بلاتعطل بجلی کی فراہمی (UPS) ٹیکنالوجیز کا استعمال کئی سالوں سے گرڈ سے بجلی کی رکاوٹوں کے دوران کلیدی بوجھ کے مسلسل آپریشن میں مدد کے لیے مختلف ایپلی کیشنز میں کیا جا رہا ہے۔ یہ سسٹم بہت سے مختلف مقامات پر استعمال کیے گئے ہیں تاکہ گرڈ کی رکاوٹوں سے اضافی استثنیٰ فراہم کیا جا سکے جو متعین بوجھ کے عمل میں مداخلت کرتے ہیں۔ UPS سسٹم اکثر کمپیوٹر، کمپیوٹر کی سہولیات اور ٹیلی کمیونیکیشن آلات کی حفاظت کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ نئی توانائی کی ٹیکنالوجیز کے حالیہ ارتقاء کے ساتھ، توانائی ذخیرہ کرنے کے نظام (ESS) تیزی سے پھیلے ہیں۔ ESS، خاص طور پر بیٹری ٹیکنالوجیز استعمال کرنے والے، عام طور پر قابل تجدید ذرائع جیسے شمسی یا ہوا کی طاقت سے فراہم کیے جاتے ہیں اور مختلف اوقات میں استعمال کے لیے ان ذرائع سے پیدا ہونے والی توانائی کو ذخیرہ کرنے کے قابل بناتے ہیں۔

UPS کے لیے موجودہ یو ایس اے این ایس آئی کا معیار UL 1778 ہے، جو کہ ناقابل مداخلت پاور سسٹمز کا معیار ہے۔ اور CSA-C22.2 نمبر 107.3 کینیڈا کے لیے۔ UL 9540، انرجی سٹوریج سسٹمز اور آلات کا معیار، ESS کے لیے امریکی اور کینیڈا کا قومی معیار ہے۔ اگرچہ پختہ UPS مصنوعات اور تیزی سے تیار ہونے والی ESS دونوں میں تکنیکی حل، آپریشنز اور انسٹالیشن میں کچھ یکسانیت ہے، لیکن اہم اختلافات ہیں۔ یہ مقالہ اہم تفریقات کا جائزہ لے گا، ہر ایک سے وابستہ قابل اطلاق مصنوعات کی حفاظت کے تقاضوں کا خاکہ پیش کرے گا اور خلاصہ کرے گا کہ دونوں قسم کی تنصیبات کو حل کرنے میں کوڈز کیسے تیار ہو رہے ہیں۔

متعارف کروا رہا ہے۔UPS

تشکیل

UPS سسٹم ایک برقی نظام ہے جو الیکٹرک گرڈ کی ناکامی یا دیگر مینز پاور سورس فیل ہونے کی صورت میں اہم بوجھ کے لیے فوری طور پر عارضی متبادل کرنٹ پر مبنی پاور فراہم کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ UPS کا سائز ایک مخصوص مدت کے لیے پہلے سے طے شدہ طاقت کا فوری تسلسل فراہم کرنے کے لیے بنایا گیا ہے۔ یہ ایک ثانوی پاور سورس، جیسے، ایک جنریٹر کو آن لائن آنے اور پاور بیک اپ کے ساتھ جاری رکھنے کی اجازت دیتا ہے۔ UPS غیر ضروری بوجھ کو محفوظ طریقے سے بند کر سکتا ہے جبکہ مزید اہم سامان کے بوجھ کو بجلی فراہم کرنا جاری رکھتا ہے۔ UPS سسٹم کئی سالوں سے مختلف ایپلی کیشنز کے لیے یہ اہم مدد فراہم کر رہے ہیں۔ ایک UPS توانائی کے مربوط ذریعہ سے ذخیرہ شدہ توانائی کا استعمال کرے گا۔ یہ عام طور پر بیٹری بینک، سپر کیپیسیٹر یا توانائی کے منبع کے طور پر فلائی وہیل کی مکینیکل حرکت ہے۔

اس کی سپلائی کے لیے بیٹری بینک کا استعمال کرنے والا ایک عام UPS مندرجہ ذیل اہم اجزاء پر مشتمل ہوتا ہے:

ریکٹیفائر/چارجر - یہ UPS سیکشن AC مین سپلائی لیتا ہے، اسے درست کرتا ہے اور بیٹریوں کو چارج کرنے کے لیے استعمال ہونے والا DC وولٹیج تیار کرتا ہے۔

• انورٹر - مینز کی سپلائی میں ناکامی کی صورت میں، انورٹر بیٹریوں میں ذخیرہ شدہ DC پاور کو معاون آلات کے لیے موزوں صاف AC پاور آؤٹ پٹ میں تبدیل کر دے گا۔

