তাপ সংরক্ষণ প্রযুক্তি: তাপ শক্তির ব্যাপক ব্যবহারের দক্ষতা উন্নত করুন

বর্তমানে, অনেক শক্তির ব্যবহার পদ্ধতিতে, শক্তি সরবরাহ এবং চাহিদার অমিলের মধ্যে একটি দ্বন্দ্ব রয়েছে, যার ফলে অযৌক্তিক শক্তি ব্যবহার এবং প্রচুর পরিমাণে অপচয় হয়। সৌর শক্তি এবং শিল্প বর্জ্য তাপের মতো শক্তির দক্ষতা কম, যা কেবল সম্পদেরই অপচয় করে না, তবে বায়ুমণ্ডলীয় পরিবেশে অ-নগণ্য তাপ দূষণও ঘটায়।

এই কারণে, শক্তির রূপান্তর এবং ব্যবহার উন্নত করা একটি প্রধান বিষয় হয়ে উঠেছে যে দেশগুলিকে টেকসই উন্নয়ন কৌশলগুলি বাস্তবায়নের জন্য অগ্রাধিকার দিতে হবে এবং তাপ শক্তির ব্যাপক এবং কার্যকর ব্যবহারের জন্য তাপ সঞ্চয় প্রযুক্তির বিকাশ সর্বাধিক গুরুত্বপূর্ণ।

প্রচুর সম্পদ উপলব্ধ

নবায়নযোগ্য শক্তির উত্সগুলির মধ্যে সৌর শক্তি সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ মৌলিক শক্তির উত্স। এটি"অক্ষয় এবং অক্ষয়" এবং ব্যাপকভাবে বিতরণ করা হয় এবং দূষণ-মুক্ত। এটি একটি অর্থনৈতিক পরিষ্কার শক্তি। সূর্য প্রতি সেকেন্ডে 391×1021 kW শক্তি ছাড়তে পারে। এমনকি যদি পৃথিবীর পৃষ্ঠে বিকিরণ করা শক্তি তার মাত্র 2.2 বিলিয়ন ভাগের এক ভাগ হয়, তবে এটি বিশ্বের শক্তি উৎপাদনের 80,000 গুণের সমান। আমার দেশ সৌর শক্তিতে তুলনামূলকভাবে সমৃদ্ধ দেশ। দেশের দুই-তৃতীয়াংশেরও বেশি বার্ষিক সৌর বিকিরণ 6 GJ·m2 এর বেশি এবং বার্ষিক সূর্যালোক 2,200 ঘন্টার বেশি। আমার দেশে পৃথিবীর পৃষ্ঠ দ্বারা প্রাপ্ত বার্ষিক সৌর তেজস্ক্রিয় শক্তি প্রায় 50×1019 kJ, যা 170 বিলিয়ন টন স্ট্যান্ডার্ড কয়লার সমতুল্য। এই ধরনের প্রচুর সৌর শক্তির সম্পদ আমার দেশের উন্নয়ন এবং সৌরবিদ্যুৎ উৎপাদনের ব্যবহারের জন্য ভালো অবস্থার ব্যবস্থা করে। শিল্প বর্জ্য তাপ প্রধানত ধাতুবিদ্যা, বিল্ডিং উপকরণ, এবং রাসায়নিক শিল্প থেকে আসে। 2010 সালের পরিসংখ্যান দেখায় যে শিল্প বর্জ্য তাপ সংস্থানগুলি মোট জ্বালানী তাপের 67% পর্যন্ত দায়ী, যার মধ্যে পুনরুদ্ধারের হার 60% পৌঁছেছে। যাইহোক, আমার দেশে বর্জ্য তাপ সম্পদের সামগ্রিক ব্যবহারের হার কম, এবং বড় লোহা ও ইস্পাত উদ্যোগের বর্জ্য তাপ ব্যবহারের হার প্রায় 30%। ~50%।

