૧૩૦ વર્ષના એસી વર્ચસ્વ પછી ડીસી ફરીથી કેમ ધ્યાન ખેંચી રહ્યું છે?

આ બ્લોગ પોસ્ટ ૧૩૦ વર્ષથી પાવર પર પ્રભુત્વ ધરાવતી એસી સિસ્ટમની મર્યાદાઓની તપાસ કરે છે અને ડીસી શા માટે નવેસરથી ધ્યાન ખેંચી રહ્યું છે તેની શોધ કરે છે.

૧૯મી સદીના અંતમાં, જ્યારે વીજળીની શોધ પહેલી વાર થઈ, ત્યારે માનવજાત એક ઐતિહાસિક વળાંક પર ઉભી હતી, જેમાં વીજળી પુરવઠા માટે એક ધોરણ સ્થાપિત કરવાની જરૂર હતી. તે સ્પષ્ટ હતું કે વીજળી ઉદ્યોગો અને ઘરો માટે વીજળીનો સ્ત્રોત બનશે, અને ભવિષ્યની વીજળી વ્યવસ્થા આ વીજળી કેવી રીતે કાર્યક્ષમ રીતે પૂરી પાડવામાં આવશે તેના દ્વારા નક્કી કરવામાં આવશે. આ નિર્ણાયક સમયગાળા દરમિયાન જે બે પ્રતિભાઓ વચ્ચે ટક્કર થઈ હતી તેઓ હતા એડિસન, જેમણે ડાયરેક્ટ કરંટ (DC) ની હિમાયત કરી હતી, અને ટેસ્લા, જેમણે વૈકલ્પિક કરંટ (AC) નો બચાવ કર્યો હતો. એડિસને દલીલ કરી હતી કે વીજળી ડાયરેક્ટ કરંટ (DC) દ્વારા પૂરી પાડવી જોઈએ, જ્યાં પ્રવાહની દિશા અને તીવ્રતા સ્થિર રહે છે, જ્યારે ટેસ્લા વૈકલ્પિક કરંટ (AC) પર આગ્રહ રાખે છે, જ્યાં દિશા અને તીવ્રતા સમયાંતરે બદલાય છે. તેમની હરીફાઈ માત્ર તકનીકી ચર્ચાથી આગળ વધી ગઈ; તે એક મહત્વપૂર્ણ પસંદગી હતી જે માનવજાતની વીજ પુરવઠા પદ્ધતિ અને જીવનશૈલી નક્કી કરશે. આ પ્રક્રિયાએ વિવિધ પાવર ટ્રાન્સમિશન પદ્ધતિઓના ફાયદા અને ગેરફાયદા પર ઊંડાણપૂર્વક ચર્ચા શરૂ કરી.
એડિસનનો ડાયરેક્ટ કરંટ પરનો આગ્રહ તેમની શોધ, અગ્નિથી પ્રકાશિત બલ્બ સાથે ગાઢ રીતે જોડાયેલો હતો. અગ્નિથી પ્રકાશિત બલ્બને સ્થિર વોલ્ટેજ અને સતત પ્રવાહની જરૂર હતી, જેનાથી ડાયરેક્ટ કરંટ પાવર યોગ્ય બન્યો. એડિસને ડાયરેક્ટ કરંટને સમર્થન આપ્યું, તેની શોધ સાથે તેના અવિભાજ્ય સંબંધ પર ભાર મૂક્યો. જો કે, તકનીકી રીતે, લાંબા અંતર પર પ્રસારિત થતી વખતે ડાયરેક્ટ કરંટ નોંધપાત્ર પાવર લોસનો ભોગ બનતો હતો. બીજી બાજુ, ટેસ્લાએ વૈકલ્પિક કરંટ (AC) સિસ્ટમને ટેકો આપ્યો, જે લાંબા અંતરના ટ્રાન્સમિશનમાં કાર્યક્ષમતાની સમસ્યાને હલ કરી શકે છે. તે સમયે પાવર લોસ એક મુખ્ય મુદ્દો હતો, અને AC ને લાંબા અંતર પર નુકસાન ઘટાડવામાં નોંધપાત્ર ફાયદો હતો કારણ કે ટ્રાન્સફોર્મર્સનો ઉપયોગ કરીને વોલ્ટેજ સરળતાથી વધારી શકાય છે. પરિણામે, ટેસ્લાની AC સિસ્ટમ આખરે પ્રબળ બની, અને આજે, AC કરંટનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે ટ્રાન્સફોર્મર્સ અને આઉટલેટ્સ દ્વારા થાય છે.
