सौर ऊर्जा प्रणालियों का वर्गीकरण

दुनिया भर में लोग वर्तमान में अपनी ऊर्जा आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए ऊर्जा के नवीकरणीय स्रोतों का उपयोग करने की ओर बढ़ रहे हैं। आज की दुनिया में, समाज में सौर ऊर्जा प्रणालियों/प्रौद्योगिकियों के बड़े पैमाने पर उद्भव और कार्यान्वयन के कई उदाहरण हैं। कॉलेज के छात्र जिन्होंने हाल ही में स्नातक किया है या ऐसे व्यक्ति जो घर या काम के उद्देश्यों के लिए सौर प्रौद्योगिकियों का उपयोग करना चाहते हैं, उन्हें सूचित खरीद निर्णय लेने के लिए, किस प्रकार के सौर सिस्टम मौजूद हैं, वे कैसे काम करते हैं और उनके फायदे और नुकसान के बारे में शिक्षित करने की आवश्यकता होगी। सौर ऊर्जा प्रणालियों को तीन प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है: 1) ऊर्जा का उत्पादन कैसे किया जाता है (प्रौद्योगिकी); 2) सिस्टम इलेक्ट्रिक ग्रिड (कॉन्फ़िगरेशन) के साथ कैसे जुड़ता है/काम करता है; और 3) अन्य प्रकार की प्रणालियों की तुलना में एक प्रणाली का आकार। इस लेख का लक्ष्य आपको कई उदाहरण प्रदान करना है कि हम सौर ऊर्जा प्रौद्योगिकी प्रणालियों को इन तीन श्रेणियों में कैसे वर्गीकृत कर सकते हैं और आपको प्रत्येक का विस्तृत विवरण दे सकते हैं।

सौर ऊर्जा प्रणालियों का सबसे बुनियादी वर्गीकरण इस पर आधारित है कि हम चीजों को बिजली देने के लिए सूर्य की ऊर्जा का उपयोग कैसे कर रहे हैं। ऐसा करने के केवल दो तरीके हैं: फोटोवोल्टिक्स (पीवी) का उपयोग करना या केंद्रित सौर ऊर्जा (सीएसपी) का उपयोग करना; और फिर सौर तापीय प्रणालियाँ हैं जो थर्मल (या ऊष्मा उत्पन्न करने वाली) ऊर्जा (हीटिंग) का उत्पादन करती हैं।

फोटोवोल्टिक (पीवी) सिस्टम

सौर ऊर्जा उत्पादन का सबसे आम प्रकार फोटोवोल्टिक सिस्टम है। फोटोवोल्टिक प्रभाव की सहायता से, आधुनिक फोटोवोल्टिक सिस्टम एक अर्धचालक, आमतौर पर सिलिकॉन, जो उद्योग मानक है, का उपयोग करके सौर विकिरण को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। अर्धचालक सूर्य की किरणों से 'उत्तेजित' होता है, जिससे इलेक्ट्रॉनों की एक धारा चलती है और एक प्रत्यावर्ती धारा के विपरीत एक प्रत्यक्ष विद्युत धारा उत्पन्न होती है, जो दो अलग-अलग दिशाओं में बहती है। अधिकांश घरों और कार्यस्थलों में, इसे डायरेक्ट करंट (डीसी) कहा जाता है। अधिकांश घरों और कार्यस्थलों पर लागू होने के लिए, सेल के डायरेक्ट करंट (डीसी) को प्रत्यावर्ती धारा (एसी) में परिवर्तित करने के लिए एक इन्वर्टर की आवश्यकता होती है। फोटोवोल्टिक प्रणालियों की बहुमुखी प्रतिभा और मापनीयता को देखते हुए, आधुनिक वाणिज्यिक पैनल 30% तक की उच्च दक्षता प्राप्त करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। ये प्रणालियाँ छत पर लगे कुछ फोटोवोल्टिक पैनल जितनी छोटी हो सकती हैं, या बड़े उपयोगिता पैमाने के फोटोवोल्टिक सौर ऊर्जा फार्म जितनी बड़ी हो सकती हैं।

