ऊष्मीय ऊर्जा भंडारण

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थर्मल ऊर्जा स्टोरेज (टीईएस) व्यापक रूप से विभिन्न तकनीकों के साथ हासिल किया जाता है। विशिष्ट तकनीक के आधार पर, यह अतिरिक्त तापीय ऊर्जा को संग्रहीत करने और घंटों, दिनों, महीनों बाद, व्यक्तिगत प्रक्रिया, भवन, बहु-उपयोगकर्ता-भवन, जिला, शहर या क्षेत्र से लेकर पैमाने पर उपयोग करने की अनुमति देता है। उपयोग के उदाहरण हैं दिन और रात के बीच ऊर्जा की मांग का संतुलन, सर्दियों के ताप के लिए गर्मी की गर्मी का भंडारण, या गर्मियों में एयर कंडीशनिंग (मौसमी तापीय ऊर्जा भंडारण) के लिए सर्दी जुकाम। भंडारण मीडिया में पानी या बर्फ-स्लश टैंक, देशी पृथ्वी के द्रव्यमान या बोरहोल के माध्यम से हीट एक्सचेंजर्स के साथ पहुँचा जाने वाला आधार, अभेद्य स्तरों के बीच गहरे जलभृत शामिल हैं; उथले, पंक्तिबद्ध गड्ढे बजरी और पानी से भरे हुए हैं और शीर्ष पर अछूता है, साथ ही  गलनक्रांतिक  समाधान और चरण-परिवर्तन सामग्री। भण्डारण के लिए तापीय ऊर्जा के अन्य स्रोतों में ऑफ-पीक से उष्मा पम्पों से उत्पादित ऊष्मा या शीत, कम लागत वाली विद्युत शक्ति, शिखर शेविंग  नामक अभ्यास शामिल हैं; संयुक्त ताप और बिजली (सीएचपी) बिजली संयंत्रों से गर्मी; अक्षय विद्युत ऊर्जा द्वारा उत्पादित गर्मी जो ग्रिड की मांग से अधिक है और औद्योगिक प्रक्रियाओं से अपशिष्ट गर्मी है। गर्मी भंडारण, मौसमी और अल्पावधि दोनों, परिवर्तनीय नवीकरणीय ऊर्जा उत्पादन के उच्च शेयरों को सस्ते में संतुलित करने और ऊर्जा प्रणालियों में बिजली और हीटिंग क्षेत्रों के एकीकरण या नवीकरणीय ऊर्जा द्वारा लगभग 100% नवीकरणीय ऊर्जा के लिए एक महत्वपूर्ण साधन माना जाता है।

श्रेणियां
विभिन्न प्रकार के तापीय ऊर्जा भंडारण को तीन अलग-अलग श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: समझदार ऊष्मा, गुप्त ऊष्मा और थर्मो-रासायनिक ताप भंडारण। इनमें से प्रत्येक के अलग-अलग फायदे और नुकसान हैं जो उनके अनुप्रयोगों को निर्धारित करते हैं।

संवेदनशील गर्मी भंडारण
सेंसिबल हीट स्टोरेज (SHS) सबसे सरल तरीका है। इसका सीधा सा मतलब है कि किसी माध्यम का तापमान या तो बढ़ा या घटा है। इस प्रकार का भंडारण तीनों में से सबसे अधिक व्यावसायिक रूप से उपलब्ध है; अन्य तकनीकें कम विकसित हैं।

सामग्री आम तौर पर सस्ती और सुरक्षित होती है। सबसे सस्ते, सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले विकल्पों में से एक पानी की टंकी है, लेकिन पिघले हुए लवण या धातु जैसी सामग्री को उच्च तापमान पर गर्म किया जा सकता है और इसलिए उच्च भंडारण क्षमता प्रदान करता है। ऊर्जा को भूमिगत (यूटीईएस) में भी संग्रहीत किया जा सकता है, या तो एक भूमिगत टैंक में या पाइपों की एक प्रणाली के माध्यम से बहने वाले किसी प्रकार के ताप-हस्तांतरण द्रव (एचटीएफ) में, या तो यू-आकार (बोरहोल्स) में लंबवत रखा जाता है या खाइयों में क्षैतिज रूप से रखा जाता है। फिर भी एक अन्य प्रणाली को पैक्ड-बेड (या कंकड़-बिस्तर) भंडारण इकाई के रूप में जाना जाता है, जिसमें गर्मी जोड़ने या निकालने के लिए कुछ तरल पदार्थ, आमतौर पर हवा, शिथिल पैक सामग्री (आमतौर पर चट्टान, कंकड़ या सिरेमिक ईंट) के बिस्तर से बहती है।

SHS का एक नुकसान भंडारण माध्यम के गुणों पर इसकी निर्भरता है। भंडारण क्षमता भंडारण सामग्री की विशिष्ट ताप क्षमता द्वारा सीमित होती है, और निरंतर तापमान पर ऊर्जा निष्कर्षण सुनिश्चित करने के लिए सिस्टम को ठीक से डिज़ाइन करने की आवश्यकता होती है।

पिघला हुआ नमक प्रौद्योगिकी
उच्च तापमान पर सौर ऊर्जा के भंडारण के लिए पिघले हुए नमक की समझदार गर्मी का भी उपयोग किया जाता है. इसे पिघला हुआ नमक प्रौद्योगिकी या पिघला हुआ नमक ऊर्जा भंडारण (एमएसईएस) कहा जाता है। तापीय ऊर्जा को बनाए रखने के लिए पिघले हुए लवण को तापीय ऊर्जा भंडारण विधि के रूप में नियोजित किया जा सकता है। वर्तमान में, यह केंद्रित सौर ऊर्जा (जैसे, सौर ऊर्जा टॉवर या सौर गर्त से) द्वारा एकत्रित गर्मी को संग्रहीत करने के लिए व्यावसायिक रूप से उपयोग की जाने वाली तकनीक है। गर्मी को बाद में पारंपरिक भाप टर्बाइनों को बिजली देने और बाद में बिजली उत्पन्न करने के लिए अतितापित भाप में परिवर्तित किया जा सकता है। यह 1995-1999 से सौर दो परियोजना में प्रदर्शित किया गया था। 2006 में अनुमानों ने 99% की वार्षिक दक्षता की भविष्यवाणी की, गर्मी को बिजली में बदलने से पहले बनाए रखने वाली ऊर्जा के संदर्भ में, गर्मी को सीधे बिजली में परिवर्तित करने की तुलना में।  विभिन्न लवणों की विभिन्न यूटेक्टिक प्रणाली का उपयोग किया जाता है (जैसे, सोडियम नाइट्रेट, पोटेशियम नाइट्रेट और कैल्शियम नाइट्रेट)। रासायनिक और धातु उद्योगों में गर्मी-परिवहन द्रव के रूप में गैर-सौर अनुप्रयोगों में ऐसी प्रणालियों के साथ अनुभव मौजूद है।

