फोटोवोल्टिक ऊर्जा भंडारण ग्रिड-आधारित बिजली उत्पादन से भिन्न है। बैटरी और बैटरी चार्जिंग व डिस्चार्जिंग उपकरणों की संख्या बढ़ाने से प्रारंभिक लागत में 20-40% की वृद्धि होती है, लेकिन इसके अनुप्रयोग का दायरा कहीं अधिक व्यापक है। विभिन्न अनुप्रयोगों के आधार पर, सौर फोटोवोल्टिक ऊर्जा भंडारण और बिजली उत्पादन प्रणाली को ऑफ-ग्रिड बिजली उत्पादन प्रणाली, ऑफ-ग्रिड ऊर्जा भंडारण प्रणाली, ग्रिड-आधारित ऊर्जा भंडारण प्रणाली और विभिन्न प्रकार की ऊर्जा हाइब्रिड माइक्रोग्रिड प्रणाली आदि चार प्रकारों में विभाजित किया गया है।
फोटोवोल्टिक ऑफ-ग्रिड बिजली उत्पादन प्रणाली
ऑफ-ग्रिड फोटोवोल्टिक विद्युत उत्पादन प्रणाली (ऑफ-ग्रिड फोटोवोल्टिक पावर जनरेशन) में सोलर सेल को कैलकुलेटर में लगाने के अलावा, इलेक्ट्रॉनिक घड़ी के बॉडी में सोलर पैनल, एक साधारण चार्जिंग डिवाइस और बैटरी लगाकर सबसे सरल फोटोवोल्टिक विद्युत उत्पादन प्रणाली बनाई जा सकती है। इस तरह के उपकरण का उपयोग अक्सर चरवाहे रेडियो और शाम की रोशनी के लिए बिजली आपूर्ति के रूप में करते हैं। अब ऐसे पोर्टेबल सोलर पावर सिस्टम भी उपलब्ध हैं।
ग्रिड से जुड़े और ग्रिड से अलग ऊर्जा भंडारण प्रणालियाँ
वास्तविक अनुप्रयोग के अनुसार फोटोवोल्टिक प्रणाली के कई प्रकार हैं, जिनमें ग्रिड से जुड़ी बिजली उत्पादन, ऊर्जा भंडारण और ऑफ-ग्रिड व्यक्तिगत संचालन शामिल हैं। कुछ व्यावसायिक क्षेत्रों में, ट्रांसफार्मर की सीमित क्षमता के कारण फोटोवोल्टिक प्रणाली से बिजली उत्पादन और ऑनलाइन बिक्री संभव नहीं है, साथ ही क्षेत्रीय बिजली ग्रिड की अस्थिरता भी एक समस्या है। इसके अलावा, कुछ क्षेत्रों में इंटरनेट पर बिजली की कीमतें बहुत कम हैं, जबकि एक बार उपयोग करने पर बिजली की कीमतें अधिक होती हैं और पीक और वैली कीमतों में काफी अंतर होता है। ऐसे क्षेत्रों में फोटोवोल्टिक बिजली संयंत्रों की स्थापना के लिए ग्रिड से जुड़ी और ऑफ-ग्रिड ऊर्जा भंडारण प्रणाली का उपयोग करना उपयुक्त है।
फोटोवोल्टाइक और ऑफ-ग्रिड ऊर्जा भंडारण प्रणाली से लाभ कमाने के चार मुख्य तरीके हैं:
1. लोड को फोटोवोल्टिक बिजली आपूर्ति का उपयोग करके, आप बिजली के चरम उत्पादन की कीमत निर्धारित कर सकते हैं, जिससे बिजली की लागत कम हो जाती है।
2. कम व्यस्त समय में शुल्क लें और व्यस्त समय में शुल्क काटें, जिससे उच्च और निम्नतम मूल्य के अंतर का लाभ उठाकर मुनाफा कमाया जा सके।
3. ऑनलाइन नहीं हो सकता, बैक फ्लो सिस्टम को रोकने के लिए स्थापित किया जा सकता है। यदि पीवी पावर लोड पावर से अधिक है, तो बैटरी स्टोरेज तक पावर का उपयोग नहीं किया जा सकता है।
