ऑफ-ग्रिड बिजली के लिए डीजल जनरेटर का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, लेकिन ईंधन लागत एक महत्वपूर्ण परिचालन व्यय का प्रतिनिधित्व करती है। जनरेटर सिस्टम के साथ एकीकृत बैटरी भंडारण, जनरेटर रनटाइम को कम करके और इष्टतम दक्षता बिंदुओं पर जनरेटर का संचालन करके बैटरी भंडारण के साथ डीजल लागत को कम कर सकता है। इंजेट हैनकांग ने हाइब्रिड सिस्टम विकसित किया है जो खनन, दूरसंचार और औद्योगिक अनुप्रयोगों में बैटरी भंडारण के साथ डीजल की लागत को कम करता है। यह लेख तकनीकी दृष्टिकोण, ईंधन बचत डेटा और आर्थिक विश्लेषण प्रस्तुत करता है।
बैटरी भंडारण तीन तंत्रों के माध्यम से डीजल की खपत को कम करता है।
पहला तंत्र लोड लेवलिंग है। जेनरेटर आंशिक लोड पर अकुशल रूप से काम करते हैं। एक सामान्य डीजल जनरेटर की दक्षता बीस प्रतिशत लोड पर केवल तीस प्रतिशत होती है, लेकिन अस्सी प्रतिशत लोड पर चालीस प्रतिशत दक्षता तक पहुँच जाती है। कम-लोड अवधि को संभालने के लिए बैटरी भंडारण का उपयोग करके, जनरेटर को उच्च लोड पर बंद या संचालित किया जा सकता है, जिससे प्रति किलोवाट-घंटे उत्पादित ईंधन की खपत कम हो जाती है।
दूसरा तंत्र है पीक शेविंग। जेनरेटर का आकार चरम भार के अनुरूप होना चाहिए, जो प्रति दिन केवल कुछ घंटों के लिए हो सकता है। जनरेटर दिन के अधिकांश समय कम लोड पर चलता है। बैटरी भंडारण चरम भार की आपूर्ति करता है, जिससे एक छोटे जनरेटर को उच्च औसत भार पर काम करने की अनुमति मिलती है। समान औसत भार पर छोटे जनरेटर में बड़े जनरेटर की तुलना में कम ईंधन खपत होती है। तीसरा तंत्र जनरेटर स्टार्ट रिडक्शन है। जेनरेटर स्टार्ट-अप और वार्म-अप अवधि के दौरान ईंधन की खपत करते हैं। छोटी अवधि की बिजली की जरूरतों को पूरा करने के लिए बैटरी भंडारण का उपयोग करके, जनरेटर प्रति दिन कम बार शुरू होता है। इंजेट हैनकांग डेटा से पता चलता है कि स्टार्ट-अप खपत को कम करके चौबीस प्रतिशत प्रति दिन से छह प्रति दिन तक कम करने से लगभग पांच प्रतिशत ईंधन की बचत होती है।
इंजेट हैनकैंग ने बैटरी भंडारण के साथ डीजल लागत को कम करने के लिए डिज़ाइन किए गए कई प्रतिष्ठानों में ईंधन बचत को मापा है। नीचे दी गई तालिका तीन प्रतिनिधि साइटों से डेटा दिखाती है। साइट का प्रकार जनरेटर का आकार बैटरी का आकार पिछला ईंधन प्रति दिन वर्तमान ईंधन प्रति दिन ईंधन की बचत टेलीकॉम टावर 50 किलोवाट 200 किलोवाट घंटे 110 लीटर 38 लीटर 65 प्रतिशत माइन कैंप 300 किलोवाट 1000 किलोवाट घंटे 580 लीटर 210 लीटर 64 प्रतिशत पानी पंपिंग 150 किलोवाट 500 किलोवाट घंटे 310 लीटर 115 लीटर 63 प्रतिशत टेलीकॉम टावर साइट पहले चलती थी बीस किलोवाट भार को बिजली देने के लिए लगातार पचास किलोवाट का जनरेटर। जनरेटर चालीस प्रतिशत लोड पर संचालित हुआ और बत्तीस प्रतिशत की दक्षता हासिल की। बैटरी भंडारण के साथ, बैटरी को रिचार्ज करने के लिए जनरेटर पूर्ण लोड पर प्रति दिन केवल छह घंटे चलता है। जनरेटर अब अड़तीस प्रतिशत की दक्षता हासिल करते हुए पचास किलोवाट आउटपुट पर काम करता है। प्रति किलोवाट-घंटे वितरित ईंधन की खपत शून्य दशमलव चार दो लीटर से घटकर शून्य दशमलव एक पाँच लीटर हो गई।
