મેં એક વસ્તુ જાણવા માટે ગ્રીડ બેટરી સિસ્ટમ્સની આસપાસ પૂરતો સમય વિતાવ્યો છે: મોટાભાગના લોકો ધારે છે કે તેઓ બેટરી ઊર્જા સંગ્રહને સમજે છે કારણ કે તેઓએ દસ મિનિટમાં તેમના ફોનને 40% થી 1% સુધી ઘટતો જોયો છે. યુટિલિટી-સ્કેલ સિસ્ટમ એ એક સંપૂર્ણપણે અલગ પ્રાણી છે-મોટા, ગરમ, ભારે, મોટેથી, અને ઘણી ઓછી ક્ષમાશીલ. અને ફોનથી વિપરીત, તમે તેને બંધ કરી શકતા નથી અને આશા રાખી શકો છો કે સમસ્યા અદૃશ્ય થઈ જશે.
રસાયણશાસ્ત્રની અંદર ખરેખર શું ચાલી રહ્યું છે
બેટરી એ મૂળભૂત રીતે, આયનો વચ્ચે રાસાયણિક વાટાઘાટોનો સમૂહ છે જે ખરેખર બીજે ક્યાંક હશે. જ્યારે તમે તેને ચાર્જ કરો છો, ત્યારે તમે તે આયનોને અસ્વસ્થતા, ઉચ્ચ-ઊર્જા સ્થિતિમાં દબાણ કરો છો. ડિસ્ચાર્જ દરમિયાન, તેઓ જ્યાં રહેવાનું "પસંદ કરે છે" ત્યાં પાછા સ્લાઇડ કરે છે અને રસ્તામાં ઇલેક્ટ્રોન છોડે છે.
તે મૂળભૂત ચિત્ર છે-પરંતુ ગ્રીડ બેટરી એનર્જી સ્ટોરેજ સિસ્ટમ્સ મૂળભૂત સમજૂતીની કાળજી લેતી નથી. રસાયણશાસ્ત્ર હેરાન, વ્યવહારુ રીતે મહત્વપૂર્ણ છે. લિથિયમ-આયન-ખાસ કરીને એલએફપી (લિથિયમ આયર્ન ફોસ્ફેટ) અને એનએમસી (નિકલ મેંગેનીઝ કોબાલ્ટ)-વર્ષો પહેલાં જીત્યા એટલા માટે નહીં કે તેઓ સંપૂર્ણ હતા, પરંતુ કારણ કે બીજું કંઈ આના સમાન સંયોજનને હિટ કરી શક્યું ન હતું:
વાજબી ખર્ચ
સહનશીલ અધોગતિ
સ્વીકાર્ય જોખમ
ઉચ્ચ-પર્યાપ્ત ઊર્જા ઘનતા
દર વખતે જ્યારે કોઈ આને વધુ સરળ બનાવવાનો પ્રયાસ કરે છે, ત્યારે હું પ્રથમ વખત નિષ્ફળ LFP રેકને ડિસએસેમ્બલ કરવા વિશે વિચારું છું. હજારો ચક્ર પછી પણ, વ્યક્તિગત કોષો "મૃત" ન હતા; તેઓ એકદમ ન્યૂનતમ કામ કરતા થાકેલા કર્મચારીઓ જેવા હતા. તે ટૂંકમાં અધોગતિ છે.
આ ભાગ વિશે કોઈ ઉત્સાહિત નથી: પાવર કન્વર્ઝન
જો તમે ક્યારેય 50 મેગાવોટની બેટરી સાઇટ માટે ઇન્વર્ટર રૂમની અંદર ઊભા રહ્યા હોવ, તો તમે જાણો છો કે હું જેની વાત કરું છું તે-ઊંડા, સ્થિર અને સહેજ અસ્વસ્થ છે. પાવર કન્વર્ઝન સિસ્ટમ (PCS) એ બેટરી રેક્સમાં સંગ્રહિત ડીસીને AC માં ફેરવે છે જે ગ્રીડ વાસ્તવમાં ઉપયોગ કરી શકે છે. તે એ પણ છે કે જ્યાં તમારી 10-15% ઊર્જા શાંતિથી ગરમીમાં અદૃશ્ય થઈ જાય છે, ખોટ બદલાય છે અને માર્કેટિંગ બ્રોશરો ગ્લોસ થવાનું વલણ ધરાવે છે તેવી બિનકાર્યક્ષમતા.
ગ્રીડની 50/60 હર્ટ્ઝ આવર્તન સાથે મેળ ખાતી, પ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિનું સંચાલન કરવું, ઑપરેશન મોડ્સ સ્વિચ કરવું-તે એક સંકલન નૃત્ય છે જે દર સેકન્ડે થાય છે. કોઈપણ જે કહે છે કે "તે માત્ર એક ઇન્વર્ટર છે" તેને કદાચ ગ્રીડ ઇવેન્ટ દરમિયાન સવારે 3 વાગ્યે સમસ્યાનું નિવારણ કરવું પડ્યું નથી.
