अमेरिकी बिजली की मांग तेजी से बढ़ रही है, और सभी जबकि इलेक्ट्रिक सिस्टम अपनी भौतिक सीमाओं के करीब चल रहा है, जिससे अधिक लगातार सिस्टम की गड़बड़ी हो रही है। यदि हम अपने वर्तमान पथ को जारी रखते हैं तो ये समस्याएं संख्या और गंभीरता में बढ़ जाएंगी।
अधिकांश राष्ट्रीय ध्यान ने अतिरिक्त पीढ़ी की आवश्यकता पर ध्यान केंद्रित किया है। हालांकि, इन जनरेटर द्वारा उत्पादित शक्ति को उन उपकरणों के खरबों तक नहीं पहुंचाया जा सकता है जो इस ऊर्जा का उपयोग ट्रांसमिशन लाइनों के एक मजबूत नेटवर्क के बिना करते हैं जो जनरेटर को पूरे देश में स्थानीय वितरण नेटवर्क से जोड़ता है।
न्यायिक जिम्मेदारियों और प्रतिस्पर्धी राज्य हितों की वर्तमान पैचवर्क विरासत प्रणाली 21 वीं सदी की इलेक्ट्रिक अर्थव्यवस्था की जरूरतों को अड़चन देती है। ट्रांसमिशन सिटिंग अनुमोदन कई निरर्थक निर्णय लेने वालों के बीच साझा किए जाते हैं, जो कि अंतरराज्यीय ट्रांसमिशन की प्रारंभिक अवस्था में थे। इसका परिणाम यह है कि उप-क्षेत्रीय निर्णय किए जाते हैं जो फायदे, पैमाने की अर्थव्यवस्थाओं और सबसे अच्छी नई तकनीकों पर पूर्ण विचार करने में विफल होते हैं जो एक पूरे के रूप में अंतर्संबंध को लाभान्वित करते हैं।
एक उच्च-वोल्टेज डायरेक्ट करंट (या डीसी) ट्रांसमिशन सिस्टम, उदाहरण के लिए, वैकल्पिक करंट या एसी ग्रिड को ओवरले कर सकता है, जो उपयोगकर्ताओं को बड़ी दूरी बनाने के लिए काफी अधिक क्षमता प्रदान करता है। उच्च-वोल्टेज डीसी, हालांकि, केवल एक पूरे के रूप में इलेक्ट्रिक नेटवर्क का अध्ययन करके अनुकूलित किया जा सकता है।
हमारी ट्रांसमिशन लाइनों की औसत आयु 40 से 50 वर्ष के बीच है। नई परियोजनाओं के आवश्यक अनुमोदन को प्राप्त करने में दशकों लग सकते हैं, और न्यूनतम विश्वसनीयता आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए प्रस्तावित लाइनों को अक्सर राजनीतिक कारणों से अस्वीकार कर दिया जाता है या उनके समर्थकों द्वारा लागत और देरी के रूप में छोड़ दिया जाता है। चूंकि ग्रिड अपनी भौतिक सीमाओं के करीब फैला हुआ है, इसलिए उनकी पूरी क्षमता के नीचे संचालित कम लागत वाले जनरेटर एसी सिस्टम की डिलीवरी सीमाओं के कारण क्षेत्रों को संकट में मदद नहीं कर सकते हैं।
जैसा कि हाल ही में देखा गया है, पूर्वोत्तर ने एक विस्तारित गर्मी की लहर के दौरान महत्वपूर्ण सीमाओं के पास संचालित किया, जबकि पड़ोसी क्षेत्रों में पीढ़ी को चिंता को कम करने के लिए वितरित नहीं किया जा सकता है। एनईआरसी, उच्च वोल्टेज इलेक्ट्रिक सिस्टम की विश्वसनीयता के लिए जिम्मेदार राष्ट्रीय एजेंसी, अपनी 2024 की विश्वसनीयता रिपोर्ट में कहा गया है कि पूरे राष्ट्रीय ग्रिड में 35 GWs अतिरिक्त स्थानांतरण क्षमता की आवश्यकता थी।
बिजली पाइप के माध्यम से पानी या प्राकृतिक गैस जैसी संचरण लाइनों पर नहीं प्रवाहित होती है। आपूर्ति या मांग और अन्य प्रणाली की स्थिति में परिवर्तन पूरे पूर्वी (600gws), पश्चिमी (160gws) और टेक्सास (95 GWs) एसी के अंतर -संबंधों में बिजली के प्रवाह को तुरंत प्रभावित करता है, जो बिजली के लिए अद्वितीय भौतिक कानूनों के आधार पर होता है।
इस स्पीड-ऑफ-लाइट डिलीवरी को बिजली स्रोतों और उपयोगों के बीच संतुलन में रखा जाना चाहिए, जबकि 60 हर्ट्ज की निरंतर आवृत्ति को बनाए रखते हुए और यह सुनिश्चित करते हुए कि प्रेषित ऊर्जा की मात्रा इंटरकनेक्शन में किसी भी व्यक्तिगत ट्रांसमिशन लाइन की क्षमता से अधिक नहीं है। प्रत्येक दूसरे, जटिल कंप्यूटर प्रोग्राम प्रत्येक स्रोत, लाइन और उपयोग की सीमाओं की पहचान करने के लिए उपयोग करते हैं, जो सिस्टम परिवर्तनों से उत्पन्न होते हैं ताकि ऑपरेटर प्रभावी रूप से प्रतिक्रिया दे सकें।
