્રો દાયકાઓથી ઊર્જા સંગ્રહનું મુખ્ય સ્વરૂપ બની રહી છે. તેમાં વધારાની વીજળીનો ઉપયોગ પાણીને ઉપર તરફ પમ્પ કરવા માટે થાય છે અને ઊર્જાની જરૂર હોય ત્યારે પાણીને ટર્બાઇન દ્વારા વહેવા દેવાય છે.

તેનાથી વીજળી ઉત્પન્ન થાય છે. 2021માં વિશ્વની પમ્પ્ડ હાઇડ્રો ક્ષમતા 160 ગીગાવૉટ હતી.

તાજેતરમાં ઊર્જા સંગ્રહની માંગમાં વધારો થતાં મોટા પાયે બૅટરી સ્ટોરેજ સિસ્ટમ્સ બનાવવામાં આવી છે.

ઇન્ટરનૅશનલ એનર્જી એજન્સીના જણાવ્યા અનુસાર, 2013માં ગ્રિડ-સ્કેલ બૅટરી સ્ટોરેજ એક ગીગાવૉટ હતું, જે 2023માં 85 ગીગાવૉટ થયું હતું. તેમાં માત્ર 2023માં જ 40 ગીગાવૉટનો ઉમેરો થયો હતો.

લિક્વિડ ઍર કેવી રીતે સંગ્રહની સમસ્યાનું નિરાકરણ કરી શકે છે?

બૅટરી સ્ટોરેજથી વિપરીત પ્રવાહી ઊર્જા સંગ્રહ પ્રમાણમાં નવી ટેકનૉલૉજી છે.

તેનો મૂળ વિચાર તો 1977થી થઈ રહ્યો છે, પરંતુ આ સદી સુધી તેના પર બહુ ઓછું ધ્યાન આપવામાં આવ્યું હતું.

આ પ્રક્રિયા ત્રણ તબક્કામાં થાય છે. પ્રથમ તબક્કામાં આસપાસના વાતાવરણમાંથી હવા લેવામાં આવે છે અને તેને સાફ કરવામાં આવે છે.

બીજા તબક્કામાં હવાને, તે અત્યંત ઊંચું દબાણ ન સર્જે ત્યાં સુધી વારંવાર કૉમ્પ્રેસ કરવામાં આવે છે. ત્રીજા તબક્કામાં પ્રવાહી હવાને તે પ્રવાહી ન બની જાય ત્યાં સુધી ઠંડી કરવામાં આવે છે.

તેમાં મલ્ટી-સ્ટ્રીમ હીટ ઍક્સચેન્જરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

મલ્ટી-સ્ટ્રીમ હીટ ઍક્સચેન્જર એક એવું ઉપકરણ છે, જેમાં વિવિધ તાપમાન પર પદાર્થોનું વહન કરતી બહુવિધ ચેનલ્સ અને ટ્યુબ્સનો સમાવેશ થાય છે.

તેના વડે ગરમીની નિયંત્રિત રીતે સ્થાનાંતરિત કરી શકાય છે.

મૅસેચ્યુએટ્સ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઑફ ટેકનૉલૉજી (એમઆઈટી)ના કેમિકલ ઍન્જિનિયર અને ઊર્જા સંગ્રહ સિસ્ટમ્સનો અભ્યાસ કરતા શેલિન સેટેજેન કહે છે, "ગ્રિડમાંથી જે ઊર્જા ખેંચવામાં આવે છે તે આ ચાર્જિંગ પ્રક્રિયાને શક્તિ પ્રદાન કરે છે."

ગ્રિડને વધારાની ઊર્જાની જરૂર પડે ત્યારે પ્રવાહી હવાને ઉપયોગમાં લેવામાં આવે છે.

તેને સ્ટોરેજમાંથી બહાર કાઢવામાં આવે છે અને તેનું બાષ્પિભવન કરવામાં આવે છે. તેથી તે ફરીથી ગૅસ બની જાય છે.

પછી તેનો ઉપયોગ ટર્બાઇન ચલાવવા માટે કરવામાં આવે છે અને તેના વડે ગ્રિડ માટે વીજળી ઉત્પન્ન કરવામાં આવે છે. ત્યાર બાદ હવાને ફરીથી વાતાવરણમાં મુક્ત કરવામાં આવે છે.

અર્થપૂર્ણ પર્યાવરણ સંતુલનને વેગ આપવા માટે પૂરતા પ્રમાણમાં લિક્વિડ ઍર ઍનર્જી સ્ટોરેજનો એક મોટો પડકાર છે.

ગ્રિડ સ્તરની વચગાળાની વ્યવસ્થા

કેરિંગ્ટન નજીકનો આ નિર્માણાધીન પ્રકલ્પ વિશ્વનો સૌથી મોટો વ્યાપારી સ્તરનો પ્રયાસ હશે.

તેનું નિર્માણ 20 વર્ષથી લિક્વિડ ઍર ઍનર્જી સ્ટોરેજ વિકસાવી રહેલી હાઇવ્યુ પાવર કંપની દ્વારા કરવામાં આવી રહ્યું છે.

