वायु-सौर हाइब्रिड प्रणाली की दोष और समाधान

1. प्रायोगिक दोष और विंड टर्बाइन में कारण

विंड-सौरज संयुक्त प्रणालियों के एक महत्वपूर्ण घटक के रूप में, विंड टर्बाइन मुख्य रूप से तीन क्षेत्रों में दोषों का सामना करते हैं: यांत्रिक संरचना, विद्युत प्रणाली, और नियंत्रण कार्य। पंखों का धीमा होना और टूटना सबसे सामान्य यांत्रिक दोष है, जो आमतौर पर लंबी अवधि के वायु प्रभाव, सामग्री की थकान, या निर्माण दोषों के कारण होता है। क्षेत्रीय निगरानी डेटा दिखाते हैं कि तटीय क्षेत्रों में पंखों की औसत लंबाई 3-5 वर्ष होती है, लेकिन उत्तर-पश्चिम क्षेत्रों में जहाँ बालू की झंकार आम होती है, यह 2-3 वर्ष तक कम हो सकती है। इसके अलावा, अन्यायास बेयरिंग का धीमा होना अनुप्रस्थ-अक्षीय टर्बाइन में विशेष रूप से प्रमुख है, जो मुख्य रूप से लंबी अवधि के असंतुलित संचालन और असमान तनाव वितरण के कारण होता है।

विद्युत प्रणालियों में, आउटपुट फेज की हानि और वोल्टेज की अस्थिरता दो प्रमुख मुद्दे हैं। विंड टर्बाइन तीन-फेज एसी विद्युत उत्पन्न करते हैं, और खराब कनेक्शन या ढीली तारीकी आसानी से असंतुलित या लापता फेज का कारण बन सकती है। उद्योग के आंकड़े दिखाते हैं कि लगभग 25% टर्बाइन दोष तारीकी से संबंधित होते हैं। एक और सामान्य समस्या ब्रेक सिस्टम का दोष है, जहाँ रोटर की गति तीन-फेज शॉर्ट सर्किट के बाद महत्वपूर्ण रूप से नहीं घटती, जो ब्रेक की धीमापन या विद्युत नियंत्रण दोष के कारण हो सकता है।

नियंत्रक दोष मुख्य रूप से खराब विद्युत वितरण तर्क के रूप में प्रकट होते हैं। परंपरागत निश्चित-प्रारंभिक रणनीतियाँ जटिल और बदलती हवामान की स्थितियों का सामना नहीं कर सकती। उदाहरण के लिए, सुबह के समय जब हल्की हवा और बढ़ती धूप होती है, परंपरागत नियंत्रण अपर्याप्त हवा की गति के कारण टर्बाइन का आउटपुट केवल रेटेड पावर का 30%-40% रखता है, जिससे बड़ी मात्रा में वायु ऊर्जा व्यर्थ हो जाती है। आंकड़े दिखाते हैं कि परंपरागत नियंत्रण रणनीतियों का उपयोग करने वाले विंड-सौरज संयुक्त प्रणालियों की औसत ऊर्जा उपयोग दर बुद्धिमत्तापूर्ण प्रणालियों की तुलना में 15%-20% कम होती है।

2. सौर पट्टियों में प्रायोगिक दोष और कारण

संयुक्त प्रणालियों में सौर पट्टियाँ भी विभिन्न फेलर जोखिमों का सामना करती हैं। सतह का क्षतिग्रस्त होना और टर्मिनल कनेक्टर दोष सबसे दिखाई देने वाले भौतिक दोष हैं, जो आमतौर पर कठोर मौसम, बालू के प्रभाव, या गलत इंस्टॉलेशन के कारण होते हैं। उच्च वायु वेग के क्षेत्रों में, सौर पट्टियाँ औसतन 5%-8% की वार्षिक क्षति दर का सामना करती हैं, जिसके लिए नियमित जांच और रखरखाव की आवश्यकता होती है।

विद्युतीय रूप से, हॉट स्पॉट प्रभाव और आंशिक छाया सौर दक्षता पर प्रभाव डालने वाले मुख्य कारक हैं। जब पट्टी का एक हिस्सा छाया में होता है, तो छाया रहित क्षेत्रों से ऊर्जा उलटे दिशा में छाया वाले क्षेत्र में बहती है, जिससे स्थानीय रूप से अत्यधिक गर्मी होती है और हॉट स्पॉट बनते हैं। लंबी अवधि के हॉट स्पॉट प्रभाव से पट्टी की दक्षता 15%-20% कम हो सकती है और यह भी स्थायी क्षति का कारण बन सकता है। इसके अलावा, PID (Potential Induced Degradation) पट्टी की लंबाई का एक महत्वपूर्ण कारक है, विशेष रूप से उच्च आर्द्रता वाले वातावरण में, जहाँ 1-2 वर्षों में दक्षता 5%-10% तक गिर सकती है।

