آف گرڈ سورج کی روشنی کے نظاموں میں ٹرانسفارمر کا بے بوجھ نقصان: اس کی اہمیت کیوں ہے

آف گرڈ فوٹو وولٹائک اور اسٹوریج منصوبوں میں، بہت سے لوگ فوٹو وولٹائک ماڈیولز اور توانائی ذخیرہ بیٹریوں کے انتخاب پر توجہ دیتے ہیں، لیکن ایک “پوشیدہ سیاہ سوراخ ”کو نظرانداز کر دیتے ہیں جو 24 گھنٹے روزانہ بجلی کا استعمال کرتا ہے —ترانسفرمر ’جو بے بوجھ نقصان ہے۔ گرڈ کنیکٹڈ منصوبوں میں، ٹرانسفارمر عام طور پر صرف دن کے اوقات میں کام کرتے ہیں، اس لیے بے بوجھ نقصان کا اثر محدود ہوتا ہے۔ لیکن آف گرڈ منصوبوں میں، ٹرانسفارمر کو 24 گھنٹے روزانہ بس سے جڑے رہنے کی ضرورت ہوتی ہے، اور بے بوجھ نقصان کا “پورے دن کا ذخیرہ اثر ”تیزی سے بڑھ جاتا ہے۔ یہ ایک ایسا اخراج ہے جس کا حساب ہر آف گرڈ منصوبہ تیار کرنے والے کو غور سے لگانا چاہیے۔

1. بے بوجھ نقصان آف گرڈ نظاموں میں گرڈ کنیکٹڈ نظاموں کے مقابلے میں زیادہ “مہلک ”کیوں ہے؟

1.1 کام کرنے کی حالتوں میں بنیادی فرق

گرڈ سے منسلک فوٹو وولٹائک: ٹرانسفارمر دن کی روشنی کے ساتھ شروع اور بند ہوتا ہے، جو روزانہ تقریباً 10 گھنٹے کام کرتا ہے۔ –رات کو اسے بس سے منفصل کیا جا سکتا ہے۔

آف گرڈ فوٹو وولٹائک/ذخیرہ کرنے کا نظام: ٹرانسفارمر نظام سے 24 گھنٹے روزانہ منسلک رہتا ہے، جو وولٹیج کو تبدیل کرنے اور علیحدگی فراہم کرنے کا کام انجام دیتا ہے۔ اسے بند نہیں کیا جا سکتا۔ آف گرڈ نظاموں میں ہلکے لوڈ اور بے لوڈ کی حالتوں میں زیادہ نقصانات نظام کی معیشت کو محدود کرنے والی بنیادی رکاوٹ بن گئے ہیں۔

1.2 کا “وقت کا ایمپلی فائر ”بے لوڈ نقصان کا اثر

بے لوڈ نقصان کا فارمولا بہت سادہ ہے: سالانہ بے لوڈ نقصان کی بجلی = P ₀ (بے بوجھ نقصان کلو واٹ میں) ×8,760 گھنٹے .

گرڈ سے منسلک منصوبوں میں، بے بوجھ نقصان کل نقصان کا صرف ایک چھوٹا سا حصہ ہوتا ہے۔ لیکن آف گرڈ منصوبوں میں لوڈ کی شرح زیادہ وسیع حد تک اتار چڑھاؤ کا شکار ہوتی ہے اور بے بوجھ وقت لمبا ہوتا ہے، اس لیے بے بوجھ نقصان کل نقصان کا کافی بڑا حصہ بن جاتا ہے۔ صنعتی اعداد و شمار سے پتہ چلتا ہے کہ ٹرانسفارمر کا بے بوجھ نقصان کل درجہ بندی شدہ نقصان کا تقریباً 20 فیصد ہوتا ہے۔ –30 فیصد ہوتا ہے۔ جب ٹرانسفارمر کی گنجائش زیادہ ہو اور وہ طویل عرصے تک کم لوڈ پر چلے، تو بے بوجھ نقصان کل نقصان کے 60 فیصد سے زائد ہو سکتا ہے۔

