ગ્રીડમાંથી વીજળી કેવી રીતે સંગ્રહિત કરવી?

છેલ્લાં 50 વર્ષોમાં, 2021માં અંદાજિત 25,300 ટેરાવોટ-કલાકના વપરાશ સાથે વૈશ્વિક વીજળી વપરાશમાં સતત વધારો થયો છે. ઉદ્યોગ 4.0 તરફના સંક્રમણ સાથે, સમગ્ર વિશ્વમાં ઊર્જાની માંગમાં વધારો થયો છે. આ સંખ્યા દર વર્ષે વધી રહી છે, જેમાં ઔદ્યોગિક અને અન્ય આર્થિક ક્ષેત્રોની પાવર જરૂરિયાતોનો સમાવેશ થતો નથી. ગ્રીનહાઉસ વાયુઓના અતિશય ઉત્સર્જનને કારણે આ ઔદ્યોગિક પાળી અને ઉચ્ચ શક્તિનો વપરાશ વધુ મૂર્ત આબોહવા પરિવર્તનની અસરો સાથે જોડાયેલો છે. હાલમાં, મોટા ભાગના પાવર જનરેશન પ્લાન્ટ્સ અને સુવિધાઓ આવી માંગને પહોંચી વળવા માટે અશ્મિભૂત ઇંધણના સ્ત્રોતો (તેલ અને ગેસ) પર ખૂબ આધાર રાખે છે. આ આબોહવાની ચિંતાઓ પરંપરાગત પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને વધારાના ઊર્જા ઉત્પાદનને પ્રતિબંધિત કરે છે. આમ, પુનઃપ્રાપ્ય સ્ત્રોતોમાંથી ઊર્જાનો સતત અને વિશ્વસનીય પુરવઠો સુનિશ્ચિત કરવા માટે કાર્યક્ષમ અને ભરોસાપાત્ર ઊર્જા સંગ્રહ પ્રણાલીનો વિકાસ વધુને વધુ મહત્વપૂર્ણ બન્યો છે.

ઉર્જા ક્ષેત્રે રિન્યુએબલ એનર્જી અથવા "ગ્રીન" સોલ્યુશન્સ તરફ સ્થળાંતર કરીને પ્રતિક્રિયા આપી છે. સંક્રમણને સુધારેલી ઉત્પાદન તકનીકો દ્વારા મદદ કરવામાં આવી છે, જે ઉદાહરણ તરીકે વિન્ડ ટર્બાઇન બ્લેડના વધુ કાર્યક્ષમ ઉત્પાદન તરફ દોરી જાય છે. ઉપરાંત, સંશોધકો ફોટોવોલ્ટેઇક કોશિકાઓની કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરવામાં સક્ષમ બન્યા છે, જે વપરાશ વિસ્તાર દીઠ વધુ સારી ઉર્જા ઉત્પાદન તરફ દોરી જાય છે. 2021 માં, સૌર ફોટોવોલ્ટેઇક (PV) સ્ત્રોતોમાંથી વીજળીનું ઉત્પાદન નોંધપાત્ર રીતે વધ્યું, જે રેકોર્ડ 179 TWh સુધી પહોંચ્યું અને 2020 ની સરખામણીમાં 22% ની વૃદ્ધિનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. સોલર PV ટેક્નોલોજી હવે વૈશ્વિક વીજળી ઉત્પાદનમાં 3.6% હિસ્સો ધરાવે છે અને હાલમાં ત્રીજી સૌથી મોટી નવીનીકરણીય છે. હાઇડ્રોપાવર અને પવન પછી ઊર્જા સ્ત્રોત.

જો કે, આ સફળતાઓ પુનઃપ્રાપ્ય ઉર્જા પ્રણાલીઓની કેટલીક સહજ ખામીઓને હલ કરતી નથી, મુખ્યત્વે ઉપલબ્ધતા. આમાંની મોટાભાગની પદ્ધતિઓ કોલસો અને ઓઇલ પાવર પ્લાન્ટ તરીકે માંગ પર ઊર્જા ઉત્પન્ન કરતી નથી. ઉદાહરણ તરીકે સૌર ઉર્જા આઉટપુટ સૂર્યના કિરણોત્સર્ગના ખૂણા અને પીવી પેનલની સ્થિતિના આધારે વિવિધતા સાથે દિવસભર ઉપલબ્ધ હોય છે. તે રાત્રિ દરમિયાન કોઈપણ ઊર્જા ઉત્પન્ન કરી શકતું નથી જ્યારે શિયાળાની ઋતુમાં અને ખૂબ જ વાદળછાયું દિવસોમાં તેનું ઉત્પાદન નોંધપાત્ર રીતે ઘટી જાય છે. પવન શક્તિ પવનની ગતિના આધારે વધઘટથી પણ પીડાય છે. તેથી, ઓછા આઉટપુટ સમયગાળા દરમિયાન ઉર્જા પુરવઠો ટકાવી રાખવા માટે આ ઉકેલોને ઉર્જા સંગ્રહ પ્રણાલીઓ સાથે જોડવાની જરૂર છે.

