శక్తి నిల్వ: పునరుత్పాదక శక్తి పరివర్తనలో భారతదేశం ముందున్న తదుపరి సవాలు

వార్తల్లో ఎందుకు ఉంది? (Why in News?)

స్వచ్ఛమైన ఇంధన లక్ష్యాలను చేరుకోవడానికి భారతదేశం పునరుత్పాదక శక్తిని వేగంగా విస్తరిస్తోంది. అయితే, సౌర, పవన విద్యుత్ నిరంతరంగా ఉత్పత్తి కావు. సూర్యాస్తమయం తర్వాత సౌర విద్యుత్ ఉత్పత్తి ఆగిపోతుంది. పవన విద్యుత్ ఉత్పత్తి వాతావరణంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. దీనివల్ల విద్యుత్ ఉత్పత్తికి, డిమాండ్‌కు మధ్య అంతరం ఏర్పడుతుంది. అందువల్ల గ్రిడ్ స్థిరత్వం (Grid stability), నమ్మకమైన విద్యుత్ సరఫరా, పునరుత్పాదక శక్తిని మెరుగ్గా అనుసంధానం చేయడానికి శక్తి నిల్వ (Energy storage) అత్యవసరంగా మారింది.

శక్తి నిల్వ అవసరం (Need for Energy Storage)

• రోజులో అన్ని సమయాల్లో పునరుత్పాదక విద్యుత్ ఉత్పత్తి ఒకేలా ఉండదు.
• సౌర విద్యుత్ ప్రధానంగా పగటి పూట మాత్రమే అందుబాటులో ఉంటుంది. సూర్యాస్తమయం తర్వాత ఇది సున్నాకు పడిపోతుంది.
• వాతావరణ, కాలానుగుణ పరిస్థితులను బట్టి పవన విద్యుత్ మారుతూ ఉంటుంది.
• సౌర విద్యుత్ అందుబాటులో లేని సాయంత్రం లేదా రాత్రి వేళల్లో విద్యుత్ డిమాండ్ గరిష్ట స్థాయికి చేరుకోవచ్చు.
• శక్తిని నిల్వ చేయకపోతే, విద్యుత్ ఉత్పత్తి ఎక్కువగా ఉన్న సమయాల్లో మిగిలిపోయిన విద్యుత్ వృధా అవుతుంది.
• పునరుత్పాదక విద్యుత్ ఉత్పత్తి తక్కువగా ఉన్నప్పుడు విద్యుత్‌ను సరఫరా చేయడానికి నిల్వ వ్యవస్థలు సహాయపడతాయి.
• ఇది గ్రిడ్‌పై ఒత్తిడిని తగ్గిస్తుంది. స్థిరమైన విద్యుత్ సరఫరాకు మద్దతు ఇస్తుంది.

శక్తి నిల్వ అంటే ఏమిటి? (What is Energy Storage?)

• విద్యుత్ ఉత్పత్తి ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు మిగిలిన విద్యుత్‌ను నిల్వ చేసి, డిమాండ్ పెరిగినప్పుడు దానిని విడుదల చేసే వ్యవస్థలనే శక్తి నిల్వ అంటారు.
• ఇది విద్యుత్‌ను నిల్వ చేయగల రూపంలోకి మారుస్తుంది. తరువాత దానిని తిరిగి విద్యుత్‌గా మారుస్తుంది.
• సౌర, పవన విద్యుత్ వనరులు నిరంతరంగా విద్యుత్‌ను అందించలేవు కాబట్టి వీటికి శక్తి నిల్వ చాలా ముఖ్యం.

శక్తి నిల్వలో ప్రధాన రకాలు (Major Types of Energy Storage)

1. పంప్డ్ హైడ్రో స్టోరేజ్ (Pumped Hydro Storage)

• మిగిలిపోయిన విద్యుత్‌ను ఉపయోగించి కింది జలాశయం (Lower reservoir) నుంచి ఎగువ జలాశయానికి నీటిని పంపుతారు.
• విద్యుత్ డిమాండ్ పెరిగినప్పుడు, నిల్వ చేసిన నీటిని కిందికి విడుదల చేస్తారు.
• ప్రవహించే నీరు టర్బైన్లను (Turbines) తిప్పి విద్యుత్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.
• దీర్ఘకాలిక నిల్వకు ఇది అనుకూలంగా ఉంటుంది.

