গত ৫০ বছর ধরে, বিশ্বব্যাপী বিদ্যুৎ ব্যবহার ক্রমাগত বৃদ্ধি পেয়েছে, ২০২১ সালে আনুমানিক ২৫,৩০০ টেরাওয়াট-ঘন্টা ব্যবহার হয়েছে। শিল্প ৪.০-এর দিকে উত্তরণের সাথে সাথে, বিশ্বজুড়ে জ্বালানি চাহিদা বৃদ্ধি পাচ্ছে। শিল্প ও অন্যান্য অর্থনৈতিক খাতের বিদ্যুৎ চাহিদা অন্তর্ভুক্ত না করে এই সংখ্যাগুলি প্রতি বছর বৃদ্ধি পাচ্ছে। এই শিল্প পরিবর্তন এবং উচ্চ-বিদ্যুৎ ব্যবহার গ্রিনহাউস গ্যাসের অত্যধিক নির্গমনের কারণে জলবায়ু পরিবর্তনের আরও স্পষ্ট প্রভাবের সাথে যুক্ত। বর্তমানে, বেশিরভাগ বিদ্যুৎ উৎপাদন কেন্দ্র এবং সুবিধাগুলি এই চাহিদা পূরণের জন্য জীবাশ্ম জ্বালানি উৎসের (তেল এবং গ্যাস) উপর ব্যাপকভাবে নির্ভর করে। এই জলবায়ু উদ্বেগগুলি প্রচলিত পদ্ধতি ব্যবহার করে অতিরিক্ত শক্তি উৎপাদন নিষিদ্ধ করে। সুতরাং, নবায়নযোগ্য উৎস থেকে শক্তির অবিচ্ছিন্ন এবং নির্ভরযোগ্য সরবরাহ নিশ্চিত করার জন্য দক্ষ এবং নির্ভরযোগ্য শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থার বিকাশ ক্রমশ গুরুত্বপূর্ণ হয়ে উঠেছে।
জ্বালানি খাত নবায়নযোগ্য শক্তি বা "সবুজ" সমাধানের দিকে ঝুঁকে পড়েছে। উন্নত উৎপাদন কৌশল এই পরিবর্তনে সহায়তা করেছে, যার ফলে বায়ু টারবাইন ব্লেডের আরও দক্ষ উৎপাদন সম্ভব হয়েছে। এছাড়াও, গবেষকরা ফটোভোলটাইক কোষের দক্ষতা উন্নত করতে সক্ষম হয়েছেন, যার ফলে প্রতি ব্যবহার এলাকায় আরও ভালো শক্তি উৎপাদন হয়েছে। ২০২১ সালে, সৌর ফটোভোলটাইক (PV) উৎস থেকে বিদ্যুৎ উৎপাদন উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পেয়েছে, যা রেকর্ড ১৭৯ TWh-এ পৌঁছেছে এবং ২০২০ সালের তুলনায় ২২% বৃদ্ধি পেয়েছে। সৌর PV প্রযুক্তি এখন বিশ্বব্যাপী বিদ্যুৎ উৎপাদনের ৩.৬% এবং বর্তমানে জলবিদ্যুৎ এবং বায়ুর পরে তৃতীয় বৃহত্তম নবায়নযোগ্য শক্তির উৎস।
তবে, এই সাফল্যগুলি নবায়নযোগ্য শক্তি ব্যবস্থার কিছু অন্তর্নিহিত ত্রুটি, প্রধানত প্রাপ্যতার সমাধান করে না। এই পদ্ধতিগুলির বেশিরভাগই কয়লা এবং তেল বিদ্যুৎ কেন্দ্রের মতো চাহিদা অনুযায়ী শক্তি উৎপাদন করে না। উদাহরণস্বরূপ, সৌর শক্তির উৎপাদন সারা দিন পাওয়া যায়, সূর্যের বিকিরণ কোণ এবং পিভি প্যানেলের অবস্থানের উপর নির্ভর করে তারতম্য হয়। এটি রাতে কোনও শক্তি উৎপাদন করতে পারে না যখন শীতকালে এবং খুব মেঘলা দিনে এর উৎপাদন উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পায়। বাতাসের গতির উপর নির্ভর করে ওঠানামার কারণে বায়ু শক্তিও ক্ষতিগ্রস্ত হয়। অতএব, কম উৎপাদনের সময়কালে শক্তি সরবরাহ বজায় রাখার জন্য এই সমাধানগুলিকে শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থার সাথে সংযুক্ত করা প্রয়োজন।
শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থা কী কী?
শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থা পরবর্তী পর্যায়ে ব্যবহারের জন্য শক্তি সঞ্চয় করতে পারে। কিছু ক্ষেত্রে, সঞ্চিত শক্তি এবং প্রদত্ত শক্তির মধ্যে এক ধরণের শক্তি রূপান্তর ঘটবে। সবচেয়ে সাধারণ উদাহরণ হল লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি বা সীসা-অ্যাসিড ব্যাটারির মতো বৈদ্যুতিক ব্যাটারি। এগুলি ইলেকট্রোড এবং ইলেক্ট্রোলাইটের মধ্যে রাসায়নিক বিক্রিয়ার মাধ্যমে বৈদ্যুতিক শক্তি সরবরাহ করে।
ব্যাটারি, অথবা BESS (ব্যাটারি এনার্জি স্টোরেজ সিস্টেম), দৈনন্দিন জীবনের কাজে ব্যবহৃত সবচেয়ে সাধারণ শক্তি সঞ্চয় পদ্ধতি। অন্যান্য স্টোরেজ সিস্টেম রয়েছে যেমন জলবিদ্যুৎ কেন্দ্র যা বাঁধে সঞ্চিত পানির সম্ভাব্য শক্তিকে বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তরিত করে। জল নীচে পড়ে গেলে টারবাইনের ফ্লাইহুইল ঘুরবে যা বৈদ্যুতিক শক্তি উৎপন্ন করবে। আরেকটি উদাহরণ হল সংকুচিত গ্যাস, মুক্তি পাওয়ার পর গ্যাস টারবাইনের চাকা ঘুরিয়ে শক্তি উৎপাদন করবে।
অন্যান্য স্টোরেজ পদ্ধতি থেকে ব্যাটারিগুলিকে আলাদা করার কারণ হল এর সম্ভাব্য কার্যক্ষমতা। ছোট ডিভাইস এবং অটোমোবাইল পাওয়ার সাপ্লাই থেকে শুরু করে গৃহস্থালী অ্যাপ্লিকেশন এবং বৃহৎ সৌর খামার পর্যন্ত, ব্যাটারিগুলিকে যেকোনো অফ-গ্রিড স্টোরেজ অ্যাপ্লিকেশনের সাথে নির্বিঘ্নে একত্রিত করা যেতে পারে। অন্যদিকে, জলবিদ্যুৎ এবং সংকুচিত বায়ু পদ্ধতিতে স্টোরেজের জন্য খুব বড় এবং জটিল অবকাঠামোর প্রয়োজন হয়। এর ফলে খুব বেশি খরচ হয় যার জন্য এটিকে ন্যায্যতা প্রমাণের জন্য খুব বড় অ্যাপ্লিকেশনের প্রয়োজন হয়।
অফ-গ্রিড স্টোরেজ সিস্টেমের জন্য কেস ব্যবহার করুন।
পূর্বে উল্লেখ করা হয়েছে, অফ-গ্রিড স্টোরেজ সিস্টেমগুলি সৌর এবং বায়ু বিদ্যুতের মতো নবায়নযোগ্য শক্তি পদ্ধতির ব্যবহার এবং নির্ভরতা সহজতর করতে পারে। তবুও, অন্যান্য অ্যাপ্লিকেশন রয়েছে যা এই ধরণের সিস্টেমগুলি থেকে ব্যাপকভাবে উপকৃত হতে পারে।
শহরের বিদ্যুৎ গ্রিডগুলির লক্ষ্য প্রতিটি শহরের সরবরাহ এবং চাহিদার উপর ভিত্তি করে সঠিক পরিমাণে বিদ্যুৎ সরবরাহ করা। প্রয়োজনীয় বিদ্যুতের পরিমাণ সারা দিন ওঠানামা করতে পারে। চাহিদার সর্বোচ্চ স্তরে ওঠানামা কমাতে এবং আরও স্থিতিশীলতা প্রদানের জন্য অফ-গ্রিড স্টোরেজ সিস্টেম ব্যবহার করা হয়েছে। ভিন্ন দৃষ্টিকোণ থেকে, মূল বিদ্যুৎ গ্রিডে বা নির্ধারিত রক্ষণাবেক্ষণের সময় যেকোনো অপ্রত্যাশিত প্রযুক্তিগত ত্রুটির জন্য অফ-গ্রিড স্টোরেজ সিস্টেমগুলি অত্যন্ত উপকারী হতে পারে। বিকল্প শক্তির উৎস অনুসন্ধান না করেই এগুলি বিদ্যুতের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, ২০২৩ সালের ফেব্রুয়ারির প্রথম দিকে টেক্সাসের বরফ ঝড়ের কথা উল্লেখ করা যেতে পারে, যার ফলে প্রায় ২,৬২,০০০ মানুষ বিদ্যুৎবিহীন হয়ে পড়েছিল, যখন কঠিন আবহাওয়ার কারণে মেরামত বিলম্বিত হয়েছিল।
বৈদ্যুতিক যানবাহন আরেকটি প্রয়োজনীয় প্রয়োগ। গবেষকরা ব্যাটারির আয়ুষ্কাল এবং শক্তির ঘনত্ব বৃদ্ধির জন্য ব্যাটারি উৎপাদন এবং চার্জিং/ডিসচার্জিং কৌশলগুলিকে সর্বোত্তম করার জন্য প্রচুর প্রচেষ্টা করেছেন। লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি এই ছোট বিপ্লবের অগ্রভাগে ছিল এবং নতুন বৈদ্যুতিক গাড়ি, বৈদ্যুতিক বাসেও ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়েছে। এই ক্ষেত্রে উন্নত ব্যাটারি সঠিক প্রযুক্তি ব্যবহার করে বেশি মাইলেজ দিতে পারে কিন্তু চার্জিং সময়ও কমাতে পারে।
অন্যান্য প্রযুক্তিগত অগ্রগতি যেমন ইউএভি এবং মোবাইল রোবট ব্যাটারি উন্নয়ন থেকে ব্যাপকভাবে উপকৃত হয়েছে। সেখানে গতি কৌশল এবং নিয়ন্ত্রণ কৌশলগুলি ব্যাটারির ক্ষমতা এবং প্রদত্ত শক্তির উপর ব্যাপকভাবে নির্ভর করে।
BESS কি?
BESS বা ব্যাটারি এনার্জি স্টোরেজ সিস্টেম হল একটি এনার্জি স্টোরেজ সিস্টেম যা এনার্জি স্টোরেজ করার জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে। এই এনার্জি মূল গ্রিড থেকে অথবা নবায়নযোগ্য এনার্জি উৎস যেমন বায়ু শক্তি এবং সৌরশক্তি থেকে আসতে পারে। এটি বিভিন্ন কনফিগারেশনে (সিরিজ/সমান্তরাল) সাজানো এবং প্রয়োজনীয়তার উপর ভিত্তি করে আকারের একাধিক ব্যাটারি দিয়ে গঠিত। এগুলি একটি ইনভার্টারের সাথে সংযুক্ত থাকে যা ব্যবহারের জন্য ডিসি পাওয়ারকে এসি পাওয়ারে রূপান্তর করতে ব্যবহৃত হয়। Aব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেম (BMS)ব্যাটারির অবস্থা এবং চার্জিং/ডিসচার্জিং অপারেশন পর্যবেক্ষণ করতে ব্যবহৃত হয়।
অন্যান্য শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থার তুলনায়, এগুলি স্থাপন/সংযোগের জন্য বিশেষভাবে নমনীয় এবং খুব বেশি ব্যয়বহুল অবকাঠামোর প্রয়োজন হয় না, তবে এগুলি এখনও যথেষ্ট খরচে আসে এবং ব্যবহারের উপর ভিত্তি করে আরও নিয়মিত রক্ষণাবেক্ষণের প্রয়োজন হয়।
BESS এর আকার পরিবর্তন এবং ব্যবহারের অভ্যাস
