मान लें कि आप किसी बड़ी चीज़ का अध्ययन करना चाहते हैं - जैसे कि सामुदायिक पावर ग्रिड, एक विशाल पाइप प्रणाली, या पूरे संयुक्त राज्य अमेरिका में सड़क मार्ग - लेकिन इनमें से कोई भी मौजूद नहीं है, कम से कम अभी तक नहीं।यह सुनिश्चित करने के लिए कि वे सुरक्षित और कुशल होंगे, आप इन अदृश्य भूलभुलैयाओं का अध्ययन कैसे करते हैं?

अच्छा प्रश्न है, और इसका उत्तर यह है: आप इसे राष्ट्रीय नवीकरणीय ऊर्जा प्रयोगशाला (एनआरईएल) में एकीकृत ऊर्जा प्रणालियों पर उन्नत अनुसंधान (या संक्षेप में ARIES) नामक मंच पर करते हैं।

एनआरईएल के विशेषज्ञों ने एक शोध मंच बनाया है जो पूरे पावर ग्रिड के 3डी सिमुलेशन बना सकता है - चाहे मौजूदा या सैद्धांतिक - जिसमें हजारों या लाखों विभिन्न ऊर्जा प्रौद्योगिकियां शामिल हैं।उदाहरण के लिए, शोधकर्ता मौजूदा ग्रिड को इससे भर सकते हैंपवन वाली टर्बाइन,सौर पेनल्स, बैटरी, परमाणु सुविधाएं, इलेक्ट्रिक वाहन, या यहां तक ​​​​कि हमारे सेल फोन जैसे स्मार्ट डिवाइस, यह देखने के लिए कि वे हमारे भविष्य के ग्रिड को कैसे प्रभावित कर सकते हैं।

लेकिन हाल तक, एक ग्रिड पहेली टुकड़े का अच्छी तरह से प्रतिनिधित्व नहीं किया गया है।

"जो हिस्सा गायब है वह यह है: हम जल विद्युत उपकरणों का अनुकरण या प्रतिनिधित्व कैसे कर सकते हैं?"रॉब होव्सैपियन ने कहा, एयांत्रिक इंजीनियरएनआरईएल में और एक ARIES अनुसंधान सलाहकार जिन्होंने परिचय कराने में मदद कीपनबिजलीमंच में.

ARIES के साथ, शोधकर्ता लगभग किसी भी भविष्य के ग्रिड परिदृश्य के लिए योजना बना सकते हैं।उदाहरण के लिए: नवीकरणीय ऊर्जा की भारी मात्रा विभिन्न सामुदायिक ग्रिडों को कैसे प्रभावित कर सकती है?और पनबिजली हमारी बिजली प्रणाली को तूफान, कोल्ड स्नैप, साइबर हमले और अन्य व्यवधानों से निपटने में कैसे मदद कर सकती है?

होव्सैपियन ने कहा, "यह हमें उन 'क्या होगा अगर' परिदृश्यों को करने की अनुमति देता है।""वास्तविक दुनिया में, आप वहीं तक सीमित हैं जो वहां है।"

अब, हम जल विद्युत प्रौद्योगिकियों, जैसे जल विद्युत और अधिक उभरती समुद्री ऊर्जा (कभी-कभी इसे कहा जाता है) के बारे में "क्या होगा यदि" पूछ सकते हैंसमुद्री ऊर्जाक्योंकि यह अक्सर शक्तिशाली समुद्री लहरों, धाराओं और ज्वार से आता है, लेकिन यह नदी की धाराओं से भी ऊर्जा को संदर्भित कर सकता है)।

हालांकि बहुत अलग हैं, दोनों जल ऊर्जा प्रौद्योगिकियां पूर्वानुमानित ऊर्जा उत्पन्न करती हैं, जिससे वे अधिक परिवर्तनीय ऊर्जा स्रोतों के लिए एक भरोसेमंद भागीदार बन जाती हैंपवन ऊर्जाऔर सौर ऊर्जा.वे नवीकरणीय, साथ मेंऊर्जा भंडारण(बैटरी की तरह), काफी समय से ARIES का हिस्सा रहे हैं।मिश्रण में थोड़ा सा पानी छिड़कने का समय आ गया है।

