ऊर्जा स्वतंत्रता की आशा: मासिक उपयोगिता भुगतान के बिना अपने घर को बिजली देने में सक्षम होना और ब्लैकआउट या उपयोगिता व्यवधानों से प्रभावित न होना, आम बात होती जा रही है। इस प्रयास के पीछे प्रेरक शक्ति "ऑफ़-ग्रिड" सौर ऊर्जा प्रणाली है। ग्रिड से जुड़े सिस्टम की तरह ऑफ-ग्रिड सिस्टम संचालन के लिए बिजली कंपनी पर भौतिक या अन्यथा निर्भर नहीं होते हैं, बल्कि इसके बजाय पूरी तरह से स्व-निहित बिजली उत्पादन, भंडारण और वितरण प्रणाली होते हैं। एक ऑफ ग्रिड सौर ऊर्जा प्रणाली 'बंद लूप' प्रणाली का एक उदाहरण है, और जंगल, कैंपर या आरवी, या अन्य दूरस्थ स्थानों में एक केबिन को बिजली प्रदान करेगी जहां पावर ग्रिड तक पहुंच नहीं है।
ऊर्जा आपूर्तिकर्ता से पूर्ण अलगाव प्राप्त करने का एकमात्र तरीका आपकी संपत्ति पर एक स्वतंत्र सौर ऊर्जा प्रणाली रखना है। ऐसा करने के लिए आपकी छत पर केवल कुछ सौर सेल स्थापित करना पर्याप्त नहीं है; आपको पहले यह तय करना होगा कि आप कितनी बिजली का उपयोग करते हैं और फिर एक स्वतंत्र सौर ऊर्जा प्रणाली डिज़ाइन करें जो आपको उतनी मात्रा में बिजली प्रदान कर सके। आपकी विशिष्ट ऊर्जा खपत आवश्यकताओं के लिए सौर ऊर्जा प्रणाली का आकार भी उचित होना चाहिए, क्योंकि बहुत अधिक या बहुत कम सौर विद्युत पैनल खरीदने से ऊर्जा बर्बाद होगी और साथ ही बार-बार बैटरी ख़त्म होगी और आपकी स्थापना से लगभग कोई राजस्व नहीं मिलेगा। यह आलेख कम परिचालन लागत और विश्वसनीय दीर्घकालिक प्रदर्शन के साथ सौर ऊर्जा प्रणाली बनाते समय विचार करने के लिए कुछ सबसे महत्वपूर्ण कारकों की तुलना प्रदान करता है।
1. मुख्य घटक: सिस्टम की शारीरिक रचना
सटीक रूप से गणना करने के लिए, सबसे पहले, उन चार घटकों में से प्रत्येक के कार्य को समझना महत्वपूर्ण है जो एक ऑफ{0}}ग्रिड (स्टैंड-अकेला) सिस्टम बनाते हैं।
सौर पैनल (फोटोवोल्टिक): वस्तुतः सभी फोटोवोल्टिक प्रणालियाँ सौर पैनल और उनकी विभिन्न तकनीकों से बनी होती हैं। सौर पैनल पर वे सेल जो प्रकाश (सौर विकिरण) को बिजली (DC - डायरेक्ट करंट) में परिवर्तित करते हैं, फोटोवोल्टिक सेल कहलाते हैं और जिस प्रक्रिया में वे प्रकाश को बिजली में परिवर्तित करते हैं उसे फोटोवोल्टिक प्रभाव कहा जाता है।
डीसी चार्ज नियंत्रक (विनियमन):डीसी बिजली सौर पैनलों से इस उपकरण में प्रवाहित होती है जिसका उपयोग गेटवे के रूप में किया जाता है। चार्ज कंट्रोलर की प्राथमिक जिम्मेदारी आपके सौर पैनलों से आने वाले वोल्टेज और करंट की मात्रा को नियंत्रित करना है ताकि आप अपनी बैटरियों को ओवरचार्ज न करें, जिससे यह सुनिश्चित हो सके कि आपकी बैटरियां क्षतिग्रस्त न हों।
ऑफ ग्रिड सिस्टम के लिए, नियंत्रक का पसंदीदा विकल्प पुराने पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेटेड (पीडब्लूएम) मॉडल की तुलना में अधिकतम पावर प्वाइंट ट्रैकिंग (एमपीपीटी) नियंत्रक होगा, क्योंकि एमपीपीटी नियंत्रक फोटोवोल्टिक पैनलों के लिए अधिकतम पावर प्वाइंट को ट्रैक करते हैं, जो पीडब्लूएम नियंत्रकों की तुलना में कहीं अधिक दक्षता प्रदान करते हैं, और विशेष रूप से ठंड या बादल वाले मौसम की स्थिति में।
