గ్రిడ్ నుండి విద్యుత్తును ఎలా నిల్వ చేయాలి?

గత 50 సంవత్సరాలలో, ప్రపంచ విద్యుత్ వినియోగంలో నిరంతర పెరుగుదల ఉంది, 2021 సంవత్సరంలో సుమారు 25,300 టెరావాట్-గంటల వినియోగంతో అంచనా వేయబడింది. పరిశ్రమ 4.0 వైపు మారడంతో, ప్రపంచవ్యాప్తంగా శక్తి డిమాండ్‌లలో పెరుగుదల ఉంది. ఈ సంఖ్యలు ప్రతి సంవత్సరం పెరుగుతున్నాయి, పారిశ్రామిక మరియు ఇతర ఆర్థిక రంగాల విద్యుత్ అవసరాలతో సహా. ఈ పారిశ్రామిక మార్పు మరియు అధిక-శక్తి వినియోగం గ్రీన్‌హౌస్ వాయువుల అధిక ఉద్గారాల కారణంగా మరింత ప్రత్యక్షమైన వాతావరణ మార్పు ప్రభావాలతో కలిసి ఉంటాయి. ప్రస్తుతం, చాలా విద్యుత్ ఉత్పత్తి కర్మాగారాలు మరియు సౌకర్యాలు అటువంటి డిమాండ్లను తీర్చడానికి శిలాజ ఇంధన వనరులపై (చమురు మరియు వాయువు) ఎక్కువగా ఆధారపడుతున్నాయి. ఈ వాతావరణ సమస్యలు సాంప్రదాయ పద్ధతులను ఉపయోగించి అదనపు శక్తి ఉత్పత్తిని నిషేధించాయి. అందువల్ల, పునరుత్పాదక వనరుల నుండి నిరంతర మరియు విశ్వసనీయమైన శక్తి సరఫరాను నిర్ధారించడానికి సమర్థవంతమైన మరియు నమ్మదగిన శక్తి నిల్వ వ్యవస్థల అభివృద్ధి చాలా ముఖ్యమైనది.

పునరుత్పాదక శక్తి లేదా "గ్రీన్" సొల్యూషన్స్ వైపు మారడం ద్వారా ఇంధన రంగం స్పందించింది. పరివర్తనకు మెరుగైన తయారీ సాంకేతికతలు సహాయపడింది, ఉదాహరణకు విండ్ టర్బైన్ బ్లేడ్‌ల మరింత సమర్థవంతమైన తయారీకి దారితీసింది. అలాగే, పరిశోధకులు ఫోటోవోల్టాయిక్ కణాల సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచగలిగారు, ఇది ప్రతి వినియోగ ప్రాంతానికి మెరుగైన శక్తి ఉత్పత్తికి దారితీసింది. 2021లో, సోలార్ ఫోటోవోల్టాయిక్ (PV) మూలాల నుండి విద్యుత్ ఉత్పత్తి గణనీయంగా పెరిగింది, రికార్డు స్థాయిలో 179 TWhకి చేరుకుంది మరియు 2020తో పోలిస్తే 22% వృద్ధిని సూచిస్తుంది. సోలార్ PV సాంకేతికత ఇప్పుడు ప్రపంచ విద్యుత్ ఉత్పత్తిలో 3.6% వాటాను కలిగి ఉంది మరియు ప్రస్తుతం ఇది మూడవ అతిపెద్ద పునరుత్పాదకమైనది. జలశక్తి మరియు గాలి తర్వాత శక్తి వనరు.

అయితే, ఈ పురోగతులు పునరుత్పాదక శక్తి వ్యవస్థల యొక్క స్వాభావిక లోపాలను, ప్రధానంగా లభ్యతను పరిష్కరించవు. ఈ పద్ధతుల్లో చాలా వరకు బొగ్గు మరియు చమురు విద్యుత్ ప్లాంట్ల వలె డిమాండ్‌పై శక్తిని ఉత్పత్తి చేయవు. ఉదాహరణకు సూర్య వికిరణ కోణాలు మరియు PV ప్యానల్ పొజిషనింగ్ ఆధారంగా వైవిధ్యాలతో సౌర శక్తి ఉత్పాదనలు రోజంతా అందుబాటులో ఉంటాయి. శీతాకాలంలో మరియు చాలా మేఘావృతమైన రోజులలో దాని అవుట్‌పుట్ గణనీయంగా తగ్గుతుంది అయితే ఇది రాత్రి సమయంలో ఎటువంటి శక్తిని ఉత్పత్తి చేయదు. గాలి వేగాన్ని బట్టి పవన శక్తి హెచ్చుతగ్గులకు గురవుతుంది. అందువల్ల, తక్కువ అవుట్‌పుట్ వ్యవధిలో శక్తి సరఫరాను కొనసాగించడానికి ఈ పరిష్కారాలను శక్తి నిల్వ వ్యవస్థలతో జతచేయాలి.