1.3 کا “برقی توانائی کے ذرائع کی قلت ”آف گرڈ منصوبوں میں

آف گرڈ منصوبوں میں، ہر کلو واٹ گھنٹہ فوٹو وولٹائک پینلز یا ڈیزل جنریٹرز سے حاصل ہوتا ہے۔ دور دراز علاقوں میں ڈیزل جنریشن کی فی کلو واٹ گھنٹہ لاگت آسانی سے 3 روپے سے تجاوز کر جاتی ہے، اور مجموعی لاگت فی کلو واٹ گھنٹہ 4.1 روپے تک بڑھ سکتی ہے۔ دور دراز غیر ملکی کانوں میں، ڈیزل جنریشن کی لاگت 0.4 سے 1.0 امریکی ڈالر فی کلو واٹ گھنٹہ تک پہنچ سکتی ہے، جو گرڈ برقیت کی لاگت سے چار سے پانچ گنا زیادہ ہے۔ بے بوجھ نقصان –1.0 امریکی ڈالر فی کلو واٹ گھنٹہ، 4 –5 گنا گرڈ برقیت کی لاگت سے زیادہ ہے۔ بے بوجھ نقصان “قیمتی بجلی، ”نہیں “سستی بجلی، ”اس لیے اس کا معاشی اخراج مزید بڑھ جاتا ہے۔

2. بے بوجھ نقصان کے اجزاء کیا ہیں؟ —یہ کیسے “کھانا ”بجلی؟

2.1 بے بوجھ نقصان کی نوعیت

بے بوجھ نقصان (لوہے کا نقصان) بنیادی طور پر لوہے کے دل کے مواد پر منحصر ہوتا ہے۔ یہ آپریٹنگ لوڈ سے متعلق نہیں ہے اور جیسے ہی ٹرانسفارمر کو بجلی دی جاتی ہے، یہ پیدا ہو جاتا ہے۔ اس میں ہسٹیریسس نقصان اور گردشی رو نقصان شامل ہیں۔ آپ اسے ٹرانسفارمر کے طور پر سمجھ سکتے ہیں ’سیکنڈ “بنیادی متابولسم ”— جیسے ایک فون بھی تب بھی بجلی استعمال کرتا ہے جب آپ فون کال نہیں کر رہے ہوتے، اسی طرح ٹرانسفارمر بھی تب تک بے بوجھ نقصان پیدا کرتا رہتا ہے جب تک اسے بجلی فراہم کی جا رہی ہو۔

2.2 لوہے کا مرکزی مواد فیصلہ کن عامل ہے

روایتی ٹرانسفارمرز عام سلیکون سٹیل شیٹس استعمال کرتے ہیں، اس لیے بے بوجھ نقصانات بلند رہتے ہیں۔ غیر مرئی مِشْرَب (امورفس) ایلوئے ٹرانسفارمرز کا لوہے کا نقصان روایتی سلیکون سٹیل کے مرکز والے ٹرانسفارمرز کے مقابلے میں 70% کم ہوتا ہے۔ –حالیہ نسل کے گریڈ 1 سلیکون سٹیل خشک قسم کے ٹرانسفارمرز کے مقابلے میں، تازہ ترین انتہائی کارآمد غیر مرئی مِشْرَب (امورفس) ایلوئے ٹرانسفارمرز بے بوجھ نقصانات کو 65.2% تک کم کر دیتے ہیں۔

2.3 آف-گرڈ صورتحال میں خاص چیلنجز

آف-گرڈ نظام اکثر بار بار اُچھی اور کم لوڈ کے دورے کا سامنا کرتے ہیں، جس کی وجہ سے ٹرانسفارمر کے مقناطیسی سرکٹ کی استحکام پر زیادہ طلب پڑتی ہے۔ ہلکے لوڈ اور بے بوجھ کے دوران بھی بے بوجھ نقصانات بجلی کا استعمال جاری رکھتے ہیں، اور یہی وہ وقت ہوتے ہیں جب آف-گرڈ نظاموں میں توانائی کی ذخیرہ اکثر سب سے زیادہ دباؤ میں ہوتی ہے۔ “تنگی ”انتہائی صورتحال میں، آف-گرڈ نظاموں میں بے بوجھ نقصانات کی وجہ سے پی وی اور ذخیرہ صلاحیت میں اضافہ کرنا پڑ سکتا ہے تاکہ نقصانات کی وجہ سے کم ہونے والی فراہمی کی صلاحیت کو برابر کیا جا سکے۔ “کھائے جانے والے ”نقصانات کی وجہ سے۔

3. ایک معاشی حساب جسے آپ نظرانداز نہیں کر سکتے

3.1 سالانہ بجلی کی مصرف کا حساب لگانے کا ماڈل

1,000 kVA ٹرانسفارمر کو ایک مثال کے طور پر لیا جا رہا ہے۔ بجلی کی کارکردگی کے درجے کے مطابق بے بوجھ نقصانات میں قابلِ ذکر فرق آتا ہے:

نوٹ: سالانہ بے بوجھ بجلی = بے بوجھ نقصان ×8,760 گھنٹے۔ اصل اعداد و شمار مصنوعات کے ماڈل اور لوڈ ریٹ کے لحاظ سے مختلف ہوتے ہیں۔

گریڈ 3 سے گریڈ 1 میں اپ گریڈ کرنا تقریباً بچاتا ہے سالانہ 15,000 یوانِ چینی صرف بے بوجھ نقصان سے ڈیزل بیک اپ کے اخراجات میں۔

3.2 زندگی کے دوران کل لاگت (LCOE) کا نقطہ نظر

اگرچہ گریڈ 1 کے ٹرانسفارمرز کی ابتدائی لاگت زیادہ ہوتی ہے، لیکن ان کا بے بوجھ نقصان 30 فیصد –50 فیصد کم ہوتا ہے، جو 25 سالہ آپریٹنگ دوران بجلی کی لاگت میں بڑی مقدار میں بچت کرتا ہے۔ مثال کے طور پر، SCB14 (گریڈ 1) کا موازنہ SCB11 (گریڈ 2) سے کرنے پر سالانہ بجلی کی بچت 20,000 کلو واٹ گھنٹہ تک ہو سکتی ہے۔ گریڈ 1 کے باکس ٹائپ سبسٹیشن کی ابتدائی سرمایہ کاری زیادہ ہوتی ہے، لیکن آف گرڈ منصوبوں میں بجلی کی لاگت میں بچت خریداری کی قیمت کے فرق سے کہیں زیادہ ہوتی ہے۔

3.3 “امپلیفیکیشن فیکٹر ”آف گرڈ منصوبوں میں

آف گرڈ منصوبوں میں بجلی کی قیمتیں (یا ڈیزل بیک اپ کے اخراجات) گرڈ سے منسلک بجلی کی قیمتوں سے کہیں زیادہ ہوتی ہیں۔ 3 یوانِ چینی فی کلو واٹ گھنٹہ کے ڈیزل بیک اپ کے اخراجات کے حساب سے، 1,000 کلو واٹ ایمپئیر کا گریڈ 1 ٹرانسفارمر تقریباً بچاتا ہے 75,000 رِن من بُو بے بوجھ نقصان کی بجلی کی لاگت میں پانچ سالوں تک گریڈ 3 ٹرانسفارمر کے مقابلے میں کمی –4.6 فیصد۔ یہ نقصانات آخرکار اضافی فوٹو وولٹائک یا ڈیزل صلاحیت کی ضرورت پیدا کرتے ہیں تاکہ ان کا تعوض کیا جا سکے۔

جِیانگسو یونیٹا ’آف گرِڈ بے بوجھ نقصان کے بہترین حل

4.1 لوہے کے دل کے مواد کی بہتری

جِیانگسو یونیٹا الیکٹرک ’ان کے فوٹو وولٹائک خاص باکس ٹائپ سبسٹیشنز مکمل کانسی کے گھیرے اور گریڈ 1 توانائی کی کارکردگی کے معیارات پر عمل کرتے ہیں۔ ایس سی بی 13/ایس 20 سیریز قومی معیار کے مقابلے میں بے بوجھ نقصان میں 25 فیصد سے زائد کمی کرتی ہے، اور 2,500 کلو واٹ ایمپئر ماڈل سالانہ 30,000 کلو واٹ آور سے زائد بچاتا ہے۔ بڑی صلاحیت والے باکس ٹائپ سبسٹیشنز کے لیے غیر بلوری میٹل کے لوہے کے دل کے اختیارات دستیاب ہیں، جو بے بوجھ نقصان کو اور 50 فیصد تک کم کرتے ہیں۔ ایس 20 سیریز زیادہ تر گزرے ہوئے سرد رولڈ سلیکون سٹیل کے دل کا استعمال کرتی ہے اور اعلیٰ درجے کا آکسیجن فری کانسی کے گھیرے استعمال کرتی ہے، جس سے بے بوجھ نقصان میں 15 فیصد کمی آتی ہے۔ –ایس 13 کے مقابلے میں 20 فیصد کم، جس کی کارکردگی عام لوڈ کی حدود میں 99 فیصد سے زائد ہے۔