ઊર્જા સંગ્રહ સિસ્ટમો શું છે?

એનર્જી સ્ટોરેજ સિસ્ટમ્સ પછીના તબક્કે ઉપયોગમાં લેવા માટે ઊર્જા સંગ્રહિત કરી શકે છે. કેટલાક કિસ્સાઓમાં, સંગ્રહિત ઊર્જા અને પ્રદાન કરેલી ઊર્જા વચ્ચે ઊર્જા રૂપાંતરણનું સ્વરૂપ હશે. સૌથી સામાન્ય ઉદાહરણ ઇલેક્ટ્રિક બેટરીઓ છે જેમ કે લિથિયમ-આયન બેટરી અથવા લીડ-એસિડ બેટરી. તેઓ ઇલેક્ટ્રોડ્સ અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ વચ્ચેની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા ઇલેક્ટ્રિક ઊર્જા પ્રદાન કરે છે.

બેટરી, અથવા BESS (બેટરી એનર્જી સ્ટોરેજ સિસ્ટમ), રોજિંદા જીવનમાં ઉપયોગમાં લેવાતી સૌથી સામાન્ય ઊર્જા સંગ્રહ પદ્ધતિનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. અન્ય સંગ્રહ પ્રણાલી અસ્તિત્વમાં છે જેમ કે હાઇડ્રોપાવર પ્લાન્ટ જે ડેમમાં સંગ્રહિત પાણીની સંભવિત ઉર્જાને ઇલેક્ટ્રિક ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે. નીચે પડતું પાણી ટર્બાઇનના ફ્લાયવ્હીલને ફેરવશે જે ઇલેક્ટ્રિક ઊર્જા ઉત્પન્ન કરે છે. બીજું ઉદાહરણ સંકુચિત ગેસ છે, જ્યારે ગેસ છોડવામાં આવે છે ત્યારે તે ટર્બાઇન ઉત્પન્ન કરતી શક્તિના ચક્રને ફેરવશે.

બેટરીને અન્ય સ્ટોરેજ પદ્ધતિઓથી અલગ કરે છે તે તેમના સંભવિત કાર્યક્ષેત્રો છે. નાના ઉપકરણો અને ઓટોમોબાઈલ પાવર સપ્લાયથી લઈને ઘરગથ્થુ એપ્લિકેશનો અને મોટા સોલાર ફાર્મ્સ સુધી, બેટરીઓને કોઈપણ ઓફ-ગ્રીડ સ્ટોરેજ એપ્લિકેશનમાં એકીકૃત રીતે સંકલિત કરી શકાય છે. બીજી બાજુ, હાઇડ્રોપાવર અને કોમ્પ્રેસ્ડ એર મેથડને સ્ટોરેજ માટે ખૂબ મોટી અને જટિલ ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચરની જરૂર પડે છે. આ ખૂબ ઊંચા ખર્ચ તરફ દોરી જાય છે જેને ન્યાયી ઠેરવવા માટે ખૂબ મોટી એપ્લિકેશનોની જરૂર પડે છે.

ઑફ-ગ્રીડ સ્ટોરેજ સિસ્ટમ્સ માટે કેસોનો ઉપયોગ કરો.

