आभासी बिजली संयंत्र। क्या "हरी" ऊर्जा के स्रोतों का प्रबंधन करना संभव है?

मानवता अपनी खपत और बिजली का उत्पादन बढ़ा रही है, नवीकरणीय या "हरे" स्रोतों पर विशेष ध्यान दे रही है। अनुसंधान कंपनी REN21 के अनुसार, 2017 में विश्व उत्पादन में अक्षय ऊर्जा की हिस्सेदारी 10.4% थी। इसके अलावा, उन्नत देशों में यह हिस्सा अधिक है: 2017 में, यूरोपीय संघ ने अक्षय स्रोतों से 17.5% ऊर्जा प्राप्त की, और वर्ष 2020 के लिए लक्ष्य 20% है। जैसे-जैसे विकास में अक्षय ऊर्जा की हिस्सेदारी बढ़ती है, उनसे जुड़ी समस्याओं का महत्व बढ़ता जाता है। ये समस्याएं क्या हैं, वे आभासी बिजली संयंत्रों को कैसे हल करते हैं, और यह सब क्या है? हम बता रहे हैं।

हरित ऊर्जा में क्या गलत है?

सामान्य तौर पर, सब कुछ ऐसा है। Enerdata वेबसाइट पर आप देश द्वारा वर्ष 1990-2017 के लिए ऊर्जा उत्पादन के आंकड़े देख सकते हैं - रेखांकन बताते हैं कि अधिकांश देश नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों की हिस्सेदारी बढ़ा रहे हैं। हमारा भविष्य अनिवार्य रूप से वैकल्पिक ऊर्जा के साथ जुड़ा हुआ है, और उनमें सबसे उन्नत देशों और व्यक्तिगत उद्योगों के लिए यह पहले से ही मौजूद है। तो, 2017 के बाद से नीदरलैंड रेलवे पवन चक्कियों से बिजली पर विशेष रूप से यात्रा करता है। और इस प्रकार वे लगभग 320 मिलियन यात्रियों को एक वर्ष में परिवहन करते हैं, जो देश की पूरी आबादी की तुलना में 18.5 गुना अधिक है (तुलना के लिए: रूसी रेलवे एक वर्ष में लगभग 1 बिलियन यात्रियों को परिवहन करता है, अर्थात 7-8 रूसी आबादी)। एक अन्य उदाहरण नॉर्वे है: इस देश में उत्पादित 97.8% से अधिक ऊर्जा वैकल्पिक स्रोतों से उत्पन्न होती है।


कुछ यूरोपीय देशों ने न केवल नवीकरणीय स्रोतों से बिजली की हिस्सेदारी बढ़ाने के लक्ष्य को हासिल किया है, बल्कि उन्हें पार भी किया है। नेता स्वीडन, फिनलैंड और लातविया हैं। स्रोत: यूरोस्टेट

यही है, सब कुछ बहुत अच्छा लगता है, लेकिन अभी भी कठिनाइयाँ हैं: अपने सभी लाभों के लिए, वैकल्पिक ऊर्जा बिजली उत्पादन का एक निरंतर स्तर प्रदान नहीं कर सकती है। कभी-कभी उपभोक्ताओं की आवश्यकता से कम बिजली होती है। कभी-कभी, इसके विपरीत, यह भी एक समस्या है, क्योंकि बिजली के अधिशेष को कहीं न कहीं डालने की आवश्यकता है। सौर पैनल केवल दिन के दौरान काम करते हैं, उनकी दक्षता वर्ष और मौसम की स्थिति के समय पर निर्भर करती है। पवन फार्म न केवल हवा की उपस्थिति पर निर्भर करते हैं, बल्कि उदाहरण के लिए, पक्षियों की मौसमी उड़ान के दौरान काम करना बंद कर देते हैं। ईबल्स और प्रवाह के दौरान ज्वारीय बिजली संयंत्र दिन में कई घंटे काम करते हैं। यह मुख्य समस्या है और परमाणु और थर्मल पावर प्लांट से मुख्य अंतर है। और अधिक पीढ़ी हरे स्रोतों से आती है, इन समस्याओं का महत्व जितना अधिक होगा। इसके अलावा, नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत अक्सर एक दूसरे से बहुत दूर होते हैं, जिसमें ऊर्जा की तुलनीय मात्रा के केंद्रीकृत उत्पादन के मामले में अधिक जटिल बुनियादी ढांचे की आवश्यकता होती है।

इसके बारे में क्या करना है?

