انرجی سٹوریج سسٹم ESS ٹیکنالوجی کے نئے رجحانات

صنعتی کنٹرول پراڈکٹس کے عالمی شہرت یافتہ مینوفیکچرر - ریاستہائے متحدہ میں C3CONTROLS نے اپنے تکنیکی وائٹ پیپر میں آج کے توانائی ذخیرہ کرنے والے نظام ESS کے نئے ٹکنالوجی کے رجحانات کا تجزیہ کیا، ذیل میں ایک اقتباس ہے۔

اس کی خام شکل میں بجلی کو کسی بھی پیمانے پر ذخیرہ نہیں کیا جا سکتا، لیکن توانائی کے ذخیرہ کرنے کے نظام (ESS) کے ذریعے اسے توانائی کی دوسری شکلوں میں تبدیل کیا جا سکتا ہے جنہیں ذخیرہ کیا جا سکتا ہے۔ توانائی کی ان شکلوں کو ضرورت پڑنے پر دوبارہ بجلی میں تبدیل کیا جا سکتا ہے۔

توانائی ذخیرہ کرنے کے نظام ہماری بجلی کی فراہمی کو منظم کرنے کے لیے تکنیکی طریقوں کی ایک وسیع رینج پیش کرتے ہیں تاکہ توانائی کا زیادہ لچکدار انفراسٹرکچر بنایا جا سکے اور یوٹیلیٹیز اور صارفین کے لیے اخراجات کو بچایا جا سکے۔ موجودہ پاور اسٹوریج سسٹم ٹیکنالوجیز میں بیٹریاں، فلائی وہیل، کمپریسڈ ایئر، پمپڈ ہائیڈرو اسٹوریج، اور بہت کچھ شامل ہے۔ آج، یہ تمام نظام ابھی بھی ان کل توانائی میں محدود ہیں جو وہ ذخیرہ کر سکتے ہیں، لیکن تحقیق ان ٹیکنالوجیز کو تیزی سے بہتر بنانے کے لیے جاری ہے۔

یو ایس الیکٹریکل گرڈ بجلی کی فراہمی اور صارفین کی طلب کے درمیان ایک نازک توازن پر بنایا گیا ہے۔ بجلی کی طلب اور رسد میں توازن کے اتار چڑھاؤ میں مدد کرنے کا ایک مؤثر طریقہ یہ ہے کہ زیادہ پیداوار اور کم طلب کے دوران بجلی کو ذخیرہ کیا جائے، اور پھر اسے کم پیداوار یا زیادہ طلب کے دوران گرڈ میں واپس چھوڑ دیا جائے۔

یہاں، ہم اس بات پر تبادلہ خیال کرتے ہیں کہ کس طرح بجلی کا ذخیرہ ہم سب کو قابل اعتماد، اقتصادی اور ماحولیاتی فوائد فراہم کر سکتا ہے۔ اس کی تعیناتی کی حد پر منحصر ہے، بجلی کا ذخیرہ امریکی گرڈ کو زیادہ موثر طریقے سے چلانے میں مدد دے سکتا ہے، زیادہ طلب کے دوران بندش کے امکانات کو کم کر سکتا ہے، اور مزید قابل تجدید وسائل کے استعمال کی اجازت دے سکتا ہے۔ تصویر

بجلی ذخیرہ کرنے کی بڑھتی ہوئی مانگ

بجلی کی دریافت کے بعد سے، بہت سے محققین اور سائنس دان طلب کے استعمال کے لیے توانائی کو ذخیرہ کرنے کے موثر طریقے تلاش کر رہے ہیں۔ گزشتہ 100 سالوں میں، توانائی ذخیرہ کرنے کی صنعت نے بجلی کی بدلتی طلب اور تکنیکی ترقی کے جواب میں ترقی اور اختراع کی ہے۔

آج، امریکہ میں صارفین 24 گھنٹے بجلی استعمال کرتے ہیں۔ خواہ ہم جاگ رہے ہوں یا سوئے ہوئے ہوں، بجلی کی ہماری ضرورت مستقل رہتی ہے۔ امریکی صارفین اس بات کو سمجھتے ہیں کہ اپنے آلات، آلات، آلات، مشینوں، گاڑیوں اور ہر وہ چیز جو ہم دن رات استعمال کرتے ہیں ان کو طاقت دینے کے لیے ہمیں درکار توانائی حاصل کرنا کتنا آسان ہے۔

