स्मार्ट ग्रिड म्हणजे काय आणि ते कसे कार्य करते?

19व्या शतकाच्या उत्तरार्धापासून, वीज वितरण प्रणाली (बहुतेकदा ग्रिड म्हणतात) हे जगातील विजेचे प्राथमिक स्त्रोत आहेत.जेव्हा हे ग्रिड तयार केले जातात, तेव्हा ते अगदी सोप्या पद्धतीने काम करतात – वीज निर्माण करतात आणि घरे, इमारती आणि कोठेही विजेची गरज असेल तेथे पाठवतात.

परंतु विजेची मागणी जसजशी वाढते तसतसे अधिक कार्यक्षम ग्रीडची गरज असते.आधुनिक "स्मार्ट ग्रिड" पॉवर वितरण प्रणाली आता जगभरात वापरात आहे, कार्यक्षमता ऑप्टिमाइझ करण्यासाठी अत्याधुनिक तंत्रज्ञानावर अवलंबून आहे.हा पेपर स्मार्ट ग्रिडची व्याख्या आणि ते स्मार्ट बनवणाऱ्या प्रमुख तंत्रज्ञानाचा शोध घेतो.

काय आहेस्मार्ट ग्रिड तंत्रज्ञान?

स्मार्ट ग्रिड ही वीज वितरणाची पायाभूत सुविधा आहे जी युटिलिटी प्रदाते आणि ग्राहक यांच्यात द्वि-मार्गी संप्रेषण प्रदान करते.स्मार्ट ग्रिड तंत्रज्ञान सक्षम करणाऱ्या डिजिटल तंत्रज्ञानामध्ये पॉवर/करंट सेन्सर्स, कंट्रोल डिव्हाइसेस, डेटा सेंटर्स आणि स्मार्ट मीटर यांचा समावेश होतो.

काही स्मार्ट ग्रिड इतरांपेक्षा हुशार असतात.बऱ्याच देशांनी अप्रचलित वितरण ग्रिड्सचे स्मार्ट ग्रिडमध्ये रूपांतर करण्यावर बरेच प्रयत्न केले आहेत, परंतु परिवर्तन जटिल आहे आणि त्याला अनेक वर्षे किंवा दशके लागतील.

स्मार्ट ग्रिड तंत्रज्ञान आणि स्मार्ट ग्रिड घटकांची उदाहरणे

स्मार्ट मीटर्स – स्मार्ट मीटर्स ही स्मार्ट ग्रीड तयार करण्याची पहिली पायरी आहे.स्मार्ट मीटर ग्राहकांना आणि उपयुक्तता उत्पादकांना पॉईंट-ऑफ-यूज ऊर्जा वापर डेटा प्रदान करतात.ते वापरकर्त्यांना ऊर्जेचा अपव्यय कमी करण्यासाठी सतर्क करण्यासाठी ऊर्जा वापर आणि किमतीची माहिती देतात आणि पुरवठादारांना संपूर्ण ग्रीडवर वितरण भार ऑप्टिमाइझ करण्यात मदत करतात.स्मार्ट मीटरमध्ये साधारणपणे तीन मुख्य उपप्रणाली असतात: वीज वापर मोजण्यासाठी एक पॉवर सिस्टम, स्मार्ट मीटरमधील तंत्रज्ञान व्यवस्थापित करण्यासाठी एक मायक्रोकंट्रोलर आणि ऊर्जा वापर/कमांड डेटा पाठवण्यासाठी आणि प्राप्त करण्यासाठी एक संप्रेषण प्रणाली.याव्यतिरिक्त, काही स्मार्ट मीटरमध्ये बॅकअप पॉवर असू शकते (जेव्हा मुख्य वितरण लाइन खाली असते) आणि GSM मॉड्यूल्स सुरक्षेच्या उद्देशाने मीटरचे स्थान दर्शवण्यासाठी.

गेल्या दशकात स्मार्ट मीटरमधील जागतिक गुंतवणूक दुप्पट झाली आहे.2014 मध्ये, स्मार्ट मीटरमध्ये जागतिक वार्षिक गुंतवणूक $11 दशलक्ष होती.स्टॅटिस्टाच्या मते, स्मार्ट मीटरच्या अंमलबजावणीतून प्रणाली कार्यक्षमतेतील नफा लक्षात घेऊन, 2019 पर्यंत जागतिक स्मार्ट मीटर गुंतवणूक $21 दशलक्षपर्यंत पोहोचेल.

