ऊर्जा भंडारण प्रणालियों में बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणालियों (BESS) के अनुप्रयोग के संभावित दायरे क्या हैं?

स्थिरता और बुनियादी ढांचे के स्थगन के लिए ग्रिड-स्केल BESS

ग्रिड-स्केल पर तैनात की गई बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणालियाँ (BESS) महत्वपूर्ण स्थिरता सेवाएँ प्रदान करती हैं, जबकि आर्थिक रूप से प्रमुख बुनियादी ढांचे के निवेश को स्थगित करती हैं। कम मांग वाली अवधि के दौरान अतिरिक्त बिजली को अवशोषित करने और चरम मांग के समय उसे छोड़ने के माध्यम से, ये प्रणालियाँ ट्रांसमिशन नेटवर्क पर दबाव डालने वाले भार परिवर्तनों को संतुलित करती हैं।

अतिभार प्रबंधन और चरम मांग कम करना

जब उच्च मांग के समय ट्रांसमिशन लाइनें अतिभारित हो जाती हैं, तो ग्रिड अवरोधन (कॉन्जेस्टन) उत्पन्न होता है, जिससे बिजली कटौती का खतरा पैदा होता है और बिजली कंपनियों को कुछ नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों को बंद करने के लिए मजबूर होना पड़ता है। बैटरी एनर्जी स्टोरेज सिस्टम (BESS) इस समस्या का समाधान करते हैं—वे मांग कम होने के समय अतिरिक्त ऊर्जा को संग्रहित करते हैं और फिर ग्रिड में अवरोधन के समय उसे छोड़ देते हैं। नैशनल इलेक्ट्रिक रिलायबिलिटी कॉर्पोरेशन (NERC) के पिछले वर्ष के आँकड़ों के अनुसार, यह मांग में तीव्र चोटियों (स्पाइक्स) को लगभग १५ से ३० प्रतिशत तक समतल करने में सहायता करता है। ऊर्जा उपभोग को समतल करने की क्षमता के कारण महंगे पीकर प्लांट्स पर जाने की आवश्यकता कम हो जाती है, जिससे प्रत्येक उप-केंद्र (सबस्टेशन) पर प्रति वर्ष लगभग सात लाख चालीस हज़ार डॉलर की बचत हो सकती है, साथ ही इससे साफ़ ऊर्जा के व्यर्थ होने से भी बचाव होता है। इसके अतिरिक्त, बैटरियाँ ग्रिड आवृत्ति में परिवर्तनों के प्रति लगभग तुरंत प्रतिक्रिया करती हैं, जबकि पारंपरिक थर्मल संयंत्रों को अपना उत्पादन समायोजित करने में बहुत समय लगता है।

ट्रांसमिशन और उप-केंद्र अपग्रेड को स्थगित करना

पुराने बिजली ग्रिड वास्तव में नए-नए इलेक्ट्रिक वाहनों और सौर पैनलों के हर जगह जुड़ने के दबाव को संभालने में कठिनाई का सामना कर रहे हैं। आइए एक क्षण के लिए संख्याओं पर चर्चा करें — पारंपरिक तरीकों से ट्रांसमिशन लाइनों के अपग्रेड करने की लागत प्रति मील एक से दो मिलियन डॉलर के बीच होती है, और उनके लिए आवश्यक अनुमतियाँ प्राप्त करना तथा वास्तव में निर्माण करना पाँच से सात लंबे वर्षों तक का समय लेता है। यहीं पर बैटरी स्टोरेज का महत्वपूर्ण योगदान आता है। जब इन बड़े बैटरी प्रणालियों को रणनीतिक रूप से स्थापित किया जाता है, तो वे ग्रिड के विशिष्ट क्षेत्रों में यातायात के जाम को कम करके उन महंगे अपग्रेड को टालने में सक्षम होती हैं। पिछले वर्ष किए गए कुछ शोध के अनुसार, ५० मेगावाट क्षमता वाली एक बैटरी जिसकी ऊर्जा धारण क्षमता २०० मेगावाट-घंटा हो, उप-केंद्र (सबस्टेशन) संबंधित कार्यों की आवश्यकता को चार से आठ पूरे वर्षों तक स्थगित कर सकती है, साथ ही ये अन्य ग्रिड कार्यों में भी सहायता प्रदान करती हैं। इस दृष्टिकोण को इतना आकर्षक बनाने वाली बात यह है कि यह नई बुनियादी ढांचा निर्माण के बराबर प्रभावी है, लेकिन लागत लगभग ४० से ६० प्रतिशत कम है। इसके अतिरिक्त, ये मॉड्यूलर बैटरी व्यवस्थाएँ केवल १८ महीनों के भीतर संचालन के लिए तैयार हो सकती हैं, जो पारंपरिक विधियों की तुलना में बिजली की तरह तेज़ है।

