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होम बैटरी स्टोरेज समाधान अतिरिक्त बिजली को संग्रहित करते हैं, चाहे वह बिजली ग्रिड से हो या सौर पैनल जैसे नवीकरणीय स्रोतों से, ताकि आवश्यकता पड़ने पर उसका उपयोग किया जा सके। इस सेटअप में आमतौर पर कई घटक एक साथ काम करते हैं: बैटरी पैक स्वयं, एक इन्वर्टर जो दिष्ट धारा को प्रत्यावर्ती धारा में परिवर्तित करता है, और जिसे बैटरी प्रबंधन प्रणाली (BMS) कहा जाता है। यह BMS सुरक्षा सुनिश्चित करते हुए सभी चीजों को कुशलतापूर्वक चलाने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। लिथियम आयन बैटरी अधिकांश नए इंस्टॉलेशन के लिए जाने-माने विकल्प बन गई हैं क्योंकि वे कम जगह लेती हैं और पुराने लेड एसिड विकल्पों की तुलना में काफी लंबे समय तक चलती हैं। बदलाव की आवश्यकता होने से पहले वे आमतौर पर तीन से पांच गुना अधिक चार्ज चक्र प्रदान करती हैं, जिससे उच्च प्रारंभिक लागत के बावजूद लंबे समय में वे काफी अधिक लागत प्रभावी बन जाती हैं।
जब बिजली ग्रिड बंद हो जाता है, तो घर की बैटरी बैकअप लगभग तुरंत काम करना शुरू कर देती है, आमतौर पर उन पुराने पोर्टेबल जनरेटर्स की तुलना में तेजी से जिन पर लोग अभी भी निर्भर हैं। अधिकांश 10kWh प्रणाली लगभग 12 से 24 घंटे तक चलती रहेंगी, जिसमें फ्रिज का संचालन, महत्वपूर्ण चिकित्सा उपकरण और बुनियादी प्रकाश आवश्यकताओं जैसी आवश्यक चीजों को शामिल किया जाता है। लिथियम आयन संस्करण भी बहुत अधिक कुशल होते हैं, जो लीड एसिड विकल्पों की तुलना में लगभग 90 से 95% तक की राउंड ट्रिप दक्षता प्राप्त करते हैं जो केवल 70 से 85% तक होती है। इससे लिथियम बैटरियां आपातकाल के दौरान भरोसेमंद बिजली की आवश्यकता वाले घरों के लिए बहुत बेहतर विकल्प बन जाती हैं, विशेष रूप से उन क्षेत्रों में जहां वर्ष भर नियमित रूप से बिजली कटौती होती है।
अधिकांश घर जो बैटरियाँ स्थापित करते हैं, लिथियम आयरन फॉस्फेट (LFP या LiFePO4) तकनीक को चुनते हैं क्योंकि इन पैक्स का बाजार में लगभग 90% हिस्सेदारी है। ये 150 से 200 वाट-घंटा प्रति किलोग्राम की ऊर्जा घनत्व के साथ काफी शक्तिशाली होते हैं, मानक सौर इन्वर्टर्स के साथ बहुत अच्छा काम करते हैं, और मूल रूप से हमेशा के लिए चलते हैं - हम 6,000 चार्ज चक्रों की बात कर रहे हैं जो प्रतिदिन उपयोग करने पर लगभग 10 से 15 वर्षों तक चलते हैं। LFP को अन्य विकल्पों की तुलना में इतना आकर्षक बनाने वाली बात यह है कि वे कितने सुरक्षित हैं। रसायन अन्य विकल्पों की तरह आसानी से आग नहीं पकड़ता। इसके अलावा ये कई प्रतिस्पर्धियों की तुलना में हिमायत तापमान को बेहतर ढंग से संभालते हैं और निरंतर चलने वाली जटिल शीतलन प्रणाली की आवश्यकता नहीं होती, जो आवासीय स्थापना के लिए धन और स्थान दोनों की बचत करता है जहाँ स्थापना क्षेत्र सीमित हो सकता है।
