শহুরে কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তার (AI) জন্য সৌরশক্তি: একজন প্রকৌশলীর দৃষ্টিভঙ্গি

চাহিদার পরিসংখ্যান

আইইএ (IEA)-এর “ইলেকট্রিসিটি ২০২৪” (Electricity 2024) প্রতিবেদন অনুযায়ী, ২০২২ সালে ডেটা সেন্টার, কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা এবং ক্রিপ্টোকারেন্সি খনন প্রক্রিয়াগুলো মোট প্রায় ৪৬০ টেরাওয়াট-ঘণ্টা (TWh) বিদ্যুৎ ব্যবহার করেছে; যা বিশ্বব্যাপী বিদ্যুৎ ব্যবহারের প্রায় ২%। প্রতিবেদনটি অনুযায়ী, ২০২৬ সালের মধ্যে এই মোট ব্যবহার ১,০০০ টেরাওয়াট-ঘণ্টার বেশি হতে পারে—যা জাপানের বার্ষিক বিদ্যুৎ ব্যবহারের সমান। আমরা অপ্রমাণিত বৃদ্ধির হারের তথ্যের পরিবর্তে এই প্রতিবেদনটিই উদ্ধৃত করি; কারণ তথ্যের উৎসই হলো একটি সংখ্যাকে সত্য বা মিথ্যা হিসেবে বিবেচনা করার ভিত্তি।

শ্রেণী ১: ডেটা সেন্টার – যেখানে পিভি (PV) ও স্টোরেজ (storage) সাহায্যকারী, আর যেখানে নয়

একটি ডেটা সেন্টারের জন্য পিভি ও স্টোরেজের তিনটি প্রধান ভূমিকা রয়েছে:

1. “পিক শিভিং” (Peak Shaving): চাহিদার সময় ব্যাটারি থেকে বিদ্যুৎ সরবরাহ করে বিলে উল্লিখিত চরম ব্যয় কমানো হয়।
2. “ভ্যালি ফিলিং” (Valley Filling): দিনের মাঝামাঝি, যখন বিদ্যুৎ উৎপাদন প্রচুর ও সস্তা, তখন পিভি থেকে ব্যাটারিতে বিদ্যুৎ সঞ্চয় করা হয়।
3. “রাইড-থ্রু” (Ride-Through): গ্রিডে কোনো সমস্যা দেখা দিলেও গুরুত্বপূর্ণ সিস্টেমগুলোকে চালু রাখা হয়।

কিন্তু পিভি ও স্টোরেজ কোনো নিরন্তর বিদ্যুৎ চাহিদার জন্য পূর্ণাঙ্গ বিকল্প হতে পারে না। ১ মেগাওয়াট নিরন্তর বিদ্যুৎ চাহিদা পূরণের জন্য পিভি ও চার ঘণ্টার স্টোরেজের প্রয়োজন হয়; এর জন্য বড় আকারের পিভি সিস্টেম ও মেগাওয়াট পরিমাণের স্টোরেজ প্রয়োজন। বাস্তবে, গ্রিড বা নিশ্চিত বিদ্যুৎ ক্রয়ের চুক্তিই প্রধান বিকল্প হিসেবে থাকে। যদি কোনো প্রকল্পের প্রস্তাবে বলা হয় “সৌরশক্তি ডেটা সেন্টারকে চালায়”, তাহলে চুক্তির বিবরণ দেওয়ার আগে সংশ্লিষ্ট গণিতিক হিসাবগুলো জিজ্ঞেস করুন।

শ্রেণী ২: শহুরের প্রান্তীয় অঞ্চল – যেখানে স্বাধীন সৌরশক্তি স্বাভাবিক ব্যবস্থা

শহুরের প্রান্তীয় অঞ্চলগুলিতে স্বাধীন সৌরশক্তি ব্যবহার করা স্বাভাবিক ও কার্যকর হয়।

“এজ লোড” (Edge Load) হলো সেই ধরনের বৈদ্যুতিক ব্যবহার, যা সাধারণত ছোট আকারের ডিভাইসগুলোতে ঘটে। উদাহরণস্বরূপ:

• একটি ট্রাফিক ক্যামেরা প্রায় কয়েক ওয়াট বিদ্যুৎ খরচ করে।
• একটি “স্মার্ট স্ট্রিটলাইট পোল” রাতভরে ১০–৬০ ওয়াট বিদ্যুৎ খরচ করে।
• একটি সেন্সর নোড প্রায় এক ওয়াটেরও কম বিদ্যুৎ খরচ করে।

