सौर लाइट्स से जुड़ी सामान्य गलतियाँ (और उनसे कैसे बचें)

गलती 1: दिन के उजाले के घंटों के आधार पर आकार निर्धारित करना (न कि सूर्य की सर्वोच्च तीव्रता वाले घंटों के आधार पर)

“डेराइट घंटों” (Daylight Hours) में सूर्योदय एवं सूर्यास्त के बीच का समय शामिल होता है। “पीएसएच” (PSH – Peak Sun Hours) में उन घंटों की गिनती होती है जब सूर्य की रोशनी पूरी तीव्रता से पड़ती है; यही मापदंड किसी प्रणाली की क्षमता का निर्धारण करता है। उदाहरण के लिए, सुबह 9 बजे कोई पैनल अपनी क्षमता का केवल 10% ही उत्पादन कर सकता है, जबकि दोपहर में 100%। पूरे दिन की कुल ऊर्जा, “पीएसएच” घंटों की संख्या के आधार पर ही निर्धारित होती है, एवं यह संख्या हमेशा “डेराइट घंटों” से कम होती है। उत्तरी जलवायु क्षेत्रों में “पीएसएच” की संख्या लगभग 1–2 होती है; जबकि धूपीले क्षेत्रों में यह 5 से अधिक होती है। ग्रिड-जुड़ी प्रणालियों (Grid-tied systems) का आकार वार्षिक औसत “पीएसएच” घंटों के आधार पर निर्धारित किया जा सकता है; लेकिन ऑफ-ग्रिड प्रणालियों (Off-grid systems) का आकार ऐसा नहीं किया जा सकता, क्योंकि बैटरियों को सबसे खराब मौसमी परिस्थितियों (न कि औसत परिस्थितियों) में भी कार्य करना पड़ता है।

यदि “पीएसएच” की गणना गलत हो जाए, तो इसका प्रभाव मौसम के अनुसार पड़ता है, इसलिए खरीदते समय यह समस्या ध्यान में नहीं आती। ऐसी प्रणालियाँ जिनका आकार 5 “पीएसएच” के आधार पर निर्धारित किया गया हो, गर्मियों में तो ठीक काम करती हैं, लेकिन शरद ऋतु में ही कार्य करना बंद कर देती हैं, एवं सर्दियों में पूरी तरह विफल हो जाती हैं। गहराई से डिस्चार्ज हुई बैटरियाँ जल्दी ही खराब हो जाती हैं; एवं ऐसी प्रणालियों में लगे सुरक्षा लाइट (Security Lights) जनवरी की रात में बंद हो जाते हैं, जो एक समस्या है (क्योंकि यह सुरक्षा के लिए ही आवश्यक हैं)।

उदाहरण: एक 60 वॉट का एलईडी लाइट रातभर (10 घंटे) चलने पर 600 वॉट-घंटा (Wh) ऊर्जा खपत करता है; ड्राइवर एवं वायरिंग की हानियों को ध्यान में रखते हुए, पैनल को प्रतिदिन लगभग 680 वॉट-घंटा ऊर्जा प्रदान करनी होती है। डिज़ाइन के आधार पर, यह ऊर्जा-आवश्यकता 3 घंटों में पूरी होनी चाहिए, अतः पैनल की कुल शक्ति लगभग 230 वॉट होनी चाहिए। यदि हमने “सूर्यशाली दिन” के आधार पर ऊर्जा-आवश्यकता की गणना की होती, तो हमें 110 वॉट का पैनल खरीदना पड़ता, जिससे पहले ही उस पैनल की विफलता की संभावना बढ़ जाती। अपनी साइट के लिए ऊर्जा-आवश्यकताओं की गणना हमारे ऊर्जा-संतुलन कैलकुलेटर की मदद से करें।

गलती 2: “वॉट” का उपयोग लाइट उपकरण द्वारा खपत होने वाली ऊर्जा को मापने हेतु किया जाता है, जबकि “ल्यूमेन” का उपयोग लाइट द्वारा उत्सर्जित प्रकाश की मात्रा को मापने हेतु किया जाता है। दो 30 वॉट के फ्लडलाइटों का प्रकाश-उत्सर्जन, एलईडी की दक्षता एवं ऑप्टिक्स (फिल्टर/लेंस) के आधार पर भिन्न हो सकता है; इसी कारण एक ही आवश्यकता के लिए तीन अलग-अलग उत्पाद मिल सकते हैं। अतः प्रकाश-उत्सर्जन की मात्रा (ल्यूमेन) एवं प्रति वॉट दक्षता (ल्यूमेन/वॉट) के आधार पर ही उपकरण चुनें।