ব্যাটারি এনার্জি স্টোরেজ সিস্টেম ইনস্টল করার সময় যে গুরুত্বপূর্ণ বিষয়টি মোকাবেলা করতে হবে তা হল আকার পরিবর্তন করা। কতগুলি ব্যাটারি প্রয়োজন? কোন কনফিগারেশনে? কিছু ক্ষেত্রে, ব্যাটারির ধরণ দীর্ঘমেয়াদে খরচ সাশ্রয় এবং দক্ষতার ক্ষেত্রে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করতে পারে।
এটি কেস-বাই-কেস ভিত্তিতে করা হয় কারণ অ্যাপ্লিকেশনগুলি ছোট পরিবার থেকে শুরু করে বৃহৎ শিল্প কারখানা পর্যন্ত হতে পারে।
ছোট পরিবারের জন্য, বিশেষ করে শহরাঞ্চলে, সবচেয়ে সাধারণ নবায়নযোগ্য শক্তির উৎস হল ফটোভোলটাইক প্যানেল ব্যবহার করে সৌরশক্তি। প্রকৌশলী সাধারণত পরিবারের গড় বিদ্যুৎ খরচ বিবেচনা করবেন এবং নির্দিষ্ট স্থানের জন্য সারা বছর ধরে সৌর বিকিরণ মূল্যায়ন করবেন। ব্যাটারির সংখ্যা এবং তাদের গ্রিড কনফিগারেশন বছরের সর্বনিম্ন সৌর বিদ্যুৎ সরবরাহের সময় পরিবারের চাহিদার সাথে মেলে বেছে নেওয়া হয়, তবে ব্যাটারি সম্পূর্ণরূপে নিষ্কাশন করা হয় না। এটি মূল গ্রিড থেকে সম্পূর্ণ বিদ্যুৎ স্বাধীনতা অর্জনের একটি সমাধান বলে ধরে নেওয়া হচ্ছে।
তুলনামূলকভাবে মাঝারি চার্জ রাখা বা ব্যাটারি সম্পূর্ণরূপে ডিসচার্জ না করা এমন কিছু যা প্রথমে বিপরীত হতে পারে। সর্বোপরি, যদি আমরা এটির পূর্ণ সম্ভাবনা বের করতে না পারি তবে স্টোরেজ সিস্টেম কেন ব্যবহার করব? তত্ত্বগতভাবে এটি সম্ভব, কিন্তু এটি বিনিয়োগের উপর সর্বাধিক রিটার্ন অর্জনের কৌশল নাও হতে পারে।
BESS এর প্রধান অসুবিধাগুলির মধ্যে একটি হল ব্যাটারির তুলনামূলকভাবে উচ্চ মূল্য। অতএব, ব্যবহারের অভ্যাস বা চার্জিং/ডিসচার্জিং কৌশল বেছে নেওয়া যা ব্যাটারির আয়ুষ্কাল সর্বাধিক করে তোলে তা বেছে নেওয়া অপরিহার্য। উদাহরণস্বরূপ, সীসা অ্যাসিড ব্যাটারিগুলি অপরিবর্তনীয় ক্ষতির সম্মুখীন না হয়ে ৫০% ক্ষমতার নিচে ডিসচার্জ করা যায় না। লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির শক্তি ঘনত্ব বেশি, দীর্ঘ চক্র জীবনকাল। এগুলি বৃহত্তর পরিসরেও ডিসচার্জ করা যেতে পারে, তবে এর জন্য বর্ধিত মূল্যের প্রয়োজন হয়। বিভিন্ন রসায়নের মধ্যে খরচের উচ্চ পার্থক্য রয়েছে, একই আকারের লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির তুলনায় সীসা অ্যাসিড ব্যাটারি কয়েকশ থেকে হাজার ডলার সস্তা হতে পারে। এই কারণেই তৃতীয় বিশ্বের দেশ এবং দরিদ্র সম্প্রদায়গুলিতে সৌরশক্তি প্রয়োগে সীসা অ্যাসিড ব্যাটারি সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত হয়।
