શું ગ્રીડ લેવલ એનર્જી સ્ટોરેજ સિસ્ટમ્સના ગેરફાયદા અસ્તિત્વમાં છે?

શું ગ્રીડ લેવલ એનર્જી સ્ટોરેજ સિસ્ટમના ગેરફાયદા અસ્તિત્વમાં છે?

જ્યારે આપણે નવીનીકરણીય ઉર્જા વિશે વાત કરીએ છીએ, ત્યારે રૂમમાં હંમેશા આ હાથી હોય છે કે દરેક વ્યક્તિ - સ્ટોરેજની આસપાસ નાચતી હોય તેવું લાગે છે. ગ્રીડ લેવલ એનર્જી સ્ટોરેજ કાગળ પર તેજસ્વી લાગે છે, અને જો આપણે પવન અને સૌર કામ સ્કેલ પર કરવા જઈ રહ્યા હોઈએ તો તે ચોક્કસપણે જરૂરી છે. પરંતુ એકવાર તમે માર્કેટિંગ બ્રોશરો અને સરકારી સબસિડીઓમાંથી પસાર થઈ જાઓ ત્યારે ગ્રીડ લેવલ એનર્જી સ્ટોરેજ સિસ્ટમના ગેરફાયદા ખૂબ જ ઝડપથી ઠલવાય છે.

પ્રથમ વસ્તુ જે તમને હિટ કરે છે તે ખર્ચ છે. માત્ર અપફ્રન્ટ કેપિટલ ખર્ચ જ નહીં, જે આંખને પૂરતું-પાણી આપે છે, પરંતુ ઓપરેશનલ ખર્ચ જે વર્ષ-દર-વર્ષ લોહી વહેતું રહે છે. સાઉથ ઑસ્ટ્રેલિયામાં હોર્ન્સડેલ પાવર રિઝર્વ લો - ટેસ્લાનો 2017નો મોટો બેટરી પ્રોજેક્ટ જેને દરેકને સફળતાની વાર્તા તરીકે ટાંકવાનું પસંદ છે. ચોક્કસ, તે ફ્રીક્વન્સી ઇવેન્ટ્સ દરમિયાન ગ્રીડને સ્થિર કરે છે, પરંતુ 150 MW / 194 MWh સિસ્ટમની કિંમત લગભગ $90 મિલિયન AUD (www.abc.net.au) છે. તે સ્ટોરેજ ક્ષમતાના પ્રતિ મેગાવોટ-કલાક $600,000 જેવું કામ કરે છે. એવી સિસ્ટમ માટે કે જે દરેક એક ચાર્જ ચક્રને અધોગતિ કરે છે.

લિથિયમ-આયન બેટરી, જે અત્યારે ગ્રીડ સ્ટોરેજ માર્કેટ પર પ્રભુત્વ ધરાવે છે, દર વર્ષે તેમની ક્ષમતાના આશરે 2-3% માત્ર કૅલેન્ડર વૃદ્ધત્વથી ગુમાવે છે, પછી ભલે તમે તેનો વધુ ઉપયોગ ન કરો. પછી તે ટોચ પર ચક્ર અધોગતિ છે. મોટાભાગની વાણિજ્યિક બેટરી સિસ્ટમો 10 વર્ષ પછી લગભગ 80% ક્ષમતા માટે વોરંટી આપવામાં આવે છે, જેનો અર્થ છે કે તમે આવશ્યકપણે સ્ટોરેજ માટે ચૂકવણી કરી રહ્યાં છો જે ધીમે ધીમે બાષ્પીભવન થાય છે. અર્થશાસ્ત્ર ફક્ત ચોક્કસ ઉપયોગના કેસોમાં જ અર્થપૂર્ણ છે જેમ કે ફ્રિક્વન્સી રેગ્યુલેશન જ્યાં તમે મિલીસેકન્ડ પ્રતિસાદ સમય માટે ચૂકવેલ પ્રીમિયમ દરો મેળવી રહ્યાં છો.

સલામતીની ચિંતાઓ પર પણ પૂરતું ધ્યાન આપવામાં આવતું નથી. 2021 માં કેલિફોર્નિયામાં મોસ લેન્ડિંગ બેટરી સુવિધામાં આગ લાગી ત્યારે દરેકને યાદ છે. તે 300 MW / 1,200 MWh નું સ્થાપન - તે સમયે વિશ્વના સૌથી મોટામાંનું એક હતું - અને તેને મહિનાઓ સુધી બંધ કરવું પડ્યું હતું. પછી 2022માં ફરી આગ લાગી (www.energy-storage.news). આ નાની રસોડામાં આગ નથી જેના વિશે અમે વાત કરી રહ્યા છીએ. લિથિયમ-આયન થર્મલ ભાગી જવાની ઘટનાઓને ઓલવવી અને ઝેરી વાયુઓ છોડવા અતિ મુશ્કેલ છે. અગ્નિશમન વિભાગે મૂળભૂત રીતે તેને પોતાની જાતને બળી જવા દેવી પડે છે જ્યારે બાકીનું બધું પકડવાથી બચી જાય છે.

