सौर लैंप

सोलर लैंप, जिसे सोलर लाइट या सोलर लैंटर्न भी कहा जाता है, एक प्रकाश व्यवस्था है जिसमें एलईडी लैंप, सोलर पैनल, बैटरी, चार्ज कंट्रोलर और इन्वर्टर शामिल हो सकते हैं। यह लैंप सोलर फोटोवोल्टाइक पैनल के इस्तेमाल से चार्ज होने वाली बैटरी से बिजली प्राप्त करता है।

सौर ऊर्जा से चलने वाली घरेलू रोशनी मोमबत्ती या मिट्टी के तेल के लैंप जैसे अन्य प्रकाश स्रोतों का विकल्प बन सकती है। सौर लैंप का परिचालन खर्च मिट्टी के तेल के लैंप की तुलना में कम होता है क्योंकि सूर्य से प्राप्त नवीकरणीय ऊर्जा ईंधन की तरह मुफ्त नहीं होती। इसके अलावा, मिट्टी के तेल के लैंप के विपरीत, सौर लैंप घर के अंदर वायु प्रदूषण नहीं फैलाते। हालांकि, सौर लैंप की शुरुआती लागत आमतौर पर अधिक होती है और ये मौसम पर निर्भर होते हैं।

ग्रामीण क्षेत्रों में उपयोग होने वाले सौर लैंप अक्सर मोबाइल फोन चार्ज करने जैसे अन्य उपकरणों के लिए बिजली की आपूर्ति करने की क्षमता रखते हैं। अमेरिकी निवेशक मिट्टी के तेल के लैंप के विकल्प के रूप में 10 डॉलर प्रति यूनिट की लागत वाले सौर लैंप विकसित करने की दिशा में काम कर रहे हैं।

इतिहास

1990 से लेकर अब तक सौर ऊर्जा प्रौद्योगिकी द्वारा वार्षिक उत्पादन के संदर्भ में वैश्विक बाजार हिस्सेदारी

कुछ सौर फोटोवोल्टिक्स में मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन या पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन पैनलों का उपयोग किया जाता है, जबकि नई तकनीकों में पतली-फिल्म सौर कोशिकाओं का उपयोग किया जाता है। 1954 में बेल प्रयोगशालाओं में आधुनिक सौर कोशिकाओं की शुरुआत के बाद से, प्रकाश को विद्युत शक्ति में परिवर्तित करने में सौर सेल की दक्षता में प्रगति और आधुनिक विनिर्माण तकनीकों के साथ-साथ बड़े पैमाने पर उत्पादन की दक्षता ने फोटोवोल्टिक्स के अंतर्राष्ट्रीय विकास को जन्म दिया है।

2016 तक, एलईडी लैंप तापदीप्त लैंप की तुलना में केवल 10% ऊर्जा का उपयोग करते थे। एलईडी लैंप के उत्पादन में दक्षता के कारण अन्य विद्युत प्रकाश व्यवस्था के विकल्प के रूप में इनका उपयोग तेजी से बढ़ा है।

अवयव

चित्र 2 में सौर लैंप की संपूर्ण संरचना दिखाई गई है।

सौर पेनल्स

सौर पैनल सिलिकॉन से बने होते हैं, जो एक अर्धचालक पदार्थ है। एक सौर सेल में सिलिकॉन की दो अलग-अलग परतें होती हैं। निचली परत में इलेक्ट्रॉनों की संख्या कम होती है और इसलिए इलेक्ट्रॉनों के ऋणात्मक आवेश के कारण इस पर थोड़ा धनात्मक आवेश होता है। इसके विपरीत, ऊपरी परत में इलेक्ट्रॉनों की संख्या अधिक होती है और इस पर थोड़ा ऋणात्मक आवेश होता है। इन दोनों परतों के बीच एक विभव अवरोध उत्पन्न होता है।

जब फोटॉन नामक प्रकाश कणों की धारा सिलिकॉन में प्रवेश करती है, तो वे सिलिकॉन के परमाणुओं को अपनी ऊर्जा प्रदान करते हैं। इससे एक इलेक्ट्रॉन सहसंयोजक बंध से ऊपरी परत से निचली परत तक अगले ऊर्जा स्तर पर स्थानांतरित हो जाता है। इलेक्ट्रॉन के इस स्थानांतरण से क्रिस्टल के भीतर इलेक्ट्रॉनों की गति अधिक स्वतंत्र हो जाती है, जिससे धारा उत्पन्न होती है। जितना अधिक प्रकाश प्रवाहित होता है, उतने ही अधिक इलेक्ट्रॉन गति करते हैं, परिणामस्वरूप उतनी ही अधिक धारा प्रवाहित होती है। इस प्रक्रिया को फोटोवोल्टिक और फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव कहा जाता है। फोटोवोल्टिक प्रणालियाँ सूर्य के प्रकाश को सीधे बिजली में परिवर्तित करती हैं।

जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है, सौर पैनल विभिन्न सामग्रियों की परतों से बने होते हैं, जो क्रमानुसार कांच, आवरण, क्रिस्टलीय कोशिकाएं, आवरण, बैक शीट, जंक्शन बॉक्स और अंत में फ्रेम हैं। आवरण नमी और दूषित पदार्थों को अंदर आने से रोकता है, जो समस्याएं पैदा कर सकते हैं।

चित्र 2

बैटरी

बैटरी आमतौर पर धातु या प्लास्टिक के आवरण में रखी होती है। आवरण के अंदर कैथोड और एनोड सहित इलेक्ट्रोड होते हैं, जहाँ रासायनिक अभिक्रियाएँ होती हैं। कैथोड और एनोड के बीच एक विभाजक भी होता है जो इलेक्ट्रोडों को एक साथ अभिक्रिया करने से रोकता है और साथ ही विद्युत आवेश को दोनों के बीच स्वतंत्र रूप से प्रवाहित होने देता है। अंत में, संग्राहक बैटरी से आवेश को बाहर की ओर प्रवाहित करता है।

सौर लैंपों में लगी बैटरियां आमतौर पर जेल इलेक्ट्रोलाइट तकनीक का उपयोग करती हैं, जो अत्यधिक तापमान में भी उपयोग करने के लिए उच्च प्रदर्शन क्षमता रखती हैं। इनमें लेड-एसिड, निकेल मेटल हाइड्राइड, निकेल कैडमियम या लिथियम बैटरियों का भी उपयोग किया जा सकता है।

लैंप का यह हिस्सा सोलर पैनल से ऊर्जा को संग्रहित करता है और रात में जब प्रकाश की ऊर्जा उपलब्ध नहीं होती है, तब आवश्यकता पड़ने पर बिजली प्रदान करता है।

सामान्यतः, भौतिक कारणों से फोटोवोल्टिक ऊर्जा रूपांतरण की दक्षता सीमित होती है। लंबी तरंगदैर्ध्य वाले सौर विकिरण का लगभग 24% अवशोषित नहीं होता है। 33% ऊष्मा के रूप में आसपास के वातावरण में नष्ट हो जाता है, और लगभग 15-20% अन्य नुकसान भी होते हैं। केवल 23% ही अवशोषित होता है, जिसका अर्थ है कि बैटरी सौर लैंप का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है।

चार्ज नियंत्रक

यह अनुभाग बैटरी चार्ज की सुरक्षा के लिए संपूर्ण कार्य प्रणाली को नियंत्रित करता है। यह सुनिश्चित करता है कि अत्यधिक तापमान अंतर वाली चरम मौसम स्थितियों सहित किसी भी परिस्थिति में, बैटरी ओवरचार्ज या ओवर डिस्चार्ज न हो और उसे और अधिक नुकसान न पहुंचे।

इस अनुभाग में लाइट कंट्रोलर, टाइम कंट्रोलर, साउंड, टेम्परेचर कंपनसेशन, लाइटिंग प्रोटेक्शन, रिवर्स पोलैरिटी प्रोटेक्शन और एसी ट्रांसफर स्विच जैसे अतिरिक्त भाग भी शामिल हैं, जो यह सुनिश्चित करते हैं कि बिजली कटौती होने पर संवेदनशील बैक-अप लोड सामान्य रूप से काम करते रहें।

कार्य सिद्धांत

चित्र तीन

एलईडी लाइटें अपनी उच्च प्रकाश दक्षता और लंबी आयु के कारण उपयोग की जाती हैं। डीसी चार्ज कंट्रोलर के नियंत्रण में, बिना संपर्क के नियंत्रण प्रणाली अंधेरे में स्वचालित रूप से लाइट चालू कर देती है और दिन के समय बंद कर देती है। कभी-कभी इसे टाइम कंट्रोलर के साथ भी जोड़ा जा सकता है ताकि लाइट के स्वचालित रूप से चालू और बंद होने का समय निर्धारित किया जा सके।

चित्र 3 में दिखाए अनुसार, चिप में माइक्रोचिप (R), B-, B+, S- और S+ शामिल हैं। S+ और S- दोनों तार द्वारा सौर पैनलों से जुड़े हैं, जिनमें से एक पर धनात्मक आवेश और दूसरे पर ऋणात्मक आवेश है। इस स्थिति में B- और B+ दो बैटरियों से जुड़े हैं। इन सभी के जुड़ने पर LED लाइट के माध्यम से प्रकाश प्रदर्शित होगा।