تاہم، الیکٹرک گاڑیوں کی موجودہ تیزی سے مقبولیت نے، مثال کے طور پر، گرڈ پر زیادہ دباؤ ڈالا ہے اور بجلی کی زیادہ مانگ کو پورا کرنے کی ضرورت ہے۔ مزید برآں، قابل تجدید توانائی کی منڈی میں تکنیکی ترقی اور نمو (مثلاً شمسی، ہوا، وغیرہ) گرڈ پر نمایاں اثر کے پیش نظر توانائی ذخیرہ کرنے کی طلب کا ایک اہم محرک رہا ہے۔

توانائی ذخیرہ کرنے کی ٹیکنالوجی

بجلی کے شعبے کی ایک اہم خصوصیت یہ ہے کہ بجلی کی جو سطح پیدا کی جا سکتی ہے وہ مختصر مدت کے لیے مقرر ہے۔ اس کے بجائے، دن بھر بجلی کی طلب میں اتار چڑھاؤ رہتا ہے۔ برقی توانائی کو ذخیرہ کرنے کے لیے ٹیکنالوجیز تیار کرنا تاکہ یہ ضرورت کے وقت دستیاب ہو، بجلی کی تقسیم کے طریقے میں ایک بڑی تبدیلی کی نمائندگی کرتی ہے۔

توانائی ذخیرہ کرنے کا نظام

انرجی سٹوریج سسٹمز (ESS) صارفین کو بجلی کی ضرورت کے اوقات کے دوران بجلی کی ضرورت کی سطح کو منظم کرنے کے لیے ڈیزائن کیے گئے ہیں جب طلب زیادہ ہوتی ہے — بالآخر قابل تجدید توانائی کے استعمال کو ہموار کرنے اور اسے تقسیم کے نظام میں زیادہ آسانی سے داخل کرنے میں مدد کرتا ہے۔

ESS مائیکرو گرڈ کو متوازن کرنے میں بھی مدد کرے گا تاکہ جنریشن اور لوڈ کے درمیان ایک مستحکم توازن حاصل کیا جا سکے۔ انرجی سٹوریج سسٹم فریکوئنسی ریگولیشن فراہم کر سکتا ہے- پورے سسٹم کی فریکوئنسی کو 60 ہرٹز پر رکھنا بہت ضروری ہے۔ یہ نیٹ ورک لوڈ اور پیدا ہونے والی طاقت کے درمیان توازن برقرار رکھتا ہے۔ اس کے علاوہ، ESS کی تعیناتی ہائی ٹیک صنعتی سہولیات کے لیے زیادہ قابل اعتماد بجلی کی فراہمی بھی فراہم کر سکتی ہے۔ توانائی ذخیرہ کرنے اور پاور الیکٹرانکس پاور سیکٹر کی تبدیلی کے لیے حوصلہ افزا وعدے رکھتے ہیں۔

ہائی وولٹیج پاور الیکٹرانکس

ہائی وولٹیج پاور الیکٹرانکس، جیسے سوئچ، کنٹرولرز، اور انورٹرز، طویل فاصلے پر ٹرانسمیشن کو سہارا دینے کے لیے بجلی کو تیزی سے اور درست طریقے سے کنٹرول کرتے ہیں۔ یہ ہائی وولٹیج ڈیوائسز سسٹم کو زیادہ موثر طریقے سے کام کرنے اور گڑبڑیوں کا زیادہ تیزی سے مؤثر طریقے سے جواب دینے کی اجازت دیں گی۔ ایک اور بڑا چیلنج جس پر توجہ دی جا رہی ہے وہ ہے توانائی ذخیرہ کرنے والی ٹیکنالوجی اور پاور الیکٹرانکس کی لاگت کو کم کرنا تاکہ مارکیٹ میں قبولیت کو تیز کیا جا سکے۔