કેલિફોર્નિયા ઉન્મત્તની જેમ બેટરી સ્ટોરેજ ઇન્સ્ટોલ કરી રહ્યું છે, પરંતુ તેઓ આ મૂળભૂત સમસ્યાનો સામનો કરી રહ્યાં છે જ્યાં બેટરી રેટેડ પાવર પર માત્ર 4 કલાક માટે જ ડિસ્ચાર્જ થઈ શકે છે. તે સાંજે પીક શેવિંગ માટે સારું છે જ્યારે સૌર ડ્રોપ બંધ થાય છે, પરંતુ તે બહુ-દિવસની હવામાન ઘટનાઓ અથવા મોસમી વિવિધતાઓ માટે નકામું છે. શિયાળામાં અઠવાડિયા-લાંબા વાદળછાયું સમયગાળાને હેન્ડલ કરવા માટે તમારે 50-100 ગણી વધુ સ્ટોરેજ ક્ષમતાની જરૂર પડશે, જે પહેલેથી જ શંકાસ્પદ અર્થશાસ્ત્રને સંપૂર્ણપણે વાહિયાત બનાવે છે.

ચાલો હું તમને કેટલાક તકનીકી નંબરો ફેંકી દઉં. સામાન્ય ઉપયોગિતા-સ્કેલ લિથિયમ-આયન બેટરી સિસ્ટમમાં રાઉન્ડ-લગભગ 85-90% ની ટ્રિપ કાર્યક્ષમતા હોય છે, જે યોગ્ય લાગે છે જ્યાં સુધી તમને ખ્યાલ ન આવે કે તે 10-તમારી 15% ઊર્જા માત્ર ગરમીમાં અદૃશ્ય થઈ જાય છે. તમે સ્ટોર કરો છો તે પ્રત્યેક 100 MWh માટે, તમને ફક્ત 85-90 MWh પાછા મળશે. તેની સરખામણી 70-80% કાર્યક્ષમતા પર પમ્પ્ડ હાઇડ્રો સ્ટોરેજ સાથે કરો - હા તે ઓછું છે, પરંતુ પમ્પ્ડ હાઇડ્રો મહિનાઓ સુધી નોંધપાત્ર નુકસાન વિના ઊર્જા સંગ્રહિત કરી શકે છે, જ્યારે બેટરી લગભગ 1-3% પ્રતિ મહિને સ્વ-ડિસ્ચાર્જ થાય છે.

પર્યાવરણીય બાજુ પણ અવ્યવસ્થિત બને છે. લિથિયમ, કોબાલ્ટ, નિકલ - માઇનિંગ આ સ્વચ્છ પ્રક્રિયાઓ નથી. આ 2020 નો અહેવાલ દર્શાવે છે કે બેટરી ઉત્પાદન નોંધપાત્ર CO2 ઉત્સર્જન ઉત્પન્ન કરે છે, ક્યાંક ઉત્પાદનમાં વપરાતા ઊર્જા મિશ્રણના આધારે બેટરી ક્ષમતાના kWh દીઠ 60-150 kg CO2 ની રેન્જમાં છે. જો તમે બેટરી સ્ટોરેજ બનાવી રહ્યા હો ત્યારે તમારી ગ્રીડ હજુ પણ કોલસા પર ચાલી રહી છે, તો તમે મૂળભૂત રીતે કાર્બન ઉત્સર્જનને દૂર કરવાને બદલે તેને આસપાસ ખસેડી રહ્યાં છો.

પછી સામગ્રી સપ્લાય ચેઇન સમસ્યા છે. અમે પહેલેથી જ લિથિયમના ભાવમાં વધારો જોઈ રહ્યા છીએ, અને તે EV ઉત્પાદનમાં મોટા પાયે-ઉછાળા પહેલા હતું. ગ્રીડ સ્ટોરેજ અને ઇલેક્ટ્રિક વાહનો સમાન બેટરી સામગ્રી માટે સ્પર્ધા કરી રહ્યા છે, અને ચર્ચા કરવામાં આવી રહેલા સ્કેલ પર બંને બજારોને સંતોષવા માટે પૂરતી ઉત્પાદન ક્ષમતા નથી. કેટલાક વિશ્લેષકો 2025 અથવા 2026 સુધીમાં લિથિયમની અછતની આગાહી કરી રહ્યા છે. જ્યારે તમે સામગ્રીનો સ્ત્રોત ન બનાવી શકો ત્યારે ટેરાવોટ-કલાકનો સ્ટોરેજ બનાવવા માટે શુભેચ્છા.

