एनर्जी स्टोरेज सिस्टम ईएसएस टेक्नोलॉजी के नए चलन

औद्योगिक नियंत्रण उत्पादों के विश्व प्रसिद्ध निर्माता - संयुक्त राज्य अमेरिका में C3CONTROLS ने अपने तकनीकी श्वेत पत्र में आज की ऊर्जा भंडारण प्रणाली ईएसएस की नई प्रौद्योगिकी प्रवृत्तियों का विश्लेषण किया, निम्नलिखित एक अंश है।

अपने कच्चे रूप में बिजली को किसी भी पैमाने पर संग्रहित नहीं किया जा सकता है, लेकिन ऊर्जा भंडारण प्रणाली (ईएसएस) के उपयोग के माध्यम से इसे ऊर्जा के अन्य रूपों में परिवर्तित किया जा सकता है जिसे संग्रहीत किया जा सकता है। ऊर्जा के इन रूपों को जरूरत पड़ने पर वापस बिजली में बदला जा सकता है।

ऊर्जा भंडारण प्रणालियाँ अधिक लचीली ऊर्जा अवसंरचना बनाने और उपयोगिताओं और उपभोक्ताओं के लिए लागत बचाने के प्रयास में हमारी बिजली आपूर्ति के प्रबंधन के लिए तकनीकी दृष्टिकोणों की एक विस्तृत श्रृंखला प्रदान करती हैं। वर्तमान बिजली भंडारण प्रणाली प्रौद्योगिकियों में बैटरी, फ्लाईव्हील्स, संपीड़ित हवा, पंप किए गए हाइड्रो स्टोरेज और बहुत कुछ शामिल हैं। आज, ये सभी प्रणालियाँ अभी भी उन कुल ऊर्जा में सीमित हैं जिन्हें वे संग्रहित कर सकते हैं, लेकिन इन तकनीकों में तेजी से सुधार के लिए अनुसंधान जारी है।

यूएस इलेक्ट्रिकल ग्रिड बिजली आपूर्ति और उपभोक्ता मांग के बीच एक नाजुक संतुलन पर बनाया गया है। बिजली की आपूर्ति और मांग में उतार-चढ़ाव को संतुलित करने में मदद करने का एक प्रभावी तरीका उच्च उत्पादन और कम मांग की अवधि के दौरान बिजली का भंडारण करना है, और फिर कम उत्पादन या उच्च मांग की अवधि के दौरान इसे वापस ग्रिड में जारी करना है।

यहां, हम चर्चा करते हैं कि कैसे बिजली भंडारण हम सभी को विश्वसनीयता, आर्थिक और पर्यावरणीय लाभ प्रदान कर सकता है। इसकी तैनाती की सीमा के आधार पर, बिजली भंडारण यूएस ग्रिड को अधिक कुशलता से चलाने में मदद कर सकता है, पीक डिमांड पीरियड्स के दौरान आउटेज की संभावना को कम कर सकता है और अधिक नवीकरणीय संसाधनों के उपयोग की अनुमति दे सकता है। चित्र

बिजली भंडारण की बढ़ती मांग

बिजली की खोज के बाद से, कई शोधकर्ता और वैज्ञानिक ऑन-डिमांड उपयोग के लिए ऊर्जा को स्टोर करने के कुशल तरीके खोज रहे हैं। पिछले 100 वर्षों में, बिजली की बदलती माँगों और तकनीकी प्रगति के जवाब में ऊर्जा भंडारण उद्योग का विकास और नवाचार हुआ है।

आज, संयुक्त राज्य अमेरिका में उपभोक्ता 24 घंटे बिजली का उपयोग करते हैं। हम चाहे जागे हों या सोए हों, बिजली की हमारी जरूरत निरंतर बनी रहती है। अमेरिकी उपभोक्ता यह मान लेते हैं कि हमारे उपकरणों, उपकरणों, औजारों, मशीनों, वाहनों और दिन-रात उपयोग की जाने वाली हर चीज को चलाने के लिए आवश्यक ऊर्जा प्राप्त करना कितना आसान है।

