बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणाली कैसे काम करती है?

बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणाली, जिसे आमतौर पर बीईएस (BESS) के नाम से जाना जाता है, ग्रिड या नवीकरणीय स्रोतों से प्राप्त अतिरिक्त बिजली को बाद में उपयोग के लिए संग्रहित करने हेतु रिचार्जेबल बैटरियों के समूह का उपयोग करती है। नवीकरणीय ऊर्जा और स्मार्ट ग्रिड प्रौद्योगिकियों के विकास के साथ, बीईएस प्रणालियाँ बिजली आपूर्ति को स्थिर करने और हरित ऊर्जा के मूल्य को अधिकतम करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभा रही हैं। तो आखिर ये प्रणालियाँ काम कैसे करती हैं?
चरण 1: बैटरी बैंक
किसी भी ऊर्जा-संरक्षण प्रणाली (बीईएस) का आधार ऊर्जा भंडारण माध्यम - बैटरी होती है। कई बैटरी मॉड्यूल या "सेल" आपस में जुड़कर एक "बैटरी बैंक" बनाते हैं जो आवश्यक भंडारण क्षमता प्रदान करता है। उच्च शक्ति घनत्व, लंबी जीवन अवधि और तेजी से चार्ज होने की क्षमता के कारण लिथियम-आयन सेल सबसे अधिक उपयोग किए जाते हैं। कुछ अनुप्रयोगों में लेड-एसिड और फ्लो बैटरी जैसी अन्य रासायनिक प्रणालियों का भी उपयोग किया जाता है।
चरण 2: विद्युत रूपांतरण प्रणाली
बैटरी बैंक एक पावर कन्वर्जन सिस्टम (PCS) के माध्यम से विद्युत ग्रिड से जुड़ा होता है। PCS में इन्वर्टर, कनवर्टर और फिल्टर जैसे पावर इलेक्ट्रॉनिक्स घटक होते हैं जो बैटरी और ग्रिड के बीच दोनों दिशाओं में बिजली के प्रवाह को संभव बनाते हैं। इन्वर्टर बैटरी से प्राप्त डायरेक्ट करंट (DC) को ग्रिड द्वारा उपयोग किए जाने वाले अल्टरनेटिंग करंट (AC) में परिवर्तित करता है, और कनवर्टर बैटरी को चार्ज करने के लिए इसका उल्टा कार्य करता है।
चरण 3: बैटरी प्रबंधन प्रणाली
बैटरी प्रबंधन प्रणाली (बीएमएस) बैटरी बैंक के प्रत्येक सेल की निगरानी और नियंत्रण करती है। बीएमएस सेलों को संतुलित करती है, चार्जिंग और डिस्चार्जिंग के दौरान वोल्टेज और करंट को नियंत्रित करती है, और ओवरचार्जिंग, ओवरकरंट या डीप डिस्चार्जिंग से होने वाले नुकसान से सुरक्षा प्रदान करती है। यह बैटरी के प्रदर्शन और जीवनकाल को बेहतर बनाने के लिए वोल्टेज, करंट और तापमान जैसे प्रमुख मापदंडों की निगरानी करती है।
चरण 4: शीतलन प्रणाली
बैटरी के संचालन के दौरान, शीतलन प्रणाली बैटरी से अतिरिक्त ऊष्मा को दूर करती है। यह सेल्स को उनके इष्टतम तापमान सीमा के भीतर रखने और चक्र जीवन को अधिकतम करने के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है। उपयोग में आने वाले सबसे सामान्य प्रकार के शीतलन हैं तरल शीतलन (बैटरी के संपर्क में आने वाली प्लेटों के माध्यम से शीतलक का संचार करके) और वायु शीतलन (पंखों का उपयोग करके बैटरी के आवरणों के माध्यम से हवा प्रवाहित करना)।
चरण 5: संचालन
