बर्फ भंडारण एयर कंडीशनिंग: Difference between revisions
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[[File:Icebear-ac.jpg|thumb|उत्पादन में बर्फ भंडारण एयर कंडीशनिंग इकाई का चित्रण।]]'''बर्फ भंडारण एयर कंडीशनिंग तापीय''' ऊर्जा भंडारण के लिए बर्फ का उपयोग करने की प्रक्रिया है। यह प्रक्रिया अधिकतम बिजली की मांग के समय शीतलन के लिए उपयोग की जाने वाली ऊर्जा को कम कर सकती है।।<ref name=pvmag01/> वैकल्पिक ऊर्जा स्रोत जैसे सौर भी बाद में उपयोग के लिए ऊर्जा को संग्रहीत करने के लिए प्रौद्योगिकी का उपयोग कर सकते हैं।<ref name=pvmag01/> यह पानी के संलयन की बड़ी गर्मी के कारण व्यावहारिक है: [[मीट्रिक टन]] पानी ( घन मीटर) 93 [[kWh]] (26.4 टन-घंटे) के सामान 334 [[मेगाजूल]] (MJ) (317,000 [[BTU]]) ऊर्जा संग्रहित कर सकता है।<ref name=scidirect01/> एक टन प्रशीतन (गर्मी प्रवाह) की मूल परिभाषा 24 घंटे की अवधि में एक टन बर्फ को पिघलाने के लिए आवश्यक गर्मी थी। यह ऊष्मा प्रवाह वह है जिसकी अपेक्षा कोई करता है {{convert|3000|sqft|m2|adj=on}} गर्मियों में बोस्टन में घर। इस परिभाषा को कम-पुरातन इकाइयों द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है: एक टन [[एचवीएसी]] या प्रशीतन क्षमता लगभग 3520 [[वाट]] के सामान है। छोटी भंडारण सुविधा बड़े भवन को एक दिन से एक सप्ताह तक ठंडा करने के लिए पर्याप्त बर्फ रख सकती है, चाहे वह बर्फ [[निर्जल अमोनिया]] चिलर द्वारा निर्मित हो या घोड़े की खींची हुई गाड़ियों द्वारा खींची गई हो। | |||
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[[ग्राउंड फ्रीजिंग]] का भी उपयोग किया जा सकता है; यह बर्फ के रूप में किया जा सकता है जहां जमीन संतृप्त होती है। | [[ग्राउंड फ्रीजिंग|स्थल फ्रीजिंग]] का भी उपयोग किया जा सकता है; यह बर्फ के रूप में किया जा सकता है जहां जमीन संतृप्त होती है। प्रणाली प्योर रॉक के साथ भी काम करेगा। जहां कहीं भी बर्फ बनती है, बर्फ के गठन की संलयन की गर्मी का उपयोग नहीं किया जाता है, क्योंकि पूरी प्रक्रिया के समय बर्फ ठोस बनी रहती है। खुदाई के समय अस्थिर जमीन को जमने के लिए खनन और सुरंग खोदने के लिए स्थल फ्रीजिंग पर आधारित विधि का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। सतह पर चिलर से नमकीन ले जाने वाले संकेंद्रित पाइपों के साथ बोर छिद्रों का उपयोग करके जमीन को जमी किया जाता है। ठंडे पानी को ब्राइन का उपयोग करके समान तरीके से निकाला जाता है और उसी तरह से पारंपरिक बर्फ भंडारण के लिए उपयोग किया जाता है, सामान्य रूप से ब्राइन-टू-लिक्विड ऊष्मा परिवर्तक के साथ, काम के तापमान को उच्च मात्रा में उपयोग करने योग्य स्तर तक लाने के लिए। जमी हुई जमीन महीनों या उससे अधिक समय तक ठंडी रह सकती है, जिससे नगण्य संरचना लागत पर विस्तारित अवधि के लिए कोल्ड भंडारण की अनुमति मिलती है।<ref name=forbes01/><ref name=arstechnica01/> | ||