बैटरी बैंक (भंडारण):बैटरी बैंक को ऑफ ग्रिड सौर प्रणाली का हृदय माना जाता है। चूंकि 100% सौर फोटोवोल्टिक ऊर्जा उत्पादन रात में नहीं होता है, इसलिए ऐसा कुछ होना आवश्यक है जिसमें अधिकतम बिजली उत्पादन घंटों के दौरान उत्पादित अतिरिक्त विद्युत ऊर्जा को रात में और साथ ही बादल/बरसात के दिनों में उपयोग के लिए संग्रहित किया जा सके।
हालाँकि फ्लडेड लेड {{0}एसिड बैटरियाँ अग्रिम लागत में सस्ती होती हैं; लिथियम आयरन फॉस्फेट (LiFePO₄) बैटरियां अपने लंबे जीवनकाल, डिस्चार्ज की अधिक गहराई और रखरखाव मुक्त संचालन के कारण नए इंस्टॉलेशन के लिए एक नई उद्योग मानक बैटरी प्रकार बन रही हैं।
इन्वर्टर:आपकी बैटरियों में संग्रहीत ऊर्जा की मात्रा कम डीसी वोल्टेज है। हालाँकि, अधिकांश घरेलू उपकरण संचालित करने के लिए प्रत्यावर्ती धारा (एसी) वोल्टेज का उपयोग करते हैं। अपनी बैटरी से कम डीसी वोल्टेज को अपने अन्य उपकरणों (लाइट, रेफ्रिजरेटर इत्यादि) के लिए उपयोग करने योग्य एसी वोल्टेज (आमतौर पर या तो 120 वोल्ट या 240 वोल्ट) में परिवर्तित करने के लिए, आपको एक इन्वर्टर खरीदने की आवश्यकता होगी।
संवेदनशील उपकरणों को संचालित करने के लिए, आपको एक शुद्ध साइन वेव इन्वर्टर की आवश्यकता होगी क्योंकि यह एक सहज साइन वेव आउटपुट प्रदान करता है (संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को ठीक से संचालित करने के लिए आदर्श)।
2. महत्वपूर्ण पहला कदम: लोड विश्लेषण
आप कोई भी घटक तब तक नहीं चुन सकते जब तक आप यह नहीं जानते कि आप वास्तव में कितनी बिजली का उपयोग करते हैं। इस प्रक्रिया को लोड विश्लेषण या ऊर्जा ऑडिट कहा जाता है।
यह निर्धारित करने के लिए कि आपका कार्यालय या घर दैनिक आधार पर कितने वाट की खपत करता है (इस गणना को करने के लिए), आपको अपने द्वारा उपयोग किए जाने वाले किसी भी उपकरण के बारे में कई जानकारी जानने की आवश्यकता है। विशेष रूप से, आपको यह जानना आवश्यक है कि आपके प्रत्येक उपकरण द्वारा प्रति -वाट के आधार पर कितनी बिजली का उपयोग किया जाता है, उपकरण प्रत्येक दिन कितने समय तक चलते हैं, और आपके उपकरण प्रति घंटे कितने वाट की खपत करते हैं। ऑफ-ग्रिड सिस्टम उपयोगकर्ताओं की अपेक्षाओं को पूरा करने में विफल होने का एक और कारण यह है कि कुछ सिस्टम को चरम उपयोग के आधार पर उचित आकार दिया गया है।
3. बैटरी बैंक का आकार: स्वायत्तता कारक
अपनी दैनिक खपत ज्ञात करके, आप बैटरी बैंक का आकार निर्धारित कर सकते हैं। यहां मुख्य प्रश्न "स्वायत्तता के दिन" है। इसका तात्पर्य यह है कि आप अपने सिस्टम को सूर्य से किसी भी इनपुट के बिना कितने दिनों तक चलाना चाहते हैं (यानी, बर्फ़ीले तूफ़ान या विस्तारित बादल अवधि के दौरान)।
अधिकांश ऑफ-ग्रिड सिस्टम डिज़ाइनर अपने ऑफ-ग्रिड सिस्टम के लिए कम से कम 2-23 दिन की स्वायत्तता की अनुशंसा करते हैं। इसके अतिरिक्त, बैटरियों का जीवनकाल बढ़ाने के लिए उन्हें अत्यधिक डिस्चार्ज होने से बचाना महत्वपूर्ण है। लिथियम बैटरियों के साथ, 80-90% का उपयोग स्वीकार्य हो सकता है, लेकिन आपकी क्षमता गणना में इस पर विचार करना आवश्यक होगा।
4. सौर सरणी का आकार: बैंक को रिचार्ज करना