ব্যাটারির কর্মক্ষমতা তার জীবদ্দশায় অবনতির কারণে ব্যাপকভাবে প্রভাবিত হয়, এর স্থিতিশীল কর্মক্ষমতা থাকে না যা হঠাৎ ব্যর্থতার সাথে শেষ হয়। পরিবর্তে, ক্ষমতা এবং সরবরাহ ধীরে ধীরে ম্লান হয়ে যেতে পারে। বাস্তবে, যখন একটি ব্যাটারির ক্ষমতা তার মূল ক্ষমতার 80% পৌঁছায় তখন তাকে লাইফ শেষ বলে মনে করা হয়। অন্য কথায়, যখন এটি 20% ক্ষমতার ম্লান অনুভব করে। বাস্তবে, এর অর্থ হল কম পরিমাণে শক্তি সরবরাহ করা যেতে পারে। এটি সম্পূর্ণ স্বাধীন সিস্টেমের ব্যবহারের সময়কাল এবং একটি EV কত মাইলেজ কভার করতে পারে তার উপর প্রভাব ফেলতে পারে।
আরেকটি বিষয় হলো নিরাপত্তা। উৎপাদন ও প্রযুক্তির অগ্রগতির সাথে সাথে, সাম্প্রতিক ব্যাটারিগুলি সাধারণত রাসায়নিকভাবে আরও স্থিতিশীল হয়েছে। তবে অবক্ষয় এবং অপব্যবহারের ইতিহাসের কারণে, কোষগুলি তাপীয়ভাবে বিকল হয়ে যেতে পারে যা বিপর্যয়কর ফলাফলের দিকে নিয়ে যেতে পারে এবং কিছু ক্ষেত্রে গ্রাহকদের জীবনকে ঝুঁকির মধ্যে ফেলতে পারে।
এই কারণেই কোম্পানিগুলি ব্যাটারির ব্যবহার নিয়ন্ত্রণের জন্য উন্নত ব্যাটারি মনিটরিং সফটওয়্যার (BMS) তৈরি করেছে, পাশাপাশি সময়মত রক্ষণাবেক্ষণ নিশ্চিত করতে এবং খারাপ পরিণতি এড়াতে স্বাস্থ্যের অবস্থাও পর্যবেক্ষণ করে।
উপসংহার
গ্রিড-শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থাগুলির মধ্যে প্রধান গ্রিড থেকে বিদ্যুৎ স্বাধীনভাবে অর্জনের একটি দুর্দান্ত সুযোগ প্রদান করে, তবে ডাউনটাইম এবং পিক লোড সময়কালে বিদ্যুতের একটি ব্যাকআপ উৎসও প্রদান করে। এই উন্নয়ন সবুজ শক্তির উৎসের দিকে স্থানান্তরকে সহজতর করবে, ফলে জলবায়ু পরিবর্তনের উপর শক্তি উৎপাদনের প্রভাব সীমিত হবে এবং একই সাথে ব্যবহারে ক্রমাগত বৃদ্ধির সাথে সাথে শক্তির চাহিদা পূরণ করা সম্ভব হবে।
ব্যাটারি এনার্জি স্টোরেজ সিস্টেমগুলি সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত হয় এবং বিভিন্ন দৈনন্দিন ব্যবহারের জন্য কনফিগার করা সবচেয়ে সহজ। তুলনামূলকভাবে উচ্চ খরচের কারণে তাদের উচ্চ নমনীয়তা মোকাবেলা করা হয়, যার ফলে সংশ্লিষ্ট আয়ুষ্কাল যতটা সম্ভব দীর্ঘায়িত করার জন্য পর্যবেক্ষণ কৌশল তৈরি করা হয়। বর্তমানে, শিল্প এবং শিক্ষাবিদরা বিভিন্ন পরিস্থিতিতে ব্যাটারির অবক্ষয় তদন্ত এবং বোঝার জন্য প্রচুর প্রচেষ্টা চালাচ্ছেন।
সম্পর্কিত নিবন্ধ:
কাস্টমাইজড এনার্জি সলিউশনস - এনার্জি অ্যাক্সেসের ক্ষেত্রে বিপ্লবী পদ্ধতি
নবায়নযোগ্য শক্তি সর্বাধিকীকরণ: ব্যাটারি পাওয়ার স্টোরেজের ভূমিকা
সামুদ্রিক শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থার জন্য ব্যাটারি প্রযুক্তির অগ্রগতি
