कल्पना कीजिए सौर पैनल जो न केवल दिन के उजाले में बिजली उत्पन्न करते हैं बल्कि रात में या बादल वाले दिनों में उपयोग के लिए अतिरिक्त ऊर्जा भी संग्रहीत कर सकते हैं। यह परिवर्तनकारी क्षमता उन्नत ऊर्जा भंडारण तकनीकों के माध्यम से वास्तविकता बन रही है, जो विशाल जलाशयों के रूप में काम करती हैं जो रुक-रुक कर नवीकरणीय ऊर्जा को स्थिर, विश्वसनीय बिजली में परिवर्तित करती हैं।

ऊर्जा भंडारण प्रणालियाँ बाद में उपयोग के लिए विभिन्न रूपों में ऊर्जा को पकड़ती हैं और बनाए रखती हैं। वर्तमान प्रौद्योगिकियाँ चार प्राथमिक श्रेणियों में आती हैं:

• इलेक्ट्रोकेमिकल भंडारण: बैटरी सिस्टम जिसमें लिथियम-आयन, फ्लो बैटरी, लेड-एसिड और उभरती सोडियम-आयन प्रौद्योगिकियां शामिल हैं।
• थर्मल भंडारण: सिस्टम जो गर्मी क्षमता या चरण परिवर्तन सामग्री का उपयोग करते हैं, जैसे कि पिघला हुआ नमक, बर्फ भंडारण और गर्म पानी के जलाशय।
• यांत्रिक भंडारण: समाधानों में पंप हाइड्रो, संपीड़ित हवा और फ्लाईव्हील सिस्टम शामिल हैं।
• उभरती हुई प्रौद्योगिकियाँ: सुपरकंडक्टिंग चुंबकीय भंडारण और हाइड्रोजन-आधारित भंडारण जैसी प्रयोगात्मक प्रणालियाँ।

बैटरी भंडारण वर्तमान अनुप्रयोगों, विशेष रूप से आवासीय, वाणिज्यिक और ग्रिड-स्केल कार्यान्वयन में हावी है। विभिन्न बैटरी रसायन विज्ञान विशिष्ट उद्देश्यों की पूर्ति करते हैं:

लिथियम-आयन बैटरी: ये उच्च-ऊर्जा-घनत्व वाले सिस्टम अब स्मार्टफोन से लेकर इलेक्ट्रिक वाहनों और उपयोगिता-पैमाने पर भंडारण परियोजनाओं तक हर चीज को शक्ति प्रदान करते हैं। एक रेफ्रिजरेटर के आकार की आवासीय इकाई एक घर को दिनों तक बिजली दे सकती है, जबकि ग्रिड-स्केल प्रतिष्ठानों को न्यूनतम भूमि उपयोग की आवश्यकता होती है — एक 100 MWh सिस्टम आधा एकड़ से भी कम जगह लेता है।

फ्लो बैटरी: अलग-अलग टैंकों में संग्रहीत तरल इलेक्ट्रोलाइट्स की विशेषता, ये सिस्टम असाधारण दीर्घायु और सुरक्षा प्रदान करते हैं। उनका अनूठा डिज़ाइन बिजली और ऊर्जा क्षमता के स्वतंत्र पैमाने की अनुमति देता है, जो उन्हें लंबी अवधि के ग्रिड अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाता है।

लेड-एसिड बैटरी: लागत प्रभावी और परिपक्व होने के बावजूद, ये सिस्टम नई तकनीकों की तुलना में कम ऊर्जा घनत्व और कम जीवनकाल से पीड़ित हैं, जो उनके उपयोग को ऑटोमोटिव स्टार्टिंग बैटरी और बैकअप पावर जैसे अनुप्रयोगों तक सीमित करता है।

सोडियम-आयन बैटरी: लिथियम-आयन सिस्टम के लिए संभावित रूप से कम लागत वाले विकल्प के रूप में उभर रही हैं, ये बैटरी प्रचुर मात्रा में सोडियम संसाधनों का लाभ उठाती हैं लेकिन वर्तमान में ऊर्जा घनत्व और चक्र जीवन में पीछे हैं।

थर्मल सिस्टम विभिन्न सामग्रियों में तापमान परिवर्तन या चरण संक्रमण के माध्यम से ऊर्जा संग्रहीत करते हैं:

पिघला हुआ नमक भंडारण: केंद्रित सौर ऊर्जा संयंत्र इन उच्च तापमान प्रणालियों का उपयोग दिन के उजाले के घंटों से परे बिजली उत्पादन का विस्तार करने के लिए करते हैं, जिससे विश्वसनीयता में काफी सुधार होता है।