શા માટે લિથિયમ-આયન હજુ પણ પ્રભુત્વ ધરાવે છે
લોકો વિચિત્ર રસાયણશાસ્ત્રો-વેનેડિયમ ફ્લો, ઝિંક-બ્રોમિન, સોડિયમ વિશે કલ્પના કરવાનું પસંદ કરે છે, તે અઠવાડિયે જે પણ પ્રેસ રિલીઝ ટ્રેન્ડિંગ છે. તેમની જગ્યા હશે. પરંતુ આજનું બેટરી એનર્જી સ્ટોરેજ માર્કેટ એક ખૂબ જ કંટાળાજનક કારણોસર LFP પર ચાલે છે: તે તમારા વીમા કંપનીને હાર્ટ એટેક આપ્યા વિના કન્ટેનરમાં મોકલવા માટે પૂરતું સલામત અને સસ્તું છે.
NMCના તેના ફાયદા છે (મુખ્યત્વે ઉર્જા ઘનતા), પરંતુ સ્થિર પ્રણાલીઓ માટે, ઘનતા એ નિષ્ફળતાની પરિસ્થિતિઓમાં અનુમાનિત વર્તન-નથી છે. કોઈ પણ એવી થર્મલ ઘટના ઇચ્છતું નથી કે જે એક અઠવાડિયા-લાંબી સમાચાર વાર્તામાં ફેરવાય.
અને હા, લિથિયમ સપ્લાય વોલેટિલિટી વાસ્તવિક છે. હા, ભૌગોલિક રાજનીતિ મહત્વની છે. પરંતુ એન્જિનિયરો હવે જે ઉપલબ્ધ છે તેની સાથે ડિઝાઇન કરે છે, જે 2032માં પોસાય તેવું બની શકે તેમ નથી.
તાપમાન: ધ ટ્રબલ-મેકર
જો તમે ઉપયોગિતા-સ્કેલ બેટરી ડિઝાઇનને સમજવા માંગતા હો, તો કૂલિંગ સિસ્ટમને અનુસરો. બૅટરી ગરમ હોવું ગમતું નથી. તેમને ઠંડું પણ ગમતું નથી. અને તેઓ રેકની અંદરના તાપમાનના ઘટકોને સંપૂર્ણપણે ધિક્કારે છે.
દક્ષિણપશ્ચિમમાં ઉનાળાના એક પરીક્ષણ દરમિયાન, અમને જાણવા મળ્યું કે કુલિંગ સિસ્ટમ કુલ આઉટપુટના 5% કરતાં વધુ ખાઈ રહી છે-બૅટરીઓ પાવર આપવાનું શરૂ કરે તે પહેલાં માત્ર આસપાસની ગરમી સામે લડતી હતી. સક્રિય પ્રવાહી ઠંડક, ફરજિયાત-એર ઠંડક, તબક્કો-મટિરિયલ બફર બદલો... દરેક પદ્ધતિ આવશ્યકપણે સ્વીકારે છે કે રસાયણશાસ્ત્ર તેજસ્વી પરંતુ સ્વભાવગત છે.
બેટરી સ્ટોરેજને ગ્રીડમાં મૂકવું એ પાવર સ્ટ્રીપમાં પ્લગ કરવા જેટલું સરળ નથી
મોટા ભાગના લેખોમાં ગ્રીડ એકીકરણ ગ્લોસ થાય છે, પરંતુ તે તે ભાગ છે જ્યાં પ્રોજેક્ટ સફળ થાય છે અથવા મૃત્યુ પામે છે. ફ્રીક્વન્સી રિસ્પોન્સ, વોલ્ટેજ રેગ્યુલેશન, EMS/BMS કોઓર્ડિનેશન-તે બધું સતત થઈ રહ્યું છે, પ્રતિક્રિયા કરવા માટે મિલિસેકન્ડ્સ અને ભૂલો માટે બહુ ઓછી જગ્યા છે.
બેટરી કોઈપણ ગેસ પીકર કરતા વધુ ઝડપથી શૂન્યથી સંપૂર્ણ આઉટપુટ સુધી પહોંચી શકે છે. તેથી જ ઓપરેટરો તેમને પ્રેમ કરે છે. પરંતુ તે ગતિનો અર્થ છે કે તમારા નિયંત્રણ અલ્ગોરિધમ્સને વર્તનની અપેક્ષા રાખવાની જરૂર છે, માત્ર પ્રતિક્રિયા જ નહીં. કેટલીક સિસ્ટમો હવે ગ્રીડ અસંતુલનની આગાહી કરવા માટે મશીન લર્નિંગનો ઉપયોગ કરે છે-જો કે મેં એક કરતાં વધુ ઓપરેટરને શાંતિથી કબૂલ જોયા છે કે તેઓ હજુ પણ અનુમાનિતતા માટે સારો જૂનો PID લૂપ પસંદ કરે છે.