स्मार्ट लोड कंट्रोल स्विचेस आणि डिस्ट्रिब्युशन स्विचबोर्ड - स्मार्ट मीटर युटिलिटी प्रदात्यांना रिअल-टाइम डेटा प्रदान करू शकतात, परंतु ते स्वयंचलितपणे ऊर्जेच्या वितरणावर नियंत्रण ठेवत नाहीत.पीक वापर कालावधीत किंवा विशिष्ट भागात वीज वितरण ऑप्टिमाइझ करण्यासाठी, इलेक्ट्रिक युटिलिटिज इंटेलिजेंट लोड कंट्रोल स्विचेस आणि स्विचबोर्ड सारख्या पॉवर मॅनेजमेंट डिव्हाइसेसचा वापर करतात.हे तंत्रज्ञान अनावश्यक वितरण कमी करून किंवा त्यांच्या स्वीकार्य वापराच्या वेळेची मर्यादा ओलांडलेले भार स्वयंचलितपणे व्यवस्थापित करून लक्षणीय ऊर्जा वाचवते.पीक वापर कालावधीत किंवा विशिष्ट भागात वीज वितरण ऑप्टिमाइझ करण्यासाठी, इलेक्ट्रिक युटिलिटिज इंटेलिजेंट लोड कंट्रोल स्विचेस आणि स्विचबोर्ड सारख्या पॉवर मॅनेजमेंट डिव्हाइसेसचा वापर करतात.हे तंत्रज्ञान अनावश्यक वितरण कमी करून किंवा त्यांच्या स्वीकार्य वापराच्या वेळेची मर्यादा ओलांडलेले भार स्वयंचलितपणे व्यवस्थापित करून लक्षणीय ऊर्जा वाचवते.

उदाहरणार्थ, वॉड्सवर्थ, ओहायो हे शहर 1916 मध्ये तयार करण्यात आलेल्या विद्युत वितरण प्रणालीचा वापर करते. सिटी ऑफ वॉड्सवर्थने इट्रॉन या उत्पादक कंपनीसोबत भागीदारी केली आहे.स्मार्ट लोड कंट्रोल स्विचेस(SLCS), जास्तीत जास्त वीज वापर कालावधीत सायकल एअर कंडिशनिंग कंप्रेसरसाठी घरांमध्ये SLCS स्थापित करून 5,300 मेगावॅट तासांनी सिस्टम वीज वापर कमी करणे.पॉवर सिस्टम ऑटोमेशन - वितरण साखळीतील प्रत्येक लिंक नियंत्रित करण्यासाठी अत्याधुनिक आयटी पायाभूत सुविधांचा वापर करून, स्मार्ट ग्रिड तंत्रज्ञानाद्वारे पॉवर सिस्टम ऑटोमेशन सक्षम केले जाते.उदाहरणार्थ, ऑटोमेटेड पॉवर सिस्टीम बुद्धिमान डेटा संकलन प्रणाली (स्मार्ट मीटर प्रमाणेच), पॉवर कंट्रोल सिस्टम (जसे की स्मार्ट लोड कंट्रोल स्विचेस), विश्लेषणात्मक साधने, संगणकीय प्रणाली आणि पॉवर सिस्टम अल्गोरिदम वापरतात.या प्रमुख घटकांचे संयोजन ग्रिड (किंवा एकाधिक ग्रिड्स) ला आवश्यक मर्यादित मानवी परस्परसंवादासह स्वतःला स्वयंचलितपणे समायोजित आणि अनुकूल करण्यास अनुमती देते.

स्मार्ट ग्रिड अंमलबजावणी

जेव्हा स्मार्ट ग्रिडमध्ये डिजिटल, द्वि-मार्गी संप्रेषण आणि ऑटोमेशन तंत्रज्ञान लागू केले जाते, तेव्हा अनेक पायाभूत सुविधांमध्ये बदल ग्रिडची कार्यक्षमता वाढवतील.स्मार्ट ग्रिडच्या अंमलबजावणीमुळे खालील पायाभूत सुविधांमध्ये बदल शक्य झाले आहेत:

१.विकेंद्रित ऊर्जा उत्पादन

स्मार्ट ग्रीड ऊर्जा वितरणावर सतत देखरेख आणि नियंत्रण ठेवू शकत असल्याने, वीज निर्मितीसाठी आता एका मोठ्या पॉवर प्लांटची गरज नाही.त्याऐवजी, अनेक विकेंद्रित वीज केंद्रांद्वारे वीज निर्मिती केली जाऊ शकते, जसे की पवन टर्बाइन, सौर शेत, निवासी फोटोव्होल्टेइक सौर पॅनेल, लहान जलविद्युत धरणे इ.

2.खंडित बाजार

स्मार्ट ग्रिड इन्फ्रास्ट्रक्चर पारंपारिक केंद्रीकृत प्रणालींमध्ये बुद्धिमानपणे ऊर्जा सामायिक करण्याचे साधन म्हणून एकाधिक ग्रिडच्या कनेक्शनला समर्थन देते.उदाहरणार्थ, पूर्वी, नगरपालिकांमध्ये स्वतंत्र उत्पादन सुविधा होत्या ज्या शेजारच्या नगरपालिकांशी जोडलेल्या नव्हत्या.स्मार्ट ग्रीड पायाभूत सुविधांच्या अंमलबजावणीसह, वीज खंडित झाल्यास उत्पादन अवलंबित्व दूर करण्यासाठी नगरपालिका सामायिक उत्पादन योजनेत योगदान देऊ शकतात.

