نکل پر مبنی مرکب دھاتیں اور نکل پر مشتمل سٹینلیس سٹیل ایک نئی قسم کی قابل تجدید توانائی میں کلیدی کردار ادا کرتے ہیں جسے سولر تھرمل پاور یا مرتکز سولر پاور (CSP) کہا جاتا ہے۔
ان مواد کے استعمال نے صنعت کو گرمی کی منتقلی اور اسٹوریج ٹیکنالوجی میں چیلنجوں پر قابو پانے کی اجازت دی ہے اور، 40 سال یا اس سے زیادہ کی ڈیزائن لائف والے پروجیکٹس کے لیے، مواد کے انحطاط یا متبادل کے اخراجات کو کم کرنے میں مدد مل سکتی ہے۔
بین الاقوامی توانائی ایجنسی (IEO 2017) کے مطابق، 2015 اور 2040 کے درمیان، قابل تجدید توانائی کی کھپت (بشمول CSP) 2.3 فیصد کی سالانہ شرح سے بڑھے گی۔ اس وقت دنیا بھر میں 40 سے زیادہ سولر تھرمل پاور پلانٹس ہیں، اور ایسے 20 سے زیادہ پلانٹ منصوبہ بندی یا تعمیر کے مرحلے میں ہیں۔ ان کا رجحان زیادہ شمسی شعاعوں والے علاقوں میں ہوتا ہے، جیسے سپین، ہندوستان، جنوبی افریقہ، چین، چلی، آسٹریلیا، مشرق وسطیٰ اور شمالی افریقہ (MENA) اور جنوبی امریکہ۔
مظاہرہ CSP پاور پلانٹس 1980 کی دہائی کے اوائل میں کام کر رہے تھے۔ اس کے بعد سے، توانائی کی کٹائی اور ذخیرہ کرنے میں کافی پیش رفت ہوئی ہے۔ سولر ٹاور ایک نئی تیار کردہ توجہ مرکوز کرنے والی ٹیکنالوجی ہے جس میں پگھلے ہوئے نمک کو حرارت کی منتقلی کے سیال کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ نائٹریٹ مکسچر کا پگھلنے کا درجہ حرارت عام طور پر 130 ڈگری (268 ڈگری ایف) یا اس سے اوپر ہوتا ہے۔ وہ 288 ڈگری (550 ڈگری ایف) کے درجہ حرارت پر موصل اسٹوریج ٹینکوں میں مائع شکل میں رہتے ہیں۔ اس کے بعد مائع نمک کو پائپ کے ذریعے سولر ریسیور میں ڈالا جاتا ہے اور 566 ڈگری (1,050 ڈگری ایف) کے درجہ حرارت پر مرتکز تابکاری سے گرم کیا جاتا ہے۔ اس کے بعد اعلی درجہ حرارت کے مائع کو ایک اعلی درجہ حرارت اسٹوریج ٹینک میں کھلایا جاتا ہے۔ اعلی درجہ حرارت کا ذخیرہ کرنے والا ٹینک بھی موصل ہے اور طویل عرصے تک تھرمل توانائی کو ذخیرہ کرسکتا ہے۔
تھرمل الیکٹرسٹی سٹوریج (TES) کا استعمال طلب اور ماحولیاتی حالات میں ہونے والی تبدیلیوں کی تلافی کے لیے کیا جاتا ہے۔ روایتی ٹربائنز اور جنریٹرز کو چلانے کے لیے بھاپ پیدا کرنے کے لیے پگھلے ہوئے نمک کو بھاپ جنریٹر میں پمپ کیا جاتا ہے۔ TES کے دوسرے بڑے پیمانے پر قابل تجدید توانائی کے ذرائع پر منفرد فوائد ہیں، اور بعض صورتوں میں اسے بیک اپ پاور جنریشن ایندھن کی بھی ضرورت نہیں ہوتی ہے۔ 2013 کے موسم گرما میں، اسپین میں پگھلے ہوئے نمک کے ٹاورز کے نظام نے 36 دن تک مسلسل 24 گھنٹے بجلی پیدا کی - یہ پہلی بار ہے۔
کریسنٹ ڈینس کام کرنے والا ایک ایسا ہی پاور اسٹیشن ہے۔ لاس ویگاس کے شمال میں ریگستان میں Tonopah، Nevada میں واقع ہے، اس کی خالص پیداواری صلاحیت 110 میگاواٹ اور 10 گھنٹے کا TES وقت ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ بجلی گھر زیادہ مانگ کے دوران 10 گھنٹے تک پوری صلاحیت سے بجلی پیدا کر سکتا ہے۔ 10 سے زیادہ،000 ہیلیو سٹیٹس سورج کی روشنی کو منعکس کرتے ہیں اور توانائی کو ایک 200- میٹر (640-فٹ) ٹاور کے اوپر ایک رسیور پر مرکوز کرتے ہیں۔ ہر ہیلیوسٹیٹ چھوٹے آئینے پر مشتمل ہوتا ہے جس کا کل رقبہ 115.7 مربع میٹر (1,245 مربع فٹ) ہوتا ہے۔ روشنی جمع کرنے کا کل رقبہ 1.2 ملین مربع میٹر (12 ملین مربع فٹ) سے زیادہ ہے۔ 2015 میں اپنے تجارتی آغاز کے بعد سے، کریسنٹ ڈینس نے 173 گیگا واٹ سے زیادہ بجلی پیدا کی ہے، جو کہ اندازاً 75،000 گھروں کی بجلی کی زیادہ سے زیادہ طلب کو پورا کرنے کے لیے کافی ہے۔ سولر ٹاورز اور پگھلے ہوئے نمک CSPs جنوبی افریقہ، آسٹریلیا اور نیواڈا میں نئے منصوبہ بند منصوبوں کے لیے ڈیزائن کی بنیاد بناتے ہیں۔ جنوبی افریقہ میں 100 میگاواٹ کا ریڈ سٹون منصوبہ 12 گھنٹے کے TES وقت کے ساتھ تقریباً 200،000 گھرانوں کی بجلی کی سب سے زیادہ مانگ کو پورا کرے گا۔ نیواڈا میں ایک بڑے نئے پروجیکٹ میں 2 گیگا واٹ (2,000 میگا واٹ) کی پیداواری صلاحیت کے ساتھ 10 سولر ٹاورز ہیں۔
کا استعمالسٹینلیس سٹیلاورنکل مرکبنے اعلی درجہ حرارت کے نظام کو ممکن بنایا ہے، جہاں پگھلے ہوئے نمکیات کو سنبھالنا پہلے ایک چیلنج تھا۔ ڈیزائنرز اور انجینئرز نے نکل پر مبنی مرکب دھاتوں جیسے UNS N06617, N06625 اور N06230 سے رسیور ٹیوبیں بنانا شروع کیں کیونکہ انہیں طویل عرصے تک اعلی درجہ حرارت کی طاقت کو برقرار رکھنے کی ضرورت تھی -- ایک خاصیت جسے کریپ ریزسٹنس کہا جاتا ہے۔ یہ مرکب آپریٹنگ درجہ حرارت پر مستحکم ہیں بنیادی طور پر ان کے نکل کے اعلی مواد اور آکسیکرن کے خلاف مزاحمت کی وجہ سے۔
ٹائپ 347H سٹینلیس سٹیل (S34709) اعلی درجہ حرارت کے ذخیرہ کرنے والے ٹینکوں کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔
2016 تک، دنیا بھر میں CSPs کی نصب شدہ صلاحیت 4,815 میگاواٹ تک پہنچ گئی۔ 2017 میں، اسپین میں 2,300 میگاواٹ کی تنصیب کی صلاحیت موجود تھی، جو دنیا کی مجموعی صلاحیت کا تقریباً نصف ہے۔ ریاستہائے متحدہ کے پاس 1,740 میگاواٹ کی نصب صلاحیت ہے اور اس کے پاس دنیا کے دو بڑے پراجیکٹس ہیں: ایونپا سولر پاور اسٹیشن (392 میگاواٹ) اور موجاوی سولر پروجیکٹ (354 میگاواٹ)۔
کریسنٹ ڈینس، لاس ویگاس، نیواڈا کے شمال میں صحرا میں واقع، 110 میگا واٹ کی خالص بجلی پیدا کرنے کی صلاحیت اور 10 گھنٹے کا TES وقت ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ بجلی گھر زیادہ مانگ کے دوران 10 گھنٹے تک پوری صلاحیت سے بجلی پیدا کر سکتا ہے۔
شمسی توانائی سے ٹاور پر توجہ دینے والی ٹیکنالوجی
1. سورج کی روشنی ہیلیو سٹیٹس کے ایک بڑے فیلڈ کے ذریعے مرتکز ہوتی ہے اور ایک 195- میٹر (640- فٹ) ٹاور کے اوپری حصے میں ایک وصول کنندہ پر منعکس ہوتی ہے۔ 2. ٹھنڈے نمک کے ٹینک سے مائع نمک کو ریسیور میں پمپ کیا جاتا ہے اور 566 ڈگری (1050 ڈگری ایف) پر گرم کیا جاتا ہے۔ 3. رسیور میں گرم نمک کو گرم نمک کے ٹینک میں محفوظ کیا جاتا ہے۔ 4. گرم نمک کو بھاپ بنانے کے لیے بھاپ جنریٹر کے ذریعے گرم نمک کے ٹینک میں ڈالا جاتا ہے، جو بھاپ کی ٹربائن کو بجلی پیدا کرنے کے لیے چلاتا ہے۔ 5. 288 ڈگری (550 ڈگری ایف) پر ٹھنڈا نمک ٹھنڈے نمک کے ٹینک میں واپس جاتا ہے۔ 6. بھاپ ٹربائن سے گاڑھی بھاپ کو بار بار ری سائیکل کیا جاتا ہے۔
