इलेक्ट्रिक वाहनों में विभिन्न प्रकार के एनर्जी स्टोरेज सिस्टम

इलेक्ट्रिक वाहन (ईवी) अपने पर्यावरणीय और आर्थिक लाभों के कारण पारंपरिक गैसोलीन से चलने वाले वाहनों के लिए तेजी से लोकप्रिय विकल्प बन रहे हैं। हालांकि, ईवीएस की सफलता में एक महत्वपूर्ण कारक एनर्जी स्टोरेज प्रणाली है, जो विद्युत मोटर को शक्ति प्रदान करती है और वाहन की सीमा और प्रदर्शन को निर्धारित करती है। ईवी में कई अलग-अलग प्रकार की एनर्जी स्टोरेज प्रणालियां उपयोग की जाती हैं, जिनमें से प्रत्येक के अपने फायदे और सीमाएं हैं।

इस ब्लॉग में, हम लिथियम-आयन बैटरी, लेड-एसिड बैटरी, सुपरकैपेसिटर और फ्लो बैटरी सहित ईवीएस में उपयोग की जाने वाली विभिन्न प्रकार की एनर्जी स्टोरेज का पता लगाएंगे। हम प्रत्येक प्रकार की एनर्जी स्टोरेज सिस्टम की विशेषताओं और विशेषताओं के साथ-साथ उनके फायदे और सीमाओं की जांच करेंगे। इसके अतिरिक्त, हम एनर्जी डेंसिटी, लाइफ साइकिल , लागत, सुरक्षा, चार्जिंग समय और सेल्फ डिस्चार्ज रेट के संदर्भ में विभिन्न एनर्जी स्टोरेज सिस्टम की तुलना करेंगे।

ईवीएस में उपयोग की जाने वाली लिथियम-आयन बैटरी सबसे लोकप्रिय प्रकार की एनर्जी स्टोरेज सिस्टम में से एक है। लिथियम-आयन बैटरी रिचार्जेबल हैं और हाई एनर्जी डेंसिटी प्रदान करती हैं, जो अन्य प्रकार की बैटरी की तुलना में लंबी दूरी और कम चार्जिंग समय की अनुमति देती हैं। इसके अतिरिक्त, लिथियम-आयन बैटरी में अपेक्षाकृत कम सेल्फ डिस्चार्ज रेट होती है, जिसका अर्थ है कि वे उपयोग में न होने पर भी लंबे समय तक चार्ज रख सकती हैं।

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लिथियम-आयन बैटरी

A) लिथियम-आयन बैटरी का विवरण:
लिथियम-आयन बैटरी में लिथियम-कोबाल्ट ऑक्साइड (LiCoO2) से बना एक पॉजिटिव इलेक्ट्रोड और ग्रेफाइट से बना एक नेगेटिव इलेक्ट्रोड होता है। आवश्यक वोल्टेज और एनर्जी स्टोरेज क्षमता बनाने के लिए बैटरी सेल्स को एक साथ रखा जाता है। लिथियम-आयन बैटरी अपने हाई एनर्जी डेंसिटी और लंबे लाइफ सायकिल के लिए जानी जाती हैं, जो उन्हें ईवी में उपयोग के लिए आदर्श बनाती हैं।

B) लिथियम-आयन बैटरी के लाभ:

हाई एनर्जी डेंसिटी: लिथियम: आयन बैटरी का ऊर्जा घनत्व लगभग 140-180 Wh/kg होता है, जो अन्य प्रकार की बैटरी की तुलना में काफी अधिक है। यह हाई एनर्जी डेंसिटी ईवीएस में लंबी दूरी और कम चार्जिंग समय की अनुमति देता है।

लॉन्ग साइकिल लाइफ: लिथियम-आयन बैटरी को उनकी क्षमता खोने से पहले सैकड़ों बार चार्ज और डिस्चार्ज किया जा सकता है। यह लंबा चक्र जीवन उन्हें ईवी में उपयोग के लिए आदर्श बनाता है, जहां उन्हें बार-बार चार्जिंग और डिस्चार्जिंग साइकिल्स के अधीन किया जाता है।

