ఫోటోవోల్టా శక్తి ఆరంభికలు

సౌర విద్యుత్ ప్లాంట్‌ల నిర్వచనం

సౌర శక్తిని ఉపయోగించి విద్యుత్ ఉత్పత్తి చేసే సౌర విద్యుత్ ప్లాంట్‌లను ఫొటోవోల్టాయిక్ (PV) మరియు కాంసెంట్రేటెడ్ సౌర శక్తి (CSP) ప్లాంట్‌లుగా వర్గీకరిస్తారు.

ఫొటోవోల్టాయిక్ విద్యుత్ ప్లాంట్‌లు

సౌర ఘటాలను ఉపయోగించి సూర్యకాంతిని నేరుగా విద్యుత్‌గా మారుస్తాయి మరియు సౌర మాడ్యూళ్లు, ఇన్వర్టర్లు మరియు బ్యాటరీల వంటి భాగాలను కలిగి ఉంటాయి.

సౌర వికిరణం నుండి బల్క్ విద్యుత్ శక్తిని ఉత్పత్తి చేయడానికి రూపొందించబడిన మరియు గ్రిడ్‌కు కనెక్ట్ అయిన పెద్ద-స్థాయి PV సిస్టమ్ ఒక ఫొటోవోల్టాయిక్ విద్యుత్ ప్లాంట్. ఒక ఫొటోవోల్టాయిక్ విద్యుత్ ప్లాంట్ కింది వాటి వంటి పలు భాగాలతో కూడినది:

• సౌర మాడ్యూళ్లు: సూర్యకాంతిని విద్యుత్‌గా మార్చే సౌర ఘటాలతో తయారయ్యే PV సిస్టమ్ యొక్క ప్రాథమిక యూనిట్లు. సిలికాన్ తో తయారు చేయబడిన సౌర ఘటాలు ఫోటాన్లను గ్రహిస్తాయి మరియు ఎలక్ట్రాన్లను విడుదల చేస్తాయి, దీంతో విద్యుత్ ప్రవాహం ఏర్పడుతుంది. సిస్టమ్ యొక్క వోల్టేజ్ మరియు కరెంట్ అవసరాలను బట్టి సిరీస్, పారలల్ లేదా సిరీస్-పారలల్ కాన్ఫిగరేషన్లలో సౌర మాడ్యూళ్లు అమర్చబడతాయి.

• మౌంటింగ్ నిర్మాణాలు: ఇవి ఫిక్స్డ్ లేదా అడ్జస్టబుల్ గా ఉండవచ్చు. ఫిక్స్డ్ నిర్మాణాలు చౌకగా ఉంటాయి కానీ సూర్యుని కదలికను అనుసరించవు, ఇది అవుట్‌పుట్‌ను తగ్గించవచ్చు. అడ్జస్టబుల్ నిర్మాణాలు సూర్యునిని ట్రాక్ చేయడానికి టిల్ట్ లేదా రొటేట్ చేస్తాయి, శక్తి ఉత్పత్తిని పెంచుతాయి. నియంత్రణ అవసరాలను బట్టి ఇవి మాన్యువల్ లేదా ఆటోమేటిక్ గా ఉండవచ్చు.

• ఇన్వర్టర్లు: సౌర మాడ్యూళ్లు ఉత్పత్తి చేసే డైరెక్ట్ కరెంట్ (DC) ని గ్రిడ్‌లోకి లేదా AC లోడ్ల ద్వారా ఉపయోగించడానికి అందించే ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్ (AC) గా మార్చే పరికరాలు ఇవి.