శక్తి నిల్వ వ్యవస్థలు అంటే ఏమిటి?

ఎనర్జీ స్టోరేజ్ సిస్టమ్‌లు తరువాతి దశలో ఉపయోగించేందుకు శక్తిని నిల్వ చేయగలవు. కొన్ని సందర్భాల్లో, నిల్వ చేయబడిన శక్తి మరియు అందించిన శక్తి మధ్య శక్తి మార్పిడి యొక్క రూపం ఉంటుంది. అత్యంత సాధారణ ఉదాహరణ లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలు లేదా లెడ్-యాసిడ్ బ్యాటరీలు వంటి ఎలక్ట్రిక్ బ్యాటరీలు. అవి ఎలక్ట్రోడ్లు మరియు ఎలక్ట్రోలైట్ మధ్య రసాయన ప్రతిచర్యల ద్వారా విద్యుత్ శక్తిని అందిస్తాయి.

బ్యాటరీలు, లేదా BESS (బ్యాటరీ శక్తి నిల్వ వ్యవస్థ), రోజువారీ జీవితంలో ఉపయోగించే అత్యంత సాధారణ శక్తి నిల్వ పద్ధతిని సూచిస్తాయి. డ్యామ్‌లో నిల్వ చేయబడిన నీటి సంభావ్య శక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మార్చే జలవిద్యుత్ కేంద్రాల వంటి ఇతర నిల్వ వ్యవస్థలు ఉన్నాయి. కింద పడే నీరు విద్యుత్ శక్తిని ఉత్పత్తి చేసే టర్బైన్ ఫ్లైవీల్‌ను మారుస్తుంది. మరొక ఉదాహరణ కంప్రెస్డ్ గ్యాస్, విడుదలైన తర్వాత వాయువు టర్బైన్ ఉత్పత్తి శక్తిని చక్రాన్ని మారుస్తుంది.

ఇతర నిల్వ పద్ధతుల నుండి బ్యాటరీలను వేరు చేసేది వాటి సంభావ్య కార్యాచరణ ప్రాంతాలు. చిన్న పరికరాలు మరియు ఆటోమొబైల్ విద్యుత్ సరఫరా నుండి గృహ అనువర్తనాలు మరియు పెద్ద సౌర క్షేత్రాల వరకు, బ్యాటరీలను ఏ ఆఫ్-గ్రిడ్ నిల్వ అప్లికేషన్‌కైనా సజావుగా అనుసంధానించవచ్చు. మరోవైపు, జలవిద్యుత్ మరియు సంపీడన వాయు పద్ధతులకు నిల్వ చేయడానికి చాలా పెద్ద మరియు సంక్లిష్టమైన మౌలిక సదుపాయాలు అవసరం. ఇది చాలా ఎక్కువ ఖర్చులకు దారి తీస్తుంది, ఇది సమర్థించబడటానికి చాలా పెద్ద అప్లికేషన్లు అవసరం.

ఆఫ్-గ్రిడ్ నిల్వ సిస్టమ్‌ల కోసం కేసులను ఉపయోగించండి.

గతంలో చెప్పినట్లుగా, ఆఫ్-గ్రిడ్ నిల్వ వ్యవస్థలు సౌర మరియు పవన శక్తి వంటి పునరుత్పాదక శక్తి పద్ధతులపై వినియోగాన్ని మరియు ఆధారపడడాన్ని సులభతరం చేస్తాయి. అయినప్పటికీ, అటువంటి వ్యవస్థల నుండి గొప్పగా ప్రయోజనం పొందగల ఇతర అనువర్తనాలు ఉన్నాయి