4. ग्रिड ब्लैकआउट होने पर, सिस्टम को ऑफ-ग्रिड मोड में स्विच कर दिया जाता है। पीवी सिस्टम बिजली उत्पन्न करना जारी रखता है, सिस्टम बैकअप बिजली आपूर्ति के रूप में काम करना जारी रखता है, इन्वर्टर के माध्यम से लोड को फोटोवोल्टिक और बैटरी बिजली की आपूर्ति करता है।
ग्रिड से जुड़े बिजली उत्पादन प्रणाली की तुलना में, ऑफ-ग्रिड प्रणाली में चार्ज/डिस्चार्ज नियंत्रक और बैटरी की संख्या बढ़ने से सिस्टम की लागत लगभग 30% बढ़ जाती है, लेकिन इसके अनुप्रयोग का दायरा व्यापक हो जाता है। पहला, बिजली बिल कम करने के लिए इसे बिजली की कीमतों के चरम पर निर्धारित क्षमता पर आउटपुट देने के लिए सेट किया जा सकता है; दूसरा, बिजली की कीमतों के सबसे निचले स्तर पर इसे चार्ज किया जा सकता है और चरम और सबसे निचले स्तर की कीमतों के बीच के अंतर का उपयोग करके इसे चरम पर डिस्चार्ज किया जा सकता है; तीसरा, ग्रिड में बिजली न होने पर, पीवी प्रणाली बैक-अप बिजली स्रोत के रूप में काम करती रहती है, और इन्वर्टर को ऑफ-ग्रिड मोड में स्विच किया जा सकता है, जिससे पीवी और बैटरी को इन्वर्टर के माध्यम से लोड को बिजली की आपूर्ति की जा सकती है।
ग्रिड से जुड़ा फोटोवोल्टिक ऊर्जा भंडारण प्रणाली
ग्रिड से जुड़े ऊर्जा भंडारण वाले फोटोवोल्टाइक विद्युत उत्पादन सिस्टम अतिरिक्त बिजली उत्पादन को संग्रहित कर सकते हैं, जिससे स्व-उत्पादन और स्व-उपभोग का अनुपात बढ़ जाता है। इन सिस्टमों का उपयोग उन स्थितियों में किया जाता है जब सौर ऊर्जा से उत्पन्न स्व-उत्पादन और स्व-उपभोग को इंटरनेट से नहीं जोड़ा जा सकता, पीक टैरिफ तरंग स्तर की दरों से कहीं अधिक महंगे होते हैं, और स्व-उपभोग टैरिफ फीड-इन टैरिफ से काफी अधिक महंगे होते हैं। सिस्टम में सौर सेल मॉड्यूल से युक्त एक फोटोवोल्टाइक वर्गाकार सरणी, एक सौर नियंत्रक, एक बैटरी बैंक, एक ग्रिड से जुड़ा इन्वर्टर, एक करंट डिटेक्टिंग डिवाइस, एक लोड और अन्य घटक शामिल होते हैं। नियंत्रक कुछ सौर ऊर्जा को संग्रहित करता है और जब सौर ऊर्जा लोड की ऊर्जा से अधिक होती है तो उसका कुछ हिस्सा लोड को प्रदान करता है। जब लोड को चलाने के लिए सौर ऊर्जा पर्याप्त नहीं होती है, तो सिस्टम ग्रिड और सौर ऊर्जा के संयोजन से संचालित होता है। फोटोवोल्टाइक सब्सिडी समाप्त होने के बाद, कुछ देशों और क्षेत्रों में सौर प्रणालियों की स्थापना से पहले ग्रिड-कनेक्टेड ऊर्जा भंडारण प्रणालियाँ स्थापित की जा सकती हैं, जिससे फोटोवोल्टाइक बिजली का उत्पादन और उपभोग पूरी तरह से स्वयं-उत्पादित और स्वयं-उपभोगित