बर्फ के भंडारण के साथ उपस्थित एयर कंडीशनिंग प्रणाली को बदलने से लागत प्रभावी ऊर्जा भंडारण विधि मिलती है, जिससे अधिशेष पवन ऊर्जा और अन्य ऐसी [[परिवर्तनीय नवीकरणीय ऊर्जा]] को बाद में संभवतः महीनों बाद चिलिंग में उपयोग करने के लिए संग्रहीत किया जा सकता है। | |||
== वक़्त से पहले बर्फ भंडारण, स्थानान्तरण और उत्पादन == | |||
यांत्रिक प्रशीतन के आगमन से पहले, जमी हुई झीलों या नदियों से बर्फ काटना और शीतलक के रूप में उपयोग करने के लिए शहरों में पहुँचाया जाता था।<ref name=npr01/> [[आइस हाउस (इमारत)|हिम सदन]] में बर्फ को व्यापक रूप से भेज दिया गया और साल भर संग्रहीत किया गया। यदि बर्फ का आसानी से सुलभ स्रोत नहीं था, तो उथले, छायांकित पूल अधिकांशतः पास में बनाए जाते थे, और ठंड के मौसम में उनसे बर्फ हटा दी जाती थी। | |||
== एयर कंडीशनिंग == | == एयर कंडीशनिंग == | ||
इस | इस विधि का सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला रूप पूरे कैंपस में एयर कंडीशनिंग या बड़े भवनों के ठंडे पानी की व्यवस्था में पाया जा सकता है। एयर कंडीशनिंग प्रणाली , विशेष रूप से वाणिज्यिक भवनों में, विभिन्न देशों में गर्म गर्मी के दिनों में बिजली के भार को बढ़ाने में सबसे बड़ा योगदानकर्ता है। इस एप्लिकेशन में, बर्फ के ढेर का उत्पादन करने के लिए रात में मानक चिलर चलता है। पानी फिर दिन के समय ढेर के माध्यम से ठंडा पानी का उत्पादन करने के लिए प्रसारित होता है जो सामान्यतः चिलर का दिन का उत्पादन होता है। | ||
आंशिक भंडारण प्रणाली दिन में लगभग 24 घंटे चिलर चलाकर पूंजी निवेश को कम करती है। रात में, वे भंडारण के लिए बर्फ का उत्पादन करते हैं और दिन के समय वे एयर कंडीशनिंग प्रणाली के लिए पानी को ठंडा करते हैं। पिघलने वाली बर्फ के माध्यम से बहने वाला पानी उनके उत्पादन को बढ़ाता है। इस तरह की प्रणाली सामान्यतः दिन में 16 से 18 घंटे तक बर्फ बनाने वाली मोड में चलती है और दिन में छह घंटे बर्फ पिघलने वाली मोड में चलती है। पूंजीगत व्यय को कम किया जाता है क्योंकि चिलर पारंपरिक डिजाइन के लिए आवश्यक आकार का सिर्फ 40 - 50% हो सकता है। आधे दिन की अस्वीकृत गर्मी को संग्रहित करने के लिए पर्याप्त बर्फ का भंडारण सामान्यतः पर्याप्त होता है। | |||
एक पूर्ण भंडारण प्रणाली पीक लोड घंटों के समय चिलर को पूरी तरह से बंद करके उस प्रणाली को चलाने के लिए ऊर्जा की लागत को कम करती है। पूंजीगत लागत अधिक है, क्योंकि इस तरह की प्रणाली के लिए आंशिक भंडारण प्रणाली और बड़े बर्फ भंडारण प्रणाली की तुलना में कुछ बड़े चिलर की आवश्यकता होती है। बर्फ भंडारण प्रणालियां इतनी सस्ती हैं कि पूर्ण भंडारण प्रणालियां अधिकांशतः पारंपरिक एयर कंडीशनिंग डिजाइनों के साथ प्रतिस्पर्धी होती हैं।{{Citation needed|date=February 2007}} | |||