यह दृष्टिकोण संपत्ति के जीवनकाल को बढ़ाता है, जबकि ग्रिड लचीलापन पहलों के लिए पूंजी को मुक्त करता है, और BESS को अनुकूलनशील अवसंरचना योजना के मूल स्तंभ के रूप में स्थापित करता है।

नवीकरणीय ऊर्जा उत्पादन के साथ BESS एकीकरण

सौर और पवन उत्पादन के कटौती को कम करना

नवीकरणीय ऊर्जा के कटौती की समस्या आजकल भी काफी बड़ी है। अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा एजेंसी की पिछले वर्ष की रिपोर्ट के अनुसार, दुनिया भर में पवन और सौर फार्म प्रति वर्ष उस ऊर्जा का लगभग 8.3 प्रतिशत नष्ट कर रहे हैं, जो वे उत्पन्न कर सकते हैं। बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणालियाँ (Battery Energy Storage Systems) इस समस्या का सामना करने में सहायता करती हैं, क्योंकि जब विद्युत ग्रिड द्वारा संभाले जाने योग्य मात्रा से अधिक ऊर्जा उत्पादित की जाती है, तो ये प्रणालियाँ उस अतिरिक्त ऊर्जा को संग्रहित कर लेती हैं। उदाहरण के लिए, सौर फार्म अक्सर दोपहर के समय ऐसी मात्रा में बिजली उत्पन्न करते हैं जो किसी की भी आवश्यकता से कहीं अधिक होती है; अतः उस दोपहर के अतिरिक्त उत्पादन को शाम को मांग में वृद्धि के समय उपयोग के लिए संग्रहित करना तर्कसंगत है। इसी तरह, पवन फार्म कभी-कभी बहुत अधिक ऊर्जा उत्पादित करते हैं, लेकिन उस समय उसके लिए पर्याप्त ग्राहक नहीं होते। ऊर्जा को मांग बढ़ने तक संरक्षित रखकर, हम मूल रूप से शुद्ध ऊर्जा के अपव्यय को कम कर रहे हैं और नवीकरणीय ऊर्जा को ऑपरेटरों के लिए वास्तव में आर्थिक रूप से लाभदायक बना रहे हैं।

एसओसी नियंत्रण के माध्यम से नियंत्रित करने योग्य नवीकरणीय ऊर्जा को सक्षम बनाना

चार्ज की स्थिति (SOC) का प्रबंधन उन अप्रत्याशित ऊर्जा स्रोतों को ग्रिड ऑपरेटरों के लिए विश्वसनीय बना देता है। जब वे SOC स्तरों की वास्तविक समय में निगरानी करते हैं, तो वे संग्रहीत ऊर्जा का उपयोग सही क्षणों पर कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, रात के समय बैटरियों को लगभग 80% आवेशित रखने से सुबह की बिजली की मांग में अचानक वृद्धि की पूर्ति की जा सकती है। यह दृष्टिकोण नवीकरणीय ऊर्जा उत्पादन में होने वाले सभी उतार-चढ़ाव को समतल कर देता है, जिससे सौर और पवन ऊर्जा पारंपरिक बिजली स्टेशनों की तरह व्यवहार करने लगती है। पिछले वर्ष राष्ट्रीय नवीकरणीय ऊर्जा प्रयोगशाला द्वारा किए गए परीक्षणों के अनुसार, SOC एल्गोरिदम द्वारा नियंत्रित बैटरी भंडारण प्रणालियों ने ग्रिड पर वास्तव में उपयोग की जाने वाली नवीकरणीय ऊर्जा की मात्रा में लगभग 37 प्रतिशत की वृद्धि की।