2. బ్యాటరీ ఎనర్జీ స్టోరేజ్ సిస్టమ్ (Battery Energy Storage System)

• బ్యాటరీ ఎనర్జీ స్టోరేజ్ సిస్టమ్ (BESS) విద్యుత్‌ను రసాయన రూపంలో నిల్వ చేస్తుంది. అవసరమైనప్పుడు విడుదల చేస్తుంది.
• లిథియం-అయాన్ (Lithium-ion) బ్యాటరీలు, ముఖ్యంగా లిథియం ఐరన్ ఫాస్ఫేట్ (Lithium Iron Phosphate) బ్యాటరీలను విరివిగా ఉపయోగిస్తారు.
• వీటి ధరలు తగ్గడం, అధిక సామర్థ్యం, సుదీర్ఘ జీవితకాలం కారణంగా వీటికే ఎక్కువ ప్రాధాన్యత ఇస్తారు.
• స్వల్పకాలిక నిల్వకు ఇది అనుకూలంగా ఉంటుంది.

3. కాన్సంట్రేటింగ్ సోలార్-థర్మల్ స్టోరేజ్ (Concentrating Solar-Thermal Storage)

• అద్దాలు సూర్యరశ్మిని ఒక రిసీవర్‌పై (Receiver) కేంద్రీకరిస్తాయి.
• ఈ వేడిని కరిగిన ఉప్పు (Molten salt) లాంటి పదార్థాలలో నిల్వ చేస్తారు.
• నిల్వ చేసిన ఈ వేడిని తరువాత నీటి ఆవిరిని ఉత్పత్తి చేయడానికి, విద్యుత్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు.

4. కంప్రెస్డ్-ఎయిర్ ఎనర్జీ స్టోరేజ్ (Compressed-Air Energy Storage)

• మిగిలిన విద్యుత్‌ను ఉపయోగించి గాలిని కంప్రెస్ (Compress) చేస్తారు.
• కంప్రెస్ చేసిన గాలిని భూగర్భ గుహలు లేదా ట్యాంకుల్లో నిల్వ చేస్తారు.
• తరువాత దానిని విడుదల చేసి టర్బైన్లను తిప్పి విద్యుత్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తారు.

5. ఫ్లైవీల్ ఎనర్జీ స్టోరేజ్ (Flywheel Energy Storage)

• విద్యుత్‌ను భ్రమణ శక్తి (Rotational energy) రూపంలో నిల్వ చేస్తారు.
• ఒక రోటర్ (Rotor) చాలా వేగంగా తిరుగుతుంది.
• ఇది గ్రిడ్‌లోకి వేగంగా విద్యుత్‌ను పంపుతుంది. స్వల్పకాలిక హెచ్చుతగ్గులను నిర్వహించడానికి ఇది సహాయపడుతుంది.

6. గ్రావిటీ ఎనర్జీ స్టోరేజ్ (Gravity Energy Storage)

• బరువైన వస్తువులను పైకి ఎత్తడానికి విద్యుత్‌ను ఉపయోగిస్తారు.
• విద్యుత్ అవసరమైనప్పుడు, ఆ బరువులను కిందికి దించుతారు.
• గురుత్వాకర్షణ శక్తి (Gravitational energy) తిరిగి విద్యుత్‌గా మారుతుంది.

భారతదేశ ప్రస్తుత శక్తి నిల్వ సామర్థ్యం (India’s Present Energy Storage Capacity)

• భారతదేశం పునరుత్పాదక విద్యుత్ ఉత్పత్తిని వేగంగా విస్తరించింది.
• భారతదేశ మొత్తం స్థాపిత విద్యుత్ ఉత్పత్తి సామర్థ్యములో పునరుత్పాదక వనరుల వాటా దాదాపు 53 శాతంగా ఉంది.
• భారతదేశ మొత్తం స్థాపిత సామర్థ్యం సుమారు 532 గిగావాట్లు (GW).
• పునరుత్పాదక సామర్థ్యం సుమారు 283 గిగావాట్లుగా ఉంది.
• సౌర విద్యుత్ ఒక్కటే 150 గిగావాట్లకు పైగా అందిస్తోంది.
• అయినప్పటికీ, శక్తి నిల్వ సామర్థ్యం ఇంకా తక్కువగానే ఉంది.
• భారతదేశ స్థాపిత BESS సామర్థ్యం సుమారు 0.27 గిగావాట్లు.
• భారతదేశ పంప్డ్ హైడ్రో స్టోరేజ్ సామర్థ్యం సుమారు 7.2 గిగావాట్లు.