कम सेल्फ डिस्चार्ज रेट: लिथियम-आयन बैटरी में अपेक्षाकृत कमसेल्फ डिस्चार्ज दर होती है, जिसका अर्थ है कि वे उपयोग में न होने पर भी लंबे समय तक चार्ज रख सकती हैं। ईवी के लिए यह एक महत्वपूर्ण लाभ है, जहां लंबी दूरी की ड्राइविंग के लिए पूरी तरह चार्ज बैटरी आवश्यक है।

C) लिथियम-आयन बैटरियों की सीमाएं:

उच्च लागत: अन्य प्रकार की बैटरियों की तुलना में लिथियम-आयन बैटरी अधिक महंगी होती हैं। यह उच्च लागत ईवी को व्यापक रूप से अपनाने में बाधा बन सकती है।

सुरक्षा संबंधी चिंताएँ: लिथियम-आयन बैटरी थर्मल रनवे के लिए प्रोन हो सकती हैं, जिससे अत्यधिक मामलों में आग और विस्फोट हो सकते हैं।

D) ईवी में लिथियम-आयन बैटरी के लोकप्रिय उदाहरण:

Tesla Model S, Tesla Model X: टेस्ला के मॉडल एस और मॉडल एक्स इलेक्ट्रिक वाहन उच्च क्षमता वाली लिथियम-आयन बैटरी से लैस हैं, जो एक बार चार्ज करने पर 402 मील (मॉडल एस लॉन्ग रेंज) तक की रेंज प्रदान करती हैं।

Nissan Leaf: निसान लीफ दुनिया में सबसे ज्यादा बिकने वाली ईवी में से एक है और यह 40 kWh लिथियम-आयन बैटरी से लैस है, जो एक बार चार्ज करने पर 150 मील तक की रेंज प्रदान करती है।

BMW i3: BMW i3 एक पूरी तरह से इलेक्ट्रिक सिटी कार है जो 42.2 kWh लिथियम-आयन बैटरी से लैस है, जो एक बार चार्ज करने पर 153 मील तक की रेंज प्रदान करती है।

लीड-एसिड बैटरी

लीड-एसिड बैटरी सबसे पुराने और सबसे स्थापित प्रकार के एनर्जी स्टोरेज प्रणालियों में से एक हैं। लेड-एसिड बैटरियों का उपयोग वाहनों में एक सदी से भी अधिक समय से किया जा रहा है और विश्वसनीयता और स्थायित्व के लिए एक सिद्ध ट्रैक रिकॉर्ड है। उनकी उम्र के बावजूद, लीड-एसिड बैटरी अभी भी कुछ इलेक्ट्रिक वाहनों में व्यापक रूप से उपयोग की जाती हैं, खासकर कम लागत वाले ईवी और हाइब्रिड वाहनों में।

A. लेड-एसिड बैटरियों का विवरण:
लेड-एसिड बैटरी में लेड प्लेट और सल्फ्यूरिक एसिड का इलेक्ट्रोलाइट घोल होता है। लीड प्लेट्स और इलेक्ट्रोलाइट समाधान बैटरी के मामले में निहित हैं। जब बैटरी को चार्ज किया जाता है, तो लेड प्लेटें लेड सल्फेट से ढक जाती हैं और इलेक्ट्रोलाइट घोल को सल्फ्यूरिक एसिड में बदल दिया जाता है। जब बैटरी को डिस्चार्ज किया जाता है, तो लेड सल्फेट लेड में वापस आ जाता है और सल्फ्यूरिक एसिड इलेक्ट्रोलाइट घोल में वापस आ जाता है। इस प्रक्रिया को सैकड़ों बार दोहराया जा सकता है, जिससे बैटरी को इसकी लंबी साइकिल लाइफ मिलती है।

B. लेड-एसिड बैटरियों के लाभ:

कम लागत: लीड-एसिड बैटरी अन्य प्रकार की बैटरी की तुलना में काफी कम खर्चीली हैं, जो उन्हें कम लागत वाले ईवी और हाइब्रिड वाहनों में उपयोग के लिए आदर्श बनाती हैं।

सिद्ध विश्वसनीयता: लीड-एसिड बैटरियों का विश्वसनीयता और स्थायित्व के लिए एक सिद्ध ट्रैक रिकॉर्ड है, जिसका उपयोग वाहनों में एक सदी से भी अधिक समय से किया जा रहा है।