व्यावसायिक एवं औद्योगिक बचत के लिए मीटर के पीछे की BESS

TOU बाजारों में मांग शुल्क में कमी

व्यावसायिक और औद्योगिक क्षेत्रों के व्यवसाय टाइम-ऑफ-यूज़ (TOU) विद्युत बाज़ारों में कार्य करते समय उन आकाश-छूती मांग शुल्कों से काफी प्रभावित हो रहे हैं। ये शुल्क कैसे लगते हैं, यह काफी सरल है, लेकिन खर्चीला भी है—इन्हें प्रत्येक माह के दौरान बिजली के उपयोग के सबसे खराब 15 मिनट के अंतराल के आधार पर गणना की जाती है, और यह समग्र ऊर्जा व्यय का एक तिहाई से अधिक हिस्सा निगल सकता है। यहीं पर मीटर के पीछे स्थापित बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणालियाँ (behind-the-meter battery energy storage systems) प्रवेश करती हैं। ये प्रणालियाँ विद्युत मांग के लिए मूल रूप से झटका अवशोषक का काम करती हैं। चरम समय के दौरान ग्रिड से सीधे बिजली खींचने के बजाय, ये संग्रहीत बिजली को छोड़ती हैं, जिससे उपभोग में अचानक आने वाली चोटियों को समतल करने में मदद मिलती है और व्यवसायों को अतिरिक्त दर दंडों से बचाया जा सकता है। वास्तविक दुनिया के परिणाम बहुत कुछ कहते हैं। कारखानों और टेक हब्स ने इन भंडारण समाधानों को स्थापित करने के बाद अपने मांग शुल्कों में 20 से 40 प्रतिशत तक की कमी देखी है। अधिकांश कंपनियाँ पाती हैं कि यह निवेश कुछ ही वर्षों में, कभी-कभी पाँच वर्ष से भी कम समय में, अपना पूरा खर्च वसूल कर लेता है।

पूर्वानुमानात्मक लोड शिफ्टिंग के माध्यम से ऊर्जा लागत का अनुकूलन

BESS प्रणालियाँ तब शक्तिशाली धन-बचत उपकरण बन जाती हैं जब उन्हें ऊर्जा लागत और उपयोग पैटर्न की भविष्यवाणी करने वाले पूर्वानुमानात्मक एल्गोरिदम के साथ जोड़ा जाता है। ये स्मार्ट प्रणालियाँ अतीत के डेटा का विश्लेषण करती हैं, मौसम पूर्वानुमानों की जाँच करती हैं और बाज़ार में बदलावों पर नज़र रखती हैं, ताकि वे सस्ते ऑफ-पीक घंटों के दौरान बैटरियों को चार्ज करने का और मूल्यों में तेज़ी के समय उन्हें डिस्चार्ज करने का निर्णय ले सकें। इसका पूरा उद्देश्य दिन के विभिन्न समयों के बीच मूल्य अंतर का लाभ उठाना है, साथ ही समय-पर-उपयोग (टाइम-ऑफ-यूज़) दरों से अतिरिक्त बचत प्राप्त करना भी है। कई व्यवसाय अपनी बैटरी भंडारण प्रणालियों को मांग प्रतिक्रिया कार्यक्रमों से जोड़कर अपने लाभ को और अधिक बढ़ाते हैं। वे तब नकद प्रोत्साहन राशि प्राप्त करते हैं जब भी ग्रिड पर अधिकतम तनाव के दौरान वे बिजली की खपत कम करते हैं। उदाहरण के लिए, खाद्य प्रसंस्करण सुविधाओं को लें। जब वे इन सभी रणनीतियों को एक साथ लागू करते हैं, तो वे सामान्य संचालन या उत्पादन कार्यक्रमों में किसी भी व्यवधान के बिना अपने वार्षिक ऊर्जा बिलों में आमतौर पर लगभग 18 से 25 प्रतिशत की कटौती करने में सक्षम हो जाते हैं।

वर्चुअल पावर प्लांट्स और सहायक सेवाओं में BESS

वर्चुअल पावर प्लांट्स, या संक्षेप में VPPs, व्यवसायों, कारखानों और बड़े उपयोगिता स्थलों जैसे विभिन्न स्थानों से बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणालियों को एक साथ लाते हैं, जिससे एक ऐसी व्यवस्था बनती है जो एक सामान्य बिजली संयंत्र की तरह काम करती है, लेकिन कई स्थानों पर फैली होती है। ये वर्चुअल व्यवस्थाएँ वास्तव में विशेष बिजली बाज़ार सेवाओं में भाग ले सकती हैं, जैसे कि बिजली की मांग में अचानक परिवर्तन आने पर ग्रिड को स्थिर रखना। जब ग्रिड को इन छोटे-छोटे आवृत्ति परिवर्तनों का सामना करना पड़ता है, तो संयुक्त बैटरियाँ लगभग तुरंत प्रतिक्रिया करती हैं—कभी-कभी पारंपरिक बिजली संयंत्रों की तुलना में भी तेज़ी से सब कुछ सुचारू रूप से चलाए रखने में सक्षम होती हैं। इस दृष्टिकोण को रोचक बनाने वाली बात यह है कि यह इन सभी अलग-अलग भंडारण इकाइयों को एक साथ लाकर उन्हें पूरे के रूप में बेहतर काम करने में सक्षम बनाता है। नई बिजली लाइनें और उप-केंद्र बनाने के बजाय, जिनकी लागत लाखों में हो सकती है, कंपनियाँ मौजूदा बैटरियों को केवल जोड़कर धन की बचत कर सकती हैं। इसके अतिरिक्त, जब उनकी संग्रहीत ऊर्जा चोटी के समय ग्रिड को संतुलित करने में सहायता करती है या आपातकालीन परिस्थितियों में उपयोग की जाती है, तो बैटरी के मालिकों को अतिरिक्त धनराशि का भुगतान किया जाता है। अंततः, यहाँ हम एक ऐसे तरीके को देख रहे हैं जो चारों ओर बिखरे हुए छोटे-छोटे भंडारण बॉक्सों को पूरे विद्युत नेटवर्क के लिए एक बड़ा और उपयोगी संसाधन में बदल देता है, जिससे हमारी बिजली आपूर्ति समस्याओं के प्रति अधिक मज़बूत हो जाती है, साथ ही बैटरी मालिकों को आय का एक अतिरिक्त स्रोत भी प्रदान करता है।