જ્યાં વસ્તુઓ ખરેખર આગળ વધી શકે છે
લોકો કહેતા રહે છે કે સોલિડ-સ્ટેટ બેટરી "પાંચ વર્ષ દૂર છે." હું લગભગ 2014 થી તે સાંભળી રહ્યો છું, અને અમે અહીં છીએ. મહાન વિજ્ઞાન, અઘરું ઉત્પાદન.
જે વધુ વાસ્તવિક લાગે છે તે વધતી જતી સુધારણા છે:
થોડું લાંબુ ચક્ર જીવન
થોડી સસ્તી સપ્લાય ચેન
સહેજ સુરક્ષિત રસાયણશાસ્ત્ર
થોડું સારું થર્મલ મેનેજમેન્ટ
કંઈ નાટકીય નથી, પરંતુ ડિસ્ચાર્જ અવધિને 2-4 કલાકથી 6-10 કલાક સુધી વધારવા માટે પૂરતું છે. તે ત્યારે છે જ્યારે બેટરી ઉર્જા સંગ્રહ એ ગ્રીડ સહાયક બનવાનું બંધ કરે છે અને અમુક અવશેષો આધારિત સિસ્ટમો માટે સંપૂર્ણ-રિપ્લેસમેન્ટ બનવાનું શરૂ કરે છે-.
અને બીજી-લાઇફ ઇવી બેટરીઓ-જે ધ્યાન આપવાને પાત્ર છે. 80% ક્ષમતાનું પેક કાર માટે ખરાબ છે પરંતુ સ્થિર સ્ટોરેજ માટે સંપૂર્ણપણે સ્વીકાર્ય છે. મેં મારી જાતે થોડા પરીક્ષણ કર્યા છે. તેઓ અવ્યવસ્થિત, અસંગત છે, પરંતુ જ્યારે યોગ્ય નિયંત્રણો સાથે સંકલિત કરવામાં આવે ત્યારે આશ્ચર્યજનક રીતે કાર્યક્ષમ છે.
વાસ્તવિક પડકારો
1. અધોગતિ મોડેલિંગ હજુ પણ અનુમાન છે.
કુલ અનુમાન નથી, પરંતુ ક્યારેક પૂરતી બંધ. તાપમાન, સાયકલિંગ પેટર્ન, ડિસ્ચાર્જની ઊંડાઈ, કૅલેન્ડર વૃદ્ધત્વ-તેઓ એવી રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે કે કોઈ સરળ સમીકરણ ખરેખર કેપ્ચર કરતું નથી.
2. રિસાયક્લિંગ ઈન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર ક્યાંય તૈયાર નથી.
અમે દર વર્ષે ગીગાવોટ-કલાકની લિથિયમ સિસ્ટમ્સ ઇન્સ્ટોલ કરી રહ્યા છીએ, જેમાં હવેથી 10-15 વર્ષ પછી આવનારી બેટરીઓના અંત-ની તરંગ માટે કોઈ સ્પષ્ટ યોજના નથી.
3. સોફ્ટવેર હાર્ડવેર જેટલું જ મહત્વનું બની ગયું છે.
BMS તર્ક, આગાહી અલ્ગોરિધમ્સ, સેલ બેલેન્સિંગ વ્યૂહરચનાઓ-આધુનિક બેટરી સ્ટોરેજ સિસ્ટમનું અડધું મૂલ્ય સોફ્ટવેરમાં રહે છે. અને હાર્ડવેર કરતાં સોફ્ટવેરની ઉંમર વધુ ઝડપી છે.
અંતિમ વિચારો
બેટરી ઊર્જા સંગ્રહ જાદુ નથી, અને તે સરળ નથી. મૂળ સિદ્ધાંતો આજે પણ એવા જ છે જેમ કે દાયકાઓ પહેલા હતા. જે બદલાયું છે તે મોટી સિસ્ટમો બનાવવાની, તેમને ગ્રીડમાં ઊંડાણપૂર્વક એકીકૃત કરવાની અને તેમની આસપાસના સહાયક માળખાને એન્જિનિયર કરવાની અમારી ઇચ્છા છે. રસાયણશાસ્ત્ર એ તેની આસપાસની ઇજનેરી શિસ્ત-પ્રગતિ નથી.
જો તમે ક્યારેય બેટરી સ્ટોરેજ સાઇટ પરથી સંપૂર્ણ લોડ પર ગુંજારતા, કૂલિંગ ફેન્સ બ્લાસ્ટિંગ અને ઇન્વર્ટર હૃદયના ધબકારાની જેમ ધબકતા હોય, તો તમે જાણો છો: આ ટેક્નોલોજી હવે વ્યવહારુ છે. અપૂર્ણ, પરંતુ ખૂબ જ વાસ્તવિક.