ARIES के प्रयोगशाला कार्यक्रम प्रबंधक जेरी डेविस ने कहा, "अब जब हम जल विद्युत का अनुकरण करने के लिए ARIES का उपयोग कर सकते हैं, तो हम अधिक स्थानों और यहां तक ​​कि संभावित भविष्य की ऊर्जा प्रणालियों में अधिक परिदृश्यों का अध्ययन कर सकते हैं।""हम यथासंभव अधिक से अधिक नवीकरणीय उत्पादन स्रोतों का प्रतिनिधित्व करना चाहते हैं।"

लेकिन यह सुनने में जितना लग सकता है उससे कहीं अधिक कठिन है।

एक जलविद्युत सिम्युलेटर सुदूर अलास्का गांव की मदद करता है

जब मछुआरे अलास्का के सुदूर गांव कोर्डोवा में बंदरगाह पर लौटते हैं, तो वे सैकड़ों मिनी-चर्च शिखरों के समान मस्तूल स्पाइक्स से भरे एक कोव में प्रवेश करते हैं।

वे मछुआरे - और कॉर्डोवा में बहुत सारे हैं - सैल्मन, हैलिबट, रॉकफिश और ट्राउट लाते हैं, लेकिन कुछ कम वांछनीय भी हैं: 400% की वृद्धिऊर्जा की मांग, जो छोटे गांव के माइक्रोग्रिड पर दबाव डाल सकता है, एक स्टैंडअलोन बिजली प्रणाली जो सिर्फ दो जलविद्युत संयंत्रों और डीजल जनरेटर पर निर्भर करती है (और डीजल को अक्सर बड़े खर्च पर उड़ाया या नाव से भेजा जाना चाहिए)।

और यह एक समस्या है.

कॉर्डोवा का माइक्रोग्रिड और इससे जुड़ी हर चीज, जिसमें अस्पताल और घर भी शामिल हैं, ग्रीष्मकालीन मछली बोनांजा और अलास्का की खतरनाक ठंडी सर्दियों के साथ-साथ हिमस्खलन और सूखे जैसी चरम मौसम की घटनाओं के कारण ऊर्जा की मांग में बढ़ोतरी के प्रति संवेदनशील है।गाँव को इन सभी परिवर्तनों के साथ अपने माइक्रोग्रिड को बॉब और बुनाई करने के लिए नए तरीकों के समाधान की आवश्यकता थी, ताकि वे मांग के अनुसार ऊर्जा आपूर्ति का मिलान कर सकें, खासकर जब उनकी अर्थव्यवस्था या जीवन इस पर निर्भर हो।

लेकिन आप ऐसी महत्वपूर्ण प्रणाली के साथ केवल छेड़छाड़ नहीं कर सकते, यह आशा करते हुए कि आपके हेरफेर से ब्लैकआउट या अपूरणीय क्षति नहीं होगी।न ही आप किसी ऐसी चीज़ का अध्ययन कर सकते हैं जो अस्तित्व में नहीं है, जैसे बैटरी या सौर पैनल जो अभी तक स्थापित नहीं किए गए हैं।

यहीं पर एनआरईएल और एरीज़ आते हैं।

गाँव थाARIES के जलविद्युत अनुकरण मंच से सीधे लाभान्वित होने वाले पहले समुदायों में से एक, जो, ARIES के बाकी हिस्सों की तरह, शहर के ऊर्जा उपकरणों के मकड़ी के जाल को सटीक रूप से अनुकरण करने के लिए हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर पर निर्भर करता है।

ARIES के सॉफ़्टवेयर प्रोग्राम, जो वास्तविक दुनिया के डेटा पर बने हैं, वास्तविक ग्रिड (जैसे कॉर्डोवा के माइक्रोग्रिड) की नकल कर सकते हैं, इसलिए शोधकर्ता कंप्यूटर सिमुलेशन की सुरक्षा में कॉर्डोवा प्रणाली में हेरफेर कर सकते हैं।जल्द ही, ARIES जल विद्युत जनरेटर जैसे वास्तविक हार्डवेयर को भी इन आभासी सिमुलेशन से जोड़ने में सक्षम होगा ताकि सिस्टम वास्तविक तकनीक से लाइव फीडबैक प्राप्त कर सके और उससे सीख सके।

