বিগত 50 বছরে, বিশ্বব্যাপী বিদ্যুতের ব্যবহার ক্রমাগত বৃদ্ধি পেয়েছে, 2021 সালে প্রায় 25,300 টেরাওয়াট-ঘণ্টা আনুমানিক ব্যবহার হয়েছে। শিল্প 4.0-এর দিকে রূপান্তরের সাথে, সারা বিশ্বে শক্তির চাহিদা বৃদ্ধি পেয়েছে। এই সংখ্যাগুলি প্রতি বছর বাড়ছে, শিল্প এবং অন্যান্য অর্থনৈতিক খাতের বিদ্যুতের প্রয়োজনীয়তা অন্তর্ভুক্ত নয়। গ্রিনহাউস গ্যাসের অত্যধিক নির্গমনের কারণে এই শিল্প স্থানান্তর এবং উচ্চ-বিদ্যুতের ব্যবহার আরও স্পষ্ট জলবায়ু পরিবর্তনের প্রভাবের সাথে মিলিত হয়। বর্তমানে, বেশিরভাগ বিদ্যুৎ উৎপাদন কেন্দ্র এবং সুবিধাগুলি এই ধরনের চাহিদা মেটাতে জীবাশ্ম জ্বালানি উত্সের (তেল এবং গ্যাস) উপর প্রচুর নির্ভর করে। এই জলবায়ু উদ্বেগগুলি প্রচলিত পদ্ধতি ব্যবহার করে অতিরিক্ত শক্তি উৎপাদন নিষিদ্ধ করে। এইভাবে, পুনর্নবীকরণযোগ্য উত্স থেকে শক্তির একটি অবিচ্ছিন্ন এবং নির্ভরযোগ্য সরবরাহ নিশ্চিত করার জন্য দক্ষ এবং নির্ভরযোগ্য শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থার বিকাশ ক্রমশ গুরুত্বপূর্ণ হয়ে উঠেছে।

জ্বালানি খাত পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তি বা "সবুজ" সমাধানের দিকে সরে গিয়ে সাড়া দিয়েছে। উত্তরণটি উন্নত উত্পাদন কৌশল দ্বারা সাহায্য করা হয়েছে, উদাহরণস্বরূপ বায়ু টারবাইন ব্লেডগুলির আরও দক্ষ উত্পাদনের দিকে পরিচালিত করে। এছাড়াও, গবেষকরা ফটোভোলটাইক কোষগুলির দক্ষতা উন্নত করতে সক্ষম হয়েছেন, যার ফলে প্রতি ব্যবহারের ক্ষেত্রে ভাল শক্তি উৎপাদন হয়। 2021 সালে, সৌর ফটোভোলটাইক (PV) উত্স থেকে বিদ্যুৎ উৎপাদন উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পেয়েছে, যা রেকর্ড 179 TWh-এ পৌঁছেছে এবং 2020-এর তুলনায় 22% বৃদ্ধির প্রতিনিধিত্ব করছে। সোলার PV প্রযুক্তি এখন বিশ্বব্যাপী বিদ্যুৎ উৎপাদনের 3.6% অংশ এবং বর্তমানে তৃতীয় বৃহত্তম নবায়নযোগ্য জলবিদ্যুৎ এবং বায়ুর পরে শক্তির উত্স।

যাইহোক, এই অগ্রগতিগুলি পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তি সিস্টেমের অন্তর্নিহিত ত্রুটিগুলির কিছু সমাধান করে না, প্রধানত প্রাপ্যতা। এই পদ্ধতিগুলির বেশিরভাগই কয়লা এবং তেল বিদ্যুৎকেন্দ্র হিসাবে চাহিদা অনুযায়ী শক্তি উত্পাদন করে না। সূর্যের বিকিরণ কোণ এবং পিভি প্যানেলের অবস্থানের উপর নির্ভর করে বিভিন্নতার সাথে সৌর শক্তির আউটপুটগুলি সারা দিন পাওয়া যায়। এটি রাতে কোন শক্তি উৎপাদন করতে পারে না যখন শীতের মৌসুমে এবং খুব মেঘলা দিনে এর উৎপাদন উল্লেখযোগ্যভাবে কমে যায়। বায়ু শক্তি বাতাসের গতির উপর নির্ভর করে ওঠানামা থেকেও ক্ষতিগ্রস্ত হয়। অতএব, কম আউটপুট সময়কালে শক্তি সরবরাহ বজায় রাখার জন্য এই সমাধানগুলিকে শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থার সাথে সংযুক্ত করা দরকার।

শক্তি সঞ্চয় সিস্টেম কি?

শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থা পরবর্তী পর্যায়ে ব্যবহার করার জন্য শক্তি সঞ্চয় করতে পারে। কিছু ক্ষেত্রে, সঞ্চিত শক্তি এবং প্রদত্ত শক্তির মধ্যে শক্তি রূপান্তর হবে। সবচেয়ে সাধারণ উদাহরণ হল বৈদ্যুতিক ব্যাটারি যেমন লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি বা সীসা-অ্যাসিড ব্যাটারি। তারা ইলেক্ট্রোড এবং ইলেক্ট্রোলাইটের মধ্যে রাসায়নিক বিক্রিয়ার মাধ্যমে বৈদ্যুতিক শক্তি সরবরাহ করে।

ব্যাটারি, বা BESS (ব্যাটারি শক্তি স্টোরেজ সিস্টেম), দৈনন্দিন জীবনের অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহৃত সবচেয়ে সাধারণ শক্তি সঞ্চয় পদ্ধতির প্রতিনিধিত্ব করে। অন্যান্য স্টোরেজ সিস্টেম রয়েছে যেমন জলবিদ্যুৎ কেন্দ্র যা বাঁধে সঞ্চিত জলের সম্ভাব্য শক্তিকে বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তর করে। নিচের পানি টারবাইনের ফ্লাইহুইল ঘুরিয়ে দেবে যা বৈদ্যুতিক শক্তি উৎপন্ন করে। আরেকটি উদাহরণ হল সংকুচিত গ্যাস, মুক্তির পর গ্যাসটি টারবাইন উৎপাদনকারী শক্তির চাকা ঘুরিয়ে দেবে।

অন্যান্য স্টোরেজ পদ্ধতি থেকে ব্যাটারিগুলিকে যা আলাদা করে তা হল তাদের কার্যকারিতার সম্ভাব্য ক্ষেত্র। ছোট ডিভাইস এবং অটোমোবাইল পাওয়ার সাপ্লাই থেকে শুরু করে গৃহস্থালী অ্যাপ্লিকেশন এবং বড় সৌর খামারগুলিতে, ব্যাটারিগুলি যে কোনও অফ-গ্রিড স্টোরেজ অ্যাপ্লিকেশনের সাথে নির্বিঘ্নে একত্রিত করা যেতে পারে। অন্যদিকে, জলবিদ্যুৎ এবং সংকুচিত বায়ু পদ্ধতিতে স্টোরেজের জন্য খুব বড় এবং জটিল অবকাঠামো প্রয়োজন। এটি খুব উচ্চ খরচের দিকে পরিচালিত করে যার জন্য এটি ন্যায়সঙ্গত হওয়ার জন্য খুব বড় অ্যাপ্লিকেশনের প্রয়োজন হয়।

অফ-গ্রিড স্টোরেজ সিস্টেমের জন্য কেস ব্যবহার করুন।

পূর্বে উল্লিখিত হিসাবে, অফ-গ্রিড স্টোরেজ সিস্টেমগুলি সৌর এবং বায়ু শক্তির মতো নবায়নযোগ্য শক্তি পদ্ধতির ব্যবহার এবং নির্ভরতাকে সহজতর করতে পারে। তবুও, অন্যান্য অ্যাপ্লিকেশন রয়েছে যা এই ধরনের সিস্টেমগুলি থেকে ব্যাপকভাবে উপকৃত হতে পারে