• ఇన్వర్టర్లను రెండు రకాలుగా వర్గీకరించవచ్చు: సెంట్రల్ ఇన్వర్టర్లు మరియు మైక్రో-ఇన్వర్టర్లు. పలు సౌర మాడ్యూళ్లు లేదా అర్రేలకు కనెక్ట్ అయ్యి ఒకే ఒక AC అవుట్‌పుట్ ని అందించే పెద్ద యూనిట్లు సెంట్రల్ ఇన్వర్టర్లు. ప్రతి సౌర మాడ్యూల్ లేదా ప్యానెల్ కు కనెక్ట్ అయ్యి విడివిడిగా AC అవుట్‌పుట్‌లను అందించే చిన్న యూనిట్లు మైక్రో-ఇన్వర్టర్లు. పెద్ద-స్థాయి సిస్టమ్‌లకు సెంట్రల్ ఇన్వర్టర్లు మరింత ఖర్చు-ప్రభావవంతమైనవి మరియు సమర్థవంతమైనవి, చిన్న-స్థాయి సిస్టమ్‌లకు మైక్రో-ఇన్వర్టర్లు మరింత సౌలభ్యంగా ఉండి విశ్వసనీయమైనవి.

• ఛార్జి కంట్రోలర్లు: బ్యాటరీలు ఓవర్ ఛార్జింగ్ లేదా ఓవర్ డిస్చార్జింగ్ కాకుండా సౌర మాడ్యూళ్ల నుండి వోల్టేజ్ మరియు కరెంట్ ని నియంత్రిస్తాయి. ఇవి రెండు రకాలుగా ఉంటాయి: పల్స్ వెడ్త్ మాడ్యులేషన్ (PWM) మరియు గరిష్ఠ పవర్ పాయింట్ ట్రాకింగ్ (MPPT). PWM కంట్రోలర్లు సరళమైనవి మరియు చౌకగా ఉంటాయి కానీ కొంచెం శక్తిని వృధా చేస్తాయి. MPPT కంట్రోలర్లు మరింత సమర్థవంతమైనవి మరియు సౌర మాడ్యూళ్ల గరిష్ఠ పవర్ పాయింట్‌కు సరిపోయేటట్లు శక్తి అవుట్‌పుట్‌ను ఆప్టిమైజ్ చేస్తాయి.

• బ్యాటరీలు: సూర్యకాంతి లేనప్పుడు లేదా గ్రిడ్ పనిచేయనప్పుడు తర్వాత ఉపయోగం కోసం సౌర మాడ్యూళ్లు లేదా అర్రేలు ఉత్పత్తి చేసిన అదనపు విద్యుత్ ని నిల్వ చేసే పరికరాలు ఇవి. బ్యాటరీలను రెండు రకాలుగా వర్గీకరించవచ్చు: లెడ్-ఆసిడ్ బ్యాటరీలు మరియు లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలు. లెడ్-ఆసిడ్ బ్యాటరీలు చౌకగా ఉంటాయి మరియు ఎక్కువగా ఉపయోగిస్తారు, కానీ వాటి శక్తి సాంద్రత తక్కువగా ఉంటుంది, జీవితకాలం తక్కువగా ఉంటుంది మరియు మరింత పరిరక్షణ అవసరం. లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలు ఖరీదైనవి మరియు తక్కువగా ఉపయోగిస్తారు, కానీ వాటి శక్తి సాంద్రత ఎక్కువగా ఉంటుంది, జీవితకాలం ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు తక్కువ పరిరక్షణ అవసరం.

• స్విచ్లు: సౌర మాడ్యూళ్లు, ఇన్వర్టర్లు మరియు బ్యాటరీల వంటి సిస్టమ్ యొక్క భాగాలను కనెక్ట్ లేదా డిస్కనెక్ట్ చేస్తాయి. ఇవి మాన్యువల్ లేదా ఆటోమేటిక్ గా ఉండవచ్చు. మాన్యువల్ స్విచ్లకు మానవ ఆపరేషన్ అవసరం, ఆటోమేటిక్ స్విచ్లు ముందస్తు నియమాలు లేదా సంకేతాల ఆధారంగా పనిచేస్తాయి.

