کیا بی ای ایس ایس آف گرڈ طاقت کے نظاموں کی استحکام کو بہتر بنا سکتی ہے؟

آف گرڈ استحکام کے لیے بی ایس ایس کے بنیادی اصول

آف گرڈ سسٹمز کیوں کمزور ہوتے ہیں: گرڈ لچک کی کمی اور محدود فالٹ رائیڈ-تھرو

گرڈ انڈیپنڈنٹ سسٹمز میں وہ قسم کی روٹیشنل انرشیا نہیں ہوتی جو عام بجلی کے گرڈز میں بڑے بڑے گھومتے ہوئے جنریٹرز سے حاصل ہوتی ہے۔ یہ انرشیا سسٹم کے لیے ایک قسم کا شاک ابزربر کا کام کرتی ہے، جو طلب میں اچانک تبدیلی یا جنریشن میں غیر متوقع کمی کی صورت میں چیزوں کو مستحکم رکھنے میں مدد دیتی ہے۔ جب یہ قدرتی بفر موجود نہ ہو تو چھوٹے مسائل جلد ہی قابو سے باہر ہو سکتے ہیں، جس کی وجہ سے فریکوئنسی کی سطح خطرناک حد تک تیزی سے اُچھل سکتی ہے۔ معاملات کو مزید خراب کرنے والی بات یہ ہے کہ بہت سے آف گرڈ انتظامات کو جو چیز 'فالٹ رائیڈ تھرو کیپیبلٹی' کہلاتی ہے، اس میں دشواری ہوتی ہے۔ معیاری حفاظتی پروٹوکول عام طور پر وولٹیج میں کمی یا مختصر فریکوئنسی کی لہر کی صورت میں انورٹرز کو بند کر دیتے ہیں یا کچھ لوڈز کو بجلی کی فراہمی منقطع کر دیتے ہیں، بجائے اس کے کہ وہ تمام چیزوں کو جتنی حد ممکن ہو سکے چلتے رہنے دیں۔ یہ خاص طور پر دور دراز علاقوں میں انتہائی مسئلہ خیز ہو جاتا ہے جہاں قریبی دستیاب متبادل بجلی کے ذرائع بالکل نہیں ہوتے۔ نتیجتاً، یہ چھوٹی چھوٹی خرابیاں اکثر مکمل بلیک آؤٹس میں تبدیل ہو جاتی ہیں۔ ان تمام ذاتی کمزوریوں کی وجہ سے، اگر ہم چاہتے ہیں کہ آف گرڈ آپریشنز وقت کے ساتھ ساتھ قابل اعتماد اور مضبوط رہیں، تو ان کو ابتدا سے ہی خاص استحکامی اقدامات کے ساتھ ضرور شامل کیا جانا چاہیے۔

کور بی ایس ایس صلاحیتیں: تیز ردعمل، دوطرفہ بجلی کا بہاؤ، اور توانائی کا وقتی منتقلی

BESS سسٹم یہ مسائل تین اہم طریقوں سے حل کرتے ہیں جو واقعی فرق ڈالتے ہیں۔ پہلا اہم نکتہ ان کی ردعمل کی تیزی ہے۔ ہم عام طور پر 100 ملی سیکنڈ سے بھی کم وقت کے اندر ردعمل کی بات کر رہے ہیں۔ یہ تیزی انہیں فریکوئنسی کے غیر مستحکم ہونے کے لمحے ہی بجلی کو فوراً داخل یا جذب کرنے کی صلاحیت دیتی ہے، جس سے سسٹم کی غیر استحکام کو قابو میں رکھا جا سکتا ہے قبل اس کے کہ وہ بہت زیادہ بڑھ جائے۔ دوسرا اہم خصوصیت یہ ہے کہ وہ بجلی کو دونوں سمتوں میں منتقل کر سکتے ہیں۔ اس کا مطلب ہے کہ چارجنگ اور ڈس چارجنگ کے درمیان فوری اور ہموار طریقے سے سوئچ کرنا ممکن ہوتا ہے، جو تجدید پذیر توانائی کے ذرائع کی غیر یکسانی اور صارفین کی بدلتی ضروریات کے درمیان توازن قائم کرنے میں مدد دیتا ہے۔ تیسری بات سورجی پینلز یا ہوا کے ٹربائن سے اضافی توانائی کو اُس وقت ذخیرہ کرنا ہے جب بجلی کی کم تقاضا ہوتی ہے۔ یہ ذخیرہ شدہ توانائی چوٹی کے اوقات یا جب ہوا نہیں چل رہی ہوتی اور سورج نہیں نکل رہا ہوتا، انتہائی مفید ثابت ہوتی ہے۔ مائیکروگرڈ انسٹی ٹیوٹ اور NREL کی 2023ء کی حالیہ تحقیق کے مطابق، اس طریقہ کار سے الگ تھلگ برادریوں میں جن کے پاس اپنے مائیکروگرڈ ہیں، ڈیزل جنریٹر کے استعمال میں تقریباً 30 سے 50 فیصد تک کمی آتی ہے۔