दो अन्य मापदंड यह तय करते हैं कि क्या वे “ल्यूमेन” (lumens) वहाँ पहुँचते हैं जहाँ उनकी आवश्यकता है। “ऑप्टिक्स” (optics) का कार्य किरणों के पैटर्न (beam pattern) को निर्धारित करना है; एक संकीर्ण किरण व्यापक क्षेत्र पर पड़ने पर फिक्स्चर (fixture) के नीचे गर्म बिंदु (hot spots) बन जाते हैं, एवं फिक्स्चरों के बीच क्षेत्र अंधकार में रह जाता है – चाहे कुल “ल्यूमेन” की संख्या जो भी हो। “रंग तापमान” (Color Temperature – CCT) एवं “रंग प्रस्तुति” (Color Rendering Index – CRI) यह तय करते हैं कि परिदृश्य कैसा दिखाई देता है। अधिकांश बाहरी स्थलों के लिए 3000–4000 K का रंग तापमान एवं 70 से अधिक का CRI उपयुक्त है; जबकि लोग एकत्र होते हैं, तो गर्म रंग एवं उच्च CRI वाले प्रकाश स्रोतों की आवश्यकता होती है। डेटाशीटों की तुलना करते समय, “LM-79 परीक्षण रिपोर्ट” (LM-79 Test Report – IES मानक, जो प्रकाश स्रोत के कुल प्रकाश प्रवाह को मापता है) एवं “LM-80 डेटा” (LM-80 Data – LED पैकेजों के लिए मानक, जो प्रकाश की गुणवत्ता को समय के साथ निर्धारित करता है) के बारे में पूछें। यदि कोई विक्रेता इनमें से कोई भी रिपोर्ट प्रदान नहीं कर पाता, तो वह केवल एक लक्ष्य (target) ही बता रहा है, न कि वास्तविक मापन (measurement)।

गलती 3: बैटरी का आकार केवल एक साफ रात के लिए ही निर्धारित करना

(“Mistake 3: Selecting the battery size only for a clear night.”)

बैटरी को रात्रि भर की ऊर्जा खपत एवं स्वायत्तता (autonomy) के दौरान की आवश्यकताओं को पूरा करना होता है; इसके बाद बैटरी की क्षमता को उसके उपयोग योग्य हिस्से से विभाजित किया जाता है। यहाँ ही विनिर्देशों में अस्पष्टताएँ आती हैं। “डिप ऑफ डिस्चार्ज” (Depth of Discharge – DoD) वह हिस्सा है जिसे वास्तव में उपयोग में लाया जा सकता है। लिथियम आयरन फॉस्फेट (LiFePO4) बैटरियों में, निर्धारित चक्र आयु (rated cycle life) के दौरान यह आमतौर पर बैटरी की कुल क्षमता (nameplate capacity) का लगभग 80% होता है, जबकि लेड-एसिड (lead-acid) बैटरियों में यह क्षमता लगभग आधी हो जाती है।

उदाहरण के लिए: रात्रि भर में 680 वाट-घंटे (Wh) की ऊर्जा खपत होती है, एवं स्वायत्तता का समय 3 दिन है; इसलिए कुल उपयोग योग्य ऊर्जा = 680 × 3 = 2,040 वाट-घंटे होगी। यदि डिप ऑफ डिस्चार्ज 80% है, तो बैटरी की कुल क्षमता लगभग 2,550 वाट-घंटे होगी। ऐसी बैटरी के लिए 24 वोल्ट, 100 एम्पीयर (24 V 100 Ah) का पैक उपयुक्त होगा।