इंजेट हैनकांग बैटरी भंडारण के साथ डीजल लागत को कम करने के लिए एक पूर्वानुमानित नियंत्रण एल्गोरिदम का उपयोग करता है। एल्गोरिदम तीन इनपुट पर विचार करता है: वर्तमान बैटरी चार्ज की स्थिति, अगले छह घंटों के लिए लोड पूर्वानुमान, और जनरेटर का ईंधन खपत वक्र। एल्गोरिदम इष्टतम जनरेटर प्रारंभ समय और चलने की अवधि की गणना करता है। इसका उद्देश्य कुल ईंधन खपत को कम करते हुए बैटरी की चार्ज स्थिति को चालीस से अस्सी प्रतिशत के बीच बनाए रखना है। नियंत्रण एल्गोरिदम को तीन साल के फ़ील्ड ऑपरेशन के डेटा का उपयोग करके विकसित किया गया था। एल्गोरिदम में एक शिक्षण फ़ंक्शन शामिल है जो वास्तविक लोड पैटर्न के आधार पर भविष्यवाणियों को समायोजित करता है। उदाहरण के लिए, यदि साइट दोपहर में लगातार उच्च लोड का अनुभव करती है, तो एल्गोरिदम पीक लोड अवधि से पहले बैटरी को रिचार्ज करने के लिए जनरेटर शुरू करता है। सीखने का कार्य संचालन के पहले महीने में भविष्यवाणी त्रुटि को पंद्रह प्रतिशत से घटाकर पाँच प्रतिशत कर देता है।
इंजेट हैनकांग एक ईंधन खपत निगरानी प्रणाली भी लागू करता है। सिस्टम जनरेटर संचालन के दौरान ईंधन प्रवाह दर को मापता है और संचयी खपत को लॉग करता है। ऑपरेटर वास्तविक समय में ईंधन खपत डेटा देख सकते हैं और ऐतिहासिक डेटा से तुलना कर सकते हैं। यदि ईंधन की खपत अपेक्षित मूल्यों से विचलित होती है, तो निगरानी प्रणाली संभावित रखरखाव मुद्दों का संकेत देते हुए अलर्ट प्रदान करती है।
बैटरी भंडारण के साथ डीजल की लागत कम करने का आर्थिक लाभ ईंधन की कीमत, सिस्टम लागत और परिचालन घंटों पर निर्भर करता है। इंजेट हैनकांग ने एक सौ पचास किलोवाट औसत भार और तीन सौ किलोवाट जनरेटर के साथ एक विशिष्ट खनन स्थल के लिए एक आर्थिक मॉडल विकसित किया। मॉडल पांच सौ किलोवाट घंटे की बैटरी भंडारण प्रणाली और एक सौ पचास किलोवाट इन्वर्टर का उपयोग करता है। मॉडल धारणाएँ इस प्रकार हैं। डीजल की कीमत एक दशमलव दो डॉलर प्रति लीटर है. रनटाइम कम होने के कारण जेनरेटर-केवल मामले के लिए जनरेटर रखरखाव की लागत बारह हजार डॉलर प्रति वर्ष और हाइब्रिड मामले के लिए छह हजार डॉलर प्रति वर्ष है। बैटरी सिस्टम की लागत दो लाख डॉलर है। इनवर्टर की कीमत पचास हजार डॉलर है. स्थापना और कमीशनिंग की लागत तीस हजार डॉलर है। सिस्टम की कुल लागत दो सौ अस्सी हजार डॉलर है। जनरेटर-केवल मामले के लिए वार्षिक ईंधन खपत एक सौ तीस हजार लीटर है, जिसकी लागत एक सौ छप्पन हजार डॉलर है। हाइब्रिड केस के लिए वार्षिक ईंधन खपत छियालीस हजार लीटर है, जिसकी लागत पचपन हजार डॉलर है। ईंधन की बचत प्रति वर्ष एक लाख एक हजार डॉलर है। रखरखाव की बचत प्रति वर्ष छह हजार डॉलर है। कुल वार्षिक बचत एक लाख सात हजार डॉलर है। पेबैक अवधि दो दशमलव छह वर्ष है।