હાઇવ્યુ પાવરના જણાવ્યા અનુસાર, પ્રકલ્પ તૈયાર થઈ જશે પછી 300 મેગાવૉટ કલાકનો સંગ્રહ કરશે અને છ કલાક માટે 50 મેગાવૉટનું ઉત્પાદન કરશે. "આખરે તે 4.80 લાખ ઘરોની જરૂરિયાતને સંતોષવા માટેની સ્વચ્છ રિન્યુએબલ ઊર્જાનો સંગ્રહ હશે."

કંપનીના ચીફ ઍક્ઝિક્યુટિવ ઑફિસર રિચાર્ડ બટલૅન્ડે જણાવ્યું હતું કે તે બે તબક્કામાં ઑનલાઇન થશે.

ઑગસ્ટ 2026માં ટર્બાઇન કામકાજ શરૂ કરશે. તે વીજળીનું ઉત્પાદન નહીં કરે, પરંતુ ઇલેક્ટ્રિસિટી ગ્રિડને સ્થિર કરવામાં મદદ કરશે.

બટલૅન્ડના જણાવ્યા મુજબ, ગ્રિડને સ્ટેબિલાઇઝ કરવા હાલમાં ગ્રિડ ઑપરેટર્સ ગૅસ સંચાલિત પાવર પ્લાન્ટ ક્યારેક ચાલુ કરે છે.

"સિસ્ટમ માટે તે મોટો ખર્ચ છે," એમ કહેતાં તેઓ ઉમેરે છે, "સ્ટેબિલાઇઝેશનના અન્ય વિકલ્પો પૂરા પાડીને તેમને એવું કરતા અટકાવી શકાય તેમ છે."

2027માં લિક્વિડ ઍર સ્ટોરેજ કાર્યરત થવાની અપેક્ષા છે.

હાઇવ્યુનો ઇરાદો સૌથી વધારે જરૂર હોય ત્યારે ગ્રિડને વીજળી વેચીને પૈસા કમાવવાનો છે.

મુદ્દાની વાત

સેટેજેનના જણાવ્યા મુજબ, ઊર્જા સંગ્રહ એક આવશ્યક ટેકનૉલૉજી છે, પરંતુ તેનું અર્થકારણ પડકારજનક છે.

અમેરિકાના 18 પ્રદેશોમાં લિક્વિડ ઍર સ્ટોરેજ કેટલું વ્યવહારુ હશે તેનું મૂલ્યાંકન સેટેજેન અને તેમનાં સાથીઓએ માર્ચમાં પ્રકાશિત એક અભ્યાસમાં કર્યું હતું.

તેમણે રિન્યુએબલ ઍનર્જીના વિવિધ વપરાશ સાથેના આઠ અલગ-અલગ ડિકાર્બોનાઇઝેશન પરિસ્થિતિની તુલના કરી હતી.

એક પ્રોજેક્ટ તેના 40 વર્ષના કાર્યકાળ દરમિયાન વીજળી ખરીદી અને વેચીને કેટલા પૈસા કમાઈ શકે તેની અંદાજિત ગણતરી તેમણે કરી હતી.

ડિકાર્બોનાઇઝેશનની અત્યંત આકરી પરિસ્થિતિમાં માત્ર ફ્લોરિડા અને ટેક્સાસમાં જ લિક્વિડ ઍર ઍનર્જી સ્ટોરેજ વ્યવહારુ હતું.

સેટેજેન કહે છે, "ડિકાર્બોનાઇઝેશનની કોઈ અન્ય પરિસ્થિતિમાં આર્થિક રીતે પોસાય એવી હોય તેવી સિસ્ટમ અમારા ધ્યાનમાં આવી નથી."

આ બાબતને "નકારાત્મક પરિણામ" ગણી શકાય, એમ જણાવતાં સેટેજેન ભારપૂર્વક ઉમેરે છે કે તેનો અર્થ એવો નથી કે લિક્વિડ ઍર સ્ટોરેજ એક ખરાબ વિચાર છે.

સેટેજેનની પદ્ધતિ અત્યંત ઝીણવટભરી હતી અને તેમને અભ્યાસમાં જાણવા મળ્યું હતું કે ઊર્જા સંગ્રહના પમ્પ્ડ હાઇડ્રો અને બેટરી જેવાં અન્ય સ્વરૂપો આર્થિક રીતે ઓછાં સધ્ધર હતાં.

મહત્ત્વનો મુદ્દો એ હતો કે સ્ટોરેજ સુવિધાઓ તેમના પ્રારંભિક વર્ષોમાં વધુ પૈસા કમાઈ શકે તેમ નથી, કારણ કે ભાવમાં અસ્થિરતા જાળવી રાખવા માટે અમેરિકન ગ્રિડમાં પૂરતા પ્રમાણમાં રિન્યુએબલ ઊર્જા ન હતી.

