கடந்த 50 ஆண்டுகளில், உலகளாவிய மின்சார நுகர்வு தொடர்ந்து அதிகரித்து வருகிறது, 2021 ஆம் ஆண்டில் சுமார் 25,300 டெராவாட்-மணிநேர உபயோகம் இருக்கும். தொழில்துறை 4.0-ஐ நோக்கிய மாற்றத்துடன், உலகம் முழுவதும் ஆற்றல் தேவைகள் அதிகரித்து வருகின்றன. தொழில்துறை மற்றும் பிற பொருளாதாரத் துறைகளின் மின் தேவைகள் உட்பட ஒவ்வொரு ஆண்டும் இந்த எண்ணிக்கை அதிகரித்து வருகிறது. இந்த தொழில்துறை மாற்றம் மற்றும் அதிக சக்தி நுகர்வு ஆகியவை பசுமை இல்ல வாயுக்களின் அதிகப்படியான உமிழ்வு காரணமாக மிகவும் உறுதியான காலநிலை மாற்ற விளைவுகளுடன் இணைந்துள்ளன. தற்போது, பெரும்பாலான மின் உற்பத்தி நிலையங்கள் மற்றும் வசதிகள் இத்தகைய தேவைகளை பூர்த்தி செய்ய புதைபடிவ எரிபொருள் ஆதாரங்களை (எண்ணெய் மற்றும் எரிவாயு) பெரிதும் நம்பியுள்ளன. இந்த காலநிலை கவலைகள் வழக்கமான முறைகளைப் பயன்படுத்தி கூடுதல் ஆற்றல் உற்பத்தியைத் தடுக்கின்றன. எனவே, புதுப்பிக்கத்தக்க மூலங்களிலிருந்து தொடர்ச்சியான மற்றும் நம்பகமான ஆற்றல் விநியோகத்தை உறுதி செய்வதற்காக திறமையான மற்றும் நம்பகமான ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகளின் வளர்ச்சி பெருகிய முறையில் முக்கியத்துவம் பெற்றுள்ளது.
ஆற்றல் துறையானது புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் அல்லது "பசுமை" தீர்வுகளை நோக்கி மாறுவதன் மூலம் பதிலளித்துள்ளது. இந்த மாற்றம் மேம்படுத்தப்பட்ட உற்பத்தி நுட்பங்களால் உதவியது, உதாரணமாக காற்றாலை விசையாழி கத்திகளை மிகவும் திறமையான உற்பத்திக்கு வழிவகுத்தது. மேலும், ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒளிமின்னழுத்த செல்களின் செயல்திறனை மேம்படுத்த முடிந்தது, இது ஒரு பயன்பாட்டு பகுதிக்கு சிறந்த ஆற்றல் உற்பத்திக்கு வழிவகுக்கிறது. 2021 ஆம் ஆண்டில், சோலார் ஃபோட்டோவோல்டாயிக் (PV) மூலங்களிலிருந்து மின்சார உற்பத்தி கணிசமாக அதிகரித்து, சாதனை 179 TWh ஐ எட்டியது மற்றும் 2020 உடன் ஒப்பிடும்போது 22% வளர்ச்சியைக் குறிக்கிறது. சோலார் PV தொழில்நுட்பம் இப்போது உலகளாவிய மின்சார உற்பத்தியில் 3.6% ஆக உள்ளது மற்றும் தற்போது மூன்றாவது பெரிய புதுப்பிக்கத்தக்கதாக உள்ளது. நீர் மின்சாரம் மற்றும் காற்றுக்குப் பிறகு ஆற்றல் ஆதாரம்.
இருப்பினும், இந்த முன்னேற்றங்கள் புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் அமைப்புகளின் சில உள்ளார்ந்த குறைபாடுகளை தீர்க்கவில்லை, முக்கியமாக கிடைக்கும் தன்மை. இந்த முறைகளில் பெரும்பாலானவை நிலக்கரி மற்றும் எண்ணெய் மின் நிலையங்களாக தேவைக்கேற்ப ஆற்றலை உற்பத்தி செய்வதில்லை. சூரிய ஆற்றல் வெளியீடுகள் சூரிய கதிர்வீச்சு கோணங்கள் மற்றும் PV பேனல் பொருத்துதல் ஆகியவற்றைப் பொறுத்து மாறுபாடுகளுடன் நாள் முழுவதும் கிடைக்கின்றன. குளிர்காலம் மற்றும் மிகவும் மேகமூட்டமான நாட்களில் அதன் வெளியீடு கணிசமாகக் குறைக்கப்படும் போது இரவில் எந்த ஆற்றலையும் உற்பத்தி செய்ய முடியாது. காற்றின் சக்தியும் காற்றின் வேகத்தைப் பொறுத்து ஏற்ற இறக்கங்களால் பாதிக்கப்படுகிறது. எனவே, குறைந்த வெளியீட்டு காலங்களில் ஆற்றல் விநியோகத்தைத் தக்கவைக்க இந்த தீர்வுகள் ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகளுடன் இணைக்கப்பட வேண்டும்.
ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகள் என்றால் என்ன?
ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகள் ஆற்றலைச் சேமித்து பின்னர் ஒரு கட்டத்தில் பயன்படுத்த முடியும். சில சமயங்களில், சேமிக்கப்பட்ட ஆற்றலுக்கும் வழங்கப்பட்ட ஆற்றலுக்கும் இடையே ஆற்றல் மாற்றத்தின் வடிவம் இருக்கும். மிகவும் பொதுவான உதாரணம் லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் அல்லது ஈய-அமில பேட்டரிகள் போன்ற மின்சார பேட்டரிகள். மின்முனைகள் மற்றும் எலக்ட்ரோலைட்டுகளுக்கு இடையே வேதியியல் எதிர்வினைகள் மூலம் அவை மின்சார ஆற்றலை வழங்குகின்றன.
பேட்டரிகள், அல்லது BESS (பேட்டரி ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்பு), அன்றாட வாழ்க்கை பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படும் மிகவும் பொதுவான ஆற்றல் சேமிப்பு முறையைக் குறிக்கிறது. அணையில் சேமிக்கப்படும் நீரின் ஆற்றலை மின் ஆற்றலாக மாற்றும் நீர்மின் நிலையங்கள் போன்ற பிற சேமிப்பு அமைப்புகளும் உள்ளன. கீழே விழும் நீர் மின்சார ஆற்றலை உற்பத்தி செய்யும் விசையாழியின் ஃப்ளைவீலை மாற்றும். மற்றொரு உதாரணம் சுருக்கப்பட்ட வாயு, வெளியானதும் வாயு விசையாழி உற்பத்தி செய்யும் சக்தியின் சக்கரத்தை மாற்றும்.
மற்ற சேமிப்பு முறைகளிலிருந்து பேட்டரிகளை வேறுபடுத்துவது அவற்றின் செயல்பாட்டின் சாத்தியமான பகுதிகள் ஆகும். சிறிய சாதனங்கள் மற்றும் ஆட்டோமொபைல் மின்சாரம் முதல் வீட்டு உபயோகங்கள் மற்றும் பெரிய சோலார் பண்ணைகள் வரை, எந்த ஆஃப்-கிரிட் சேமிப்பக பயன்பாட்டிலும் பேட்டரிகள் தடையின்றி ஒருங்கிணைக்கப்படலாம். மறுபுறம், நீர்மின்சாரம் மற்றும் அழுத்தப்பட்ட காற்று முறைகள் சேமிப்பிற்கு மிகப் பெரிய மற்றும் சிக்கலான உள்கட்டமைப்புகள் தேவைப்படுகின்றன. இது மிகவும் அதிக செலவுகளுக்கு வழிவகுக்கிறது, இது நியாயப்படுத்தப்படுவதற்கு மிகப் பெரிய பயன்பாடுகள் தேவைப்படுகின்றன.
ஆஃப்-கிரிட் சேமிப்பக அமைப்புகளுக்கு கேஸ்களைப் பயன்படுத்தவும்.
