ग्रिड से बिजली कैसे स्टोर करें?

पिछले 50 वर्षों में, वर्ष 2021 में लगभग 25,300 टेरावाट-घंटे के अनुमानित उपयोग के साथ, वैश्विक बिजली की खपत में लगातार वृद्धि हुई है। उद्योग 4.0 की ओर संक्रमण के साथ, दुनिया भर में ऊर्जा की मांग में वृद्धि हुई है। ये संख्या प्रत्येक वर्ष बढ़ रही है, न कि औद्योगिक और अन्य आर्थिक क्षेत्रों की बिजली आवश्यकताओं को शामिल करें। यह औद्योगिक बदलाव और उच्च शक्ति की खपत ग्रीनहाउस गैसों के अत्यधिक उत्सर्जन के कारण अधिक मूर्त जलवायु परिवर्तन प्रभावों के साथ युग्मित है। वर्तमान में, अधिकांश बिजली उत्पादन संयंत्र और सुविधाएं ऐसी मांगों को पूरा करने के लिए जीवाश्म ईंधन स्रोतों (तेल और गैस) पर बहुत अधिक निर्भर करती हैं। ये जलवायु चिंताएं पारंपरिक तरीकों का उपयोग करके अतिरिक्त ऊर्जा उत्पादन को प्रतिबंधित करती हैं। इस प्रकार, अक्षय स्रोतों से ऊर्जा की निरंतर और विश्वसनीय आपूर्ति सुनिश्चित करने के लिए कुशल और विश्वसनीय ऊर्जा भंडारण प्रणालियों का विकास तेजी से महत्वपूर्ण हो गया है।

ऊर्जा क्षेत्र ने अक्षय ऊर्जा या "हरे रंग" समाधानों की ओर स्थानांतरित करके जवाब दिया है। संक्रमण को बेहतर विनिर्माण तकनीकों द्वारा मदद की गई है, उदाहरण के लिए पवन टरबाइन ब्लेड के अधिक कुशल विनिर्माण के लिए अग्रणी है। इसके अलावा, शोधकर्ता फोटोवोल्टिक कोशिकाओं की दक्षता में सुधार करने में सक्षम हैं, जिससे प्रति उपयोग क्षेत्र में बेहतर ऊर्जा उत्पादन होता है। 2021 में, सौर फोटोवोल्टिक (पीवी) के स्रोतों से बिजली उत्पादन में काफी वृद्धि हुई, एक रिकॉर्ड 179 TWH तक पहुंच गया और 2020 की तुलना में 22% की वृद्धि का प्रतिनिधित्व किया। सौर पीवी तकनीक अब वैश्विक बिजली उत्पादन के 3.6% के लिए है और वर्तमान में तीसरा सबसे बड़ा अक्षय अक्षय अक्षय है और तीसरा सबसे बड़ा नवीकरणीय अक्षय है। जलविद्युत और हवा के बाद ऊर्जा स्रोत।

हालांकि, ये सफलताएं नवीकरणीय ऊर्जा प्रणालियों की कुछ अंतर्निहित कमियों को हल नहीं करती हैं, मुख्य रूप से उपलब्धता। इनमें से अधिकांश तरीके कोयला और तेल बिजली संयंत्रों के रूप में मांग पर कोई ऊर्जा नहीं पैदा करते हैं। सौर ऊर्जा आउटपुट उदाहरण के लिए पूरे दिन में उपलब्ध हैं, जो सूर्य विकिरण कोणों और पीवी पैनल पोजिशनिंग के आधार पर भिन्नता के साथ हैं। यह रात के दौरान किसी भी ऊर्जा का उत्पादन नहीं कर सकता है जबकि इसका उत्पादन सर्दियों के मौसम के दौरान और बहुत बादल के दिनों में काफी कम हो जाता है। पवन ऊर्जा हवा की गति के आधार पर उतार -चढ़ाव से भी पीड़ित है। इसलिए, इन समाधानों को कम आउटपुट अवधि के दौरान ऊर्जा आपूर्ति को बनाए रखने के लिए ऊर्जा भंडारण प्रणालियों के साथ युग्मित करने की आवश्यकता है।

ऊर्जा भंडारण प्रणाली क्या हैं?