ફ્લો બેટરીનો ઉકેલ તરીકે પ્રચાર થતો રહે છે, પરંતુ તે દાયકાઓથી "ખૂણાની આસપાસ" છે. ઉર્જા ઘનતા ભયંકર છે - વેનેડિયમ ફ્લો બેટરી લગભગ 20-લિથિયમની-આયનની 200+ Wh/kg સરખામણીમાં 30 Wh/kg નું સંચાલન કરે છે. તેનો અર્થ એ છે કે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સોલ્યુશનની વિશાળ ટાંકીઓ, ઘણી બધી પ્લમ્બિંગ જે લીક થઈ શકે છે, પંપ કે જે પાવર વાપરે છે અને જાળવણીની જરૂર છે. અને તમામ વચનો હોવા છતાં, લિથિયમ-આયનની તુલનામાં વૈશ્વિક સ્તરે ફ્લો બેટરીનો સ્થાપિત આધાર હજુ પણ નાનો છે. તે માટે કદાચ એક કારણ છે.

પમ્પ્ડ હાઇડ્રો અત્યારે વૈશ્વિક ગ્રીડ સ્ટોરેજ ક્ષમતાના લગભગ 95% જેટલું બનાવે છે, પરંતુ તમે તેને ક્યાંય પણ બનાવી શકતા નથી. તમને યોગ્ય ભૂગોળની જરૂર છે - વિવિધ ઊંચાઈ પર બે મોટા જળાશયો, પ્રાધાન્ય ટ્રાન્સમિશન ઈન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચરની નજીક. એકલા પર્યાવરણીય પરવાનગીમાં વર્ષો લાગે છે. જ્યારે પેસિફિક ગેસ એન્ડ ઈલેક્ટ્રીકે તાજેતરમાં કેલિફોર્નિયામાં પમ્પ્ડ હાઈડ્રો ફેસિલિટીનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો હતો, ત્યારે તેઓ જમીન તોડતા પહેલા માત્ર પરવાનગી અને પર્યાવરણીય અભ્યાસ માટે 8-10 વર્ષ જોઈ રહ્યા હતા. અને તે ધારે છે કે માછલીના રહેઠાણો વિશે ચિંતિત પર્યાવરણીય જૂથો તરફથી કોઈ મુકદ્દમો નથી.

ગ્રીડ એકીકરણ પડકારો તેમની પોતાની ચર્ચાને પાત્ર છે. મોટી માત્રામાં સ્ટોરેજ ઉમેરવા માટે ટ્રાન્સફોર્મર્સ, પ્રોટેક્શન સિસ્ટમ્સ, કંટ્રોલ ઈન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચરને અપગ્રેડ કરવાની જરૂર છે. તે પ્લગ-અને-પ્લે નથી. જ્યારે બેટરી ઝડપથી ડિસ્ચાર્જ થાય છે, ત્યારે તે પાવર ગુણવત્તા સમસ્યાઓ - વોલ્ટેજની વધઘટ, હાર્મોનિક વિકૃતિઓ બનાવી શકે છે. ગ્રીડ હજારો વિતરિત બેટરી સિસ્ટમ્સ માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવી ન હતી જે બધી ચાર્જિંગ અને ડિસ્ચાર્જ અર્ધ-રેન્ડમલી સૌર ઉત્પાદન અને કિંમતના સંકેતોના ઉપયોગના-સમય પર આધારિત છે.

કેલિફોર્નિયાના CAISO ગ્રીડ ઓપરેટરે સ્ટોરેજને સમાવવા માટે સંપૂર્ણપણે નવા બજાર નિયમો અને બિડિંગ સિસ્ટમ્સ વિકસાવવી પડી છે, અને તેઓ હજી પણ તેને શોધી રહ્યાં છે. સંગ્રહ ઊર્જા બજારો, ક્ષમતા બજારો, આનુષંગિક સેવાઓ બજારો -માં ભાગ લઈ શકે છે પરંતુ નિયમો દરેક અધિકારક્ષેત્રમાં અલગ છે અને તે બદલાતા રહે છે. તે નિયમનકારી અનિશ્ચિતતા પ્રોજેક્ટ્સને ફાઇનાન્સ કરવાનું મુશ્કેલ બનાવે છે કારણ કે રોકાણકારો જાણતા નથી કે તેઓ કયા આવકના પ્રવાહો પર વિશ્વાસ કરી શકે છે.