আমার দেশে শিল্প বর্জ্য তাপ সম্পদের ব্যবহারের হারে উন্নতির অনেক জায়গা রয়েছে। একটি উদাহরণ হিসাবে ধাতুবিদ্যা শিল্প নিন। 2010 সালে, আমার দেশের অপরিশোধিত ইস্পাত উৎপাদন ছিল 627 মিলিয়ন টন। উত্পাদিত ফ্লু গ্যাসের মধ্যে থাকা শক্তি 30 মিলিয়ন টন স্ট্যান্ডার্ড কয়লার সমতুল্য, এবং উত্পাদিত স্টিল স্ল্যাগের পরিমাণ ছিল প্রায় 280 মিলিয়ন টন, এবং এতে থাকা তাপ শক্তি 10 মিলিয়ন টন স্ট্যান্ডার্ড কয়লার সমতুল্য। . বর্তমানে, গার্হস্থ্য লোহা এবং ইস্পাত উদ্যোগে ফ্লু গ্যাস বর্জ্য তাপের ব্যবহারের হার প্রায় 30%, এবং লোহা এবং ইস্পাত স্ল্যাগ বর্জ্য তাপের ব্যবহারের হার প্রায় শূন্য। যদি ফ্লু গ্যাসের বর্জ্য তাপ ব্যবহারের হার 90% এ বাড়ানো যায় এবং স্টিল স্ল্যাগ বর্জ্য তাপের ব্যবহারের হার 60% এ বাড়ানো যায়, প্রতি বছর 21.6 মিলিয়ন টন স্ট্যান্ডার্ড কয়লা সংরক্ষণ করা যেতে পারে, প্রায় 50 মিলিয়ন CO2 নির্গমন হ্রাস টন, এবং 3.3 বিলিয়ন কিলোওয়াট ঘন্টা বিদ্যুৎ উৎপাদন করা যেতে পারে।

এটা দেখা যায় যে বর্জ্য তাপ পুনরুদ্ধার আমার দেশের শক্তি কৌশলের একটি প্রধান চাহিদা, অপরিমেয় অর্থনৈতিক সুবিধা সহ, এবং এটি আমার দেশের অর্থনৈতিক উন্নয়ন, সামাজিক অগ্রগতির জন্য অত্যন্ত তাৎপর্যপূর্ণ , এবং জাতীয় শক্তি নিরাপত্তা। যাইহোক, এটি সৌর শক্তি বা শিল্প বর্জ্য তাপ সম্পদ যাই হোক না কেন, মাঝে মাঝে এবং অস্থিরতার সমস্যা রয়েছে, যা সংশ্লিষ্ট প্রযুক্তির প্রচার এবং প্রয়োগকে গুরুতরভাবে বাধা দেয়।

মাঝারি এবং উচ্চ তাপমাত্রার সুপ্ত তাপ সংরক্ষণ প্রযুক্তির জন্য জরুরি প্রয়োজন

তাপ সঞ্চয় প্রযুক্তির ব্যবহার সময়, তীব্রতা এবং স্থানের পরিপ্রেক্ষিতে তাপ শক্তি সরবরাহ এবং চাহিদার মধ্যে দ্বন্দ্ব দূর করতে পারে এবং তাপ শক্তি সিস্টেমের অপ্টিমাইজড অপারেশনের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ উপায়। তাপ সঞ্চয়স্থানে প্রধানত তিনটি রূপ রয়েছে: সংবেদনশীল তাপ সঞ্চয়স্থান, সুপ্ত তাপ সঞ্চয়স্থান এবং রাসায়নিক বিক্রিয়া তাপ সঞ্চয়।

রাসায়নিক বিক্রিয়া তাপ সঞ্চয়স্থান এখনও পরীক্ষামূলক গবেষণা পর্যায়ে রয়েছে এর জটিল সিস্টেম, প্রযুক্তিগত অসুবিধা এবং দুর্বল কার্যক্ষমতার কারণে; যদিও সংবেদনশীল তাপ সঞ্চয়স্থান প্রযুক্তি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়েছে, তাপ সঞ্চয়স্থান তাপ সঞ্চয়স্থানের উপাদানগুলির প্রতি ইউনিট ভলিউমের নিম্ন তাপ সঞ্চয় ঘনত্বের কারণে ঘটে। প্রচুর পরিমাণে উপাদানগুলি বৃহৎ-ক্ষমতার তাপ সঞ্চয় ব্যবস্থাকে ভারী, প্রক্রিয়ায় জটিল এবং উচ্চ খরচে পরিণত করে। .

সুপ্ত তাপ সঞ্চয়স্থান হল তাপ সঞ্চয় ও মুক্তির জন্য তাপ সঞ্চয় উপাদানের ফেজ পরিবর্তন প্রক্রিয়ার মাধ্যমে নির্গত বা শোষিত সুপ্ত তাপ ব্যবহার করা। সংবেদনশীল তাপ সঞ্চয়স্থান প্রযুক্তির সাথে তুলনা করে, সুপ্ত তাপ সঞ্চয়স্থানে প্রতি ইউনিট আয়তনে বড় তাপ সঞ্চয়ের ঘনত্বের সুবিধা রয়েছে এবং ফেজ ট্রানজিশন তাপমাত্রা পরিসরের মধ্যে একটি বৃহত্তর শক্তি শোষণ এবং মুক্তি রয়েছে এবং স্টোরেজ এবং রিলিজ তাপমাত্রা পরিসীমা সংকীর্ণ, যা উপকারী। চার্জ এবং মুক্তি তাপ প্রক্রিয়া তাপমাত্রা স্থিতিশীল.