हालांकि, उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रिक वाहनों की वर्तमान तेजी से लोकप्रियता ने ग्रिड पर अधिक दबाव डाला है और अधिक बिजली की मांग को पूरा करने की जरूरत है। इसके अलावा, अक्षय ऊर्जा बाजार (जैसे सौर, पवन, आदि) में तकनीकी प्रगति और विकास ग्रिड पर महत्वपूर्ण प्रभाव को देखते हुए ऊर्जा भंडारण मांग का एक महत्वपूर्ण चालक रहा है।

ऊर्जा भंडारण प्रौद्योगिकी

बिजली क्षेत्र की एक प्रमुख विशेषता यह है कि उत्पन्न होने वाली बिजली का स्तर कम समय के लिए तय होता है। इसके बजाय, पूरे दिन बिजली की मांग में उतार-चढ़ाव होता रहता है। विद्युत ऊर्जा को संग्रहीत करने के लिए प्रौद्योगिकियों का विकास करना ताकि आवश्यकता पड़ने पर यह उपलब्ध हो, बिजली वितरित करने के तरीके में एक बड़े बदलाव का प्रतिनिधित्व करता है।

ऊर्जा भंडारण प्रणाली

एनर्जी स्टोरेज सिस्टम (ईएसएस) को पीक आवर्स के दौरान ग्राहकों को बिजली देने के लिए आवश्यक बिजली के स्तर को प्रबंधित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जब मांग सबसे अधिक होती है—आखिरकार नवीकरणीय ऊर्जा के उपयोग को आसान बनाने और इसे वितरण प्रणाली में अधिक आसानी से इंजेक्ट करने में मदद करता है।

ईएसएस उत्पादन और लोड के बीच एक स्थिर संतुलन हासिल करने के लिए माइक्रोग्रिड को संतुलित करने में भी मदद करेगा। ऊर्जा भंडारण प्रणाली आवृत्ति विनियमन प्रदान कर सकती है - पूरे सिस्टम की आवृत्ति को 60 हर्ट्ज पर रखना महत्वपूर्ण है। यह नेटवर्क लोड और उत्पन्न शक्ति के बीच संतुलन बनाए रखता है। इसके अलावा, ईएसएस की तैनाती उच्च तकनीक वाली औद्योगिक सुविधाओं के लिए अधिक विश्वसनीय बिजली आपूर्ति भी प्रदान कर सकती है। ऊर्जा भंडारण और बिजली इलेक्ट्रॉनिक्स बिजली क्षेत्र के परिवर्तन के लिए उत्साहजनक वादा करते हैं।

हाई वोल्टेज पावर इलेक्ट्रॉनिक्स

हाई-वोल्टेज पावर इलेक्ट्रॉनिक्स, जैसे स्विच, कंट्रोलर और इनवर्टर, लंबी दूरी पर ट्रांसमिशन का समर्थन करने के लिए बिजली को जल्दी और सटीक रूप से नियंत्रित करते हैं। ये उच्च वोल्टेज डिवाइस सिस्टम को अधिक कुशलता से संचालित करने और गड़बड़ी को अधिक तेज़ी से प्रभावी ढंग से प्रतिक्रिया देने की अनुमति देंगे। एक और बड़ी चुनौती जिसका समाधान किया जा रहा है वह है बाजार स्वीकृति में तेजी लाने के लिए ऊर्जा भंडारण प्रौद्योगिकी और पावर इलेक्ट्रॉनिक्स की लागत को कम करना।

डीओई ऊर्जा भंडारण कार्यक्रम

अमेरिकी ऊर्जा विभाग के विद्युत कार्यालय (OE) द्वारा स्थापित ऊर्जा भंडारण कार्यक्रम (ESP) विभिन्न ऊर्जा भंडारण प्रौद्योगिकियों पर अनुसंधान और विकास करता है। इस व्यापक प्रौद्योगिकी आधार में बैटरी (पारंपरिक और उन्नत), इलेक्ट्रोकेमिकल कैपेसिटर, फ्लाईविल्स, पावर इलेक्ट्रॉनिक्स, कंट्रोल सिस्टम और स्टोरेज ऑप्टिमाइज़ेशन और साइजिंग के लिए सॉफ्टवेयर टूल शामिल हैं। ईएसपी उद्योग भागीदारों के साथ मिलकर काम करता है - इसकी कई परियोजनाएं अत्यधिक लागत-साझा हैं।