بی ایس ایس کے ذریعہ فریکوئنسی اور وولٹیج کی استحکام بخشی

مصنوعی لرزش اور ڈروپ کنٹرول: انورٹر پر مبنی مائیکروگرڈز کے لیے معاوضہ فراہم کرنا

انوورٹر پر مبنی مائیکروگرڈز خاص طور پر ان علاقوں میں زیادہ عام ہو رہے ہیں جہاں غیر منسلک سیٹ اپ میں تجدید پذیر توانائی کا غلبہ ہوتا ہے۔ یہ نظام روایتی گرڈز کی طرح قدرتی گھومنے والی لَٹنٹی (روٹیشنل انرشیا) نہیں رکھتے، اس لیے جب تولید اور استعمال کے درمیان عدم توازن پیدا ہوتا ہے تو اچانک فریکوئنسی کی تبدیلیوں کے لیے واقعی بے بس ہوتے ہیں۔ بیٹری انرجی اسٹوریج سسٹمز (BESS) سنتھیٹک انرشیا (مصنوعی لَٹنٹی) کی نقل کرکے اس مسئلے کا حل فراہم کرتے ہیں۔ بنیادی طور پر، پاور الیکٹرانکس فریکوئنسی کی ان تبدیلیوں کو جنہیں روکوف (RoCoF) کہا جاتا ہے، کا پتہ لگاتے ہیں اور پھر انتہائی تیزی سے یا تو سسٹم میں بجلی داخل کرتے ہیں یا سسٹم سے بجلی نکال لیتے ہیں، جس سے روکوف کی شرح کم از کم آدھی کم ہو جاتی ہے، جبکہ بغیر کنٹرولز والے سسٹمز کے مقابلے میں۔ اس کے علاوہ ڈروپ کنٹرول (Droop Control) نامی ایک اور خصوصیت بھی موجود ہے جو مختلف طاقت کے ذرائع کو خود بخود کام کا بوجھ تقسیم کرنے کی اجازت دیتی ہے۔ اگر فریکوئنسی کم ہو جائے تو بیٹریاں ذخیرہ شدہ توانائی کو رہا کرکے نظام کو مستحکم کرتی ہیں؛ اور جب سسٹم میں بہت زیادہ بجلی موجود ہو تو وہ اسے جذب کر لیتی ہیں۔ یہ تمام خصوصیات ایک ساتھ مل کر قدیمی سنکرون مشینوں کی طرح کام کرتی ہیں، جس سے یہ یقینی بنایا جاتا ہے کہ تمام چیزیں ہمواری سے چلتی رہیں، چاہے جنریٹرز اچانک بند ہو جائیں یا لوڈز میں اچانک تبدیلی واقع ہو، اور اس کے لیے زیادہ تر وقت کسی انسانی مداخلت یا دستی انتظام کی ضرورت نہیں ہوتی۔

ڈائنامک ری ایکٹو پاور سپورٹ اور بی ای ایس ایس ایم ایس کے ذریعے ایکٹو وولٹیج ریگولیشن