बिजली की मांग कम होने या नवीकरणीय ऊर्जा का उत्पादन अधिक होने की अवधि के दौरान, BESS विद्युत रूपांतरण प्रणाली के माध्यम से अतिरिक्त बिजली को अवशोषित करता है और उसे बैटरी बैंक में संग्रहित करता है। जब मांग अधिक होती है या नवीकरणीय ऊर्जा उपलब्ध नहीं होती है, तो संग्रहित ऊर्जा को इन्वर्टर के माध्यम से ग्रिड में वापस भेज दिया जाता है। इससे BESS रुक-रुक कर मिलने वाली नवीकरणीय ऊर्जा को "टाइम-शिफ्ट" करने, ग्रिड की आवृत्ति और वोल्टेज को स्थिर करने और बिजली कटौती के दौरान बैकअप बिजली प्रदान करने में सक्षम होता है।
बैटरी प्रबंधन प्रणाली प्रत्येक सेल की चार्ज स्थिति की निगरानी करती है और बैटरी को ओवरचार्जिंग, ओवरहीटिंग और डीप डिस्चार्जिंग से बचाने के लिए चार्ज और डिस्चार्ज की दर को नियंत्रित करती है, जिससे बैटरी का उपयोगी जीवन बढ़ जाता है। साथ ही, शीतलन प्रणाली बैटरी के समग्र तापमान को सुरक्षित परिचालन सीमा के भीतर बनाए रखती है।
संक्षेप में, बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणाली (BESS) अतिरिक्त बिजली को संग्रहित करने और मांग के अनुसार बिजली आपूर्ति करने के लिए बैटरी, पावर इलेक्ट्रॉनिक्स घटकों, बुद्धिमान नियंत्रणों और थर्मल प्रबंधन का एकीकृत रूप से उपयोग करती है। इससे BESS तकनीक नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों के मूल्य को अधिकतम करने, बिजली ग्रिड को अधिक कुशल और टिकाऊ बनाने और कम कार्बन ऊर्जा वाले भविष्य की ओर संक्रमण का समर्थन करने में सक्षम होती है।

सौर और पवन ऊर्जा जैसे नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों के बढ़ते उपयोग के साथ, बड़े पैमाने पर बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणालियाँ (BESS) बिजली ग्रिड को स्थिर करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभा रही हैं। बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणाली रिचार्जेबल बैटरियों का उपयोग करके ग्रिड या नवीकरणीय स्रोतों से प्राप्त अतिरिक्त बिजली को संग्रहित करती है और आवश्यकता पड़ने पर उसे वापस आपूर्ति करती है। BESS तकनीक रुक-रुक कर मिलने वाली नवीकरणीय ऊर्जा के उपयोग को अधिकतम करने में मदद करती है और समग्र ग्रिड की विश्वसनीयता, दक्षता और स्थिरता में सुधार करती है।
एक BESS में आमतौर पर कई घटक होते हैं:
1) आवश्यक ऊर्जा भंडारण क्षमता प्रदान करने के लिए कई बैटरी मॉड्यूल या सेल से बने बैटरी बैंक। लिथियम-आयन बैटरियां अपनी उच्च शक्ति घनत्व, लंबी जीवन अवधि और तेजी से चार्ज होने की क्षमता के कारण सबसे अधिक उपयोग की जाती हैं। लेड-एसिड और फ्लो बैटरियों जैसी अन्य रासायनिक संरचनाएं भी उपयोग में लाई जाती हैं।
2) पावर कन्वर्जन सिस्टम (पीसीएस) जो बैटरी बैंक को बिजली ग्रिड से जोड़ता है। पीसीएस में एक इन्वर्टर, कनवर्टर और अन्य नियंत्रण उपकरण होते हैं जो बैटरी और ग्रिड के बीच दोनों दिशाओं में बिजली के प्रवाह की अनुमति देते हैं।
3) बैटरी प्रबंधन प्रणाली (बीएमएस) जो व्यक्तिगत बैटरी सेल की स्थिति और प्रदर्शन की निगरानी और नियंत्रण करती है। बीएमएस सेल को संतुलित करता है, ओवरचार्जिंग या डीप डिस्चार्जिंग से होने वाले नुकसान से बचाता है, और वोल्टेज, करंट और तापमान जैसे मापदंडों की निगरानी करता है।