हालांकि लेड एसिड बैटरियों की प्रारंभिक लागत 50—70% कम होती है ($200—$400/किलोवाट-घंटा), फिर भी इनका जीवन केवल 500—1,000 चक्रों तक सीमित रहता है और इनकी आर-पार दक्षता (70—80%) कम होती है। इन्हें नियमित रखरखाव की आवश्यकता होती है और यदि 50% से अधिक निर्वहन कर दिया जाए तो ये तेजी से क्षतिग्रस्त हो जाती हैं, जिससे इनकी दैनिक सौर चक्रण के लिए उपयुक्तता सीमित रह जाती है और इन्हें केवल आपातकालीन बैकअप के रूप में उपयोग किया जाता है।
सोडियम सल्फर बैटरियां गर्म चलती हैं, आमतौर पर 300 से 350 डिग्री सेल्सियस के बीच, जो किसी भी मानक से काफी तीव्र है। वे अच्छी थर्मल स्थिरता बनाए रखते हुए लगभग 80 से 85 प्रतिशत दक्षता प्राप्त करती हैं, लेकिन इन विशेषताओं के कारण इनका उपयोग अधिकतर प्रयोगशाला के वातावरण तक ही सीमित रहता है, घरेलू उपयोग में नहीं। रेडॉक्स फ्लो बैटरियों की बात करें, तो ये 20,000 से अधिक चार्ज चक्रों के उत्कृष्ट जीवनकाल के साथ खड़ी होती हैं और छह से बारह घंटे या उससे अधिक समय तक की लंबी डिस्चार्ज अवधि को संभाल सकती हैं। हालाँकि, इनकी कीमत प्रति किलोवाट घंटे 500 से 1,000 डॉलर के बीच होती है, और इन्हें काफी जगह की आवश्यकता होती है, जिसके कारण ये व्यक्तिगत घरेलू स्थापना की तुलना में व्यावसायिक सुविधाओं या माइक्रोग्रिड जैसे बड़े पैमाने के संचालन के लिए अधिक व्यावहारिक होती हैं।
| मीट्रिक | लिथियम-आयन (LFP) | लीड एसिड | रेडॉक्स फ्लो |
|---|---|---|---|
| राउंड-ट्रिप दक्षता | 95—98% | 70—80% | 75—85% |
| चक्र जीवन | 6,000+ | 500—1,000 | 20,000+ |
| रखरखाव | कोई नहीं | मासिक जांच | तिमाही तरल |
| आग का खतरा | कम | मध्यम | नगण्य |
एलएफपी बैटरियां घरेलू उपयोग के लिए सबसे अच्छा संतुलन प्रदान करती हैं—मेंटेनेंस-मुक्त संचालन, उच्च दक्षता, और लीड एसिड सिस्टम की तुलना में दोगुना कार्यात्मक जीवनकाल।
घरेलू ऊर्जा खपत इष्टतम बैटरी क्षमता निर्धारित करती है। औसत अमेरिकी घर प्रति दिन 25—35 kWh का उपयोग करता है, लेकिन आवश्यक भंडारण उपयोग लक्ष्यों पर निर्भर करता है:
| उपयोग परिदृश्य | प्रस्तावित क्षमता | मुख्य अनुप्रयोग |
|---|---|---|
| बैकअप आवश्यकताएँ | 5—10 kWh | रेफ्रिजरेटर, बल्ब, इंटरनेट |
| आंशिक ऊर्जा स्थानांतरण | 10—15 kWh | शाम की बिजली की आवश्यकता, एचवीएसी |
| पूर्ण सौर भंडारण | 15+ kWh | पूरे घर के लिए, कई दिनों तक बैकअप |
लिथियम-आयन प्रणालियों को उनकी मापनीयता और उच्च दक्षता के कारण प्राथमिकता दी जाती है।
बैटरी क्षमता (kWh) यह निर्धारित करती है कि आप उपकरणों को कितनी देर तक चला सकते हैं; शक्ति रेटिंग (kW) यह तय करती है कि कितने उपकरण एक साथ चल सकते हैं। उदाहरण के लिए, 5kWh की बैटरी जिसका आउटपुट 5kW है, 10kWh बैटरी जो 3kW पर रेटेड है, की तुलना में अधिक तात्कालिक शक्ति प्रदान करती है। अपने सबसे अधिक भार वाले उपकरणों के अनुसार निरंतर निर्वहन दर का मिलान करें:
अपनी प्रणाली का आकार सही ढंग से निर्धारित करने के लिए:
एक घर जो दैनिक 30 किलोवाट-घंटा का उपयोग करता है और 8 किलोवाट की शिखर मांग है, उसे 10 किलोवाट आउटपुट वाली 15 किलोवाट-घंटा बैटरी से लाभ होता है। मॉड्यूलर सिस्टम भविष्य में ऊर्जा की आवश्यकता बढ़ने के साथ विस्तार की अनुमति देते हैं।