ऊर्जा भंडारण प्रणाली ऊर्जा को बाद में चरण में उपयोग करने के लिए स्टोर कर सकती है। कुछ मामलों में, संग्रहीत ऊर्जा और प्रदान की गई ऊर्जा के बीच ऊर्जा रूपांतरण का एक रूप होगा। सबसे आम उदाहरण इलेक्ट्रिक बैटरी जैसे लिथियम-आयन बैटरी या लीड-एसिड बैटरी है। वे इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोलाइट के बीच रासायनिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से विद्युत ऊर्जा प्रदान करते हैं।

बैटरी, या BESS (बैटरी एनर्जी स्टोरेज सिस्टम), दैनिक जीवन अनुप्रयोगों में उपयोग की जाने वाली सबसे सामान्य ऊर्जा भंडारण विधि का प्रतिनिधित्व करती है। अन्य भंडारण प्रणाली मौजूद है जैसे कि जलविद्युत पौधे जो बांध में संग्रहीत पानी की संभावित ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में बदलते हैं। नीचे गिरने वाला पानी एक टरबाइन के फ्लाईव्हील को बदल देगा जो विद्युत ऊर्जा का उत्पादन करता है। एक अन्य उदाहरण संपीड़ित गैस है, गैस को छोड़ने पर गैस टरबाइन उत्पादक शक्ति के पहिया को बदल देगी।

अन्य भंडारण विधियों से बैटरी को अलग करने के लिए उनके ऑपरेशन के संभावित क्षेत्र हैं। छोटे उपकरणों और ऑटोमोबाइल बिजली की आपूर्ति से लेकर घरेलू अनुप्रयोगों और बड़े सौर खेतों तक, बैटरी को किसी भी ऑफ-ग्रिड स्टोरेज एप्लिकेशन के लिए मूल रूप से एकीकृत किया जा सकता है। दूसरी ओर, जल विद्युत और संपीड़ित हवा के तरीकों को भंडारण के लिए बहुत बड़े और जटिल इन्फ्रास्ट्रक्चर की आवश्यकता होती है। यह बहुत अधिक लागतों की ओर जाता है, जिसके लिए इसे उचित ठहराने के लिए बहुत बड़े अनुप्रयोगों की आवश्यकता होती है।

ऑफ-ग्रिड स्टोरेज सिस्टम के लिए मामलों का उपयोग करें।

जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, ऑफ-ग्रिड स्टोरेज सिस्टम सौर और पवन ऊर्जा जैसे अक्षय ऊर्जा विधियों पर उपयोग और निर्भरता को सुविधाजनक बना सकता है। बहरहाल, ऐसे अन्य एप्लिकेशन हैं जो इस तरह की प्रणालियों से बहुत लाभान्वित हो सकते हैं

सिटी पावर ग्रिड का उद्देश्य प्रत्येक शहर की आपूर्ति और मांग के आधार पर सही मात्रा में बिजली प्रदान करना है। आवश्यक शक्ति पूरे दिन में उतार -चढ़ाव कर सकती है। ऑफ-ग्रिड स्टोरेज सिस्टम का उपयोग उतार-चढ़ाव को कम करने और शिखर की मांग के मामलों में अधिक स्थिरता प्रदान करने के लिए किया गया है। एक अलग दृष्टिकोण से, ऑफ-द-ग्रिड स्टोरेज सिस्टम मुख्य पावर ग्रिड में या अनुसूचित रखरखाव अवधि के दौरान किसी भी अप्रत्याशित तकनीकी गलती की भरपाई करने के लिए अत्यधिक फायदेमंद हो सकता है। वे वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों की खोज के बिना बिजली की आवश्यकताओं को पूरा कर सकते हैं। उदाहरण के लिए फरवरी 2023 की शुरुआत में टेक्सास के बर्फ के तूफान का हवाला दे सकते हैं, जो लगभग 262 000 लोगों को बिना बिजली के छोड़ दिया गया था, जबकि मौसम की कठिन स्थिति के कारण मरम्मत में देरी हुई थी।

इलेक्ट्रिक वाहन एक और आवेदन हैं। शोधकर्ताओं ने बैटरी के जीवनकाल और बिजली घनत्व को हद तक हिस्टल करने के लिए बैटरी निर्माण और चार्जिंग/डिस्चार्जिंग रणनीतियों को अनुकूलित करने के लिए बहुत प्रयास किए हैं। लिथियम-आयन बैटरी इस छोटी सी क्रांति में सबसे आगे रही हैं और नई इलेक्ट्रिक कारों में बड़े पैमाने पर उपयोग की गई हैं, लेकिन इलेक्ट्रिक बसों में भी। इस मामले में बेहतर बैटरी एक बड़ा माइलेज दे सकती है, लेकिन सही प्रौद्योगिकियों के साथ चार्जिंग समय को भी कम कर सकती है।