భారతదేశ భవిష్యత్ నిల్వ లక్ష్యాలు (India’s Future Storage Targets)

• శక్తి నిల్వ అవసరాలు భారీగా పెరుగుతాయని సెంట్రల్ ఎలక్ట్రిసిటీ అథారిటీ (Central Electricity Authority) అంచనా వేసింది.
• భారతదేశ మొత్తం శక్తి నిల్వ సామర్థ్యం 2035-36 నాటికి 174 గిగావాట్లు / 888 గిగావాట్ అవర్స్ (GWh) కు చేరుకుంటుందని అధికారులు అంచనా వేశారు.
• ఇందులో కిందివి ఉన్నాయి:

   

  • 80 గిగావాట్లు / 321 గిగావాట్ అవర్స్ బ్యాటరీ ఎనర్జీ స్టోరేజ్ సిస్టమ్
  • 94 గిగావాట్లు / 567 గిగావాట్ అవర్స్ పంప్డ్ హైడ్రో స్టోరేజ్
• 2030 తర్వాత నాలుగు నుంచి ఆరు గంటల వ్యవధి ఉన్న నిల్వ వ్యవస్థలు మరింత ముఖ్యమైనవిగా మారుతాయి.
• భారతదేశ శిలాజ రహిత ఇంధన (Non-fossil fuel) స్థాపిత సామర్థ్యం 2035-36 నాటికి 283 గిగావాట్ల నుంచి 786 గిగావాట్లకు పెరుగుతుందని అంచనా.

ప్రాజెక్ట్ పైప్‌లైన్ (Project Pipeline)

పంప్డ్ హైడ్రో స్టోరేజ్

• సుమారు 13,120 మెగావాట్లు / 78,720 మెగావాట్ అవర్స్ సామర్థ్యం ఉన్న పంప్డ్ హైడ్రో ప్రాజెక్టులు నిర్మాణ దశలో ఉన్నాయి.
• మరో 9,580 మెగావాట్లు / 57,480 మెగావాట్ అవర్స్ సామర్థ్యానికి అనుమతులు లభించాయి. ఇవి నిర్మాణ దశకు సిద్ధంగా ఉన్నాయి.
• దాదాపు 75,000 మెగావాట్ల సామర్థ్యం ఉన్న ప్రాజెక్టులు సర్వే, పరిశోధన దశలో ఉన్నాయి.

బ్యాటరీ ఎనర్జీ స్టోరేజ్

• సుమారు 10,658.94 మెగావాట్లు / 28,739.32 మెగావాట్ అవర్స్ BESS సామర్థ్యం నిర్మాణంలో ఉంది.
• 22,347.15 మెగావాట్లు / 69,836.70 మెగావాట్ అవర్స్ సామర్థ్యం ఉన్న ప్రాజెక్టులు టెండర్ దశలో ఉన్నాయి.

దిగుమతులపై ఆధారపడే సవాలు (Import Dependence Challenge)

• బ్యాటరీ నిల్వ వ్యవస్థల కోసం భారతదేశం ఎక్కువగా దిగుమతులపైనే ఆధారపడుతుంది.
• భారతదేశం దాదాపు 75-80 శాతం లిథియం-అయాన్ సెల్స్‌ను దిగుమతి చేసుకుంటుంది.
• బ్యాటరీ నిల్వ వ్యవస్థ మొత్తం ఖర్చులో లిథియం-అయాన్ సెల్స్ వాటానే సుమారు 80 శాతం ఉంటుంది.
• ప్రపంచ బ్యాటరీ తయారీలో 75-80 శాతానికి పైగా ఒక ఆసియా దేశమే ఆధిపత్యం చెలాయిస్తోంది.
• దీనివల్ల కింది ప్రమాదాలు పొంచి ఉన్నాయి:

   

  • భౌగోళిక రాజకీయ ఉద్రిక్తతలు (Geopolitical tensions)
  • వాణిజ్య ఆంక్షలు (Trade restrictions)
  • ధరల హెచ్చుతగ్గులు (Price volatility)
  • సరఫరా గొలుసు కోసం ఇతరులపై ఆధారపడటం

ప్రపంచ శక్తి నిల్వ ముఖచిత్రం (Global Energy Storage Scenario)

• ప్రపంచవ్యాప్తంగా అత్యంత విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తున్న రెండు నిల్వ సాంకేతికతలు:

   

  • పంప్డ్ హైడ్రో స్టోరేజ్
  • బ్యాటరీ ఎనర్జీ స్టోరేజ్ సిస్టమ్
• ప్రపంచ పంప్డ్ హైడ్రో స్టోరేజ్ స్థాపిత సామర్థ్యం సుమారు 160 గిగావాట్లు.
• ప్రధాన దేశాల్లో ఇవి ఉన్నాయి:

   

  • చైనా – సుమారు 66 గిగావాట్లు
  • జపాన్ – 21.8 గిగావాట్లు
  • అమెరికా – 18.9 గిగావాట్లు
  • యూరప్ – సుమారు 28 గిగావాట్లు
• ప్రపంచ బ్యాటరీ నిల్వ సామర్థ్యం సుమారు 270 గిగావాట్లుగా అంచనా వేశారు.
• 2025లో ప్రపంచవ్యాప్తంగా సుమారు 108 గిగావాట్ల కొత్త బ్యాటరీ నిల్వ సామర్థ్యాన్ని జోడించారు.
• 2025లో ప్రపంచవ్యాప్తంగా పెరిగిన బ్యాటరీ నిల్వలో చైనా వాటానే దాదాపు 60 శాతం ఉంది.