જોકે, તાજેતરમાં, વિવિધ સ્થળોએ ડાયરેક્ટ કરંટ (DC) પર પાછા ફરવાના પ્રયાસો થઈ રહ્યા છે, જે 130 વર્ષથી વધુ સમયથી AC ની પ્રમાણભૂત વીજ પુરવઠા પદ્ધતિની સ્થિતિને પડકારે છે. આ પરિવર્તનનું કારણ શું હોઈ શકે?
જેમ કોઈ વ્યક્તિ કોઈ અવરોધ ટાળવા માટે વળે છે અથવા ખેંચાય છે, તેવી જ રીતે સર્કિટમાં પ્રતિકારનો સામનો કરતી વખતે વીજળી પણ તેના પ્રવાહમાં ફેરફાર કરે છે. પ્રતિકાર એ અવરોધ છે જે સર્કિટમાં વીજળીના પ્રવાહને અવરોધે છે, અને તેના કારણે કેટલીક વિદ્યુત ઉર્જાનો નાશ થાય છે. પાવર ટ્રાન્સમિશન દરમિયાન આ પ્રતિકાર ઘટાડવો એ કાર્યક્ષમતા સુધારવા માટે એક મહત્વપૂર્ણ પડકાર છે. ડાયરેક્ટ કરંટ (DC) સિસ્ટમ્સમાં, આ પ્રતિકાર સતત રહે છે. જો કે, વૈકલ્પિક કરંટ (AC) સિસ્ટમોમાં, પ્રવાહની દિશા સમયાંતરે બદલાય છે, જેનાથી વધારાનો પ્રતિકાર ઉત્પન્ન થાય છે. આને પ્રતિક્રિયા કહેવામાં આવે છે, અને પરિણામે વીજળીના નુકસાનને પ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. પ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિ વર્તમાનમાં શામેલ છે પરંતુ તે વધારાની શક્તિ છે જેનો વ્યવહારીક રીતે ઊર્જા સ્ત્રોત તરીકે ઉપયોગ કરી શકાતો નથી. જ્યારે ટૂંકા ટ્રાન્સમિશન અંતર માટે આ મુખ્ય મુદ્દો નથી, જેમ જેમ અંતર વધે છે, તેમ તેમ રેખાઓનો પ્રતિકાર અને પ્રતિક્રિયા વધે છે, જેના કારણે પ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિ વધે છે અને ટ્રાન્સમિશન કાર્યક્ષમતા ઘટે છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, AC સિસ્ટમો લાંબા અંતરના ટ્રાન્સમિશન માટે બિનકાર્યક્ષમ બની શકે છે.
વધુમાં, ટ્રાન્સમિશન દરમિયાન વીજળીના નુકસાનની માત્રા ઉપરાંત, આર્થિક રીતે વીજળી ટ્રાન્સમિટ કરવાની પદ્ધતિ પણ મહત્વપૂર્ણ છે. AC નો ઉપયોગ કરતી વખતે, વર્તમાન અને વોલ્ટેજ બંનેનું મૂલ્ય સતત વધઘટ થાય છે, જેના કારણે તમામ સંભવિત ભિન્નતાઓ માટે ડિઝાઇન વિચારણા જરૂરી બને છે. તેનાથી વિપરીત, DC સિસ્ટમોમાં પ્રવાહ સતત દિશામાં વહેતો હોય છે, જે ડિઝાઇન જટિલતા ઘટાડે છે અને સાધનો અને ઇન્સ્ટોલેશન ખર્ચ ઘટાડે છે. વધુમાં, પ્રતિક્રિયા - AC માટે એક અનોખી ઘટના - DC સિસ્ટમોમાં અસ્તિત્વમાં નથી, જે DC ને પ્રમાણમાં વધુ સ્થિર અને ઉચ્ચ-ક્ષમતા ટ્રાન્સમિશન માટે યોગ્ય બનાવે છે. આ દ્રષ્ટિકોણથી, DC સિસ્ટમોમાં વધુ સ્થિર અને આર્થિક રીતે વીજળી પહોંચાડવાની ક્ષમતા હોય છે.