• మీటర్లు: వోల్టేజ్, కరెంట్, పవర్, ఎనర్జీ, ఉష్ణోగ్రత లేదా వికిరణం వంటి సిస్టమ్ యొక్క వివిధ పారామితులను కొలిచి ప్రదర్శించే పరికరాలు ఇవి. ప్రదర్శన మరియు ఖచ్చితత్వం అవసరమయ్యే రకం ఆధారంగా మీటర్లు అనలాగ్ లేదా డిజిటల్ గా ఉండవచ్చు. అనలాగ్ మీటర్లు విలువలను చూపించడానికి సూదులు లేదా డయల్స్ ఉపయోగిస్తాయి, డిజిటల్ మీటర్లు విలువలను చూపించడానికి సంఖ్యలు లేదా గ్రాఫ్లు ఉపయోగిస్తాయి.

• కేబుల్స్: ఈ వైర్లు వ్యవస్థలోని వివిధ భాగాల మధ్య విద్యుత్‌ను బదిలీ చేస్తాయి. కేబుల్స్‌ను రెండు రకాలుగా వర్గీకరించవచ్చు: డిసి కేబుల్స్ మరియు ఎసి కేబుల్స్. డిసి కేబుల్స్ సౌర మాడ్యూళ్ల నుండి ఇన్వర్టర్లు లేదా బ్యాటరీలకు డైరెక్ట్ కరెంట్‌ను తీసుకురాగా, ఎసి కేబుల్స్ ఇన్వర్టర్ల నుండి గ్రిడ్ లేదా లోడ్స్‌కు ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్‌ను తీసుకురుస్తాయి.

జనరేషన్ పార్ట్‌లో సూర్యకాంతి నుండి విద్యుత్ ఉత్పత్తి చేసే సౌర మాడ్యూళ్లు, మౌంటింగ్ నిర్మాణాలు మరియు ఇన్వర్టర్లు ఉంటాయి.ట్రాన్స్మిషన్ పార్ట్‌లో జనరేషన్ పార్ట్ నుండి డిస్ట్రిబ్యూషన్ పార్ట్‌కు విద్యుత్‌ను బదిలీ చేసే కేబుల్స్, స్విచ్లు మరియు మీటర్లు ఉంటాయి.

డిస్ట్రిబ్యూషన్ పార్ట్‌లో విద్యుత్‌ను నిల్వ చేసుకోగాని లేదా వినియోగించుకునే బ్యాటరీలు, ఛార్జ్ కంట్రోలర్లు మరియు లోడ్స్ ఉంటాయి.కింది పటం ఫోటోవోల్టాయిక్ పవర్ ప్లాంట్ అమరికకు ఉదాహరణను చూపుతుంది:

ఫోటోవోల్టాయిక్ పవర్ ప్లాంట్ యొక్క పనితీరు వాతావరణ పరిస్థితులు, లోడ్ డిమాండ్ మరియు గ్రిడ్ స్థితి వంటి అనేక అంశాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది. అయితే, సాధారణ పనితీరు మూడు ప్రధాన మోడ్‌లను కలిగి ఉంటుంది: ఛార్జింగ్ మోడ్, డిస్ఛార్జింగ్ మోడ్ మరియు గ్రిడ్-టై మోడ్.

ఛార్జింగ్ మోడ్ అధిక సూర్యకాంతి మరియు తక్కువ డిమాండ్ ఉన్నప్పుడు సంభవిస్తుంది. ఈ మోడ్‌లో, సౌర మాడ్యూళ్లు అవసరమైన దానికంటే ఎక్కువ విద్యుత్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తాయి. అదనపు విద్యుత్ ఛార్జ్ కంట్రోలర్ల ద్వారా బ్యాటరీలను ఛార్జ్ చేస్తుంది.