সিটি পাওয়ার গ্রিডগুলির লক্ষ্য প্রতিটি শহরের সরবরাহ এবং চাহিদার উপর ভিত্তি করে সঠিক পরিমাণে বিদ্যুৎ সরবরাহ করা। প্রয়োজনীয় শক্তি সারা দিন ওঠানামা করতে পারে। অফ-গ্রিড স্টোরেজ সিস্টেমগুলি ওঠানামা কমাতে এবং সর্বোচ্চ চাহিদার ক্ষেত্রে আরও স্থিতিশীলতা প্রদান করতে ব্যবহৃত হয়েছে। একটি ভিন্ন দৃষ্টিকোণ থেকে, অফ-দ্য গ্রিড স্টোরেজ সিস্টেমগুলি প্রধান পাওয়ার গ্রিডে বা নির্ধারিত রক্ষণাবেক্ষণের সময়কালে কোনও অপ্রত্যাশিত প্রযুক্তিগত ত্রুটির জন্য ক্ষতিপূরণ দিতে অত্যন্ত উপকারী হতে পারে। তারা বিকল্প শক্তির উত্স অনুসন্ধান না করেই শক্তির প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে পারে। কেউ উদাহরণ স্বরূপ উল্লেখ করতে পারে 2023 সালের ফেব্রুয়ারির শুরুতে টেক্সাসের বরফের ঝড় যা প্রায় 262,000 লোককে বিদ্যুৎহীন রেখেছিল, যখন কঠিন আবহাওয়ার কারণে মেরামত বিলম্বিত হয়েছিল।

বৈদ্যুতিক যানবাহন আরেকটি অ্যাপ্লিকেশন। গবেষকরা ব্যাটারির আয়ুষ্কাল এবং শক্তির ঘনত্ব বাড়াতে ব্যাটারি উত্পাদন এবং চার্জিং/ডিসচার্জিং কৌশলগুলিকে অপ্টিমাইজ করার জন্য প্রচুর প্রচেষ্টা করেছেন। লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি এই ছোট বিপ্লবের অগ্রভাগে রয়েছে এবং নতুন বৈদ্যুতিক গাড়ির পাশাপাশি বৈদ্যুতিক বাসেও ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়েছে। এই ক্ষেত্রে আরও ভাল ব্যাটারি একটি বড় মাইলেজের দিকে নিয়ে যেতে পারে তবে সঠিক প্রযুক্তির সাথে চার্জ করার সময়ও কমিয়ে দিতে পারে।

অন্যান্য প্রযুক্তিগত অগ্রগতি যেমন ইউএভি এবং মোবাইল রোবটগুলি ব্যাটারি বিকাশ থেকে ব্যাপকভাবে উপকৃত হয়েছে। সেখানে গতি কৌশল এবং নিয়ন্ত্রণ কৌশলগুলি ব্যাটারির ক্ষমতা এবং প্রদত্ত শক্তির উপর অনেক বেশি নির্ভর করে।

একটি BESS কি

BESS বা ব্যাটারি এনার্জি স্টোরেজ সিস্টেম হল একটি এনার্জি স্টোরেজ সিস্টেম যা শক্তি সঞ্চয় করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। এই শক্তি প্রধান গ্রিড থেকে বা নবায়নযোগ্য শক্তির উত্স যেমন বায়ু শক্তি এবং সৌর শক্তি থেকে আসতে পারে। এটি বিভিন্ন কনফিগারেশনে সাজানো একাধিক ব্যাটারির সমন্বয়ে গঠিত (সিরিজ/সমান্তরাল) এবং প্রয়োজনীয়তার উপর ভিত্তি করে আকার। এগুলি একটি বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল করার সাথে সংযুক্ত থাকে যা ব্যবহারের জন্য ডিসি পাওয়ারকে এসি পাওয়ারে রূপান্তর করতে ব্যবহৃত হয়। একটি ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেম (BMS) ব্যাটারির অবস্থা এবং চার্জিং/ডিসচার্জিং অপারেশন নিরীক্ষণ করতে ব্যবহৃত হয়।