শক্তি রূপান্তর দক্ষতা উন্নত করতে এবং খরচ কমানোর জন্য, সৌর তাপ ব্যবহার প্রযুক্তি উচ্চ অপারেটিং তাপমাত্রার দিকে এগিয়ে যাচ্ছে। তাপবিদ্যুৎ উৎপাদনের অপারেটিং তাপমাত্রা 600 ডিগ্রি সেলসিয়াস ছাড়িয়ে গেছে, এবং প্রচুর পরিমাণে শিল্প বর্জ্য তাপের তাপমাত্রাও খুব বেশি (উদাহরণস্বরূপ, কনভার্টার ফ্লু গ্যাসের তাপমাত্রা প্রায় 1600 ডিগ্রি সেলসিয়াস)।

এই সবগুলিকে জরুরীভাবে গবেষণা এবং মাঝারি এবং উচ্চ তাপমাত্রার সুপ্ত তাপ সঞ্চয় প্রযুক্তির বিকাশ করতে হবে। যদিও দেশে-বিদেশে অনেক পণ্ডিত বিভিন্ন স্তর থেকে গবেষণা চালিয়েছেন যেমন উপকরণ এবং প্রক্রিয়াগুলি দীর্ঘকাল ধরে, এখনও পর্যন্ত, এখনও পর্যন্ত কোনও পরিপক্ক মাঝারি এবং উচ্চ তাপমাত্রার সুপ্ত তাপ সংরক্ষণের ব্যবস্থা নেই যা স্থিরভাবে কাজ করে।

দেশী ও বিদেশী প্রযুক্তি উন্নয়নের বর্তমান অবস্থা এবং প্রবণতাগুলির সাথে মিলিত অনেক দেশী এবং বিদেশী গবেষণা ইউনিট দ্বারা এই ক্ষেত্রে গভীরতর গবেষণার বহু বছর পরে, এটি বিশ্বাস করা হয় যে মাঝারি এবং উচ্চ তাপমাত্রার সুপ্ত তাপ সংরক্ষণ প্রযুক্তি প্রধানত নিম্নলিখিতগুলির মুখোমুখি হয় অসামান্য সমস্যা।

প্রথমত, উচ্চ তাপ সঞ্চয় ঘনত্ব এবং শক্তিশালী তাপ পরিবাহিতার মতো ব্যাপক বৈশিষ্ট্য সহ মাঝারি এবং উচ্চ তাপমাত্রার সুপ্ত তাপ সঞ্চয়স্থান সামগ্রীর অভাব রয়েছে। সুপ্ত তাপ সংরক্ষণ প্রযুক্তির ভিত্তি হল ফেজ পরিবর্তন উপকরণ। বর্তমানে, প্যারাফিন মোম এবং হাইড্রেটেড লবণের উপর ভিত্তি করে নিম্ন তাপমাত্রার তাপ সংরক্ষণের উপকরণ (<100°c) নিয়ে="" গবেষণা="" ব্যাপক="" হয়েছে="" এবং="" এটি="" নির্মাণ="" ও="" পোশাকের="" ক্ষেত্রেও="" প্রয়োগ="" করা="" হয়েছে।="" যাইহোক,="" মাঝারি="" এবং="" উচ্চ="" তাপমাত্রার="" তাপ="" সঞ্চয়স্থানের="" উপকরণ,="" বিশেষ="" করে="" উচ্চ="" তাপমাত্রার="" পর্যায়="" গলনাঙ্ক="">600°C সহ তাপ সঞ্চয়স্থানের উপকরণের এখনও অভাব রয়েছে।

দ্বিতীয়ত, মাঝারি এবং উচ্চ তাপমাত্রা ফেজ পরিবর্তন তাপ সঞ্চয় উপকরণ প্রধানত অজৈব লবণ এবং সংকর. একদিকে, প্রার্থীর উপকরণ নির্বাচনের জন্য উপাদানের ফেজ ট্রানজিশন প্রক্রিয়ার তাপগতিবিদ্যা এবং গতিপ্রণালী সম্পর্কে গভীরভাবে বোঝার প্রয়োজন। অন্যদিকে, দুটি দিক থেকে পদার্থের তাপীয় বৈশিষ্ট্যের উপর মাইক্রোস্ট্রাকচারের প্রভাব প্রকাশ করা প্রয়োজন: বর্ধিত তাপ স্থানান্তর এবং দক্ষ তাপ সঞ্চয়।

