कारखानों, डेटा केंद्रों और बिजली संयंत्रों के अंदर, गर्मी को आमतौर पर एक संसाधन के बजाय एक समस्या के रूप में माना जाता है। यह पंखों में उड़ जाता है, आसपास की हवा को गर्म कर देता है, और अपनी क्षमता के बारे में थोड़ा भी विचार किए बिना वातावरण में गायब हो जाता है। फिर भी कुछ इंजीनियर अब उस बर्बाद ऊर्जा की ओर लौट रहे हैं और थोड़ा असामान्य सवाल पूछ रहे हैं: क्या होगा यदि कोई धातु जो अपने आकार को याद रखती है, उसे बिजली में बदलने में मदद कर सकती है?यह विचार प्रथम दृष्टया लगभग अप्रत्यक्ष लगता है। टरबाइन नहीं, सौर पैनल नहीं, बल्कि एक तार जो बार-बार झुकता है, शिथिल होता है और वापस आकार में आ जाता है। यह तथाकथित आकार स्मृति धातु, जिसे अक्सर नाइटिनोल से जोड़ा जाता है, जब 1959 में चिकित्सा और इंजीनियरिंग में दशकों तक अध्ययन किया गया था। लेकिन ऊर्जा प्रणालियों में इसकी भूमिका की गंभीरता से खोज अभी शुरू ही हुई है। और जबकि उम्मीदें सतर्क हैं, इस बात में रुचि बढ़ रही है कि क्या इस तरह की छोटी-छोटी भौतिक तरकीबें दुनिया भर में सामने आ रही एक बहुत बड़ी बिजली चुनौती के कुछ हिस्सों को आसान बना सकती हैं।
अजीब आकार-स्मृति धातु जो झुकती है, मुड़ती है और वापस आकार में आ जाती है
बर्कले लैब की रिपोर्ट के अनुसार, निकेल-टाइटेनियम मिश्र धातु नितिनोल, सामान्य धातु की तरह व्यवहार नहीं करता है। इसकी संरचना को तोड़े बिना इसे स्टील या तांबे की तुलना में कहीं अधिक मोड़ा जा सकता है, फिर स्थिति बदलने पर यह अपने मूल आकार में वापस आ सकता है। यह प्रतिक्रिया तापमान परिवर्तन और इसकी क्रिस्टल संरचना में आंतरिक पुनर्व्यवस्था से जुड़ी है। इसे मूल रूप से बीसवीं शताब्दी के अंत में विशेषज्ञ अनुप्रयोगों के लिए विकसित किया गया था, और बाद में इसे चिकित्सा उपकरणों और ऑर्थोडॉन्टिक्स में अपना रास्ता मिल गया। कारण काफी सरल है: यह स्थायी क्षति के बिना बार-बार झुक सकता है। इंजीनियर कभी-कभी इसे एक ऐसी सामग्री के रूप में वर्णित करते हैं जो “याद रखती है” कि इसकी शुरुआत कहां हुई थी, हालांकि यह विवरण केवल यह दर्शाता है कि इसके अंदर क्या हो रहा है। जो चीज़ इसे ऊर्जा चर्चाओं के लिए दिलचस्प बनाती है, वह केवल इसकी स्मृति नहीं है, बल्कि ताप और शीतलन चक्रों के माध्यम से बार-बार धकेले जाने पर उत्पन्न होने वाली गति है।
कैसे गर्मी बर्बाद करो उद्योग से एक नया ऊर्जा स्रोत बन सकता है
पूरे उद्योग में, सामान्य ऑपरेशन के उप-उत्पाद के रूप में भारी मात्रा में गर्मी उत्पन्न होती है। कुछ अनुमानों के अनुसार, वैश्विक ऊर्जा उपयोग का एक महत्वपूर्ण हिस्सा अपशिष्ट ताप के रूप में समाप्त होता है जिसका कभी भी पुन: उपयोग नहीं किया जाता है। इसका अधिकांश भाग निम्न-श्रेणी का है, जिसका अर्थ है कि यह गर्म होने के बजाय गर्म है, जिससे पारंपरिक प्रणालियों का उपयोग करके कुशलतापूर्वक पकड़ना मुश्किल हो जाता है।यहीं से नाइटिनोल ध्यान आकर्षित करना शुरू करता है। बदलते तापमान के संपर्क में आने पर, यह दोहराए जाने वाले चक्र में सिकुड़ता और फैलता है। सिद्धांत रूप में, उस गति को यांत्रिक ऊर्जा और फिर बिजली में परिवर्तित किया जा सकता है। सिद्धांत नया नहीं है, लेकिन चुनौती हमेशा पैमाने और दक्षता की रही है। रूपांतरण चरणों में इसका अधिकांश भाग खोए बिना छोटी भौतिक गति को उपयोगी विद्युत उत्पादन में बदलना सीधा नहीं है। फिर भी, सामग्री वैज्ञानिक बेहतर इंजीनियरिंग उपकरणों के साथ पुराने विचारों पर फिर से विचार करने के इच्छुक दिखाई देते हैं।
आकार-स्मृति ऊर्जा प्रौद्योगिकी के पीछे छिपी कमजोरियाँ
कुछ व्यावहारिक बाधाएँ हैं जिन्हें नज़रअंदाज नहीं किया जा सकता। नितिनोल प्रणालियों को साइकिल चालन गति को बनाए रखने के लिए सटीक तापमान नियंत्रण की आवश्यकता होती है, और यह वास्तविक दुनिया के वातावरण में हमेशा उपलब्ध नहीं होता है जहां गर्मी का स्तर अप्रत्याशित रूप से उतार-चढ़ाव होता है। स्थायित्व एक और प्रश्न है. बार-बार थर्मल साइक्लिंग से सामग्रियों पर दबाव पड़ता है, और स्थापित ऊर्जा प्रौद्योगिकियों की तुलना में दीर्घकालिक प्रदर्शन डेटा अभी भी सीमित है। यांत्रिक गति से बिजली में रूपांतरण के दौरान दक्षता हानि भी एक चिंता का विषय बनी हुई है।विशेषज्ञों का सुझाव है कि भले ही यह अवधारणा काम करती है, लेकिन यह बड़े पैमाने पर उत्पादन के तरीकों को प्रतिस्थापित करने की संभावना नहीं है। आज भी विचार किए जा रहे अधिकांश परिदृश्यों में पवन, सौर और परमाणु ऊर्जा अभी भी दीर्घकालिक ऊर्जा योजना की रीढ़ हैं।
