بیٹری کی مستقل مزاجی کی اہمیت

توانائی ذخیرہ کرنے والی بیٹریوں کی عدم مطابقت بنیادی طور پر بیٹری کی گنجائش، اندرونی مزاحمت اور درجہ حرارت جیسے پیرامیٹرز کی عدم مطابقت سے مراد ہے۔ ہمارا روزمرہ کا تجربہ یہ ہے کہ جب دو خشک بیٹریاں مثبت اور منفی سمتوں میں منسلک ہوتی ہیں، تو ٹارچ روشن ہو جاتی ہے، اور ہم مستقل مزاجی پر غور نہیں کرتے۔ تاہم، ایک بار جب بیٹریاں توانائی کے ذخیرہ کرنے کے نظام میں بڑے پیمانے پر استعمال ہو جائیں تو صورت حال اتنی آسان نہیں ہوتی۔ جب متضاد بیٹریاں سیریز اور متوازی طور پر استعمال کی جائیں تو درج ذیل مسائل پیدا ہوں گے:

1. دستیاب صلاحیت کا نقصان

انرجی سٹوریج سسٹم میں، بیٹری سیلز (یعنی بیٹری سیل) ایک بیٹری پیک بنانے کے لیے سیریز میں جڑے ہوتے ہیں، اور بیٹری پیک ایک بیٹری کلسٹر بنانے کے لیے سیریز میں جڑے ہوتے ہیں۔ متعدد بیٹری کلسٹرز ایک ہی DC بس کے متوازی طور پر براہ راست جڑے ہوئے ہیں۔ سیل کی عدم مطابقت کی وجہ سے دستیاب صلاحیت کے ضائع ہونے کی وجوہات میں سیریز کی عدم مطابقت اور متوازی عدم مطابقت شامل ہیں۔

(1) بیٹری پیک سیریز میں عدم مطابقت کا نقصان:

خود بیٹری کے خلیات میں فرق اور بیٹری پیک کے درمیان درجہ حرارت کے فرق جیسی عدم مطابقتوں کی وجہ سے، ہر بیٹری پیک کی SOC (بقیہ پاور) مختلف ہوگی۔ جب تک ایک بیٹری پیک مکمل/خالی ہے، کلسٹر میں موجود تمام بیٹری پیک چارج اور ڈسچارج ہونا بند کر دیں گے۔

پیکر 1۔ بیٹری کی عدم مطابقت سیریز کی صلاحیت میں مماثلت کا سبب بنتی ہے۔

(2) بیٹری کلسٹر کے متوازی کنکشن کی عدم مطابقت کا نقصان:

بیٹری پیک کے متوازی طور پر منسلک ہونے کے بعد بیٹری کلسٹرز بنانے کے لیے، ہر بیٹری کلسٹر کے وولٹیج کو متوازن کرنے پر مجبور کیا جاتا ہے۔ جب چھوٹی اندرونی مزاحمت کے ساتھ بیٹری کا کلسٹر مکمل طور پر چارج یا ڈسچارج ہوجاتا ہے، تو دوسرے بیٹری کلسٹرز کو چارج اور ڈسچارج ہونا بند کردینا چاہیے، جس کے نتیجے میں بیٹری کے کلسٹرز مکمل طور پر چارج یا مکمل طور پر ڈسچارج نہیں ہوتے ہیں۔

تصویر 2 متوازی طور پر متعدد بیٹری کلسٹرز کے خارج ہونے کے دوران موجودہ فرق

اس کے علاوہ، بیٹری کی چھوٹی اندرونی مزاحمت کی وجہ سے، یہاں تک کہ اگر ہر ایک کلسٹر کے درمیان عدم مطابقت کی وجہ سے وولٹیج کا فرق صرف چند وولٹ ہی ہے، تو کلسٹرز کے درمیان ناہموار کرنٹ بہت بڑا ہوگا۔ جیسا کہ نیچے دیے گئے جدول میں پاور اسٹیشن کے ناپے گئے ڈیٹا میں دکھایا گیا ہے، چارج کرنٹ کا فرق 75A تک پہنچ جاتا ہے (نظریاتی اوسط قدر کے مقابلے میں انحراف 42% ہے)۔ انحراف کرنٹ کچھ بیٹری کلسٹرز میں زیادہ چارج اور زیادہ خارج ہونے کا سبب بنے گا۔ یہ چارجنگ اور ڈسچارجنگ کی کارکردگی، بیٹری کی زندگی کو بہت متاثر کرتا ہے، اور یہاں تک کہ سنگین حفاظتی حادثات کا سبب بنتا ہے۔