DOE انرجی سٹوریج پروگرام

توانائی ذخیرہ کرنے کا پروگرام (ESP) امریکی محکمہ توانائی کے دفتر برائے بجلی (OE) کی طرف سے قائم کیا گیا ہے جو توانائی ذخیرہ کرنے کی مختلف ٹیکنالوجیز پر تحقیق اور ترقی کرتا ہے۔ اس وسیع ٹیکنالوجی کی بنیاد میں بیٹریاں (روایتی اور جدید)، الیکٹرو کیمیکل کیپسیٹرز، فلائی وہیل، پاور الیکٹرانکس، کنٹرول سسٹم، اور اسٹوریج کو بہتر بنانے اور سائز کرنے کے لیے سافٹ ویئر ٹولز شامل ہیں۔ ESP صنعتی شراکت داروں کے ساتھ مل کر کام کرتا ہے - اس کے بہت سے پروجیکٹس بہت زیادہ لاگت والے ہیں۔

انرجی سٹوریج پروگرام (ESP) یوٹیلٹیز اور ریاستی توانائی کے محکموں کو کئی میگا واٹ سائز تک کی بڑی گراؤنڈ بریکنگ سٹوریج تنصیبات کے ڈیزائن، حصولی، تنصیب اور کمیشننگ میں تعاون کرنے کا موقع فراہم کرتا ہے۔ یہ سٹوریج ٹیکنالوجیز کی تکنیکی اور اقتصادی کارکردگی کے تجزیاتی مطالعات کے ساتھ ساتھ توانائی ذخیرہ کرنے کے نظام کے اجزاء اور آپریٹنگ سسٹمز کی تکنیکی تشخیص کی بھی حمایت کرتا ہے۔

بہتر توانائی کا ذخیرہ بجلی کی صنعت اور اس کے رہائشی صارفین کے ساتھ ساتھ صنعتی مینوفیکچرنگ کمپنیوں اور تجارتی اداروں کو متعدد فوائد فراہم کر سکتا ہے۔ ان فوائد میں بجلی کا بہتر معیار اور صارفین کو بجلی کی قابل اعتماد ترسیل اور ترسیل اور تقسیم کے نظام میں استحکام اور بھروسے میں اضافہ شامل ہوگا۔

انرجی سٹوریج پروگرام (ESP) مہنگے اپ گریڈ کو موخر کرنے یا ختم کرنے کے لیے موجودہ آلات کو دوبارہ تیار کرنے کے لیے یوٹیلٹیز کی حوصلہ افزائی کرتا ہے — دستیابی کو بہتر بنانا اور تقسیم شدہ بجلی کی مارکیٹ ویلیو میں اضافہ۔ ESPs یوٹیلیٹیز اور سپلائرز کو اعلیٰ قابل تجدید توانائی کی پیداوار اور کم لاگت کے ذریعے اعلیٰ صلاحیت اور ٹرانسمیشن کی ادائیگیوں کو موخر کر کے فراہم کرتے ہیں۔

ESP بہاؤ بیٹریوں کے لیے جدید الیکٹرولائٹس، کم درجہ حرارت والی سوڈیم بیٹریوں کی ترقی، اور بہتر الیکٹرو کیمیکل کارکردگی کے ساتھ نانو اسٹرکچرڈ الیکٹروڈز میں تحقیق کے ذریعے توانائی کے ذخیرہ کرنے کی کثافت کو بڑھانے کے لیے بھی کام کر رہا ہے۔ پاور الیکٹرانکس کے شعبے میں، نئے ہائی وولٹیج، ہائی پاور، ہائی فریکوئنسی، اور وسیع بینڈ گیپ مواد جیسے سلیکن کاربائیڈ اور گیلیم نائٹرائڈ پر تحقیق آگے بڑھ رہی ہے۔ مزید برآں، اعلی درجے کی پاور کنورژن سسٹمز میں تحقیق جاری ہے جو بجلی کی کثافت اور کارکردگی کو نمایاں طور پر بڑھانے کے لیے جدید مقناطیسی، ہائی وولٹیج کیپسیٹرز، پیکیجنگ، اور جدید کنٹرول استعمال کرتے ہیں۔

توانائی کا سیارہ

انرجی ارتھ شاٹس انیشی ایٹو امریکی محکمہ توانائی کا ایک اور اقدام ہے جو ایک دہائی کے اندر زیادہ پرچر، سستی اور قابل اعتماد صاف توانائی کے حل کے لیے پیش رفت کو تیز کرتا ہے۔ انرجی ارتھ شاٹس انیشی ایٹو کو حاصل کرنے سے امریکہ کو موسمیاتی بحران سے نمٹنے، صاف توانائی کی معیشت کو فروغ دینے اور 2050 تک خالص صفر کاربن کے اخراج کی طرف تیزی سے آگے بڑھنے میں سب سے مشکل رکاوٹوں کو دور کرنے میں مدد ملے گی۔

