ऑफ-ग्रिड फोटोवोल्टाइक बिजली उत्पादन प्रणाली की संरचना के बारे में बात करते हुए, सौर स्ट्रीट लाइट-लिटेलसोलर उत्पादन

ऑफ-ग्रिड फोटोवोल्टाइक विद्युत उत्पादन प्रणाली मुख्य रूप से सौर फोटोवोल्टाइक विद्युत उत्पादन उपकरण, ऊर्जा भंडारण उपकरण, नियंत्रक और इन्वर्टर से बनी होती है। प्रत्येक भाग का संक्षिप्त परिचय नीचे दिया गया है। सौर फोटोवोल्टाइक विद्युत उत्पादन उपकरण मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन, पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन या अमोर्फस सिलिकॉन से बने हो सकते हैं। कांच और विशेष सामग्रियों से ढके सौर सेलों के समूह को सौर सेल मॉड्यूल कहा जाता है; कई सौर सेल मॉड्यूल को जोड़कर सौर सेल सरणी बनाई जाती है। सौर सेलों का प्रकार और संरचना प्रणाली की आवश्यक शक्ति, उपयोग के वातावरण और लागत के अनुसार चुनी जाती है। चूंकि फोटोवोल्टाइक विद्युत उत्पादन मौसम की स्थितियों से सीधे प्रभावित होता है, इसलिए ऊर्जा भंडारण उपकरण रुक-रुक कर और अस्थिर होता है। प्रणाली की एक निश्चित निरंतर विद्युत आपूर्ति क्षमता बनाए रखने के लिए, विद्युत ऊर्जा के एक हिस्से को संग्रहित करने और सूर्य के प्रकाश की अनुपस्थिति में विद्युत ऊर्जा प्रदान करने के लिए एक ऊर्जा भंडारण उपकरण का होना आवश्यक है। वर्तमान में, फोटोवोल्टाइक विद्युत उत्पादन प्रणालियां ऊर्जा भंडारण के लिए मुख्य रूप से बैटरी का उपयोग करती हैं। सामान्यतः उपयोग की जाने वाली बैटरियों में लेड-एसिड, निकेल-कैडमियम, लिथियम-आयन आदि शामिल हैं। लेड-एसिड बैटरी: एकल-सेल वोल्टेज 2 वोल्ट, चक्र जीवन 500-1500 बार। निकेल-कैडमियम बैटरी: एकल-सेल वोल्टेज 1.0-1.3 वोल्ट, चक्र जीवन 2500 बार। लिथियम-आयन बैटरी (एकल बैटरी वोल्टेज 3.7 वोल्ट), चक्र जीवन 1000-10,000 बार। निकेल-कैडमियम और लिथियम-आयन बैटरियां महंगी होती हैं, लेकिन प्रति इकाई आयतन में इनकी क्षमता अधिक होती है, और इनका उपयोग मुख्यतः उन अनुप्रयोगों में किया जाता है जिनमें छोटे आकार और अधिक क्षमता की आवश्यकता होती है, जैसे मोबाइल फोन, कैमरे, पोर्टेबल कंप्यूटर और अन्य डिजिटल उत्पाद। सामान्यतः, ऑफ-ग्रिड फोटोवोल्टिक सिस्टम मुख्य रूप से सीलबंद लेड-एसिड बैटरियों का उपयोग करते हैं। लेड-एसिड बैटरियां बहुत सस्ती होती हैं, सीलबंद होने के कारण रखरखाव-मुक्त होती हैं और उपयोग में बहुत सुविधाजनक होती हैं। बैटरी के मुख्य पैरामीटर वोल्टेज, क्षमता और चक्र जीवन हैं। वोल्टेज की इकाई वोल्ट (V) है, क्षमता की इकाई एम्पीयर-घंटा (Ah) है, और चक्र जीवन चार्ज और डिस्चार्ज होने की संख्या है। कंट्रोलर की बैटरी के लिए चार्जिंग और डिस्चार्जिंग की कुछ निश्चित आवश्यकताएं होती हैं। बार-बार ओवरचार्जिंग और ओवरडिस्चार्जिंग से बैटरी का जीवनकाल कम हो जाता है। बैटरी की चार्जिंग और डिस्चार्जिंग को नियंत्रित करना आवश्यक है, जो कंट्रोलर का प्राथमिक कार्य है। उपयोगकर्ता की बिजली खपत, बैटरी के चार्ज और डिस्चार्ज, और सोलर सेल की प्रकाश स्थिति के अनुसार सोलर सेल के अधिकतम पावर ऑपरेटिंग पॉइंट का चयन करें और चार्जिंग और बिजली प्रवाह को समन्वित करें। कंट्रोलर को सिस्टम को डेटा का पता लगाने, सुरक्षा प्रदान करने और प्रदर्शित करने की भी आवश्यकता होती है। कंट्रोलर मुख्य रूप से वोल्टेज और करंट को परिवर्तित करने के लिए DC-DC रूपांतरण सर्किट का उपयोग करता है। DC-DC रूपांतरण सिद्धांत के लिए, 'DC-DC कनवर्टर सिद्धांत' अनुभाग देखें। इन्वर्टर एक ऐसा उपकरण है जो DC पावर को AC पावर में परिवर्तित करता है, मुख्य रूप से साइन वेव AC पावर उत्पन्न करने के लिए SPWM फुल-ब्रिज इन्वर्टर सर्किट का उपयोग करता है। SPWM इन्वर्टर के सिद्धांत के लिए, 'SPWM इन्वर्टर का सिद्धांत' अनुभाग देखें। विद्युत उपकरण प्रत्यक्ष धारा या प्रत्यावर्ती धारा का उपयोग करते हैं। साधारण सौर फोटोवोल्टिक विद्युत उत्पादन उपकरणों में इन्वर्टर नहीं होते हैं और वे केवल प्रत्यक्ष धारा उत्पन्न करते हैं, जिनमें से कुछ विभिन्न प्रत्यक्ष धारा वोल्टेज उत्पन्न कर सकते हैं, जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है। नियंत्रक सौर पैनल द्वारा उत्पन्न DC विद्युत को ग्रहण करता है और बैटरी के चार्जिंग या डिस्चार्जिंग करंट को नियंत्रित करता है। साधारण नियंत्रक बैटरी को सीधे आउटपुट सिरे से जोड़ता है, और सिस्टम का आउटपुट वोल्टेज बैटरी वोल्टेज के बराबर होता है। कुछ नियंत्रकों में DC रूपांतरण परिपथ होते हैं, जो विभिन्न विद्युत उपकरणों के लिए उपयुक्त 5V, 9V, 12V आदि जैसे कई अलग-अलग DC वोल्टेज उत्पन्न कर सकते हैं। इस प्रकार के सिस्टम की आउटपुट शक्ति आमतौर पर कम होती है, और पोर्टेबल संरचना का उपयोग अधिकतर किया जाता है।