கடந்த 50 ஆண்டுகளில், உலகளாவிய மின்சார நுகர்வு தொடர்ந்து அதிகரித்து வருகிறது, 2021 ஆம் ஆண்டில் சுமார் 25,300 டெராவாட்-மணிநேர பயன்பாடு இருப்பதாக மதிப்பிடப்பட்டுள்ளது. தொழில்துறை 4.0 ஐ நோக்கிய மாற்றத்துடன், உலகம் முழுவதும் ஆற்றல் தேவைகளில் அதிகரிப்பு உள்ளது. தொழில்துறை மற்றும் பிற பொருளாதாரத் துறைகளின் மின் தேவைகளை உள்ளடக்காமல், இந்த எண்ணிக்கைகள் ஒவ்வொரு ஆண்டும் அதிகரித்து வருகின்றன. இந்த தொழில்துறை மாற்றம் மற்றும் அதிக மின் நுகர்வு ஆகியவை பசுமை இல்ல வாயுக்களின் அதிகப்படியான வெளியேற்றத்தால் ஏற்படும் மிகவும் உறுதியான காலநிலை மாற்ற விளைவுகளுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளன. தற்போது, பெரும்பாலான மின் உற்பத்தி நிலையங்கள் மற்றும் வசதிகள் அத்தகைய கோரிக்கைகளை பூர்த்தி செய்ய புதைபடிவ எரிபொருள் மூலங்களை (எண்ணெய் மற்றும் எரிவாயு) பெரிதும் நம்பியுள்ளன. இந்த காலநிலை கவலைகள் வழக்கமான முறைகளைப் பயன்படுத்தி கூடுதல் ஆற்றல் உற்பத்தியைத் தடை செய்கின்றன. எனவே, புதுப்பிக்கத்தக்க மூலங்களிலிருந்து தொடர்ச்சியான மற்றும் நம்பகமான ஆற்றல் விநியோகத்தை உறுதி செய்வதற்கு திறமையான மற்றும் நம்பகமான ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகளின் வளர்ச்சி பெருகிய முறையில் முக்கியமானதாகிவிட்டது.
புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் அல்லது "பசுமை" தீர்வுகளை நோக்கி நகர்வதன் மூலம் எரிசக்தித் துறை பதிலளித்துள்ளது. மேம்படுத்தப்பட்ட உற்பத்தி நுட்பங்கள் இந்த மாற்றத்திற்கு உதவியுள்ளன, எடுத்துக்காட்டாக காற்றாலை விசையாழி கத்திகளை மிகவும் திறமையாக உற்பத்தி செய்வதற்கு வழிவகுத்தன. மேலும், ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒளிமின்னழுத்த மின்கலங்களின் செயல்திறனை மேம்படுத்த முடிந்தது, இது பயன்பாட்டு பகுதிக்கு சிறந்த ஆற்றல் உற்பத்திக்கு வழிவகுத்தது. 2021 ஆம் ஆண்டில், சூரிய ஒளிமின்னழுத்த (PV) மூலங்களிலிருந்து மின்சார உற்பத்தி கணிசமாக அதிகரித்து, சாதனை அளவில் 179 TWh ஐ எட்டியது மற்றும் 2020 உடன் ஒப்பிடும்போது 22% வளர்ச்சியைக் குறிக்கிறது. சூரிய PV தொழில்நுட்பம் இப்போது உலகளாவிய மின்சார உற்பத்தியில் 3.6% ஆகும், மேலும் இது தற்போது நீர் மின்சாரம் மற்றும் காற்றாலைக்குப் பிறகு மூன்றாவது பெரிய புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தி மூலமாகும்.
இருப்பினும், இந்த முன்னேற்றங்கள் புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தி அமைப்புகளின் உள்ளார்ந்த சில குறைபாடுகளை, முக்கியமாக கிடைக்கும் தன்மையை, தீர்க்கவில்லை. இந்த முறைகளில் பெரும்பாலானவை நிலக்கரி மற்றும் எண்ணெய் மின் நிலையங்களாக தேவைக்கேற்ப ஆற்றலை உற்பத்தி செய்வதில்லை. சூரிய ஆற்றல் வெளியீடுகள், எடுத்துக்காட்டாக, சூரிய கதிர்வீச்சு கோணங்கள் மற்றும் PV பேனல் நிலைப்பாட்டைப் பொறுத்து மாறுபாடுகளுடன் நாள் முழுவதும் கிடைக்கின்றன. குளிர்காலத்திலும் மிகவும் மேகமூட்டமான நாட்களிலும் அதன் வெளியீடு கணிசமாகக் குறைக்கப்படும் அதே வேளையில், இரவில் எந்த ஆற்றலையும் உற்பத்தி செய்ய முடியாது. காற்றாலை சக்தியும் காற்றின் வேகத்தைப் பொறுத்து ஏற்ற இறக்கங்களால் பாதிக்கப்படுகிறது. எனவே, குறைந்த உற்பத்தி காலங்களில் ஆற்றல் விநியோகத்தைத் தக்கவைக்க, இந்த தீர்வுகளை ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகளுடன் இணைக்க வேண்டும்.
ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகள் என்றால் என்ன?
ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகள் பின்னர் பயன்படுத்துவதற்காக ஆற்றலைச் சேமிக்க முடியும். சில சந்தர்ப்பங்களில், சேமிக்கப்பட்ட ஆற்றலுக்கும் வழங்கப்பட்ட ஆற்றலுக்கும் இடையில் ஒரு வகையான ஆற்றல் மாற்றம் இருக்கும். மிகவும் பொதுவான உதாரணம் லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் அல்லது லீட்-அமில பேட்டரிகள் போன்ற மின்சார பேட்டரிகள். அவை மின்முனைகளுக்கும் எலக்ட்ரோலைட்டுக்கும் இடையிலான வேதியியல் எதிர்வினைகள் மூலம் மின்சார ஆற்றலை வழங்குகின்றன.
பேட்டரிகள், அல்லது BESS (பேட்டரி ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்பு), அன்றாட வாழ்க்கை பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படும் மிகவும் பொதுவான ஆற்றல் சேமிப்பு முறையைக் குறிக்கின்றன. அணையில் சேமிக்கப்படும் நீரின் ஆற்றல் ஆற்றலை மின் ஆற்றலாக மாற்றும் நீர்மின் நிலையங்கள் போன்ற பிற சேமிப்பு அமைப்புகள் உள்ளன. கீழே விழும் நீர் மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்யும் விசையாழியின் ஃப்ளைவீலை மாற்றும். மற்றொரு உதாரணம் சுருக்கப்பட்ட வாயு, வெளியிடப்பட்டதும் வாயு விசையாழியின் சக்கரத்தை மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்யும் சக்கரமாக மாற்றும்.
மற்ற சேமிப்பு முறைகளிலிருந்து பேட்டரிகளைப் பிரிப்பது அவற்றின் செயல்பாட்டுப் பகுதிகள்தான். சிறிய சாதனங்கள் மற்றும் ஆட்டோமொபைல் மின்சாரம் முதல் வீட்டு பயன்பாடுகள் மற்றும் பெரிய சூரிய மின் நிலையங்கள் வரை, பேட்டரிகளை எந்தவொரு ஆஃப்-கிரிட் சேமிப்பு பயன்பாட்டிலும் தடையின்றி ஒருங்கிணைக்க முடியும். மறுபுறம், நீர் மின்சாரம் மற்றும் சுருக்கப்பட்ட காற்று முறைகளுக்கு சேமிப்பிற்கு மிகப் பெரிய மற்றும் சிக்கலான உள்கட்டமைப்புகள் தேவைப்படுகின்றன. இது மிக அதிக செலவுகளுக்கு வழிவகுக்கிறது, இது நியாயப்படுத்தப்படுவதற்கு மிகப் பெரிய பயன்பாடுகள் தேவைப்படுகின்றன.
ஆஃப்-கிரிட் சேமிப்பு அமைப்புகளுக்கு கேஸ்களைப் பயன்படுத்தவும்.
முன்னர் குறிப்பிட்டது போல, ஆஃப்-கிரிட் சேமிப்பு அமைப்புகள் சூரிய சக்தி மற்றும் காற்றாலை போன்ற புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தி முறைகளைப் பயன்படுத்துவதையும் நம்பியிருப்பதையும் எளிதாக்கும். ஆயினும்கூட, அத்தகைய அமைப்புகளிலிருந்து பெரிதும் பயனடையக்கூடிய பிற பயன்பாடுகளும் உள்ளன.
