برقی توانائی ذخیرہ کرنے والے نظام: اقسام اور استعمال

برقی توانائی ذخیرہ کرنے والے نظام برقی سپلائی سے توانائی لیتے ہیں، اسے ذخیرہ کرنے والے میڈیم میں برقرار رکھتے ہیں، اور بعد میں بجلی فراہم کرتے ہیں۔ بیٹریاں ایک قسم ہیں۔ دیگر ٹیکنالوجیز توانائی کو بلند پانی، کمپریسڈ ہوا، گھومنے والے ماس، برقی یا مقناطیسی فیلڈز، حرارت، یا تیار شدہ ایندھن میں ذخیرہ کرتی ہیں۔ ان کی افادیت درکار پاور، دورانیہ اور آپریٹنگ شرائط پر منحصر ہے۔.

اہم فرق آؤٹ پٹ ہے: وہ آلات جو بجلی واپس کرتے ہیں وہ ان آلات سے مختلف کام کرتے ہیں جو ذخیرہ شدہ حرارت یا ٹھنڈک فراہم کرتے ہیں۔ دونوں برقی طلب کو منظم کرنے میں مدد کر سکتے ہیں، لیکن وہ بیک اپ پاور کے قابل تبادلہ ذرائع نہیں ہیں۔.

برقی توانائی ذخیرہ کرنے والے نظام کی اقسام

ذخیرہ شدہ توانائی کی قسم کی شناخت کے لیے پہلے جدول کا استعمال کریں، پھر کنورژن کے ساز و سامان اور سائٹ کی پابندیوں کو چیک کریں۔ یہ ایک ٹیکنالوجی کا نقشہ ہے، نہ کہ عالمگیر طور پر بہتر یا بدتر سسٹمز کی درجہ بندی۔.

ٹیکنالوجی	جہاں توانائی ذخیرہ کی جاتی ہے	بجلی کیسے بحال ہوتی ہے	مفید کام اور محدود کرنے والی شرط
بیٹری انرجی سٹوریج سسٹم (BESS)	خلیوں یا فلو بیٹری الیکٹرولائٹس میں الیکٹرو کیمیکل رد عمل	ڈسچارج ڈائریکٹ کرنٹ (DC) پیدا کرتا ہے؛ کنورژن کا سامان مطلوبہ آؤٹ پٹ فراہم کرتا ہے	عمارت، صنعتی اور گرڈ اسٹوریج؛ کیمسٹری، تھرمل مینجمنٹ اور قابل استعمال صلاحیت اہم ہیں
پمپڈ-اسٹوریج ہائیڈرو پاور	بلند پانی کی ثقلی صلاحیت	پانی ایک ٹربائن جنریٹر کے ذریعے بہتا ہے	بڑے توانائی کے منتقل کرنے والے منصوبے؛ مناسب بلندی، ذخائر اور اجازت نامے ضروری ہیں
کمپریسڈ-ایئر انرجی اسٹوریج (CAES)	دباؤ والی ہوا، ڈیزائن کے لحاظ سے تھرمل مینجمنٹ کے ساتھ	پھیلتی ہوئی ہوا مناسب مشینری کے ذریعے جنریٹر کو چلاتی ہے	سائٹ پر منحصر توانائی کا ذخیرہ؛ کچھ سائیکلوں میں ڈسچارج کے دوران ایندھن بھی استعمال ہوتا ہے
فلائی وہیل اسٹوریج	گھومنے والے ماس کی حرکی توانائی	ایک موٹر جنریٹر روٹر کے سست ہونے پر توانائی نکالتا ہے	تیز رفتار توانائی کے تبادلے اور سائیکلنگ؛ کنٹینمنٹ، نقصانات اور قابل استعمال رفتار کی حد صلاحیت کو محدود کرتی ہے
کیپسیٹرز اور سپر کیپسیٹرز	ذخیرہ شدہ چارج؛ سپر کیپسیٹر کا رویہ الیکٹروڈ ٹیکنالوجی پر منحصر ہوتا ہے	پاور الیکٹرانکس وولٹیج گرنے پر توانائی نکالتی ہے	مختصر، ہائی پاور کے تبادلے؛ توانائی کی کثافت اور خود سے خارج ہونے کی حد طویل ترسیل کو محدود کرتی ہے
سپر کنڈکٹنگ مقناطیسی توانائی ذخیرہ (SMES)	سپر کنڈکٹنگ کوائل میں کرنٹ سے وابستہ مقناطیسی میدان	تبدیلی کا سامان توانائی کو برقی نظام میں منتقل کرتا ہے	خصوصی تیز ردعمل والے کام؛ کرایوجینک سامان نظام کا حصہ ہے
برقی بحالی کے ساتھ تھرمل اسٹوریج	ذخیرہ مواد میں حرارت	ایک ہیٹ انجن یا دیگر تبدیلی کا چکر بجلی پیدا کرتا ہے	حرارت سے بجلی کی پیداوار کے اطلاقات؛ گرم مواد کا ایک ٹینک خود سے برقی آؤٹ پٹ کا نظام نہیں ہے
ہائیڈروجن پر مبنی برقی ذخیرہ	بجلی استعمال کرکے پیدا ہونے والی ہائیڈروجن کی کیمیائی توانائی	ایک فیول سیل یا مناسب جنریٹر ایندھن کو واپس بجلی میں تبدیل کرتا ہے	طویل مدتی ذخیرہ جہاں مکمل تبدیلی کا سلسلہ سائٹ کے لیے موزوں ہو؛ صرف ہائیڈروجن کی پیداوار برقی اخراج فراہم نہیں کرتی