ટેકનોલોજીકલ પ્રગતિ દ્વારા સંચાલિત હાઇ વોલ્ટેજ ડાયરેક્ટ કરંટ (HVDC) ટેકનોલોજી એક નવા ઉકેલ તરીકે ઉભરી રહી છે. આ પદ્ધતિ ટ્રાન્સમિશન માટે કન્વર્ઝન સાધનોનો ઉપયોગ કરીને પાવર પ્લાન્ટ્સ પર ઉત્પન્ન થતી હાઇ-વોલ્ટેજ AC પાવરને DC માં રૂપાંતરિત કરે છે, પછી ઉપયોગ માટે કન્વર્ટરનો ઉપયોગ કરીને તેને રીસીવિંગ એન્ડ પર AC માં પાછું રૂપાંતરિત કરે છે.
ડીસી વોલ્ટેજને કન્વર્ટ કરવું મુશ્કેલ હોવા છતાં, **થાઇરિસ્ટર્સ** અથવા IGBTs જેવા સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણો હવે ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ ડીસી ઉત્પન્ન કરી શકે છે. ડીસી સિસ્ટમ સ્થિર છે કારણ કે વર્તમાન દિશા સ્થિર છે, પ્રતિક્રિયાને દૂર કરે છે. વધુમાં, તેમાં કોઈ પ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિ નથી, જે તેને AC સિસ્ટમો કરતાં વધુ કાર્યક્ષમ બનાવે છે.
આ વિવિધ ફાયદાઓ સાથે, HVDC ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ પહેલાથી જ વિવિધ ક્ષેત્રોમાં થઈ રહ્યો છે. દક્ષિણ કોરિયામાં, 1990 ના દાયકાના અંતથી, સબસી કેબલોએ જેજુ ટાપુને જિન્ડો અને હેનમ સાથે જોડ્યું છે, જેનાથી DC પાવર ટ્રાન્સમિશન શક્ય બન્યું છે. યુરોપમાં, રાષ્ટ્રીય પાવર ગ્રીડને એકબીજા સાથે જોડવાથી ખંડ-વ્યાપી પાવર સપ્લાય સિસ્ટમનું નિર્માણ થઈ રહ્યું છે. વધુમાં, તે ઓફશોર વિન્ડ ફાર્મમાંથી પાવર ટ્રાન્સમિટ કરવા માટે યોગ્ય છે, જે નવીનીકરણીય ઊર્જાનું એક સ્વરૂપ છે, જે સ્થિર પાવર સપ્લાયને સક્ષમ બનાવે છે.
અલબત્ત, છેલ્લા ૧૩૦ વર્ષોમાં AC પર આધારિત પાવર ગ્રીડ પહેલેથી જ સ્થાપિત થઈ ગયા હોવાથી, ટૂંકા ગાળામાં તેમને DC માં રૂપાંતરિત કરવાથી નોંધપાત્ર પડકારો ઉભા થાય છે. વધુમાં, ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ AC ને DC માં રૂપાંતરિત કરતી વખતે ઉદ્ભવતી હાર્મોનિક સમસ્યાઓ જેવા મુદ્દાઓનું વ્યાપારીકરણ માટે નિરાકરણ લાવવું આવશ્યક છે. તેમ છતાં, જો આ સમસ્યાઓ સતત સંશોધન અને તકનીકી પ્રગતિ દ્વારા ઉકેલવામાં આવે છે, તો DC સિસ્ટમ્સ નજીકના ભવિષ્યમાં પર્યાવરણને અનુકૂળ અને કાર્યક્ષમ પાવર ગ્રીડ માટે મુખ્ય ટેકનોલોજી તરીકે પોતાને સ્થાપિત કરશે.
જોકે એડિસન ડીસી સિસ્ટમ્સની મર્યાદાઓને કારણે ૧૩૦ વર્ષ પહેલાં કરંટનું યુદ્ધ હારી ગયો હતો, આજે, અદ્યતન ટેકનોલોજી સાથે, ડીસી પાવર સપ્લાયની ફરીથી તપાસ કરવામાં આવી રહી છે, જે અસરકારક રીતે એડિસનના બદલાની શરૂઆત દર્શાવે છે.