व्यापक रूप से उपलब्ध: लीड-एसिड बैटरी व्यापक रूप से उपलब्ध हैं और इन्हें आसानी से बदला या पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है, जिससे वे ईवीएस के लिए एक सुविधाजनक विकल्प बन जाते हैं।

C. लेड-एसिड बैटरियों की सीमाएं:

कम एनर्जी डेंसिटी: लीड-एसिड बैटरी का ऊर्जा घनत्व लगभग 35 Wh/kg होता है, जो अन्य प्रकार की बैटरी की तुलना में काफी कम है। यह कम ऊर्जा घनत्व लीड-एसिड बैटरी से लैस ईवीएस की सीमा और प्रदर्शन को सीमित करता है।

छोटी लाइफ साईकल: लीड-एसिड बैटरियों का लाइफ साईकल छोटा होता है, उनकी क्षमता में गिरावट शुरू होने से पहले अधिकतम लगभग 500 चक्र होते हैं। अन्य प्रकार की बैटरियों की तुलना में यह छोटा चक्र जीवन एक महत्वपूर्ण कमी है।

भारी वजन: लीड-एसिड बैटरी भारी और भारी होती हैं, जो लीड-एसिड बैटरी से लैस ईवी के समग्र प्रदर्शन और दक्षता को सीमित कर सकती हैं।

D. ईवीएस में लीड-एसिड बैटरी के लोकप्रिय उदाहरण:

Tata Nano EV: टाटा नैनो ईवी एक कम लागत वाला इलेक्ट्रिक वाहन है जो लीड एसिड बैटरी से लैस है।

सुपरकैपेसिटर

सुपरकैपेसिटर, जिसे अल्ट्राकैपेसिटर के रूप में भी जाना जाता है, एक प्रकार की एनर्जी स्टोरेज सिस्टम है जिसने हाल के वर्षों में बड़ी मात्रा में एनर्जी को जल्दी से स्टोर करने और जारी करने की क्षमता के लिए लोकप्रियता हासिल की है। सुपरकैपेसिटर का उपयोग विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जाता है, जिसमें इलेक्ट्रिक वाहन, नवीकरणीय ऊर्जा प्रणाली और औद्योगिक उपकरण शामिल हैं।

A. सुपरकैपेसिटर का विवरण:
सुपरकैपेसिटर में दो इलेक्ट्रोड होते हैं, जो एक इलेक्ट्रोलाइट द्वारा अलग किए जाते हैं, और एक विभाजक जो इलेक्ट्रोड को संपर्क में आने से रोकता है। इलेक्ट्रोड आमतौर पर सक्रिय कार्बन से बने होते हैं, जो एनर्जी स्टोरेज सिस्टम के लिए एक बड़ा सरफेस प्रदान करता है। इलेक्ट्रोलाइट, जो एक तरल या जेल हो सकता है, इलेक्ट्रोड के बीच आवेश के ट्रांसफर के लिए आवश्यक आयनिक कंडक्टविटी प्रदान करता है।

B. सुपरकैपेसिटर के लाभ:

हाई पावर डेंसिटी: सुपरकैपेसिटर में हाई पावर डेंसिटी होती है, जिससे वे बड़ी मात्रा में ऊर्जा को जल्दी से स्टोर और रिलीज कर सकते हैं।

लंबा लाइफ सायकिल: सुपरकैपेसिटर का चक्र जीवन लंबा होता है, उनकी क्षमता में गिरावट शुरू होने से पहले अधिकतम 1 मिलियन से अधिक चक्र होते हैं।

वाइड ऑपरेटिंग टेम्परेचर रेंज: सुपरकैपेसिटर के पास एक विस्तृत ऑपरेटिंग तापमान रेंज होती है, जिससे उन्हें अत्यधिक तापमान सहित विभिन्न प्रकार के कठोर वातावरण में उपयोग करने की अनुमति मिलती है।

C. सुपरकैपेसिटर की सीमाएं:

लो एनर्जी डेंसिटी: सुपरकैपेसिटर में कम ऊर्जा घनत्व होता है, जो डिवाइस की टोटल एनर्जी स्टोरेज क्षमता को सीमित करता है।

हाई कास्ट: सुपरकैपेसिटर अन्य प्रकार की बैटरियों की तुलना में काफी अधिक महंगे होते हैं, जिससे वे कम लागत वाले ईवी में उपयोग के लिए कम व्यावहारिक विकल्प बन जाते हैं।