• ٹرانسفر سوئچ – ایک خودکار اور فوری سوئچنگ ڈیوائس جو مختلف ذرائع، جیسے مینز، UPS انورٹر اور جنریٹر سے بجلی کو ایک اہم بوجھ پر منتقل کرتی ہے۔

• بیٹری بینک - UPS کے لیے مطلوبہ کام انجام دینے کے لیے درکار توانائی کو ذخیرہ کرتا ہے۔

موجودہ معیارات UPS سسٹمز کے لیے

• UPS کے لیے موجودہ یو ایس اے این ایس آئی کا معیار UL 1778/C22.2 نمبر 107.3 ہے، جو کہ یو پی ایس کی تعریف کرتا ہے "کنورٹرز، سوئچز، اور انرجی سٹوریج ڈیوائسز (جیسے بیٹریاں) کا مجموعہ جو کہ ایک پاور بناتا ہے۔ ان پٹ پاور فیل ہونے کی صورت میں لوڈ تک بجلی کے تسلسل کو برقرار رکھنے کا نظام۔"

• IEC 62040-1 اور IEC 62477-1 کے نئے ایڈیشن تیار ہو رہے ہیں۔ UL/CSA 62040-1 (UL/CSA 62477-1 کو بطور حوالہ معیار استعمال کرتے ہوئے) کو ان معیارات سے ہم آہنگ کیا جائے گا۔

متعارف کروا رہا ہے۔ توانائی ذخیرہ سسٹمز (ESS)

ESSs دستیابی کا سامنا کرنے والے متعدد چیلنجوں کے جواب کے طور پر کرشن حاصل کر رہے ہیں اور

آج کی توانائی کی مارکیٹ میں وشوسنییتا. ESS، خاص طور پر وہ لوگ جو بیٹری ٹیکنالوجیز استعمال کرتے ہیں، قابل تجدید ذرائع جیسے شمسی یا ہوا کی طاقت کی متغیر دستیابی کو کم کرنے میں مدد کرتے ہیں۔ ESS زیادہ استعمال کے اوقات میں قابل اعتماد طاقت کا ذریعہ ہے اور لوڈ مینجمنٹ، بجلی کے اتار چڑھاؤ اور گرڈ سے متعلق دیگر کاموں میں مدد کر سکتا ہے۔ ESS کو افادیت، تجارتی، صنعتی اور رہائشی ایپلی کیشنز کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔

ESS کے لیے موجودہ معیارات

UL 9540، انرجی سٹوریج سسٹمز اور آلات کا معیار، ESS کے لیے امریکی اور کینیڈا کا قومی معیار ہے۔

• پہلی بار 2016 میں شائع ہوا، UL 9540 میں ESS کے لیے متعدد ٹیکنالوجیز شامل ہیں بشمول بیٹری انرجی اسٹوریج سسٹم (BESS)۔ UL 9540 دیگر سٹوریج ٹیکنالوجیز کا بھی احاطہ کرتا ہے: مکینیکل ESS، مثلاً فلائی وہیل اسٹوریج جنریٹر کے ساتھ جوڑا، کیمیکل ESS، جیسے، ہائیڈروجن سٹوریج کو فیول سیل سسٹم کے ساتھ جوڑا، اور تھرمل ESS، جیسے کہ جنریٹر کے ساتھ جوڑا بنا ہوا لیٹنٹ ہیٹ اسٹوریج۔
• UL 9540، اس کا دوسرا ایڈیشن انرجی سٹوریج سسٹم کی تعریف کرتا ہے "ایسا سامان جو توانائی حاصل کرتا ہے اور پھر ضرورت پڑنے پر برقی توانائی کی فراہمی کے لیے بعد میں استعمال کے لیے اس توانائی کو کسی شکل میں ذخیرہ کرنے کا ذریعہ فراہم کرتا ہے۔" UL 9540 کے دوسرے ایڈیشن کا مزید تقاضا ہے کہ BESS کو UL 9540A سے مشروط کیا جائے، بیٹری انرجی سٹوریج سسٹمز میں تھرمل رن وے فائر پروپیگیشن کا اندازہ کرنے کا معیاری ٹیسٹ طریقہ، اگر کوڈز میں استثناء کو پورا کرنے کی ضرورت ہو۔
• UL 9540 فی الحال اپنے تیسرے ایڈیشن میں ہے۔

ESS کا UPS سے موازنہ کرنا

افعال اور طول و عرض

ESS تعمیر میں UPS کی طرح ہے لیکن اس کے استعمال میں مختلف ہے۔ UPS کی طرح، ESS میں بھی توانائی ذخیرہ کرنے کا طریقہ کار شامل ہوتا ہے جیسے بیٹریاں، بجلی کی تبدیلی کا سامان، مثلاً، انورٹرز، اور مختلف دیگر الیکٹرانکس اور کنٹرول۔ UPS کے برعکس، تاہم، ایک ESS گرڈ کے ساتھ متوازی طور پر کام کر سکتا ہے، جس کے نتیجے میں سسٹم کی زیادہ سائیکلنگ کا سامنا UPS کے مقابلے میں ہوتا ہے۔ ESS بجلی کی تبدیلی کے نظام کی قسم پر منحصر ہے کہ گرڈ کے ساتھ یا اسٹینڈ اسٹون موڈ میں، یا دونوں میں باہمی تعاون کر سکتا ہے۔ ESS یہاں تک کہ UPS فعالیت کے طور پر بھی کام کر سکتا ہے۔ UPS کی طرح، ESS ایک چھوٹے رہائشی نظام سے مختلف سائز میں آ سکتا ہے جو کہ کنٹینر کے اندر متعدد بیٹری ریک کے ساتھ ملٹی میگا واٹ انرجی کنٹینر سسٹم کا استعمال کرتے ہوئے یوٹیلیٹی ایپلی کیشنز کے لیے 20 کلو واٹ سے کم توانائی ہے۔

کیمیائی ساخت اور حفاظت

UPS میں استعمال ہونے والی عام بیٹری کیمسٹری ہمیشہ لیڈ ایسڈ یا نکل-کیڈیمیم بیٹریاں رہی ہیں۔ UPS کے برعکس، BESS شروع سے ہی لتیم آئن بیٹریاں جیسی ٹیکنالوجیز کا استعمال کرتا ہے کیونکہ لتیم آئن بیٹریوں میں سائیکل کی بہتر کارکردگی اور توانائی کی کثافت زیادہ ہوتی ہے، جو چھوٹے جسمانی قدموں کے نشان میں زیادہ توانائی فراہم کر سکتی ہے۔ لیتھیم آئن بیٹریاں بھی روایتی بیٹری ٹیکنالوجیز کے مقابلے میں بہت کم دیکھ بھال کی ضروریات رکھتی ہیں۔ لیکن فی الحال، UPS ایپلی کیشنز میں لتیم آئن بیٹریاں بھی تیزی سے استعمال ہو رہی ہیں۔

تاہم، ایریزونا میں 2019 میں ایک سنگین حادثہ جس میں یوٹیلیٹی ایپلی کیشنز میں استعمال ہونے والا ESS شامل تھا، جس کے نتیجے میں متعدد پہلے جواب دہندگان کو شدید چوٹیں آئیں اور اس نے ریگولیٹرز اور انشورنس ایجنسیوں سمیت مختلف اسٹیک ہولڈرز کی توجہ مبذول کروائی۔ اس بات کو یقینی بنانے کے لیے کہ یہ بڑھتا ہوا میدان قابل گریز حفاظتی واقعات سے متاثر نہ ہو، ESS کے لیے مناسب وضاحتیں اور معیارات تیار کرنے کی ضرورت ہے۔ ESS کے لیے مناسب حفاظتی تصریحات اور معیارات کی ترقی کی حوصلہ افزائی کے لیے، امریکی محکمہ توانائی (DOE) نے 2015 میں ESS سیفٹی اور ریلائیبلٹی پر پہلا سالانہ فورم شروع کیا۔

پہلے DOE ESS فورم نے ESS تصریحات اور معیارات پر کام کی ایک بڑی مقدار میں تعاون کیا۔ سب سے زیادہ قابل ذکر NEC نمبر 706 کی ترقی اور NFPA 855 کی ترقی ہے، جو سٹیشنری انرجی سٹوریج سسٹم کی تنصیبات کا ایک معیار ہے، جو ICC IFC اور NFPA 1 میں سٹیشنری بیٹری سسٹم کے معیار کو براہ راست متاثر کرتا ہے۔ آج، NEC اور NFPA 855 کے پاس ہے 2023 ورژن کے لیے بھی اپ ڈیٹ کیا گیا ہے۔

ESS اور UPS معیارات کی موجودہ حیثیت

تمام قواعد و ضوابط کی ترقی کی سرگرمیوں کا مقصد ان نظاموں کی حفاظت کو مناسب طریقے سے حل کرنا ہے۔ بدقسمتی سے، موجودہ معیارات نے صنعت میں کچھ الجھن پیدا کردی ہے۔