یہ گروپ بندی امریکی محکمہ توانائی (DOE) کی طرف سے اس کے مختص توانائی ٹیکنالوجی کے جائزہ میں بیان کردہ ذخیرہ کی اقسام کے مطابق ہے اور اس کے میں جائزہ لیے گئے میکانزم کے مطابق ہے بجلی ذخیرہ کرنے کی ٹیکنالوجی کا جائزہ. ۔ یو ایس انرجی انفارمیشن ایڈمنسٹریشن (EIA) بجلی ذخیرہ کا جائزہ تجارتی بجلی کے واپسی کے راستوں اور ایندھن سے چلنے والے کمپریسڈ ایئر آپریشن کی وضاحت کرتا ہے۔ یہ ذرائع ٹیکنالوجیز کو بیان کرتے ہیں، کسی خاص تنصیب کی سند کو نہیں۔.

یہ عکاسی ذخیرہ شدہ توانائی کی شکلیں دکھاتی ہے، نہ کہ وائرنگ ڈایاگرام یا متعلقہ آلات کا پیمانہ۔ جب بجلی مطلوبہ آؤٹ پٹ ہو تو تھرمل اسٹوریج کے لیے ایک الگ الیکٹریکل ریکوری پاتھ کی ضرورت ہوتی ہے۔.

EES، EESS، ESS اور BESS: اصطلاحات کے معنی

ای ایس ایس توانائی ذخیرہ نظام کے معنی ہیں اور یہ ایک وسیع اصطلاح ہے۔. EES کا مطلب ہے برقی توانائی کا ذخیرہ؛; EESS کو برقی توانائی کے ذخیرہ کے نظام کے لیے بھی استعمال کیا جاتا ہے۔. بی ای ایس ایس (بیٹری انرجی اسٹوریج سسٹم) بیٹری پر مبنی ذیلی سیٹ کی شناخت کرتا ہے۔ بیٹری کا نظام ایک ESS ہے، لیکن ESS میں بیٹری شامل ہونا ضروری نہیں ہے۔.

انٹرنیشنل الیکٹرو ٹیکنیکل کمیشن کا IEC 62933-1:2024 گرڈ سے منسلک EES نظاموں کے لیے الفاظ فراہم کرتا ہے جو پاور سسٹم سے بجلی لیتے ہیں، اندرونی طور پر توانائی ذخیرہ کرتے ہیں اور بجلی واپس کرتے ہیں۔ چارجنگ اور ڈسچارجنگ میں تبدیلی شامل ہو سکتی ہے۔ یہ دائرہ کار ہر اس پروڈکٹ سے تنگ ہے جسے عام طور پر “توانائی ذخیرہ نظام” کے طور پر مارکیٹ کیا جاتا ہے، بشمول ایسے نظام جن کا حتمی آؤٹ پٹ گرمی ہے یا ایندھن جو کسی دوسرے استعمال کے لیے فروخت کیا جاتا ہے۔.