सीमित चार्ज और डिस्चार्ज रेट: सुपरकैपेसिटर में सीमित चार्ज और डिस्चार्ज रेट होते हैं, जो कुछ अनुप्रयोगों में ऊर्जा को स्टोर करने और जल्दी रिलीज करने की उनकी क्षमता को सीमित कर सकते हैं।

D. ईवी में सुपरकैपेसिटर के लोकप्रिय उदाहरण:

BMW i3: बीएमडब्ल्यू i3 एक कॉम्पैक्ट इलेक्ट्रिक वाहन है जो वाहन को अतिरिक्त शक्ति और दक्षता प्रदान करने के लिए सुपरकैपेसिटर का उपयोग करता है। सुपरकैपेसिटर का उपयोग लिथियम-आयन बैटरी के संयोजन में किया जाता है, जो वाहन को एक बार चार्ज करने पर 153 मील तक की रेंज प्रदान करता है।

Fixer Karm: फ़िक्सर कर्म एक लक्ज़री इलेक्ट्रिक वाहन है जो वाहन को अतिरिक्त पावर और एफिशिएंसी प्रदान करने के लिए सुपरकैपेसिटर का उपयोग करता है। सुपरकैपेसिटर का उपयोग लिथियम-आयन बैटरी के संयोजन में किया जाता है, जो वाहन को एक बार चार्ज करने पर 50 मील तक की रेंज प्रदान करता है।

BYD Tang: बीवाईडी टैंग एक कॉम्पैक्ट इलेक्ट्रिक एसयूवी है जो वाहन को अतिरिक्त शक्ति और दक्षता प्रदान करने के लिए सुपरकैपेसिटर का उपयोग करती है। सुपरकैपेसिटर का उपयोग लिथियम-आयन बैटरी के संयोजन में किया जाता है, जो वाहन को एक बार चार्ज करने पर 217 मील तक की रेंज प्रदान करता है।

फ्लो बैटरी

फ्लो बैटरी एक प्रकार की एनर्जी स्टोरेज सिस्टम है जो ऊर्जा को स्टोर करने और रिलीज करने के लिए तरल पदार्थ के प्रवाह का उपयोग करती है। इलेक्ट्रिक वाहनों, नवीकरणीय ऊर्जा प्रणालियों और औद्योगिक उपकरणों सहित विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में फ्लो बैटरी का उपयोग किया गया है।

A. फ्लो बैटरियों का विवरण:
फ्लो बैटरी में दो टैंक होते हैं, जो तरल इलेक्ट्रोलाइट्स को स्टोर करते हैं, और एक केंद्रीय सेल जिसमें इलेक्ट्रोड और विभाजक होते हैं। तरल इलेक्ट्रोलाइट्स को केंद्रीय सेल के माध्यम से पंप किया जाता है, जहां वे ऊर्जा को स्टोर करने और रिलीज करने के लिए इलेक्ट्रोड के साथ प्रतिक्रिया करते हैं। बैटरी द्वारा संग्रहीत या जारी की गई ऊर्जा की मात्रा को नियंत्रित करने के लिए तरल पदार्थों के प्रवाह को समायोजित किया जा सकता है।

B. फ्लो बैटरियों के लाभ:

हाई एनर्जी डेंसिटी: फ्लो बैटरी में हाई एनर्जी डेंसिटी होता है, जिससे वे अपेक्षाकृत कम जगह में बड़ी मात्रा में ऊर्जा स्टोर कर सकते हैं।

लंबा चक्र जीवन: प्रवाह बैटरी का एक लंबा चक्र जीवन होता है, इसकी क्षमता में गिरावट शुरू होने से पहले अधिकतम 20,000 से अधिक चक्र होते हैं।

वाइड ऑपरेटिंग टेम्परेचर रेंज: फ्लो बैटरियों में एक वाइड ऑपरेटिंग तापमान रेंज होती है, जिससे उन्हें अत्यधिक तापमान सहित विभिन्न प्रकार के कठोर वातावरण में उपयोग करने की अनुमति मिलती है।

C. फ्लो बैटरियों की सीमाएं:

काम्प्लेक्स डिजाइन: प्रवाह बैटरी अन्य प्रकार की बैटरी की तुलना में डिजाइन में अधिक जटिल होती हैं, जिससे उनका निर्माण करना अधिक कठिन और महंगा हो जाता है।