4.2 لپیٹنے کے عمل کی بہتری

جیانگسو یونیٹا الیکٹرک مکمل کاپر لپیٹنے کے ڈیزائن پر زور دیتا ہے۔ لوڈ نقصان 25 فیصد ہے –الومینیم لپیٹنے کے مقابلے میں 30 فیصد کم، حرارت کا اخراج بہتر ہے، اور سروس کی عمر لمبی ہے۔ ایس سی بی13 سیریز آکسیجن فری کاپر اور پولی اِمِیڈ فلم کی لپیٹنے کا استعمال کرتی ہے، جس کی درجہ حرارت برداشت 220 °سیلسیئس ہے، جو عام کنڈکٹرز کے مقابلے میں اُچّی درجہ حرارت کے صدمے کو 10 سال تک زیادہ برداشت کرتی ہے۔ پیداوار میں، “ایک ہی ٹکڑے کا 5 یا 7 مرحلہ والی لیپ ”طریقہ استعمال کیا جاتا ہے تاکہ دانے کی ساخت کو بہتر بنایا جا سکے، جس سے ہسٹیریسس نقصان مؤثر طریقے سے کم ہوتا ہے۔ بے بوجھ نقصان 30 فیصد کم ہوتا ہے، اور لوڈ نقصان 10 فیصد سے زیادہ کم ہوتا ہے۔

4.3 منظر کے مطابق سازگار بنانا اور شدید ماحول کے لیے موافقت

آف گرڈ منصوبوں کو اکثر دور دراز علاقوں میں سخت ماحولیاتی حالات میں نصب کیا جاتا ہے۔ زھونگ مینگ الیکٹرک پہاڑوں، ساحلی نمک کے اسپرے اور ریگستان کے تیز ہواؤں جیسی پیچیدہ حالات کے لیے آئی پی54/آئی پی65 تحفظ اور سی5-ایم کوروزن تحفظ کے حل کو سازگار بناتا ہے، جو -40 سے مستحکم عمل کو یقینی بناتا ہے °C سے +55 °جے۔ بلندی کے مندرجات کے لیے، زھونگ مینگ مضبوط عزل + دوہری پرت کنڈینسیشن روکنے والی ساخت + ذہین درجہ حرارت کنٹرول سسٹم کو اپنی ضروریات کے مطابق تیار کرتا ہے۔ چنگھائی میں 3,800 میٹر سے زیادہ بلندی پر واقع ایک 200 میگاواٹ بلندی کا فوٹو وولٹائک منصوبہ دو سال تک بے رُک چل رہا ہے، جس کے دوران کوئی آلات کی ناکامی نہیں ہوئی۔

4.4 میدانی طور پر ثابت شدہ اعداد و شمار

جیانگسو یونیٹا کا ایک باکس ٹائپ سب اسٹیشن، جو 2013 میں چین کے شمال مغربی علاقے میں ایک بجلی کے اسٹیشن پر چالو کیا گیا تھا، اب بھی اپنی اصل قدر کے 95 فیصد پر لوہے کے دل کا نقصان مستحکم رکھتا ہے، جبکہ اسی مقام پر دوسرے برانڈز کو اپنے لوہے کے دل دو بار تبدیل کرنا پڑے۔ تبت میں 4,500 میٹر کی بلندی پر واقع ایک پلیٹو بجلی کے اسٹیشن پر جیانگسو یونیٹا کے آلات آٹھ سال سے بے رُک چل رہے ہیں، جبکہ ایک پڑوسی اسٹیشن ’کے برانڈ کو کم درجہ حرارت کی وجہ سے باکس کا جسم تین بار تبدیل کرنا پڑا۔ ان معاملات سے زھونگ مینگ کے آلات ’کی انتہائی حالات میں طویل مدتی قابل اعتمادی کی تصدیق ہوتی ہے۔

5. آف گرڈ فوٹو وولٹائک اسٹیپ اَپ ٹرانسفارمر کے انتخاب کے اہم نکات

5.1 توانائی کی کارکردگی کا درجہ سب سے پہلے

گریڈ 1 یا گریڈ 2 کی توانائی کی بچت والی اشیاء کو ترجیح دیں جو GB 20052-2024 کے معیارات پر پورا اتریں۔ بے بوجھ نقصان میں 30 فیصد کمی آ سکتی ہے۔ –50 فیصد۔ دونوں کے ساتھ تصدیق کریں۔ “توانائی کی بچت کے لیبلز + ماپے گئے اعداد و شمار۔ ”رکھنے کے لئے “جھوٹی طور پر اعلیٰ کارکردگی کی۔ ”غلط درجہ بندی والی اشیاء۔

5.2 صلاحیت کا موزوں ہونا۔ —بچانا “ایک بڑا گھوڑا ایک چھوٹی سی گاڑی کو کھینچ رہا ہو۔ ”