फ़ायदे

सौर लैंपों को बिजली के तार की आवश्यकता न होने के कारण इन्हें लगाना और रखरखाव करना ग्राहकों के लिए आसान हो सकता है। सौर लैंपों से रखरखाव लागत और बिजली बिलों में कमी आती है, जिससे मालिकों को लाभ होता है। सौर लैंपों का उपयोग अन्य स्थानों पर भी किया जा सकता है।

ऐसे क्षेत्र जहां बिजली की कोई व्यवस्था नहीं है या दूरदराज के इलाके जहां बिजली की विश्वसनीय आपूर्ति का अभाव है। फेफड़ों की बीमारी, आंखों की रोशनी में कमी, जलने और कभी-कभी तो मृत्यु तक की कई कहानियां हैं, सिर्फ इसलिए कि रात में रोशनी का कोई स्वस्थ विकल्प उपलब्ध नहीं है। महिलाएं अंधेरा होने के बाद बाहर शौचालय जाने में असुरक्षित महसूस करती हैं। दाइयां केवल मोमबत्ती की रोशनी में बच्चों को जन्म देती हैं, और छात्र सूर्यास्त के बाद प्रकाश की कमी के कारण पढ़ाई नहीं कर पाते हैं, जिससे निरक्षरता और गरीबी बढ़ती है। ये दुनिया भर में 1 अरब से अधिक लोगों की वास्तविकताएं हैं। प्रकाश की कमी दुनिया भर में व्याप्त गरीबी का कारण है। सौर ऊर्जा लैंप प्रकाश ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है, यानी यह हमारे दैनिक जीवन के लिए सुविधाजनक है।

सौर ऊर्जा का उत्पादन मौसम से सीमित होता है और बादल छाए रहने, बारिश होने या सर्दियों के मौसम में यह कम प्रभावी हो सकता है।

मिट्टी के तेल के लैंप से सौर लैंप पर स्विच करने वाले परिवार मिट्टी के तेल के उत्सर्जन से जुड़े स्वास्थ्य जोखिमों से भी लाभान्वित होते हैं। मिट्टी का तेल अक्सर मानव फेफड़ों पर नकारात्मक प्रभाव डालता है।

सौर ऊर्जा के उपयोग से घरों के भीतर प्रदूषण कम होता है, जहां केरोसिन को स्वास्थ्य समस्याओं से जोड़ा गया है। हालांकि, फोटोवोल्टिक पैनल सिलिकॉन और सीसा सहित अन्य जहरीली धातुओं से बने होते हैं, जिनका निपटान करना मुश्किल हो सकता है।

सौर ऊर्जा से चलने वाली बत्तियों का उपयोग उन छात्रों की शिक्षा में सुधार लाता है जो बिजली के बिना घरों में रहते हैं। जब गैर-लाभकारी संस्था यूनाइट-टू-लाइट ने सौर लैंप दान किए,

दक्षिण अफ्रीका के क्वाज़ुलु नटाल के एक दूरस्थ क्षेत्र में स्कूलों में परीक्षा के अंकों और उत्तीर्ण होने की दर में 30% से अधिक का सुधार हुआ है। इस रोशनी से छात्रों को अंधेरा होने के बाद भी अध्ययन करने के लिए अतिरिक्त समय मिल जाता है।

उत्तरी बांग्लादेश के विद्युतविहीन क्षेत्रों में 2017 में किए गए एक प्रायोगिक अध्ययन में पाया गया कि सौर लैंप के उपयोग से कुल घरेलू खर्च में कमी आई, बच्चों के घर पर अध्ययन के घंटे बढ़े और स्कूल में उपस्थिति में वृद्धि हुई। हालांकि, इससे बच्चों की शैक्षिक उपलब्धि में कोई खास सुधार नहीं हुआ।

उपयोग

सौर स्ट्रीट लाइट

मुख्य लेख: सौर स्ट्रीट लाइट

ये लाइटें पैदल चलने वालों और चालकों के लिए एसी विद्युत ग्रिड की आवश्यकता के बिना रात में सड़कों को रोशन करने का एक सुविधाजनक और किफायती तरीका प्रदान करती हैं। इनमें सिस्टम के प्रत्येक लैंप के लिए अलग-अलग पैनल हो सकते हैं, या कई लैंपों को बिजली देने के लिए एक बड़ा केंद्रीय सौर पैनल और बैटरी बैंक हो सकता है।

सोलर एलईडी स्ट्रीट लाइट

ग्रामीण

भारत के ग्रामीण क्षेत्रों में, एलईडी या सीएफएल का उपयोग करने वाले सौर लैंप, जिन्हें आमतौर पर सौर लालटेन कहा जाता है, केरोसिन लैंप, मोमबत्ती और प्रकाश के अन्य सस्ते विकल्पों का स्थान ले रहे हैं। विशेषकर उन क्षेत्रों में जहां बिजली की उपलब्धता कठिन है, सौर लैंप बहुत उपयोगी हैं और जीवन की गुणवत्ता में भी सुधार करते हैं।