हो सके। ग्रिड-कनेक्टेड ऊर्जा भंडारण उपकरण को मूल कॉन्फ़िगरेशन को बनाए रखते हुए विभिन्न निर्माताओं के इनवर्टर के साथ उपयोग किया जा सकता है। जब करंट सेंसर ग्रिड में करंट प्रवाह का पता लगाता है, तो ग्रिड-कनेक्टेड ऊर्जा भंडारण उपकरण सक्रिय हो जाता है, अतिरिक्त बिजली को बैटरी में संग्रहित करता है और, यदि बैटरी पूरी तरह से भरी हुई है, तो इलेक्ट्रिक वॉटर हीटर को सक्रिय कर देता है। रात में घरेलू लोड बढ़ने पर बैटरी को इनवर्टर के माध्यम से लोड को बिजली भेजने के लिए सेट किया जा सकता है।
ऊर्जा भंडारण के लिए माइक्रोग्रिड प्रणाली
एक सौर सेल वर्गाकार सरणी, एक ग्रिड-कनेक्टेड इन्वर्टर, एक पीसीएस द्विदिशात्मक कनवर्टर, एक बुद्धिमान स्विचिंग स्विच, एक बैटरी बैंक और एक जनरेटर माइक्रो ग्रिड प्रणाली का हिस्सा हैं। प्रकाश होने पर, फोटोवोल्टिक सरणी सौर ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करती है। फिर यह इन्वर्टर का उपयोग लोड को बिजली देने के लिए और पीसीएस द्विदिशात्मक कनवर्टर का उपयोग बैटरी पैक को चार्ज करने के लिए करती है। प्रकाश न होने पर, बैटरी पीसीएस द्विदिशात्मक कनवर्टर का उपयोग लोड को बिजली देने के लिए करती है। माइक्रो ग्रिड बिजली ग्रिड की सुरक्षा सुनिश्चित करने का सबसे कुशल समाधान है क्योंकि यह वितरित स्वच्छ ऊर्जा की क्षमता का पूरी तरह और कुशलता से लाभ उठा सकता है, साथ ही स्वतंत्र बिजली आपूर्ति की कम क्षमता, अप्रत्याशित उत्पादन क्षमता और कम विश्वसनीयता जैसी कमियों को कम कर सकता है। प्रणाली का सुरक्षित संचालन विशाल बिजली ग्रिड के लिए एक लाभकारी पूरक के रूप में कार्य करता है। माइक्रो ग्रिड पारंपरिक व्यवसायों को आर्थिक और पर्यावरण संरक्षण दोनों दृष्टियों से आधुनिक बनाने में काफी मदद कर सकते हैं। विशेषज्ञों का कहना है कि माइक्रो ग्रिड के अनुप्रयोग विविध हैं और इनका आकार कुछ किलोवाट से लेकर दर्जनों मेगावाट तक हो सकता है। माइक्रो ग्रिड को एक इमारत जितनी छोटी से लेकर उद्योगों, खानों, कंपनियों, अस्पतालों और स्कूलों जितनी बड़ी संरचनाओं के लिए डिजाइन किया जा सकता है।
अक्टूबर 2020 के अंत में, राष्ट्रीय ऊर्जा प्रशासन ने "पीवी पावर सिस्टम दक्षता संहिता" के कार्यान्वयन को मंजूरी दी, जो फोटोवोल्टिक बिजली स्टेशनों के क्षमता अनुपात को पूरी तरह से उदार बनाता है, जिसमें 1 तक के अनुशंसित क्षमता अनुपात के साथ।
अवसर:घरेलू सौर ऊर्जा मॉड्यूल की आपूर्ति में दीर्घकालिक रूप से उल्लेखनीय वृद्धि जारी रहेगी, साथ ही इन्वर्टर की आपूर्ति में भी वृद्धि होगी। उचित अतिरिक्त आवंटन से न्यूनतम जीवन लागत (LCOE) प्राप्त की जा सकती है, परियोजना की आंतरिक प्रतिफल (IRR) में सुधार हो सकता है और समता को बढ़ावा देने में तेजी आ सकती है।