3.लहान-प्रमाणात ट्रान्समिशन

ग्रीडमधील सर्वात मोठ्या उर्जा अपव्ययांपैकी एक म्हणजे लांब अंतरावरील ऊर्जेचे वितरण.स्मार्ट ग्रीड्स उत्पादन आणि बाजारपेठेचे विकेंद्रीकरण करतात हे लक्षात घेता, स्मार्ट ग्रीडमधील निव्वळ वितरण अंतर लक्षणीयरीत्या कमी होते, त्यामुळे वितरण कचरा कमी होतो.कल्पना करा, उदाहरणार्थ, फक्त 1 किमी अंतरावर, एक लहान सामुदायिक सोलर फार्म जो समाजाच्या दिवसाच्या वीजेच्या 100% गरजा निर्माण करतो.स्थानिक सोलर फार्म शिवाय, समुदायाला 100 किलोमीटर दूर असलेल्या मोठ्या पॉवर प्लांटमधून वीज मिळवण्याची आवश्यकता असू शकते.दूरच्या पॉवर प्लांट्समधून पारेषण करताना आढळून आलेली ऊर्जेची हानी स्थानिक सोलर फार्म्समधून आढळलेल्या ट्रान्समिशन हानीपेक्षा शंभरपट जास्त असू शकते.

4.दुतर्फा वितरण

स्थानिक सोलर फार्मच्या बाबतीत, अशी परिस्थिती असू शकते की सोलर फार्म समुदायाच्या वापरापेक्षा जास्त ऊर्जा निर्माण करू शकते, त्यामुळे उर्जा अधिशेष निर्माण होईल.ही अतिरिक्त ऊर्जा नंतर स्मार्ट ग्रीडमध्ये वितरीत केली जाऊ शकते, ज्यामुळे दूरच्या वीज प्रकल्पांची मागणी कमी होण्यास मदत होते.

या प्रकरणात, दिवसाच्या वेळी सौर फार्ममधून ऊर्जा मुख्य गैर-समुदाय ग्रिडकडे वाहते, परंतु जेव्हा सौर फार्म निष्क्रिय असते तेव्हा ऊर्जा मुख्य ग्रीडमधून त्या समुदायाकडे वाहते.या द्वि-दिशात्मक ऊर्जा प्रवाहाचे पॉवर डिस्ट्रिब्युशन अल्गोरिदमद्वारे परीक्षण आणि ऑप्टिमाइझ केले जाऊ शकते हे सुनिश्चित करण्यासाठी की वापरादरम्यान कोणत्याही वेळी कमीतकमी ऊर्जा वाया जाते.

५.वापरकर्ता सहभाग

द्वि-दिशात्मक वितरण आणि विकेंद्रित ग्रीड सीमांसह स्मार्ट ग्रिड पायाभूत सुविधांमध्ये, वापरकर्ते मायक्रो-जनरेटर म्हणून कार्य करण्यास सक्षम आहेत.उदाहरणार्थ, वैयक्तिक घरे स्टँड-अलोन फोटोव्होल्टेइक सोलर सिस्टमसह सुसज्ज असू शकतात जी वापरात असताना वीज निर्माण करतात.जर निवासी PV प्रणाली जास्त ऊर्जा निर्माण करत असेल, तर ही ऊर्जा मोठ्या ग्रिडवर दिली जाऊ शकते, ज्यामुळे मोठ्या केंद्रीकृत पॉवर प्लांटची गरज कमी होते.

स्मार्ट ग्रिडचे महत्त्व

मॅक्रो इकॉनॉमिक स्तरावर, स्मार्ट ग्रिड्स विजेचा वापर कमी करण्यासाठी महत्त्वपूर्ण आहेत.अनेक स्थानिक उपयोगिता प्रदाते आणि सरकारे स्मार्ट ग्रिड्सचा अवलंब करण्यात सहभागी होण्यासाठी उदार आणि आक्रमक उपाय ऑफर करतात कारण ते आर्थिक आणि पर्यावरणीयदृष्ट्या फायदेशीर आहे.स्मार्ट ग्रिडचा अवलंब करून, ऊर्जा उत्पादनाचे विकेंद्रीकरण केले जाऊ शकते, अशा प्रकारे ब्लॅकआउटचा धोका दूर केला जाऊ शकतो, वीज प्रणाली ऑपरेटिंग खर्च कमी होतो आणि अनावश्यक उर्जेचा अपव्यय दूर होतो.