जलविद्युत के लिए, ARIES की सिमुलेशन क्षमता विशेष रूप से मूल्यवान है।हालाँकि शोधकर्ता प्रयोगशाला क्षेत्र स्थल पर प्रायोगिक सौर पैनल और पवन टरबाइन स्थापित कर सकते हैं, लेकिन वे जलविद्युत संयंत्रों की नकल नहीं कर सकते हैं - वे बस बहुत बड़े हैं और कुछ नदी स्थलों या भूगोल के लिए बहुत विशिष्ट हैं।

इसके बजाय, एनआरईएल के एक वरिष्ठ शोध इंजीनियर मयंक पनवार और होवसेपियन ने वह बनाया जिसे वे कहते हैंरीयल-टाइम हाइड्रोपावर इम्यूलेशन प्लेटफ़ॉर्म, जो वास्तविक समय में वास्तविक दुनिया की जलविद्युत सुविधाओं की नकल कर सकता है - जलविद्युत सिम्युलेटर में एक सेकंड वास्तविक दुनिया में एक सेकंड के बराबर होता है।आज तक, उनका 2.5-मेगावाट एमुलेटर अपने सिमुलेशन को सूचित करने के लिए वास्तविक जलविद्युत संयंत्रों (कॉर्डोवा सहित) के डेटा का उपयोग करता है।

होव्सैपियन ने कहा, "जैसा कि हम ARIES में अधिक से अधिक प्रौद्योगिकियां जोड़ते हैं और ग्रिड के साथ अधिक से अधिक परिवर्तनशीलता और अनिश्चितता होती है, जैसे पवन और सौर, हाइड्रो ग्रिड को स्थिरता प्रदान करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाएगा।""लेकिन हम इसे कैसे मापेंगे? ऐसा करने के लिए मेष राशि हमारे लिए एक आदर्श वातावरण होगा।"

ARIES के साथ, होव्सैपियन अधिक "क्या होगा यदि" प्रश्न पूछ सकता है, जैसे कि क्या होगा यदि कॉर्डोवा में इस जलविद्युत संयंत्र को 1 के बजाय 10-मेगावाट बैटरी या 3 मेगावाट सौर पैनलों के साथ जोड़ा जाए?और ये परिवर्तन ग्रिड की विश्वसनीयता को कैसे प्रभावित करते हैं?ARIES को धन्यवाद, कॉर्डोवा के पास उनके उत्तर हैं - और एक अधिक लचीला ग्रिड भी है।

होव्सैपियन ने कहा, दुनिया में कोई भी अन्य प्रणाली इस तरह के प्लग-एंड-प्ले सिमुलेशन को पूरा नहीं कर सकती है।

और यह सिर्फ जलविद्युत नहीं है जिससे लाभ होता है।

समुदायों तक शीघ्रता से समुद्री ऊर्जा पहुँचाना

समुद्री ऊर्जा अभी भी विकास के प्रारंभिक चरण में है, लेकिन ये प्रौद्योगिकियां उन समुदायों के लिए स्वच्छ ऊर्जा के मूल्यवान स्रोत हो सकती हैं जिनके पास पर्याप्त बहता पानी है और बहुत कम है।कॉर्डोवा की तरह, अलास्का का इगिउगिग गांव भी डीजल ईंधन के महंगे शिपमेंट पर निर्भर है।जब मौसम खराब होता है तो मेन के तट पर कई द्वीप समुदाय स्थिर बिजली बनाए रखने के लिए संघर्ष करते हैं।

हवाई में समुदाय, जहां ऊर्जा की लागत आम तौर पर देश के बाकी हिस्सों की तुलना में अधिक है, अक्सर महंगे आयातित ईंधन पर भी निर्भर होते हैं।