సిటీ పవర్ గ్రిడ్‌లు ప్రతి నగరం యొక్క సరఫరా మరియు డిమాండ్ ఆధారంగా సరైన మొత్తంలో విద్యుత్‌ను అందించాలని లక్ష్యంగా పెట్టుకున్నాయి. అవసరమైన శక్తి రోజంతా మారవచ్చు. ఆఫ్-గ్రిడ్ నిల్వ వ్యవస్థలు హెచ్చుతగ్గులను తగ్గించడానికి మరియు గరిష్ట డిమాండ్ ఉన్న సందర్భాల్లో మరింత స్థిరత్వాన్ని అందించడానికి ఉపయోగించబడ్డాయి. వేరొక దృక్కోణం నుండి, ప్రధాన పవర్ గ్రిడ్‌లో లేదా షెడ్యూల్ చేయబడిన నిర్వహణ వ్యవధిలో ఏదైనా ఊహించని సాంకేతిక లోపాన్ని భర్తీ చేయడానికి ఆఫ్-ది గ్రిడ్ నిల్వ వ్యవస్థలు చాలా ప్రయోజనకరంగా ఉంటాయి. ప్రత్యామ్నాయ ఇంధన వనరుల కోసం శోధించాల్సిన అవసరం లేకుండా వారు విద్యుత్ అవసరాలను తీర్చగలరు. ఉదాహరణకు, ఫిబ్రవరి 2023 ప్రారంభంలో టెక్సాస్ మంచు తుఫాను కారణంగా సుమారు 262 000 మందికి విద్యుత్ లేకుండా పోయింది, అయితే క్లిష్ట వాతావరణ పరిస్థితుల కారణంగా మరమ్మతులు ఆలస్యమయ్యాయి.

ఎలక్ట్రిక్ వాహనాలు మరొక అప్లికేషన్. బ్యాటరీల జీవితకాలం మరియు శక్తి సాంద్రతను పెంచడానికి బ్యాటరీ తయారీ మరియు ఛార్జింగ్/డిశ్చార్జింగ్ వ్యూహాలను ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి పరిశోధకులు చాలా కృషి చేశారు. లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలు ఈ చిన్న విప్లవంలో ముందంజలో ఉన్నాయి మరియు కొత్త ఎలక్ట్రిక్ కార్లలో కాకుండా ఎలక్ట్రిక్ బస్సులలో కూడా విస్తృతంగా ఉపయోగించబడ్డాయి. ఈ సందర్భంలో మెరుగైన బ్యాటరీలు పెద్ద మైలేజీకి దారితీయవచ్చు కానీ సరైన సాంకేతికతలతో ఛార్జింగ్ సమయాలను కూడా తగ్గించవచ్చు.

UAVలు మరియు మొబైల్ రోబోట్‌లు వంటి ఇతర సాంకేతిక పురోగతి బ్యాటరీ అభివృద్ధి నుండి బాగా లాభపడింది. అక్కడ చలన వ్యూహాలు మరియు నియంత్రణ వ్యూహాలు అందించిన బ్యాటరీ సామర్థ్యం మరియు శక్తిపై ఎక్కువగా ఆధారపడతాయి.

BESS అంటే ఏమిటి

BESS లేదా బ్యాటరీ శక్తి నిల్వ వ్యవస్థ అనేది శక్తిని నిల్వ చేయడానికి ఉపయోగించే శక్తి నిల్వ వ్యవస్థ. ఈ శక్తి ప్రధాన గ్రిడ్ నుండి లేదా పవన శక్తి మరియు సౌర శక్తి వంటి పునరుత్పాదక ఇంధన వనరుల నుండి రావచ్చు. ఇది వివిధ కాన్ఫిగరేషన్‌లలో (సిరీస్/సమాంతరంగా) అమర్చబడిన బహుళ బ్యాటరీలతో కూడి ఉంటుంది మరియు అవసరాల ఆధారంగా పరిమాణంలో ఉంటుంది. అవి DC పవర్‌ను AC పవర్‌గా మార్చడానికి ఉపయోగించే ఇన్వర్టర్‌కి కనెక్ట్ చేయబడ్డాయి. ఎబ్యాటరీ నిర్వహణ వ్యవస్థ (BMS)బ్యాటరీ పరిస్థితులు మరియు ఛార్జింగ్/డిశ్చార్జింగ్ ఆపరేషన్‌ను పర్యవేక్షించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది.

ఇతర ఎనర్జీ స్టోరేజ్ సిస్టమ్‌లతో పోలిస్తే, అవి ఉంచడానికి/కనెక్ట్ చేయడానికి ప్రత్యేకంగా అనువైనవి మరియు అధిక ఖరీదైన మౌలిక సదుపాయాలు అవసరం లేదు, కానీ అవి ఇప్పటికీ గణనీయమైన ఖర్చుతో వస్తాయి మరియు వినియోగం ఆధారంగా మరింత సాధారణ నిర్వహణ అవసరం.