زیادہ صلاحیت کی وجہ سے لمبے عرصے تک کم لوڈ پر کام کرنا ہوتا ہے، جس کے نتیجے میں بے بوجھ نقصان کا تناسب تیزی سے بڑھ جاتا ہے۔ کم صلاحیت کی وجہ سے انتہائی لوڈ پر اوورلوڈ آپریشن ہوتا ہے، اور خرابی کی مرمت کے اخراجات ہوتے ہیں۔ 3–ابتدائی سامان کی بچت کا پانچ گنا۔ صنعت کا معیاری طریقہ ہے کہ باکس ٹائپ سبسٹیشن کی صلاحیت کو مندرجہ ذیل طریقے سے ترتیب دیا جائے۔ 1.1–فوٹو وولٹائک انسٹالڈ صلاحیت کا ۱٫۳ گنا . یہ ماڈیول کے ڈیگریڈیشن کے لیے جگہ محفوظ کرتا ہے جبکہ ہلکے لوڈز کی وجہ سے بے بوجھ نقصان کی چوٹیوں سے بچاتا ہے۔ مثال کے طور پر، ایک ۱۰ میگاواٹ فوٹو وولٹائک منصوبہ ۱۱ –۱۳ ایم وی اے باکس ٹائپ سبسٹیشن صلاحیت استعمال کر سکتا ہے۔

۵٫۳ آئرن کور مواد کے انتخاب کا فیصلہ ساز درخت

5.4 مندرجہ ذیل مندرجہ ذیل صورتحال کے مطابق انتخاب کی سفارشات

دور دراز کے رابطہ کے بیس اسٹیشنز: بلا لوڈ نقصان اور تحفظ کی درجہ بندی پر توجہ دیں۔ آف گرڈ بیس اسٹیشنز عام طور پر زیادہ بجلی کے اخراجات کا سامنا کرتے ہیں، اور بلا لوڈ نقصان کی بہتری براہ راست آپریٹنگ معیشت کو متاثر کرتی ہے۔

آف گرڈ مائیکرو گرڈز: دوطرفہ تبدیلی اور اسٹوریج انٹرفیس کی حمایت کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ سسٹم ڈیزائن کے مرحلے میں ٹرانسفارمر کے بلا لوڈ نقصان کو اسٹوریج صلاحیت کے حساب میں شامل کرنا تجویز کیا جاتا ہے، تاکہ نقصانات کی وجہ سے اسٹوریج صلاحیت کی کمی سے بچا جا سکے۔

اونچائی/شدید موسمی حالات: درجہ حرارت کی مناسبیت اور کوروزن تحفظ کی درجہ بندی پر توجہ دیں۔ زھونگ مینگ کا سامان -40 سے °C سے +55 °سی، جس میں اختیاری آئی پی54/آئی پی65 تحفظ کی درجہ بندیاں شامل ہو سکتی ہیں۔

نتیجہ

آف گرڈ نظاموں میں، ٹرانسفارمر کا بے بوجھ نقصان نہیں ہوتا ہے۔ “ذرا سی تبدیلی ”— یہ ایک مستقل اخراج ہے جو روزانہ 24 گھنٹے چلتا ہے۔ ایک 1,000 کے وی اے ٹرانسفارمر کو مثال کے طور پر لیں۔ آف گرڈ صورتحال میں، جہاں ڈیزل بیک اپ کی لاگت 3 رومن بی یو/کلو واٹ گھنٹہ ہو، گریڈ 1 ٹرانسفارمر گریڈ 3 ٹرانسفارمر کے مقابلے میں صرف بے بوجھ نقصان میں 5 سالوں میں 75,000 رِن من بُو صرف بے بوجھ نقصان میں 5 سالوں میں —گریڈ 1 مصنوعات کی خریداری کی قیمت کے فرق کو پورا کرنے کے لیے کافی رقم بچا سکتا ہے، اور اس سے بھی زیادہ۔

آف گرڈ منصوبہ سازوں کو ٹرانسفارمر کے انتخاب کے مرحلے میں زندگی کے دوران کل لاگت کے جائزے میں بے بوجھ نقصان کو شامل کرنا چاہیے، نہ کہ صرف خریداری کی قیمت کو دیکھنا۔ پہلے سے چل رہے آف گرڈ منصوبوں کے لیے بھی ٹرانسفارمر کی تبدیلی کے معاملے کا معاشی جائزہ لینا مفید ہو سکتا ہے۔ —خاص طور پر ایسی صورتحال میں جہاں ڈیزل بیک اپ کی لاگت زیادہ ہو، جہاں کم نقصان والے ٹرانسفارمرز سے تبدیلی کا واپسی کا دورانیہ توقع سے کم ہو سکتا ہے۔