यदि बैटरी आकार में छोटी हो, तो वह निर्धारित दर से अधिक बार चार्ज/डिस्चार्ज होगी, जिससे उसकी आयु कम हो जाएगी। वहीं, बैटरी आकार में बड़ी होने पर भी अतिरिक्त क्षमता का उपयोग नहीं हो पाएगा, एवं उसकी कीमत अनावश्यक रूप से अधिक लगेगी। सही बैटरी आकार का निर्धारण “डिज़ाइन-महीना” (design-month) विधि से किया जाता है; हमारा बैटरी-आकार-कैलकुलेटर इस कार्य को एक मिनट में ही पूरा कर देता है।

निष्कर्ष: बैटरी का आकार ऐसा होना चाहिए कि वह उपयोग की आवश्यकताओं को पूरा करे, एवं अतिरिक्त क्षमता का उपयोग न हो।

“ऑटोनॉमी दिवस” (Autonomy Days) न केवल एक नीतिगत निर्णय है, बल्कि एक गणना (calculation) का भी परिणाम है। इस संबंध में उद्योग का परंपरागत नियम स्पष्ट रूप से बताया जा सकता है:

• मार्गों एवं सजावटी प्रकाश व्यवस्था जैसी द्वितीयक सुविधाओं के लिए 2 दिन का रिज़र्व समय निर्धारित है।
• सामान्य सड़कों एवं पार्किंग सुविधाओं के लिए 3 दिन का रिज़र्व समय निर्धारित है।
• उन स्थानों पर 5 या अधिक दिन का रिज़र्व समय निर्धारित है, जहाँ प्रकाश व्यवस्था सुरक्षा हेतु अत्यंत महत्वपूर्ण है – जैसे कि गेट, ईंधन भंडारण क्षेत्र, अस्पतालों तक पहुँच की सुविधाएँ आदि; क्योंकि इन स्थानों पर प्रकाश व्यवस्था के विफल होने से गंभीर घटनाएँ हो सकती हैं।

इन सभी आवश्यकताओं को शुरुआत से ही विनिर्देशों (स्पेसिफिकेशन) में शामिल कर लें; पहले ही हफ्ते में ही समस्याओं का पता लेने की कोशिश न करें।

अधिक ऑटोनॉमी (more autonomy) मुफ्त नहीं है… क्योंकि इससे बैटरियों की क्षमता एवं लागत लगभग समान अनुपात में बढ़ जाती है। लेकिन इसकी कम खरीदारी से हर छोटी तकलीफ (जैसे तूफान) के कारण सेवा-कॉल (service call) की आवश्यकता पड़ जाती है… एवं ऐसी प्रकाश व्यवस्था के विफल होने को कोई भी बर्दाश्त नहीं करेगा।

गलती 4: तापमान की अनदेखी करना (Ignoring Temperature)

तापमान को भी प्रकाश व्यवस्था की डिज़ाइन में ध्यान में रखना आवश्यक है। विभिन्न तापमान स्थितियों में प्रकाश व्यवस्था का प्रदर्शन अलग-अलग हो सकता है; इसलिए तापमान के आधार पर प्रकाश उपकरणों का चयन एवं उनकी सेटिंग आवश्यक है।

तापमान, प्रणाली के दोनों हिस्सों को प्रभावित करता है। उच्च तापमान, बैटरियों की आयु को कम कर देता है – कमरे के तापमान से प्रत्येक 10°C अधिक तापमान पर बैटरियों की रासायनिक अवधि लगभग आधी हो जाती है; इसी कारण दक्षिण-दिशा में स्थित बैटरी बॉक्सों में बैटरियाँ धीरे-धीरे खराब हो जाती हैं। निम्न तापमान, बैटरियों की क्षमता को कम कर देता है, एवं लिथियम-आधारित बैटरियों के लिए चार्जिंग के दौरान खतरा पैदा करता है: लगभग 0°C से नीचे तापमान पर लिथियम सेलों पर परत बन सकती है, जिससे बैटरियों की क्षमता स्थायी रूप से कम हो जाती है, एवं सबसे बुरे मामलों में आंतरिक शॉर्ट लग सकता है। ठंडे जलवायु क्षेत्रों के लिए उपयोग होने वाली विश्वसनीय लिथियम बैटरियों में “बैटरी मैनेजमेंट सिस्टम” (Battery Management System – BMS) होता है, जो तापमान 0°C से नीचे जाने पर चार्जिंग को रोक देता है। ऐसी बैटरियाँ बिना BMS वाली बैटरियों की तुलना में ठंड के मौसम में आग लगने का जोखिम पैदा करती हैं।