चुनौती:प्रकाश की कमी और सौर ऊर्जा उत्पादन इन्वर्टर की ओवरमैचिंग और ओवरलोड क्षमता की अस्थिरता।
एक सुदृढ़ ऊर्जा भंडारण उद्योग मानक प्रणाली की स्थापना आवश्यक है, ऊर्जा भंडारण प्रणाली में उपकरणों की कई कड़ियाँ शामिल होती हैं, औद्योगिक श्रृंखला में उपकरणों का प्रदर्शन भिन्न होता है, और आग और अन्य दुर्घटनाएँ ऊर्जा भंडारण के विकास को प्रभावित करने वाली एक प्रमुख बाधा हैं।
ऊर्जा भंडारण की स्वतंत्र बाजार स्थिति को स्पष्ट करें, ऊर्जा भंडारण सुविधाओं को फोटोवोल्टिक, थर्मल पावर और अन्य बिजली स्रोतों के साथ मिलाकर बिजली प्रणाली की पीक शिफ्टिंग और फ्रीक्वेंसी शिफ्टिंग सेवाओं में भाग लेकर राजस्व अर्जित किया जा सकता है, साथ ही एक स्वतंत्र बाजार इकाई के रूप में भी कार्य किया जा सकता है।
ऊर्जा भंडारण के लिए विविध और स्थिर नीतिगत समर्थन के साथ-साथ औद्योगिक नीतिगत समर्थन को बाजारीकरण के साथ तालमेल बिठाने की आवश्यकता है, जबकि विभिन्न अनुप्रयोग परिदृश्यों के लिए विविध औद्योगिक नीतियों को लागू किया जाना चाहिए।
चीन का भविष्य का ऊर्जा विकास उच्च कार्बन से निम्न कार्बन और फिर शून्य कार्बन की प्रक्रिया से गुजरेगा। बिजली के क्षेत्र में नई ऊर्जा का उपयोग धीरे-धीरे मौजूदा ऊर्जा के स्थान पर मौजूदा ऊर्जा के स्थान पर किया जाएगा, जिससे ऊर्जा भंडारण और नई ऊर्जा के उपभोक्ता पक्ष तथा बिजली उत्पादन पक्ष में ऊर्जा भंडारण और नई ऊर्जा की समानता स्थापित हो सकेगी। उम्मीद है कि 2035 तक, फोटोवोल्टिक्स जैसे नए ऊर्जा स्रोत ऊर्जा मिश्रण में 30% से अधिक का योगदान देंगे, जिससे कार्बन उत्सर्जन में वृद्धि किए बिना ऊर्जा खपत में वृद्धि की प्रवृत्ति को बल मिलेगा।
चाहे पारेषण उदाहरण में स्थापित ऊर्जा भंडारण संयंत्र हो या बिजली वितरण में, चाहे नवीकरणीय ऊर्जा क्षेत्र स्टेशन के साथ साइट साझा करना हो, या ग्रिड ऊर्जा भंडारण संयंत्र तक स्वतंत्र पहुंच हो, मुख्य रूप से बिजली बाजार के लाभ और मोड विविधीकरण से संबंधित हैं।
स्वच्छ नवीकरणीय ऊर्जा की ओर नई ऊर्जा का विकास ग्रिड-आधारित ऊर्जा भंडारण की दिशा में हो रहा है, जिसके तहत पवन और सौर ऊर्जा भंडारण के रूप में धीरे-धीरे विश्व भर में प्रदर्शन शुरू हो रहे हैं। सौर ऊर्जा और पवन ऊर्जा को सहारा देने वाले ऊर्जा भंडारण से निरंतर स्थिरीकरण, पवन और प्रकाश के उपयोग को नियंत्रित करने आदि के आर्थिक प्रभाव में काफी सुधार हुआ है।