एनर्जी स्टोरेज प्रोग्राम (ईएसपी) उपयोगिताओं और राज्य ऊर्जा विभागों को आकार में कई मेगावाट तक के प्रमुख ग्राउंडब्रेकिंग स्टोरेज इंस्टॉलेशन के डिजाइन, खरीद, स्थापना और कमीशनिंग में सहयोग करने का अवसर प्रदान करता है। यह भंडारण प्रौद्योगिकियों के तकनीकी और आर्थिक प्रदर्शन के विश्लेषणात्मक अध्ययन के साथ-साथ ऊर्जा भंडारण प्रणाली घटकों और ऑपरेटिंग सिस्टम के तकनीकी मूल्यांकन का भी समर्थन करता है।

उन्नत ऊर्जा भंडारण बिजली उद्योग और इसके आवासीय ग्राहकों के साथ-साथ औद्योगिक निर्माण कंपनियों और वाणिज्यिक उद्यमों को कई लाभ प्रदान कर सकता है। इन लाभों में बेहतर बिजली की गुणवत्ता और ग्राहकों को बिजली की विश्वसनीय डिलीवरी - और पारेषण और वितरण प्रणालियों की स्थिरता और विश्वसनीयता में वृद्धि शामिल होगी।

एनर्जी स्टोरेज प्रोग्राम (ESP) उपयोगिताओं को मौजूदा उपकरणों को फिर से लगाने के लिए प्रोत्साहित करता है ताकि महंगे अपग्रेड को टाला जा सके या समाप्त किया जा सके - उपलब्धता में सुधार हो और वितरित बिजली के बाजार मूल्य में वृद्धि हो। ईएसपी उपयोगिताओं और आपूर्तिकर्ताओं को उच्च मूल्य नवीकरणीय ऊर्जा उत्पादन और उच्च क्षमता और ट्रांसमिशन भुगतानों के आस्थगन के माध्यम से कम लागत प्रदान करते हैं।

ईएसपी फ्लो बैटरियों के लिए उन्नत इलेक्ट्रोलाइट्स में अनुसंधान के माध्यम से ऊर्जा भंडारण घनत्व बढ़ाने के लिए भी काम कर रहा है, कम तापमान वाली सोडियम बैटरियों का विकास, और बेहतर इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शन के साथ नैनोसंरचित इलेक्ट्रोड। बिजली इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र में, सिलिकॉन कार्बाइड और गैलियम नाइट्राइड जैसे नए उच्च-वोल्टेज, उच्च-शक्ति, उच्च-आवृत्ति, और व्यापक-बैंडगैप सामग्री पर अनुसंधान आगे बढ़ रहा है। इसके अतिरिक्त, उन्नत शक्ति रूपांतरण प्रणालियों में अनुसंधान चल रहा है जो उन्नत मैग्नेटिक्स, उच्च-वोल्टेज कैपेसिटर, पैकेजिंग और उन्नत नियंत्रणों का उपयोग करते हैं ताकि बिजली घनत्व और प्रदर्शन में उल्लेखनीय वृद्धि हो सके।

ऊर्जा ग्रह

द एनर्जी अर्थशॉट्स इनिशिएटिव एक दशक के भीतर अधिक प्रचुर मात्रा में, सस्ती और विश्वसनीय स्वच्छ ऊर्जा समाधानों के लिए सफलताओं को गति देने के लिए अमेरिकी ऊर्जा विभाग की एक और पहल है। एनर्जी अर्थशॉट्स इनिशिएटिव हासिल करने से अमेरिका को जलवायु संकट को संबोधित करने, स्वच्छ ऊर्जा अर्थव्यवस्था को विकसित करने और 2050 तक शुद्ध-शून्य कार्बन उत्सर्जन की ओर तेजी से बढ़ने में सबसे कठिन बाधाओं को दूर करने में मदद मिलेगी।