సవాళ్లు (Challenges)

• పునరుత్పాదక శక్తి వృద్ధితో పోలిస్తే భారతదేశ శక్తి నిల్వ విస్తరణ చాలా వెనుకబడి ఉంది.
• బ్యాటరీ నిల్వ ఇప్పటికీ దిగుమతి చేసుకున్న లిథియం-అయాన్ సెల్స్‌పైనే ఆధారపడి ఉంది.
• పంప్డ్ హైడ్రో ప్రాజెక్టులకు అనువైన భౌగోళిక పరిస్థితులు, పర్యావరణ అనుమతులు అవసరం.
• భారీ శక్తి నిల్వ ప్రాజెక్టులకు అధిక పెట్టుబడి అవసరం.
• బ్యాటరీ సరఫరా గొలుసులు భౌగోళిక రాజకీయ ప్రమాదాలకు గురయ్యే అవకాశం ఉంది.
• మారే పునరుత్పాదక విద్యుత్‌కు అనుగుణంగా గ్రిడ్ ప్రణాళికను మార్చుకోవాలి.
• బ్యాటరీల రీసైక్లింగ్ (Recycling), పారవేయడం వల్ల పర్యావరణ సమస్యలు తలెత్తవచ్చు.
• దీర్ఘకాలిక నిల్వ సాంకేతికత ఇంకా అభివృద్ధి దశలోనే ఉంది.

భవిష్యత్తు కార్యాచరణ (Way Forward)

• బీఈఎస్ఎస్ (BESS), పంప్డ్ హైడ్రో స్టోరేజ్ రెండింటి సామర్థ్యాన్ని పెంచాలి.
• దేశీయంగా బ్యాటరీ సెల్స్ తయారీని ప్రోత్సహించాలి.
• బ్యాటరీ సరఫరా గొలుసులను, కీలక ఖనిజాల (Critical minerals) వనరులను విస్తరించాలి.
• సోడియం-అయాన్ (Sodium-ion), ఫ్లో బ్యాటరీలు (Flow batteries), గ్రావిటీ స్టోరేజ్ లాంటి ప్రత్యామ్నాయాలపై పరిశోధనలకు మద్దతు ఇవ్వాలి.
• గ్రిడ్-స్థాయి నిల్వ సమీకరణ కోసం స్పష్టమైన విధానాలను అభివృద్ధి చేయాలి.
• శక్తి నిల్వతో ముడిపడి ఉన్న పునరుత్పాదక ఇంధన ప్రాజెక్టులను ప్రోత్సహించాలి.
• పర్యావరణ రక్షణ చర్యలతో పాటు పంప్డ్ స్టోరేజ్ ప్రాజెక్టులకు అనుమతుల ప్రక్రియను మెరుగుపరచాలి.
• బ్యాటరీల రీసైక్లింగ్, వృత్తాకార ఆర్థిక వ్యవస్థను (Circular economy) ప్రోత్సహించాలి.
• పరిశ్రమలకు 24 గంటల పాటు పునరుత్పాదక విద్యుత్‌ను అందించడానికి శక్తి నిల్వ వ్యవస్థలను ఉపయోగించాలి.
• డిజిటల్ అంచనా, స్మార్ట్ డిస్పాచ్ సిస్టమ్స్ (Smart dispatch systems) ద్వారా గ్రిడ్ నిర్వహణను బలోపేతం చేయాలి.

ముగింపు (Conclusion)

సౌర, పవన శక్తి రంగంలో భారతదేశం బలమైన పురోగతి సాధించింది. అయితే నమ్మకమైన విద్యుత్ సరఫరాను నిర్ధారించడానికి పునరుత్పాదక శక్తికి భారీ స్థాయిలో శక్తి నిల్వ అవసరం. గ్రిడ్ స్థిరత్వానికి, హెచ్చుతగ్గులను తగ్గించడానికి, 24 గంటల పాటు స్వచ్ఛమైన విద్యుత్‌ను అందించడానికి పంప్డ్ హైడ్రో, బ్యాటరీ నిల్వ వ్యవస్థలు చాలా కీలకం. భారతదేశం ఇప్పుడు నిల్వ మౌలిక సదుపాయాలు, దేశీయ బ్యాటరీల తయారీ, సరఫరా గొలుసు భద్రత, గ్రిడ్ ఆధునీకరణపై దృష్టి పెట్టాలి.