অন্যান্য এনার্জি স্টোরেজ সিস্টেমের তুলনায়, এগুলি স্থাপন/সংযোগ করার জন্য বিশেষভাবে নমনীয় এবং অত্যন্ত ব্যয়বহুল পরিকাঠামোর প্রয়োজন হয় না, তবে তারা এখনও যথেষ্ট খরচে আসে এবং ব্যবহারের উপর ভিত্তি করে আরও নিয়মিত রক্ষণাবেক্ষণের প্রয়োজন হয়।

BESS সাইজিং এবং ব্যবহারের অভ্যাস

ব্যাটারি এনার্জি স্টোরেজ সিস্টেম ইনস্টল করার সময় মোকাবেলা করার জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ পয়েন্ট হল সাইজিং। কত ব্যাটারি প্রয়োজন? কি কনফিগারেশনে? কিছু ক্ষেত্রে, ব্যাটারির ধরন ব্যয় সাশ্রয় এবং দক্ষতার ক্ষেত্রে দীর্ঘমেয়াদে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করতে পারে

এটি একটি কেস-বাই-কেস ভিত্তিতে করা হয় কারণ অ্যাপ্লিকেশনগুলি ছোট পরিবার থেকে বড় শিল্প কারখানা পর্যন্ত হতে পারে।

ছোট পরিবারের জন্য সবচেয়ে সাধারণ নবায়নযোগ্য শক্তির উৎস, বিশেষ করে শহুরে এলাকায়, ফটোভোলটাইক প্যানেল ব্যবহার করে সৌরশক্তি। প্রকৌশলী সাধারণভাবে পরিবারের গড় বিদ্যুৎ খরচ বিবেচনা করবেন এবং নির্দিষ্ট অবস্থানের জন্য সারা বছর ধরে সৌর বিকিরণ মূল্যায়ন করবেন। বছরের সর্বনিম্ন সৌর বিদ্যুত সরবরাহের সময় ব্যাটারির সংখ্যা এবং তাদের গ্রিড কনফিগারেশন সম্পূর্ণরূপে নিষ্কাশন না করে পরিবারের চাহিদার সাথে মেলে। এটি মূল গ্রিড থেকে সম্পূর্ণ শক্তি স্বাধীনতার একটি সমাধান অনুমান করছে।

চার্জের একটি অপেক্ষাকৃত মাঝারি অবস্থা রাখা বা ব্যাটারি সম্পূর্ণরূপে ডিসচার্জ না করা এমন কিছু যা প্রথমে প্রতি স্বজ্ঞাত হতে পারে। সর্বোপরি, কেন একটি স্টোরেজ সিস্টেম ব্যবহার করুন যদি আমরা এটিকে পূর্ণ সম্ভাবনা আহরণ করতে না পারি? তাত্ত্বিকভাবে এটি সম্ভব, তবে এটি এমন কৌশল নাও হতে পারে যা বিনিয়োগের উপর রিটার্ন সর্বাধিক করে।

BESS এর প্রধান অসুবিধাগুলির মধ্যে একটি হল ব্যাটারির তুলনামূলকভাবে উচ্চ খরচ। অতএব, ব্যাটারির আয়ুষ্কাল সর্বোচ্চ করে এমন একটি ব্যবহারের অভ্যাস বা চার্জিং/ডিসচার্জিং কৌশল বেছে নেওয়া অপরিহার্য। উদাহরণস্বরূপ, সীসা অ্যাসিড ব্যাটারিগুলি অপরিবর্তনীয় ক্ষতির শিকার না হয়ে 50% ক্ষমতার নীচে নিষ্কাশন করা যায় না। লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির উচ্চ শক্তির ঘনত্ব, দীর্ঘ চক্র জীবন থাকে। এগুলি বৃহত্তর পরিসর ব্যবহার করেও খালাস করা যেতে পারে, তবে এটি বর্ধিত মূল্যের ব্যয়ে আসে। বিভিন্ন রসায়নের মধ্যে খরচের উচ্চ পার্থক্য রয়েছে, একই আকারের লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির চেয়ে সীসা অ্যাসিড ব্যাটারি শত শত থেকে হাজার হাজার ডলার সস্তা হতে পারে। এই কারণেই তৃতীয় বিশ্বের দেশ এবং দরিদ্র সম্প্রদায়গুলিতে সৌর অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে সীসা অ্যাসিড ব্যাটারিগুলি সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত হয়।