अन्य तकनीकी प्रगति को यूएवी पसंद है और मोबाइल रोबोट बैटरी के विकास से बहुत लाभान्वित हुए हैं। गति रणनीतियों और नियंत्रण रणनीतियाँ बैटरी क्षमता और प्रदान की गई शक्ति पर बहुत अधिक निर्भर करती हैं।

क्या है एक bess

BESS या बैटरी एनर्जी स्टोरेज सिस्टम एक एनर्जी स्टोरेज सिस्टम है जिसका उपयोग ऊर्जा को स्टोर करने के लिए किया जा सकता है। यह ऊर्जा मुख्य ग्रिड या अक्षय ऊर्जा स्रोतों जैसे पवन ऊर्जा और सौर ऊर्जा से आ सकती है। यह विभिन्न कॉन्फ़िगरेशन (श्रृंखला/समानांतर) में व्यवस्थित कई बैटरी से बना है और आवश्यकताओं के आधार पर आकार है। वे एक इन्वर्टर से जुड़े होते हैं जिसका उपयोग डीसी पावर को उपयोग के लिए एसी पावर में बदलने के लिए किया जाता है। एबैटरी प्रबंधन प्रणालीबैटरी की स्थिति और चार्जिंग/डिस्चार्जिंग ऑपरेशन की निगरानी के लिए उपयोग किया जाता है।

अन्य ऊर्जा भंडारण प्रणालियों की तुलना में, वे विशेष रूप से स्थान/कनेक्ट करने के लिए लचीले हैं और उन्हें अत्यधिक महंगे बुनियादी ढांचे की आवश्यकता नहीं है, लेकिन वे अभी भी काफी लागत पर आते हैं और उपयोग के आधार पर अधिक नियमित रखरखाव की आवश्यकता होती है।

बेस साइज़िंग एंड यूजेज की आदतें

बैटरी एनर्जी स्टोरेज सिस्टम को स्थापित करते समय निपटने के लिए एक महत्वपूर्ण बिंदु आकार दे रहा है। कितनी बैटरी की जरूरत है? किस कॉन्फ़िगरेशन में? कुछ मामलों में, बैटरी का प्रकार लागत बचत और दक्षता के मामले में लंबे समय तक महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकता है

यह केस-बाय-केस के आधार पर किया जाता है क्योंकि एप्लिकेशन छोटे घरों से लेकर बड़े औद्योगिक संयंत्रों तक हो सकते हैं।

छोटे घरों के लिए सबसे आम अक्षय ऊर्जा स्रोत, विशेष रूप से शहरी क्षेत्रों में, फोटोवोल्टिक पैनलों का उपयोग करके सौर है। इंजीनियर सामान्य रूप से घर की औसत बिजली की खपत पर विचार करेगा और विशिष्ट स्थान के लिए वर्ष भर में सौर विकिरण को स्वीकार करता है। बैटरी की संख्या और उनके ग्रिड कॉन्फ़िगरेशन को वर्ष की सबसे कम सौर ऊर्जा आपूर्ति के दौरान घरेलू मांगों से मेल खाने के लिए चुना जाता है, जबकि पूरी तरह से बैटरी को सूखा नहीं। यह मुख्य ग्रिड से पूर्ण शक्ति स्वतंत्रता रखने के लिए एक समाधान मान रहा है।

अपेक्षाकृत मध्यम स्थिति को रखना या पूरी तरह से बैटरी का निर्वहन नहीं करना एक ऐसी चीज है जो पहली बार में सहज ज्ञान युक्त हो सकती है। आखिरकार, यदि हम इसे पूरी क्षमता नहीं निकाल सकते हैं तो स्टोरेज सिस्टम का उपयोग क्यों करें? सिद्धांत रूप में यह संभव है, लेकिन यह वह रणनीति नहीं हो सकती है जो निवेश पर वापसी को अधिकतम करती है।