पैनल की दक्षता भी तापमान के साथ बदलती रहती है – जैसे-जैसे सेल गर्म होते हैं, उत्पादन में कमी आ जाती है; इसी कारण गर्म जलवायु वाले क्षेत्रों में उपयोग होने वाले पैनलों का आकार तापमान के आधार पर ही निर्धारित किया जाता है। कंट्रोलर के वोल्टेज सेट-पॉइंट्स (voltage set-points) के साथ भी यही नियम लागू होता है: तापमान-समायोजन (temperature compensation) बैटरी के तापमान के आधार पर चार्जिंग वोल्टेज को समायोजित करता है; अन्यथा कंट्रोलर गर्मी में बैटरी को अधिक चार्ज कर देता है एवं सर्दी में कम चार्ज कर देता है। हमारा सुझाव है कि उत्पाद की निर्दिष्ट संचालन तापमान सीमाओं (operating temperature range) की तुलना आपके स्थान की वास्तविक परिस्थितियों से करें, न कि डेटाशीट (datasheet) में दी गई मानक तापमान सीमाओं से। सर्द इलाकों में तो कम तापमान पर चार्जिंग रोकने वाले (low-temperature charge cut-off) वाले पैक ही उपयोग में लें।

गलती 5: किसी डेटाशीट पर भरोसा करना, जिसे कभी भी परीक्षण नहीं किया गया है।

(Mistake 5: Trusting a datasheet that was never tested.)

इस उद्योग में निर्माताओं संबंधी जानकारियाँ कभी-कभी आशाजनक होती हैं, तो कभी-कभी झूठी भी। कम कीमत अक्सर उत्पाद की गुणवत्ता का संकेत मानी जाती है। उत्पादों की वास्तविक गुणवत्ता जानने हेतु निम्नलिखित बातों पर ध्यान देना आवश्यक है:

• स्वतंत्र समीक्षाएँ एवं ग्राहकों के सुझाव;
• मान्यता प्राप्त संस्थाओं (जैसे UL, CE) द्वारा जारी प्रमाणपत्र;
• परीक्षण रिपोर्टें (जैसे LM-79, LM-80, इनग्रेस प्रोटेक्शन रेटिंग);
• वारंटी (जो उत्पाद के घटकों एवं कार्यकाल के आधार पर दी जाती है, न कि मार्केटिंग के आधार पर)।

विभिन्न विक्रेताओं के उत्पादों की विशेषताओं (जैसे ल्यूमेन आउटपुट, बैटरी की गुणवत्ता, आईपी रेटिंग, संचालन तापमान आदि) की तुलना आवश्यक है; क्योंकि अक्सर सबसे महत्वपूर्ण जानकारियाँ ही उपलब्ध नहीं होतीं।

हमारी ओर से एक और सलाह: निर्माता से पूछें कि उनके उत्पादों पर “एजिंग टेस्ट” (aging test) कैसे किया जाता है एवं यह परीक्षण कितने समय तक चलता है। वह कारखाना जो प्रत्येक बैच को शिपमेंट से पहले ही परीक्षण करता है, वह कुछ ऐसा बताता है जो केवल तस्वीरों से नहीं पता चल सकता।

एक और महत्वपूर्ण बात: इंस्टॉलेशन संबंधी निर्णय अक्सर बहुत देर से लिए जाते हैं, जिससे उत्पाद का उचित उपयोग नहीं हो पाता।

दो स्थापना संबंधी पैरामीटर तब ही तय हो जाते हैं, जब कोई भी उनके बारे में सोचना शुरू नहीं करता; और ये दोनों ही पैरामीटर यह तय करते हैं कि सिस्टम निर्धारित तरीके से काम करेगा या नहीं।