बैटरी भंडारण के साथ डीजल की लागत को कम करने के लिए डिज़ाइन की गई इनजेट हैनकांग परियोजनाओं से कई तकनीकी अंतर्दृष्टि सामने आई हैं। पहली अंतर्दृष्टि यह है कि बैटरी का आकार ईंधन बचत को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है। बहुत छोटी बैटरी के लिए बार-बार जनरेटर चालू करने की आवश्यकता होती है, जिससे स्टार्ट-अप बचत कम हो जाती है। बहुत बड़ी बैटरी आनुपातिक ईंधन बचत के बिना अग्रिम लागत बढ़ा देती है। इंजेट हैनकांग इष्टतम ईंधन कटौती के लिए औसत लोड के चार से छह घंटे की बैटरी क्षमता की सिफारिश करता है। यह आकार बैटरी की लागत को आर्थिक सीमा के भीतर रखते हुए रात भर के लोड के लिए पर्याप्त भंडारण प्रदान करता है। दूसरी अंतर्दृष्टि यह है कि जनरेटर चयन मायने रखता है। इलेक्ट्रॉनिक गवर्निंग और उच्च संपीड़न अनुपात वाले जेनरेटर में बेहतर आंशिक लोड दक्षता होती है।
इंजेट हैनकांग हाइब्रिड अनुप्रयोगों के लिए परिवर्तनीय गति संचालन वाले जनरेटर निर्दिष्ट करता है। परिवर्तनीय गति जनरेटर आवश्यक बिजली उत्पादन से मेल खाने के लिए इंजन की गति को समायोजित करता है, जिससे निश्चित गति जनरेटर की तुलना में दक्षता में पांच से आठ प्रतिशत अंक का सुधार होता है। तीसरी अंतर्दृष्टि यह है कि परिवेश का तापमान ईंधन की खपत को प्रभावित करता है। वायु घनत्व कम होने के कारण जनरेटर उच्च परिवेश तापमान पर अधिक ईंधन की खपत करते हैं। बैटरी भंडारण जनरेटर को दिन के ठंडे समय के दौरान चलाने की अनुमति देता है, जब जनरेटर अधिक कुशलता से संचालित होता है। इंजेट हैनकांग सिस्टम में तापमान निर्धारण शामिल है जो गर्म जलवायु में सुबह के समय जनरेटर संचालन को प्राथमिकता देता है। यह शेड्यूलिंग ईंधन की खपत को अतिरिक्त चार प्रतिशत कम कर देती है।
पश्चिमी ऑस्ट्रेलिया में एक खनन स्थल ने बैटरी भंडारण के साथ डीजल की लागत को कम करने के लिए इंजेट हैनकांग प्रणाली लागू की। साइट पहले दो सौ पचास किलोवाट औसत भार की आपूर्ति के लिए समानांतर में दो तीन सौ किलोवाट जनरेटर संचालित करती थी। ड्रिलिंग ऑपरेशन के दौरान पीक लोड छह सौ किलोवाट तक पहुंच गया। साइट पर प्रति माह दो लाख डॉलर की लागत से एक लाख सत्तर हजार लीटर डीजल की खपत होती थी। इंजेट हैनकांग ने पांच सौ किलोवाट इन्वर्टर के साथ एक हजार किलोवाट घंटे की बैटरी भंडारण प्रणाली स्थापित की। मौजूदा जनरेटरों को बरकरार