सौर ऊर्जा और बैटरी प्रणाली छत पर लगे पैनलों और घरेलू भंडारण इकाइयों को एक साथ लाती है, ताकि लोग अतिरिक्त सौर ऊर्जा को उपयोगिता कंपनी को वापस भेजने के बजाय अपने पास रख सकें। अधिकांश आधुनिक स्थापनाएँ LiFePO4 बैटरी का उपयोग करती हैं, साथ ही विशेष संकर इन्वर्टर्स का भी उपयोग करती हैं जो दोनों कार्य एक साथ कर सकते हैं। ये उपकरण पैनलों से प्राप्त प्रत्यक्ष धारा (डीसी) को सामान्य घरेलू बिजली में परिवर्तित करते हैं और एक साथ ही बैटरी बैंक में अतिरिक्त ऊर्जा का भंडारण करते हैं। ग्रिड पर निर्भरता को कम करने में इसकी कितनी सहायता होती है, यह कई कारकों पर निर्भर करते हुए काफी भिन्न हो सकता है। कुछ अध्ययनों से पता चलता है कि बिजली की दरें अधिकतम होने के समय, गृह मालिक बाहरी बिजली स्रोतों पर अपनी निर्भरता को चालीस प्रतिशत से लेकर अस्सी प्रतिशत तक कम कर सकते हैं। बेशक, वास्तविक परिणाम स्थानीय परिस्थितियों और उपकरणों की गुणवत्ता पर भी भारी मात्रा में निर्भर करते हैं।
लगभग 2015 के बाद से सौर स्थापनाएँ आमतौर पर एसी कपलिंग के माध्यम से जुड़ने पर बैटरियों के साथ अच्छी तरह से काम करती हैं, जिसका मूल रूप से अर्थ है बैटरी को सीधे मुख्य विद्युत पैनल में प्लग करना। हालाँकि, उन पुराने सेटअप्स के लिए जिनमें स्ट्रिंग इन्वर्टर हैं, चीजें थोड़ी जटिल हो जाती हैं। गृह मालिकों को पूरी तरह से एक और इन्वर्टर स्थापित करने की आवश्यकता हो सकती है या फिर इन नए हाइब्रिड मॉडल में से एक में बदलना पड़ सकता है जो बिजली प्रवाह की दोनों दिशाओं को संभाल सकते हैं। अच्छी खबर यह है कि अधिकांश लोग पाते हैं कि अपग्रेड करने पर उनका पैसा काफी अच्छे ढंग से वापस आ जाता है। अध्ययनों से पता चलता है कि लगभग 8 से 12 वर्षों में बिजली के बिलों में कमी और बिजली आउटेज के दौरान बैकअप पावर के कारण लागत का लगभग आधा से तीन-चौथाई हिस्सा वापस आ जाता है। घरों को अधिक स्वावलंबी बनाने के लिए यह काफी अच्छा है।
जब यह सुनिश्चित करने की बात आती है कि सब कुछ ठीक से काम कर रहा है, तो पहले कुछ मूल बातों की जाँच करनी चाहिए। वोल्टेज मिलान की आवश्यकता होती है, आमतौर पर मानक उपाय के रूप में लगभग 48 वोल्ट के आसपास। घटकों के बीच शक्ति रेटिंग्स को भी सही ढंग से मिलाना चाहिए। उदाहरण के लिए, जब कोई व्यक्ति 13.5 किलोवाट-घंटे ऊर्जा धारण क्षमता वाली बैटरी भंडारण प्रणाली के साथ 10 किलोवाट की सौर पैनल स्थापना करता है। यहां सही प्रकार का इन्वर्टर लगातार सात से दस किलोवाट तक का प्रबंधन करेगा, बिना अति ताप या विफलता के। आजकल कई लोग संकर इन्वर्टर को पसंद करते हैं क्योंकि वे एक साथ कई कार्य करते हैं - एक ही उपकरण से सूर्य के प्रकाश को बिजली में परिवर्तित करना, बैटरियों में कितनी ऊर्जा संग्रहीत हो रही है, इसका प्रबंधन करना, और स्थानीय बिजली ग्रिड के साथ संचार करना। और CAN बस तकनीक जैसे खुले संचार मानकों को भी नज़रअंदाज़ न करें, जो विभिन्न निर्माताओं के विभिन्न उपकरणों को वास्तव में सुचारू रूप से एक साथ काम करने में मदद करते हैं, बजाय भविष्य में सिरदर्द पैदा करने के।
