1. सौर फोटोवोल्टिक प्रणाली की संरचना और सिद्धांत
एक सौर फोटोवोल्टिक प्रणाली में निम्नलिखित तीन भाग होते हैं: सौर सेल घटक; चार्ज और डिस्चार्ज नियंत्रक, इनवर्टर, परीक्षण उपकरण और कंप्यूटर निगरानी और अन्य बिजली इलेक्ट्रॉनिक उपकरण; और बैटरी या अन्य ऊर्जा भंडारण और सहायक बिजली उत्पादन उपकरण।
सौर फोटोवोल्टिक प्रणालियों में निम्नलिखित विशेषताएं हैं:
- कोई घूमने वाला भाग नहीं, कोई शोर नहीं;
- कोई वायु प्रदूषण नहीं और कोई अपशिष्ट जल का निर्वहन नहीं;
- कोई दहन प्रक्रिया नहीं, कोई ईंधन की आवश्यकता नहीं;
- सरल रखरखाव और कम रखरखाव लागत;
- अच्छी परिचालन विश्वसनीयता और स्थिरता;
- एक प्रमुख घटक के रूप में, सौर कोशिकाओं की लंबी सेवा जीवन होती है, और क्रिस्टलीय सिलिकॉन सौर कोशिकाओं का जीवन 25 वर्षों से अधिक तक पहुंच सकता है;
आवश्यकतानुसार विद्युत उत्पादन को आसानी से बढ़ाया जा सकता है।
फोटोवोल्टिक प्रणालियों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। फोटोवोल्टिक प्रणाली अनुप्रयोगों के मूल रूपों को दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: स्वतंत्र बिजली उत्पादन प्रणाली और ग्रिड से जुड़ी बिजली उत्पादन प्रणाली। मुख्य अनुप्रयोग क्षेत्र मुख्य रूप से अंतरिक्ष विमान, संचार प्रणाली, माइक्रोवेव रिले स्टेशन, टीवी डिफरेंशियल टर्नटेबल्स, फोटोवोल्टिक जल पंप और बिजली रहित क्षेत्रों में घरेलू बिजली आपूर्ति में हैं। प्रौद्योगिकी के विकास और विश्व अर्थव्यवस्था के सतत विकास की जरूरतों के साथ, विकसित देशों ने योजनाबद्ध तरीके से शहरी फोटोवोल्टिक ग्रिड से जुड़े बिजली उत्पादन को बढ़ावा देना शुरू कर दिया है, मुख्य रूप से घरेलू छत फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन प्रणाली और मेगावाट-स्तरीय केंद्रीकृत बड़े पैमाने पर निर्माण करना ग्रिड से जुड़ी बिजली उत्पादन प्रणालियाँ। साथ ही, परिवहन और शहरी प्रकाश व्यवस्था में सौर फोटोवोल्टिक प्रणालियों के अनुप्रयोग को सख्ती से बढ़ावा दिया गया है।
फोटोवोल्टिक प्रणालियों के अलग-अलग पैमाने और अनुप्रयोग रूप होते हैं। उदाहरण के लिए, सिस्टम का पैमाना एक विस्तृत श्रृंखला तक फैला हुआ है, जिसमें 3 से 2W सौर उद्यान लाइट से लेकर MW स्तर के सौर फोटोवोल्टिक पावर स्टेशन, जैसे 3.75kWp घरेलू छत बिजली उत्पादन उपकरण और डुनहुआंग 10MW परियोजना शामिल हैं। इसके अनुप्रयोग प्रपत्र भी विविध हैं और इन्हें घरेलू, परिवहन, संचार और अंतरिक्ष अनुप्रयोगों जैसे कई क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किया जा सकता है। हालाँकि फोटोवोल्टिक प्रणालियाँ आकार में भिन्न होती हैं, उनकी संरचना और कार्य सिद्धांत मूल रूप से समान होते हैं। चित्र 4-1 डीसी लोड की आपूर्ति करने वाली एक विशिष्ट फोटोवोल्टिक प्रणाली का एक योजनाबद्ध आरेख है। इसमें फोटोवोल्टिक प्रणाली में कई मुख्य घटक शामिल हैं:
फोटोवोल्टिक मॉड्यूल सरणी: यह सिस्टम आवश्यकताओं के अनुसार श्रृंखला और समानांतर में जुड़े सौर सेल तत्वों (जिसे फोटोवोल्टिक सेल मॉड्यूल भी कहा जाता है) से बना है। यह सूर्य के प्रकाश के तहत सौर ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा उत्पादन में परिवर्तित करता है। यह सौर फोटोवोल्टिक प्रणाली का मुख्य घटक है।
बैटरी: सौर सेल घटकों द्वारा उत्पन्न विद्युत ऊर्जा को संग्रहीत करती है। जब रोशनी अपर्याप्त होती है या रात में, या लोड की मांग सौर सेल घटकों द्वारा उत्पन्न बिजली से अधिक होती है, तो संग्रहीत विद्युत ऊर्जा को लोड की ऊर्जा मांग को पूरा करने के लिए जारी किया जाता है। यह सौर फोटोवोल्टिक प्रणाली की भंडारण बैटरी है। कार्यात्मक भाग. वर्तमान में, लेड-एसिड बैटरियों का उपयोग आमतौर पर सौर फोटोवोल्टिक प्रणालियों में किया जाता है। उच्च आवश्यकताओं वाले सिस्टम के लिए, डीप-डिस्चार्ज वाल्व-विनियमित सीलबंद लीड-एसिड बैटरी, डीप-डिस्चार्ज तरल-अवशोषित लीड-एसिड बैटरी आदि का आमतौर पर उपयोग किया जाता है।
नियंत्रक: यह बैटरी की चार्जिंग और डिस्चार्जिंग स्थितियों को निर्धारित और नियंत्रित करता है, और लोड की बिजली की मांग के अनुसार सौर सेल घटकों और बैटरी के बिजली उत्पादन को नियंत्रित करता है। यह संपूर्ण सिस्टम का मुख्य नियंत्रण भाग है। सौर फोटोवोल्टिक उद्योग के विकास के साथ, नियंत्रकों के कार्य अधिक से अधिक शक्तिशाली होते जा रहे हैं, और पारंपरिक नियंत्रण भाग, इन्वर्टर और निगरानी प्रणाली को एकीकृत करने की प्रवृत्ति है। उदाहरण के लिए, एईएस के एसपीपी और एसएमडी श्रृंखला नियंत्रक उपरोक्त तीन फ़ंक्शन को एकीकृत करते हैं।
इन्वर्टर: सौर फोटोवोल्टिक बिजली आपूर्ति प्रणाली में, यदि एसी लोड है, तो सौर सेल घटकों द्वारा उत्पन्न डीसी बिजली या बैटरी द्वारा जारी डीसी बिजली को आवश्यक एसी बिजली में परिवर्तित करने के लिए एक इन्वर्टर डिवाइस का उपयोग किया जाना चाहिए। भार।
सौर फोटोवोल्टिक बिजली आपूर्ति प्रणाली का मूल कार्य सिद्धांत सूर्य के विकिरण के तहत सौर सेल घटकों द्वारा उत्पन्न विद्युत ऊर्जा के साथ बैटरी को चार्ज करना है, या लोड की मांग पूरी होने पर सीधे लोड को बिजली की आपूर्ति करना है। यदि धूप अपर्याप्त है या रात में बैटरी नियंत्रक के नियंत्रण में डीसी लोड को बिजली की आपूर्ति करती है। एसी लोड वाले फोटोवोल्टिक सिस्टम के लिए, डीसी पावर को एसी पावर में बदलने के लिए एक इन्वर्टर जोड़ने की आवश्यकता होती है। फोटोवोल्टिक प्रणाली अनुप्रयोग कई रूपों में आते हैं, लेकिन मूल सिद्धांत समान रहते हैं। अन्य प्रकार की फोटोवोल्टिक प्रणालियों के लिए, केवल नियंत्रण तंत्र और सिस्टम घटक वास्तविक आवश्यकताओं के अनुसार भिन्न होते हैं। विभिन्न प्रकार की फोटोवोल्टिक प्रणालियों का नीचे विस्तार से वर्णन किया जाएगा।