पर नमक पिघल जाता है 131 °C. पर द्रव रखा जाता है 288 °C इंसुलेटेड कोल्ड स्टोरेज टैंक में। तरल नमक को सौर संग्राहक में पैनलों के माध्यम से पंप किया जाता है जहां केंद्रित सूर्य इसे गर्म करता है 566 °C. फिर इसे एक गर्म भंडारण टैंक में भेजा जाता है। टैंक के उचित थर्मल इन्सुलेशन के साथ थर्मल ऊर्जा को एक सप्ताह तक उपयोगी रूप से संग्रहीत किया जा सकता है। जब बिजली की आवश्यकता होती है, तो गर्म पिघला हुआ नमक एक पारंपरिक भाप जनरेटर (बॉयलर)  में पंप किया जाता है | किसी भी कोयले, तेल या परमाणु ऊर्जा संयंत्र में उपयोग किए जाने वाले पारंपरिक टर्बाइन/जेनरेटर सेट को चलाने के लिए सुपरहीट भाप का उत्पादन करने के लिए भाप जनरेटर। 100 मेगावाट के टर्बाइन के लिए लगभग एक टैंक की आवश्यकता होगी 9.1 m लम्बा और 24 m इस डिजाइन द्वारा इसे चार घंटे तक चलाने के लिए व्यास में।

ठंडे और गर्म पिघले नमक दोनों को रखने के लिए डिवाइडर प्लेट के साथ सिंगल टैंक का विकास किया जा रहा है। दोहरी टैंक प्रणाली की तुलना में प्रति इकाई आयतन में 100% अधिक ताप भंडारण प्राप्त करना अधिक किफायती है क्योंकि इसके जटिल निर्माण के कारण पिघला हुआ नमक भंडारण टैंक महंगा है। चरण परिवर्तन सामग्री (पीसीएम) का उपयोग पिघला हुआ नमक ऊर्जा भंडारण में भी किया जाता है, जबकि उच्च पोरोसिटी मेट्रिसेस का उपयोग करके आकार-स्थिर पीसीएम प्राप्त करने पर शोध जारी है। अधिकांश केंद्रित सौर ऊर्जा इस तापीय ऊर्जा भंडारण अवधारणा का उपयोग करती है। अमेरिका में सोलाना जनरेटिंग स्टेशन पिघले हुए नमक में 6 घंटे की उत्पादन क्षमता का भंडारण कर सकता है। 2013 की गर्मियों के दौरान स्पेन में जेमासोलर थर्मोसोलर प्लांट सौर ऊर्जा-टॉवर/मोल्टेन-नमक संयंत्र ने 36 दिनों तक प्रतिदिन 24 घंटे लगातार बिजली का उत्पादन करके पहला स्थान हासिल किया। जून 2021 में उद्घाटन किए गए सेरो डोमिनाडोर सोलर थर्मल प्लांट में 17.5 घंटे का ताप भंडारण है। इस तकनीक का उपयोग करने वाले परमाणु रिएक्टरों के लिए अधिक किफायती लोड-निम्नलिखित बिजली संयंत्रों के प्रस्ताव टेरापॉवर द्वारा उनके नैट्रियम रिएक्टर डिजाइन में और MOLTEX द्वारा उनके ग्रिडरिजर्व सिस्टम के साथ बनाए गए हैं।

टैंकों या चट्टानी गुफाओं में ताप भंडारण
भाप संचायक में एक इंसुलेटेड स्टील प्रेशर टैंक होता है जिसमें गर्म पानी और दबाव में भाप होती है। गर्मी भंडारण उपकरण के रूप में, इसका उपयोग गर्मी के लिए परिवर्तनीय मांग से परिवर्तनीय या स्थिर स्रोत द्वारा गर्मी उत्पादन में मध्यस्थता के लिए किया जाता है। सौर तापीय ऊर्जा परियोजनाओं में ऊर्जा भंडारण के लिए भाप संचायक महत्वपूर्ण हो सकते हैं।

नॉर्डिक देशों में गर्मी को कई दिनों तक स्टोर करने, गर्मी और बिजली उत्पादन को कम करने और चरम मांगों को पूरा करने में मदद करने के लिए बड़े स्टोर का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। गुफाओं में अंतर्मौसमी भंडारण की जांच की गई है और यह किफायती प्रतीत होता है और फिनलैंड#हीटिंग में ऊर्जा में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। हेलेन ओए ने इसके लिए 11.6 GWh क्षमता और 120 MW थर्मल आउटपुट का अनुमान लगाया है $260,000 m3$ मुस्तिकमा-कोरकेसारी के तहत जल कुंड (क्षमता में 4 दिनों में पूरी तरह से चार्ज या डिस्चार्ज), 2021 से चरम उत्पादन/मांग के ऑफसेट दिनों तक काम कर रहा है; जब $300,000 m3$ रॉक गुफाएं $50 m$ क्रुनुवुओरेन्रांता (लाजसलो के पास) में समुद्र तल के नीचे 2018 में गर्म समुद्री जल से गर्मी में गर्मी को स्टोर करने और सर्दियों में इसे जिला हीटिंग के लिए जारी करने के लिए नामित किया गया था।

