بیٹری انرجی سٹوریج سسٹم (BESS) کے فن تعمیر اور بیٹری کی اقسام پر بحث کرنے سے پہلے، ہمیں سب سے پہلے اس فیلڈ میں استعمال ہونے والی عام اصطلاحات پر توجہ مرکوز کرنی چاہیے۔ کئی اہم پیرامیٹرز بیٹری انرجی سٹوریج سسٹم کے طرز عمل کو بیان کرتے ہیں۔
صلاحیت [آہ]: زیادہ سے زیادہ الیکٹرک چارج جو سسٹم منسلک لوڈ کو مناسب وولٹیج پر فراہم کرنے کے قابل ہے۔ بیٹری کی ٹیکنالوجی کا اس پیرامیٹر پر خاصا اثر پڑتا ہے، جس کی قدر کسی خاص خارج ہونے والے کرنٹ اور درجہ حرارت کے لیے مقرر کی جاتی ہے۔
برائے نام توانائی [Wh]:یہ مکمل چارج اور مکمل خارج ہونے والی ریاستوں کے درمیان پیدا ہونے والی کل توانائی ہے۔ یہ بیٹری وولٹیج کی گنجائش کے اوقات کے برابر ہے۔ درجہ حرارت اور کرنٹ کا بھی اثر ہوتا ہے، کیونکہ صلاحیت اس کا تعین کرتی ہے۔
طاقت [W]:BESS کی آؤٹ پٹ پاور کی وضاحت مشکل ہے کیونکہ یہ منسلک بوجھ پر انحصار کرتا ہے۔ بہر حال، برائے نام طاقت سب سے عام خارج ہونے والے منظر نامے میں طاقت کی نمائندگی کرتی ہے۔
مخصوص توانائی [Wh/kg]:یہ ماس کے سلسلے میں بیٹری کی توانائی ذخیرہ کرنے کی صلاحیت کی نشاندہی کرتا ہے۔
چارج اور ڈسچارج کے دورانیے کا تعین کرنے کے لیے استعمال ہونے والے پیمانے کو کہا جاتا ہے۔سی ریٹ. خارج ہونے والا کرنٹ 1C پر ایک گھنٹے میں بیٹری کو مکمل طور پر ختم کر دے گا۔
چارج/ڈسچارج/چارج ہے۔سائیکل. سائیکل کیا ہے اس کی کوئی متفقہ تعریف نہیں ہے۔
ایک بیٹریسائیکل کی زندگیسائیکلوں کی کل تعداد ہے جو یہ پیدا کر سکتی ہے۔
ڈی او ڈی: خارج ہونے والی گہرائی۔ مکمل خارج ہونے والا مادہ 100٪ ہے؛
اسٹیٹ آف انچارج (SoC،%):بیٹری کی چارج لیول اس نمبر سے ظاہر ہوتی ہے۔
اصطلاح "کولمبک کارکردگی" بیٹری کی مؤثر طریقے سے چارج منتقل کرنے کی صلاحیت سے مراد ہے۔ یہ خارج ہونے والے مرحلے کے دوران جاری ہونے والے چارج کی مقدار (Ah) سے چارج کی اصل حالت میں واپس آنے کے لیے درکار چارج کا تناسب ہے۔ لیڈ ایسڈ ٹیکنالوجی کے استثنا کے ساتھ، سب سے عام بیٹریوں میں ایک کارکردگی ہے جو اس کے مقابلے میں ہے.