1.NFPA 855. BESS اور UPS کی تنصیب کو متاثر کرنے والی کلیدی دستاویز NFPA 855 کا 2020 ورژن ہے، جو سٹیشنری انرجی سٹوریج سسٹم کی تنصیب کے لیے معیاری ہے۔ NFPA 855 توانائی کے ذخیرہ کو "مقامی برقی بوجھ، یوٹیلیٹی گرڈز، یا گرڈ سپورٹ کے لیے مستقبل کی فراہمی کے لیے توانائی ذخیرہ کرنے کے قابل ایک یا زیادہ آلات کی اسمبلی" کے طور پر بیان کرتا ہے۔ اس تعریف میں UPS اور ESS کے لیے درخواستیں شامل ہیں۔ مزید برآں، NFPA 855 اور فائر کوڈز کے لیے ESSs کا جائزہ لینے اور UL 9540 کو تصدیق کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ تاہم، UL 1778 ہمیشہ UPS کے لیے مصنوعات کی حفاظت کا روایتی معیار رہا ہے۔ قابل اطلاق حفاظتی تقاضوں کی تعمیل کے لیے نظام کا آزادانہ طور پر جائزہ لیا گیا ہے اور محفوظ تنصیب کی حمایت کرتا ہے۔ لہذا، UL 9540 کی ضرورت نے صنعت میں کچھ الجھن پیدا کردی ہے۔

2. UL 9540A. UL 9540A بیٹری کی سطح سے شروع ہونے اور تنصیب کی سطح کو گزرنے تک مرحلہ وار جانچ کی ضرورت ہے۔ ان تقاضوں کا نتیجہ یہ ہے کہ UPS سسٹم مارکیٹنگ کے معیارات کے تابع ہیں جن کی ماضی میں ضرورت نہیں تھی۔

3.UL 1973. UL 1973 ESS اور UPS کے لیے بیٹری سسٹم کی حفاظت کا معیار ہے۔ تاہم، UL 1973-2018 ورژن میں لیڈ ایسڈ بیٹریوں کے لیے جانچ کی دفعات شامل نہیں ہیں، جو کہ روایتی بیٹری ٹیکنالوجی جیسے کہ لیڈ ایسڈ بیٹریاں استعمال کرنے والے UPS سسٹمز کے لیے بھی ایک چیلنج ہے۔

خلاصہ

فی الحال، دونوں NEC (نیشنل الیکٹریکل کوڈ) اور NFPA 855 ان تعریفوں کو واضح کر رہے ہیں۔

• مثال کے طور پر، NFPA 855 کا 2023 ورژن واضح کرتا ہے کہ مخصوص لیڈ ایسڈ اور نکل-کیڈمیم بیٹریاں (600 V یا اس سے کم) UL 1973 میں درج ہیں۔
• اس کے علاوہ، UL 1778 کے مطابق تصدیق شدہ اور نشان زد لیڈ ایسڈ بیٹری سسٹمز کو بیک اپ پاور سپلائی کے طور پر استعمال ہونے پر UL 9540 کے مطابق تصدیق کرنے کی ضرورت نہیں ہے۔

UL 1973 میں لیڈ ایسڈ اور نکل-کیڈیمیم بیٹریوں کے لیے ٹیسٹ کے معیارات کی کمی کے مسئلے کو حل کرنے کے لیے، اپینڈکس ایچ (والو-ریگولیٹڈ یا وینٹڈ لیڈ ایسڈ یا نکل-کیڈیمیم بیٹریوں کے متبادل کا اندازہ کریں) کو خاص طور پر شامل کیا گیا تھا۔ UL 1973 کا تیسرا ایڈیشن فروری 2022 میں جاری ہوا۔

یہ تبدیلیاں UPS اور ESS کی محفوظ تنصیب کی ضروریات میں فرق کرنے کے لیے ایک مثبت پیشرفت کی نمائندگی کرتی ہیں۔ مزید کام میں NEC آرٹیکل 480 کو اپ ڈیٹ کرنا شامل ہے تاکہ لیڈ ایسڈ اور نکل کیڈمیم کے علاوہ دیگر ٹیکنالوجیز کے لیے تنصیب کی ضروریات کو بہتر طریقے سے پورا کیا جا سکے۔ مزید برآں، NFPA 855 معیار کو مزید اپ ڈیٹ کرنے کی ضرورت ہے تاکہ آگ سے تحفظ کے ضوابط، خاص طور پر اسٹیشنری ایپلی کیشنز میں استعمال ہونے والی مختلف ٹیکنالوجیز کے بارے میں، چاہے وہ UPS ہوں یا ESS۔

مصنف کو امید ہے کہ مسلسل تبدیلیاں صنعت کی حفاظت کو بہتر بنائے گی، قطع نظر اس کے کہ روایتی UPS یا ESS استعمال کیا جاتا ہے۔ جیسا کہ ہم دیکھتے ہیں کہ توانائی ذخیرہ کرنے کے حل اہم اور تیز رفتار طریقوں سے پھیلتے ہیں، حفاظتی جدت کو کھولنے اور معاشرے کی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے مصنوعات کی اندرونی حفاظت پر توجہ دینا بہت ضروری ہے۔