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.
నీటిని పంప్‌ చేసి..: గ్రావిటీ పవర్‌, న్యూ ఎనర్జీ లెట్స్‌ గో సంస్థలు కూడా నేలమాళిగ నుంచి విద్యుత్ నిల్వ చేయాలని తలపోస్తున్నాయి. అయితే ఈ రెండు విధానాల్లో నీటి వినియోగం ఉంటుంది. నేలమాళిగలోకి నీటిని పంప్‌ చేసి, ఒక భారీ పిస్టన్‌ను పైకి లేపుతారు. తర్వాత పిస్టన్‌ను కిందకి జారవిడిచినప్పుడు దానికి దిగువన ఉన్న నీరు వేగంగా టర్బైన్‌ వైపు దూసుకెళ్లి, దాన్ని తిప్పుతాయి. ఫలితంగా విద్యుత్ ఉత్పత్తవుతుంది.
ఇబ్బందులున్నాయి..: పీఎస్‌హెచ్‌ విధానంలో కొన్ని ప్రతికూలతలు ఉన్నాయి. దీనికి రెండు పెద్ద నీటి రిజర్వాయర్లు అవసరం. అవి కూడా భిన్న ఎత్తుల్లో ఉండాలి. ఇలాంటి వెసులుబాట్లు ఉన్న ప్రదేశాలు పరిమితంగానే ఉంటాయి. కొత్తగా ఈ ప్రాజెక్టులను నిర్మించడం కష్టం.
పనిచేసేది ఇలా..: ఎనర్జీ వాల్ట్‌ రూపొందించిన ప్రక్రియలో నీటికి బదులు.. భారీ కాంక్రీటు దిమ్మెలను అవసరాన్ని బట్టి పైకి, కిందకి తరలిస్తూ విద్యుత్ను నిల్వ చేస్తారు. ఇందుకోసం పెద్ద క్రేన్‌ వ్యవస్థను అభివృద్ధి చేశారు. దీనికి ఆరు 'చేతులు' ఉంటాయి.
- స్విట్జర్లాండ్‌లోని టిసినో నగరంలో ఎనర్జీ వాల్ట్‌ సంస్థ ప్రయోగాత్మకంగా ఒక కేంద్రాన్ని ఏర్పాటు చేసింది. ఇందులోని క్రేన్‌ ఎత్తు 75 మీటర్లు. దీని చేతులకు లోహపు కేబుళ్లు, వించ్‌లు, దిమ్మెలను పట్టి ఉంచే హుక్‌లు వేలాడుతుంటాయి.
- సమీపంలోని పవనవిద్యుత్‌ కేంద్రం నుంచి సేకరించిన కరెంటుతో క్రేన్‌లోని మోటార్లు పనిచేస్తాయి. ఈ క్రమంలో క్రేన్‌ చేతులకున్న లోహపు కేబుళ్లు, హుక్‌లు కిందకి దిగి, కాంక్రీటు దిమ్మెలను ఒడిసిపట్టి, నెమ్మదిగా పైకి లేపుతాయి. అనంతరం వాటిని ఒక క్రమపద్ధతిలో వలయంలా అమరుస్తాయి.
- ఇలా దిమ్మెలను పైన పేర్చడం వల్ల విద్యుత్ నిల్వ చేసినట్లవుతుంది. తర్వాత కరెంటు అవసరమైనప్పుడు క్రేన్‌కున్న కేబుళ్లు మళ్లీ ఆ కాంక్రీటు ఆకృతులను పట్టుకొని, గురుత్వాకర్షణ శక్తి ద్వారా కిందకి జారవిడుస్తాయి. దిగువన మరో వలయంలా వాటిని పేరుస్తాయి. ఈ క్రమంలో కేబుళ్ల కదలికల వల్ల క్రేన్‌లోని మోటార్లు వ్యతిరేక దిశలో తిరుగుతూ విద్యుత్ను ఉత్పత్తి చేస్తాయి.
- దిమ్మెలను పైకి, కిందకి తరలించడం, వాటిని క్రమపద్ధతిలో అమర్చడం వంటివన్నీ స్వయంప్రతిపత్తితో కూడిన సాఫ్ట్‌వేర్‌ నిర్వహిస్తుంది. గ్రిడ్‌లో హెచ్చుతగ్గులను గమనిస్తూ అవసరమైన మేరకు ఈ ప్రక్రియను చేపడుతుంది.
- మొత్తంమీద 35 మెట్రిక్‌ టన్నుల దిమ్మెల ద్వారా 35 మెగావాట్‌-అవర్స్‌ మేర శక్తిని నిల్వ చేయవచ్చు. కిందకి దిగే క్రమంలో ఒక్కో దిమ్మె 30 సెకన్లలో దాదాపు మెగావాట్‌ మేర విద్యుత్ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఇది సుమారు వెయ్యి ఇళ్లకు సరిపోతుంది.
నీటికి నీళ్లొదిలేసి..: పీఎస్‌హెచ్‌ నుంచి స్ఫూర్తి పొందుతూ.. అందులో ఇబ్బందులను అధిగమించేలా పలు కంపెనీలు సరికొత్త విధానాలను తెరపైకి తెచ్చాయి. జలాశయాల అవసరం లేని పద్ధతులను అభివృద్ధి చేశాయి. నీటికి బదులు ఏదైనా వస్తువును పైకి తరలించడం, ఆ తర్వాత కిందకి దించడం ద్వారా విద్యుత్ను నిల్వ చేసే ప్రక్రియ కూడా ఇందులో ఉంది. ఈ దిశగా 'ఎనర్జీ వాల్ట్‌' సంస్థ అభివృద్ధి చేసిన విధానం భారత్‌తోపాటు అనేక దేశాల దృష్టిని ఆకర్షిస్తోంది.
ఇతర సంస్థలూ..: గ్రావిట్రీసిటీ (బ్రిటన్‌), న్యూ ఎనర్జీ లెట్స్‌ గో (జర్మనీ), గ్రావిటీ పవర్‌ (అమెరికా) సంస్థలు కూడా గ్రావిటీ బ్యాటరీ విధానంపై కసరత్తు చేస్తున్నాయి.
ఎనర్జీ వాల్ట్‌ ప్రక్రియతో పోలిస్తే గ్రావిట్రీసిటీకి సంబంధించిన ఇంధన నిల్వ విధానం ఒకింత సరళంగా ఉంటుంది. ఇది పెద్ద సంఖ్యలో దిమ్మెలను పైకి చేర్చడం, దించడానికి బదులు ఒకటి లేదా చాలా పరిమిత సంఖ్యలో భారీ ఆకృతులను పైకి ఎత్తడం, దించడం చేస్తుంది. ఒక్కో ఆకృతి బరువు 500 నుంచి 5వేల మెట్రిక్‌ టన్నుల మధ్య ఉండొచ్చు. ఇవి కొన్ని సెంటీమీటర్ల మేర కదిలినా మెగావాట్‌ స్థాయిలో విద్యుత్ ఉత్పత్తి అవుతుంది. ఈ వ్యవస్థను నేలపైభాగంలో కాకుండా.. వినియోగంలో లేని లోతైన గనులు, నేలమాళిగల్లో ఏర్పాటు చేస్తారు.
ఇదీ చదవండి: ఎయిర్ ట్యాక్సీలు వచ్చేస్తున్నాయ్! ఇక గాలిలో రయ్యిన ఎగిరిపోవచ్చు!
