1. ईएसएस क्या है? ऊर्जा भंडारण प्रणाली पर एक नज़र
ऊर्जा भंडारण वह प्रक्रिया है जिसमें ऊर्जा को ऐसे रूप में परिवर्तित किया जाता है जो प्रकृति में अधिक विश्वसनीय रूप से मौजूद रह सके और फिर उसे इस प्रकार संग्रहित किया जाता है कि आवश्यकता पड़ने पर वह उपलब्ध हो सके। ऊर्जा के सृजन, परिवर्तन, स्थानांतरण और उपयोग के दौरान, आपूर्ति और मांग में अक्सर मात्रा, स्वरूप, वितरण और समय के संदर्भ में अंतर होता है। ऊर्जा भंडारण तकनीक का उपयोग करके ऊर्जा को संग्रहित और मुक्त करने से इन अंतरों को कम किया जा सकता है। इससे ऊर्जा की आपूर्ति और मांग अधिक संतुलित हो जाएगी और ऊर्जा दक्षता में वृद्धि होगी। यांत्रिक ऊर्जा, ऊष्मा ऊर्जा, रासायनिक ऊर्जा, विकिरण (प्रकाश) ऊर्जा, विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा, परमाणु ऊर्जा और अन्य प्रकार की ऊर्जा को विभिन्न समूहों में रखा जा सकता है। विकिरण ऊर्जा के अलावा, अन्य सभी प्रकार की ऊर्जा को मानक रूपों में संग्रहित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, यांत्रिक ऊर्जा को गतिज या स्थितिज ऊर्जा के रूप में संग्रहित किया जा सकता है, विद्युत ऊर्जा को प्रेरित क्षेत्र ऊर्जा या स्थिर विद्युत क्षेत्र ऊर्जा के रूप में संग्रहित किया जा सकता है, ऊष्मीय ऊर्जा को गुप्त ऊष्मा या संवेदी ऊष्मा के रूप में संग्रहित किया जा सकता है, और परमाणु ऊर्जा ऊर्जा भंडारण का एक शुद्ध रूप है। ऊर्जा भंडारण के विभिन्न तरीकों में पंप भंडारण, संपीड़ित वायु भंडारण, फ्लाईव्हील भंडारण, बैटरी भंडारण, ऊष्मीय भंडारण और हाइड्रोजन भंडारण शामिल हैं।
वर्तमान में, माइक्रोग्रिड में ऊर्जा भंडारण के लिए बैटरियों का उपयोग अधिक आम है क्योंकि ये एक परिपक्व उत्पाद हैं और इनका व्यापक परिचालन अनुभव है। बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणाली में कई भाग होते हैं, जिनमें मुख्य रूप से ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक, बैटरी प्रबंधन प्रणाली (बीएमएस), स्टेप-अप ट्रांसफार्मर, ऊर्जा भंडारण द्वि-दिशात्मक कनवर्टर उपकरण (पीसीएस), ऊर्जा भंडारण ट्रैकिंग प्रणाली और कुछ अन्य भाग शामिल हैं। ग्रिड के बंद होने पर, ऊर्जा भंडारण प्रणाली को ग्रिड से जुड़े रहने से ग्रिड के बिना काम करने की स्थिति में स्विच किया जा सकता है। इस प्रकार, ग्रिड से कनेक्ट न होने पर भी यह पूरी माइक्रोग्रिड प्रणाली के लिए बैकअप पावर स्रोत के रूप में कार्य करता है और वोल्टेज और करंट को स्थिर रखता है।
2. ऊर्जा भंडारण बैटरी का चयन करना
2.1 लेड कार्बन युक्त बैटरी
लेड-कार्बन बैटरी एक नए प्रकार का ऊर्जा भंडारण उपकरण है जिसे सामान्य लेड-एसिड बैटरी के ऋणात्मक इलेक्ट्रोड में संधारित्र गुणों वाले कार्बन पदार्थ मिलाकर बनाया जाता है। यह प्रक्रिया आंतरिक रूप से या आंतरिक रूप से मिश्रित की जा सकती है। लेड-कार्बन बैटरियां सामान्य लेड-एसिड बैटरियों और सुपर कैपेसिटर दोनों के समान होती हैं। ये कई मायनों में सामान्य लेड-एसिड बैटरियों की कार्यक्षमता को काफी बढ़ा सकती हैं, और इनके कुछ वैज्ञानिक लाभ इस प्रकार हैं:
1. उच्च चार्जिंग गुणक;
2. इसका चक्र जीवनकाल सामान्य लेड-एसिड बैटरी की तुलना में 4-5 गुना अधिक होता है;
3. अच्छी सुरक्षा;
4. उच्च पुनर्जनन क्षमता (97% तक), अन्य रासायनिक बैटरियों की तुलना में कहीं अधिक; प्रचुर मात्रा में कच्चा माल, कम लागत, सामान्य लेड-एसिड बैटरियों की तुलना में 1.5 गुना कम; और सामान्य लेड-एसिड बैटरियों की लागत इन बैटरियों की तुलना में लगभग 1.5 गुना अधिक होती है। सामान्य लेड-एसिड बैटरी की तुलना में 1.5 गुना अधिक शक्तिशाली।
लेड-कार्बन बैटरियों का प्रदर्शन पारंपरिक लेड-एसिड बैटरियों की तुलना में काफी बेहतर हुआ है। हालांकि, लेड-कार्बन बैटरियों के प्रदर्शन को बेहतर बनाने में कार्बन की क्या भूमिका है, यह अभी भी स्पष्ट नहीं है। कार्बन सामग्री मिलाने से कुछ नकारात्मक प्रभाव भी हो सकते हैं, जैसे कि नेगेटिव इलेक्ट्रोड पर हाइड्रोजन का जमाव और बैटरी से पानी का रिसाव, इसलिए इस समस्या का समाधान करना आवश्यक है।
2.2 लिथियम बैटरी
चार्जिंग और डिस्चार्जिंग की प्रक्रिया में, लिथियम-आयन बैटरी धनात्मक एनोड के रूप में लिथियम युक्त रसायनों का उपयोग करती हैं। लिथियम-आयन बैटरी में लिथियम धातु नहीं होती है।
लिथियम-आयन बैटरी में लिथियम युक्त यौगिकों, जैसे लिथियम कोबाल्टेट (LiCoO2), लिथियम मैंगनेट (LiMn2O4), लिथियम आयरन फॉस्फेट (LiFePO4), और अन्य दो या तीन-घटक पदार्थों से बना एक धनात्मक इलेक्ट्रोड होता है। ऋणात्मक इलेक्ट्रोड लिथियम-कार्बन अंतर्परत यौगिकों, जैसे ग्रेफाइट, सॉफ्ट कार्बन, हार्ड कार्बन और लिथियम टाइटेनेट से बना होता है।
लिथियम-आयन बैटरियों के दो प्रमुख लाभ हैं: उच्च ऊर्जा भंडारण क्षमता और उच्च शक्ति क्षमता। अन्य लाभों में उच्च दक्षता, व्यापक उपयोग, व्यापक ध्यान, तीव्र वैज्ञानिक प्रगति और विकास की अपार संभावनाएं शामिल हैं। ① रासायनिक इलेक्ट्रोलाइट्स के उपयोग के कारण सुरक्षा संबंधी गंभीर जोखिम हैं; सुरक्षा में सुधार की आवश्यकता है।
2.3 ऊर्जा भंडारण बैटरी का चयन
इन दोनों प्रकार की ऊर्जा भंडारण बैटरियों के बीच अंतरों पर एक नज़र डालते हैं, जिनमें उनकी डिस्चार्ज क्षमता, तापमान सीमा और चक्रीय जीवन शामिल हैं।
उपरोक्त तालिका दर्शाती है कि लेड-कार्बन बैटरियों का चक्र जीवनकाल कम होता है और इनसे हाइड्रोजन गैस निकलती है, जो खतरनाक है। दूसरी ओर, लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरियां तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला में काम कर सकती हैं और इनका चक्र जीवनकाल, ऊर्जा स्थानांतरण दक्षता और ऊर्जा घनत्व उच्च होता है।
इसी कारण से, अधिकांश ऊर्जा भंडारण परियोजनाओं के लिए लिथियम आयरन फॉस्फेट स्टोरेज बैटरी सबसे अच्छा विकल्प है।