நகர மின் கட்டமைப்புகள், ஒவ்வொரு நகரத்தின் விநியோகம் மற்றும் தேவையைப் பொறுத்து சரியான அளவு மின்சாரத்தை வழங்குவதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளன. தேவையான மின்சாரம் நாள் முழுவதும் ஏற்ற இறக்கமாக இருக்கலாம். உச்ச தேவை ஏற்படும் சந்தர்ப்பங்களில் ஏற்ற இறக்கங்களைக் குறைப்பதற்கும் அதிக நிலைத்தன்மையை வழங்குவதற்கும் ஆஃப்-கிரிட் சேமிப்பு அமைப்புகள் பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளன. வேறுபட்ட கண்ணோட்டத்தில், பிரதான மின் கட்டமைப்பு அல்லது திட்டமிடப்பட்ட பராமரிப்பு காலங்களில் ஏற்படும் எதிர்பாராத தொழில்நுட்பக் கோளாறை ஈடுசெய்ய ஆஃப்-கிரிட் சேமிப்பு அமைப்புகள் மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கும். மாற்று எரிசக்தி ஆதாரங்களைத் தேடாமல் அவை மின் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய முடியும். உதாரணமாக, பிப்ரவரி 2023 தொடக்கத்தில் ஏற்பட்ட டெக்சாஸ் பனிப்புயலை மேற்கோள் காட்டலாம், இது சுமார் 262,000 பேரை மின்சாரம் இல்லாமல் செய்தது, அதே நேரத்தில் கடினமான வானிலை காரணமாக பழுதுபார்ப்பு தாமதமானது.
மின்சார வாகனங்கள் மற்றொரு பயன்பாடாகும். பேட்டரிகளின் ஆயுட்காலம் மற்றும் சக்தி அடர்த்தியை அதிகரிக்க, பேட்டரி உற்பத்தி மற்றும் சார்ஜிங்/டிஸ்சார்ஜிங் உத்திகளை மேம்படுத்த ஆராய்ச்சியாளர்கள் நிறைய முயற்சிகளை மேற்கொண்டுள்ளனர். லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் இந்த சிறிய புரட்சியின் முன்னணியில் உள்ளன, மேலும் அவை புதிய மின்சார கார்களில் மட்டுமல்லாமல் மின்சார பேருந்துகளிலும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இந்த விஷயத்தில் சிறந்த பேட்டரிகள் அதிக மைலேஜுக்கு வழிவகுக்கும், ஆனால் சரியான தொழில்நுட்பங்களுடன் சார்ஜிங் நேரத்தையும் குறைக்கலாம்.
UAVகள் மற்றும் மொபைல் ரோபோக்கள் போன்ற பிற தொழில்நுட்ப முன்னேற்றங்கள் பேட்டரி மேம்பாட்டிலிருந்து பெரிதும் பயனடைந்துள்ளன. அங்கு இயக்க உத்திகள் மற்றும் கட்டுப்பாட்டு உத்திகள் பேட்டரி திறன் மற்றும் வழங்கப்படும் சக்தியைப் பெரிதும் நம்பியுள்ளன.
BESS என்றால் என்ன?
BESS அல்லது பேட்டரி ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்பு என்பது ஆற்றலைச் சேமிக்கப் பயன்படுத்தக்கூடிய ஒரு ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்பாகும். இந்த ஆற்றல் பிரதான கட்டத்திலிருந்து அல்லது காற்றாலை ஆற்றல் மற்றும் சூரிய சக்தி போன்ற புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தி மூலங்களிலிருந்து வரலாம். இது வெவ்வேறு உள்ளமைவுகளில் (தொடர்/இணை) அமைக்கப்பட்ட பல பேட்டரிகளைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் தேவைகளின் அடிப்படையில் அளவிடப்படுகிறது. அவை DC மின்சாரத்தை AC மின்சாரமாக பயன்பாட்டிற்காக மாற்றப் பயன்படும் ஒரு இன்வெர்ட்டருடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளன. Aபேட்டரி மேலாண்மை அமைப்பு (BMS)பேட்டரி நிலைகளையும் சார்ஜிங்/டிஸ்சார்ஜிங் செயல்பாட்டையும் கண்காணிக்கப் பயன்படுகிறது.
மற்ற ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகளுடன் ஒப்பிடும்போது, அவை வைக்க/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 கவனிக்க வேண்டிய ஒரு முக்கியமான விஷயம் அளவுத்திருத்தம். எத்தனை பேட்டரிகள் தேவை? எந்த உள்ளமைவில்? சில சந்தர்ப்பங்களில், செலவு சேமிப்பு மற்றும் செயல்திறன் அடிப்படையில் பேட்டரி வகை நீண்ட காலத்திற்கு ஒரு முக்கிய பங்கை வகிக்க முடியும்.