उच्च लागत: अन्य प्रकार की बैटरियों की तुलना में फ्लो बैटरियां काफी अधिक महंगी होती हैं, जिससे वे कम लागत वाले ईवी में उपयोग के लिए कम व्यावहारिक विकल्प बन जाती हैं।

सीमित चार्ज और डिस्चार्ज रेट: फ्लो बैटरियों में सीमित चार्ज और डिस्चार्ज रेट होते हैं, जो कुछ अनुप्रयोगों में ऊर्जा को स्टोर करने और जल्दी से रिलीज करने की उनकी क्षमता को सीमित कर सकते हैं।

D. ईवी में फ्लो बैटरियों के लोकप्रिय उदाहरण:

TOYOTA Mirai: टोयोटा मिराई एक ईंधन सेल इलेक्ट्रिक वाहन है जो ईंधन सेल द्वारा उत्पन्न ऊर्जा को स्टोर करने के लिए फ्लो बैटरी का उपयोग करता है। फ्लो बैटरी वाहन को एक बार चार्ज करने पर 312 मील तक की रेंज प्रदान करती है।

HYUNDAI NEXO: हुंडई नेक्सो एक ईंधन सेल इलेक्ट्रिक वाहन है जो ईंधन सेल द्वारा उत्पन्न ऊर्जा को स्टोर करने के लिए फ्लो बैटरी का उपयोग करता है। फ्लो बैटरी वाहन को एक बार चार्ज करने पर 380 मील तक की रेंज प्रदान करती है।

Honda Clarity: Honda Clarity एक फ्यूल सेल इलेक्ट्रिक वाहन है जो फ्यूल सेल द्वारा उत्पन्न ऊर्जा को स्टोर करने के लिए फ्लो बैटरी का उपयोग करता है। फ्लो बैटरी वाहन को एक बार चार्ज करने पर 366 मील तक की रेंज प्रदान करती है।

Is India Ready For Electric Vehicles:

इस टॉपिक को और भी विस्तार में पढ़ने के लिए आप इस वेबसाइट पर पहले से ही प्रकाशित ब्लॉग को पढ़ सकते हैं
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Electric Vehicles UPSC

उपरोक्त विवरण को काफी गहन शोध और काफी स्रोतों से कलेक्ट किया गया है, जो की UPSC की एग्जाम के लिए भी उपयोगी हो सकता है।
UPSC प्रतिभागी उपरोक्त दिए गए हेडिंग को और भी विस्तृत रूप में पढ़ सकते हैं

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Conclusion

अंत में, एनर्जी स्टोरेज सिस्टम इलेक्ट्रिक वाहनों में एक महत्वपूर्ण पार्ट है, क्योंकि यह वाहन की सीमा, प्रदर्शन और ओवरआल एफिशिएंसी निर्धारित करती है। प्रत्येक प्रकार की एनर्जी स्टोरेज सिस्टम के अपने फायदे और नुकसान होते हैं, और सही को चुनना विभिन्न कारकों पर निर्भर करता है जैसे कि वाहन का उपयोग, लागत और एनर्जी डेंसिटी।

हाई एनर्जी डेंसिटी और मध्यम लागत के कारण लिथियम-आयन बैटरी वर्तमान में इलेक्ट्रिक वाहनों में सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली एनर्जी स्टोरेज सिस्टम है। हालांकि, फ्लो बैटरी और सुपरकैपेसिटर जैसी नई टेक्नोलॉजी अपने स्वयं के अनूठे लाभों के साथ आशाजनक विकल्प प्रदान करती हैं।

इलेक्ट्रिक वाहनों में एनर्जी स्टोरेज सिस्टम का बाजार तेजी से बढ़ रहा है, और प्रौद्योगिकी में प्रगति के साथ, भविष्य और भी बेहतर और अधिक कुशल एनर्जी स्टोरेज समाधानों के लिए आशाजनक दिखता है। चुनी गई ऊर्जा भंडारण प्रणाली के प्रकार के बावजूद, प्रौद्योगिकी के दीर्घकालिक स्थिरता और पर्यावरणीय प्रभाव पर विचार करना आवश्यक है।

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