इन समस्याओं को हल करने के लिए, आभासी बिजली संयंत्रों का आविष्कार किया गया (पवन खेत, वे वीपीपी - वर्चुअल पावर प्लांट भी हैं)। तथाकथित हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर सिस्टम जो आपको ऊर्जा पैदा करने के लिए बड़ी संख्या में असमान प्रतिष्ठानों का प्रबंधन करने की अनुमति देते हैं, जैसे कि यह एक बिजली संयंत्र था। मशीन लर्निंग प्रौद्योगिकियों का उपयोग करके बनाए गए सॉफ़्टवेयर उपभोक्ताओं के बीच बिजली वितरित करते हैं और अधिशेषों को आरक्षित करते हैं, जिससे वे दैनिक मंदी की भरपाई करते हैं। और यहां कोड में शुरू किए गए स्व-शिक्षण एआई के तत्व विशेष रूप से महत्वपूर्ण हैं, जो सिस्टम के भीतर ऊर्जा के आंदोलन को अनुकूलित करते हुए, उत्पादन में गिरावट और खपत चोटियों की भविष्यवाणी करना सीखते हैं।

सीधे शब्दों में कहें, एक वर्चुअल पावर प्लांट बिजली के विक्रेताओं और खरीदारों का एक आदान-प्रदान है जो ऊर्जा की आपूर्ति और मांग को संतुलित करता है। नतीजतन, बिजली के सभी उपभोक्ता हरित ऊर्जा का उपयोग करते हैं जैसे कि यह एक शास्त्रीय परमाणु ऊर्जा संयंत्र या थर्मल पावर प्लांट द्वारा उत्पन्न किया गया था। यही है, नेटवर्क में बिजली हमेशा रहती है और नेटवर्क में वोल्टेज स्थिर है। और ऊर्जा उत्पादकों को अपने उत्पादों को बेचने की गारंटी दी जाती है।

एक वर्चुअल पावर प्लांट हमेशा एक व्यक्तिगत परियोजना है, क्योंकि अक्षय ऊर्जा स्रोतों और उनके उपभोक्ताओं की संरचना हमेशा अद्वितीय होती है और यह क्षेत्र की भौगोलिक और जनसांख्यिकीय विशेषताओं पर निर्भर करता है। हालाँकि, किसी भी पवन खेत में निम्नलिखित तत्व होते हैं:

1. ऊर्जा स्रोत (नवीकरणीय और पारंपरिक),
2. बिजली उपभोक्ताओं (व्यापार और जनसंख्या),
3. ऊर्जा भंडारण प्रणाली (बैटरी),
4. सूचना एकत्र करने और उपभोक्ताओं के काम के प्रबंधन के लिए IoT सेंसर,
5. पावर प्रबंधन सॉफ्टवेयर।

वर्चुअल पावर प्लांट आसानी से वैश्विक ग्रहों के बुनियादी ढांचे का पैमाना बन सकते हैं, किसी एक राज्य की जरूरतों का उल्लेख करने के लिए नहीं। स्रोत: तोशिबा

बिजली प्रणालियों में जहां सौर और पवन ऊर्जा संयंत्रों द्वारा बिजली का उत्पादन किया जाता है और आभासी ऊर्जा संयंत्रों के उपयोग के बिना ऊर्जा वितरित की जाती है, ऊर्जा को आरक्षित करना आवश्यक है, और उत्पन्न और आरक्षित ऊर्जा का कम से कम 13-15% सामान्य रूप से उपयोग नहीं किया जाता है। नतीजतन, बिजली पैदा करना कम लाभदायक है। वर्चुअल पावर प्लांट वाले सिस्टम में, अनावश्यक भंडार की मात्रा बहुत कम है। आदर्श रूप से, यह आमतौर पर शून्य होना चाहिए।

इसके अलावा, पवन ऊर्जा संयंत्रों के लिए सॉफ्टवेयर एल्गोरिदम, ऊर्जा हस्तांतरण में नुकसान को कम करके और चीजों के इंटरनेट के सेंसर के साथ ठीक काम करके ऊर्जा की खपत को कम कर सकते हैं। तो, उनकी मदद से गर्मियों में सर्दियों और एयर कंडीशनर में हीटिंग को विनियमित करना संभव है, सेट तापमान की उपलब्धि पर ऊर्जा की बचत। और आप इमारत के वेंटिलेशन को अंदर के लोगों की संख्या से बांध सकते हैं, जिससे यह केवल काम के घंटों के दौरान अधिकतम काम करने के लिए मजबूर हो सकता है।

वर्चुअल पावर प्लांट मार्केट की संभावनाएं वित्तीय निवेश में दिखाई देती हैं। मार्केट्स एंड मार्केट्स की एक रिपोर्ट के अनुसार, 2016 में वैश्विक पवन कृषि बाजार की राशि 193.4 मिलियन अमेरिकी डॉलर थी, और 2021 तक पूर्वानुमान 709 मिलियन अमेरिकी डॉलर था। पूर्ण शब्दों में, यह अभी भी थोड़ा सा है, लेकिन गतिशीलता काफी असमान है, और फिर, जब प्रौद्योगिकियां रोल करती हैं, और चीजों का इंटरनेट आगे विकसित होता है, तो एक सफलता हमारी प्रतीक्षा करती है।