एक परिवार ने 10 kW की सौर व्यवस्था के साथ 15 kWh की बैटरी भंडारण इकाई स्थापित की और उनकी बिजली ग्रिड पर निर्भरता में तेजी से कमी आई - वार्षिक रूप से केवल 17% तक। गर्म गर्मियों के महीनों के दौरान, वे दोपहर में उत्पादित अतिरिक्त सौर ऊर्जा को भंडारित कर पाए और शाम को एयर कंडीशनर चलाने के समय उसका उपयोग किया, जिससे उन्हें महंगे पीक दर के बिलों पर हर महीने लगभग 220 डॉलर की बचत हुई। सर्दियों के दौरान भी परिस्थितियाँ काफी बदल गईं। सुबह के समय हीटिंग की आवश्यकताओं के लिए विशेष रूप से कुछ बैटरी ऊर्जा आरक्षित रखकर, उनकी अपनी बिजली का उपभोग करने की क्षमता लगभग 30% से बढ़कर लगभग 70% तक पहुँच गई। पूरे पैकेज की प्रारंभिक लागत 18,000 डॉलर थी, लेकिन उपयोगिता दरों पर बचत और इस तरह के हरित निवेश के लिए उपलब्ध कुछ अच्छे संघीय कर श्रेय के कारण यह लागत वसूली करना शुरू कर चुका है।
क्षमता और तकनीक के आधार पर आवासीय बैटरी प्रणाली की प्रारंभिक लागत 10,000 से 20,000 डॉलर के बीच होती है। 2020 के बाद से लिथियम-आयन उत्पादन में प्रगति और बढ़ते अपनाने के कारण कीमतों में 40% की गिरावट आई है। कई क्षेत्रों में संघीय कर श्रेय और स्थानीय छूट स्थापन लागत का 30—50% कवर करते हैं, जिससे शुद्ध खर्च में काफी कमी आती है।
सौर ऊर्जा और भंडारण वाले घर के मालिक उच्च दर वाले क्षेत्रों में मासिक बिल में 100 से 300 डॉलर तक की कमी करते हुए पीक-टाइम ग्रिड उपयोग का 60—90% से बचत करते हैं। दिन के समय सौर ऊर्जा को भंडारित करके और महंगी शाम के दर अवधि के दौरान उसका उपयोग करने से—जिसे ऊर्जा अर्बिट्राज के रूप में जाना जाता है—परिवार अपनी ऊर्जा लागत पर अधिक नियंत्रण प्राप्त करते हैं।
अधिकांश प्रणालियाँ 7—12 वर्षों में ब्रेकईवन पर पहुँच जाती हैं, जो निम्नलिखित से प्रभावित होती हैं:
2024 के एक अध्ययन में पाया गया कि बैटरी के मालिकों में से 68% ने अपने निवेश को उम्मीद से तेज़ी से वसूल किया, जिसका कारण बचत और लचीलेपन के फायदे का संयोजन था।
उन क्षेत्रों में रहने वाले घर के मालिक जहां बिजली की दरें समय-आधारित होती हैं या बिजली आपूर्ति अनियमित होती है, उन्हें बैटरी भंडारण स्थापित करने से न केवल वित्तीय रूप से बल्कि व्यावहारिक रूप से भी लाभ होता है। लगभग तीन साल से इन प्रणालियों का उपयोग कर रहे लोगों में से लगभग 72% का कहना है कि वे इनसे संतुष्ट हैं, मुख्य रूप से इसलिए कि उनके मासिक बिल स्थिर रहते हैं और बिजली जाने पर उन्हें ज्यादा चिंता नहीं होती। बेशक, ठोस अवस्था बैटरी जैसी नई तकनीक भविष्य में चीजों को और बेहतर बना सकती है, लेकिन अभी तक अधिकांश लोग लिथियम आयन सेटअप से अच्छे परिणाम प्राप्त कर रहे हैं। ये प्रणालियाँ आज इतनी अच्छी तरह से काम करती हैं कि घरेलू उपयोगकर्ताओं को बिना जेब पर भार डाले ग्रिड पर निर्भरता कम करने में मदद मिलती है।