અગાઉ ઉલ્લેખ કર્યો છે તેમ, ઑફ-ગ્રીડ સ્ટોરેજ સિસ્ટમ્સ સોલાર અને વિન્ડ પાવર જેવી નવીનીકરણીય ઉર્જા પદ્ધતિઓ પર ઉપયોગ અને નિર્ભરતાને સરળ બનાવી શકે છે. તેમ છતાં, એવી અન્ય એપ્લિકેશનો છે જે આવી સિસ્ટમોથી મોટા પ્રમાણમાં લાભ મેળવી શકે છે

સિટી પાવર ગ્રીડનો હેતુ દરેક શહેરના પુરવઠા અને માંગના આધારે યોગ્ય માત્રામાં પાવર પ્રદાન કરવાનો છે. જરૂરી શક્તિ સમગ્ર દિવસ દરમિયાન વધઘટ કરી શકે છે. ઑફ-ગ્રીડ સ્ટોરેજ સિસ્ટમ્સનો ઉપયોગ વધઘટને ઘટાડવા અને ટોચની માંગના કિસ્સામાં વધુ સ્થિરતા પ્રદાન કરવા માટે કરવામાં આવ્યો છે. એક અલગ પરિપ્રેક્ષ્યમાં, મુખ્ય પાવર ગ્રીડમાં અથવા સુનિશ્ચિત જાળવણી સમયગાળા દરમિયાન કોઈપણ અણધાર્યા તકનીકી ખામીની ભરપાઈ કરવા માટે ઑફ-ધ ગ્રીડ સ્ટોરેજ સિસ્ટમ્સ ખૂબ ફાયદાકારક હોઈ શકે છે. તેઓ વૈકલ્પિક ઉર્જા સ્ત્રોતોની શોધ કર્યા વિના પાવર જરૂરિયાતો પૂરી કરી શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ફેબ્રુઆરી 2023 ની શરૂઆતમાં ટેક્સાસ બરફનું તોફાન ટાંકી શકાય છે જેણે લગભગ 262 000 લોકોને વીજળી વિના છોડી દીધા હતા, જ્યારે હવામાનની મુશ્કેલ પરિસ્થિતિઓને કારણે સમારકામમાં વિલંબ થયો હતો.

ઇલેક્ટ્રિક વાહનો એ બીજી એપ્લિકેશન છે. સંશોધકોએ બેટરીના આયુષ્ય અને પાવર ઘનતાને હદ કરવા માટે બેટરી ઉત્પાદન અને ચાર્જિંગ/ડિસ્ચાર્જિંગ વ્યૂહરચનાને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવા માટે ઘણા પ્રયત્નો કર્યા છે. લિથિયમ-આયન બેટરી આ નાની ક્રાંતિમાં મોખરે રહી છે અને નવી ઈલેક્ટ્રિક કારમાં પણ ઈલેક્ટ્રિક બસોમાં પણ તેનો વ્યાપક ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે. આ કિસ્સામાં બહેતર બેટરીઓ મોટી માઇલેજ તરફ દોરી શકે છે પરંતુ યોગ્ય તકનીકો સાથે ચાર્જિંગનો સમય પણ ઘટાડી શકે છે.

યુએવી અને મોબાઇલ રોબોટ્સ જેવી અન્ય તકનીકી પ્રગતિને બેટરીના વિકાસથી ઘણો ફાયદો થયો છે. ત્યાં ગતિ વ્યૂહરચનાઓ અને નિયંત્રણ વ્યૂહરચનાઓ પૂરી પાડવામાં આવેલ બેટરી ક્ષમતા અને શક્તિ પર ખૂબ આધાર રાખે છે.

BESS શું છે

BESS અથવા બેટરી એનર્જી સ્ટોરેજ સિસ્ટમ એ એનર્જી સ્ટોરેજ સિસ્ટમ છે જેનો ઉપયોગ એનર્જી સ્ટોર કરવા માટે થઈ શકે છે. આ ઉર્જા મુખ્ય ગ્રીડમાંથી અથવા પુનઃપ્રાપ્ય ઉર્જા સ્ત્રોતોમાંથી આવી શકે છે જેમ કે પવન ઉર્જા અને સૌર ઉર્જા. તે વિવિધ રૂપરેખાંકનો (શ્રેણી/સમાંતર) માં ગોઠવાયેલી બહુવિધ બેટરીઓથી બનેલી છે અને જરૂરિયાતોને આધારે માપવામાં આવે છે. તેઓ ઇન્વર્ટર સાથે જોડાયેલા હોય છે જેનો ઉપયોગ ઉપયોગ માટે DC પાવરને AC પાવરમાં કન્વર્ટ કરવા માટે થાય છે. એબેટરી મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમ (BMS)બેટરીની સ્થિતિ અને ચાર્જિંગ/ડિસ્ચાર્જિંગ કામગીરીનું નિરીક્ષણ કરવા માટે વપરાય છે.