हॉट सिलिकॉन तकनीक
ठोस या पिघला हुआ सिलिकॉन लवण की तुलना में बहुत अधिक भंडारण तापमान प्रदान करता है जिसके परिणामस्वरूप अधिक क्षमता और दक्षता होती है। यह संभावित अधिक ऊर्जा कुशल भंडारण तकनीक के रूप में शोध किया जा रहा है। सिलिकॉन 1400 डिग्री सेल्सियस पर प्रति घन मीटर 1 MWh से अधिक ऊर्जा संग्रहित करने में सक्षम है। एक ही उद्देश्य के लिए उपयोग किए जाने वाले लवण की तुलना में एक अतिरिक्त लाभ सिलिकॉन की सापेक्ष बहुतायत है। पिघला हुआ सिलिकॉन थर्मल ऊर्जा भंडारण वर्तमान में ऑस्ट्रेलियाई कंपनी 1414 डिग्री द्वारा एक संयुक्त गर्मी और बिजली ( सह-उत्पादन ) आउटपुट के साथ अधिक ऊर्जा कुशल भंडारण तकनीक के रूप में विकसित किया जा रहा है।

पिघला हुआ एल्यूमीनियम
एक अन्य माध्यम जो तापीय ऊर्जा को संग्रहित कर सकता है, वह पिघला हुआ (पुनर्नवीनीकरण) एल्यूमीनियम है। इस तकनीक को स्वीडिश कंपनी Azelio ने विकसित किया था। सामग्री को 600 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है। जरूरत पड़ने पर, ऊर्जा को स्टर्लिंग इंजन में ऊष्मा-हस्तांतरण द्रव का उपयोग करके ले जाया जाता है।

गर्म चट्टानों या कंक्रीट में ताप भंडारण
पानी की उच्चतम ताप क्षमता 4.2 kJ/(kg⋅K) होती है जबकि कंक्रीट में इसका लगभग एक तिहाई होता है। दूसरी ओर, कंक्रीट को बहुत अधिक तापमान (1200 °C) तक गर्म किया जा सकता है, उदाहरण के लिए विद्युत ताप और इसलिए इसकी समग्र आयतन क्षमता बहुत अधिक होती है। इस प्रकार नीचे दिए गए उदाहरण में, लगभग का एक अछूता घन $2.8 m3$ हीटिंग की 50% मांग को पूरा करने के लिए एकल घर के लिए पर्याप्त भंडारण प्रदान करता प्रतीत होता है। यह, सिद्धांत रूप में, उच्च तापमान तक पहुँचने के लिए विद्युत ताप की क्षमता के कारण अधिशेष हवा या सौर ताप को संग्रहीत करने के लिए उपयोग किया जा सकता है। पड़ोस के स्तर पर, दक्षिणी जर्मनी में Friedrichshafen में विगेनहाउज़ेन-सूद सौर विकास ने अंतरराष्ट्रीय स्तर पर ध्यान आकर्षित किया है। यह एक विशेषता है $12,000 m3$ ($420,000 ft3$) प्रबलित कंक्रीट थर्मल स्टोर से जुड़ा हुआ है $4,300 m2$ ($46,000 ft2$) सौर संग्राहक, जो 570 घरों को उनके हीटिंग और गर्म पानी के लगभग 50% के साथ आपूर्ति करेगा। सीमेंस-गैमेसा ने हैम्बर्ग के पास बाजालत  में 750 डिग्री सेल्सियस और 1.5 मेगावाट बिजली उत्पादन के साथ 130 मेगावाट थर्मल स्टोरेज बनाया।  इसी तरह की एक प्रणाली सोरो, डेनमार्क के लिए निर्धारित की गई है, जिसमें संग्रहित 18 MWh ताप का 41–58% शहर के जिला तापन के लिए लौटाया जाता है, और 30–41% बिजली के रूप में लौटाया जाता है। "ब्रिक टोस्टर" हाल ही में (अगस्त 2022) घोषित किया गया है कि 1,500 डिग्री सेल्सियस (2,732 डिग्री फारेनहाइट) तक चलने वाले इनोवेटिव हीट रिजर्वायर को इसके निर्माता टाइटन सीमेंट/रोंडो का दावा है कि इसे वैश्विक स्तर पर कटौती करने में सक्षम होना चाहिए। 15 वर्षों में 15% उत्पादन।

अव्यक्त ताप भंडारण
चूंकि लेटेंट हीट स्टोरेज (एलएचएस) एक चरण संक्रमण से जुड़ा हुआ है, संबंधित मीडिया के लिए सामान्य शब्द चरण-परिवर्तन सामग्री (पीसीएम) है। इन संक्रमणों के दौरान, सामग्री के तापमान को प्रभावित किए बिना गर्मी को जोड़ा या निकाला जा सकता है, जिससे इसे SHS-प्रौद्योगिकियों पर लाभ मिलता है। भंडारण क्षमता भी अक्सर अधिक होती है।

पीसीएम की एक भीड़ उपलब्ध है, जिसमें लवण, पॉलिमर, जैल, पैराफिन वैक्स और धातु मिश्र धातु शामिल हैं, लेकिन इन तक सीमित नहीं हैं, जिनमें से प्रत्येक में अलग-अलग गुण हैं। यह अधिक लक्ष्य-उन्मुख सिस्टम डिज़ाइन के लिए अनुमति देता है। चूंकि प्रक्रिया पीसीएम के गलनांक पर इज़ोटेर्मल है, सामग्री को वांछित तापमान सीमा के लिए चुना जा सकता है। वांछनीय गुणों में उच्च गुप्त ताप और तापीय चालकता शामिल है। इसके अलावा, चरण संक्रमण के दौरान मात्रा में परिवर्तन छोटा होने पर भंडारण इकाई अधिक कॉम्पैक्ट हो सकती है।

