सोडियम-आयन बैटरियां नवीकरणीय ऊर्जा क्रांति को बढ़ावा देने के लिए तैयार

(पीटर न्यूमैन, कर्टिन विश्वविद्यालय)

बेंटले (ऑस्ट्रेलिया), 22 जुलाई (द कन्वरसेशन) ऑस्ट्रेलिया के ऊर्जा ग्रिडों पर नवीकरणीय ऊर्जा किस हद तक हावी होनी चाहिए, यह विज्ञान और राजनीति में एक प्रमुख मुद्दा है। सौर और पवन स्पष्ट रूप से अब बिजली का सबसे सस्ता रूप हैं। लेकिन इन प्रौद्योगिकियों की सीमाएं केवल नवीकरणीय ऊर्जा मिश्रण के मामले को कमजोर कर सकती हैं।

सौर और पवन जनरेटर द्वारा उत्पन्न चुनौतियाँ वास्तविक हैं। वे स्वाभाविक रूप से परिवर्तनशील हैं, बिजली का उत्पादन केवल तभी करते हैं जब सूरज चमक रहा हो और हवा चल रही हो। विश्वसनीय ऊर्जा आपूर्ति सुनिश्चित करने के लिए, नवीकरणीय ऊर्जा के प्रभुत्व वाले ग्रिडों को ‘मजबूत’ क्षमता की आवश्यकता होती है: बैक-अप तकनीक जो मांग पर बिजली की आपूर्ति कर सकती है।

अल्बानी सरकार सहित कुछ लोगों का तर्क है कि अंतर को भरने के लिए गैस से चलने वाले जनरेटर की आवश्यकता है। अन्य लोगों का कहना है कि नवीकरणीय ऊर्जा बिजली की जरूरतों को पूरा नहीं कर सकती और ऑस्ट्रेलिया को इसके बजाय परमाणु ऊर्जा को आगे बढ़ाना चाहिए।

लेकिन दुनिया के बिजली ग्रिडों को मजबूत करने का एक नया तरीका तेजी से विकसित हो रहा है: सोडियम-आयन बैटरी। यह उभरती हुई ऊर्जा भंडारण तकनीक एक गेम-चेंजर हो सकती है – जो हमारे ग्रिड को 100% नवीकरणीय ऊर्जा पर चलने में सक्षम बनाती है।

सोडियम-आयन बैटरियां: फायदे और नुकसान

ऊर्जा भंडारण नवीकरणीय ऊर्जा से उत्पन्न अतिरिक्त ऊर्जा को एकत्र करता है, उसे संग्रहीत करता है और फिर उसे मांग पर जारी करता है, ताकि विश्वसनीय आपूर्ति सुनिश्चित करने में मदद मिल सके। ऐसी सुविधाएं अल्पकालिक या दीर्घकालिक (100 घंटे से अधिक) भंडारण प्रदान करती हैं।

वर्तमान में, लिथियम-आयन बैटरी प्राथमिक भंडारण तकनीक है लेकिन अल्पकालिक भंडारण के लिए सर्वोत्तम है। सोडियम-आयन बैटरियां अब दीर्घकालिक भंडारण अंतर को भरने के लिए लगभग तैयार हैं।

जैसा कि नाम से पता चलता है, सोडियम-आयन बैटरियों में सोडियम (चिन्ह एनए) होता है, जो नमक में पाया जाने वाला तत्व है। प्रौद्योगिकी में सकारात्मक और नकारात्मक ध्रुवों के बीच सोडियम आयनों की गति शामिल होती है, जो चार्ज पैदा करती है।

सोडियम-आयन बैटरियों में उपयोग की जाने वाली तकनीक लिथियम-आयन बैटरियों के समान है। वास्तव में, वर्तमान में लिथियम बैटरी का उत्पादन करने वाली फ़ैक्टरियाँ आसानी से और सस्ते में सोडियम बैटरी की ओर जा सकती हैं।

और सोडियम लिथियम की तुलना में कहीं अधिक प्रचुर मात्रा में उपलब्ध सामग्री है और इसे निकालना संभावित रूप से सस्ता है।

कुछ प्रकार के लिथियम खनन के लिए बहुत अधिक पानी और ऊर्जा की आवश्यकता होती है और इससे स्थानीय प्रदूषण होता है, जैसा कि दक्षिण अमेरिका की अल्पाइन झीलों के साथ हुआ है। हालाँकि, ऑस्ट्रेलियाई हार्ड-रॉक लिथियम में प्रदूषण के मुद्दे बहुत कम हैं।

लिथियम बैटरियों का पुनर्चक्रण और निपटान चुनौतीपूर्ण है – हालांकि जीवाश्म ईंधन से कार्बन के पुनर्चक्रण की तुलना में यह कहीं अधिक आसान है।

प्रदर्शन की बात करें तो, सोडियम बैटरियां लिथियम बैटरियों की तुलना में अधिक समय तक अपना चार्ज बनाए रखती हैं।

लेकिन किसी भी तकनीक की तरह, सोडियम-आयन बैटरियां चुनौतियां पेश करती हैं। सोडियम आयन लिथियम आयन से बड़े और भारी होते हैं। इसका मतलब यह है कि बैटरियां अपने लिथियम समकक्षों की तुलना में कम ऊर्जा-सघन होती हैं, और इसलिए चार्ज की समान मात्रा को संग्रहीत करने के लिए इन्हें अधिक स्थान और सामग्री की आवश्यकता होती है।