جدول 1 پاور اسٹیشن کا ماپا ڈیٹا

2. توانائی ذخیرہ کرنے کے نظام کی مختصر زندگی

درجہ حرارت توانائی کے ذخیرے کی زندگی کو متاثر کرنے والا سب سے اہم عنصر ہے۔ جب انرجی سٹوریج سسٹم کا اندرونی درجہ حرارت 15 ڈگری تک بڑھ جاتا ہے تو انرجی سٹوریج کی زندگی نصف سے زیادہ کم ہو جائے گی۔ لتیم آئن بیٹریاں چارج کرنے اور خارج ہونے کے عمل کے دوران بہت زیادہ گرمی پیدا کرتی ہیں۔ واحد خلیات کی غیر متضاد اندرونی مزاحمت کی وجہ سے، توانائی کے ذخیرہ کرنے کے نظام کے اندر درجہ حرارت کی تقسیم ناہموار ہو جائے گی، بیٹری کی عمر بڑھنے اور توجہ دینے کی شرح میں اضافہ ہو جائے گا، اور بالآخر توانائی ذخیرہ کرنے کے نظام کی زندگی مختصر ہو جائے گی۔

یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ توانائی کے ذخیرہ کرنے کے نظام میں بیٹری کے درجہ حرارت کی عدم مطابقت توانائی کے ذخیرہ کرنے کے نظام کی کارکردگی کو متاثر کرنے والا ایک اہم عنصر ہے۔ یہ توانائی ذخیرہ کرنے کے نظام کی دستیاب صلاحیت کو کم کردے گا، توانائی کے ذخیرہ کرنے کے نظام کی سائیکل کی زندگی کو مختصر کردے گا، اور یہاں تک کہ حفاظتی خطرات کا سبب بنے گا۔

توانائی ذخیرہ کرنے والی بیٹریوں کی عدم مطابقت سے کیسے نمٹا جائے؟

بیٹری کے خلیات کی عدم مطابقت پیداواری عمل کے دوران بنتی ہے اور استعمال کے دوران گہری ہوتی ہے۔ ایک ہی بیٹری پیک میں بیٹری کے خلیات جتنے کمزور ہوں گے، اتنے ہی کمزور ہوں گے اور وہ اتنے ہی کمزور ہوں گے۔ تاہم، اگرچہ مکمل طور پر مطابقت رکھنے والے بیٹری سیل نہیں ہیں، لیکن یہ ممکن ہے کہ ڈیجیٹل ٹیکنالوجی، پاور الیکٹرانکس ٹیکنالوجی اور انرجی سٹوریج ٹیکنالوجی کو یکجا کیا جائے، اور لیتھیم بیٹری کی عدم مطابقت کے اثرات کو کم کرنے کے لیے پاور الیکٹرانکس ٹیکنالوجی کی کنٹرولیبلٹی کا استعمال کیا جائے۔ پچھلے مضمون میں تجزیہ کردہ عدم مطابقت کی وجہ سے پیدا ہونے والی پریشانیوں کے جواب میں، مارکیٹ میں کچھ مینوفیکچررز نے سٹرنگ انرجی سٹوریج سسٹمز شروع کیے ہیں، جن میں بہتر توانائی کے انتظام اور تقسیم شدہ درجہ حرارت کو کنٹرول کرنے کی خصوصیات ہیں، اور علامات کے علاج کے لیے استعمال کیے جا سکتے ہیں:

(1) دستیاب صلاحیت کو بڑھانے کے لیے بہتر انتظام

روایتی پی سی ایس کے مقابلے میں جو 1،000 سے 2،000 سیلز کا انتظام کرتا ہے، سٹرنگ انرجی اسٹوریج سسٹم سیل مینجمنٹ کی درستگی کو ایک درجن سے زیادہ تک بہتر بناتا ہے، جو تقریباً 100 گنا زیادہ ہے۔ بیٹری پیک کے درمیان سیریز کی مماثلت کے پیش نظر، آپٹیمائزر کو ہر بیٹری پیک کے لیے علیحدہ چارج اور ڈسچارج مینجمنٹ حاصل کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ جب ایک بیٹری پیک مقررہ حد تک پہنچ جاتا ہے، تو بیٹری پیک کو نظر انداز کر دیا جاتا ہے، اور دوسرے بیٹری پیک ایک دوسرے کو متاثر کیے بغیر چارج اور خارج ہونا جاری رکھ سکتے ہیں، بیٹری کی صلاحیت کو زیادہ سے زیادہ استعمال کرتے ہوئے۔

