रीजनरेटिव ब्रेकिंग

संदर्भ

वर्ल्डवाइड मार्केट रिपोर्ट्स (Worldwide Market Reports) द्वारा “रीजेनरेटिव ब्रेकिंग एनर्जी एब्जॉर्प्शन डिवाइस मार्केट 2024” (Regenerative Braking Energy Absorption Device Market 2024) पर जारी नवीनतम शोध अध्ययन में कहा गया है कि पूर्वानुमान अवधि 2024-2031 के दौरान इस बाजार में भारी वृद्धि देखी जाएगी। 

• यह रिपोर्ट बाजार के आकार, हिस्सेदारी, विकास, अवसर, प्रतिस्पर्द्धी परिदृश्य, विश्लेषण, खंडों और उप-खंडों और पूर्वानुमान का गहन विश्लेषण प्रस्तुत करती है।

रीजेनरेटिव ब्रेकिंग (Regenerative Braking) के बारे में 

रीजेनरेटिव ब्रेकिंग इलेक्ट्रिक वाहनों में एक महत्त्वपूर्ण तंत्र है, जो उनकी ऊर्जा उपयोग दक्षता को बढ़ाता है।

• एक ब्रेक सिस्टम: रीजेनरेटिव ब्रेकिंग डायनमिक ब्रेकिंग का एक प्रकार है। इस प्रणाली को पहियों की गतिज ऊर्जा को ऐसे रूप में परिवर्तित करने के लिए डिजाइन किया गया है, जिसे संगृहीत किया जा सके और अन्य उद्देश्यों के लिए उपयोग किया जा सके।
  • इन प्रणालियों को गतिज ऊर्जा पुनर्प्राप्ति प्रणालियाँ (Kinetic Energy Recovery Systems) भी कहा जाता है।

• प्रयुक्त विधियाँ: रीजेनरेटिव ब्रेकिंग प्रणालियों में ऊर्जा रूपांतरण की कई विधियाँ हैं जिनमें स्प्रिंग, फ्लाईव्हील, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक और हाइड्रोलिक शामिल हैं।
• क्रियाविधि: रीजेनरेटिव ब्रेकिंग के दौरान, मोटर एक जनरेटर के रूप में कार्य करता है तथा यांत्रिक ऊर्जा को वापस विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है।
  • इलेक्ट्रिक वाहन में, वाहन के ब्रेक लगाने पर विद्युत धारा उत्पन्न होगी, जिसे बैटरी में अलग से संगृहीत किया जाता है। कुछ अन्य वाहनों, विशेष रूप से ट्रेनों में, करंट को ट्रैक्शन मोटर में वापस भेजा जाता है।
  • जब इलेक्ट्रिक वाहन चलता है, तो बैटरी एक इलेक्ट्रिक मोटर को शक्ति प्रदान करती है, जो वाहन को आगे बढ़ाती है, विद्युत को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करती है। इस मोटर को ट्रैक्शन मोटर कहा जाता है।

• महत्त्व: यह एक ऐसी प्रक्रिया का निर्माण करता है, जिसमें वाहन के पहियों को दी गई ऊर्जा का कम-से-कम कुछ हिस्सा उस स्थिति में पुनः प्राप्त किया जा सकता है, जब वाहन को इसकी आवश्यकता नहीं होती है।

रीजेनरेटिव ब्रेकिंग के नुकसान

यद्यपि यह एक सरल ऊर्जा पुनर्प्राप्ति तंत्र है, रीजेनरेटिव ब्रेकिंग के कुछ नकारात्मक पहलू भी हैं।