पीसीएम को आगे कार्बनिक, अकार्बनिक और ईयूटेक्टिक सामग्रियों में विभाजित किया गया है। जैविक पीसीएम की तुलना में, अकार्बनिक सामग्री कम ज्वलनशील, सस्ती और अधिक व्यापक रूप से उपलब्ध हैं। उनके पास उच्च भंडारण क्षमता और तापीय चालकता भी है। दूसरी ओर, कार्बनिक पीसीएम कम संक्षारक होते हैं और चरण-पृथक्करण के लिए प्रवण नहीं होते हैं। यूटेक्टिक सामग्री, जैसा कि वे मिश्रण हैं, विशिष्ट गुण प्राप्त करने के लिए अधिक आसानी से समायोजित होते हैं, लेकिन कम अव्यक्त और विशिष्ट ताप क्षमता होती है।

एलएचएस में एक अन्य महत्वपूर्ण कारक पीसीएम का एनकैप्सुलेशन है। कुछ सामग्री दूसरों की तुलना में क्षरण और रिसाव के लिए अधिक प्रवण होती हैं। गर्मी के अनावश्यक नुकसान से बचने के लिए सिस्टम को सावधानीपूर्वक डिजाइन किया जाना चाहिए।

मिश्रणीयता अंतराल मिश्र धातु प्रौद्योगिकी
मिश्रणीयता अंतराल मिश्र धातु थर्मल ऊर्जा को स्टोर करने के लिए एक धातु सामग्री (देखें: अव्यक्त गर्मी) के चरण संक्रमण पर भरोसा करें। पिघले हुए नमक प्रणाली के रूप में टैंकों के बीच तरल धातु को पंप करने के बजाय, धातु को किसी अन्य धातु सामग्री में समझाया जाता है जो कि मिश्रधातु (गलतपन) के साथ नहीं हो सकता। चयनित दो सामग्रियों (चरण बदलने वाली सामग्री और एन्कैप्सुलेटिंग सामग्री) के आधार पर भंडारण घनत्व 0.2 और 2 MJ/L के बीच हो सकता है।

एक कार्यशील द्रव, आमतौर पर पानी या भाप, का उपयोग गर्मी को सिस्टम में और बाहर स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है। प्रतिस्पर्धी प्रौद्योगिकियों की तुलना में मिश्रनीयता अंतराल मिश्रधातुओं की तापीय चालकता अक्सर अधिक (400 W/(m⋅K) तक) होती है जिसका मतलब है कि थर्मल स्टोरेज का तेज चार्ज और डिस्चार्ज संभव है। तकनीक को अभी तक बड़े पैमाने पर लागू नहीं किया गया है।

बर्फ आधारित तकनीक
कई अनुप्रयोगों को विकसित किया जा रहा है जहां ऑफ-पीक अवधि के दौरान बर्फ का उत्पादन किया जाता है और बाद में ठंडा करने के लिए उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, पानी को बर्फ में जमने के लिए रात में कम लागत वाली बिजली का उपयोग करके एयर कंडीशनिंग को अधिक आर्थिक रूप से प्रदान किया जा सकता है, फिर दोपहर में बर्फ की शीतलन क्षमता का उपयोग करके एयर कंडीशनिंग मांगों को संभालने के लिए आवश्यक बिजली को कम किया जा सकता है। बर्फ का उपयोग कर थर्मल ऊर्जा भंडारण पानी के संलयन की बड़ी गर्मी का उपयोग करता है। ऐतिहासिक रूप से, शीतलक के रूप में उपयोग के लिए बर्फ को पहाड़ों से शहरों तक पहुँचाया जाता था। एक मीट्रिक टन पानी (= एक घन मीटर) 334 मिलियन जूल (MJ) या 317,000 BTU (93 kWh) संग्रहित कर सकता है। एक अपेक्षाकृत छोटी भंडारण सुविधा एक बड़ी इमारत को एक दिन या एक सप्ताह के लिए ठंडा करने के लिए पर्याप्त बर्फ रख सकती है।

प्रत्यक्ष शीतलन अनुप्रयोगों में बर्फ का उपयोग करने के अलावा, इसका उपयोग ऊष्मा पम्प आधारित ताप प्रणालियों में भी किया जा रहा है। इन अनुप्रयोगों में, चरण परिवर्तन ऊर्जा तापीय क्षमता की एक बहुत ही महत्वपूर्ण परत प्रदान करती है जो तापमान की निचली सीमा के पास होती है जिसमें जल स्रोत ताप पंप संचालित हो सकते हैं। यह सिस्टम को सबसे भारी ताप भार स्थितियों से बाहर निकलने की अनुमति देता है और समय सीमा को बढ़ाता है जो स्रोत ऊर्जा तत्व सिस्टम में वापस गर्मी का योगदान कर सकते हैं।

क्रायोजेनिक ऊर्जा भंडारण
क्रायोजेनिक ऊर्जा भंडारण तरलीकृत हवा या नाइट्रोजन का उपयोग ऊर्जा भंडार के रूप में करता है।

एक पायलट क्रायोजेनिक ऊर्जा प्रणाली जो ऊर्जा भंडार के रूप में तरल हवा का उपयोग करती है, और हवा के थर्मल पुन: विस्तार को चलाने के लिए निम्न-श्रेणी की अपशिष्ट गर्मी, 2010 में यूके के स्लू में एक पावर स्टेशन पर संचालित होती है।

थर्मो-केमिकल हीट स्टोरेज
थर्मो-केमिकल हीट स्टोरेज (TCS) में थर्मो-केमिकल सामग्री (TCM) के साथ किसी प्रकार की प्रतिवर्ती एक्सोथर्म / एंडोथर्म रासायनिक प्रतिक्रिया शामिल होती है। अभिकारकों के आधार पर, यह विधि एलएचएस की तुलना में अधिक भंडारण क्षमता की अनुमति दे सकती है।