ব্যাটারি কর্মক্ষমতা তার জীবদ্দশায় ক্ষয় দ্বারা ব্যাপকভাবে প্রভাবিত হয়, এটি একটি স্থির কর্মক্ষমতা নেই যা হঠাৎ ব্যর্থতার সাথে শেষ হয়। পরিবর্তে, ক্ষমতা এবং প্রদত্ত ক্রমশ বিবর্ণ হতে পারে। বাস্তবে, একটি ব্যাটারির আয়ুষ্কাল শেষ হয়ে গেছে বলে মনে করা হয় যখন এর ক্ষমতা তার মূল ক্ষমতার 80% পর্যন্ত পৌঁছে যায়। অন্য কথায়, যখন এটি একটি 20% ক্ষমতা বিবর্ণ অনুভব করে। অনুশীলনে, এর অর্থ কম পরিমাণে শক্তি সরবরাহ করা যেতে পারে। এটি সম্পূর্ণ স্বাধীন সিস্টেমের ব্যবহারের সময়কাল এবং একটি EV কভার করতে পারে এমন মাইলেজকে প্রভাবিত করতে পারে।

বিবেচনা করার আরেকটি বিষয় হল নিরাপত্তা। উত্পাদন এবং প্রযুক্তির অগ্রগতির সাথে, সাম্প্রতিক ব্যাটারিগুলি সাধারণভাবে রাসায়নিকভাবে আরও স্থিতিশীল হয়েছে। তবে অবক্ষয় এবং অপব্যবহারের ইতিহাসের কারণে, কোষগুলি তাপীয় দৌড়ে যেতে পারে যা বিপর্যয়কর ফলাফলের দিকে নিয়ে যেতে পারে এবং কিছু ক্ষেত্রে ভোক্তাদের জীবনকে বিপদে ফেলতে পারে।

এই কারণেই কোম্পানিগুলি ব্যাটারি ব্যবহার নিয়ন্ত্রণ করার জন্য আরও ভাল ব্যাটারি মনিটরিং সফ্টওয়্যার (BMS) তৈরি করেছে কিন্তু সময়মতো রক্ষণাবেক্ষণ প্রদান করতে এবং খারাপ পরিণতি এড়াতে স্বাস্থ্যের অবস্থাও পর্যবেক্ষণ করে।

উপসংহার

গ্রিড-এনার্জি স্টোরেজ সিস্টেমগুলি প্রধান গ্রিড থেকে পাওয়ার স্বাধীনতা অর্জনের একটি দুর্দান্ত সুযোগ প্রদান করে তবে ডাউনটাইম এবং পিক লোড সময়কালে পাওয়ারের একটি ব্যাকআপ উত্সও সরবরাহ করে। সেখানে উন্নয়ন সবুজ শক্তির উত্সের দিকে স্থানান্তরকে সহজতর করবে, এইভাবে জলবায়ু পরিবর্তনের উপর শক্তি উৎপাদনের প্রভাবকে সীমিত করবে এবং এখনও ব্যবহারে ক্রমাগত বৃদ্ধির সাথে শক্তির প্রয়োজনীয়তা পূরণ করবে।

ব্যাটারি এনার্জি স্টোরেজ সিস্টেমগুলি সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত হয় এবং বিভিন্ন দৈনন্দিন অ্যাপ্লিকেশনের জন্য কনফিগার করা সবচেয়ে সহজ। তাদের উচ্চ নমনীয়তা তুলনামূলকভাবে উচ্চ খরচ দ্বারা প্রতিহত করা হয়, যার ফলে যতটা সম্ভব সংশ্লিষ্ট আয়ুষ্কাল দীর্ঘায়িত করার জন্য পর্যবেক্ষণ কৌশলগুলির বিকাশ ঘটে। বর্তমানে, শিল্প এবং একাডেমিয়া বিভিন্ন পরিস্থিতিতে ব্যাটারির অবক্ষয় তদন্ত এবং বোঝার জন্য প্রচুর প্রচেষ্টা চালাচ্ছে।