ایک ہی وقت میں، ہر بیٹری کلسٹر ایک ذہین کلسٹر کنٹرولر سے لیس ہے تاکہ براہ راست متوازی کنکشن کی وجہ سے بیٹری کی عدم مطابقت کے اثرات سے بچا جا سکے، تاکہ ہر کلسٹر کے چارج اور ڈسچارج کرنٹ کو 1% سے کم کی غلطی کے ساتھ درست طریقے سے کنٹرول کیا جا سکے۔ . اس سے کلسٹرز کے درمیان مماثلت سے بچا جاتا ہے اور بیٹری کلسٹرز کے درمیان آزاد چارج اور ڈسچارج مینجمنٹ کا صحیح معنوں میں احساس ہوتا ہے، گردش کی نسل کو ختم کرتا ہے، اور نظام کی صلاحیت اور حفاظت کو مزید بہتر بناتا ہے۔

(2) توانائی ذخیرہ کرنے کے نظام کی زندگی کو بڑھانے کے لیے درجہ حرارت کنٹرول تقسیم کیا گیا۔

روایتی توانائی ذخیرہ کرنے والے کنٹینرز 1-2 سنٹرلائزڈ ایئر کنڈیشنرز سے لیس ہوتے ہیں، اور گرمی کی کھپت کے لیے طول بلد ہوا کی نالیوں کا استعمال کرتے ہیں۔ ہوا کی نالی کی لمبائی تقریباً 6 میٹر سے 12 میٹر تک ہوتی ہے۔ طویل گرمی کی کھپت کے چینل کی وجہ سے، ہر بیٹری پیک اور بیٹری کلسٹر کے درجہ حرارت کی مستقل مزاجی کی ضمانت نہیں دی جا سکتی۔

شکل 3 روایتی مرکزی حرارت کی کھپت کا ڈھانچہ

سٹرنگ انرجی اسٹوریج سینٹرلائزڈ ایئر کنڈیشنگ کے بجائے تقسیم شدہ ایئر کنڈیشنگ کا استعمال کرتے ہوئے کلسٹر سطح پر تقسیم شدہ حرارت کی کھپت کا استعمال کرتا ہے۔ ہر بیٹری کا کلسٹر گرمی کو آزادانہ اور یکساں طور پر ختم کر سکتا ہے، اور ہوا کی نالی کی لمبائی 1 میٹر سے کم ہے، جو گرمی کی کھپت کی کارکردگی کو بہت بہتر بناتا ہے اور جسمانی مقام کی وجہ سے درجہ حرارت کے فرق سے بچتا ہے۔ ایک ہی وقت میں، بیٹری پیک چالاکی کے ساتھ درخت کے سائز کے بایونک پیٹنٹ شدہ ہیٹ ڈسپیشن ڈکٹ کا استعمال کرتا ہے تاکہ ہر بیٹری سیل ڈکٹ کی لمبائی اور فاصلے کو ایڈجسٹ کیا جا سکے، تاکہ ہر بیٹری سیل سے گزرنے والی کولنگ کی مقدار زیادہ سے زیادہ ہو سکے، درجہ حرارت کو کم کر کے۔ ہر بیٹری سیل کی ہر سطح کی عدم مطابقت۔

شکل 4 تقسیم شدہ حرارت کی کھپت کی ساخت کا خاکہ

بیٹری کی عدم مطابقت موجودہ توانائی ذخیرہ کرنے کے نظام میں بہت سے مسائل کی جڑ ہے۔ تاہم، بیٹریوں کی کیمیائی خصوصیات اور اطلاق کے ماحول کے اثر و رسوخ کی وجہ سے، بیٹری کی عدم مطابقت کو ختم کرنا مشکل ہے۔ سٹرنگ انرجی سٹوریج سسٹم پاور الیکٹرانکس اور ڈیجیٹل ٹکنالوجی کی کنٹرول ایبلٹی کے ذریعے بیٹری کی مستقل مزاجی کے لیے سسٹم کی ضروریات کو بہت کمزور کر دیتا ہے، جس سے انرجی سٹوریج سسٹم کی دستیاب صلاحیت میں بہت اضافہ ہو سکتا ہے اور سسٹم کی حفاظت کو بہتر بنایا جا سکتا ہے۔