एक प्रकार के टीसीएस में, कुछ अणुओं को विघटित करने के लिए ऊष्मा का उपयोग किया जाता है। प्रतिक्रिया उत्पादों को तब अलग किया जाता है, और आवश्यकता पड़ने पर फिर से मिलाया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप ऊर्जा निकलती है। कुछ उदाहरण हैं पोटेशियम ऑक्साइड का अपघटन (300–800 °C की सीमा में, 2.1 MJ/kg के ताप अपघटन के साथ), लेड ऑक्साइड (300–350 °C, 0.26 MJ/kg) और कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड (450 से ऊपर) डिग्री सेल्सियस, जहां जस्ता या एल्यूमीनियम जोड़कर प्रतिक्रिया की दर बढ़ाई जा सकती है)। नाइट्रोसिल क्लोराइड के प्रकाशरासायनिक अपघटन का भी उपयोग किया जा सकता है, और चूंकि इसे होने के लिए फोटॉन की आवश्यकता होती है, सौर ऊर्जा के साथ जोड़े जाने पर यह विशेष रूप से अच्छी तरह से काम करता है।

सोखना (या सोखना) सौर ताप और भंडारण
अधिशोषण प्रक्रियाएँ भी इसी श्रेणी में आती हैं। इसका उपयोग न केवल तापीय ऊर्जा को संग्रहित करने के लिए किया जा सकता है, बल्कि वायु की आर्द्रता को नियंत्रित करने के लिए भी किया जा सकता है। जिओलाइट्स (माइक्रोपोरस क्रिस्टलीय एल्यूमिना-सिलिकेट्स) और सिलिका जैल इस उद्देश्य के लिए उपयुक्त हैं। गर्म, नम वातावरण में, इस तकनीक का उपयोग अक्सर पानी को ठंडा करने के लिए लिथियम क्लोराइड के संयोजन में किया जाता है।

पानी सोखने वाले लिंडे 13X जैसे सिंथेटिक जिओलाइट्स की कम लागत ($200/टन) और उच्च चक्र दर (2,000×) ने हाल ही में तापीय ऊर्जा भंडारण (टीईएस) के लिए विशेष रूप से निम्न-श्रेणी के सौर ऊर्जा के उपयोग के लिए बहुत अकादमिक और व्यावसायिक रुचि अर्जित की है। और बेकार गर्मी। यूरोपीय संघ में 2000 से वर्तमान (2020) तक कई पायलट परियोजनाओं को वित्त पोषित किया गया है। मूल अवधारणा सौर तापीय ऊर्जा को जिओलाइट में रासायनिक गुप्त ऊर्जा के रूप में संग्रहित करना है। आमतौर पर, फ्लैट प्लेट सौर संग्राहकों से गर्म शुष्क हवा को जिओलाइट के एक बिस्तर के माध्यम से प्रवाहित किया जाता है, जैसे कि कोई भी पानी सोखना बंद हो जाता है। जिओलाइट की मात्रा और सौर तापीय पैनलों के क्षेत्र के आधार पर भंडारण दैनिक, साप्ताहिक, मासिक या मौसमी भी हो सकता है। जब रात के दौरान, या बिना धूप के घंटों, या सर्दियों के दौरान गर्मी की आवश्यकता होती है, तो आर्द्रीकृत हवा जिओलाइट के माध्यम से बहती है। जैसा कि जिओलाइट द्वारा नमी को अवशोषित किया जाता है, गर्मी को हवा में और बाद में इमारत की जगह में छोड़ दिया जाता है। जिओलाइट्स के विशिष्ट उपयोग के साथ टीईएस का यह रूप पहली बार 1978 में गुएरा द्वारा सिखाया गया था। पिघले हुए नमक और अन्य उच्च तापमान टीईएस पर लाभ में शामिल हैं कि (1) आवश्यक तापमान केवल एक सौर फ्लैट प्लेट थर्मल कलेक्टर के ठहराव का तापमान है, और (2) जब तक जिओलाइट को सूखा रखा जाता है, तब तक ऊर्जा अनिश्चित काल तक संग्रहीत होती है। कम तापमान के कारण, और क्योंकि ऊर्जा सोखना की गुप्त गर्मी के रूप में संग्रहीत होती है, इस प्रकार पिघला हुआ नमक भंडारण प्रणाली की इन्सुलेशन आवश्यकताओं को समाप्त कर देती है, लागत काफी कम होती है।

नमक हाइड्रेट तकनीक
नमक हाइड्रेट तकनीक रासायनिक प्रतिक्रिया ऊर्जा पर आधारित प्रायोगिक भंडारण प्रणाली का एक उदाहरण है। जब लवण हाइड्रेटेड या निर्जलित होते हैं तो सिस्टम निर्मित प्रतिक्रिया ऊर्जा का उपयोग करता है। यह 50% सोडियम हाइड्रॉक्साइड (NaOH) घोल वाले कंटेनर में गर्मी जमा करके काम करता है। एक एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया में पानी को वाष्पित करके गर्मी (जैसे सौर संग्राहक का उपयोग करने से) संग्रहित की जाती है। जब पानी फिर से डाला जाता है, तो 50 डिग्री सेल्सियस (120 डिग्री फारेनहाइट) पर ऊष्माक्षेपी प्रतिक्रिया में गर्मी निकलती है। वर्तमान सिस्टम 60% दक्षता पर काम करते हैं। मौसमी तापीय ऊर्जा भंडारण के लिए यह प्रणाली विशेष रूप से लाभप्रद है, क्योंकि सूखे नमक को ऊर्जा हानि के बिना कमरे के तापमान पर लंबे समय तक संग्रहीत किया जा सकता है। निर्जलित नमक वाले कंटेनरों को एक अलग स्थान पर भी ले जाया जा सकता है। सिस्टम में पानी में संग्रहीत गर्मी की तुलना में उच्च ऊर्जा घनत्व होता है और सिस्टम की क्षमता को कुछ महीनों से लेकर वर्षों तक ऊर्जा स्टोर करने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है। 2013 में डच टेक्नोलॉजी डेवलपर टीएनओ ने नमक कंटेनर में गर्मी को स्टोर करने के लिए मेरिट्स प्रोजेक्ट के परिणाम प्रस्तुत किए। गर्मी, जो एक छत पर सौर संग्राहक से प्राप्त की जा सकती है, नमक में निहित पानी को बाहर निकाल देती है। जब पानी फिर से डाला जाता है, तो लगभग बिना किसी ऊर्जा हानि के, ऊष्मा मुक्त हो जाती है। कुछ क्यूबिक मीटर नमक वाला एक कंटेनर इस थर्मोकेमिकल ऊर्जा को पूरे सर्दियों में एक घर को गर्म करने के लिए पर्याप्त रूप से संग्रहीत कर सकता है। नीदरलैंड जैसे समशीतोष्ण जलवायु में, एक औसत कम ऊर्जा वाले परिवार को लगभग 6.7 GJ/सर्दियों की आवश्यकता होती है। इस ऊर्जा को पानी में स्टोर करने के लिए (70 डिग्री सेल्सियस के तापमान अंतर पर), 23 मि3 अधिकांश घरों की भंडारण क्षमता से अधिक जलरोधी भंडारण की आवश्यकता होगी। लगभग 1 जीजे/एम के भंडारण घनत्व के साथ नमक हाइड्रेट तकनीक का उपयोग करना3, 4–8 मी3 पर्याप्त हो सकता है। 2016 तक, कई देशों के शोधकर्ता सर्वोत्तम प्रकार के नमक, या नमक मिश्रण को निर्धारित करने के लिए प्रयोग कर रहे हैं। कंटेनर के भीतर कम दबाव ऊर्जा परिवहन के लिए अनुकूल लगता है। विशेष रूप से होनहार कार्बनिक लवण हैं, तथाकथित आयनिक तरल पदार्थ। लिथियम हैलाइड आधारित सोरबेंट्स की तुलना में वे सीमित वैश्विक संसाधनों के मामले में कम समस्याग्रस्त हैं, और अधिकांश अन्य हैलाइड्स और सोडियम हाइड्रॉक्साइड (NaOH) की तुलना में वे कम संक्षारक हैं और सीओ द्वारा नकारात्मक रूप से प्रभावित नहीं होते हैं।2 दूषण।