सामान्य प्रश्न

ग्रिड-स्केल बैटरी एनर्जी स्टोरेज सिस्टम (BESS) क्या है?

एक ग्रिड-स्केल बैटरी एनर्जी स्टोरेज सिस्टम (BESS) एक बड़े पैमाने की ऊर्जा भंडारण प्रणाली है, जिसका उपयोग ग्रिड की महत्वपूर्ण स्थिरता सेवाएँ प्रदान करने के लिए किया जाता है। यह कम मांग वाली अवधि के दौरान अतिरिक्त बिजली को संग्रहीत करती है और चरम मांग के समय इसे छोड़ती है, जिससे भार उतार-चढ़ाव को संतुलित करने और महंगे बुनियादी ढांचे के निवेश को स्थगित करने में सहायता मिलती है।

BESS अतिभार प्रबंधन में कैसे सहायता करती हैं?

BESS अतिभार प्रबंधन में सहायता करती हैं जब आवश्यकता कम होती है तो अतिरिक्त ऊर्जा को संग्रहीत करके और चरम भार के समय इसे छोड़कर। इससे ब्लैकआउट के जोखिम में कमी आती है, ग्रिड को स्थिर किया जाता है और महंगे पीकर प्लांट्स पर निर्भरता कम होती है।

क्या BESS वास्तव में बुनियादी ढांचे के अपग्रेड को स्थगित कर सकती हैं?

हाँ, रणनीतिक रूप से स्थापित BESS स्थानीय ग्रिड अतिभार को कम करके महंगे ट्रांसमिशन और सबस्टेशन अपग्रेड को स्थगित कर सकती हैं, जिससे पारंपरिक बुनियादी ढांचे के अपग्रेड से जुड़ी लागत और समय की बचत होती है।

BESS नवीकरणीय ऊर्जा के साथ कैसे एकीकृत होती हैं?

BESS अतिरिक्त ऊर्जा को सौर और पवन जैसे नवीकरणीय स्रोतों द्वारा उच्च उत्पादन के समय में संग्रहीत कर सकता है। इस संग्रहीत ऊर्जा का उपयोग उच्च मांग वाली अवधि के दौरान किया जा सकता है, जिससे नवीकरणीय ऊर्जा के कटौती (curtailment) में कमी आती है और ऑपरेटरों के लिए वित्तीय संभावना में वृद्धि होती है।

व्यवसायों के लिए मीटर के पीछे के BESS के क्या लाभ हैं?

मीटर के पीछे के BESS ऊर्जा को संग्रहीत करके और छोटे-छोटे अंतरालों में छोड़कर बिजली की खपत में आने वाली चोटियों को समतल करके समय-पर-उपयोग (Time-of-Use) बाजारों में मांग शुल्कों को कम करने में व्यवसायों की सहायता करते हैं। ये प्रणालियाँ ऊर्जा व्यय में काफी कमी कर सकती हैं और अक्सर कुछ ही वर्षों में अपनी लागत को पूरा कर लेती हैं।

आभासी शक्ति संयंत्रों (Virtual Power Plants) में BESS की क्या भूमिका है?

BESS विभिन्न स्थानों से भंडारण संसाधनों को समूहित करके ग्रिड सेवाएँ प्रदान करने के लिए आभासी शक्ति संयंत्रों का एक अभिन्न हिस्सा हैं। ये ग्रिड को स्थिर करने में सहायता करते हैं, नई बुनियादी ढांचा विकास की आवश्यकता को कम करते हैं, और बैटरी के मालिकों के लिए अतिरिक्त राजस्व के स्रोत बनाते हैं।