BESS పరిమాణం మరియు వినియోగ అలవాట్లు

బ్యాటరీ ఎనర్జీ స్టోరేజ్ సిస్టమ్‌ను ఇన్‌స్టాల్ చేసేటప్పుడు పరిష్కరించాల్సిన కీలకమైన అంశం పరిమాణం. ఎన్ని బ్యాటరీలు అవసరం? ఏ కాన్ఫిగరేషన్‌లో? కొన్ని సందర్భాల్లో, బ్యాటరీ రకం దీర్ఘకాలంలో ఖర్చు ఆదా మరియు సామర్థ్యం పరంగా కీలక పాత్ర పోషిస్తుంది

అప్లికేషన్లు చిన్న గృహాల నుండి పెద్ద పారిశ్రామిక ప్లాంట్ల వరకు ఉంటాయి కాబట్టి ఇది ఒక్కొక్కటిగా జరుగుతుంది.

చిన్న గృహాలకు, ముఖ్యంగా పట్టణ ప్రాంతాలలో అత్యంత సాధారణ పునరుత్పాదక శక్తి వనరు ఫోటోవోల్టాయిక్ ప్యానెల్‌లను ఉపయోగించే సౌరశక్తి. ఇంజనీర్ సాధారణంగా ఇంటి సగటు విద్యుత్ వినియోగాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకుంటాడు మరియు నిర్దిష్ట ప్రదేశం కోసం ఏడాది పొడవునా సౌర వికిరణాన్ని అంచనా వేస్తాడు. బ్యాటరీల సంఖ్య మరియు వాటి గ్రిడ్ కాన్ఫిగరేషన్ బ్యాటరీలను పూర్తిగా ఖాళీ చేయనప్పటికీ, సంవత్సరంలో అత్యల్ప సౌర విద్యుత్ సరఫరా సమయంలో గృహ అవసరాలకు సరిపోయేలా ఎంపిక చేయబడుతుంది. ఇది ప్రధాన గ్రిడ్ నుండి పూర్తి శక్తి స్వతంత్రతను కలిగి ఉండటానికి ఒక పరిష్కారాన్ని ఊహిస్తోంది.

సాపేక్షంగా మితమైన ఛార్జ్ స్థితిని ఉంచడం లేదా బ్యాటరీలను పూర్తిగా డిశ్చార్జ్ చేయకపోవడం అనేది మొదట సహజంగానే ప్రతికూలంగా ఉండవచ్చు. అన్నింటికంటే, మేము దానిని పూర్తి సామర్థ్యాన్ని సంగ్రహించలేకపోతే నిల్వ వ్యవస్థను ఎందుకు ఉపయోగించాలి? సిద్ధాంతంలో ఇది సాధ్యమే, కానీ అది పెట్టుబడిపై రాబడిని పెంచే వ్యూహం కాకపోవచ్చు.

BESS యొక్క ప్రధాన ప్రతికూలతలలో ఒకటి బ్యాటరీల సాపేక్షంగా అధిక ధర. అందువల్ల, బ్యాటరీ జీవితకాలాన్ని పెంచే వినియోగ అలవాటు లేదా ఛార్జింగ్/డిశ్చార్జింగ్ వ్యూహాన్ని ఎంచుకోవడం చాలా అవసరం. ఉదాహరణకు, లెడ్ యాసిడ్ బ్యాటరీలు కోలుకోలేని నష్టం లేకుండా 50% కంటే తక్కువ సామర్థ్యంతో విడుదల చేయబడవు. లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలు అధిక శక్తి సాంద్రత, సుదీర్ఘ చక్ర జీవితాన్ని కలిగి ఉంటాయి. వాటిని పెద్ద పరిధులను ఉపయోగించి కూడా విడుదల చేయవచ్చు, అయితే ఇది పెరిగిన ధరతో వస్తుంది. వివిధ రసాయన శాస్త్రాల మధ్య ధరలో అధిక వ్యత్యాసం ఉంది, లెడ్ యాసిడ్ బ్యాటరీలు ఒకే పరిమాణంలో ఉన్న లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీ కంటే వందల నుండి వేల డాలర్ల వరకు చౌకగా ఉంటాయి. అందుకే 3వ ప్రపంచ దేశాలు మరియు పేద కమ్యూనిటీలలో లెడ్ యాసిడ్ బ్యాటరీలు సోలార్ అప్లికేషన్‌లలో ఎక్కువగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి.