এছাড়াও, তরল-কঠিন ফেজ পরিবর্তনের উপকরণগুলির এনক্যাপসুলেশন এবং পরিষেবা প্রক্রিয়া চলাকালীন তাপীয় বৈশিষ্ট্যগুলির ক্ষয় মাঝারি এবং উচ্চ তাপমাত্রার ফেজ পরিবর্তনের উপকরণগুলির গবেষণায় অপরিহার্য বিষয়বস্তু। এই ধরনের উপকরণের গবেষণা এবং উন্নয়নে এটি প্রায়ই একটি বাধা সমস্যা। উচ্চ কর্মক্ষমতা তাপ স্টোরেজ উপকরণ উন্নত করা হবে

দেশ-বিদেশের অনেক বিজ্ঞানী তাপ সংরক্ষণের উপকরণ হিসেবে ধাতু নিয়ে গবেষণা করেছেন। 1980 সালে, Birchenall et al. Al, Cu, Mg, Si এবং Zn দ্বারা গঠিত বাইনারি এবং টারনারি অ্যালয়গুলির থার্মোফিজিকাল বৈশিষ্ট্যগুলি পরিমাপ ও বিশ্লেষণ করা হয়েছে, যা পৃথিবীতে প্রচুর পরিমাণে রয়েছে এবং দেখা গেছে যে ফেজ ট্রানজিশন তাপমাত্রা 780～850 K এর মধ্যে এবং Si সমৃদ্ধ। বা আল খাদগুলির সর্বাধিক তাপ সঞ্চয়স্থানের ঘনত্ব রয়েছে এবং তারপরে অ্যালুমিনিয়াম এবং সিলিকন-ভিত্তিক খাদ ফেজ পরিবর্তন তাপ স্টোরেজ উপকরণগুলি ব্যাপকভাবে অধ্যয়ন করা হয়েছে।

অজৈব লবণ পদার্থের উৎসের বিস্তৃত পরিসর, বৃহৎ পর্যায় পরিবর্তন এনথালপি মান এবং মাঝারি দাম রয়েছে এবং এটি মাঝারি এবং উচ্চ তাপমাত্রার পর্যায় পরিবর্তন তাপ সঞ্চয় উপকরণ হিসাবে ব্যবহারের জন্য বিশেষভাবে উপযুক্ত। গবেষকরা 450 ডিগ্রি সেলসিয়াসের বেশি তাপমাত্রা সহ গলিত লবণের থার্মোফিজিকাল বৈশিষ্ট্যগুলি অধ্যয়ন করেছেন এবং সৌর তাপবিদ্যুৎ উৎপাদনের ক্ষেত্রে 220 ℃ থেকে 290 ℃ তাপমাত্রা পরিসীমা সহ অজৈব ইউটেটিক লবণের প্রয়োগকে প্রসারিত করেছেন এবং ডিফারেনশিয়ালের মতো পরীক্ষায় উত্তীর্ণ হয়েছেন। ক্যালোরিমিট্রি স্ক্যান করা। পদ্ধতি, গলিত লবণের থার্মোফিজিকাল বৈশিষ্ট্যগুলি পরিমাপ করা হয়েছিল।

উপরন্তু, ফেজ পরিবর্তনের আগে এবং পরে অনেক গলিত লবণ সিস্টেমের ভলিউম পরিবর্তনের হার 10% অতিক্রম করে। বৃহত্তর ভলিউম পরিবর্তনের হার গলিত লবণের ফেজ পরিবর্তন উপাদান সিস্টেমে শূন্যতা বাড়ায়, তাপ সঞ্চয়/মুক্তির হারকে প্রভাবিত করে এবং তাপ সঞ্চয় বৃদ্ধি করে। সিস্টেম সরঞ্জামের ডিজাইনের অসুবিধা তাপ সঞ্চয় করার দক্ষতা হ্রাস করে। এই কারণে, গবেষকরা স্টেইনলেস স্টিলের সাথে গলিত লবণের ফেজ পরিবর্তনের তাপ স্টোরেজ উপকরণগুলির সামঞ্জস্যতা অধ্যয়ন করেছেন এবং ফলাফলগুলি দেখায় যে স্টেইনলেস স্টিলের বেশিরভাগ গলিত লবণের উপর একটি ভাল ক্ষয়-বিরোধী প্রভাব রয়েছে।