1. पैनल का लक्ष्य एवं छायांकन (Panel Aim and Shading): पैनल के लिए डिज़ाइन के दिनों में सूर्य का रास्ता बिना किसी अवरोध के होना आवश्यक है। मार्च में साफ़ दिखने वाला स्थान भी सितंबर में पेड़ों के पत्तों के कारण छायांकित हो सकता है – इसलिए सूर्य के रास्ते की जाँच गर्मियों के दौरान की जानी चाहिए, न कि सर्दियों में।
2. खंभे की ऊँचाई एवं स्थिति (Pole Height and Position): खंभों की ऊँचाई एवं स्थिति का निर्धारण प्रकाश-व्यवस्था (लाइटिंग लेआउट) के आधार पर किया जाना चाहिए, न कि बाड़ की रेखा के आधार पर; क्योंकि यदि खंभे को सड़क के अनुकूल दो मीटर तक स्थानांतरित कर दिया जाए, तो प्रकाश-किरण वहीं पहुँच सकती है, जहाँ एकसमानता-गणना (uniformity calculation) के अनुसार पहुँचना असंभव है।

रखरखाव की सुविधाओं की योजना (Maintenance Access Planning): बैटरी-बॉक्स तक पहुँचना सुनिश्चित करें; पैनल को निर्धारित लिफ्ट या सीढ़ी की मदद से साफ़ किया जा सके; एवं कंट्रोलर तक बिना किसी स्केफोल्ड (scaffold) के पहुँचा जा सके।

खरीद से पहले जाँचने योग्य बिंदु (Pre-purchase Checklist):

1. साइट के लिए “डिज़ाइन-महीने” के दौरान सूर्य के प्रकाश के घंटों की जानकारी प्राप्त करें – न कि वार्षिक औसत की।
2. प्रकाश की आवश्यकताओं को “ल्यूमेन” (lumens) एवं “बीम स्प्रेड” (beam spread) के आधार पर निर्धारित करें, न कि “वाट” (watts) के आधार पर।
3. सबसे ख़राब महीने के हिसाब से नाइटलोड (nightly load) की गणना करें, फिर पैनल (panel) एवं बैटरी (battery) का आकार तय करें; इसमें “स्वायत्तता” (autonomy) एवं “ड्यूटी टाइम” (DoD – Duty Time) को भी ध्यान में रखें।
4. साइट के तापमान की चरम सीमाओं की जाँच करें एवं उन्हें उत्पाद की कार्यक्षमता की सीमाओं (operating range) एवं चार्जिंग सीमाओं (charging limits) से तुलना करें।
5. टेस्ट रिपोर्टें (test reports) एवं प्रमाणपत्र (certifications) माँगें; कम से कम तीन विक्रेताओं की रिपोर्टों की तुलना करें।
6. रखरखाव हेतु इंस्टॉलेशन की योजना बनाएँ – पैनल की स्थिति, बैटरी बॉक्स (battery box) का स्थान, एवं पोल (pole) की ऊँचाई आदि को भविष्य में भी देखने की आवश्यकता होगी।

यदि आप चाहें तो चरण 1–4 को हाथ से न करें, तो ऊर्जा संतुलन कैलकुलेटर एवं बैटरी आकार निर्धारण कैलकुलेटर आपके लिए वही गणना कर देंगे जो हमारे इंजीनियर करते हैं। हमारे ऑल-इन-वन सौर स्ट्रीट लाइट्स में पैनल, बैटरी एवं कंट्रोलर पहले से ही मेल खाकर आते हैं; इस प्रकार ऊपर बताए गए सभी त्रुटियों को कारखाने में ही दूर कर दिया जाता है, न कि कार्यस्थल पर।

यह पृष्ठ क्या नहीं कवर करता:

(“This page does not cover…”): (यह पृष्ठ उपरोक्त बिंदुओं से संबंधित विस्तृत जानकारी प्रदान नहीं करता।)

यह पृष्ठ ऑफ-ग्रिड (off-grid) सौर प्रकाश संबंधी चयनात्मक त्रुटियों (selection mistakes) के बारे में जानकारी देता है। यह ग्रिड-टाइड (grid-tied) पीवी (PV) सिस्टमों के डिज़ाइन, खंभों की संरचनात्मक विशेषताओं एवं हवा के प्रभावों संबंधी गणनाओं, तथा रखरखाव प्रक्रियाओं (मानक सफाई एवं नियमित सेवा) का वर्णन नहीं करता। रखरखाव संबंधी जानकारी के लिए हमारा “पैनल रखरखाव गाइड” (Panel Maintenance Guide) देखें; खंभों एवं हवा के प्रभावों संबंधी जानकारी हेतु हमारा “हवा-भार कैलकुलेटर” (Wind Load Calculator) उपयोगी होगा।