బ్యాటరీ పనితీరు దాని జీవితకాలంలో అధోకరణం ద్వారా ఎక్కువగా ప్రభావితమవుతుంది, ఇది ఆకస్మిక వైఫల్యంతో ముగిసే స్థిరమైన పనితీరును కలిగి ఉండదు. బదులుగా, సామర్థ్యం మరియు అందించిన క్రమంగా క్షీణించవచ్చు. ఆచరణలో, దాని సామర్థ్యం దాని అసలు సామర్థ్యంలో 80%కి చేరుకున్నప్పుడు బ్యాటరీ జీవితకాలం అయిపోయినట్లు పరిగణించబడుతుంది. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, ఇది 20% సామర్థ్యం ఫేడ్‌ను అనుభవించినప్పుడు. ఆచరణలో, దీని అర్థం తక్కువ మొత్తంలో శక్తిని అందించవచ్చు. ఇది పూర్తిగా స్వతంత్ర సిస్టమ్‌ల వినియోగ వ్యవధిని మరియు EV కవర్ చేయగల మైలేజ్ మొత్తాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది.

పరిగణించవలసిన మరో అంశం భద్రత. తయారీ మరియు సాంకేతికతలో పురోగతితో, ఇటీవలి బ్యాటరీలు సాధారణంగా రసాయనికంగా మరింత స్థిరంగా ఉన్నాయి. అయినప్పటికీ అధోకరణం మరియు దుర్వినియోగ చరిత్ర కారణంగా, కణాలు థర్మల్ రన్‌అవేలోకి వెళ్లవచ్చు, ఇది విపత్తు ఫలితాలకు దారి తీస్తుంది మరియు కొన్ని సందర్భాల్లో వినియోగదారుల ప్రాణాలను ప్రమాదంలో పడేస్తుంది.

అందుకే కంపెనీలు బ్యాటరీ వినియోగాన్ని నియంత్రించడానికి మెరుగైన బ్యాటరీ మానిటరింగ్ సాఫ్ట్‌వేర్ (BMS)ని అభివృద్ధి చేశాయి, అయితే సకాలంలో నిర్వహణను అందించడానికి మరియు తీవ్ర పరిణామాలను నివారించడానికి ఆరోగ్య స్థితిని కూడా పర్యవేక్షిస్తాయి.

తీర్మానం

గ్రిడ్-ఎనర్జీ స్టోరేజ్ సిస్టమ్‌లు ప్రధాన గ్రిడ్ నుండి పవర్ ఇండిపెండెన్స్ సాధించడానికి గొప్ప అవకాశాన్ని అందిస్తాయి, అయితే డౌన్‌టైమ్‌లు మరియు పీక్ లోడ్ పీరియడ్‌లలో బ్యాకప్ పవర్ సోర్స్‌ను కూడా అందిస్తాయి. అక్కడ అభివృద్ధి హరిత ఇంధన వనరుల వైపు మళ్లడాన్ని సులభతరం చేస్తుంది, తద్వారా వినియోగంలో స్థిరమైన వృద్ధితో ఇంధన అవసరాలను తీర్చేటప్పుడు వాతావరణ మార్పులపై శక్తి ఉత్పత్తి ప్రభావాన్ని పరిమితం చేస్తుంది.

బ్యాటరీ ఎనర్జీ స్టోరేజ్ సిస్టమ్‌లు చాలా సాధారణంగా ఉపయోగించేవి మరియు విభిన్న రోజువారీ అప్లికేషన్‌ల కోసం కాన్ఫిగర్ చేయడానికి సులభమైనవి. వారి అధిక సౌలభ్యం సాపేక్షంగా అధిక ధరతో ప్రతిఘటించబడుతుంది, సంబంధిత జీవితకాలాన్ని వీలైనంత వరకు పొడిగించేందుకు పర్యవేక్షణ వ్యూహాల అభివృద్ధికి దారి తీస్తుంది. ప్రస్తుతం, పరిశ్రమ మరియు విద్యాసంస్థలు వివిధ పరిస్థితులలో బ్యాటరీ క్షీణతను పరిశోధించడానికి మరియు అర్థం చేసుకోవడానికి చాలా ప్రయత్నాలు చేస్తున్నాయి.