द्वीप और दूरस्थ स्थल: जब डीजल पहाड़ी पर नहीं चढ़ सकता तो संख्याएँ करना

लेख

16 जून 2020

मालुकु, पालावान और सबा में दूरदराज के स्थानों पर, वितरित डीजल की कीमत पंप की कीमत से कई गुना अधिक हो सकती है। एक बार जब परिवहन, हैंडलिंग, हानि, चोरी और जनरेटर रखरखाव को शामिल कर लिया जाता है, तो प्रति वर्ष दिए गए प्रति किलोवाट लोड की लागत एक प्रति-सहज उत्तर उत्पन्न करती है - और दिखाती है कि सीसा-कार्बन और लिथियम प्रत्येक कहाँ जीतते हैं।

एक द्वीप पर डीज़ल जेनसेट की कीमत वास्तव में कितनी है

इंडोनेशिया के मालुकु, पापुआ और सुलावेसी बाहरी द्वीपों में, पलावन में और फिलीपींस के मिंडानाओ हाइलैंड्स में, और सबा और सारावाक के अंदरूनी हिस्सों में दूरस्थ साइटें एक संपत्ति साझा करती हैं: ग्रिड या तो मौजूद नहीं है या दिन में केवल कुछ घंटों के लिए आता है। इन साइटों पर बैकअप बिल्कुल भी बैकअप नहीं है - यह प्राथमिक आपूर्ति है, और डीजल जनरेटर दिन में आठ से बीस घंटे चलता है। उस समय बैटरी स्ट्रिंग की कीमत अप्रासंगिक है; प्रति वर्ष दिए गए लोड की प्रति किलोवाट लागत क्या मायने रखती है। वितरित डीजल लागत में पांच घटक होते हैं: पंप की कीमत, घाट तक माल ढुलाई, घाट से साइट तक दूसरे चरण का परिवहन (नाव, मोटरसाइकिल, मानव पोर्टरेज), भंडारण हानि और चोरी, और जनरेटर रखरखाव और चलने के घंटे के अनुसार ओवरहाल। पहाड़ी स्थलों पर जहां कुलीदारी की आवश्यकता होती है, अकेले दूसरे चरण में ईंधन की कीमत एक से दो गुना हो सकती है; हर 500 घंटे में सर्विसिंग जोड़ें और हर 5,000 घंटे में ओवरहाल करें और डीजल पथ पर आम तौर पर प्रति किलोवाट शहरी डीजल उत्पादन की लागत दो से चार गुना होती है। और यह संख्या ईंधन की कीमत और लॉजिस्टिक क्षमता के साथ बदलती रहती है - ऐसे परिवर्तन जिन्हें कोई ऑपरेटर नियंत्रित नहीं करता है।

बैटरी मूल्य को लागत प्रति kWh-वर्ष में परिवर्तित करना

बैटरी की तुलना तब तक निरर्थक है जब तक इसे एक सामान्य आधार पर न बदल दिया जाए। सही गणना में खरीद मूल्य, पूरे सेवा जीवन में प्रतिस्थापनों की संख्या, प्रत्येक प्रतिस्थापन के लिए परिवहन और श्रम, और चार्ज/डिस्चार्ज हानि की ऊर्जा लागत को जोड़ा जाता है, फिर इसे रेटेड क्षमता × डिस्चार्ज की प्रयोग करने योग्य गहराई × साइकिल चलाने के वर्षों से विभाजित किया जाता है, जिससे प्रति किलोवाट-वर्ष लागत मिलती है। 4.8 kWh रेटेड 48V/100Ah स्ट्रिंग लें: डिस्चार्ज की 50% गहराई पर केवल 2.4 kWh उपयोग योग्य है, और दैनिक चक्र पर 2.4 kWh को 365 दिन चलना चाहिए। यदि स्ट्रिंग को हर तीन साल में बदल दिया जाता है, तो सभी तीन खरीद गिनती में आती हैं - केवल पहली नहीं। यह एकल कदम दो सामान्य त्रुटियों को उजागर करता है: रेटेड क्षमता को प्रयोग करने योग्य क्षमता के रूप में मानना, और डिजाइन जीवन को चक्र जीवन के रूप में मानना। दैनिक साइकिलिंग के तहत, बारह साल की फ्लोट सेवा रेटेड बैटरी केवल 300 से 500 साइकिलें दे सकती है - जो एक वर्ष के भीतर समाप्त हो जाती है।