एयर कंडीशनिंग चिलर की दक्षता उनके [[प्रदर्शन के गुणांक]] (कोप) द्वारा मापी जाती है। सिद्धांत रूप में, उष्ण भंडारण प्रणाली चिलर को अधिक कुशल बना सकते हैं क्योंकि गर्मी दिन के समय गर्म हवा के अतिरिक्त ठंडी रात की हवा में छोड़ी जाती है। व्यवहार में, गर्मी का हानि इस लाभ को खत्म कर देता है, क्योंकि यह बर्फ को पिघला देता है। | |||
एयर कंडीशनिंग उष्ण भंडारण को समाज में कुछ सीमा तक लाभकारी दिखाया गया है। कम मांग पर बिजली सस्ती होती है, क्योंकि मांग कम होती है। यह चरम समय पर मांग को भी कम करता है, जो अधिकांशतः महंगे और गैर-पर्यावरणीय स्रोतों द्वारा प्रदान किया जाता है। | |||
इस विधि पर नया मोड़ [[शीतल]] के लिए संघनक माध्यम के रूप में बर्फ का उपयोग करता है। इस स्थितिे में, नियमित रेफ्रिजरेंट को कॉइल्स में पंप किया जाता है जहां इसका उपयोग किया जाता है। इसे वापस तरल में बदलने के लिए [[गैस कंप्रेसर]] की आवश्यकता के अतिरिक्त, बर्फ के कम तापमान का उपयोग रेफ्रिजरेंट को वापस तरल में ठंडा करने के लिए किया जाता है। इस प्रकार की प्रणाली उपस्थित रेफ्रिजरेंट-आधारित एचवीएसी उपकरण को उष्ण एनर्जी भंडारण प्रणाली में परिवर्तित करने की अनुमति देती है, कुछ ऐसा जो पहले चिल्ड वॉटर विधि के साथ आसानी से नहीं किया जा सकता था। इसके अतिरिक्त, वाटर-कूल्ड चिल्ड वॉटर सिस्टम के विपरीत, जो दिन से रात तक दक्षता में जबरदस्त अंतर का अनुभव नहीं करते हैं, उपकरण का यह नया वर्ग सामान्यतः एयर-कूल्ड कंडेनसिंग इकाइयों के दिन के संचालन को विस्थापित करता है। उन क्षेत्रों में जहां पीक डे टाइम तापमान और कम तापमान के बीच महत्वपूर्ण अंतर होता है, इस प्रकार की इकाई सामान्यतः उपकरण की तुलना में अधिक ऊर्जा कुशल होती है। <ref name=icebear/> | |||
== दहन [[गैस टर्बाइन]] में शीतलन वायु प्रवेश == | |||
उष्ण ऊर्जा भंडारण का उपयोग दहन [[गैस टर्बाइन]] में शीतलन वायु प्रवेश के लिए भी किया जाता है। बिजली की मांग को रात में स्थानांतरित करने के अतिरिक्त, यह विधि उत्पादन क्षमता को दिन में स्थानांतरित कर देती है। रात में बर्फ उत्पन्न करने के लिए, टरबाइन अधिकांशतः बड़े चिलर के कंप्रेसर से यांत्रिक रूप से जुड़ा होता है। चरम दिन के भार के समय, बर्फ के ढेर और टर्बाइन वायु सेवन के सामने ताप विनिमायक के बीच पानी परिचालित किया जाता है, अंतर्ग्रहण वायु को लगभग ठंड तापमान तक ठंडा करता है। चूंकि हवा ठंडी होती है, टरबाइन कंप्रेसर पावर की दी गई मात्रा के साथ अधिक हवा को संपीड़ित कर सकता है। सामान्यतः, इनलेट शीतलन प्रणाली सक्रिय होने पर उत्पन्न विद्युत शक्ति और टरबाइन दक्षता दोनों में वृद्धि होती है। यह प्रणाली [[संपीड़ित वायु ऊर्जा भंडारण]] प्रणाली के समान है।{{citation needed|date=June 2017}} | |||