बर्फ भंडारण: वाणिज्यिक भवन दिन के समय शीतलन के लिए बर्फ बनाने के लिए ऑफ-पीक बिजली का लाभ उठाते हैं, जिससे पीक डिमांड शुल्क कम होता है और ग्रिड दक्षता में सुधार होता है।

गर्म पानी का भंडारण: जिला ताप प्रणाली और औद्योगिक सुविधाएं थर्मल आपूर्ति और मांग को संतुलित करने के लिए बड़े पैमाने पर पानी के जलाशयों का उपयोग करती हैं।

ये सिस्टम विद्युत ऊर्जा को गतिज या संभावित ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं:

पंप हाइड्रो: सबसे स्थापित बड़े पैमाने पर भंडारण विधि अधिशेष बिजली का उपयोग पानी को ऊपर की ओर पंप करने के लिए करती है, बाद में आवश्यकता पड़ने पर टर्बाइनों के माध्यम से इसे छोड़ती है। अत्यधिक कुशल होने के बावजूद, इन प्रणालियों को विशिष्ट भौगोलिक विशेषताओं और महत्वपूर्ण भूमि क्षेत्रों की आवश्यकता होती है।

संपीड़ित हवा: भूमिगत गुफाएँ दबाव वाली हवा को संग्रहीत करती हैं जो निर्वहन के दौरान टर्बाइनों को चलाती हैं। ये सिस्टम पर्याप्त क्षमता प्रदान करते हैं लेकिन वर्तमान में दक्षता चुनौतियों का सामना करते हैं।

फ्लाईव्हील: घूमते हुए द्रव्यमान सेकंड में मापे गए अत्यंत तेज़ प्रतिक्रिया समय प्रदान करते हैं, जो उन्हें आवृत्ति विनियमन और महत्वपूर्ण बैकअप अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाते हैं। कुछ सिस्टम ट्रेनों से ब्रेकिंग ऊर्जा को पुनर्प्राप्त करते हैं या संक्षिप्त ग्रिड रुकावटों के दौरान बिजली बनाए रखते हैं।

प्रयोगात्मक प्रणालियाँ वादा दिखाती हैं लेकिन विकास में बनी हुई हैं:

सुपरकंडक्टिंग चुंबकीय भंडारण: ये अल्ट्रा-कुशल सिस्टम चुंबकीय क्षेत्रों में बिजली संग्रहीत करते हैं लेकिन क्रायोजेनिक शीतलन की आवश्यकता होती है, जो उन्हें अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए निषेधात्मक रूप से महंगा बनाता है।

हाइड्रोजन भंडारण: इलेक्ट्रोलिसिस अधिशेष बिजली को हाइड्रोजन गैस में परिवर्तित करता है, जिसे अनिश्चित काल तक संग्रहीत किया जा सकता है और बाद में ईंधन कोशिकाओं के माध्यम से बिजली में वापस परिवर्तित किया जा सकता है, हालांकि महत्वपूर्ण ऊर्जा नुकसान के साथ।

ऊर्जा भंडारण आधुनिक बिजली प्रणालियों को कई लाभ प्रदान करता है:

• रुक-रुक कर उत्पादन को सुचारू करके उच्च नवीकरणीय ऊर्जा प्रवेश को सक्षम करना
• पीक शेविंग और आवृत्ति विनियमन सहित ग्रिड सेवाएं प्रदान करना
• उत्पादन परिसंपत्ति उपयोग को अनुकूलित करके सिस्टम लागत कम करना
• बैकअप पावर क्षमताओं के माध्यम से विश्वसनीयता बढ़ाना

न्यूयॉर्क राज्य ने महत्वाकांक्षी भंडारण लक्ष्य स्थापित किए हैं — 2025 तक 1,500 मेगावाट और 2030 तक 6,000 मेगावाट — प्रोत्साहन कार्यक्रमों द्वारा समर्थित जो वंचित समुदायों को लाभान्वित करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। कई सिस्टम इंटीग्रेटर अब प्रौद्योगिकी-अज्ञेयवादी दृष्टिकोण अपनाते हैं, विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए भंडारण तकनीकों के संयोजन को अनुकूलित करने के लिए उन्नत सॉफ़्टवेयर का उपयोग करते हैं।

जैसे-जैसे लागत कम होती जा रही है और प्रदर्शन में सुधार हो रहा है, ऊर्जा भंडारण स्वच्छ, लचीली और कुशल ऊर्जा प्रणालियों में वैश्विक संक्रमण में तेजी से महत्वपूर्ण भूमिका निभाने के लिए तैयार है।