क्यों लेड-कार्बन दैनिक साइकिलिंग के लिए उपयुक्त है

एक दिन में एक चार्ज-डिस्चार्ज चक्र के तहत लंबे समय तक चार्ज की आंशिक स्थिति में, सामान्य एजीएम स्पष्ट रूप से विफल हो जाता है: नकारात्मक प्लेट पीएसओसी में तेजी से सल्फेट करती है, जिससे घने लेड सल्फेट क्रिस्टल बनते हैं जिन्हें सामान्य चार्ज वोल्टेज कम नहीं कर सकता है, इसलिए क्षमता स्थायी रूप से खो जाती है। लेड-कार्बन नकारात्मक प्लेट में सक्रिय कार्बन जोड़कर इसे सीधे संबोधित करता है, एक संयुक्त कैपेसिटिव और इलेक्ट्रोकेमिकल भंडारण तंत्र बनाता है ताकि चार्ज करंट अधिमानतः कैपेसिटिव पथ ले ले और प्लेट की सतह पर सल्फेट का निर्माण न हो। LLC श्रृंखला (300-1,000Ah, छह मॉडल, 2V) PSoC ड्यूटी में पारंपरिक उत्पादों के चक्र जीवन के चार से पांच गुना, लगभग 30% बेहतर चार्ज स्वीकृति और बीस साल के डिजाइन जीवन के साथ लेड-कार्बन कैपेसिटेंस तकनीक का उपयोग करती है। द्वीप साइटों के लिए 30% तेज चार्जिंग चक्र जीवन से अधिक मायने रख सकती है: जनरेटर दिन में केवल कुछ घंटे चलता है, चार्जिंग विंडो छोटी है, और चार्ज स्वीकृति निर्धारित करती है कि प्रत्येक दिन कितनी ऊर्जा पुनर्प्राप्त की जाती है - और इसलिए क्या साइट अगली उत्पादन अवधि तक जीवित रहती है।

जब लिथियम सही उत्तर है

लिथियम एक उन्नत लेड-कार्बन नहीं है; यह एक अलग प्रयोज्यता सीमा है। 48V LiFePO4 सिस्टम (SDA10 श्रृंखला, 50-200Ah, चार मॉडल) समतुल्य लेड-एसिड क्षमता के एक तिहाई से आधे मात्रा और वजन पर निरंतर 1C डिस्चार्ज और बहुत लंबा चक्र जीवन प्रदान करते हैं। तीन स्थितियाँ लिथियम के पक्ष में हैं: सीमित स्थान या फर्श लोडिंग वाली साइटें, जैसे कि टावर प्लेटफॉर्म पर लगे छोटे अलमारियाँ जहां सीसा-एसिड बस फिट नहीं होगा; उच्च तात्कालिक धारा की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों में, जहां 1C का मतलब है कि 100Ah स्ट्रिंग लगातार 100A प्रदान कर सकती है, जो लेड-एसिड समान मात्रा में नहीं कर सकता है; और ऐसी साइटें जिनका सेवा जीवन दस वर्ष से अधिक है और परिवहन लागत बहुत अधिक है, जहां उच्च पहली लागत की भरपाई दो टाले गए प्रतिस्थापनों द्वारा की जाती है। इसके विपरीत, उन स्थानों पर जहां परिवेश का तापमान बिना किसी थर्मल प्रबंधन के 45 डिग्री सेल्सियस से ऊपर रहता है, लिथियम का जीवन लाभ तेजी से कम हो जाता है और सीसा-कार्बन की गर्मी सहनशीलता अधिक भरोसेमंद होती है। परीक्षण यह नहीं है कि कौन सी तकनीक अधिक उन्नत है, बल्कि यह है कि उस स्थान पर तापमान प्रोफ़ाइल, साइकिल चालन आवृत्ति, परिवहन लागत - तीनों में से कौन सी सबसे महंगी है।