డిస్ఛార్జింగ్ మోడ్ సూర్యకాంతి లేనప్పుడు లేదా ఎక్కువ లోడ్ డిమాండ్ ఉన్నప్పుడు సంభవిస్తుంది. ఈ మోడ్‌లో, సౌర మాడ్యూళ్లు లోడ్స్ కోసం అవసరమైన దానికంటే తక్కువ విద్యుత్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తాయి. లోపం ఉన్న విద్యుత్ ఇన్వర్టర్ల ద్వారా బ్యాటరీల నుండి సరఫరా చేయబడుతుంది.

గ్రిడ్ అవుటేజ్ ఉన్నప్పుడు మరియు బ్యాకప్ పవర్ అవసరమయినప్పుడు గ్రిడ్-టై మోడ్ కూడా సంభవించవచ్చు. ఈ మోడ్‌లో, సౌర మాడ్యూళ్లు ఇన్వర్టర్ల ద్వారా లోడ్స్ ద్వారా ఉపయోగించుకోగల విద్యుత్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తాయి.

ప్రయోజనాలు

• సౌర విద్యుత్ కేంద్రాలు గ్రీన్‌హౌస్ వాయువులు లేదా కాలుష్య కారకాలను విడుదల చేయని పునరుత్పాదక మరియు శుద్ధమైన శక్తిని ఉపయోగిస్తాయి.

• సౌర విద్యుత్ కేంద్రాలు సహజ ఇంధనాలపై ఆధారపడటాన్ని తగ్గించి, శక్తి భద్రత మరియు వైవిధ్యాన్ని పెంచుతాయి.

• సౌర విద్యుత్ కేంద్రాలు గ్రిడ్ కనెక్షన్ సాధ్యం కాని లేదా నమ్మదగినది కాని ప్రాంతాలలో విద్యుత్‌ను అందించగలవు.

• సౌర విద్యుత్ కేంద్రాలు ప్రాంతాలకు మరియు సమాజాలకు స్థానిక ఉద్యోగాలు మరియు ఆర్థిక ప్రయోజనాలను సృష్టించగలవు.

• సౌర విద్యుత్ కేంద్రాలు పునరుత్పాదక శక్తి అభివృద్ధి మరియు అమలును మద్దతు ఇచ్చే వివిధ ప్రోత్సాహకాలు మరియు విధానాల నుండి ప్రయోజనం పొందగలవు.

లోపాలు

• సౌర విద్యుత్ కేంద్రాలు పెద్ద భూమి ప్రాంతాలను అవసరం చేస్తాయి మరియు వన్యప్రాణులు, వృక్షసంపద మరియు నీటి వనరులపై పర్యావరణ ప్రభావాలు కలిగి ఉండవచ్చు.

• సాంప్రదాయ విద్యుత్ కేంద్రాలతో పోలిస్తే సౌర విద్యుత్ కేంద్రాలకు అధిక ప్రారంభ మూలధన ఖర్చులు మరియు పొడవైన రిటర్న్ కాలం ఉంటుంది.

• సౌర విద్యుత్ కేంద్రాలకు తక్కువ సామర్థ్య కారకాలు ఉంటాయి మరియు వాటి అవుట్‌పుట్ మరియు నమ్మదగినతపై ప్రభావం చూపే వాతావరణ పరిస్థితులు మరియు దైనందిన చక్రాలపై ఆధారపడి ఉంటాయి.

• సూర్య శక్తి ప్లాంట్లకు దీని నిరంతర శక్తి ఆప్యుర్వకం లేని వ్యవధులలో కూడా శక్తి అందించడానికి బ్యాకప్ లేదా స్టోరేజ్ వ్యవస్థలు అవసరమవుతాయి.

• సూర్య శక్తి ప్లాంట్లు గ్రిడ్ ఇంటిగ్రేషన్, ఇంటర్కనెక్షన్, ట్రాన్స్మిషన్, మరియు డిస్ట్రిబ్యూషన్ వంటి తౌకీకార్య చట్టాలతో ఎదుర్కొనవలసి ఉంటాయి.