प्रदर्शन की गिरावट मुख्य रूप से प्रकाश-प्रेरित गिरावट और एंकैप्सुलेशन सामग्री की विफलता के कारण होती है। उद्योग मानकों के अनुसार उच्च गुणवत्ता वाले PV मॉड्यूलों को 25 वर्ष की लंबाई के दौरान वार्षिक गिरावट दर 0.3%-0.5% से कम होनी चाहिए। हालांकि, वास्तविकता में, पर्यावरणीय कारक और सामग्री का पुराना होना वार्षिक गिरावट दर 0.8%-1.2% तक बढ़ा सकता है, जो पूरी प्रणाली की दक्षता पर महत्वपूर्ण प्रभाव डाल सकता है।

3. नियंत्रक और बैटरी प्रणालियों का दोष विश्लेषण

विंड-सौरज संयुक्त प्रणाली के "मस्तिष्क" के रूप में, नियंत्रक का प्रदर्शन प्रणाली की स्थिरता को प्रत्यक्ष रूप से प्रभावित करता है। मुख्य मुद्दा परंपरागत विद्युत वितरण रणनीतियों की सीमाओं में निहित है, जो निश्चित अनुभवजन्य पैरामीटरों और सरल थ्रेशोल्ड निर्णयों पर निर्भर करती हैं, जिनसे वास्तविक समय में ऊर्जा की उतार-चढ़ाव का सामना नहीं किया जा सकता। जटिल मौसमी स्थितियों के तहत, ये नियंत्रक विद्युत वितरण को तत्काल नहीं समायोजित कर सकते, जिससे विद्युत स्थिरता गिर जाती है। उदाहरण के लिए, तेजी से बदलते मौसम के दौरान, जैसे तेजी से बदलती हवा या तेजी से बदलती बादल की आच्छादन, परंपरागत नियंत्रक कई मिनट या अधिक समय ले सकते हैं, जो आधुनिक औद्योगिक उपकरणों की कठोर विद्युत गुणवत्ता की आवश्यकताओं को पूरा नहीं करता है।

बैटरी प्रणाली के दोष मुख्य रूप से अपर्याप्त चार्जिंग, पानी का प्रवेश, और क्षमता की गिरावट में विभाजित होते हैं। अपर्याप्त चार्जिंग तब होता है जब वोल्टेज नियंत्रक के शुरुआती थ्रेशोल्ड से नीचे गिर जाता है; लंबी अवधि के अपर्याप्त चार्जिंग से गहरा डिस्चार्ज होता है, जो बैटरी की लंबाई को कम कर देता है। पानी का प्रवेश आमतौर पर गलत इंस्टॉलेशन या खराब सीलिंग के कारण होता है, जो बहुत कम, शून्य, या गलत वोल्टेज रीडिंग का कारण बनता है, जिससे बैटरी की गंभीर क्षति होती है। आंकड़े दिखाते हैं कि लगभग 15% संयुक्त प्रणाली की फेलर बैटरी में पानी के प्रवेश से संबंधित हैं।

क्षमता की गिरावट एक प्राकृतिक पुराना होने की प्रक्रिया है, लेकिन पर्यावरणीय कारक इसे महत्वपूर्ण रूप से तेज कर सकते हैं। पठार क्षेत्रों में, रात्रि की निम्न तापमान सौर पट्टियों की दक्षता 30%-40% कम कर सकता है, साथ ही बैटरी की उपयोगी क्षमता भी कम होती है, जिससे निम्न प्रकाश की स्थितियों में लोड की आवश्यकताओं को पूरा करना कठिन हो जाता है। इसके अलावा, उच्च लवणता वाले वातावरण बैटरी को बहुत ज्यादा खराब कर सकते हैं; तटीय क्षेत्रों में, संयुक्त प्रणालियों में बैटरी की लंबाई अंतर्देशीय क्षेत्रों की तुलना में आमतौर पर 30%-50% कम होती है।