الیکٹرو کیمیکل انرجی سٹوریج سسٹم کی اہم اقسام
بیٹری کے متعدد نظام موجود ہیں، ہر ایک کیمیائی اجزاء اور عمل کے منفرد امتزاج پر مبنی ہے۔ لیڈ ایسڈ اور لی-آئن بیٹریاں اس وقت سب سے زیادہ استعمال ہونے والی اقسام ہیں، لیکن بہاؤ، نکل، اور سلفر پر مبنی بیٹریاں بھی اس مارکیٹ میں ایک جگہ رکھتی ہیں۔ ہم سب سے مشہور بیٹری ٹیکنالوجیز کے اہم فوائد کا فوری جائزہ لیں گے۔
ہم ان بیٹریوں کو مستقل بنیادوں پر استعمال کرتے ہیں۔ اس بیٹری کا بیس سیل بائی آکسائیڈ یا لیڈ پازیٹو الیکٹروڈ اور منفی لیڈ الیکٹروڈ پر مشتمل ہے۔ الیکٹرولائٹ پانی میں سلفیورک ایسڈ کا محلول ہے۔
ان بیٹریوں کے بنیادی فوائد ان کی سستی اور جدید تکنیکی حالت ہیں۔
Nickel-Cadmium (Ni-Cd) بیٹریاں
لیتھیم بیٹری ٹیکنالوجی کے بڑے پیمانے پر استعمال ہونے سے پہلے، اس قسم کی بیٹری کئی سالوں تک پورٹیبل ڈیوائسز کے لیے بنیادی طاقت کا ذریعہ تھی۔
یہ بیٹریاں ہائی پاور آؤٹ پٹ اور فوری ری چارجنگ کا وقت فراہم کرتی ہیں۔
ان بیٹریوں میں بہتری کی نمائندگی Nickel-metal-hydride (NiMH) ٹیکنالوجی سے ہوتی ہے، جو معیاری NiCd سے تقریباً 40% زیادہ مخصوص توانائی فراہم کر سکتی ہے۔
Lithium-Ion (Li-Ion) بیٹریاں
تمام دھاتوں میں سے، لتیم میں سب سے زیادہ مخصوص توانائی ہوتی ہے اور سب سے ہلکی ہوتی ہے۔ لیتھیم میٹل اینوڈ ریچارج ایبل بیٹریاں ناقابل یقین حد تک زیادہ توانائی کی کثافت فراہم کرنے کی صلاحیت رکھتی ہیں۔
اس کے علاوہ دیگر پابندیاں بھی ہیں۔ مثال کے طور پر، سائیکلنگ کے دوران انوڈ پر ڈینڈرائٹس کی نشوونما ایک مناسب پابندی ہے۔ اس کے نتیجے میں بجلی کی بندش ہو سکتی ہے، جو درجہ حرارت کو بڑھا سکتا ہے اور بیٹری کو نقصان پہنچا سکتا ہے۔
BESS کی ترکیب
مختلف "سطحیں"، منطقی اور جسمانی دونوں، ایک BESS بناتے ہیں۔ ہر منفرد جسمانی حصے کو اپنے کنٹرول سسٹم کی ضرورت ہوتی ہے۔
یہاں ان اہم مراحل کا ایک رن ڈاؤن ہے:
بیٹری کا نظام مختلف بیٹری پیک اور متعدد بیٹریوں سے بنا ہوتا ہے جو مطلوبہ وولٹیج اور کرنٹ لیول کو حاصل کرنے کے لیے ایک دوسرے سے جڑی ہوتی ہیں۔
بیٹری مینجمنٹ سسٹم ہر سیل کے مناسب کام کو کنٹرول کرتا ہے تاکہ سسٹم کو وولٹیج، کرنٹ اور درجہ حرارت کی حد میں کام کرنے کے قابل بنایا جا سکے جو کہ بیٹریوں کی بہترین صحت کے لیے مکمل طور پر نظام کے بجائے محفوظ ہے۔ مزید برآں، ہر سیل میں چارج کی حیثیت کو ایسا کرنے سے ایڈجسٹ اور متوازن کیا جاتا ہے۔
پاور کو اے سی میں تبدیل کرنے کے لیے، انورٹرز بیٹری سسٹم سے منسلک ہوتے ہیں۔ ایک خصوصی پاور الیکٹرانک لیول جسے PCS (پاور کنورژن سسٹم) کہا جاتا ہے ہر BESS میں موجود ہوتا ہے۔ اسے عام طور پر تبادلوں کے یونٹ میں مناسب نگرانی کے لیے درکار تمام معاون خدمات کے ساتھ گروپ کیا جاتا ہے۔
نظام اور توانائی کے بہاؤ کی نگرانی اور کنٹرول (انرجی مینجمنٹ سسٹم) درج ذیل اقدامات ہیں۔ سپروائزری کنٹرول اور ڈیٹا ایکوزیشن سسٹم، یا SCADA سسٹم میں اکثر عام نگرانی اور کنٹرول کے افعال شامل ہوتے ہیں۔ دوسری طرف، توانائی کے انتظام کے نظام کو خاص طور پر درخواست کی ضروریات کے مطابق بجلی کے بہاؤ کی نگرانی کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔
میڈیم وولٹیج/کم وولٹیج ٹرانسفارمر کنکشن اور، سسٹم کے سائز کی بنیاد پر، ایک مخصوص سب سٹیشن پر ہائی وولٹیج/میڈیم وولٹیج ٹرانسفارمر آخری کنکشن ہیں۔