સેટેજેન કહે છે, "(મોડેલના) પ્રારંભિક વર્ષોમાં સિસ્ટમનો બહુ ઓછો ઉપયોગ થતો હતો."

રિન્યુએબલ ઊર્જા ભાવમાં અસ્થિરતા વધારે ત્યાં સુધી થોડાં વર્ષો માટે લિક્વિડ ઍર ઍનર્જી સ્ટોરેજના પ્રદાતાઓ રાહ જોઈ શકે, પરંતુ આમ કરવાથી ઊર્જા સંક્રમણમાં અવરોધ સર્જાશે, એમ સેટેજેન જણાવે છે.

તેઓ સૂચન કરે છે કે સરકારોએ ટેકનૉલૉજીને પ્રોત્સાહન આપવું જોઈએ.

સેટેજેને તેમના અભ્યાસમાં જણાવ્યા મુજબ, સિસ્ટમ્સ સ્થાપિત કરવા માટે પ્રારંભિક મૂડી ખર્ચમાં સબસિડી આપવી તે "ટૂંકા ગાળામાં આર્થિક સ્થિરતા પ્રાપ્ત કરવા માટેનો એક વ્યવહારુ અભિગમ હોઈ શકે છે."

એ ઉપરાંત રિન્યુએબલ્સના વધારે ઉપયોગથી ઊર્જાના ભાવમાં અસ્થિરતા સર્જાશે. તેથી ઊર્જા સંગ્રહ આર્થિક રીતે પોસાણક્ષમ બનશે.

લિક્વિડ ઍર ઍનર્જી સ્ટોરેજની તરફેણમાં અંતિમ મુદ્દો રજૂ કરતાં સેટેજેન જણાવે છે કે તે સસ્તું છે.

ઍનર્જી સ્ટોરેજ ટેકનૉલૉજીસનું મૂલ્યાંકન ઘણીવાર "સ્તરીય સંગ્રહ ખર્ચ" નામના માપદંડ દ્વારા કરવામાં આવે છે.

કોઈ પ્રકલ્પના સમગ્ર જીવનકાળ દરમિયાન સંગ્રહિત ઊર્જાના પ્રત્યેક યુનિટ માટે કેટલો ખર્ચ થાય છે તેની ગણતરી આ માપદંડ દ્વારા કરવામાં આવે છે.

પમ્પ્ડ હાઇડ્રોના 120 ડૉલર અને લિથિયમ-આયન બૅટરીના 175 ડૉલરની સરખામણીએ લિક્વિડ ઍનર્જી માટે તે પ્રતિ મેગાવૉટ-કલાક 45 ડૉલર જેટલો ઓછો હોઈ શકે છે.

કોટેજેન કહે છે, "નીતિ આધારિત સહાય વિના આ પૈકીની એકેય સ્ટોરેજ પદ્ધતિ આર્થિક રીતે પોસાય એવી નથી ત્યારે જંગી પ્રમાણમાં સંગ્રહ માટે લિક્વિડ ઍર ઍનર્જી સ્ટોરેજ ખર્ચની દૃષ્ટિએ અસરકારક વિકલ્પ બની રહે છે."

બટલૅન્ડને આશા છે કે ઇલેક્ટ્રિસિટી ગ્રિડ્સ વિવિધ સ્ટોરેજ ટેકનૉલૉજીના મિશ્રણ પર નિર્ભર રહેશે.

પમ્પ્ડ હાઇડ્રો બહુજ અસરકારક છે અને તે દાયકાઓ સુધી કામ કરે છે, પરંતુ તેનો મોટો આધાર સ્થળ પર હોય છે, કારણ કે તેમાં પાણીનો પુરવઠો જરૂરી હોય છે.

દરમિયાન, બૅટરી ઘણી સક્ષમ હોય છે અને તેનો ગમે ત્યાં ઉપયોગ કરી શકાય છે, પરંતુ બૅટરી દર દસ વર્ષે બદલવી પડે છે.

લિક્વિડ ઍરનો લાભ એ છે કે બૅટરીની સરખામણીએ તે વધુ સમય સુધી, ઓછામાં ઓછા નુકસાન સાથે ઊર્જા સંગ્રહ કરી શકે છે.

કોઈ દેશ ગ્રીન ટ્રાન્ઝિશનમાં પ્રવેશ કરે છે ત્યારે તેની ઇલેક્ટ્રિસિટી ગ્રિડને એ સંક્રમણ માટે ફરીથી ડિઝાઇન કરવી પડે છે.

બટલૅન્ડ કહે છે, "અમે નવી પેઢીના આધારે દુનિયાભરમાં તમામ ગ્રિડ્સનું પુનઃનિર્માણ કરી રહ્યા છીએ." અને તેનો અર્થ મોટા પ્રમાણમાં લિક્વિડ ઍર ઍનર્જી સ્ટોરેજ એવો પણ થઈ શકે છે.

બીબીસી માટે કલેક્ટિવ ન્યૂઝરૂમનું પ્રકાશન