gravity battery design: కరెంటు కష్టాలకు, పర్యావరణ నష్టాలకు ఒకేసారి చెక్ పెట్టే అద్భుత విధానం నేడు ప్రపంచాన్ని ఆకర్షిస్తోంది. సౌర, పవన విద్యుదుత్పత్తి వంటి హరిత పద్ధతులకు ఊపిరులూదుతూ విప్లవాత్మక మార్పులకు నాంది పలుకుతోంది. 'గ్రావిటీ బ్యాటరీ' అనే ఈ విధానం.. చౌకలో, దీర్ఘకాలం పాటు భారీగా విద్యుత్ను నిల్వ చేసి, అవసరమైనప్పుడు వినియోగించుకోవడానికి వీలు కల్పించనుంది. పునరుత్పాదక ఇంధనాలతో ముడిపడిన అతిపెద్ద ఇబ్బందిని ఇది దూరం చేస్తుంది. ఈ సాంకేతికతలో లిథియం అయాన్ బ్యాటరీలు, హానికర రసాయనాలకు తావుండదు. పుడమికున్న గురుత్వాకర్షణ శక్తిని ఒడిసిపడుతూ ఈ విధానం పనిచేస్తుంది. పర్యావరణహిత విద్యుదుత్పత్తి విధానాలను విస్తృతంగా అందుబాటులోకి తెచ్చే వీలున్న ఈ సాంకేతికతపై భారత్‌ కూడా దృష్టి సారించింది. ఇలాంటి కేంద్రం ఏర్పాటుకున్న సాధ్యాసాధ్యాలను పరిశీలించడానికి స్విస్‌-అమెరికన్‌ కంపెనీ 'ఎనర్జీ వాల్ట్‌'తో జాతీయ థర్మల్‌ విద్యుత్ సంస్థ (ఎన్‌టీపీసీ) ఇటీవల ఒక అవగాహన ఒప్పందం కుదుర్చుకుంది.
పెండ్యులం గడియారంతో..:గురుత్వాకర్షణ శక్తిని ఉపకరణాల్లో ఉపయోగించుకునే విధానం ఎప్పటి నుంచో ఉంది. 1656లో క్రిస్టియన్‌ హయ్‌గన్స్‌ అనే శాస్త్రవేత్త రూపొందించిన లోలక గడియారం (పెండ్యులం క్లాక్‌) ఇదే శక్తితో పనిచేస్తుంది. ఆ తర్వాత నుంచి గ్రావిటీ బ్యాటరీలు వచ్చాయి.
ఏమిటీ గ్రావిటీ స్టోరేజీ:భూ గురుత్వాకర్షణ శక్తిని ఉపయోగించుకొని విద్యుత్ను నిల్వ చేయడం ఇందులో ప్రధానాంశం. ఇందుకోసం బ్యాటరీలు అవసరంలేదు. మొదట్లో నీటి సాయంతో ఈ ప్రక్రియ సాగేది. దీన్ని గ్రావిటీ ఆధారిత 'పంప్డ్‌ స్టోరేజ్‌ హైడ్రోపవర్‌' (పీఎస్‌హెచ్‌)గా పిలిచేవారు. దీన్ని మొదట 1907లో స్విట్జర్లాండ్‌లో అభివృద్ధి చేశారు. నేడు ప్రపంచంలో అతిపెద్ద గ్రిడ్‌ విద్యుత్ నిల్వ విధానంగా ఇది గుర్తింపు పొందింది. ఇప్పుడు నీరు అవసరం లేకుండా బరువులను పైకి ఎత్తడం, గురుత్వాకర్షణ శక్తితో కిందకి దించడం ద్వారా విద్యుత్ను నిల్వచేసే పద్ధతిని శాస్త్రవేత్తలు తెరపైకి తెచ్చారు.
బోలెడు ప్రయోజనాలు:
- ప్రస్తుత లిథియం అయాన్ బ్యాటరీల్లో పర్యావరణానికి హాని కలిగించే రసాయనాలు ఉంటాయి. వాటిని రీసైకిల్‌ చేయడం కష్టం. ఎనర్జీ వాల్ట్‌ తెచ్చిన విధానంలో ఇలాంటి సమస్యలు తక్కువ. ఇందులోని కాంక్రీటు దిమ్మెలను బూడిద, స్థానికంగా లభ్యమయ్యే ఇతర వ్యర్థాలకు ఒక పాలీమర్‌ను జోడించడం ద్వారా తయారుచేశారు.
- బ్యాటరీ వ్యవస్థతో పోలిస్తే గ్రావిటీ స్టోరేజీ విధానంలో నిర్వహణ వ్యయం దాదాపు సగమే ఉంటుంది. బ్యాటరీ నిల్వ కేంద్రాల్లోని సెల్స్‌ కాలానుగుణంగా క్షీణిస్తుంటాయి. వాటిని ఎప్పటికప్పుడు మారుస్తుండాలి. ఎనర్జీ వాల్ట్‌కు సంబంధించిన మౌలికవసతుల్లో ఇలా తరచూ మార్చాల్సిన భాగాలేమీ ఉండవు.
- తీవ్రస్థాయి వాతావరణ పరిస్థితులు, అధిక ఉష్ణోగ్రతలను గ్రావిటీ స్టోరేజీ విధానం తట్టుకోగలదు. బ్యాటరీల తరహాలో రసాయన మంటల ముప్పు దీనికి ఉండదు.