अब तक, सभी प्रमुख पवन कृषि परियोजनाएं या तो कार्यान्वित की जा रही हैं या पहले से ही परीक्षण मोड में काम कर रही हैं। पवन खेतों के उपयोग के लिए दुनिया के पहले व्यावहारिक उदाहरणों में से एक पॉवरशिफ्ट अटलांटिक परियोजना थी, जिसे 2010-2015 में न्यू ब्रंसविक के कनाडाई प्रांत और इसके वातावरण में लागू किया गया था। उन्होंने न्यू ब्रंसविक, नोवा स्कोटिया और प्रिंस एडवर्ड आइलैंड की शक्ति प्रणालियों को संयुक्त किया, जिसमें "जीवाश्म" और नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत दोनों शामिल थे। वर्चुअल पावर स्टेशन के लॉन्च के परिणामस्वरूप, नेटवर्क में पीक लोड लगभग पूरी तरह से समाप्त हो गए थे।



दक्षिणपूर्वी कनाडा में प्राकृतिक परिस्थितियाँ वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों के विकास के लिए अनुकूल हैं: पवन फार्म और पनबिजली संयंत्र। हालांकि, पवन फार्मों की शुरुआत से पहले, उनका विकास निरंतर और अनुमानित स्तर पर ऊर्जा उत्पादन सुनिश्चित करने में असमर्थता से बाधित था। पॉवरशिफ्ट अटलांटिक परियोजना के हिस्से के रूप में, यह हासिल किया गया है। स्रोत: पॉवरशिफ्ट एटलैटिक

पवन फार्म के काम की शुरुआत के साथ, ऊर्जा स्रोतों के बीच स्विच करना उपयोगकर्ताओं के लिए अनिवार्य रूप से होने लगा, मौसम की स्थिति पर निर्भरता को समाप्त कर दिया गया, जिसने पवन और पनबिजली संयंत्रों के आगे विकास की अनुमति दी। नियंत्रित पवन कृषि ऊर्जा प्रणाली की कुल क्षमता 6,200 मेगावाट से अधिक है।

अभी लागू की जा रही सबसे प्रसिद्ध और बड़े पैमाने पर विंड फार्म परियोजनाओं में से एक टेस्ला बेबी, दक्षिण ऑस्ट्रेलिया में एक विशाल आभासी बिजली संयंत्र, स्थापित सौर पैनलों और पावरवॉल 2 बैटरी के साथ 50 हजार घरों का संयोजन है। परियोजना का महत्व यह है कि यह पहले से ही एक राज्य-स्तरीय विकास है। , एक स्थानीय समस्या को हल करने के लिए एक उपकरण नहीं है। ऑस्ट्रेलियाई पवन फार्म का मुख्य लक्ष्य राष्ट्रीय ऊर्जा प्रणाली को पूरक और मजबूत करना है और उपभोक्ताओं के लिए बिजली की लागत को कम करना है। जब यह परियोजना पूरी हो जाएगी, तब टेस्ला सोलर फार्म 250 मेगावाट ऊर्जा का उत्पादन करेगा, और इसकी बैटरी 650 मेगावाट / घंटा तक स्टोर करने में सक्षम होगी। यह इस समय ऑस्ट्रेलिया की सबसे बड़ी हरित परियोजना है।

क्या इन परियोजनाओं को एकजुट करता है? नवीकरणीय संसाधनों की उपलब्धता (कनाडा के अटलांटिक तट पर, दक्षिणी फ़ार्म बनाने के लिए दुनिया में सबसे अच्छी हवा की स्थितियों में से एक, दक्षिणी ऑस्ट्रेलिया में प्रति वर्ष 180 धूप दिन) और ढीले लंबे विकास के साथ शहरों के आवासीय क्वार्टरों की उपस्थिति।

फ़िनलैंड में इसी तरह की परियोजनाएँ लागू की गईं (पवन फार्म के काम के परिणामस्वरूप, ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन में 0.5% की कमी आई), स्लोवेनिया , जर्मनी और हवाई ।

आभासी बिजली संयंत्रों को क्या रोक रहा है?