PV ماڈیول اور BESS انٹیگریشن
قابل تجدید توانائی کے ذرائع مستقبل میں برقی نظاموں پر نمایاں اثر ڈالنے کے لیے تیار ہیں، جیسا کہ اس سلسلے کے پہلے حصے میں بحث کی گئی ہے۔ برقی نظام اور قابل تجدید پاور پلانٹ دونوں قابل تجدید توانائی کے ذریعہ کے ساتھ BESS کے انضمام سے فائدہ اٹھا سکتے ہیں۔
ذیل میں ان مختلف طریقوں کی وضاحت کی گئی ہے جن میں BESS پاور پلانٹ کی مدد کر سکتا ہے:
مزید مستحکم اور پیش قیاسی جنریشن کرو کو حاصل کرنے کے لیے، یہ کلاؤڈ کور کے نیچے جنریشن پروفائل کی " اتار چڑھاؤ" کو آفسیٹ کر دے گا یا طاقت میں اچانک بڑھتی ہوئی بڑھتی ہے۔ ابر آلود دن میں PV پلانٹ کے جنریشن وکر اور ایک صاف آسمان والے کے درمیان تضاد کو شکل 4 میں دکھایا گیا ہے۔ نسل ایک BESS کے انضمام کے ساتھ کم "جھلملاتی" کا مظاہرہ کرے گی، جس سے زیادہ باقاعدہ منحنی ہو گی۔
چوٹی مونڈنے کے نتیجے میں نسل کا منحنی خطوط "ہموار" ہو جائے گا (پیک شیونگ کے بارے میں مزید معلومات کے لیے، پچھلا مضمون پڑھیں)۔
گرڈ سپورٹ اور ذیلی خدمات کے حوالے سے، BESS بجلی کے نظام پر نمایاں طور پر کم اثر کے ساتھ فریکوئنسی ریگولیشن اور وولٹیج مینجمنٹ (ایک ساتھ ری ایکٹیو پاور کمپنسیشن کے ساتھ) کی پیشکش کر کے پاور پلانٹ کے الیکٹریکل گرڈ میں انضمام میں اہم کردار ادا کر سکتا ہے۔
مذکورہ خدمات کے علاوہ، فوٹو وولٹک ماڈیولز اور بیٹری انرجی سٹوریج سسٹمز کے درمیان مزید ممکنہ تعاون موجود ہے، جس کا آغاز پوائنٹ آف کنکشن (POC) سے ہوتا ہے۔ چونکہ BESS PV ماڈیول کو "کمپلیمنٹ" کرنے کے لیے کثرت سے انسٹال کیا جاتا ہے، اس لیے اس کی موجودگی POC پر اضافی پاور کی ضرورت نہیں کر سکتی۔
اضافی ممکنہ تعاون فن تعمیر میں کیے گئے فیصلوں سے پیدا ہوتا ہے کہ پی وی ماڈیول کس طرح BESS سے جڑتے ہیں۔ کم از کم تین بنیادی اختیارات موجود ہیں:
ڈی سی کپلنگ: اس آپشن میں، وولٹیج کو مستحکم کرنے کے لیے ایک خاص DC/DC کنورٹر کا استعمال بیٹریوں اور PV ماڈیولز کے DC طرف BESS اور PV کو جوڑنے کے لیے کیا جاتا ہے۔ اس طریقہ کے ساتھ، پلانٹ کے تمام AC سائیڈ PV ماڈیول اور BESS کے درمیان انورٹرز کا اشتراک کریں گے (اس منظر نامے میں انورٹر PQ ڈایاگرام کے تمام 4 کواڈرینٹ میں کام کر سکے گا)۔ یہ انتخاب رہائشیوں کے لیے کافی عام ہے۔ ایپلی کیشنز، یا چھوٹے پلانٹ (kW) کی صورت میں۔ بڑے پیمانے پر پلانٹ کی صورت میں، BESS کو کھیت کے ساتھ ساتھ تقسیم کیا جائے گا۔ تاہم، ڈی سی وولٹیج اور ہر بیٹری پیک کے چارج کو کنٹرول کرنے کے لیے اسے مخصوص اور مہنگی منطق کی ضرورت ہوگی۔
انورٹر کے بعد AC کپلنگ: یہ طریقہ پہلے والے سے موازنہ ہے، لیکن یہ BESS اور PV ماڈیول کپلنگ پوائنٹ کو انورٹرز کے بعد رکھتا ہے۔ اس مثال میں، BESS اور PV ماڈیول میں سے ہر ایک کے پاس اپنا مخصوص انورٹر ہوگا۔ چونکہ DC کپلنگ کے لیے اضافی کنٹرول منطق کی ضرورت نہیں ہے، یہ طریقہ رہائشی ایپلی کیشنز کے لیے بھی مقبول ہے اور تقسیم شدہ BESS بنانے کے لیے بڑے پودوں میں استعمال کیا جا سکتا ہے۔
POC میں AC جوڑا:اس حل میں، PV ماڈیول اور BESS صرف ایک دوسرے سے جڑنے کی سہولت کا اشتراک کرتے ہیں، جبکہ انہوں نے پلانٹ کی سطح پر مکمل طور پر الگ الگ حصے کیے ہیں۔