சிறிய வீடுகள் முதல் பெரிய தொழில்துறை ஆலைகள் வரை பயன்பாடுகள் இருக்கலாம் என்பதால் இது ஒவ்வொரு வழக்குக்கும் தனித்தனியாக செய்யப்படுகிறது.
சிறிய வீடுகளுக்கு, குறிப்பாக நகர்ப்புறங்களில், மிகவும் பொதுவான புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தி ஆதாரம், ஃபோட்டோவோல்டாயிக் பேனல்களைப் பயன்படுத்தி சூரிய சக்தி ஆகும். பொறியாளர் பொதுவாக வீட்டின் சராசரி மின் நுகர்வைக் கருத்தில் கொண்டு, குறிப்பிட்ட இடத்திற்கு ஆண்டு முழுவதும் சூரிய கதிர்வீச்சை மதிப்பிடுவார். பேட்டரிகளின் எண்ணிக்கை மற்றும் அவற்றின் கட்ட உள்ளமைவு, ஆண்டின் மிகக் குறைந்த சூரிய மின் விநியோகத்தின் போது வீட்டுத் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்யும் வகையில் தேர்ந்தெடுக்கப்படுகிறது, அதே நேரத்தில் பேட்டரிகளை முழுவதுமாக வெளியேற்றாது. இது பிரதான கட்டத்திலிருந்து முழுமையான மின்சாரம் சுயாதீனமாக இருப்பதற்கான ஒரு தீர்வாகக் கருதப்படுகிறது.
ஒப்பீட்டளவில் மிதமான சார்ஜ் நிலையை வைத்திருப்பது அல்லது பேட்டரிகளை முழுமையாக வெளியேற்றாமல் இருப்பது ஆரம்பத்தில் உள்ளுணர்வாகத் தோன்றலாம். எல்லாவற்றிற்கும் மேலாக, அதன் முழு திறனையும் நம்மால் பிரித்தெடுக்க முடியாவிட்டால், ஏன் ஒரு சேமிப்பு அமைப்பைப் பயன்படுத்த வேண்டும்? கோட்பாட்டளவில் அது சாத்தியம், ஆனால் அது முதலீட்டின் மீதான வருவாயை அதிகரிக்கும் உத்தியாக இருக்காது.
BESS இன் முக்கிய குறைபாடுகளில் ஒன்று பேட்டரிகளின் ஒப்பீட்டளவில் அதிக விலை. எனவே, பயன்பாட்டு பழக்கத்தையோ அல்லது பேட்டரி ஆயுளை அதிகரிக்கும் சார்ஜிங்/டிஸ்சார்ஜிங் உத்தியையோ தேர்ந்தெடுப்பது அவசியம். எடுத்துக்காட்டாக, மீளமுடியாத சேதத்தால் பாதிக்கப்படாமல் லீட் ஆசிட் பேட்டரிகளை 50% திறனுக்குக் கீழே டிஸ்சார்ஜ் செய்ய முடியாது. லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி, நீண்ட சுழற்சி ஆயுளைக் கொண்டுள்ளன. பெரிய வரம்புகளைப் பயன்படுத்தியும் அவற்றை டிஸ்சார்ஜ் செய்யலாம், ஆனால் இது அதிகரித்த விலையில் வருகிறது. வெவ்வேறு வேதியியல் துறைகளுக்கு இடையே விலையில் அதிக வேறுபாடு உள்ளது, லீட் ஆசிட் பேட்டரிகள் ஒரே அளவிலான லித்தியம்-அயன் பேட்டரியை விட நூற்றுக்கணக்கான முதல் ஆயிரக்கணக்கான டாலர்கள் வரை மலிவானதாக இருக்கலாம். இதனால்தான் லீட் ஆசிட் பேட்டரிகள் மூன்றாம் உலக நாடுகளிலும் ஏழை சமூகங்களிலும் சூரிய சக்தி பயன்பாடுகளில் அதிகம் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
பேட்டரி செயல்திறன் அதன் ஆயுட்காலத்தின் போது ஏற்படும் சிதைவால் பெரிதும் பாதிக்கப்படுகிறது, இது திடீர் செயலிழப்பில் முடிவடையும் நிலையான செயல்திறனைக் கொண்டிருக்கவில்லை. அதற்கு பதிலாக, திறன் மற்றும் வழங்கப்பட்டவை படிப்படியாக மங்கக்கூடும். நடைமுறையில், அதன் திறன் அதன் அசல் திறனில் 80% ஐ அடையும் போது பேட்டரி ஆயுட்காலம் தீர்ந்துவிட்டதாகக் கருதப்படுகிறது. வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், அது 20% திறன் மங்குவதை அனுபவிக்கும் போது. நடைமுறையில், இதன் பொருள் குறைந்த அளவு ஆற்றலை வழங்க முடியும். இது முழுமையாக சுயாதீனமான அமைப்புகளுக்கான பயன்பாட்டு காலங்களையும், ஒரு EV உள்ளடக்கிய மைலேஜையும் பாதிக்கலாம்.