आणविक बंधन
आण्विक बंधनों में ऊर्जा भंडारण की जांच की जा रही है। लिथियम आयन बैटरी के बराबर ऊर्जा घनत्व प्राप्त किया गया है। यह एक डीएसपीईसी (डिस-सेंसिटाइज्ड फोटोइलेक्ट्रोसाइथेसिस सेल) द्वारा किया गया है। यह एक सेल है जो रात के समय (या बाद में भी) उपयोग के लिए दिन के दौरान सौर पैनलों द्वारा अधिग्रहित ऊर्जा को संग्रहीत कर सकता है। यह प्रसिद्ध, प्राकृतिक प्रकाश संश्लेषण से संकेत लेकर डिजाइन किया गया है।

डीएसपीईसी पानी के अणुओं को इसके तत्वों में विभाजित करने के लिए अधिग्रहीत सौर ऊर्जा का उपयोग करके हाइड्रोजन ईंधन उत्पन्न करता है। इस विभाजन के परिणामस्वरूप, हाइड्रोजन अलग हो जाती है और ऑक्सीजन हवा में छोड़ दी जाती है। यह वास्तव में जितना आसान लगता है, उससे कहीं अधिक आसान लगता है। पानी के अणुओं के चार इलेक्ट्रॉनों को अलग करके कहीं और ले जाने की जरूरत है। एक और कठिन हिस्सा दो अलग-अलग हाइड्रोजन अणुओं को मिलाने की प्रक्रिया है।

DSPEC में दो घटक होते हैं: एक अणु और एक नैनोकण। अणु को क्रोमोफोर-उत्प्रेरक असेंबली कहा जाता है जो सूर्य के प्रकाश को अवशोषित करता है और उत्प्रेरक को शुरू करता है। यह उत्प्रेरक इलेक्ट्रॉनों और पानी के अणुओं को अलग करता है। नैनोकणों को एक पतली परत में इकट्ठा किया जाता है और एक एकल नैनोकण पर कई क्रोमोफोर-उत्प्रेरक होते हैं। नैनोकणों की इस पतली परत का कार्य उन इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित करना है जो पानी से अलग हो गए हैं। नैनोकणों की यह पतली परत टाइटेनियम डाइऑक्साइड की परत से ढकी होती है। इस लेप से मुक्त होकर आने वाले इलेक्ट्रॉनों को अधिक तेजी से स्थानांतरित किया जा सकता है ताकि हाइड्रोजन बनाया जा सके। यह कोटिंग, फिर से, एक सुरक्षात्मक कोटिंग के साथ लेपित है जो क्रोमोफोर-उत्प्रेरक और नैनोपार्टिकल के बीच संबंध को मजबूत करती है।

इस पद्धति का उपयोग करते हुए, सौर पैनलों से प्राप्त सौर ऊर्जा तथाकथित ग्रीनहाउस गैसों को छोड़े बिना ईंधन (हाइड्रोजन) में परिवर्तित हो जाती है। इस ईंधन को एक ईंधन सेल में संग्रहीत किया जा सकता है और बाद में इसका उपयोग बिजली उत्पन्न करने के लिए किया जा सकता है।

सबसे
बिजली और गर्मी उत्पादन के लिए सौर ऊर्जा को स्टोर करने का एक और आशाजनक तरीका एक तथाकथित आणविक सौर तापीय प्रणाली (मोस्ट) है। इस दृष्टिकोण के साथ एक अणु को फोटोइसोमेराइजेशन द्वारा उच्च-ऊर्जा आइसोमर में परिवर्तित किया जाता है। Photoisomerization एक प्रक्रिया है जिसमें एक (सीआईएस-ट्रांस) आइसोमर को प्रकाश (सौर ऊर्जा) द्वारा दूसरे में परिवर्तित किया जाता है। यह आइसोमर सौर ऊर्जा को तब तक स्टोर करने में सक्षम है जब तक कि हीट ट्रिगर या उत्प्रेरक द्वारा ऊर्जा जारी नहीं की जाती है (आइसोमर को उसके मूल आइसोमर में परिवर्तित कर दिया जाता है)। ऐसे MOST के लिए एक होनहार उम्मीदवार नोरबोर्नैडिएन्स (NBD) हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि NBD और क्वाड्रिसाइक्लेन (QC) फोटोआइसोमर के बीच एक उच्च ऊर्जा अंतर है। यह ऊर्जा अंतर लगभग 96 kJ/mol है। यह भी ज्ञात है कि ऐसी प्रणालियों के लिए, दाता-स्वीकर्ता प्रतिस्थापन सबसे लंबी-तरंग दैर्ध्य अवशोषण को पुनर्वितरित करने के लिए एक प्रभावी साधन प्रदान करते हैं। यह सौर स्पेक्ट्रम मिलान में सुधार करता है।