સ્ટોરેજ અને રિન્યુએબલ એનર્જી ડિપ્લોયમેન્ટ સાથે આ વિચિત્ર ચિકન-અને-ઇંડાની સમસ્યા પણ છે. વધુ રિન્યુએબલ્સને સક્ષમ કરવા માટે તમારે વધુ સ્ટોરેજની જરૂર છે, પરંતુ સ્ટોરેજ ખર્ચાળ છે, જે સંયુક્ત સિસ્ટમને વધુ ખર્ચાળ બનાવે છે, જે રિન્યુએબલ ડિપ્લોયમેન્ટને ધીમું કરે છે. જર્મનીએ આને સખત રીતે શોધી કાઢ્યું - તેમણે મોટા પ્રમાણમાં સૌર અને પવન સ્થાપિત કર્યા છે પરંતુ લગભગ પૂરતો સંગ્રહ નથી, તેથી જ્યારે ઉત્પાદન માંગ કરતાં વધી જાય ત્યારે તેઓ નવીનીકરણીય ઉત્પાદનમાં ઘટાડો કરે છે, અથવા જ્યારે પવન ફૂંકાય ન હોય ત્યારે અશ્મિભૂત ઇંધણના છોડને ફાયરિંગ કરે છે.

જીવનકાળની સમસ્યા મને અન્ય પરિબળો કરતાં વધુ પરેશાન કરે છે. કુદરતી ગેસ પાવર પ્લાન્ટ નિયમિત જાળવણી સાથે 30-40 વર્ષ સુધી ચાલી શકે છે. પમ્પ્ડ હાઇડ્રો સુવિધાઓ 50-100 વર્ષો સુધી ચાલે છે. લિથિયમ-આયન બેટરી? તમે રિપ્લેસમેન્ટના 10-15 વર્ષ પહેલાં જોઈ રહ્યાં છો, કદાચ 20 જો તમે તેમને બાળક કરો અને સંપૂર્ણપણે ચાર્જ/ડિસ્ચાર્જ ન કરો. તેનો અર્થ એ છે કે સૌર પેનલ્સ અથવા વિન્ડ ટર્બાઇન કે જેને તેઓ સપોર્ટ કરવા માટે માનવામાં આવે છે તેના જીવન દરમિયાન સમગ્ર બેટરી ઇન્સ્ટોલેશનને ઘણી વખત બદલવું. જીવનચક્રના ખર્ચમાં અનુકૂળ વધારો થતો નથી.

અને મેં જમીનના ઉપયોગની આવશ્યકતાઓ પણ મેળવી નથી. બેટરી ઇન્સ્ટોલેશન માટે નોંધપાત્ર જગ્યા, આબોહવા{1}}નિયંત્રિત ઇમારતો, અગ્નિશામક પ્રણાલીઓ, સુરક્ષા વાડની જરૂર છે. 100 MWh બેટરીની સુવિધા કેટલાક એકર વિસ્તારને રોકી શકે છે. ગંભીર ગ્રીડ-સ્કેલ સ્ટોરેજ માટે જરૂરી સેંકડો અથવા હજારો સુવિધાઓ દ્વારા તેનો ગુણાકાર કરો અને તમે ઘણી બધી જમીન વિશે વાત કરી રહ્યાં છો. જાપાન અથવા સિંગાપોર જેવા સ્થળોએ જ્યાં જમીન પ્રીમિયમ પર છે, આ એક મોટી અવરોધ બની જાય છે.

તો શું ગ્રીડ લેવલ એનર્જી સ્ટોરેજ સિસ્ટમના ગેરફાયદા અસ્તિત્વમાં છે? હા, તેઓ સંપૂર્ણપણે કરે છે. તેનો અર્થ એ નથી કે સ્ટોરેજ જરૂરી નથી અથવા આપણે તેને બનાવવું જોઈએ નહીં. પરંતુ પડકારો અસ્તિત્વમાં નથી અથવા તેઓ જાદુઈ રીતે પૂરતી સબસિડી અને આશાવાદ સાથે પોતાને ઉકેલી લેશે એવો ઢોંગ કરવો એ મૂર્ખતા છે. આ વાસ્તવિક ઇજનેરી, આર્થિક અને ભૌતિક વિજ્ઞાન સમસ્યાઓ છે જેને વાસ્તવિક ઉકેલની જરૂર છે, માત્ર ચીયરલીડિંગની જ નહીં.