BESS के मुख्य नुकसान में से एक बैटरी की अपेक्षाकृत उच्च लागत है। इसलिए, एक उपयोग की आदत या एक चार्जिंग/डिस्चार्जिंग रणनीति चुनना जो बैटरी जीवनकाल को अधिकतम करता है, आवश्यक है। उदाहरण के लिए, लीड एसिड बैटरी को अपरिवर्तनीय क्षति से पीड़ित के बिना 50% क्षमता से कम नहीं किया जा सकता है। लिथियम-आयन बैटरी में अधिक ऊर्जा घनत्व, लंबे चक्र जीवन है। उन्हें बड़ी रेंज का उपयोग करके भी छुट्टी दे दी जा सकती है, लेकिन यह बढ़ी हुई कीमत की लागत पर आता है। विभिन्न केमिस्ट्री के बीच लागत में एक उच्च विचरण है, लीड एसिड बैटरी एक ही आकार के लिथियम-आयन बैटरी की तुलना में सैकड़ों से हजारों डॉलर सस्ता हो सकती है। यही कारण है कि लीड एसिड बैटरी तीसरे विश्व देशों और गरीब समुदायों में सौर अनुप्रयोगों में सबसे अधिक उपयोग की जाती है।

बैटरी का प्रदर्शन अपने जीवनकाल के दौरान गिरावट से बहुत प्रभावित होता है, इसका एक स्थिर प्रदर्शन नहीं होता है जो अचानक विफलता के साथ समाप्त होता है। इसके बजाय, क्षमता और प्रदान की गई उत्तरोत्तर फीका हो सकती है। व्यवहार में, एक बैटरी जीवनकाल तब माना जाता है जब इसकी क्षमता अपनी मूल क्षमता के 80% तक पहुंच जाती है। दूसरे शब्दों में, जब यह 20% क्षमता फीका का अनुभव करता है। व्यवहार में, इसका मतलब है कि कम मात्रा में ऊर्जा प्रदान की जा सकती है। यह पूरी तरह से स्वतंत्र प्रणालियों के लिए उपयोग की अवधि को प्रभावित कर सकता है और एक ईवी को कवर कर सकते हैं।

विचार करने के लिए एक और बिंदु सुरक्षा है। विनिर्माण और प्रौद्योगिकी में प्रगति के साथ, हाल की बैटरी सामान्य रूप से रासायनिक रूप से अधिक स्थिर रही है। हालांकि, गिरावट और दुर्व्यवहार के इतिहास के कारण, कोशिकाएं थर्मल रनवे में जा सकती हैं, जिससे भयावह परिणाम हो सकते हैं और कुछ मामलों में उपभोक्ताओं के जीवन को खतरे में डाल दिया।

यही कारण है कि कंपनियों ने बैटरी के उपयोग को नियंत्रित करने के लिए बेहतर बैटरी मॉनिटरिंग सॉफ्टवेयर (बीएमएस) विकसित किया है, लेकिन समय पर रखरखाव प्रदान करने और बढ़े हुए परिणामों से बचने के लिए स्वास्थ्य की स्थिति की निगरानी भी की है।

निष्कर्ष

ग्रिड-एनर्जी स्टोरेज सिस्टम मुख्य ग्रिड से बिजली की स्वतंत्रता प्राप्त करने का एक शानदार अवसर प्रदान करते हैं, लेकिन डाउनटाइम्स और पीक लोड अवधि के दौरान बिजली का एक बैकअप स्रोत भी प्रदान करते हैं। वहाँ विकास से हरियाली ऊर्जा स्रोतों की ओर बदलाव की सुविधा मिलेगी, इस प्रकार जलवायु परिवर्तन पर ऊर्जा उत्पादन के प्रभाव को सीमित कर देगा, जबकि अभी भी उपभोग में निरंतर वृद्धि के साथ ऊर्जा आवश्यकताओं को पूरा करता है।

बैटरी एनर्जी स्टोरेज सिस्टम सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले हैं और विभिन्न रोजमर्रा के अनुप्रयोगों के लिए कॉन्फ़िगर करने के लिए सबसे आसान है। उनके उच्च लचीलेपन को अपेक्षाकृत उच्च लागत से मुकाबला किया जाता है, जिससे संबंधित जीवनकाल को यथासंभव लम्बा करने के लिए निगरानी रणनीतियों के विकास के लिए अग्रणी होता है। वर्तमान में, उद्योग और शिक्षाविद विभिन्न परिस्थितियों में बैटरी की गिरावट की जांच और समझने के लिए बहुत प्रयास कर रहे हैं।