आभासी विद्युत संयंत्रों का विकास विधायी स्तर पर गंभीर रूप से बाधित है। तथ्य यह है कि कई देशों में उपभोक्ताओं को बिजली की बिक्री केवल राज्य के लिए अनुमत है, जो इसे निजी उत्पादकों से खरीदता है। इसलिए, राज्य की भागीदारी के बिना निजी वितरित नेटवर्क को व्यवस्थित करना असंभव है।

यदि आप रूसी अनुभव को देखते हैं, तो आपको धीमी लेकिन अपरिहार्य प्रगति पर ध्यान देना चाहिए। 2017 में, रूसी संघ की सरकार ने "15 किलोवाट तक की स्थापित क्षमता के साथ नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों के आधार पर उत्पादन सुविधाओं के विकास को प्रोत्साहित करने के उपायों की योजना" को मंजूरी दी, जो निजी अक्षय ऊर्जा स्रोतों जैसे कि निजी पवन ऊर्जा और सौर पैनलों के पूर्ण संचालन का अर्थ है। एक विशेष अधिमान्य "ग्रीन टैरिफ", जिसके अनुसार घर बिजली संयंत्रों के मालिक राज्य को अधिशेष बिजली बेच सकते हैं, अभी तक पेश नहीं किया गया है, लेकिन राज्य ड्यूमा में बिल पर विचार किया जा रहा है, और इस साल इसे अपनाने की अच्छी संभावनाएं हैं।

इसके अलावा, आभासी बिजली संयंत्रों का कमजोर बिंदु कार्यान्वयन की उच्च लागत है, जो कि भविष्यवाणी करना मुश्किल है। वैकल्पिक बिजली संयंत्रों की आवश्यकता होती है जो महंगी बिजली का उत्पादन करते हैं, जिसे स्वयं सब्सिडी देने की आवश्यकता होती है। आईओटी सेंसर स्थापित करना और सिंक्रनाइज़ करना आवश्यक है, जो बदले में, इंटरनेट कनेक्शन की गुणवत्ता पर उच्च मांग करते हैं (हालांकि, उन्नत देशों में यह समस्या 5 जी नेटवर्क की तैनाती के साथ हल हो जाएगी)। परिष्कृत सॉफ्टवेयर और चल रहे समर्थन की जरूरत है। और यह फिर से हमें विंड फार्म लॉन्च करने के चरण में राज्य या किसी अन्य प्रमुख निवेशक का समर्थन करने की आवश्यकता है।

क्या हम सब का इंतजार है?

वर्चुअल पावर प्लांट सक्रिय रूप से विकसित होंगे, धीरे-धीरे दुनिया भर में पुराने कानून को आगे बढ़ाएंगे। 2021 के आसपास, हम पूरी तरह से नए बिजली बाजार के उद्भव, वर्चुअल पावर प्लांटों के साथ निकटता, ऊर्जा भंडार के स्मार्ट वितरण और सभी बाजार सहभागियों की ऊर्जा खपत के अनुकूलन के साक्षी होंगे। इस साल तक अमेरिका, यूरोपीय संघ और जापान में बड़े आभासी बिजली संयंत्रों का निर्माण पूरा हो जाएगा और उनके फायदे स्पष्ट हो जाएंगे।

अच्छी तरह से स्थापित विंड फार्म सिस्टम वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों की हिस्सेदारी बढ़ाने के लिए दुनिया को प्रोत्साहित करते हैं, जो ग्रह पर पर्यावरण की स्थिति में सुधार और प्राकृतिक संसाधनों को बचाने में योगदान देगा। इसके अलावा, ऊर्जा का बुनियादी ढांचा पूरी तरह से बदल जाएगा: विशालकाय बिजली संयंत्रों और उपभोक्ताओं को डायवर्ट करने वाले तारों के नेटवर्क के बजाय, हमें एक विकेंद्रीकृत नेटवर्क मिलता है। और इसका मतलब यह है कि मानव जाति की भविष्य की ऊर्जा प्रणालियाँ प्रलय की स्थिति में कमज़ोर हो जाएंगी - जापान में, जहाँ नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों का हिस्सा छोटा है और लगभग 17% की मात्रा में, पवन फार्म सक्रिय रूप से इस संदर्भ में रुचि रखते हैं। ऊर्जा प्रवाह के विकेंद्रीकरण से जापानियों को भूकंप और टाइफून के दौरान बड़े पैमाने पर ब्लैकआउट से बचने में मदद मिलेगी।

साथ ही, बिजली के उत्पादकों और उपभोक्ताओं का एक विकेंद्रीकृत नेटवर्क इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए अधिक चार्जिंग स्टेशन बनाने में सक्षम होगा और यह उद्योग को उत्तेजित करेगा। और इस तथ्य पर ध्यान न दें कि कम मानवता को सुपर-शक्तिशाली बिजली उत्पादकों की आवश्यकता होती है, प्रमुख तकनीकी आपदाओं की संभावना कम होती है। इसलिए धीरे-धीरे हम अपने ग्रह को बेहतर, अधिक आरामदायक और सुरक्षित बनाते हैं। और सभी को फायदा होगा।