संकेंद्रित सौर ऊर्जा (सीएसपी) प्रणाली

सीएसपी (केंद्रित सौर ऊर्जा) प्रक्रिया एक विस्तृत क्षेत्र पर केंद्रित सौर ऊर्जा एकत्र करने के लिए दर्पण और/या लेंस का उपयोग करती है, और उन लेंस और दर्पणों का उपयोग उस ऊर्जा को एक बड़े क्षेत्र से एक छोटे क्षेत्र (जैसे रिसीवर टॉवर या ट्यूब) पर केंद्रित करने के लिए करती है। संकेंद्रित सौर ऊर्जा सपाट दर्पणों (या लेंसों) की सतह को गर्म करती है, इस प्रकार गर्मी पैदा करती है जिसका उपयोग गर्मी हस्तांतरण तरल पदार्थ (मैं, पिघला हुआ नमक, तेल, आदि) को गर्म करने के लिए किया जा सकता है। ऊष्मा को ऊष्मा स्थानांतरण द्रव में तब तक संग्रहित किया जाएगा जब तक ऊष्मा स्थानांतरण द्रव में ऊष्मा का उपयोग भाप बनाने के लिए नहीं किया जाएगा, जिसका उपयोग तब टरबाइनों को घुमाने के लिए किया जाएगा जो बिजली उत्पन्न करने के लिए युग्मित होते हैं। सीएसपी प्रौद्योगिकी की अधिकतम थर्मल दक्षता लगभग 35% होने का अनुमान है जो बिजली उत्पादन के अन्य रूपों की तुलना में बहुत अच्छी है क्योंकि उनमें थर्मल ऊर्जा भंडारण तत्व होने की क्षमता है जो सूर्यास्त के बाद प्रेषण योग्य बिजली की अनुमति देती है। सामान्य तौर पर, सीएसपी सिस्टम विस्तार और जटिलता में बड़े होते हैं; इसलिए वे मुख्य रूप से रेगिस्तान जैसे उच्च स्तर की सीधी धूप प्राप्त करने वाले क्षेत्रों में स्थित बड़े पैमाने के ग्रिड अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं।

सौर तापीय (हीटिंग) प्रणाली

सीएसपी के विपरीत, सौर थर्मल तकनीक बिजली पैदा करने के विपरीत वास्तविक उपयोग के लिए "थर्मल" (गर्मी) ऊर्जा को कैप्चर करती है (जैसा कि सीएसपी करता है)। जहां इन तकनीकों का आमतौर पर उपयोग किया जाता है, उनके उदाहरणों में घरेलू गर्म पानी हीटिंग (उदाहरण के लिए, शॉवर) और स्विमिंग पूल हीटिंग शामिल हैं। सीएसपी प्रणालियों की तुलना में विशिष्ट ताप आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए सौर तापीय प्रणालियाँ आम तौर पर कम जटिल और अधिक लागत प्रभावी होती हैं।

इंस्टॉलर या गृहस्वामी के दृष्टिकोण से, पीवी सिस्टम का सबसे व्यावहारिक वर्गीकरण इसके विद्युत विन्यास और उपयोगिता ग्रिड के साथ संबंध पर आधारित है। तीन मुख्य प्रकार हैं: ग्रिड-बंधे हुए (ऑन{2}}ग्रिड), ऑफ{3}ग्रिड (स्टैंडअलोन), और हाइब्रिड सिस्टम।

ऑन-ग्रिड (ग्रिड-बंधे हुए) सिस्टम
ऑन{0}}ग्रिड सिस्टम सीधे सार्वजनिक बिजली ग्रिड से जुड़े होते हैं और दुनिया भर में आवासीय और वाणिज्यिक स्थापना का सबसे आम प्रकार हैं।