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बर्फ भंडारण एयर कंडीशनिंग तापीय ऊर्जा भंडारण के लिए बर्फ का उपयोग करने की प्रक्रिया है। यह प्रक्रिया अधिकतम बिजली की मांग के समय शीतलन के लिए उपयोग की जाने वाली ऊर्जा को कम कर सकती है।।[1] वैकल्पिक ऊर्जा स्रोत जैसे सौर भी बाद में उपयोग के लिए ऊर्जा को संग्रहीत करने के लिए प्रौद्योगिकी का उपयोग कर सकते हैं।[1] यह पानी के संलयन की बड़ी गर्मी के कारण व्यावहारिक है: मीट्रिक टन पानी ( घन मीटर) 93 kWh (26.4 टन-घंटे) के सामान 334 मेगाजूल (MJ) (317,000 BTU) ऊर्जा संग्रहित कर सकता है।[2] एक टन प्रशीतन (गर्मी प्रवाह) की मूल परिभाषा 24 घंटे की अवधि में एक टन बर्फ को पिघलाने के लिए आवश्यक गर्मी थी। यह ऊष्मा प्रवाह वह है जिसकी अपेक्षा कोई करता है 3,000-square-foot (280 m2) गर्मियों में बोस्टन में घर। इस परिभाषा को कम-पुरातन इकाइयों द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है: एक टन एचवीएसी या प्रशीतन क्षमता लगभग 3520 वाट के सामान है। छोटी भंडारण सुविधा बड़े भवन को एक दिन से एक सप्ताह तक ठंडा करने के लिए पर्याप्त बर्फ रख सकती है, चाहे वह बर्फ निर्जल अमोनिया चिलर द्वारा निर्मित हो या घोड़े की खींची हुई गाड़ियों द्वारा खींची गई हो।
स्थल फ्रीजिंग का भी उपयोग किया जा सकता है; यह बर्फ के रूप में किया जा सकता है जहां जमीन संतृप्त होती है। प्रणाली प्योर रॉक के साथ भी काम करेगा। जहां कहीं भी बर्फ बनती है, बर्फ के गठन की संलयन की गर्मी का उपयोग नहीं किया जाता है, क्योंकि पूरी प्रक्रिया के समय बर्फ ठोस बनी रहती है। खुदाई के समय अस्थिर जमीन को जमने के लिए खनन और सुरंग खोदने के लिए स्थल फ्रीजिंग पर आधारित विधि का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। सतह पर चिलर से नमकीन ले जाने वाले संकेंद्रित पाइपों के साथ बोर छिद्रों का उपयोग करके जमीन को जमी किया जाता है। ठंडे पानी को ब्राइन का उपयोग करके समान तरीके से निकाला जाता है और उसी तरह से पारंपरिक बर्फ भंडारण के लिए उपयोग किया जाता है, सामान्य रूप से ब्राइन-टू-लिक्विड ऊष्मा परिवर्तक के साथ, काम के तापमान को उच्च मात्रा में उपयोग करने योग्य स्तर तक लाने के लिए। जमी हुई जमीन महीनों या उससे अधिक समय तक ठंडी रह सकती है, जिससे नगण्य संरचना लागत पर विस्तारित अवधि के लिए कोल्ड भंडारण की अनुमति मिलती है।[3][4]
बर्फ के भंडारण के साथ उपस्थित एयर कंडीशनिंग प्रणाली को बदलने से लागत प्रभावी ऊर्जा भंडारण विधि मिलती है, जिससे अधिशेष पवन ऊर्जा और अन्य ऐसी परिवर्तनीय नवीकरणीय ऊर्जा को बाद में संभवतः महीनों बाद चिलिंग में उपयोग करने के लिए संग्रहीत किया जा सकता है।
वक़्त से पहले बर्फ भंडारण, स्थानान्तरण और उत्पादन
यांत्रिक प्रशीतन के आगमन से पहले, जमी हुई झीलों या नदियों से बर्फ काटना और शीतलक के रूप में उपयोग करने के लिए शहरों में पहुँचाया जाता था।[5] हिम सदन में बर्फ को व्यापक रूप से भेज दिया गया और साल भर संग्रहीत किया गया। यदि बर्फ का आसानी से सुलभ स्रोत नहीं था, तो उथले, छायांकित पूल अधिकांशतः पास में बनाए जाते थे, और ठंड के मौसम में उनसे बर्फ हटा दी जाती थी।