முன்பு குறிப்பிட்டது போல், ஆஃப்-கிரிட் சேமிப்பக அமைப்புகள் சூரிய மற்றும் காற்றாலை போன்ற புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் முறைகளின் பயன்பாட்டை எளிதாக்கும். ஆயினும்கூட, அத்தகைய அமைப்புகளிலிருந்து பெரிதும் பயனடையக்கூடிய பிற பயன்பாடுகள் உள்ளன
ஒவ்வொரு நகரத்தின் விநியோகம் மற்றும் தேவையின் அடிப்படையில் சரியான அளவு மின்சாரத்தை வழங்குவதை நகர மின் கட்டங்கள் நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளன. தேவையான சக்தி நாள் முழுவதும் மாறுபடும். ஆஃப்-கிரிட் சேமிப்பக அமைப்புகள் ஏற்ற இறக்கங்களைத் தணிக்கவும், உச்ச தேவையின் போது அதிக ஸ்திரத்தன்மையை வழங்கவும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. வேறுபட்ட கண்ணோட்டத்தில், பிரதான மின் கட்டத்திலோ அல்லது திட்டமிடப்பட்ட பராமரிப்புக் காலங்களிலோ எதிர்பாராத தொழில்நுட்பக் குறைபாட்டிற்கு ஈடுசெய்ய ஆஃப்-தி கிரிட் சேமிப்பு அமைப்புகள் மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கும். மாற்று எரிசக்தி ஆதாரங்களைத் தேடாமல் மின் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய முடியும். எடுத்துக்காட்டாக, பிப்ரவரி 2023 இன் தொடக்கத்தில் டெக்சாஸ் பனிப்புயல் காரணமாக சுமார் 262 000 பேர் மின்சாரம் இல்லாமல் தவித்தனர், அதே நேரத்தில் கடினமான வானிலை காரணமாக பழுதுபார்ப்பு தாமதமானது.
மின்சார வாகனங்கள் மற்றொரு பயன்பாடு. பேட்டரிகளின் ஆயுட்காலம் மற்றும் ஆற்றல் அடர்த்தியை அதிகரிக்க, பேட்டரி உற்பத்தி மற்றும் சார்ஜிங்/டிஸ்சார்ஜ் செய்யும் உத்திகளை மேம்படுத்த ஆராய்ச்சியாளர்கள் நிறைய முயற்சிகளை மேற்கொண்டுள்ளனர். லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் இந்த சிறிய புரட்சியின் முன்னணியில் உள்ளன, மேலும் புதிய மின்சார கார்கள் மற்றும் மின்சார பேருந்துகளிலும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இந்த விஷயத்தில் சிறந்த பேட்டரிகள் அதிக மைலேஜுக்கு வழிவகுக்கும், ஆனால் சரியான தொழில்நுட்பங்களுடன் சார்ஜிங் நேரத்தையும் குறைக்கலாம்.
மற்ற தொழில்நுட்ப முன்னேற்றங்களான UAVகள் மற்றும் மொபைல் ரோபோக்கள் பேட்டரி மேம்பாட்டிலிருந்து பெரிதும் பயனடைந்துள்ளன. அங்கு இயக்க உத்திகள் மற்றும் கட்டுப்பாட்டு உத்திகள் பேட்டரி திறன் மற்றும் வழங்கப்பட்ட சக்தியை பெரிதும் சார்ந்துள்ளது.
BESS என்றால் என்ன
BESS அல்லது பேட்டரி ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்பு என்பது ஆற்றலைச் சேமிக்கப் பயன்படும் ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்பாகும். இந்த ஆற்றல் பிரதான கட்டத்திலிருந்து அல்லது காற்றாலை ஆற்றல் மற்றும் சூரிய ஆற்றல் போன்ற புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் மூலங்களிலிருந்து வரலாம். இது பல்வேறு கட்டமைப்புகளில் (தொடர்/இணையாக) அமைக்கப்பட்ட பல பேட்டரிகளால் ஆனது மற்றும் தேவைகளின் அடிப்படையில் அளவிடப்படுகிறது. அவை ஒரு இன்வெர்ட்டருடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளன, இது DC சக்தியை AC சக்தியாக மாற்ற பயன்படுகிறது. ஏபேட்டரி மேலாண்மை அமைப்பு (BMS)பேட்டரி நிலைகள் மற்றும் சார்ஜிங்/டிஸ்சார்ஜிங் செயல்பாட்டைக் கண்காணிக்கப் பயன்படுகிறது.
மற்ற ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகளுடன் ஒப்பிடும்போது, அவை இடம்/இணைக்க குறிப்பாக நெகிழ்வானவை மற்றும் அதிக விலையுயர்ந்த உள்கட்டமைப்பு தேவையில்லை, ஆனால் அவை இன்னும் கணிசமான செலவில் வருகின்றன மற்றும் பயன்பாட்டின் அடிப்படையில் வழக்கமான பராமரிப்பு தேவைப்படுகிறது.