এই ধরনের ডিভাইসগুলো সাধারণত এমন জায়গায় থাকে, যেখানে ট্রেঞ্চিং (trenching) করা ব্যয়বহুল; আর গ্রিডের সাথে সংযোগ স্থাপনের জন্য মাসের পর মাস অনুমতির প্রয়োজন হয়। এদের জন্য ব্যবহৃত বিদ্যুৎ সরবরাহ ব্যবস্থায় ব্যাটারি ব্যবহৃত হয়। “স্ট্যান্ডঅ্যালোন পিভি-প্লাস-স্টোরেজ” (Standalone PV-plus-Storage) সিস্টেম এদের জন্য কোনো সমঝোতার উপায় নয়; বরং এটাই সঠিক সমাধান।

আমরা যে পদ্ধতিটি অনুসরণ করি, তার ক্রম হলো:

1. প্রথমে লোডটি ঠিক করুন। সমস্ত ফিক্সচারের ওয়াটেজ × রাত্রিকালীন পরিচালনা সময়; এর উপর ১০–২০% অতিরিক্ত ব্যয় নিন নিয়ন্ত্রণ ও যোগাযোগের জন্য, কারণ নেমপ্লেটে দেওয়া তথ্য সঠিক নয়।
2. সিস্টেমের আকার নির্ধারণ করুন সবচেয়ে খারাপ মাসের ভিত্তিতে, নয় বার্ষিক গড়ের ভিত্তিতে। সাইটের যে মাসে সূর্যালোকের সর্বনিম্ন পরিমাণ হয়, সেই মাসটি ব্যবহার করুন; সিস্টেমের কার্যকারিতা ০.৭৫–০.৮৫ পর্যন্ত হ্রাস করুন (কারণ ধূলিকণা, তাপমাত্রা, তারসংযোগ ও কন্ট্রোলারের কারণে ক্ষতি হয়)। বার্ষিক গড়ের ভিত্তিতে সিস্টেম তৈরি করলে প্রতি ডিসেম্বরেই সমস্যা দেখা দেয়।
3. ব্যাটারির আকার নির্ধারণ করুন সিস্টেমের স্বায়ত্তশাসনের সময়কালের ভিত্তিতে। এজ লোডগুলোর জন্য তিন থেকে পাঁচ দিনের কার্যকারিতা প্রয়োজন; উচ্চ অক্ষাংশের শীতকাল ও মৌসুমী জলবায়ুর ক্ষেত্রে এই সময়কাল আরও বাড়ে। ব্যাটারির ক্ষমতা = স্বায়ত্তশাসনের দিনসংখ্যা × রাত্রিকালীন বিদ্যুৎ ব্যবহার (Wh) ÷ ব্যাটারির ডিসচার্জের সম্ভাব্য পরিমাণ; লিথিয়াম আয়রন ফসফেট (LiFePO4) ব্যাটারির ক্ষেত্রে এই পরিমাণ ০.৮–০.৯।
4. কন্ট্রোলারটিকে সিস্টেমের সাথে মেলান। ১২/২৪ ভোল্টের ব্যাংকে ব্যবহৃত আধুনিক উচ্চ-ওয়াটেজের প্যানেলগুলোর জন্য MPPT (ম্যাক্সিমাম পাওয়ার পয়েন্ট ট্র্যাকিং) কন্ট্রোলার প্রয়োজন; ভোল্টেজ-রেশিওর নিয়ম আমাদের MPPT vs PWM গাইড-এ দেওয়া আছে। আমাদের কন্ট্রোলার আকার নির্ধারণ ক্যালকুলেটর এই পুরো প্রক্রিয়াটি সম্পন্ন করে।

শহুরে ভবনগুলিতে বিতরিত বিদ্যুৎ উৎপাদন (Distributed generation on urban buildings)