અન્ય ઉર્જા સંગ્રહ પ્રણાલીઓની તુલનામાં, તેઓ ખાસ કરીને મૂકવા/જોડવામાં લવચીક હોય છે અને તેને ખૂબ ખર્ચાળ ઈન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચરની જરૂર નથી, પરંતુ તે હજુ પણ નોંધપાત્ર ખર્ચે આવે છે અને વપરાશના આધારે વધુ નિયમિત જાળવણીની જરૂર પડે છે.

BESS કદ બદલવાની અને ઉપયોગની આદતો

બેટરી એનર્જી સ્ટોરેજ સિસ્ટમ ઇન્સ્ટોલ કરતી વખતે ઉકેલવા માટેનો એક નિર્ણાયક મુદ્દો એ છે કદ બદલવાનું. કેટલી બેટરીની જરૂર છે? કઈ ગોઠવણીમાં? કેટલાક કિસ્સાઓમાં, બેટરીનો પ્રકાર ખર્ચ બચત અને કાર્યક્ષમતાના સંદર્ભમાં લાંબા ગાળે નિર્ણાયક ભૂમિકા ભજવી શકે છે.

આ કેસ-દર-કેસ આધારે કરવામાં આવે છે કારણ કે અરજીઓ નાના ઘરોથી લઈને મોટા ઔદ્યોગિક પ્લાન્ટ સુધીની હોઈ શકે છે.

નાના ઘરો માટે, ખાસ કરીને શહેરી વિસ્તારોમાં સૌથી સામાન્ય નવીનીકરણીય ઉર્જા સ્ત્રોત ફોટોવોલ્ટેઇક પેનલ્સનો ઉપયોગ કરીને સૌર છે. એન્જિનિયર સામાન્ય રીતે ઘરના સરેરાશ વીજ વપરાશને ધ્યાનમાં લેશે અને ચોક્કસ સ્થાન માટે સમગ્ર વર્ષ દરમિયાન સૌર વિકિરણનું મૂલ્યાંકન કરશે. બેટરીઓની સંખ્યા અને તેમની ગ્રીડ ગોઠવણીને વર્ષના સૌથી ઓછા સોલાર પાવર સપ્લાય દરમિયાન ઘરની માંગ સાથે મેચ કરવા માટે પસંદ કરવામાં આવે છે જ્યારે બૅટરીનો સંપૂર્ણ નિકાલ થતો નથી. આ મુખ્ય ગ્રીડથી સંપૂર્ણ પાવર સ્વતંત્રતા મેળવવાનો ઉકેલ માની રહ્યું છે.

ચાર્જની પ્રમાણમાં મધ્યમ સ્થિતિ રાખવી અથવા બેટરીને સંપૂર્ણપણે ડિસ્ચાર્જ ન કરવી એ એવી વસ્તુ છે જે શરૂઆતમાં પ્રતિકૂળ હોઈ શકે છે. છેવટે, સ્ટોરેજ સિસ્ટમનો ઉપયોગ શા માટે કરીએ જો આપણે તેને પૂર્ણ ક્ષમતા બહાર કાઢી શકતા નથી? સૈદ્ધાંતિક રીતે તે શક્ય છે, પરંતુ તે રોકાણ પર વળતરને મહત્તમ બનાવતી વ્યૂહરચના ન પણ હોઈ શકે.

BESS ના મુખ્ય ગેરફાયદામાંની એક બેટરીની પ્રમાણમાં ઊંચી કિંમત છે. તેથી, ઉપયોગની આદત અથવા ચાર્જિંગ/ડિસ્ચાર્જિંગ વ્યૂહરચના પસંદ કરવી કે જે બેટરીની આયુષ્યને મહત્તમ કરે તે જરૂરી છે. દાખલા તરીકે, લીડ એસિડ બેટરીને ઉલટાવી શકાય તેવું નુકસાન સહન કર્યા વિના 50% ક્ષમતાથી નીચે ડિસ્ચાર્જ કરી શકાતી નથી. લિથિયમ-આયન બેટરીમાં ઉર્જા ઘનતા, લાંબી ચક્ર જીવન હોય છે. તેમને મોટી રેન્જનો ઉપયોગ કરીને પણ ડિસ્ચાર્જ કરી શકાય છે, પરંતુ આ વધેલી કિંમતના ખર્ચે આવે છે. વિવિધ રસાયણશાસ્ત્ર વચ્ચે કિંમતમાં ઊંચો તફાવત છે, લીડ એસિડ બેટરી સમાન કદની લિથિયમ-આયન બેટરી કરતાં સેંકડોથી હજારો ડોલર સસ્તી હોઈ શકે છે. તેથી જ ત્રીજા વિશ્વના દેશો અને ગરીબ સમુદાયોમાં સૌર એપ્લિકેશનમાં લીડ એસિડ બેટરીનો સૌથી વધુ ઉપયોગ થાય છે.