सौर सरणी इतनी शक्तिशाली होनी चाहिए कि वह आपके दैनिक भार को बिजली देने के साथ-साथ बैटरी बैंक को रिचार्ज कर सके। यहां मुख्य चर पीक सन आवर्स है। यह कुल दिन के उजाले घंटे के समान नहीं है; यह प्रति दिन घंटों की संख्या है जब सूर्य के प्रकाश की तीव्रता औसतन 1,000 वाट प्रति वर्ग मीटर होती है।
एरिज़ोना में एक स्थान को 6 चरम सूर्य घंटे मिल सकते हैं, जबकि सिएटल में एक स्थान को केवल 3 मिल सकते हैं। अपने सौर सरणी का आकार निर्धारित करने के लिए, अपने दैनिक उपभोग को अपने स्थान के चरम सूर्य घंटों से विभाजित करें।
5. इन्वर्टर और सिस्टम वोल्टेज
आपको एक ऐसे इन्वर्टर का भी चयन करना होगा जो बिजली "वृद्धि" या अधिकतम भार को संभाल सके। भले ही आपका सामान्य उपयोग कम हो, एक पानी पंप या रेफ्रिजरेटर मोटर शुरू में चालू होने पर अपने सामान्य ड्रॉ से 3 से 5 गुना अधिक उपयोग कर सकता है। एक इन्वर्टर जो इस उछाल का समर्थन नहीं कर सकता वह ट्रिप हो जाएगा।
सिस्टम वोल्टेज 12V, 24V, या 48V निर्धारित करने की आवश्यकता है। छोटे सिस्टम (यानी वैन या छोटे केबिन) 12V का उपयोग करते हैं इसलिए बैटरी और उपकरणों के बीच बढ़ती दूरी के कारण घरों में आमतौर पर 24V या 48V सिस्टम की आवश्यकता होती है। उच्च वोल्टेज प्रणालियाँ लाभप्रद हैं क्योंकि कम महंगी और पतली तांबे की तारों की आवश्यकता होती है, और दूरी के साथ बिजली की हानि कम होती है।
6. स्थान, दक्षता और अनुकूलनशीलता
अंततः, तकनीकी विशिष्टताएँ ही एकमात्र कारक नहीं हैं। आपके पैनल का भौतिक स्थान महत्वपूर्ण है। उत्तरी गोलार्ध में, एक्सपोज़र को अधिकतम करने के लिए पैनलों को आदर्श रूप से आपके अक्षांश के बराबर झुकाव कोण पर दक्षिण की ओर होना चाहिए।
इसके अलावा, हाल के अकादमिक शोध ने विशेष रूप से विकासशील क्षेत्रों में ऑफ ग्रिड डिज़ाइन में "अनुकूलनशीलता कारकों" की आवश्यकता पर प्रकाश डाला है। उपयोगकर्ता की रखरखाव के लिए भुगतान करने की क्षमता, छत की संरचनात्मक अखंडता और यहां तक कि सिस्टम को स्थानांतरित करने की क्षमता जैसे कारक महत्वपूर्ण विचार हैं जिन्हें अक्सर मानक आकार के ढांचे में नजरअंदाज कर दिया जाता है।
निष्कर्ष
कुल ऊर्जा आवश्यकताओं और उपलब्ध छत या जमीन क्षेत्र पर आपके द्वारा लगाए जा सकने वाले सौर पैनलों की संख्या पर विचार करें। एकमात्र अन्य विचार मोनो और पॉली पैनल के बीच चयन करना है। यह विज्ञान और गणित से भरी एक लंबी और घुमावदार सड़क है। फिर भी ऑफ-ग्रिड सौर साहसिक कार्य आत्मनिर्भरता में परिणत होता है - एक गहरा पुरस्कार। सिस्टम लोड की सटीक भविष्यवाणी करने और बिजली के नुकसान को कम करने के लिए ज्ञान की महत्वपूर्ण सीमा के अलावा, एक स्वायत्त स्थिति प्राप्त करने के लिए भंडारण बैटरियों को आकार देने की क्षमता आवश्यक है। सौर सरणियों को स्थानीय सूर्य घंटों से मिलाने और उपयुक्त इनवर्टर का चयन करने की क्षमता भी उन प्रणालियों के निर्माण के लिए एक शर्त है जो स्वच्छ बिजली का उत्पादन करती हैं और आने वाले वर्षों के लिए शांत एकांत में काम करती हैं। चाहे वह DIY प्रणाली हो या व्यावसायिक प्रणाली, इन सिद्धांतों का ज्ञान सूर्य को आपके लिए काम करने में सक्षम बनाएगा।