एक उपयोगी MOST प्रणाली के लिए एक महत्वपूर्ण चुनौती एक संतोषजनक उच्च ऊर्जा भंडारण घनत्व (यदि संभव हो तो 300 kJ/kg से अधिक) प्राप्त करना है। MOST प्रणाली की एक और चुनौती यह है कि दृश्य क्षेत्र में प्रकाश काटा जा सकता है। इस अवशोषण मैक्सिमा को समायोजित करने के लिए दाता और स्वीकर्ता इकाइयों के साथ एनबीडी की क्रियाशीलता का उपयोग किया जाता है। हालांकि, सौर अवशोषण पर इस सकारात्मक प्रभाव की भरपाई उच्च आणविक भार द्वारा की जाती है। इसका तात्पर्य कम ऊर्जा घनत्व से है। सौर अवशोषण पर इस सकारात्मक प्रभाव का एक और नकारात्मक पहलू है। अर्थात् जब अवशोषण को पुनर्वितरित किया जाता है तो ऊर्जा भंडारण का समय कम हो जाता है। ऊर्जा घनत्व और रेडशिफ्टिंग के बीच इस विरोधी-सहसंबंध को दूर करने का एक संभावित समाधान एक क्रोमोफोर इकाई को कई फोटो स्विचों से जोड़ना है। इस मामले में, तथाकथित डिमर या ट्रिमर बनाना फायदेमंद होता है। एनबीडी एक साझा दाता और/या स्वीकर्ता है।

नेचर कम्युनिकेशंस में हाल ही में प्रकाशित एक लेख में, कैस्पर मोथ-पॉल्सेन और उनकी टीम ने थर्मल रूपांतरण के लिए अलग-अलग बाधाओं के साथ दो इलेक्ट्रॉनिक रूप से युग्मित फोटो स्विच करके उच्च ऊर्जा फोटो आइसोमर की स्थिरता को इंजीनियर करने की कोशिश की। ऐसा करने से, पहले आइसोमेराइजेशन (NBD-NBD से QC-NBD) के बाद एक नीला बदलाव हुआ। इसके कारण दूसरे स्विचिंग इवेंट (QC-NBD से QC-QC) के आइसोमेराइजेशन की उच्च ऊर्जा हुई। इस प्रणाली का एक अन्य लाभ, एक दाता को साझा करके, यह है कि आणविक भार प्रति नॉरबोर्नैडिन यूनिट कम हो जाता है। इससे ऊर्जा घनत्व में वृद्धि होती है।

आखिरकार, यह प्रणाली प्रति एनबीडी इकाई 94% तक फोटोरूपांतरण की क्वांटम उपज तक पहुंच सकती है। क्वांटम उपज फोटॉन उत्सर्जन की दक्षता का एक उपाय है। इस प्रणाली के साथ मापा गया ऊर्जा घनत्व 559 kJ/kg (300 kJ/kg के लक्ष्य से अधिक) तक पहुंच गया। तो, आणविक फोटो स्विच की क्षमता बहुत अधिक है। न केवल सौर तापीय ऊर्जा भंडारण के लिए, बल्कि अन्य अनुप्रयोगों के लिए भी। 2022 में, शोधकर्ताओं ने बिजली उत्पन्न करने के लिए चिप के आकार के थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर के साथ MOST को संयोजित करने की सूचना दी। प्रणाली कथित तौर पर सौर ऊर्जा को 18 साल तक संग्रहीत कर सकती है और अक्षय ऊर्जा # ऊर्जा प्रणाली और क्षेत्र युग्मन में एक विकल्प हो सकती है।

इलेक्ट्रिक थर्मल स्टोरेज हीटर
यूरोपीय घरों में समय-समय पर मीटरिंग (परंपरागत रूप से रात के समय सस्ती बिजली का उपयोग करना) के साथ भंडारण हीटर आम हैं। इनमें उच्च-घनत्व वाली सिरेमिक ईंटें या बिजली के साथ उच्च तापमान पर गर्म किए गए फेओल्स ब्लॉक होते हैं, और कई घंटों तक गर्मी जारी करने के लिए अच्छा इन्सुलेशन और नियंत्रण हो भी सकता है और नहीं भी। कुछ सलाह देते हैं कि छोटे बच्चों वाले क्षेत्रों में उनका उपयोग न करें या जहां खराब हाउसकीपिंग के कारण आग लगने का खतरा बढ़ जाता है, दोनों में उच्च तापमान शामिल होता है।

सौर ऊर्जा भंडारण
सौर ऊर्जा तापीय ऊर्जा भंडारण का एक अनुप्रयोग है। अधिकांश व्यावहारिक सौर तापीय भंडारण प्रणालियां कुछ घंटों से लेकर एक दिन की ऊर्जा तक का भंडारण प्रदान करती हैं। हालाँकि, सुविधाओं की बढ़ती संख्या मौसमी तापीय ऊर्जा भंडारण (STES) का उपयोग करती है, जिससे गर्मियों में सौर ऊर्जा को सर्दियों के दौरान अंतरिक्ष को गर्म करने के लिए संग्रहीत किया जा सकता है। 2017 में अल्बर्टा, कनाडा में  ड्रेक लैंडिंग सौर समुदाय  ने साल भर 97% सौर ताप अंश हासिल किया, जो STES को शामिल करके एक विश्व रिकॉर्ड संभव बनाया। उच्च तापमान सौर तापीय इनपुट के साथ गुप्त गर्मी और समझदार गर्मी का संयुक्त उपयोग संभव है। विभिन्न ईयूटेक्टिक धातु मिश्रण, जैसे एल्यूमीनियम और सिलिकॉन कुशल भाप उत्पादन के लिए उपयुक्त एक उच्च गलनांक प्रदान करते हैं, जबकि उच्च एल्यूमिना सीमेंट-आधारित सामग्री अच्छी भंडारण क्षमता प्रदान करती है।