BESS அளவு மற்றும் பயன்பாட்டு பழக்கம்
பேட்டரி ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்பை நிறுவும் போது சமாளிக்க வேண்டிய ஒரு முக்கியமான புள்ளி அளவு. எத்தனை பேட்டரிகள் தேவை? எந்த அமைப்பில்? சில சந்தர்ப்பங்களில், பேட்டரி வகை நீண்ட காலத்திற்கு செலவு சேமிப்பு மற்றும் செயல்திறனின் அடிப்படையில் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது.
சிறிய குடும்பங்கள் முதல் பெரிய தொழில்துறை ஆலைகள் வரை பயன்பாடுகள் வரலாம் என்பதால், இது ஒவ்வொரு வழக்கின் அடிப்படையில் செய்யப்படுகிறது.
சிறிய குடும்பங்களுக்கு, குறிப்பாக நகர்ப்புறங்களில், மிகவும் பொதுவான புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தி ஆதாரம், ஒளிமின்னழுத்த பேனல்களைப் பயன்படுத்தும் சோலார் ஆகும். பொறியியலாளர் பொதுவாக வீட்டின் சராசரி மின் நுகர்வு மற்றும் குறிப்பிட்ட இடத்திற்கு ஆண்டு முழுவதும் சூரிய கதிர்வீச்சை மதிப்பிடுவார். பேட்டரிகளின் எண்ணிக்கை மற்றும் அவற்றின் கட்டம் உள்ளமைவு ஆகியவை, பேட்டரிகளை முழுவதுமாக வடிகட்டாமல் இருக்கும் அதே வேளையில், ஆண்டின் மிகக் குறைந்த சூரிய மின்சக்தி விநியோகத்தின் போது வீட்டுத் தேவைகளுக்குப் பொருத்தமாகத் தேர்ந்தெடுக்கப்படுகின்றன. மெயின் கிரிட்டில் இருந்து முழுமையான மின்சாரம் சார்ந்து இருப்பதற்கான தீர்வை இது கருதுகிறது.
ஒப்பீட்டளவில் மிதமான சார்ஜ் நிலையில் இருப்பது அல்லது பேட்டரிகளை முழுவதுமாக வெளியேற்றாமல் இருப்பது முதலில் உள்ளுணர்வுக்கு எதிரானதாக இருக்கலாம். எல்லாவற்றிற்கும் மேலாக, சேமிப்பக அமைப்பை நம்மால் முழு திறனைப் பிரித்தெடுக்க முடியாவிட்டால் அதை ஏன் பயன்படுத்த வேண்டும்? கோட்பாட்டில் இது சாத்தியம், ஆனால் அது முதலீட்டின் மீதான வருவாயை அதிகரிக்கும் உத்தியாக இருக்காது.
BESS இன் முக்கிய குறைபாடுகளில் ஒன்று பேட்டரிகளின் ஒப்பீட்டளவில் அதிக விலை. எனவே, ஒரு உபயோகப் பழக்கம் அல்லது பேட்டரி ஆயுளை அதிகப்படுத்தும் சார்ஜிங்/டிஸ்சார்ஜ் செய்யும் உத்தியைத் தேர்ந்தெடுப்பது அவசியம். எடுத்துக்காட்டாக, ஈய அமில மின்கலங்களை 50% திறனுக்குக் கீழே மீள முடியாத சேதம் இல்லாமல் வெளியேற்ற முடியாது. லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி, நீண்ட சுழற்சி ஆயுள் கொண்டவை. அவை பெரிய வரம்புகளைப் பயன்படுத்தி வெளியேற்றப்படலாம், ஆனால் இது அதிகரித்த விலையில் வருகிறது. வெவ்வேறு இரசாயனங்களுக்கிடையில் விலையில் அதிக மாறுபாடு உள்ளது, அதே அளவிலான லித்தியம் அயன் பேட்டரியை விட லெட் ஆசிட் பேட்டரிகள் நூற்றுக்கணக்கான முதல் ஆயிரக்கணக்கான டாலர்கள் வரை மலிவானதாக இருக்கும். இதனாலேயே 3வது உலக நாடுகள் மற்றும் ஏழை சமூகங்களில் லீட் ஆசிட் பேட்டரிகள் சூரிய மின் பயன்பாடுகளில் அதிகம் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
பேட்டரி செயல்திறன் அதன் ஆயுட்காலத்தின் போது சிதைவினால் பெரிதும் பாதிக்கப்படுகிறது, இது ஒரு நிலையான செயல்திறன் இல்லை, அது திடீர் தோல்வியுடன் முடிவடைகிறது. அதற்கு பதிலாக, திறன் மற்றும் வழங்கப்படும் படிப்படியாக மங்கலாம். நடைமுறையில், பேட்டரியின் ஆயுட்காலம் அதன் திறன் அதன் அசல் திறனில் 80% அடையும் போது முடிந்துவிட்டதாகக் கருதப்படுகிறது. வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், அது 20% திறன் மங்கலை அனுபவிக்கும் போது. நடைமுறையில், இதன் பொருள் குறைந்த அளவு ஆற்றலை வழங்க முடியும். இது முழு சுதந்திரமான அமைப்புகளுக்கான பயன்பாட்டுக் காலங்களையும், EV யில் உள்ள மைலேஜ் அளவையும் பாதிக்கலாம்.