بیٹری ریک، بیٹری مینجمنٹ اور پاور کنورژن کے بارے میں مزید تفصیل کے لیے، بیٹری انرجی اسٹوریج سسٹمز گائیڈ. اوپر دیا گیا ٹیکنالوجی کا نقشہ اس بات کا فیصلہ کرنے میں مفید ہے کہ آیا یہ کام بالکل بیٹری اسٹوریج کا ہے یا نہیں۔.

کیا تھرمل اسٹوریج ایک برقی توانائی ذخیرہ کرنے کا نظام ہے؟

خود بخود نہیں۔ آئس اسٹوریج کی تنصیب چِلر کی کھپت کو چوٹی کے دورانیے سے دور کر سکتی ہے اور بعد میں ٹھنڈک فراہم کر سکتی ہے۔ یہ ضروری نہیں کہ ڈسچارج کے دوران بجلی پیدا کرے۔ اسی طرح، گرم پانی کا ٹینک جنریٹر کے بغیر مفید گرمی کو ذخیرہ کر سکتا ہے۔.

تھرمل اسٹوریج بجلی کی پیداوار میں مدد کر سکتا ہے جب ذخیرہ شدہ گرمی پاور کنورژن سائیکل کو فیڈ کرتی ہے۔ سولر تھرمل پلانٹس اس اسٹوریج کو براہ راست سورج کی روشنی سے چارج کر سکتے ہیں بجائے اس کے کہ بجلی سے، لہذا چارجنگ کا ذریعہ بھی اہمیت رکھتا ہے۔. DOE کی شمسی اور ذخیرہ اندوزی کی وضاحت براہ راست حرارتی یا ٹھنڈک کو تھرمل اسٹوریج سے ممتاز کرتا ہے جو بجلی پیدا کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔.

تفصیلات پڑھتے وقت دو سوالات پوچھیں: اسٹور کو کیا چارج کرتا ہے، اور ڈسچارج کے دوران اس سے کیا نکلتا ہے؟ یہ توانائی بچانے کے اقدام کو برقی بوجھ کو طاقت فراہم کرنے کے قابل ذریعہ سمجھنے سے روکتا ہے۔.

برقی ذخیرہ کرنے والا نظام کیسے کام کرتا ہے

تین فعال مراحل ہیں: ذخیرہ کرنے والے میڈیم کو چارج کرنا، توانائی کو برقرار رکھنا، اور بوجھ یا گرڈ کے ذریعہ مطلوبہ آلات کے ذریعے خارج کرنا۔ کنورژن کے نقصانات اور معاون کھپت کا مطلب ہے کہ بازیافت شدہ برقی توانائی چارجنگ توانائی کے برابر نہیں ہے۔.

طبعی آلات مختلف ہوتے ہیں۔ پمپڈ ہائیڈرو ہائیڈرولک مشینری استعمال کرتا ہے۔ فلائی وہیل موٹر جنریٹر استعمال کرتا ہے۔ الٹرنیٹنگ کرنٹ (AC) سے منسلک بیٹری سسٹم عام طور پر دو طرفہ پاور کنورژن استعمال کرتا ہے۔ وہ توانائی کی منتقلی کا سلسلہ بانٹتے ہیں، نہ کہ ایک جیسی کابینہ کا لے آؤٹ۔.

یہ ایک AC سے منسلک بیٹری کی مثال, ، یہ ایک عالمگیر ESS انتظام نہیں ہے۔ ٹھوس تیر فعال پاور کے تبادلے کی نمائندگی کرتے ہیں؛ ڈیشڈ راستے کنٹرول کی نمائندگی کرتے ہیں۔ تحفظ، تنہائی، ارتھنگ اور ٹرمینل وائرنگ کو جان بوجھ کر چھوڑ دیا گیا ہے اور اسے الگ سے ڈیزائن کیا جانا چاہیے۔.