DOE - طویل مدتی توانائی ذخیرہ کرنے والے ارتھ شاٹس

لانگ ڈیوریشن سٹوریج انرجی ارتھ شاٹس (LDSEE) نے ایک دہائی کے اندر 10 گھنٹے سے زیادہ چلنے والے سسٹمز کے لیے گرڈ پیمانے پر توانائی ذخیرہ کرنے کی لاگت کو 90 فیصد تک کم کرنے کا ہدف مقرر کیا ہے۔ توانائی کے ذخیرہ میں گرڈ کے مکمل ڈیکاربونائزیشن کو تیز کرنے کی صلاحیت ہے۔

آج کی قابل تجدید توانائی کی پیداوار کی سطح کو سپورٹ کرنے کے لیے فی الحال مختصر دورانیے کا ذخیرہ نصب کیا جا رہا ہے۔ چونکہ گرڈ پر زیادہ سے زیادہ قابل تجدید توانائی تعینات کی جاتی ہے، طویل مدتی اسٹوریج ٹیکنالوجیز کی ضرورت ہوتی ہے۔ جب توانائی کی پیداوار دستیاب نہ ہو یا طلب سے کم ہو تو سستا اور زیادہ موثر ذخیرہ قابل تجدید صاف توانائی کو استعمال کے لیے حاصل کرنا اور ذخیرہ کرنا زیادہ ممکن بنائے گا۔

مثال کے طور پر، قابل تجدید توانائی جیسے کہ دن کے وقت پیدا ہونے والی شمسی توانائی رات کے وقت استعمال کی جا سکتی ہے جب طلب میں اضافہ ہوتا ہے، یا کم طلب کے دوران پیدا ہونے والی جوہری توانائی جب طلب میں اضافہ ہوتا ہے تو استعمال کیا جا سکتا ہے۔ LDSS تمام قسم کی ٹیکنالوجیز پر غور کرے گا—الیکٹرو کیمیکل، مکینیکل، تھرمل، کیمیکل کیریئرز، یا کوئی ایسا مجموعہ جس میں گرڈ لچک کے لیے درکار مدت اور لاگت کے اہداف کو پورا کرنے کی صلاحیت ہو۔

فنڈز

کئی DOE دفاتر توانائی ذخیرہ کرنے کی سرگرمیاں انجام دیتے ہیں، اور صدر کی مالی سال 2022 کے بجٹ کی درخواست میں ان سرگرمیوں کے لیے مجموعی طور پر $1.16 بلین شامل ہیں، جو انرجی سٹوریج گرینڈ چیلنج کراس سیکشن کے ذریعے ٹریک کیے گئے ہیں۔ زیر التواء گرانٹ فنڈنگ، DOE DOE کے Energy Storage Grand Challenges روڈ میپ کے مطابق، LDSS اہداف کی طرف پیش رفت میں مدد کے لیے فنڈنگ ​​کے مواقع اور دیگر سرگرمیوں کی توقع کرتا ہے۔

خالص صفر کاربن کے اخراج کا ہدف حاصل کرنا

طویل مدتی ارتھ اسٹوریج (LDSS) کے اہداف 2035 تک گرڈ اور مجموعی طور پر 2050 تک معیشت کے لیے خالص صفر کاربن کے اخراج کو حاصل کرنے کے لیے کلیدی حیثیت رکھتے ہیں۔ بار بار بجلی کی بندش یا گرڈ تک رسائی نہیں ہوسکتی ہے۔ LDSS لاگت کے اہداف کو پورا کرنے کے لیے ٹیکنالوجی اور مینوفیکچرنگ کی ترقی سے ریاستہائے متحدہ میں ایک نیا میموری پروڈکٹ مینوفیکچرنگ سیکٹر بھی قائم ہو گا۔