બેટરીની કામગીરી તેના જીવનકાળ દરમિયાન અધોગતિથી ભારે પ્રભાવિત થાય છે, તે સ્થિર કામગીરી ધરાવતું નથી જે અચાનક નિષ્ફળતા સાથે સમાપ્ત થાય છે. તેના બદલે, ક્ષમતા અને પ્રદાન ક્રમશઃ ઝાંખા પડી શકે છે. વ્યવહારમાં, જ્યારે બેટરીની ક્ષમતા તેની મૂળ ક્ષમતાના 80% સુધી પહોંચી જાય ત્યારે તેની આયુષ્ય સમાપ્ત થઈ ગયું હોવાનું માનવામાં આવે છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, જ્યારે તે 20% ક્ષમતા ફેડ અનુભવે છે. વ્યવહારમાં, આનો અર્થ એ છે કે ઓછી માત્રામાં ઊર્જા પ્રદાન કરી શકાય છે. આ સંપૂર્ણપણે સ્વતંત્ર સિસ્ટમો માટે ઉપયોગના સમયગાળાને અને EV દ્વારા આવરી લેવામાં આવતી માઇલેજની માત્રાને અસર કરી શકે છે.

ધ્યાનમાં લેવાનો બીજો મુદ્દો સલામતી છે. ઉત્પાદન અને ટેકનોલોજીમાં પ્રગતિ સાથે, તાજેતરની બેટરી સામાન્ય રીતે રાસાયણિક રીતે વધુ સ્થિર રહી છે. જો કે, અધોગતિ અને દુરુપયોગના ઇતિહાસને કારણે, કોષો થર્મલ રનઅવેમાં જઈ શકે છે જે વિનાશક પરિણામો તરફ દોરી શકે છે અને કેટલાક કિસ્સાઓમાં ગ્રાહકોના જીવનને જોખમમાં મૂકે છે.

આ કારણે કંપનીઓએ બેટરીના વપરાશને નિયંત્રિત કરવા માટે બહેતર બેટરી મોનિટરિંગ સોફ્ટવેર (BMS) વિકસાવ્યું છે પરંતુ સમયસર જાળવણી પૂરી પાડવા અને ગંભીર પરિણામો ટાળવા માટે આરોગ્યની સ્થિતિનું પણ નિરીક્ષણ કર્યું છે.

નિષ્કર્ષ

ગ્રીડમાંથી એનર્જી સ્ટોરેજ સિસ્ટમ્સ મુખ્ય ગ્રીડથી પાવર સ્વતંત્રતા હાંસલ કરવાની એક શ્રેષ્ઠ તક પૂરી પાડે છે પરંતુ ડાઉનટાઇમ્સ અને પીક લોડ સમયગાળા દરમિયાન પાવરનો બેકઅપ સ્ત્રોત પણ પ્રદાન કરે છે. ત્યાંનો વિકાસ હરિયાળા ઉર્જા સ્ત્રોતો તરફ સ્થળાંતરને સરળ બનાવશે, આમ વપરાશમાં સતત વૃદ્ધિ સાથે ઉર્જા જરૂરિયાતોને સંતોષતી વખતે આબોહવા પરિવર્તન પર ઊર્જા ઉત્પાદનની અસરને મર્યાદિત કરશે.

બેટરી એનર્જી સ્ટોરેજ સિસ્ટમ્સ સૌથી સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવામાં આવે છે અને વિવિધ રોજિંદા એપ્લિકેશનો માટે રૂપરેખાંકિત કરવા માટે સૌથી સરળ છે. તેમની ઉચ્ચ લવચીકતા પ્રમાણમાં ઊંચી કિંમત દ્વારા સામનો કરવામાં આવે છે, જે શક્ય તેટલું સંબંધિત આયુષ્ય લંબાવવા માટે દેખરેખની વ્યૂહરચનાઓ વિકસાવવા તરફ દોરી જાય છે. હાલમાં, ઉદ્યોગ અને શિક્ષણવિદ્દો વિવિધ પરિસ્થિતિઓમાં બેટરીના અધોગતિની તપાસ કરવા અને સમજવા માટે ઘણા પ્રયત્નો કરી રહ્યા છે.