सौर ऊर्जा संयंत्र

सौर ऊर्जा संयंत्र की परिभाषा

सौर ऊर्जा संयंत्र सौर ऊर्जा का उपयोग करके विद्युत उत्पन्न करते हैं, जो फोटोवोल्टेलिक (PV) और संकेंद्रित सौर ऊर्जा (CSP) संयंत्रों में विभाजित होते हैं।

फोटोवोल्टेलिक ऊर्जा संयंत्र

सौर कोशिकाओं का उपयोग करके प्रकाश को सीधे विद्युत में परिवर्तित करते हैं और सौर मॉड्यूल, इनवर्टर और बैटरी जैसे घटकों को शामिल करते हैं।

एक फोटोवोल्टेलिक ऊर्जा संयंत्र एक बड़े पैमाने पर PV सिस्टम है जो ग्रिड से जुड़ा होता है और सौर विकिरण से बड़ी मात्रा में विद्युत उत्पन्न करने के लिए डिज़ाइन किया गया होता है। एक फोटोवोल्टेलिक ऊर्जा संयंत्र कई घटकों से बना होता है, जैसे:

• सौर मॉड्यूल: PV सिस्टम की मूल इकाइयाँ, जो सौर कोशिकाओं से बनी होती हैं जो प्रकाश को विद्युत में परिवर्तित करती हैं। सौर कोशिकाएँ, आमतौर पर सिलिकॉन से बनी, फोटॉन को अवशोषित करती हैं और इलेक्ट्रॉन रिहा करती हैं, जिससे विद्युत धारा बनती है। सौर मॉड्यूल सिस्टम की वोल्टेज और धारा की आवश्यकताओं के आधार पर श्रृंखला, समानांतर या श्रृंखला-समानांतर विन्यास में व्यवस्थित किए जा सकते हैं।

• माउंटिंग संरचनाएँ: ये स्थिर या समायोज्य हो सकती हैं। स्थिर संरचनाएँ सस्ती होती हैं लेकिन सूरज की गति का पालन नहीं करती हैं, जिससे उत्पादन कम हो सकता है। समायोज्य संरचनाएँ टिल्ट या रोटेट करके सूरज का अनुसरण करती हैं, जिससे ऊर्जा उत्पादन बढ़ता है। ये मैनुअल या ऑटोमैटिक हो सकती हैं, जिसकी आवश्यकता नियंत्रण पर निर्भर करती है।

• इनवर्टर: ये उपकरण हैं जो सौर मॉड्यूल द्वारा उत्पन्न सीधी धारा (DC) को विकल्पी धारा (AC) में परिवर्तित करते हैं, जिसे ग्रिड में या AC लोडों द्वारा उपयोग किया जा सकता है।

• इनवर्टर दो प्रकार के होते हैं: केंद्रीय इनवर्टर और माइक्रो-इनवर्टर। केंद्रीय इनवर्टर बड़े यूनिट होते हैं जो कई सौर मॉड्यूल या सरणियों से जुड़े होते हैं और एक एकल AC आउटपुट प्रदान करते हैं। माइक्रो-इनवर्टर छोटे यूनिट होते हैं जो प्रत्येक सौर मॉड्यूल या पैनल से जुड़े होते हैं और व्यक्तिगत AC आउटपुट प्रदान करते हैं। केंद्रीय इनवर्टर बड़े पैमाने के सिस्टमों के लिए अधिक लागत-प्रभावी और कुशल होते हैं, जबकि माइक्रो-इनवर्टर छोटे पैमाने के सिस्टमों के लिए अधिक लचीले और विश्वसनीय होते हैं।

• चार्ज कंट्रोलर: सौर मॉड्यूल से आने वाली वोल्टेज और धारा को नियंत्रित करते हैं ताकि बैटरी का ओवरचार्जिंग या ओवरडिस्चार्जिंग से बचा जा सके। ये दो प्रकार के होते हैं: पल्स विस्तार मॉडुलेशन (PWM) और मैक्सिमम पावर पॉइंट ट्रैकिंग (MPPT)। PWM कंट्रोलर सरल और सस्ते होते हैं लेकिन कुछ ऊर्जा नष्ट हो जाती है। MPPT कंट्रोलर अधिक कुशल होते हैं और सौर मॉड्यूल के मैक्सिमम पावर पॉइंट के साथ मेल खाते हुए ऊर्जा उत्पादन को अनुकूलित करते हैं।

• बैटरी: ये उपकरण हैं जो सौर मॉड्यूल या सरणियों द्वारा उत्पन्न अतिरिक्त विद्युत को भविष्य में उपयोग के लिए संचित करते हैं, जब प्रकाश नहीं होता या जब ग्रिड डाउन होता है। बैटरी दो प्रकार की होती हैं: लीड-एसिड बैटरी और लिथियम-आयन बैटरी। लीड-एसिड बैटरी सस्ती और अधिक व्यापक रूप से उपयोग की जाती हैं, लेकिन उनकी ऊर्जा घनत्व कम, लंबाई छोटी और उनकी रखरखाव की आवश्यकता अधिक होती है। लिथियम-आयन बैटरी अधिक महंगी और कम सामान्य होती हैं, लेकिन उनकी ऊर्जा घनत्व अधिक, लंबाई अधिक और उनकी रखरखाव की आवश्यकता कम होती है।