पंप-गर्मी बिजली भंडारण
पंप-हीट इलेक्ट्रिसिटी स्टोरेज (PHES) में, एक रिवर्सिबल हीट-पंप सिस्टम का उपयोग दो हीट स्टोर के बीच तापमान अंतर के रूप में ऊर्जा को स्टोर करने के लिए किया जाता है।

इसेंट्रोपिक
आइसेंट्रोपिक सिस्टम में दो इंसुलेटेड कंटेनर शामिल होते हैं, जैसे कुचल रॉक या बजरी; उच्च तापमान/दबाव पर ऊष्मीय ऊर्जा का भंडारण करने वाला एक गर्म बर्तन, और कम तापमान/दबाव पर तापीय ऊर्जा का भंडारण करने वाला एक ठंडा बर्तन। बर्तन ऊपर और नीचे पाइप से जुड़े होते हैं और पूरा सिस्टम आर्गन जैसी अक्रिय गैस से भरा होता है।

चार्ज करते समय, सिस्टम हीट पंप और प्रशीतन चक्र के रूप में काम करने के लिए ऑफ-पीक बिजली का उपयोग कर सकता है। एक प्रोटोटाइप आर्गन का उपयोग परिवेश के तापमान और कोल्ड स्टोर के ऊपर से दबाव में रुद्धोष्म प्रक्रिया को संकुचित करता है, उदाहरण के लिए, 12 बार, इसे लगभग गर्म करना 500 C. संपीड़ित गैस को गर्म बर्तन के शीर्ष पर स्थानांतरित किया जाता है जहां यह बजरी के माध्यम से नीचे की ओर रिसता है, गर्मी को चट्टान में स्थानांतरित करता है और परिवेश के तापमान को ठंडा करता है। ठंडा, लेकिन अभी भी दबाव में, बर्तन के तल पर उभरने वाली गैस को फिर रूद्धोष्म रूप से 1 बार तक विस्तारित किया जाता है, जो इसके तापमान को -150 °C तक कम कर देता है। ठंडी गैस को फिर ठंडे बर्तन से गुजारा जाता है जहां यह अपनी प्रारंभिक अवस्था में गर्म होने के दौरान चट्टान को ठंडा करती है।

चक्र को उल्टा करके ऊर्जा को बिजली के रूप में पुनर्प्राप्त किया जाता है। एक जनरेटर चलाने के लिए गर्म बर्तन से गर्म गैस का विस्तार किया जाता है और फिर कोल्ड स्टोर में आपूर्ति की जाती है। कोल्ड स्टोर के नीचे से निकाली गई ठंडी गैस को संपीड़ित किया जाता है जो गैस को परिवेश के तापमान तक गर्म करती है। गैस को फिर से गरम करने के लिए गर्म बर्तन के तल में स्थानांतरित किया जाता है।

संपीड़न और विस्तार प्रक्रिया स्लाइडिंग वाल्व का उपयोग करके विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए पारस्परिक कंप्रेसर द्वारा प्रदान की जाती है। निर्वहन चक्र के दौरान प्रक्रिया में अक्षमताओं से उत्पन्न अधिशेष गर्मी को हीट एक्सचेंजर्स के माध्यम से पर्यावरण में बहाया जाता है।

डेवलपर ने दावा किया कि 72-80% की एक राउंड ट्रिप दक्षता प्राप्त करने योग्य थी। यह पंप किए गए पनबिजली भंडारण के साथ प्राप्त करने योग्य>80% की तुलना में है।

एक अन्य प्रस्तावित प्रणाली टर्बोमशीनरी का उपयोग करती है और बहुत अधिक शक्ति स्तरों पर काम करने में सक्षम है। चरण परिवर्तन सामग्री का उपयोग गर्मी भंडारण सामग्री के रूप में प्रदर्शन को बढ़ा सकता है।

यह भी देखें

 * कार्नाट बैटरी
 * एक स्रोत से जिले को उष्मा या गर्म पानी की आपूर्ति
 * यूटेक्टिक सिस्टम
 * आग रहित लोकोमोटिव
 * भू - तापीय ऊर्जा
 * भूतापीय उर्जा
 * ताप की गुंजाइश
 * बर्फ भंडारण एयर कंडीशनिंग
 * लैम-होनिगमैन प्रक्रिया
 * तरल नाइट्रोजन अर्थव्यवस्था
 * ऊर्जा भंडारण परियोजनाओं की सूची
 * चरण परिवर्तन सामग्री
 * पंप करने योग्य बर्फ प्रौद्योगिकी
 * भाप संचायक
 * भंडारण हीटर
 * थर्मल बैटरी
 * समान यांत्रिक कोड
 * समान सौर ऊर्जा और हाइड्रोनिक्स कोड
 * यूनाइटेड स्टेट्स डिपार्टमेंट ऑफ़ एनर्जी इंटरनेशनल एनर्जी स्टोरेज डेटाबेस

बाहरी संबंध

 * ASHRAE white paper on the economies of load shifting
 * ICE TES Thermal Energy Storage – IDE-Tech
 * Laramie, Wyoming
 * "Prepared for the Thermal Energy-Storage Systems Collaborative of the California Energy Commission" Report titled "Source Energy and Environmental Impacts of Thermal Energy Storage." Tabors Caramanis & Assoc energy.ca.gov
 * Competence Center Thermal Energy Storage at Lucerne School of Engineering and Architecture
 * Competence Center Thermal Energy Storage at Lucerne School of Engineering and Architecture

अग्रिम पठन

 * Hyman, Lucas B. Sustainable Thermal Storage Systems: Planning, Design, and Operations. New York: McGraw-Hill, 2011. Print.
 * Henrik Lund, Renewable Energy Systems: A Smart Energy Systems Approach to the Choice and Modeling of 100% Renewable Solutions, Academic Press 2014, ISBN 978-0-124-10423-5.