• पारंपरिक प्रणाली की आवश्यकता: इलेक्ट्रिक वाहन को रोकने के लिए अक्सर यह तरीका सामूहिक रूप से कार्य करता है। इसे पारंपरिक प्रणाली के साथ इस्तेमाल किया जाना चाहिए, जो गतिज ऊर्जा का कुछ हिस्सा ऊष्मा के रूप में नष्ट कर देती है।
  • सर्किट की अधिकतम रिचार्जिंग दर और बैटरी की क्षमता के कारण, विद्युत चुंबकीय प्रकार के RBS से ब्रेकिंग बल हमेशा सीमित होता है। इसलिए, वाहन से अतिरिक्त ऊर्जा को परिवर्तित करने के लिए पारंपरिक घर्षण ब्रेक प्रणाली की आवश्यकता होती है।
  •  घर्षण ब्रेक RBS विफलता की स्थिति में ब्रेक लगाने की क्षमता की हानि को भी रोक सकता है।
• बैकस्लाइडिंग पर (On Backsliding): वाहनों को नीचे की ओर बैकस्लाइडिंग से रोकने के लिए भी ऐसी प्रणाली की आवश्यकता होती है, जिसे कई रीजेनरेटिव ब्रेक नहीं रोक पाएँगे।
• ऊर्जा और ईंधन खपत पर प्रभाव: RBS को केवल ड्राइविंग पहियों पर ही स्थापित किया जा सकता है क्योंकि ऊर्जा वसूली के लिए ड्राइव ट्रेन की आवश्यकता होती है। जब तक वाहन ऑल व्हील ड्राइव मॉडल न हो, तब तक अपशिष्ट ऊष्मा में उल्लेखनीय कमी नहीं आती है।
  • यद्यपि RBS स्टार्ट-एंड-स्टॉप ड्राइविंग स्थितियों के तहत ईंधन अर्थव्यवस्था में सुधार कर सकता है, लेकिन राजमार्ग पर यात्रा के दौरान ईंधन की खपत पर इसका नकारात्मक प्रभाव पड़ सकता है।
  • जैसे-जैसे वाहन का वेग घटता है, रीजेनरेटिव ब्रेक ऊर्जा की मात्रा को पुनः प्राप्त कर सकता है। स्टॉप-स्टार्ट ट्रैफिक में इलेक्ट्रिक वाहन की ऊर्जा-उपयोग दक्षता के लिए रीजेनरेटिव ब्रेक लाभकारी हो सकता है।
• नियंत्रण इकाइयों पर विश्वसनीयता: RBS के डिजाइन में RBS के संचालन को समायोजित करने के लिए विभिन्न प्रकार के सेंसर और नियंत्रण इकाइयाँ शामिल हैं।
  • इन विद्युत भागों की विश्वसनीयता की चिंता को नजरअंदाज नहीं किया जाना चाहिए।

ऊर्जा पुनर्प्राप्त करने के अन्य तरीके

ऊर्जा पुनः प्राप्त करने के लिए निम्नलिखित दो तरीके सुझाए गए हैं

• बैटरी या सुपरकैपेसिटर (Battery or Supercapacitor): रीजेनरेटिव ब्रेक का डिजाइन उस ऊर्जा रूप पर निर्भर करता है, जिसमें पहियों से यांत्रिक ऊर्जा को परिवर्तित किया जाना है। एक इलेक्ट्रिक वाहन इसे जनरेटर में प्रवाहित करता है और करंट प्राप्त करता है, जिसे बैटरी या सुपरकैपेसिटर में संगृहीत किया जाता है।
• फ्लाईव्हील (Flywheels): यांत्रिक ऊर्जा का उपयोग घूमने वाले फ्लाईव्हील की कोणीय गति को बढ़ाने के लिए किया जा सकता है। फ्लाईव्हील विशेष रूप से उपयोगी हैं क्योंकि वे ऐसी अन्य प्रणालियों की तुलना में बहुत तेजी से ऊर्जा प्राप्त कर सकते हैं।
  • गति में प्रत्येक इकाई वृद्धि के लिए, वे तेजी से अधिक ऊर्जा भी संग्रहित करते हैं। फ्लाईव्हील को इसके आउटपुट को प्रबंधित या बढ़ाने के लिए रेसिप्रोकेटिंग इंजन से जोड़ा जा सकता है, जैसे कि फॉर्मूला वन रेसिंग में, या पनडुब्बियों और उपग्रहों को नेविगेट करने में मदद करने के लिए जाइरोस्कोप से जोड़ा जा सकता है।