तीन हाइब्रिड टोपोलॉजी

द्वीप साइटें लगभग कभी भी एक ही स्रोत पर नहीं चलती हैं, और टोपोलॉजी का चुनाव समग्र दक्षता निर्धारित करता है। पहला बैटरी बफर के साथ डीजल-प्राइमरी है: जनरेटर लोड के विरुद्ध चलता है और बैटरी चेंजओवर अंतराल और रात भर के शटडाउन को कवर करती है। सबसे कम रेट्रोफिट लागत, छोटे भार के लिए उपयुक्त जहां ईंधन आपूर्ति व्यावहारिक है लेकिन ग्रिड पूरी तरह से अनुपस्थित है। दूसरा है सोलर प्लस बैटरी प्लस डीजल स्टैंडबाय: पीवी दिन में बैटरी को लोड और चार्ज करता है, रात में बैटरी डिस्चार्ज हो जाती है, और लंबे समय तक बादल छाए रहने या बैटरी खत्म होने के बाद ही डीजल चालू होता है। सबसे बड़ी ईंधन बचत के साथ डीजल से चलने के घंटे दिन में दो से कम हो सकते हैं, लेकिन इसके लिए पर्याप्त सरणी क्षेत्र और धूल से सुरक्षा की आवश्यकता होती है। तीसरा पूरी तरह से नवीकरणीय सौर प्लस बैटरी और छोटा पवन विन्यास है, जो केवल वहीं व्यवहार्य है जहां वार्षिक हवा की गति स्थिर है और भार छोटा है - दक्षिण पूर्व एशियाई मानसून बेल्ट में सीमित व्यावहारिकता। तीनों साझा करते हैं कि बैटरी स्टैंडबाय से दैनिक साइक्लिंग प्राइम मूवर तक जाती है, इसलिए चक्र जीवन, चार्ज स्वीकृति और उच्च तापमान व्यवहार सिस्टम अर्थशास्त्र तय करते हैं - जनरेटर दक्षता नहीं।

हाइब्रिड सिस्टम में बैटरी का आकार बदलना

हाइब्रिड सिस्टम में बैटरी की क्षमता का आकार बिना रिचार्ज के सबसे लंबी अवधि के लिए होना चाहिए, न कि बैकअप घंटों के लिए - और दोनों उत्तर दो के कारक से भिन्न हो सकते हैं। गणना के चार चरण हैं. सबसे पहले, दैनिक ऊर्जा खपत: किलोवाट × 24 घंटे में लोड, यह ध्यान में रखते हुए कि दिन और रात का लोड आमतौर पर भिन्न होता है और इसकी गणना अलग से की जानी चाहिए और फिर सारांशित किया जाना चाहिए। दूसरा, सबसे लंबे समय तक लगातार बादल छाए रहने की अवधि: दक्षिण पूर्व एशियाई मानसून बेल्ट में दो से तीन दिन, जिनमें से तीन दिन रूढ़िवादी थे; पूर्वी अफ़्रीकी हाइलैंड्स में अधिक परिवर्तनशील बादल आवरण दिखाई देता है, इसलिए एक दिन जोड़ें। तीसरा, प्रयोग करने योग्य क्षमता की आवश्यकता = दैनिक खपत × बादल छाए रहने वाले दिन ÷ डिस्चार्ज की स्वीकार्य गहराई, डीओडी को 70% पर लेना। चौथा, तापमान और उम्र बढ़ने में सुधार लागू करें, आमतौर पर ×1.15 से ×1.25 तक। प्रतिदिन 24 किलोवाट खपत करने वाली साइट के लिए, 70% डीओडी पर तीन दिनों की स्वायत्तता के लिए लगभग 103 किलोवाट उपयोग योग्य, या 20% सुधार के बाद लगभग 124 किलोवाट की आवश्यकता होती है। यह आंकड़ा आम तौर पर 'चार घंटे के बैकअप' की गणना से कहीं अधिक बड़ा होता है, क्योंकि दोनों अलग-अलग सवालों के जवाब देते हैं: एक यह कि जब सूरज तीन दिनों तक दिखाई न दे तो क्या करें, दूसरा यह कि चार घंटे की कटौती के दौरान क्या करें। ऑफ-ग्रिड साइट पर केवल पहला ही सार्थक होता है। इसे छोटा कर दें और सिस्टम पहले तूफानी दौर में ढह जाए - आमतौर पर इस समय संचार सबसे ज्यादा मायने रखता है; इसे बड़ा करें और जब तक परियोजना बजट समिति में विफल न हो जाए, तब तक भुगतान बढ़ता रहता है। रूढ़िवादी घटाटोप आंकड़ा लें; पूंजी बचाने के लिए क्षमता में दो दिन की कटौती न करें। View Telecom Backup Power Selection