एयर कंडीशनिंग
इस विधि का सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला रूप पूरे कैंपस में एयर कंडीशनिंग या बड़े भवनों के ठंडे पानी की व्यवस्था में पाया जा सकता है। एयर कंडीशनिंग प्रणाली , विशेष रूप से वाणिज्यिक भवनों में, विभिन्न देशों में गर्म गर्मी के दिनों में बिजली के भार को बढ़ाने में सबसे बड़ा योगदानकर्ता है। इस एप्लिकेशन में, बर्फ के ढेर का उत्पादन करने के लिए रात में मानक चिलर चलता है। पानी फिर दिन के समय ढेर के माध्यम से ठंडा पानी का उत्पादन करने के लिए प्रसारित होता है जो सामान्यतः चिलर का दिन का उत्पादन होता है।
आंशिक भंडारण प्रणाली दिन में लगभग 24 घंटे चिलर चलाकर पूंजी निवेश को कम करती है। रात में, वे भंडारण के लिए बर्फ का उत्पादन करते हैं और दिन के समय वे एयर कंडीशनिंग प्रणाली के लिए पानी को ठंडा करते हैं। पिघलने वाली बर्फ के माध्यम से बहने वाला पानी उनके उत्पादन को बढ़ाता है। इस तरह की प्रणाली सामान्यतः दिन में 16 से 18 घंटे तक बर्फ बनाने वाली मोड में चलती है और दिन में छह घंटे बर्फ पिघलने वाली मोड में चलती है। पूंजीगत व्यय को कम किया जाता है क्योंकि चिलर पारंपरिक डिजाइन के लिए आवश्यक आकार का सिर्फ 40 - 50% हो सकता है। आधे दिन की अस्वीकृत गर्मी को संग्रहित करने के लिए पर्याप्त बर्फ का भंडारण सामान्यतः पर्याप्त होता है।
एक पूर्ण भंडारण प्रणाली पीक लोड घंटों के समय चिलर को पूरी तरह से बंद करके उस प्रणाली को चलाने के लिए ऊर्जा की लागत को कम करती है। पूंजीगत लागत अधिक है, क्योंकि इस तरह की प्रणाली के लिए आंशिक भंडारण प्रणाली और बड़े बर्फ भंडारण प्रणाली की तुलना में कुछ बड़े चिलर की आवश्यकता होती है। बर्फ भंडारण प्रणालियां इतनी सस्ती हैं कि पूर्ण भंडारण प्रणालियां अधिकांशतः पारंपरिक एयर कंडीशनिंग डिजाइनों के साथ प्रतिस्पर्धी होती हैं।[citation needed]
एयर कंडीशनिंग चिलर की दक्षता उनके प्रदर्शन के गुणांक (कोप) द्वारा मापी जाती है। सिद्धांत रूप में, उष्ण भंडारण प्रणाली चिलर को अधिक कुशल बना सकते हैं क्योंकि गर्मी दिन के समय गर्म हवा के अतिरिक्त ठंडी रात की हवा में छोड़ी जाती है। व्यवहार में, गर्मी का हानि इस लाभ को खत्म कर देता है, क्योंकि यह बर्फ को पिघला देता है।
एयर कंडीशनिंग उष्ण भंडारण को समाज में कुछ सीमा तक लाभकारी दिखाया गया है। कम मांग पर बिजली सस्ती होती है, क्योंकि मांग कम होती है। यह चरम समय पर मांग को भी कम करता है, जो अधिकांशतः महंगे और गैर-पर्यावरणीय स्रोतों द्वारा प्रदान किया जाता है।