यह काम किस प्रकार करता है:सौर पैनल दिन के दौरान बिजली उत्पन्न करते हैं। इस शक्ति का उपयोग भवन का भार चलाने के लिए किया जाता है। यदि सिस्टम आवश्यकता से अधिक बिजली का उत्पादन करता है, तो अतिरिक्त को उपयोगिता ग्रिड में वापस भेज दिया जाता है। रात में या कम उत्पादन की अवधि के दौरान, इमारत ग्रिड से बिजली लेती है।

मुख्य घटक:इन प्रणालियों को बैटरी बैंकों की आवश्यकता नहीं होती है। ग्रिड स्वयं अतिरिक्त ऊर्जा के लिए एक आभासी भंडारण प्रणाली के रूप में कार्य करता है।

लाभ:बैटरियों की कमी के कारण इन्हें स्थापित करना सबसे अधिक लागत प्रभावी और सरल है। वे नेट मीटरिंग को भी सक्षम करते हैं, जहां घर के मालिकों को ग्रिड को आपूर्ति की जाने वाली अतिरिक्त बिजली का श्रेय मिलता है।

नुकसान:प्राथमिक दोष यह है कि ग्रिड पावर आउटेज के दौरान सिस्टम सुरक्षा कारणों से बंद हो जाता है (लाइन कर्मियों को बिजली वापस भेजने से रोकने के लिए), जिसका अर्थ है कि यह बैकअप पावर प्रदान नहीं कर सकता है।

ऑफ-ग्रिड (स्टैंडअलोन) सिस्टम

ऑफ{0}}ग्रिड सिस्टम पावर यूटिलिटी ग्रिड से स्वतंत्र रूप से कार्य करते हैं। वे दूरदराज के क्षेत्रों में उपयोग के लिए आदर्श हैं जहां कोई व्यावहारिक ग्रिड कनेक्शन नहीं है या जहां ग्रिड कनेक्शन की लागत बहुत अधिक है।

संचालन:सौर पैनल रात के दौरान या जब धूप न हो तब उपयोग के लिए बैटरी बैंक को चार्ज करने की सुविधा प्रदान करते हैं। एक इन्वर्टर बैटरी द्वारा उत्पादित प्रत्यक्ष धारा को वैकल्पिक धारा में परिवर्तित करने के लिए एक प्रवेश द्वार के रूप में कार्य करता है क्योंकि इसका उपयोग घर में किया जाता है।

केंद्रीय विशेषता:एक बैटरी बैंक जो रिचार्ज करने की आवश्यकता के बिना कई दिनों तक ऑफ{0}ग्रिड सिस्टम को सपोर्ट करने के लिए पर्याप्त शक्ति प्रदान कर सकता है, ऑफ{1}ग्रिड सिस्टम की मुख्य विशेषता है। जब मौसम की स्थिति रिचार्जिंग को रोकती है, तो कई ऑफ-ग्रिड घरों में लंबे समय तक पर्याप्त से अधिक बिजली प्रदान करने के लिए एक बैकअप जनरेटर भी होगा।

लाभ:विद्युत ग्रिड से पूरी तरह से स्वतंत्र रहना और दूर-दराज के ऐसे क्षेत्र में बिजली तक पहुंच होना जहां विद्युत ग्रिड से बिजली प्राप्त नहीं होती है।

नुकसान:बैटरी की लागत के कारण ये सिस्टम काफी महंगे हैं। बैटरियों को ख़त्म होने से बचाने के लिए उन्हें उपयोगकर्ता द्वारा अधिक जटिल डिज़ाइन और मेहनती ऊर्जा प्रबंधन की भी आवश्यकता होती है।

हाइब्रिड सिस्टम
हाइब्रिड प्रणालियाँ ऑन{0}ग्रिड और ऑफ{1}ग्रिड प्रौद्योगिकी के सर्वोत्तम तत्वों को जोड़ती हैं।

