वायु-सौर संयुक्त ऊर्जा से संचालित IoT प्रणाली वास्तविक समय में पानी की पाइपलाइन की निगरानी के लिए
I. वर्तमान स्थिति और मौजूदा समस्याएँ
वर्तमान में, पानी की आपूर्ति कंपनियों के पास शहरी और ग्रामीण क्षेत्रों में फैले हुए व्यापक जल पाइपलाइन नेटवर्क हैं। पाइपलाइन के संचालन डेटा की वास्तविक समय में निगरानी पानी के उत्पादन और वितरण के प्रभावी नियंत्रण और निर्देशन के लिए आवश्यक है। इस परिणामस्वरूप, पाइपलाइन के साथ-साथ अनेक डेटा निगरानी स्टेशन स्थापित किए जाने चाहिए। हालांकि, इन पाइपलाइनों के पास स्थिर और विश्वसनीय बिजली के स्रोत बहुत कम मिलते हैं। भले ही बिजली उपलब्ध हो, विशेष बिजली लाइनों को लगाना महंगा, क्षतिग्रस्त होने की संभावना रहती है, और इसके लिए बिजली बिलिंग के लिए उपयोगकर्ता प्रदाताओं के साथ जटिल समन्वय की आवश्यकता होती है, जो प्रबंधन की दृष्टि से बड़ी चुनौतियाँ पेश करती है।
विभिन्न प्रकार के पाइपलाइन निगरानी उपकरण विकसित किए गए हैं, लेकिन इनमें अधिकांशतः महत्वपूर्ण सीमाएँ हैं। दो सबसे सामान्य दृष्टिकोण निम्नलिखित हैं:
कम ऊर्जा बैटरी-संचालित निगरानी उपकरण: इनमें नियमित रूप से बैटरी की बदलाव की आवश्यकता होती है। ऊर्जा उपभोग की सीमाओं के कारण, डेटा प्रसारण की आम तौर पर गति एक घंटे में एक बार होती है, जो वास्तविक समय में संचालन निर्देशन के लिए पर्याप्त नहीं है।
सौर ऊर्जा संचालित निगरानी उपकरण: इनमें बड़ी क्षमता वाली बैटरी की आवश्यकता होती है जिन्हें नियमित रूप से बदलना पड़ता है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च प्रारंभिक निवेश और रखरखाव की लागत होती है।
इसलिए, इन सीमाओं को दूर करने वाले एक नए प्रकार के जल पाइपलाइन निगरानी प्रणाली को विकसित करने की ज़रूरत है।
II. वायु-सौर संयुक्त बिजली सप्लाई प्रणाली का परिचय
वायु-सौर संयुक्त प्रणाली एक एकीकृत बिजली उत्पादन और अनुप्रयोग प्रणाली है। यह सौर पैनल और वायु टर्बाइन (जो AC को DC में परिवर्तित करते हैं) को जोड़कर बिजली उत्पन्न करती है, जिसे बैटरी बैंकों में संचित किया जाता है। जब बिजली की आवश्यकता होती है, तो एक इनवर्टर बैटरी से संचित DC बिजली को AC बिजली में परिवर्तित करता है और इसे ट्रांसमिशन लाइनों के माध्यम से लोड तक पहुंचाता है।
यह प्रणाली वायु टर्बाइन और सौर पैनल सरणियों से एक साथ बिजली उत्पादन की संभावना प्रदान करती है। प्रारंभिक संयुक्त प्रणालियाँ वायु टर्बाइन और फोटोवोल्टाइक (PV) मॉड्यूलों की सरल संयोजन थीं, जिनमें विस्तृत गणितीय मॉडलिंग की कमी थी। चूंकि ये अधिकांशतः कम विश्वसनीयता वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयोग की जाती थीं, इन प्रारंभिक प्रणालियों का व्यावहारिक जीवनकाल छोटा था।
हाल के वर्षों में, संयुक्त प्रणालियों के अनुप्रयोग क्षेत्र के विस्तार और विश्वसनीयता और लागत-प्रभावीता की मांग के बढ़ने के साथ, अंतरराष्ट्रीय स्तर पर कई उन्नत सॉफ्टवेयर पैकेज विकसित किए गए हैं, जो वायु, सौर और संयुक्त बिजली प्रणालियों के प्रदर्शन का सिमुलेशन कर सकते हैं। ये टूल विभिन्न प्रणाली कॉन्फिगरेशन को मॉडल कर सकते हैं ताकि प्रदर्शन और बिजली सप्लाई की लागत के आधार पर ऑप्टिमल सेटअप का निर्धारण किया जा सके।
