भारतातील मायक्रोग्रीड साठी वापरल्या जाणाऱ्या बॅटरींची योग्य निवड करण्यासाठी संशोधकांनी नवीन पद्धती विकसित केली
वीजनिर्मिती आवश्यकतेपेक्षा कमी होत असल्याने, भारतात बऱ्याच ठिकाणी वीज पुरवठा वारंवार खंडित होणे नेहमीचे झाले आहे. स्थानिक ऊर्जा स्रोतांचा उपयोग करून विजेची ही तूट आपण भरून काढू शकतो. सौर आणि पवन ऊर्जेसारखे नूतनीकरणक्षम व स्थानिक ऊर्जास्रोत हे ऊर्जानिर्मितीकरिता उत्तम पर्याय असले तरी त्यांपासून ऊर्जानिर्मिती ही ऋतू, हवामान आणि दिवसाची ठराविक वेळ यांवर अवलंबून असते. हे ऊर्जास्रोत एकमेकांना जोडून ऊर्जा संचित करण्याची सोय असलेले ‘मायक्रोग्रिड’ तयार केल्यास वीज पुरवठ्याचा प्रश्न सुटू शकतो. मुबलक प्रमाणात ऊर्जा संचित करून सतत वीज पुरवठा करण्यासाठी बॅटरीची आवश्यकता भासते. सध्या नव-नवीन तंत्रज्ञानावर आधारित पुष्कळशा बॅटरी उपलब्ध असताना सर्वात योग्य बॅटरी कशी निवडावी हा प्रश्न उभा राहतो. बॅटरीची किंमत, ऊर्जा कार्यक्षमता आणि पर्यावरणावरील परिणाम अशा निरनिराळ्या घटकांचा विचार करून मुंबईस्थित भारतीय तंत्रज्ञान संस्थे मधील संशोधकांनी विविध बॅटरींचा तुलनात्मक अभ्यास करून योग्य बॅटरी निवडण्याची पद्धती विकसित केली आहे.
सध्याच्या घडीला लीड–ऍसिड, लिथियम आयन, निकेल–मेटल हायड्राइड, निकेल कॅडमियम, सोडियम सल्फर, व लिथियम सल्फर यांसारख्या विस्तृत श्रेणीच्या बॅटरी बाजारामध्ये उपलब्ध आहेत. बॅटरीची निवड करण्याचा एक निकष म्हणजे बॅटरीची किंमत. पण प्रत्येक बॅटरीसाठी वापरलेल्या तंत्रज्ञानाचे फायदे वेगवेगळे देखील असतात. उदाहरणार्थ, लीड–ऍसिड बॅटरी स्वस्त असतात व व्यापक प्रमाणात वापरण्यात येतात. लिथियम आयन बॅटरी अधिक टिकाऊ असून सुरक्षतेच्या बाबतीत देखील वरचढ असतात, निकेल–मेटल हायड्राइड बॅटरीज उच्च विद्युतप्रवाह पुरवितात तर कॅडमियम बॅटरीज जास्त वेळा चार्ज/ डिस्चार्ज करता येतात आणि त्या कार्यान्वित राहू शकतात अश्या तापमानाचा आवाका मोठा असतो.
तंत्रज्ञानातील प्रगतीमुळे विविध अत्याधुनीक वैशिट्ये असणाऱ्या बॅटरीज तुलनीय दरात उपलब्ध आहेत. अशावेळी व्यापक दृष्टिकोन ठेवणे योग्य असते. या संशोधनाच्या परिणामांच्या संदर्भात संशोधक म्हणाले की, "तुलना करण्याचा किंमत हा नक्कीच एक महत्वाचा निकष आहे, पण देश नूतनीकरणक्षम ऊर्जा वापरणारी पर्यावरणपूरक उपकरणे वापरण्याच्या मार्गावर असताना अश्या पद्धतीचे अभ्यास प्रमुख भूमिका निभावतील."
प्रा. रंगन बॅनर्जी आणि प्रा. प्रकाश घोष यांच्या मार्गदर्शनाखाली संशोधकांनी सौर ऊर्जा व बॅटरीवर आधारित सोलार ग्रीड साठी जीवन चक्र मूल्यांकन (लाईफ सायकल असेसमेंट) हे तंत्र वापरून उपरोक्त नमूद केलेल्या सहा बॅटरी तंत्रज्ञानाचे मूल्यांकन केले आहे. ह्या तंत्रामध्ये कोणत्याही उत्पादनांचे, प्रक्रियेचे किंवा उपक्रमाचे त्यांच्या संपूर्ण जीवनचक्रात त्यांचा पर्यावरणावर कसा परिणाम होतो याचा अभ्यास केला जातो.