हाइब्रिड सिस्टम क्या है:एक हाइब्रिड सिस्टम यूटिलिटी ग्रिड से जुड़ता है, बिल्कुल ग्रिड से बंधे सिस्टम की तरह, लेकिन इसमें सिस्टम में एक बैटरी बैंक भी शामिल होता है। उत्पादित सौर ऊर्जा का उपयोग पहले घर के विद्युत भार को बिजली देने, फिर बैटरियों को चार्ज करने के लिए किया जाता है। बैटरियां पूरी तरह चार्ज होने के बाद ही उत्पादित शेष सौर ऊर्जा को ग्रिड में वापस भेजा जाएगा। ग्रिड आउटेज के कारण बिजली कटौती के दौरान, एक हाइब्रिड सिस्टम में ग्रिड से खुद को अलग करने और बैटरी बैंक और सौर पैनलों के माध्यम से घर में बिजली की आपूर्ति जारी रखने की क्षमता होती है।

हाइब्रिड सिस्टम का प्रमुख घटक:हाइब्रिड इन्वर्टर या बैटरी नियंत्रक के साथ जोड़ा गया इन्वर्टर - यह घटक हाइब्रिड सिस्टम में कई अलग-अलग घटकों को नियंत्रित करता है।

हाइब्रिड सिस्टम होने के लाभ:बैकअप पावर विश्वसनीयता, चरम बिजली दरों के दौरान उपयोग के लिए स्वयं उत्पन्न ऊर्जा को बचाने की क्षमता, और केवल ऑफ ग्रिड एप्लिकेशन की तुलना में संभवतः एक छोटा बैटरी बैंक।

हाइब्रिड सिस्टम होने का नुकसान:अतिरिक्त बैटरी लागत कुल लागत को एक मानक ग्रिड से जुड़े सिस्टम से अधिक बना देती है।

सिस्टम प्रकार के अलावा, सौर प्रतिष्ठानों को उनके आकार और उनके द्वारा दिए जाने वाले विद्युत भार के संबंध के आधार पर भी वर्गीकृत किया जाता है।

वितरित उत्पादन (डीजी): ये छोटी प्रणालियाँ हैं जो उपभोग के बिंदु के सबसे करीब स्थित हैं। आवासीय छतों और व्यावसायिक भवनों की अधिकांश प्रणालियाँ इस श्रेणी में हैं। वे आमतौर पर कम वोल्टेज वितरण ग्रिड में एकीकृत होते हैं और उपभोक्ताओं को अपने बिजली बिलों में बचत करने में सक्षम बना सकते हैं।

केंद्रीकृत उत्पादन (उपयोगिता-पैमाना): ये बड़े सौर ऊर्जा संयंत्र हैं, जो आमतौर पर सैकड़ों एकड़ में फैले होते हैं, जो बिजली का उत्पादन करते हैं जिसे बाद में उच्च वोल्टेज ट्रांसमिशन लाइनों के माध्यम से दूर-दराज के उपयोगकर्ताओं तक पहुंचाया जाता है। बड़े पैमाने के पीवी सौर फार्म और सीएसपी संयंत्र दोनों इस श्रेणी में हैं। कुल मिलाकर, सौर ऊर्जा प्रणालियों का वर्गीकरण जटिल है। चाहे इसमें शामिल प्रौद्योगिकी (पीवी बनाम सीएसपी), परिचालन कॉन्फ़िगरेशन (ऑन - ग्रिड, ऑफ - ग्रिड, या हाइब्रिड), या तैनाती की डिग्री द्वारा वर्गीकृत किया गया हो, प्रत्येक वर्गीकरण का दुनिया की ऊर्जा प्रणाली में एक महत्वपूर्ण कार्य है। इन अंतरों को जानना सौर ऊर्जा का उपयोग करने का लक्ष्य रखने वालों के लिए आधार है।