অফিস ভবন এবং শপিং মলগুলিতে ছাদে এবং দেয়ালে লাগানো সৌরশক্তি (PV) প্রকল্পগুলো প্রথমে সেই ভবনের নিজস্ব কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা (AI) সিস্টেমগুলোকে শক্তি সরবরাহ করে। এই দাবিটি যখন প্রয়োজনীয় অনুমানগুলোর সাথে যুক্ত করা হয়, তখন এর যুক্তিসঙ্গততা প্রমাণিত হয়। একটি মাঝারি আকারের বাণিজ্যিক ভবনের সম্পূর্ণ ছাদজুড়ে সৌরশক্তি প্রকল্প লাগানো হলে (ধরা যাক, ব্যবহারযোগ্য অঞ্চলের পরিমাণ ১,০০০ মিটার বর্গ, প্রতি মিটার বর্গে সৌরশক্তি উৎপাদন ক্ষমতা প্রায় ১৫০ ওয়াট), প্রায় ১৫০ কিলোওয়াট-পিকোয়ার্ট (kWp) শক্তি উৎপন্ন হয়। প্রতি কিলোওয়াট-পিকোয়ার্ট প্রতি বছর গড়ে ১,২০০–১,৫০০ কিলোওয়াট-ঘণ্টা (kWh) শক্তি উৎপাদন হয়; ফলে বছরে মোট শক্তি উৎপাদনের পরিমাণ হয় প্রায় ১,৮০,০০০–২,২৫,০০০ কিলোওয়াট-ঘণ্টা। এর প্রকৃত সুবিধাগুলো শুধুমাত্র শক্তি সংক্রান্ত নয়, বরং কাঠামোগতও। কারণ শক্তি উৎপাদন কেন্দ্রটি সরাসরি ভবনের শক্তি ব্যবহারের কেন্দ্রের পাশে অবস্থিত; ফলে শক্তি সরবরাহের ক্ষতি কমে যায় এবং ভবনটি নিজের শক্তি ব্যবহারের প্রয়োজন সৌরশক্তি উৎপাদনের প্রবণতার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণভাবে নিয়ন্ত্রণ করতে পারে।

কেন্দ্রীভূত সৌরশক্তি উৎপাদন কেন্দ্র এবং বিদ্যুৎ গ্রিড

(Centralized solar power plants and the electric grid)

শহরের প্রান্তে অবস্থিত বৃহৎ আকারের সৌরবিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলো সরাসরি শহরের বিদ্যুৎ গ্রিডে বিদ্যুৎ সরবরাহ করে; গ্রিডের পাশে অবস্থিত সংরক্ষণ ব্যবস্থাগুলো সৌরশক্তিকে এমন সময়ে সঞ্চয় করে রাখে যখন কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তার (AI) ব্যবহারের চাহিদা সর্বোচ্চ থাকে। এখানে সমন্বয়ের দায়িত্ব গ্রিড পরিচালকের, ভবনের মালিকের নয়; ইঞ্জিনিয়ারিং সংক্রান্ত প্রশ্নগুলো (যেমন আন্তঃসংযোগ, বিদ্যুৎ সরবরাহের হার, বিদ্যুৎ সরবরাহ সীমাবদ্ধকরণ ইত্যাদি) গ্রিড পরিচালকের দায়িত্বের অন্তর্গত। আমরা এটা উল্লেখ করছি কারণ প্রকল্পের নথিগুলিতে প্রায়শই এই দুটি বিষয়কে একত্রিতভাবে “সৌরশক্তি কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তার জন্য” হিসেবে উল্লেখ করা হয়; অথচ আসলে এগুলো দুটি আলাদা প্রকল্প।

এই পৃষ্ঠাটি কী কভার করে না:

এই পৃষ্ঠাটি “পিভি-প্লাস-স্টোরেজ” (PV-plus-Storage) পদ্ধতির ধারণা এবং এটির ব্যবহার সম্পর্কিত তথ্য কভার করে; কিন্তু ডেটা সেন্টারের নকশা, বিদ্যুৎ সরবরাহ ব্যবস্থার আন্তঃসংযোগ সংক্রান্ত গবেষণা, অথবা ট্যারিফ অপ্টিমাইজেশন সম্পর্কিত তথ্য কভার করে না—এগুলো প্রতিটি প্রকল্পের নিজস্ব বিষয়। স্ট্রিটলাইট এবং অন্যান্য প্রান্তিক ডিভাইসগুলোর জন্য আমাদের অল-ইন-ওয়ান সৌর স্ট্রিট লাইট হার্ডওয়্যারটি এই পদ্ধতি দ্বারা তৈরি করা হয়। শীর্ষ চাহিদার সময় বিদ্যুৎ সরবরাহ সীমাবদ্ধ করার অর্থনৈতিক প্রভাব ট্যারিফের উপর নির্ভর করে; তাই ব্যাটারির নকশা তৈরি করার আগে প্রথমে বিদ্যুৎ সরবরাহের হারের পরিকল্পনা করা প্রয়োজন।