वर्तमान में, अंतरराष्ट्रीय स्तर पर संयुक्त प्रणालियों के आकार निर्धारण के लिए दो मुख्य तरीके उपयोग किए जाते हैं:
पावर मैचिंग मेथड: यह सुनिश्चित करता है कि विभिन्न सौर विकिरण और वायु गति की स्थितियों में PV सरणी और वायु टर्बाइन का संयुक्त आउटपुट पावर लोड पावर से अधिक हो। यह तरीका मुख्य रूप से प्रणाली के ऑप्टिमाइज़ेशन और नियंत्रण के लिए उपयोग किया जाता है।
ऊर्जा मैचिंग मेथड: यह सुनिश्चित करता है कि विभिन्न स्थितियों में PV सरणी और वायु टर्बाइन द्वारा उत्पन्न की गई कुल ऊर्जा लोड द्वारा उपभोग की गई ऊर्जा से बराबर या अधिक हो। यह तरीका मुख्य रूप से प्रणाली की बिजली क्षमता डिजाइन के लिए उपयोग किया जाता है।
III. वायु-सौर संयुक्त बिजली प्रणाली के घटक
वायु-सौर संयुक्त बिजली प्रणाली मुख्य रूप से वायु टर्बाइन, सौर फोटोवोल्टाइक (PV) पैनल, कंट्रोलर, बैटरी, इनवर्टर और AC/DC लोड से बनी होती है। प्रणाली की कॉन्फिगरेशन आरेख अनुलग्ड चित्र में दिखाया गया है। यह प्रणाली एक संयुक्त नवीकरणीय ऊर्जा समाधान है, जो वायु, सौर और बैटरी स्टोरेज के साथ-साथ बुद्धिमत्ता-संयुक्त नियंत्रण प्रौद्योगिकी को एकीकृत करती है, जिससे प्रणाली का ऑप्टिमाइज़्ड संचालन सुनिश्चित होता है।
Ⅳ. वायु-सौर संयुक्त बिजली प्रणाली के घटक
वायु-सौर संयुक्त बिजली प्रणाली कई महत्वपूर्ण घटकों से बनी होती है:
वायु टर्बाइन: वायु ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है, जो फिर जनरेटर द्वारा विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित होती है। यह विद्युत एक कंट्रोलर के माध्यम से बैटरी को चार्ज करती है और इनवर्टर के माध्यम से लोड को बिजली प्रदान करती है।
सौर PV पैनल: प्रकाशविद्युत प्रभाव का उपयोग करके सूर्य का प्रकाश विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं, बैटरी को चार्ज करते हैं और इनवर्टर के माध्यम से लोड को बिजली प्रदान करते हैं।
इनवर्टर प्रणाली: बैटरी बैंकों से डीसी बिजली को मानक 220V एसी बिजली में परिवर्तित करने वाले विभिन्न इनवर्टरों से बनी होती है, जो एसी लोड उपकरणों के स्थिर संचालन की सुनिश्चित करती है। इसमें स्वचालित वोल्टेज स्थायित्व भी शामिल होता है, जिससे बिजली की गुणवत्ता में सुधार होता है।
नियंत्रण इकाई: सौर तीव्रता, वायु गति और लोड परिवर्तनों के आधार पर बैटरी की स्थिति को समायोजित करती है। यह डीसी/एसी लोड को बिजली प्रदान करने और अतिरिक्त ऊर्जा को बैटरी में संचित करने का प्रबंधन करती है। उत्पादन की कमी के दौरान, यह बैटरी से बिजली लेती है ताकि प्रणाली की निरंतरता बनाई रहे।
बैटरी बैंक: वायु और सौर दोनों स्रोतों से ऊर्जा को संचित करता है, जो ऊर्जा के नियंत्रण और लोड बैलेंसिंग में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यह ऊर्जा की कमी के दौरान निरंतर बिजली सप्लाई की सुनिश्चित करता है।