रखा गया लेकिन एक समय में केवल एक ही संचालित किया गया। बैटरी कम मांग अवधि के दौरान लोड की आपूर्ति करती है और अधिकतम मांग अवधि के दौरान सहायता करती है। जनरेटर प्रतिदिन छह घंटे चलता है, लोड की आपूर्ति करते हुए बैटरी को रिचार्ज करता है। बारह महीने के संचालन के बाद, साइट ने डीजल की खपत घटाकर अट्ठाईस हजार लीटर प्रति माह कर दी। मासिक ईंधन लागत घटकर सत्तर हजार डॉलर रह गई। वार्षिक ईंधन बचत एक सौ बत्तीस हजार लीटर है, जिसका मूल्य एक सौ अट्ठाईस हजार डॉलर है। सिस्टम पेबैक अवधि बाईस महीने थी। रनटाइम कम होने के कारण जनरेटर रखरखाव अंतराल एक हजार घंटे से बढ़कर तीन हजार घंटे हो गया।
ईंधन की कीमत और सिस्टम लागत के आधार पर पेबैक अवधि दो से पांच साल तक होती है। एक डॉलर प्रति लीटर से ऊपर डीजल की कीमत वाली साइटें आमतौर पर तीन साल के भीतर भुगतान प्राप्त कर लेती हैं।
हां, इंजेट हैनकांग रेट्रोफिट सिस्टम प्रदान करता है जो मौजूदा जनरेटर में बैटरी भंडारण और नियंत्रण जोड़ता है। मौजूदा जनरेटर में रिमोट स्टार्ट और स्टॉप के लिए संगत नियंत्रण होना चाहिए। 2015 के बाद निर्मित अधिकांश जनरेटरों में यह क्षमता है।
जनरेटर की तुलना में बैटरी प्रणाली को न्यूनतम रखरखाव की आवश्यकता होती है। वार्षिक क्षमता परीक्षण और दृश्य निरीक्षण की सिफारिश की जाती है। शीतलन प्रणाली को हर तीन महीने में फिल्टर सफाई की आवश्यकता होती है।
नहीं, बैटरी भंडारण कम हो जाता है लेकिन जनरेटर का रनटाइम समाप्त नहीं होता है। बैटरी को रिचार्ज करने के लिए जनरेटर को समय-समय पर चलाना चाहिए। इंजेट हैनकांग सिस्टम आम तौर पर जनरेटर रनटाइम को साठ से सत्तर प्रतिशत तक कम कर देता है।
सौर पीवी वाले सिस्टम के लिए, जब बैटरी की चार्ज स्थिति निर्धारित सीमा से कम हो जाती है तो जनरेटर स्वचालित रूप से चालू हो जाता है। जब तक बैटरी पर्याप्त रूप से रिचार्ज नहीं हो जाती तब तक सिस्टम जनरेटर-चार्जिंग मोड में काम करता है।
इंजेट हैनकांग सिस्टम प्रदर्शित करता है कि बैटरी भंडारण लोड लेवलिंग, पीक शेविंग और कम जनरेटर स्टार्ट के माध्यम से बैटरी भंडारण के साथ डीजल लागत को काफी कम कर देता है। फ़ील्ड डेटा दूरसंचार, खनन और जल पंपिंग अनुप्रयोगों में तिरसठ से पैंसठ प्रतिशत की ईंधन बचत दर्शाता है। पूर्वानुमानित नियंत्रण एल्गोरिदम लोड पूर्वानुमान और जनरेटर दक्षता घटता के आधार पर जनरेटर संचालन को अनुकूलित करता है। आर्थिक विश्लेषण सामान्य स्थापनाओं के लिए दो से तीन साल की भुगतान अवधि दिखाता है। बैटरी के आकार, जनरेटर चयन और तापमान निर्धारण के संबंध में तकनीकी अंतर्दृष्टि बचत में और सुधार लाती है। बैटरी भंडारण के साथ डीजल की लागत कम करने में रुचि रखने वाली साइटें इंजेट हैनकांग से ईंधन कटौती मूल्यांकन का अनुरोध कर सकती हैं।