ولٹیج کی غیر مستحکم صورتحال اب بھی بہت سارے آف گرڈ نظاموں کو متاثر کرتی رہتی ہے جو ہوا اور سورج کی توانائی جیسے قدرتی وسائل پر زیادہ انحصار کرتے ہیں۔ روایتی ولٹیج ریگولیٹرز اس قسم کے اچانک تبدیلیوں کو سنبھالنے کے لیے بنائے ہی نہیں گئے ہیں جو یہ نظام محسوس کرتے ہیں۔ بیٹری انرجی اسٹوریج سسٹمز (BESS) کو جدید ترین انرجی مینجمنٹ سسٹمز (EMS) کے ساتھ جوڑا گیا ہے، جو اس مسئلے کا مؤثر طریقے سے حل پیش کرتا ہے۔ یہ سسٹمز ایک پیچیدہ ری ایکٹیو پاور سپورٹ فراہم کرتے ہیں جو عام بجلی کے بہاؤ سے بالکل الگ طور پر کام کرتی ہے۔ EMS گرڈ پر ہونے والی تمام سرگرمیوں کو مسلسل نگرانی کرتا رہتا ہے اور ولٹیج گرنے، اچانک بڑھنے یا عجیب و غریب لہروں جیسے مسائل کو تقریباً فوری طور پر درست کرنے کے لیے یا تو کیپیسیٹیو یا انڈکٹیو وار (VARs) کو استعمال کر سکتا ہے۔ سورجی توانائی کی پیداوار میں اچانک کمی یا طاقتور ہوائی جھونکوں کے دوران، یہ سسٹم ری ایکٹیو پاور کو ذخیرہ کرتا ہے۔ یہ نامطلوب ہارمونکس کو بھی فلٹر کرتا ہے اور خود بخود ایڈجسٹ ہو کر ولٹیج کو عام سطح سے تقریباً 2% کے اندر مستحکم رکھتا ہے، بغیر ڈیزل جنریٹرز کو چلانے کے۔ IEEE PES مائیکروگرڈ کمیٹی کی رپورٹس کے مطابق، ان خصوصیات سے ولٹیج سے متعلقہ بجلی کی منقطع ہونے کی واقعات تقریباً 70% تک کم ہو گئی ہیں۔ اس کے علاوہ، چیزوں کو مستحکم رکھنا حساس آلات کی عمر بڑھانے میں بھی مدد دیتا ہے، کیونکہ وہ مسلسل اتار چڑھاؤ کی وجہ سے تناؤ کا شکار نہیں ہوتے۔

عملی لچکداری: چوٹی کے لوڈ کو کم کرنے سے لے کر بلیک اسٹارٹ تک

ذہین BESS ڈسپیچ کے ذریعے لوڈ بیلنسنگ اور ڈیزل جنریٹر سے گریز

جب قابل تجدید توانائی کی پیداوار میں اضافہ یا کمی ہوتی ہے اور بجلی کی طلب غیر متوقع طور پر اتار چڑھاؤ کا شکار ہوتی ہے، تو اس سے آف گرڈ نظاموں کے لیے حقیقی مسائل پیدا ہوتے ہیں، خاص طور پر ان نظاموں کے لیے جو اب بھی بیک اپ بجلی کے لیے ڈیزل جنریٹرز پر بہت زیادہ انحصار کرتے ہیں۔ بیٹری انرجی اسٹوریج سسٹمز (BESS) ان مسائل کا مقابلہ ذہین الگورتھمز کے ذریعے کرتے ہیں جو یہ پیش گوئی کر سکتے ہیں کہ بجلی کو کب ذخیرہ کرنا ہے یا کب ریلیز کرنا ہے، جس سے ان شدید لوڈ کریوز کو ان کی عدم موجودگی کی صورت میں ہونے والی صورتحال کے مقابلے میں تقریباً 60 فیصد سے لے کر شاید 80 فیصد تک ہموار کیا جا سکتا ہے۔ یہ نظام سورجی پینلز یا ہوا کے ٹربائن سے اضافی بجلی کو جذب کرتے ہیں جب اس کی مقدار زیادہ ہو، پھر اسے طلب میں اچانک اضافہ کے وقت گرڈ میں واپس داخل کر دیتے ہیں۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ کمپنیوں کو اپنے مہنگے ڈیزل جنریٹرز کو صرف مستحکم بجلی کے سطح کو برقرار رکھنے کے لیے ہمیشہ چلانے کی ضرورت نہیں رہتی۔ ایک کان کنی کی کمپنی نے BESS کی انسٹالیشن کے بعد اپنے سالانہ ایندھن کے بل میں تقریباً 700,000 امریکی ڈالر کی کمی دیکھی، اور وہ ڈیزل انجن کے چلنے کے وقت کو صرف اس کے پہلے کے 8 فیصد تک کم کرنے میں کامیاب ہو گئی جبکہ اہم آپریشنز کو ہمواری سے جاری رکھا گیا۔ توانائی کے استعمال کو حقیقی وقت میں ٹریک کرنے اور اس کے مطابق شیڈول کو ایڈجسٹ کرنے کی صلاحیت کا یہ بھی مطلب ہے کہ جنریٹرز کو اتنی بار بار آن اور آف نہیں کیا جاتا، جس سے درحقیقت ان کی عمر بڑھ جاتی ہے اور یہ یقینی بنایا جا سکتا ہے کہ اگر کوئی غلطی طویل عرصے تک جاری رہے تو کافی بیک اپ بجلی دستیاب ہوگی۔