கருத்தில் கொள்ள வேண்டிய மற்றொரு விஷயம் பாதுகாப்பு. உற்பத்தி மற்றும் தொழில்நுட்பத்தில் ஏற்பட்டுள்ள முன்னேற்றங்களுடன், சமீபத்திய பேட்டரிகள் பொதுவாக வேதியியல் ரீதியாக மிகவும் நிலைத்தன்மையுடன் உள்ளன. இருப்பினும், சிதைவு மற்றும் துஷ்பிரயோக வரலாறு காரணமாக, செல்கள் வெப்ப ஓட்டத்திற்குச் செல்லக்கூடும், இது பேரழிவு விளைவுகளுக்கு வழிவகுக்கும் மற்றும் சில சந்தர்ப்பங்களில் நுகர்வோரின் உயிருக்கு ஆபத்தை விளைவிக்கும்.
இதனால்தான் நிறுவனங்கள் பேட்டரி பயன்பாட்டைக் கட்டுப்படுத்த சிறந்த பேட்டரி கண்காணிப்பு மென்பொருளை (BMS) உருவாக்கியுள்ளன, ஆனால் சரியான நேரத்தில் பராமரிப்பை வழங்குவதற்கும் மோசமான விளைவுகளைத் தவிர்ப்பதற்கும் சுகாதார நிலையை கண்காணிக்கின்றன.
முடிவுரை
மின் கட்டமைப்பு-ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகள் பிரதான மின் கட்டமைப்பிலிருந்து மின்சாரம் சுதந்திரமாகப் பெறுவதற்கான சிறந்த வாய்ப்பை வழங்குகின்றன, அதே நேரத்தில் செயலிழப்பு நேரங்கள் மற்றும் உச்ச சுமை காலங்களில் காப்பு மின்சார மூலத்தையும் வழங்குகின்றன. இங்கு மேம்பாடு பசுமையான எரிசக்தி ஆதாரங்களை நோக்கி மாறுவதை எளிதாக்கும், இதனால் காலநிலை மாற்றத்தில் எரிசக்தி உற்பத்தியின் தாக்கத்தை கட்டுப்படுத்தும் அதே வேளையில் நுகர்வு நிலையான வளர்ச்சியுடன் எரிசக்தி தேவைகளையும் பூர்த்தி செய்யும்.
பேட்டரி ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகள் மிகவும் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன மற்றும் பல்வேறு அன்றாட பயன்பாடுகளுக்கு கட்டமைக்க எளிதானவை. அவற்றின் அதிக நெகிழ்வுத்தன்மை ஒப்பீட்டளவில் அதிக செலவால் எதிர்க்கப்படுகிறது, இது அந்தந்த ஆயுட்காலத்தை முடிந்தவரை நீட்டிக்க கண்காணிப்பு உத்திகளை உருவாக்க வழிவகுக்கிறது. தற்போது, தொழில்துறை மற்றும் கல்வித்துறை வெவ்வேறு நிலைமைகளின் கீழ் பேட்டரி சிதைவை ஆராய்ந்து புரிந்துகொள்ள நிறைய முயற்சிகளை மேற்கொண்டு வருகின்றன.
தொடர்புடைய கட்டுரை:
பி.எம்.எஸ் அமைப்பு என்றால் என்ன?
தனிப்பயனாக்கப்பட்ட எரிசக்தி தீர்வுகள் - எரிசக்தி அணுகலுக்கான புரட்சிகரமான அணுகுமுறைகள்
புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றலை அதிகப்படுத்துதல்: பேட்டரி சக்தி சேமிப்பின் பங்கு
கடல்சார் ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகளுக்கான பேட்டரி தொழில்நுட்பத்தில் முன்னேற்றங்கள்