پاور، توانائی اور دورانیہ مختلف ریٹنگز ہیں

پاور، کلو واٹ (kW) یا میگا واٹ (MW) میں،, برقی ترسیل یا جذب کی شرح کو بیان کرتا ہے۔. توانائی، کلو واٹ آور (kWh) یا میگا واٹ آور (MWh) میں،, وقت کے ساتھ جمع ہونے والی مقدار کو بیان کرتی ہے۔ توانائی کی زیادہ گنجائش یہ قائم نہیں کرتی کہ کنورٹر ایک بڑا موٹر شروع کر سکتا ہے، اور اعلیٰ پاور ریٹنگ خود مختاری کے اوقات کو قائم نہیں کرتی۔.

مستقل بوجھ کے لیے، ابتدائی دورانیے کا تخمینہ یہ ہے:

دورانیہ (h) = قابل استعمال آؤٹ پٹ توانائی (kWh) / بوجھ کی پاور (kW)

AC آؤٹ پٹ باؤنڈری پر مثالی ان پٹس:
قابل استعمال فراہم کردہ توانائی = 100 kWh
مستقل AC بوجھ = 25 kW
دورانیہ = 100 / 25 = 4 h

یہاں، “قابل استعمال فراہم کردہ توانائی” پہلے سے ہی بیان کردہ باؤنڈری پر سمجھے گئے آپریٹنگ ریزرو، کنورژن نقصانات اور معاون کھپت کا حساب رکھتی ہے۔ انہی الاؤنسز کو دوسری بار منہا نہ کریں۔ یہ ایک ریاضیاتی مثال ہے، نہ کہ ناپا ہوا VIOX رن ٹائم یا مکمل بیک اپ ڈیزائن۔.

اگر کوٹ کی گئی 100 kWh بجائے نامیاتی بیٹری کی گنجائش ہے، تو چار گھنٹے فرض نہیں کیے جا سکتے۔ اجازت شدہ اسٹیٹ-آف-چارج ونڈو، درجہ حرارت اور عمر کے حالات، کنورژن نقصانات، معاون آلات، اور اصل بوجھ پروفائل قائم کریں۔ مسلسل اور سرج پاور کو الگ الگ چیک کریں۔ بیٹری ریٹنگ کی ایڈوانسڈ شرائط " kWh، MWh اور MW اسٹوریج گائیڈ" میں آتی ہیں۔.

جوابی وقت ایک اور پیرامیٹر ہے۔. نظام کتنی تیزی سے پاور تبدیل کرتا ہے اس سے یہ مختلف ہے کہ وہ اس پاور کو کتنی دیر تک برقرار رکھ سکتا ہے۔ DOE کا سپر کیپیسیٹر کا تجزیہ اس سمجھوتے کو واضح کرتا ہے: تیز چارجنگ اور اعلی مخصوص پاور کا مطلب یہ نہیں ہے کہ طویل مدتی ڈسچارج کے لیے اعلی توانائی کی صلاحیت ہو۔.

کام کے مطابق ذخیرہ کرنے والی ٹیکنالوجی کا انتخاب کریں

ترجیحی ذخیرہ مواد سے نہیں، بلکہ درکار برقی سروس سے شروع کریں۔.

درکار کام	قائم کرنے کی خصوصیت	کیا کسی دوسری صورت میں امید افزا ٹیکنالوجی کو مسترد کر سکتا ہے
قابل تجدید جنریشن کو بعد کی مدت میں منتقل کریں	قابل استعمال توانائی، چارجنگ کا موقع اور مسلسل آؤٹ پٹ	ناکافی چارجنگ ونڈو، بقایا نقصانات یا بے میل ڈسچارج پروفائل
کسی سہولت کی ڈیمانڈ پیک کو کم کریں	آؤٹ پٹ kW اور مکمل پیک کی مدت	پیک سے کم کنورٹر پاور، ناکافی قابل استعمال توانائی، یا ناموافق ٹیرف اور سائیکلنگ کی معیشت
تیز پاور سپورٹ فراہم کریں	رسپانس، بار بار سائیکلنگ اور مطلوبہ پلس انرجی	ایک تیز ڈیوائس جو ایونٹ کے ختم ہونے سے پہلے توانائی سے باہر ہو جاتی ہے
بجلی کی بندش کے دوران لوڈز کو سپورٹ کرنا	سپورٹڈ آپریٹنگ موڈ، لوڈ پاور اور خودمختاری	ایک گرڈ سے منسلک نظام جو محفوظ جزیرے کی سپلائی قائم نہیں کر سکتا
طویل مدت کے لیے توانائی ذخیرہ کرنا	برقرار رکھنے، سائٹ کی فزیبلٹی اور مکمل ریکوری چین	سیلف ڈسچارج، نامناسب جغرافیہ، ایندھن کی ہینڈلنگ کی پابندیاں یا ضرورت سے زیادہ معاون طلب