हालाँकि इसमें सुधार हो रहा है। एक विश्लेषण के अनुसार, 2022 में सोडियम-आधारित बैटरियों का ऊर्जा घनत्व एक दशक पहले निचले स्तर की लिथियम-आयन बैटरियों के बराबर था।

और चल रहे अनुसंधान और विकास का मतलब है कि उनकी ऊर्जा-घनत्व में वृद्धि जारी है।

बाजार तक कब पहुंचेगी

सभी आशाजनक प्रौद्योगिकियों की तरह, सोडियम-आयन बैटरियों के लिए एक महत्वपूर्ण प्रश्न यह है कि उनका व्यापक रूप से व्यावसायीकरण कब हो सकता है।

इसका उत्तर देने के लिए, हम मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी द्वारा विकसित पद्धति पर आधारित हालिया विश्लेषण को देख सकते हैं। इससे पता चलता है कि सोडियम-आयन बैटरियां लागत के मामले में तेजी से प्रतिस्पर्धी होती जा रही हैं – और इसलिए 2027 की शुरुआत में वैश्विक बाजार में प्रवेश कर सकती हैं।

विश्लेषण से पता चला कि सोडियम-आयन बैटरियां जल्द ही गैस से चलने वाली बिजली को मजबूत ऊर्जा स्रोत के रूप में उपयोग करने की लागत के बराबर हो जाएंगी।

इसी तरह, पिछले साल सितंबर में अमेरिका के ऊर्जा विभाग के एक आकलन में पाया गया कि सोडियम-आयन बैटरियों के ‘2030 तक एक महत्वपूर्ण बाजार हिस्सेदारी हासिल करने की उम्मीद है’।

इसमें कहा गया है कि यह तकनीक छोटे पैमाने के वाहन विद्युतीकरण और घरेलू सौर पैनल सिस्टम का बैकअप लेने जैसे ‘बिहाइंड-द-मीटर’ अनुप्रयोगों में लेड-एसिड या लिथियम-आयरन फॉस्फेट बैटरियों के लिए एक प्रतिस्पर्धी प्रतिस्थापन बन सकती है।

विश्लेषण में पाया गया कि सोडियम-आयन बैटरियों का वर्तमान और नियोजित विनिर्माण चीन और यूरोप में केंद्रित है, और कई बड़े बैटरी निर्माता ‘निकट भविष्य में बड़े पैमाने पर विनिर्माण सुविधाओं की योजना बना रहे हैं’।

इनमें चीनी इलेक्ट्रिक मोटर वाहन कंपनी बीवाईडी भी शामिल है, जिसने कथित तौर पर ज़ुझाउ में सोडियम-आयन बैटरी सुविधा का निर्माण शुरू कर दिया है।

ऑस्ट्रेलिया में, यूनाइटेड किंगडम स्थित बैटरी कंपनी फैराडियन ने 2022 में विक्टोरिया की यारा वैली में छोटे स्थिर मॉड्यूल स्थापित किए।

हमारे विकल्प खुले रखना

ऑस्ट्रेलियन एनर्जी मार्केट ऑपरेटर (एईएमओ) की एक हालिया योजना से पता चलता है कि 2035 तक कोयले से चलने वाली बिजली को चरणबद्ध तरीके से समाप्त कर दिया जाएगा। लेकिन योजना से पता चलता है कि गैस की एक महत्वपूर्ण मात्रा ग्रिड में रहेगी।

एईएमओ विश्लेषण ने गैस के साथ प्रतिस्पर्धा करने के लिए लंबी अवधि के ऊर्जा भंडारण की क्षमता पर ध्यान नहीं दिया। हालाँकि, सोडियम-आयन बैटरी जैसी प्रौद्योगिकियों के विकास से पता चलता है कि हमें भविष्य में एईएमओ की गैस की अनुमानित आवश्यकता पर सवाल उठाना चाहिए।

विघटनकारी नवाचार तेजी से बढ़ते हैं। हमें केवल मौजूदा स्वच्छ ऊर्जा प्रौद्योगिकियों जैसे सौर (29%), पवन (14%), इलेक्ट्रिक वाहन (54%) और बैटरी भंडारण (52%) की वार्षिक वृद्धि दर पर ध्यान देने की आवश्यकता है।

जलवायु परिवर्तन प्राधिकरण वर्तमान में ऑस्ट्रेलिया के संभावित प्रौद्योगिकी परिवर्तन और उत्सर्जन मार्गों का आकलन कर रहा है क्योंकि हम 2050 तक शुद्ध-शून्य उत्सर्जन की ओर बढ़ रहे हैं। समीक्षा के दायरे में यह जांचना है कि उत्सर्जन में कटौती का समर्थन करने के लिए प्रत्येक क्षेत्र में कौन सी प्रौद्योगिकियों को तैनात किया जा सकता है।

सोडियम-आयन बैटरियों की क्षमता से पता चलता है कि प्राधिकरण द्वारा आगे रखी गई नीतियों को बिजली क्षेत्र के लिए गैस-चालित बिजली जैसे प्रदूषणकारी विकल्पों में बंद नहीं करना चाहिए। कुछ वर्षों में स्वच्छ विकल्पों के व्यावसायिक हो जाने की संभावना है – और हमारी जलवायु की स्थिरता उनके लिए योजना बनाने पर निर्भर करती है।

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