একই সময়ে, টারনারি অ্যালুমিনিয়াম-ভিত্তিক খাদ ফেজ পরিবর্তন উপকরণ এবং পাত্রে সামঞ্জস্যের চক্র কর্মক্ষমতা; কোবাল্ট, নিকেল এবং অবাধ্য ধাতব উপাদান খাদ স্টিলের সাথে ফ্লোরাইড গলিত লবণের সামঞ্জস্য; কাঠামোগত খাদ উপকরণের সাথে লিথিয়াম হাইড্রক্সাইডের সামঞ্জস্যতা অন্যান্য দিকগুলিতে, বিজ্ঞানীরা গবেষণাও পরিচালনা করেছেন।

যদিও মাঝারি এবং উচ্চ তাপমাত্রা ফেজ পরিবর্তন তাপ সঞ্চয় উপকরণ গবেষণা কিছু ফলাফল অর্জন করা হয়েছে, ধাতু এবং খাদ ফেজ পরিবর্তন উপকরণ খরচ উচ্চ, এবং ইউনিট ভর প্রতি তাপ সঞ্চয় ঘনত্ব সীমিত. উপরন্তু, ধাতু খাদ ফেজ পরিবর্তন উপকরণ রাসায়নিক কার্যকলাপ ফেজ পরিবর্তন পরে শক্তিশালী হয়. , গুরুতর উচ্চ তাপমাত্রা জারা ব্যাপকভাবে মাঝারি এবং উচ্চ তাপমাত্রা তাপ স্টোরেজ ক্ষেত্রে তার ব্যাপক আবেদন সীমিত.

একটি ফেজ পরিবর্তন তাপ সঞ্চয় উপাদান হিসাবে, গলিত লবণ একটি বড় ফেজ পরিবর্তন এনথালপি, উচ্চ তাপ সঞ্চয় ঘনত্ব, এবং মাঝারি দাম আছে। মাঝারি এবং উচ্চ তাপমাত্রার তাপ সংরক্ষণ অ্যাপ্লিকেশনের ক্ষেত্রে এটির দুর্দান্ত বিকাশের সম্ভাবনা রয়েছে। যাইহোক, গলিত লবণের দুর্বল তাপ পরিবাহিতা রয়েছে এবং ধাতব খাদ ফেজ পরিবর্তনের উপকরণগুলির সাথে গুরুতর উচ্চ তাপমাত্রার ক্ষয়জনিত সমস্যা রয়েছে, যা এখনও একটি সমস্যা যা এর স্কেল প্রয়োগকে সীমাবদ্ধ করে।

অতএব, উচ্চ-কার্যকারিতা তাপ সঞ্চয়স্থান উপকরণ এবং তাদের প্রস্তুতির পদ্ধতিগুলির বিকাশ মাঝারি এবং উচ্চ তাপমাত্রার তাপ সংরক্ষণের উপকরণগুলির গবেষণায় একটি অনিবার্য প্রবণতা এবং তাপ সংরক্ষণ প্রযুক্তির বিকাশের একটি অনিবার্য উপায়।

সৌর শক্তির বিচ্ছুরণ, শিল্প বর্জ্য তাপ, বৃহৎ শক্তির স্প্যান এবং নবায়নযোগ্য শক্তির মাঝে মাঝে প্রকৃতির জন্য মাঝারি এবং উচ্চ তাপমাত্রার পর্যায় পরিবর্তনের তাপ সঞ্চয় প্রযুক্তি প্রয়োজন।

বৃহৎ আকারের তাপ সংরক্ষণ প্রযুক্তির গবেষণায় পদার্থ বিজ্ঞান, রাসায়নিক প্রকৌশল, যান্ত্রিক প্রকৌশল, তাপ এবং ভর স্থানান্তর এবং মাল্টিফেজ প্রবাহের ছেদ জড়িত।

মাঝারি এবং উচ্চ তাপমাত্রার তাপ সঞ্চয়স্থান, বিশেষ করে সৌর তাপবিদ্যুৎ উত্পাদন, শিল্প বর্জ্য তাপ পুনরুদ্ধার এবং অন্যান্য ক্ষেত্রের ক্ষেত্রে উচ্চ-কার্যক্ষমতার মাঝারি এবং উচ্চ তাপমাত্রার ফেজ পরিবর্তন তাপ সঞ্চয়স্থান উপকরণগুলির বিকাশ অত্যন্ত তাৎপর্যপূর্ণ।