सौर ऊर्जा प्रणालियाँ और ऊर्जा भंडारण जनरेटर

2021 कई देशों और क्षेत्रों के लिए एक बुरा साल होगा, लेकिन कुछ लोगों के लिए यह साल सौभाग्यशाली रहेगा। सौर ऊर्जा उत्पादन और ऊर्जा भंडारण   उद्योग में, उपयोगकर्ताओं की उत्पादों और सेवाओं की उच्च मांग है।

सरल शब्दों में कहें तो, ऊर्जा भंडारण का अर्थ है ऊर्जा को संग्रहित करना और आवश्यकता न होने पर अतिरिक्त ऊर्जा को बचाकर रखना, ताकि वह व्यर्थ न जाए। यह ऊर्जा भंडारण की मूल परिभाषा है, लेकिन ऊर्जा भंडारण और फोटोवोल्टिक्स के बीच क्या संबंध है? क्या सौर ऊर्जा को ऊर्जा भंडारण की आवश्यकता है?

दशकों से, ऊर्जा भंडारण बिजली उत्पादन, पारेषण, वितरण और उपयोग का अभिन्न अंग रहा है। आज, नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों की बढ़ती आपूर्ति के साथ, विद्युत क्षेत्र में नाटकीय परिवर्तन हो रहे हैं। नवीकरणीय ऊर्जा ही भविष्य है, जिससे किसी भी समय, कहीं भी मांग के अनुसार बिजली उपलब्ध कराने की आवश्यकता और भी चुनौतीपूर्ण हो जाती है।

ऊर्जा भंडारण प्रणालियाँ आपूर्ति और मांग को प्रबंधित करने और अधिक लचीला ऊर्जा अवसंरचना बनाने के लिए विभिन्न प्रकार के तकनीकी साधन प्रदान करके बिजली कंपनियों और उपभोक्ताओं के लिए लागत बचत प्रदान करती हैं।

ऊर्जा भंडारण प्रणाली में दो मुख्य भाग होते हैं। एक विद्युत रूपांतरण प्रणाली (पीसीएस) एसी/डीसी और डीसी/एसी रूपांतरण करती है, जिसमें विद्युत ऊर्जा बैटरी में जाकर उसे चार्ज करती है, या बैटरी में संग्रहित ऊर्जा को एसी विद्युत में परिवर्तित करके ग्रिड को वापस भेज दिया जाता है। उपयुक्त विद्युत संयंत्र समाधान उपलब्ध वोल्टेज और विद्युत प्रवाह की स्थितियों पर निर्भर करता है।

विभिन्न प्रकारों के अनुसार, इसमें आम तौर पर फोटोवोल्टाइक ऐरे, सोलर कंट्रोलर और इन्वर्टर (ग्रिड-कनेक्टेड इन्वर्टर और एनर्जी स्टोरेज इन्वर्टर), बैटरी पैक और बैटरी मैनेजमेंट डिवाइस (बीएमएस), मॉनिटरिंग और एनर्जी मैनेजमेंट सिस्टम (ईएमएस) और लोड आदि शामिल होते हैं।

सोलर मॉड्यूल और बैटरी से जुड़ा सोलर कंट्रोलर, डीसी लोड को बिजली सप्लाई करने के लिए अकेले भी इस्तेमाल किया जा सकता है; इसे इन्वर्टर के साथ भी जोड़ा जा सकता है, और सिस्टम की फ्लेक्सिबिलिटी बढ़ाने के लिए इसे कंट्रोल और इन्वर्टर इंटीग्रेटेड मशीन के साथ भी इस्तेमाल किया जा सकता है। कंट्रोलर में फिलहाल दो मोड हैं: PWM और MPPT, जिनका इस्तेमाल अलग-अलग स्थितियों में किया जाता है।

ऑफ-ग्रिड इन्वर्टर बैटरी और लोड को जोड़ता है। इसका मुख्य कार्य बैटरी की डीसी पावर को एसी पावर में परिवर्तित करना है। फोटोवोल्टाइक ऑफ-ग्रिड सिस्टम में, इसका उपयोग आमतौर पर कंट्रोलर के साथ किया जाता है। वर्तमान में, अधिकांश छोटे और मध्यम आकार के ऑफ-ग्रिड सिस्टम को कंट्रोल इन्वर्टर इंटीग्रेटेड मशीन के रूप में बनाया जाता है, जिसमें फोटोवोल्टाइक कंट्रोलर और इन्वर्टर एक ही इकाई में एकीकृत होते हैं, जिससे स्थापना में आसानी होती है। वर्तमान में ऑफ-ग्रिड इन्वर्टर के तीन प्रकार उपलब्ध हैं: मॉडिफाइड वेव इन्वर्टर, हाई-फ्रीक्वेंसी साइन वेव इन्वर्टर और पावर फ्रीक्वेंसी साइन वेव इन्वर्टर, जो विभिन्न स्थितियों के लिए उपयुक्त हैं।

ऊर्जा भंडारण इन्वर्टर बैटरी और ग्रिड (या लोड) को जोड़ता है। इसका हार्डवेयर सर्किट ऑफ-ग्रिड इन्वर्टर के समान ही होता है, जो बैटरी की डायरेक्ट करंट को अल्टरनेटिंग करंट में परिवर्तित करता है। लेकिन ऊर्जा भंडारण इन्वर्टर अधिक शक्तिशाली होता है और ऊर्जा दोनों दिशाओं में प्रवाहित हो सकती है, जिससे डायरेक्ट करंट को अल्टरनेटिंग करंट में परिवर्तित किया जा सकता है, जिसे पावर ग्रिड को भेजा जा सकता है। एसी लोड का उपयोग करते समय, यह अल्टरनेटिंग करंट को डायरेक्ट करंट में भी परिवर्तित कर सकता है, जिससे ग्रिड बैटरी को चार्ज कर सके। इसलिए ऊर्जा भंडारण इन्वर्टर को द्विदिशात्मक कनवर्टर पीसीएस (पावर कन्वर्जन सिस्टम) भी कहा जाता है।

पारंपरिक ग्रिड-आधारित बिजली उत्पादन प्रणाली की तुलना में, घरेलू ऊर्जा भंडारण प्रणाली की लागत बढ़ गई है और इसकी स्थापना अधिक जटिल है, लेकिन इसके अनुप्रयोग का दायरा व्यापक है और इसकी कार्यक्षमता अधिक है। ऊर्जा भंडारण प्रणालियों की लागत में लगातार गिरावट के साथ, सौर ऊर्जा भंडारण प्रणालियों के लिए पारंपरिक बिजली उत्पादन तकनीकों को प्रतिस्थापित करना अधिक से अधिक किफायती होता जा रहा है। ऐसा माना जाता है कि निकट भविष्य में, घरेलू ऊर्जा भंडारण भी प्रतिस्पर्धा के एक नए युग में प्रवेश करेगा।