वायु-सौर संयुक्त प्रणालियों के फायदे ऊर्जा की पूरकता के कारण उच्च स्थिरता और विश्वसनीयता, बैटरी की क्षमता की कमी, और बैकअप जनरेटरों पर निर्भरता की कमी शामिल हैं, जो बेहतर आर्थिक और सामाजिक लाभ प्रदान करते हैं।
Ⅴ. वायु-सौर संयुक्त प्रणालियों की विशेषताएँ
बाहरी बिजली सप्लाई के बिना वायु और सौर संसाधनों का पूर्ण उपयोग करता है।
दिन-रात और मौसमी पूरकता प्रदान करता है, जिससे प्रणाली की उच्च स्थिरता और लागत-प्रभावीता सुनिश्चित होती है।
रखरखाव के काम और लागत को बहुत कम करता है।
प्राकृतिक आपदाओं से प्रभावित नहीं होने वाली स्वतंत्र बिजली सप्लाई प्रदान करता है।
कम वोल्टेज पर सुरक्षित चलता है और रखरखाव सरल होता है।
Ⅵ. वायु-सौर संयुक्त पाइपलाइन निगरानी प्रणाली का गठन
यह प्रणाली दो प्रमुख भागों से बनी होती है: क्षेत्रीय स्टेशन और निगरानी केंद्र। क्षेत्रीय स्टेशन शामिल हैं:
वायु टर्बाइन: वायु ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करता है, जिसे बैटरी में संचित किया जाता है और नियंत्रण बॉक्स को बिजली प्रदान की जाती है।
सौर पैनल: सौर ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करते हैं, जिसे बैटरी में संचित किया जाता है या तुरंत उपयोग किया जाता है।
कंट्रोलर: प्रणाली के संचालन का प्रबंधन करता है, ऑप्टिमल चार्ज/डिस्चार्ज चक्रों को सुनिश्चित करता है और ओवरचार्जिंग से सुरक्षा प्रदान करता है।
बैटरी: वायु टर्बाइन और सौर पैनल द्वारा उत्पन्न अतिरिक्त ऊर्जा को संचित करती है, जिसे ऊर्जा की कमी के दौरान उपयोग किया जाता है।
Ⅶ. वायु-सौर संयुक्त निगरानी स्टेशनों के लिए कुंजीपटल सिद्धांत
वायु टर्बाइन का चयन: सुचारु संचालन और विशेष आकर्षक दृश्य की सुनिश्चित करता है, टावर लोड को कम करता है।
ऑप्टिमल कॉन्फिगरेशन डिजाइन: स्थानीय प्राकृतिक संसाधनों के आधार पर प्रणाली की क्षमता को अनुकूलित करता है, जिससे दक्षता में वृद्धि होती है।
पोल की ताकत का डिजाइन: वायु टर्बाइन और सौर पैनल के आकार और स्थापना ऊंचाई के आधार पर संरचनात्मक इंटेग्रिटी को सुनिश्चित करता है।
Ⅷ. वायु-सौर संयुक्त प्रणालियों के बारे में चिंताओं का समाधान
सुरक्षा संबंधी चिंताएँ: प्रणालियाँ गंभीर मौसम की स्थितियों को सहन करने के लिए डिजाइन की गई हैं, जिससे संभावित खतरों से बचा जा सकता है।
बिजली सप्लाई की विश्वसनीयता: पर्याप्त संचय समाधान सुनिश्चित करते हैं कि बदलती मौसम की स्थितियों के बावजूद निरंतर बिजली सप्लाई होती रहे।
लागत संबंधी मुद्दे: प्रौद्योगिकी के विकास ने लागत को कम किया है, जिससे ये प्रणालियाँ आर्थिक रूप से व्यवहार्य हो गई हैं, और तुलनात्मक रूप से कम संचालन और रखरखाव की लागत के साथ पारंपरिक प्रणालियों की तुलना में अधिक लाभदायक हैं।
यह संक्षिप्त सारांश वायु-सौर संयुक्त प्रणालियों के पाइपलाइन निगरानी के लिए उनके गठन, फायदे और सामान्य चिंताओं के बारे में महत्वपूर्ण पहलुओं पर प्रकाश डालता है।