या बॅटरी वापरून उभ्या केलेल्या आधारित मायक्रोग्रीडच्या विविध घटकांची निर्मिती, वाहतूक आणि निचरा करताना लागणारी ऊर्जा व कार्बनचे उत्सर्जन, याचा आढावा भारतीय परिस्थितीनुसार संशोधकांनी या अभ्यासात घेतला. एका शहरातील ३० घरांच्या संकुलाला दररोज तीन तास वीज पुरवठा करण्याच्या हिशोबाने या मायक्रोग्रीडची रचना करण्यात आली होती.
"ऊर्जेच्या रूपातील परतफेड तपासण्यासाठी प्रत्यक्ष व अप्रत्यक्ष रूपात झालेला ऊर्जेचा वापर आणि निर्मिती यावर आधारित सध्याच्या तंत्रज्ञानाचा अभ्यास करण्यात आला आहे. विविध पर्यायांचे मूल्यांकन करण्यासाठी कार्बन फूटप्रिंटवर आधारित अभ्यास देखील करण्यात आला आहे. भारताच्या संदर्भात असे अभ्यास महत्त्वाचे आहेत आणि म्हणूनच हे सर्व निर्धारण भारताशी संबंधित आहेत", असे या संशोधनाचे लेखक प्रा. बॅनर्जी यांनी सांगितले.
संशोधकांना असे आढळून आले की सर्व सहा बॅटरी मायक्रोग्रीड प्रणालींमध्ये, यंत्रणेच्या घटकांचे उत्पादन, वाहतूक आणि उत्पादनासाठी वापरलेली ऊर्जा पाच वर्षांच्या आत मायक्रोग्रिड प्रणालीच्या ऊर्जा उत्पादनाद्वारे पुन्हा मिळवण्यात आली. यालाच ऊर्जा पुन्हा मिळविण्याचा कालावधी देखील म्हणतात. हा कालावधी लिथियम आयन बॅटरीसाठी सर्वात कमी म्हणजे २.६ वर्षे तर सोडिअम सल्फर बॅटरीसाठी सर्वात जास्त म्हणजे ४.३ वर्षे असा आहे. या प्रणालीमधून दर वर्षी किती ऊर्जा परत मिळविली जाते याचे मोजमाप करण्यासाठी संशोधकांनी निव्वळ ऊर्जा गुणोत्तर (नेट एनर्जी रेशो, एनइआर) देखील मांडला आहे. सर्वोत्तम एनईआर लिथियम-आयन बॅटरीचा (६.६) आढळून आला. या मूल्याचा अर्थ असा की प्रतिवर्षी ऊर्जा उत्पादन हे प्रतिवर्षी मायक्रोग्रीड प्रणालीच्या कार्यासाठी लागणाऱ्या सरासरी ऊर्जेच्या ६.६ पट आहे.
मायक्रोग्रिड प्रणालीतील घटकांचे उत्पादन करताना तसेच वाहतूक आणि निर्मिती दरम्यान सरासरी प्रति वर्ष किती कार्बन डायऑक्साईड उत्सर्जित होतो हे कार्बन डायऑक्साईड उत्सर्जन घटक (कार्बन डायऑक्साईड एमिशन फॅक्टर) दर्शवतो. संशोधकांनी या अभ्यासात वेगवेगळ्या बॅटरीसाठी कार्बन डायऑक्साईड उत्सर्जन घटक काढला. त्यांना असे आढळले कि सोडियम सल्फर बॅटरीचा कार्बन डायऑक्साईड उत्सर्जन घटक सर्वात जास्त असून निकेल कॅडमियम बॅटरीचा कार्बन डायऑक्साईड उत्सर्जन घटक कमीत कमी आहे.
संशोधकांनी असेही सुचवले की चांगल्या प्रतीच्या बॅटरीची निवड करण्यासाठी उपयुक्त माहिती पुरविण्याव्यतिरिक्त, या अभ्यासाचा उपयोग बॅटरी आणि मायक्रोग्रीड प्रणालीच्या घटकांचे उत्पादन आणि वाहतूक पद्धतींमध्ये सुधारणा करण्यासाठी देखील केला जाऊ शकतो.
बॅटरी तंत्रज्ञान निवडताना त्याचा ऊर्जा परतफेड काळ २.५ वर्षांपेक्षा कमी, निव्वळ ऊर्जा गुणोत्तर (एनइआर)५ पेक्षा जास्त आणि ०.५ कि.ग्रॅ. कार्बन डायऑक्साईड प्रति किलो वॉट पेक्षा कमी असलेली बॅटरी हा योग्य पर्याय ठरू शकतो असे संशोधक सुचवतात.
संशोधकांच्या मतानुसार, या संशोधनाचा प्राथमिक उद्देश हा सरकारी तसेच खाजगी क्षेत्रातील ग्राहकांनी किंमतीच्या पलीकडे विचार करून शाश्वत अशा पर्यावरणस्नेही तंत्रज्ञानाची निवड करावी असा आहे. संशोधकांना यापुढे अशाच तऱ्हेचा अभ्यास पवनचक्क्या व इतर नवीकरण योग्य ऊर्जा प्रणालींसाठी करण्याची इच्छा आहे.