• स्विच: सिस्टम के विभिन्न भागों, जैसे सौर मॉड्यूल, इनवर्टर और बैटरी को जोड़ने या अलग करने के लिए उपयोग किए जाते हैं। ये मैनुअल या ऑटोमैटिक हो सकते हैं। मैनुअल स्विच मानवीय संचालन की आवश्यकता होती है, जबकि ऑटोमैटिक स्विच पूर्वनिर्धारित स्थितियों या सिग्नलों पर काम करते हैं।

• मीटर: ये उपकरण हैं जो सिस्टम के विभिन्न पैरामीटर, जैसे वोल्टेज, धारा, शक्ति, ऊर्जा, तापमान या विकिरण को मापते और प्रदर्शित करते हैं। मीटर एनालॉग या डिजिटल हो सकते हैं, प्रदर्शन और सटीकता की आवश्यकता के आधार पर। एनालॉग मीटर नीडल या डायल का उपयोग करते हैं मानों को प्रदर्शित करने के लिए, जबकि डिजिटल मीटर नंबर या ग्राफ का उपयोग करते हैं मानों को प्रदर्शित करने के लिए।

• केबल: ये तार हैं जो सिस्टम के विभिन्न घटकों के बीच विद्युत को ट्रांसमिट करते हैं। केबल दो प्रकार के होते हैं: DC केबल और AC केबल। DC केबल सौर मॉड्यूल से इनवर्टर या बैटरी तक सीधी धारा ले जाते हैं, जबकि AC केबल इनवर्टर से ग्रिड या लोड तक विकल्पी धारा ले जाते हैं।

उत्पादन भाग में सौर मॉड्यूल, माउंटिंग संरचनाएँ, और इनवर्टर शामिल होते हैं, जो प्रकाश से विद्युत उत्पन्न करते हैं।ट्रांसमिशन भाग में केबल, स्विच, और मीटर शामिल होते हैं, जो उत्पादन भाग से विद्युत को वितरण भाग तक पहुंचाते हैं।

वितरण भाग में बैटरी, चार्ज कंट्रोलर, और लोड शामिल होते हैं, जो विद्युत को संचित या उपभोग करते हैं।निम्नलिखित आरेख एक फोटोवोल्टेलिक ऊर्जा संयंत्र की लेआउट का एक उदाहरण दिखाता है:

एक फोटोवोल्टेलिक ऊर्जा संयंत्र का संचालन कई कारकों, जैसे मौसम की स्थितियाँ, लोड की मांग, और ग्रिड की स्थिति, पर निर्भर करता है। हालांकि, एक आम संचालन तीन मुख्य मोडों पर आधारित होता है: चार्जिंग मोड, डिस्चार्जिंग मोड, और ग्रिड-टाइ मोड।

चार्जिंग मोड तब होता है जब अतिरिक्त प्रकाश और कम मांग होती है। इस मोड में, सौर मॉड्यूल आवश्यकता से अधिक विद्युत उत्पन्न करते हैं। अतिरिक्त विद्युत चार्ज कंट्रोलर के माध्यम से बैटरी को चार्ज करती है।

डिस्चार्जिंग मोड तब होता है जब प्रकाश नहीं होता या लोड की मांग अधिक होती है। इस मोड में, सौर मॉड्यूल लोड की आवश्यकता से कम विद्युत उत्पन्न करते हैं। घाट विद्युत इनवर्टर के माध्यम से बैटरी से प्रदान की जाती है।

ग्रिड-टाइ मोड तब भी हो सकता है जब ग्रिड आउटेज हो और बैकअप विद्युत की आवश्यकता हो। इस मोड में, सौर मॉड्यूल विद्युत उत्पन्न करते हैं, जिसे इनवर्टर के माध्यम से लोड द्वारा उपयोग किया जा सकता है।

लाभ

• सौर ऊर्जा संयंत्र पुनर्जीवी और स्वच्छ ऊर्जा का उपयोग करते हैं, जो ग्रीनहाउस गैसों या प्रदूषकों को नहीं उत्सर्जित करते।

• सौर ऊर्जा संयंत्र जीवाश्म ईंधन पर निर्भरता को कम कर सकते हैं और ऊर्जा सुरक्षा और विविधता को बढ़ावा दे सकते हैं।

• सौर ऊर्जा संयंत्र ऐसे दूरस्थ क्षेत्रों में विद्युत प्रदान कर सकते हैं जहाँ ग्रिड कनेक्शन योग्य या विश्वसनीय नहीं होता।

• सौर ऊर्जा संयंत्र स्थानीय रोजगार और समुदाय और क्षेत्रों के लिए आर्थिक लाभ प्रदान कर सकते हैं।

• सौर ऊर्जा संयंत्र विभिन्न उत्प्रेरणों और नीतियों से लाभान्वित हो सकते हैं, जो पुनर्नवीकरणीय ऊर्जा के विकास और विनिर्माण का समर्थन करते हैं।