डीओई - लॉन्ग टर्म एनर्जी स्टोरेज अर्थशॉट्स

लॉन्ग ड्यूरेशन स्टोरेज एनर्जी अर्थशॉट्स (LDSEE) ने एक दशक के भीतर 10 घंटे से अधिक समय तक चलने वाली प्रणालियों के लिए ग्रिड-स्केल ऊर्जा भंडारण की लागत को 90 प्रतिशत तक कम करने का लक्ष्य निर्धारित किया है। ऊर्जा भंडारण में ग्रिड के पूर्ण विकार्बनीकरण में तेजी लाने की क्षमता है।

अक्षय ऊर्जा उत्पादन के आज के स्तरों का समर्थन करने के लिए वर्तमान में कम अवधि का भंडारण स्थापित किया जा रहा है। जैसा कि अधिक से अधिक अक्षय ऊर्जा ग्रिड पर तैनात की जाती है, लंबी अवधि की भंडारण तकनीकों की आवश्यकता होती है। सस्ता और अधिक कुशल भंडारण ऊर्जा उत्पादन अनुपलब्ध होने या मांग से कम होने पर उपयोग के लिए नवीकरणीय स्वच्छ ऊर्जा को पकड़ने और संग्रहीत करने के लिए इसे और अधिक व्यवहार्य बना देगा।

उदाहरण के लिए, अक्षय ऊर्जा जैसे कि दिन के दौरान उत्पन्न सौर ऊर्जा का उपयोग रात में मांग बढ़ने पर किया जा सकता है, या मांग बढ़ने पर कम मांग की अवधि के दौरान उत्पन्न परमाणु ऊर्जा का उपयोग किया जा सकता है। एलडीएसएस सभी प्रकार की तकनीकों पर विचार करेगा - विद्युत रासायनिक, यांत्रिक, थर्मल, रासायनिक वाहक, या कोई संयोजन जो ग्रिड लचीलेपन के लिए आवश्यक अवधि और लागत लक्ष्यों को पूरा करने की क्षमता रखता है।

कोष

कई डीओई कार्यालय ऊर्जा भंडारण गतिविधियों का संचालन करते हैं, और राष्ट्रपति के वित्त वर्ष 2022 के बजट अनुरोध में इन गतिविधियों के लिए कुल $1.16 बिलियन शामिल हैं, जिन्हें एनर्जी स्टोरेज ग्रैंड चैलेंज क्रॉस-सेक्शन के माध्यम से ट्रैक किया गया है। लंबित अनुदान निधि, डीओई के एनर्जी स्टोरेज ग्रैंड चैलेंज रोडमैप के अनुरूप, एलडीएसएस लक्ष्यों की दिशा में अग्रिम प्रगति में मदद करने के लिए डीओई फंडिंग के अवसरों और अन्य गतिविधियों का अनुमान लगाता है।

शुद्ध शून्य कार्बन उत्सर्जन के लक्ष्य को प्राप्त करना

दीर्घकालिक पृथ्वी भंडारण (LDSS) लक्ष्य 2035 तक ग्रिड के लिए शुद्ध-शून्य कार्बन उत्सर्जन और 2050 तक समग्र रूप से अर्थव्यवस्था के लिए महत्वपूर्ण हैं। ऊर्जा भंडारण बिजली व्यवस्था के स्थानीय नियंत्रण को बढ़ा सकता है और अनुभव करने वाले समुदायों के लिए लचीलापन पैदा कर सकता है। बार-बार बिजली गुल होना या ग्रिड तक पहुंच न होना। एलडीएसएस लागत लक्ष्यों को पूरा करने के लिए प्रौद्योगिकी और विनिर्माण का विकास संयुक्त राज्य अमेरिका में एक नया मेमोरी उत्पाद निर्माण क्षेत्र भी स्थापित करेगा।