- దీని సమర్థత దాదాపు 90 శాతం మేర ఉంది. అంటే ఈ ప్రక్రియలో 10 శాతం మేరే శక్తి నష్టమవుతుంది. పంప్డ్‌ స్టోరేజ్‌ హైడ్రో ప్లాంట్ల సమర్థత 70 శాతంగా ఉంది.
గ్రావిటీ స్టోరేజీ విధానంలో మొదట వచ్చిన పంప్డ్‌ స్టోరేజ్‌ హైడ్రోపవర్‌ (పీఎస్‌హెచ్‌) వ్యవస్థ పలుచోట్ల వినియోగంలో ఉంది. దీని కోసం రెండు రిజర్వాయర్లు అవసరం. అందులో ఒక జలాశయం ఎగువన, మరొకటి దిగువన ఉండాలి. మధ్యలో పంప్‌లు, విద్యుత్ను ఉత్పత్తి చేసే టర్బైన్లను ఏర్పాటు చేస్తారు. మొత్తంమీద ఈ వ్యవస్థ ఒక బ్యాటరీలా పనిచేస్తుంది.
పీఎస్‌హెచ్‌ పనిచేసేది ఇలా..:
- గ్రిడ్‌లో మిగులు విద్యుత్ ఉన్నప్పుడు.. దాన్ని వాడుకుంటూ దిగువ డ్యామ్‌ నుంచి ఎగువ జలాశయంలోకి నీటిని పంప్‌ చేస్తారు.
- వాస్తవానికి ఇక్కడ ఎగువ డ్యామ్‌లోకి చేరిన నీటి రూపంలో విద్యుత్ నిల్వ ఉన్నట్లే లెక్క. కరెంటు అవసరమైనప్పుడు ఈ నీటిని దిగువన ఉన్న డ్యామ్‌లోకి విడుదల చేస్తారు. గురుత్వాకర్షణ శక్తి సాయంతో ఈ నీరు కిందకి ప్రవహిస్తూ మార్గమధ్యంలో టర్బైన్లను భ్రమణానికి గురిచేస్తుంది. ఈ విధంగా విద్యుత్ ఉత్పత్తి అవుతుంది. ఇదంతా బ్యాటరీలో ఛార్జింగ్‌, డిశ్ఛార్జింగ్‌ ప్రక్రియలానే ఉంటుంది.
ఎందుకు ఇవి?:విద్యుదుత్పత్తి ద్వారా విడుదలవుతున్న హానికారక కర్బన ఉద్గారాలు గణనీయంగానే ఉంటున్నాయి. బొగ్గు వంటి శిలాజ ఇంధనాలను వాడటమే ఇందుకు కారణం. వీటిని తగ్గించకుంటే 2050 నాటికి 'నెట్‌జీరో' స్థాయిని సాధించడం కష్టం. దీనికితోడు విద్యుత్ అవసరాలు భారీగా పెరుగుతున్నాయి. ఈ నేపథ్యంలో పవన, సౌర విద్యుత్ వంటి పునరుత్పాదక శక్తి వనరులవైపు దేశాలు మొగ్గుతున్నాయి. అయితే ఈ తరహా విధానాల్లో ఉత్పత్తయ్యే కరెంటులో హెచ్చుతగ్గులు ఉంటాయి. గాలి వేగం తగ్గినప్పుడు, సూర్యకాంతి లభ్యంకాని సమయాల్లో విద్యుత్ సరఫరా ఉండదు. సమర్థమైన కరెంటు నిల్వ వ్యవస్థలతో ఈ ఇబ్బందిని అధిగమించాల్సి ఉంటుంది. లేకుంటే కరెంటు ఉత్పత్తి కోసం శిలాజ ఇంధనాలపై ఆధారపడాల్సిన పరిస్థితులు కొనసాగుతాయి.
ప్రస్తుతమున్న ఇంధన నిల్వ వ్యవస్థలు చాలా ఖరీదైనవి. ఆస్ట్రేలియాలో 100 మెగావాట్ల బ్యాటరీ ఆధారిత స్టోరేజీ కేంద్ర నిర్మాణానికి టెస్లా సంస్థకు 6.6 కోట్ల డాలర్లు ఖర్చయ్యాయి. ప్రపంచంలోనే అతిపెద్ద హైడ్రో నిల్వ కేంద్రమైన వర్జీనియాలోని బాత్‌ కౌంటీ పంప్డ్‌ స్టోరేజీ నిర్మాణానికి 160 కోట్ల డాలర్లు వ్యయమయ్యాయి. అయితే ఎనర్జీ వాల్ట్‌కు చెందిన గ్రావిటీ స్టోరేజీ యూనిట్‌ నిర్మాణానికి కేవలం 70నుంచి 80 లక్షల డాలర్ల మేర ఖర్చుకావడం గమనార్హం. అందువల్ల ఇంధన నిల్వ కోసం ఇలాంటి విధానం అక్కరకొస్తుందని నిపుణులు చెబుతున్నారు. చౌకైన, అపారమైన, దీర్ఘకాల విద్యుత్తు నిల్వ అవకాశాలను ఇది కల్పిస్తుందని తెలిపారు.