بلیک اسٹارٹ کی صلاحیت: بیرونی مدد کے بغیر اہم آف گرڈ انفراسٹرکچر کی بحالی

آف گرڈ سسٹم کبھی کبھار مکمل طور پر فیل ہو جاتے ہیں، لیکن بیٹری انرجی اسٹوریج سسٹمز (BESS) ایک خاص خصوصیت فراہم کرتے ہیں جسے خودمختار بلیک اسٹارٹ قابلیت کہا جاتا ہے۔ یہ سسٹم درحقیقت اہم بنیادی ڈھانچے کو بجلی دوبارہ فراہم کرنے کے قابل ہوتے ہیں، اس کے لیے باہر کے گرڈ کی مدد یا کسی شخص کے ذریعہ جنریٹرز کو دستی طور پر شروع کرنے کی ضرورت نہیں ہوتی۔ روایتی ڈیزل یونٹس کو فیول پرائم کرنا، انجن کو کرینک کرنا اور تمام چیزوں کو مناسب طریقے سے سنکرونائز کرنا وغیرہ جیسے بہت سے مراحل درکار ہوتے ہیں۔ BESS ان تمام پریشانیوں سے گُزرتے ہیں اور تقریباً فوری طور پر مستحکم وولٹیج اور فریکوئنسی فراہم کرتے ہیں، جس سے مائیکروگرڈ کنٹرولرز کو دوبارہ چالو کرنا اور ترجیحی لوڈز کو مرحلہ وار بحال کرنا ممکن ہوتا ہے۔ ایک حقیقی دنیا کی مثال کے طور پر ایک ایسے ہسپتال کو دیکھیں جو بڑے شہروں سے دور واقع ہے۔ مکمل بلیک آؤٹ کے بعد، BESS نے صرف 28 سیکنڈ میں سرجری کی روشنیاں اور زندگی بچانے والے نظام دوبارہ چالو کر دیے۔ یہ عمل کیسے کام کرتا ہے؟ اس عمل کا آغاز کنٹرول رابطوں کو دوبارہ جوڑنے سے ہوتا ہے، پھر ہم جن چیزوں کو ضروری لوڈز کہتے ہیں (عام طور پر کل صلاحیت کے 10 فیصد سے کم) کو طاقت فراہم کی جاتی ہے۔ آخر میں مقامی توانائی پیدا کرنے والے اثاثوں کو دوبارہ آن لائن کیا جاتا ہے۔ نئے BESS ماڈلز میں پہلے سے چارج شدہ سرکٹس، اندر ہی اسمالنگ ڈیٹیکشن، اور مضبوط فرم ویئر جیسی خصوصیات شامل ہیں جو انہیں گہری ڈس چارج حالت میں بھی قابل اعتماد بناتی ہیں۔ ان تمام بہتریوں کے نتیجے میں فیول کی ترسیلات پر کم اعتماد کیا جاتا ہے اور ری اسٹارٹ کا وقت کئی گھنٹوں سے گھٹا کر زیادہ سے زیادہ دو منٹ تک کر دیا گیا ہے۔

اکثر پوچھے جانے والے سوالات کا سیکشن

BESS کیا ہے؟

بیٹری انرجی اسٹوریج سسٹم (BESS) ٹیکنالوجیاں ہیں جو بعد میں استعمال کے لیے توانائی کو ذخیرہ کرتی ہیں، جس سے بجلی کی فراہمی کے نظام کو مستحکم بنانے اور طلب کو تولید کے ساتھ متوازن رکھنے میں مدد ملتی ہے۔

آف گرڈ سسٹم کیوں خطرے میں ہوتے ہیں؟

آف گرڈ سسٹم میں گرڈ انرشیا کا فقدان ہوتا ہے اور اکثر خرابی کے دوران کام جاری رکھنے کی صلاحیت (fault ride-through capability) میں دشواری ہوتی ہے، جس کی وجہ سے بار بار بجلی کی غیر مستحکم فراہمی اور بندشیں واقع ہوتی ہیں۔

BESS آف گرڈ سسٹم کو مستحکم کرنے میں کیسے مدد کرتا ہے؟

BESS فریقِ وقت کے ساتھ فوری ردِ عمل، دوطرفہ بجلی کے بہاؤ، اور توانائی کے وقتی منتقلی (energy time-shifting) کی سہولت فراہم کرتا ہے، جو فریکوئنسی اور وولٹیج کو مستحکم کرنے میں مدد دیتا ہے اور ڈیزل جنریٹرز پر انحصار کو کم کرتا ہے۔

بلیک اسٹارٹ صلاحیت کیا ہے؟

بلیک اسٹارٹ صلاحیت سے مراد BESS کی وہ صلاحیت ہے جو کسی بھی خارجی مدد کے بغیر آف گرڈ کے انتہائی اہم بنیادی ڈھانچے کو خود بخود بجلی کی فراہمی بحال کرنے کے قابل بناتی ہے۔