مثال کے طور پر، کئی گھنٹوں تک توانائی منتقل کرنے کی صلاحیت اور مختصر خلل کا جواب دینے کی صلاحیت مختلف ڈیزائن کے مقاصد ہیں۔ EIA ان مختلف ٹائم اسکیلز پر اسٹوریج کے استعمال کو بیان کرتا ہے۔ ایک مخصوص پروجیکٹ کی صلاحیت اب بھی اس کے آلات اور کنٹرولز پر منحصر ہے۔.

بیک اپ کے لیے ذخیرہ شدہ توانائی سے زیادہ کی ضرورت ہوتی ہے۔. تنصیب کو جان بوجھ کر جزیرے کی صورتحال یا کسی دوسری منظور شدہ بیک اپ فن تعمیر کی حمایت کرنی چاہیے، جہاں ضرورت ہو یوٹیلیٹی سے محفوظ طریقے سے الگ ہو، اور مطلوبہ بوجھ فراہم کرے۔. DOE کی مائیکرو گرڈ رہنمائی خودمختار آپریشن اور بے قابو جزیرے کی صورتحال کے خطرات دونوں کی وضاحت کرتی ہے۔ یہ نہ سمجھیں کہ کوئی بھی گرڈ سے منسلک بیٹری آؤٹیج کے دوران کسی عمارت کو توانائی فراہم کرتی رہے گی۔.

برقی تحفظ کہاں فٹ ہوتا ہے

بیٹری کی تنصیب کے لیے، ذخیرہ کرنے کا ذریعہ، کنورژن کا سامان اور برقی تقسیم کی حفاظت کی مختلف ضروریات ہوتی ہیں۔ بیٹری مینجمنٹ بیٹری کی حالتوں کی نگرانی اور کنٹرول کرتی ہے۔ سرکٹ تحفظ اور تنہائی کو کنڈکٹرز، فالٹ ذرائع اور مکمل پاور پاتھ کو بھی حل کرنا چاہیے۔.

ایک امیدوار DC حفاظتی ڈیوائس کو اس سرکٹ کے لیے صحیح DC وولٹیج ریٹنگ، انٹرپٹنگ کیپبلٹی، کرنٹ ریٹنگ اور وائرنگ کی مناسبت کی ضرورت ہوتی ہے۔ بیٹری اور کنورٹر فالٹ کے رویے کو سسٹم کی دستاویزات سے قائم کیا جانا چاہیے۔ DC سرکٹ بریکر گائیڈ وضاحت کرتا ہے کہ صرف AC ریٹنگ DC ایپلی کیشن کے لیے کافی ثبوت کیوں نہیں ہے۔.

یہ اجزاء کی جانچ پڑتال یہ ثابت نہیں کرتی کہ مکمل ذخیرہ کرنے کا نظام آگ کی حفاظت، انٹرکنکشن، تنصیب یا اسمبلی کی ضروریات کو پورا کرتا ہے۔ نہ ہی بیٹری سسٹم کی تفصیلات پمپ شدہ ہائیڈرو، تھرمل یا ہائیڈروجن کے سامان پر خود بخود لاگو ہوتی ہیں۔.

ایک بار جب سسٹم کی فن تعمیر قائم ہو جاتی ہے، VIOX کا شمسی PV اور توانائی ذخیرہ کرنے والے تحفظ کے اجزاء ایک متعلقہ جزو-تشخیص کا نقطہ آغاز فراہم کریں۔ اصل نظام کی دستاویزات اور منزل مارکیٹ کی ضروریات کے خلاف منتخب کریں، نہ کہ صرف ESS مخفف کے خلاف۔.