इस विधि पर नया मोड़ शीतल के लिए संघनक माध्यम के रूप में बर्फ का उपयोग करता है। इस स्थितिे में, नियमित रेफ्रिजरेंट को कॉइल्स में पंप किया जाता है जहां इसका उपयोग किया जाता है। इसे वापस तरल में बदलने के लिए गैस कंप्रेसर की आवश्यकता के अतिरिक्त, बर्फ के कम तापमान का उपयोग रेफ्रिजरेंट को वापस तरल में ठंडा करने के लिए किया जाता है। इस प्रकार की प्रणाली उपस्थित रेफ्रिजरेंट-आधारित एचवीएसी उपकरण को उष्ण एनर्जी भंडारण प्रणाली में परिवर्तित करने की अनुमति देती है, कुछ ऐसा जो पहले चिल्ड वॉटर विधि के साथ आसानी से नहीं किया जा सकता था। इसके अतिरिक्त, वाटर-कूल्ड चिल्ड वॉटर सिस्टम के विपरीत, जो दिन से रात तक दक्षता में जबरदस्त अंतर का अनुभव नहीं करते हैं, उपकरण का यह नया वर्ग सामान्यतः एयर-कूल्ड कंडेनसिंग इकाइयों के दिन के संचालन को विस्थापित करता है। उन क्षेत्रों में जहां पीक डे टाइम तापमान और कम तापमान के बीच महत्वपूर्ण अंतर होता है, इस प्रकार की इकाई सामान्यतः उपकरण की तुलना में अधिक ऊर्जा कुशल होती है। [6]
दहन गैस टर्बाइन में शीतलन वायु प्रवेश
उष्ण ऊर्जा भंडारण का उपयोग दहन गैस टर्बाइन में शीतलन वायु प्रवेश के लिए भी किया जाता है। बिजली की मांग को रात में स्थानांतरित करने के अतिरिक्त, यह विधि उत्पादन क्षमता को दिन में स्थानांतरित कर देती है। रात में बर्फ उत्पन्न करने के लिए, टरबाइन अधिकांशतः बड़े चिलर के कंप्रेसर से यांत्रिक रूप से जुड़ा होता है। चरम दिन के भार के समय, बर्फ के ढेर और टर्बाइन वायु सेवन के सामने ताप विनिमायक के बीच पानी परिचालित किया जाता है, अंतर्ग्रहण वायु को लगभग ठंड तापमान तक ठंडा करता है। चूंकि हवा ठंडी होती है, टरबाइन कंप्रेसर पावर की दी गई मात्रा के साथ अधिक हवा को संपीड़ित कर सकता है। सामान्यतः, इनलेट शीतलन प्रणाली सक्रिय होने पर उत्पन्न विद्युत शक्ति और टरबाइन दक्षता दोनों में वृद्धि होती है। यह प्रणाली संपीड़ित वायु ऊर्जा भंडारण प्रणाली के समान है।[citation needed]
यह भी देखें
- हिम सदन (प्रारंभिक संस्करण)
- ऊर्जा भंडारण
- सौर तापीय ऊर्जा
- पंप करने योग्य बर्फ प्रौद्योगिकी
- ऊर्जा भंडारण परियोजनाओं की सूची
संदर्भ
- ↑ 1.0 1.1 Roselund, Christian (13 Feb 2019). "Ice Energy brings the deep freeze to U.S. energy storage". PV Magazine.
- ↑ "Heat of Fusion". sciencedirect.com. ScienceDirect. Retrieved July 8, 2021.
- ↑ Kelly-Detwiler, Peter (22 May 2014). "Ice Storage: A Cost-Efficient Way To Cool Commercial Buildings While Optimizing the Power Grid". Forbes.
- ↑ "California utility augments 1,800 air conditioning units with "ice battery"". Ars Technica. 4 May 2017.
- ↑ Sharon, Susan (26 Feb 2020). "In Maine, Residents Slice Through Thick Ice To Keep A Tradition From Melting Away". NPR.
- ↑ Du Bois, Denis (16 January 2007). "Ice Energy's "Ice Bear" Keeps Off-Peak Kilowatts in Cold Storage to Reduce HVAC's Peak Power Costs". Energy Priorities. Archived from the original on 2 February 2014. Retrieved 5 December 2013.