جیسے جیسے شمسی اور ہوا کی ٹیکنالوجی کی لاگت تیزی سے گرتی ہے، مستقبل میں متغیر قابل تجدید توانائی کا بڑھتا ہوا حصہ معمول بن جائے گا۔ الیکٹرک گاڑیوں کا استعمال ٹرانسپورٹ سیکٹر کو ڈی کاربنائز کرنے کی کوششوں کو تیز کر رہا ہے۔

متغیر توانائی کی فراہمی کو ایڈجسٹ کرنے کی ضرورت جبکہ پاور سیکٹر بلاتعطل پیداوار فراہم کرتا ہے ایک قابل حصول مقصد ہے۔ قابل تجدید توانائیوں جیسے شمسی، ہوا اور دیگر قابل تجدید وسائل کو آخری استعمال کے شعبوں میں ضم کرنے کی کوششوں نے نمایاں صلاحیت اور گہری ڈیکاربنائزیشن حاصل کرنے کے لیے بجلی کے ذخیرہ کی اہم اہمیت کو ظاہر کیا ہے۔

تیزی سے بہتر ہونے والی بیٹریوں اور دیگر ٹکنالوجیوں پر مبنی بجلی کا ذخیرہ نظام میں زیادہ لچک پیدا کرے گا، جو ایک اہم اثاثہ ہے کیونکہ متغیر قابل تجدید توانائی کا حصہ بڑھتا ہی جا رہا ہے۔ بجلی کا ذخیرہ ای وی کے زیر اثر نقل و حمل کے شعبے کو فعال کر سکتا ہے، موثر 24-گھنٹہ آف گرڈ سولر ہوم سسٹم کو فعال کر سکتا ہے، اور 100 فیصد قابل تجدید مائکرو گرڈ کو سپورٹ کر سکتا ہے۔

بین الاقوامی پیشن گوئی

رپورٹ میں بجلی کا ذخیرہ اور قابل تجدید توانائی: لاگت اور مارکیٹس، بین الاقوامی قابل تجدید توانائی ایجنسی (IRENA) اسٹیشنری ایپلی کیشنز میں بجلی کی ذخیرہ کرنے والی ٹیکنالوجیز کی موجودہ لاگت اور کارکردگی کا تجزیہ کرتی ہے، نیز ان کے ذریعے لاگت میں کمی اور کارکردگی میں بہتری کے امکانات کا تجزیہ کرتی ہے۔ 2030 تک 2030۔"

رپورٹ میں یہ نتیجہ اخذ کیا گیا کہ 2030 تک توانائی کے لحاظ سے بجلی کی کل ذخیرہ کرنے کی گنجائش تین گنا ہو سکتی ہے۔ قابل تجدید ذرائع کو تیزی سے اپنانے کے ساتھ، یہ 15 سال سے بھی کم عرصے میں عالمی توانائی کے مرکب میں قابل تجدید ذرائع کا حصہ دوگنا کرنے کے لیے کافی ہونا چاہیے۔ بیٹری پاور اسٹوریج 17-گنا بڑھ سکتا ہے، اور بیٹری اسٹوریج ٹیکنالوجی کی لاگت 66 فیصد تک گر سکتی ہے۔

اس تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ بیٹری اسٹوریج سسٹم میں تعیناتی اور لاگت میں کمی کی بہت زیادہ صلاحیت ہے۔ 2030 تک کل انسٹال ہونے والی لاگت 50 فیصد سے 60 فیصد تک گر سکتی ہے، بیٹری کی لاگت اس سے بھی زیادہ گر سکتی ہے۔ یہ سب مینوفیکچرنگ سہولیات کی اصلاح کے ساتھ ساتھ بہتر کمپوزیشن اور مواد کے کم استعمال سے ہوتا ہے۔

انرجی سٹوریج سسٹم ٹیکنالوجی

توانائی ذخیرہ کرنے کے نظام (ESS) ہماری بجلی کی فراہمی کو منظم کرنے کے لیے تکنیکی طریقوں کی ایک وسیع رینج پیش کرتے ہیں تاکہ توانائی کا زیادہ لچکدار انفراسٹرکچر بنایا جا سکے اور یوٹیلیٹیز اور صارفین کے لیے لاگت کو بچایا جا سکے۔ اس وقت دنیا بھر میں تعینات مختلف طریقوں پر ذیل میں تبادلہ خیال کیا گیا ہے۔