और फिर भी, इन तीनों क्षेत्रों में एक शक्तिशाली चीज़ समान है: भारी मात्रा में पानी।नदी की धाराओं, लहरों और ज्वार से ऊर्जा के साथ, प्रत्येक समुदाय अपनी ऊर्जा लचीलापन में सुधार कर सकता है और संभावित रूप से अपने स्वच्छ ऊर्जा लक्ष्यों को भी प्राप्त कर सकता है।

बस एक ही समस्या है: इससे पहले कि समुदाय इन नए उपकरणों में से किसी एक को स्थापित करने का विकल्प चुनें, उन्हें अधिक आत्मविश्वास की आवश्यकता है कि प्रौद्योगिकियां उनके वादे को पूरा कर सकती हैं - और यह वही है जो ARIES प्रदान कर सकता है।

डेविस ने कहा, "हमारे मिशन का एक बड़ा हिस्सा ऊर्जा प्रौद्योगिकियों को जोखिम से मुक्त करना है, इसलिए समुदाय उन्हें तैनात करने में सहज हैं।"

एनआरईएल में, शोधकर्ता समुद्री ऊर्जा प्रौद्योगिकियों का अध्ययन कर रहे हैं "यह सुनिश्चित करने के लिए कि क्षेत्र में चीजें विफल न हों," प्रयोगशाला में एक शोध इंजीनियर कुमारगुरु प्रभाकर ने कहा।"भले ही एक छोटी नदी का जनरेटर एक छोटे से घर को बिजली दे रहा हो, यह ग्रिड को बिजली दे रहा है, इसलिए आपको यह सुनिश्चित करना होगा कि यह सुरक्षित है।"

और उसके लिए - और अधिक जटिल विश्लेषणों के लिए - उसे ARIES की आवश्यकता है।

फिलहाल, प्रभाकर इस बात की जांच कर रहे हैं कि समुद्री ऊर्जा प्रौद्योगिकियां पहले से मौजूद ग्रिडों में कैसे फिट होती हैं।धाराएँ सुसंगत होती हैं, लेकिन नदियाँ अभी भी ठंड और सूखे के अधीन हैं।लहरें और ज्वार पूर्वानुमानित होते हैं लेकिन हमेशा पूरे दिन या वर्ष भर में समान मात्रा में शक्ति उत्पन्न नहीं करते हैं।

ARIES के साथ, प्रभाकर यह आकलन कर सकते हैं कि ये विविधताएं विभिन्न बिजली प्रणालियों को कैसे प्रभावित कर सकती हैं और क्या अन्य समाधान, जैसे हरित हाइड्रोजन के रूप में संग्रहीत ऊर्जा, इन उतार-चढ़ाव को संतुलित कर सकते हैं।

मेष राशि वालों के लिए सबसे बड़ा उपहार समय हो सकता है।प्रभाकर ने कहा, पिछले दशक में शोधकर्ताओं को नई ऊर्जा प्रौद्योगिकियों को मान्य करने में वर्षों लग जाते थे।लेकिन अब, ARIES के साथ, विशेषज्ञ उस प्रक्रिया को काफी तेज़ कर सकते हैं (ARIES और भी अधिक डेटा, क्षमताएं और उत्तर प्राप्त करने के लिए अन्य राष्ट्रीय प्रयोगशालाओं में समान सिमुलेटर के साथ भी जुड़ सकते हैं)।

समुद्री ऊर्जा प्रौद्योगिकियों के विकास में तेजी लाने के लिए गति विशेष रूप से महत्वपूर्ण है ताकि वे जल्द से जल्द जलवायु परिवर्तन से लड़ने में मदद कर सकें।

प्रभाकर ने कहा, "अगर किसी के पास जल विद्युत जोड़ने का विचार आता है, तो उन्हें 12 महीने से कम समय में इसे तैनात करने में सक्षम होना चाहिए।"

होव्सैपियन ने कहा, "यह रोमांचक है।""बहुत सारे बदलाव आ रहे हैं और ARIES हमें तैयारी में मदद कर सकता है।"