जैसे-जैसे सौर और पवन प्रौद्योगिकियों की लागत तेजी से गिरती है, भविष्य में परिवर्तनीय नवीकरणीय ऊर्जा का बढ़ता हिस्सा आदर्श बन जाएगा। इलेक्ट्रिक वाहनों का उपयोग परिवहन क्षेत्र को डीकार्बोनाइज करने के प्रयासों में तेजी ला रहा है।

परिवर्तनशील ऊर्जा आपूर्ति को समायोजित करने की आवश्यकता जबकि विद्युत क्षेत्र निर्बाध उत्पादन प्रदान करता है, एक साध्य लक्ष्य है। अक्षय ऊर्जा जैसे कि सौर, पवन और अन्य नवीकरणीय संसाधनों को अंतिम उपयोग वाले क्षेत्रों में एकीकृत करने के प्रयासों ने महत्वपूर्ण क्षमता दिखाई है, और गहन डीकार्बोनाइजेशन प्राप्त करने के लिए बिजली भंडारण का महत्वपूर्ण महत्व है।

बैटरी और अन्य प्रौद्योगिकियों में तेजी से सुधार के आधार पर बिजली भंडारण अधिक से अधिक लचीलेपन की अनुमति देगा, एक प्रमुख संपत्ति के रूप में चर अक्षय ऊर्जा की हिस्सेदारी में वृद्धि जारी है। बिजली भंडारण एक ईवी-वर्चस्व वाले परिवहन क्षेत्र को सक्षम कर सकता है, कुशल 24-घंटे ऑफ-ग्रिड सौर गृह प्रणालियों को सक्षम कर सकता है, और 100 प्रतिशत नवीकरणीय माइक्रोग्रिड का समर्थन कर सकता है।

अंतरराष्ट्रीय पूर्वानुमान

रिपोर्ट में विद्युत भंडारण और नवीकरणीय ऊर्जा: लागत और बाजार, अंतर्राष्ट्रीय अक्षय ऊर्जा एजेंसी (IRENA) स्थिर अनुप्रयोगों में बिजली भंडारण प्रौद्योगिकियों की एक श्रृंखला की वर्तमान लागत और प्रदर्शन का विश्लेषण करती है, साथ ही लागत में कमी और प्रदर्शन में सुधार के लिए उनकी क्षमता का विश्लेषण करती है। 2030 तक 2030।"

रिपोर्ट ने निष्कर्ष निकाला कि कुल बिजली भंडारण क्षमता 2030 तक ऊर्जा के मामले में तिगुनी हो सकती है। नवीकरणीय ऊर्जा को तेजी से अपनाने के साथ, यह 15 वर्षों से कम समय में वैश्विक ऊर्जा मिश्रण में नवीकरणीय ऊर्जा के हिस्से को दोगुना करने के लिए पर्याप्त होना चाहिए। बैटरी पावर स्टोरेज 17-गुना बढ़ सकता है, और बैटरी स्टोरेज तकनीक की लागत 66 प्रतिशत तक कम हो सकती है।

इस शोध से पता चलता है कि बैटरी स्टोरेज सिस्टम में तैनाती और लागत में कमी की काफी संभावनाएं हैं। 2030 तक कुल स्थापित लागत 50 प्रतिशत से 60 प्रतिशत तक गिर सकती है, बैटरी की लागत और भी गिर सकती है। यह सब विनिर्माण सुविधाओं के अनुकूलन के साथ-साथ बेहतर संरचना और सामग्री के कम उपयोग से प्रेरित है।

ऊर्जा भंडारण प्रणाली प्रौद्योगिकी

ऊर्जा भंडारण प्रणालियां (ईएसएस) अधिक लचीली ऊर्जा अवसंरचना बनाने और उपयोगिताओं और उपभोक्ताओं के लिए लागत बचाने के लिए हमारी बिजली आपूर्ति के प्रबंधन के लिए तकनीकी दृष्टिकोण की एक विस्तृत श्रृंखला प्रदान करती हैं। वर्तमान में दुनिया भर में तैनात विभिन्न दृष्टिकोणों पर नीचे चर्चा की गई है।