क्योंकि प्रत्येक परिवर्तन पूरे एसी नेटवर्क को प्रभावित करता है, सभी सिस्टम परिवर्धन के लिए जटिल, प्रसार किए गए अध्ययन किए जाने चाहिए, सिस्टम से जुड़ने के अनुरोधों के साथ बनाए रखने की क्षमता को धीमा कर दिया जाना चाहिए।
चीनी और यूरोपीय लोगों ने लंबे समय से इन समस्याओं को मान्यता दी है।
2005 में, चीनी ने एक उच्च-वोल्टेज डीसी सिस्टम के साथ अपने 1300 GW AC ग्रिड को ओवरले करना शुरू कर दिया, जिससे एक हाइब्रिड ग्रिड बन गया जिसमें वर्तमान में 55 HVDC लाइनें शामिल हैं, जिसमें संयुक्त 170 GWs ट्रांसफर क्षमता है। एक और 27 GWs निर्माणाधीन है। चीन की कई उच्च-वोल्टेज डीसी लाइनें 1,500 मील से अधिक लंबी हैं, और एक नई 12 जीडब्ल्यू लाइन 2,100 मील लंबी है, जो कैलिफोर्निया को मिडटलांटिक से जोड़ने जैसा है।
यूरोपीय लोगों ने अपने 540 GW एसी ग्रिड पर एक उच्च-वोल्टेज डीसी सुपरग्रिड पर विचार करने के लिए 2006 में एक कंसोर्टियम, “फ्रेंड्स ऑफ द सुपरग्रिड” का गठन किया। यूरोप ने अपनी सामूहिक संचरण आवश्यकताओं का अध्ययन करने और यूरोपीय संघ के साथ एक एकीकृत योजना का समन्वय करने के लिए, सभी ट्रांसमिशन मालिकों के एक समूह ENTSOE की स्थापना की।
लेकिन अमेरिका ने उच्च-वोल्टेज डीसी क्षमता और अन्य महत्वपूर्ण नई तकनीकों का पूरा फायदा नहीं उठाया है। 2016 में, अलेक्जेंडर मैकडोनाल्ड ने सिस्टम की स्थितियों और मौसम के पैटर्न के एनओएए सुपरकंप्यूटर विश्लेषण के 10 वर्षों के आधार पर एक अध्ययन प्रकाशित किया, जिसमें निष्कर्ष निकाला गया कि उच्च-वोल्टेज डीसी निवेश के प्रत्येक डॉलर में कार्बन उत्सर्जन को काफी हद तक कम करने के लिए $ 3 लाभ का उत्पादन होगा।
मौजूदा कंडक्टरों को समग्र कोर कंडक्टरों के साथ बदलने के लिए अवसर भी मौजूद हैं, जो मौजूदा लाइनों की वहन क्षमता में काफी वृद्धि करेंगे। और ग्रिड-फॉर्मिंग इनवर्टर के रूप में जाना जाने वाला एक नई तकनीक मिलीसेकंड में सिस्टम विसंगतियों का पता लगा सकती है, जो वास्तविक समय ग्रिड विश्वसनीयता को तत्काल लाभ प्रदान करती है। यह क्षमता विशेष रूप से महत्वपूर्ण है क्योंकि अधिक “घूर्णन लोहा” अपने उपयोगी जीवन के अंत तक पहुंच रही है।
यदि इन मामलों को संबोधित नहीं किया जाता है, तो अमेरिका में बढ़ती अर्थव्यवस्था की जरूरतों को पूरा करने की ऊर्जा नहीं होगी। हमें राष्ट्रीय इलेक्ट्रिक ग्रिड को अपग्रेड करने के लिए एक कार्यक्रम की आवश्यकता है, जिसमें तीन महत्वपूर्ण तत्व शामिल होने चाहिए।
सबसे पहले, ट्रांसकॉन्टिनेंटल रेलमार्ग और अंतरराज्यीय राजमार्ग प्रणाली की स्थापना की तरह, अमेरिका को मौजूदा एसी नेटवर्क को ओवरले करने वाले उच्च-वोल्टेज डीसी लाइनों के एक राष्ट्रीय, अधिमानतः दफन, नेटवर्क का निर्माण करने की आवश्यकता है। भौतिक सुरक्षा और पर्यावरणीय लाभों के अलावा, दफन उच्च-वोल्टेज डीसी लाइनों को मौजूदा एसी ट्रांसमिशन लाइनों के रूप में एक ही अधिकार में रखा जा सकता है।
दूसरा, मौजूदा एसी नेटवर्क की हस्तांतरण क्षमता को हॉट लाइन रूपांतरण द्वारा सुधार किया जाना चाहिए, बिना किसी लाइन आउटेज के, महत्वपूर्ण सर्किट पर समग्र कोर कंडक्टरों को।
तीसरा, वास्तविक समय ग्रिड विश्वसनीयता के लिए ग्रिड बनाने वाले इनवर्टर के फायदे सहज रूप से स्पष्ट हैं; इन उपकरणों की स्थापना प्राथमिकता होनी चाहिए।
तेजी से बढ़ती मांग के साथ, भविष्य हम पर जल्दी आ रहा है, और हम इसके लिए तैयार नहीं हैं। प्रभावी रूप से लागू की गई ये तीन प्राथमिकताएं, यह सुनिश्चित करने में सहायता करेंगी कि अमेरिकी अर्थव्यवस्था की विकास की जरूरतों को पूरा करने के लिए पर्याप्त विश्वसनीय ऊर्जा है।
फिलिप हैरिस पीजेएम के एक सेवानिवृत्त अध्यक्ष और सीईओ, एक अंतरराष्ट्रीय स्तर पर मान्यता प्राप्त इलेक्ट्रिक उद्योग विशेषज्ञ और IEEE के जीवन वरिष्ठ सदस्य हैं।