கருத்தில் கொள்ள வேண்டிய மற்றொரு விஷயம் பாதுகாப்பு. உற்பத்தி மற்றும் தொழில்நுட்பத்தின் முன்னேற்றத்துடன், சமீபத்திய பேட்டரிகள் பொதுவாக வேதியியல் ரீதியாக மிகவும் நிலையானவை. இருப்பினும் சீரழிவு மற்றும் தவறான வரலாறு காரணமாக, செல்கள் வெப்ப ரன்வேக்குள் செல்லலாம், இது பேரழிவு விளைவுகளுக்கு வழிவகுக்கும் மற்றும் சில சமயங்களில் நுகர்வோரின் உயிருக்கு ஆபத்தை ஏற்படுத்தும்.
இதனால்தான் நிறுவனங்கள் பேட்டரி பயன்பாட்டைக் கட்டுப்படுத்த சிறந்த பேட்டரி கண்காணிப்பு மென்பொருளை (BMS) உருவாக்கியுள்ளன, ஆனால் சரியான நேரத்தில் பராமரிப்பை வழங்குவதற்கும் மோசமான விளைவுகளைத் தவிர்ப்பதற்கும் சுகாதார நிலையைக் கண்காணிக்கின்றன.
முடிவுரை
கட்டம்-ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகளில் முக்கிய கட்டத்திலிருந்து ஆற்றல் சுதந்திரத்தை அடைவதற்கு ஒரு சிறந்த வாய்ப்பை வழங்குகிறது, ஆனால் வேலையில்லா நேரங்கள் மற்றும் உச்ச சுமை காலங்களில் ஒரு காப்பு மூல சக்தியையும் வழங்குகிறது. அங்கு வளர்ச்சி பசுமையான எரிசக்தி ஆதாரங்களை நோக்கி மாற்றத்தை எளிதாக்கும், இதனால் ஆற்றல் தேவைகளை நுகர்வில் நிலையான வளர்ச்சியுடன் பூர்த்தி செய்யும் அதே வேளையில் காலநிலை மாற்றத்தில் ஆற்றல் உற்பத்தியின் தாக்கத்தை கட்டுப்படுத்துகிறது.
பேட்டரி ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகள் மிகவும் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன மற்றும் வெவ்வேறு அன்றாட பயன்பாடுகளுக்கு உள்ளமைக்க எளிதானவை. அவற்றின் அதிக நெகிழ்வுத்தன்மை ஒப்பீட்டளவில் அதிக செலவில் எதிர்க்கப்படுகிறது, இது அந்தந்த ஆயுட்காலத்தை முடிந்தவரை நீட்டிக்க கண்காணிப்பு உத்திகளின் வளர்ச்சிக்கு வழிவகுக்கிறது. தற்போது, தொழில்துறை மற்றும் கல்வியாளர்கள் பல்வேறு நிலைமைகளின் கீழ் பேட்டரி சிதைவை ஆராய்ந்து புரிந்து கொள்ள நிறைய முயற்சிகளை மேற்கொண்டு வருகின்றனர்.
தொடர்புடைய கட்டுரை:
தனிப்பயனாக்கப்பட்ட ஆற்றல் தீர்வுகள் - ஆற்றல் அணுகலுக்கான புரட்சிகர அணுகுமுறைகள்
புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றலை அதிகப்படுத்துதல்: பேட்டரி பவர் ஸ்டோரேஜின் பங்கு
கடல் ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகளுக்கான பேட்டரி தொழில்நுட்பத்தில் முன்னேற்றங்கள்