ब्रेकिंग (Braking) के बारे में ब्रेक लगाना वह तंत्र है, जिसके द्वारा गतिमान मोटर वाहन की गति धीमी हो जाती है। गतिज ऊर्जा का कम होना: तेज गति से चलने वाले वाहन में धीमी गति से चलने वाले वाहन की तुलना में अधिक गतिज ऊर्जा होती है, इसलिए ब्रेक लगाने की प्रक्रिया वाहन से (अधिकांशतः) गतिज ऊर्जा को हटा देती है। ऊर्जा संरक्षण के नियम का अर्थ है कि हटाई गई इस ऊर्जा को कहीं-न-कहीं जाना ही होगा। उदाहरण: डिस्क ब्रेक एक प्रकार का यांत्रिक ब्रेक है, जो घूमते पहियों से जुड़ी डिस्क के खिलाफ ब्रेक पैड को दबाकर कार्य करता है और पहियों की कुछ गतिज ऊर्जा को ऊष्मा में परिवर्तित करने के लिए घर्षण का उपयोग करता है।  यही कारण है कि ऊष्मा के बेहतर ढंग से निष्कासन के लिए डिस्क ब्रेक की डिस्क में छेद किए जाते हैं।  प्रेरण ब्रेक (Induction Brake): एक चुंबक घूमते हुए पहिए में वृत्ताकार विद्युत धाराएँ प्रेरित करता है और ये धाराएँ अपना स्वयं का चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती हैं, जो बाहरी चुंबक के चुंबकीय क्षेत्र का विरोध करता है, जो पहिए पर खिंचाव की तरह कार्य करता है और इसे धीमा करने के लिए मजबूर करता है। ऊष्मा के संदर्भ में, धातु वृत्ताकार धाराओं के प्रवाह का प्रतिरोध करती है और ऊष्मा का क्षय करती है। रिओस्टेटिक ब्रेकिंग: विद्युत धारा को प्रतिरोधकों की एक शृंखला में भेजा जाता है, जो विद्युत ऊर्जा को ऊष्मा के रूप में नष्ट कर देती है। यदि प्राप्त विद्युत ऊर्जा को तुरंत संगृहीत या उपयोग नहीं किया जा सकता है तो किसी वाहन के लिए रीजेनरेटिव और रिओस्टेटिक ब्रेकिंग दोनों का होना अक्सर आवश्यक होता है। एक मोटर, जनरेटर कैसे बन जाती है? मोटर विद्युत ऊर्जा को घूर्णन गति में परिवर्तित करती है और जनरेटर में, बाह्य स्रोत से यांत्रिक ऊर्जा को रोटर में भेजकर स्टेटर में धारा प्रेरित की जा सकती है। निर्माण: एक मोटर के दो आवश्यक भाग होते हैं: रोटर (वह चीज जो घूमती है) और स्टेटर (वह चीज जो स्थिर होती है)। एक प्रारंभिक डिजाइन में, स्टेटर में स्थायी चुंबक या विद्युत चुंबक होते हैं, जबकि रोटर में धारावाहक तार होते हैं, जो लूप में चारों ओर कुंडलित होते हैं। स्टेटर रोटर के चारों ओर होता है। कार्य प्रणाली: जब एक आवेशित कण, जैसे इलेक्ट्रॉन, चुंबकीय क्षेत्र के अंदर गति करता है, तो क्षेत्र कण पर एक बल लगाता है जिसे लॉरेंज बल (Lorentz force) कहा जाता है। जिस तार में इलेक्ट्रॉन घूम रहा है उस तार को बल धक्का देगा या खींचेगा यह विद्युत धारा की दिशा पर निर्भर करता है। कुंडली के दोनों सिरों पर धारा विपरीत दिशाओं में बहती है, इसलिए स्टेटर द्वारा लगाया गया चुंबकीय क्षेत्र कुंडली के एक सिरे पर धक्का देगा और दूसरे सिरे पर खींचेगा। ये विरोधी बल रोटर के दोनों किनारों पर तब तक कार्य करते रहेंगे जब तक कि तार पर वोल्टेज स्थिर न हो जाए। आउटपुट: इन दो विन्यासों के बीच ट्रैक्शन मोटर को स्विच करके, एक इलेक्ट्रिक (या हाइब्रिड) वाहन रीजेनरेटिव ब्रेकिंग को लागू कर सकता है।

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