हाइब्रिड मोबाइल सौर लाइट टॉवर: वे कैसे काम करते हैं एवं उनका आकार कैसे निर्धारित किया जाता है?

प्रणाली कैसे काम करती है?

1. दिन के समय, पीवी पैनल बैटरी बैंक को सूर्य की ऊर्जा से चार्ज करते हैं।
2. रात में, बैटरी बैंक टेलीस्कोपिक मास्ट पर लगे एलईडी लाइटिंग उपकरणों को चालाती है।
3. जब बैटरी की क्षमता निर्धारित सीमा से कम हो जाती है, तो डीजल जनरेटर सक्रिय हो जाता है एवं बैटरी को पुनः चार्ज करने में मदद करता है।
4. डीजल की खपत, बैटरी की क्षमता एवं रात्रि के बिजली-उपयोग के आधार पर निर्धारित होती है।
5. इस प्रणाली का आकार, स्थल की वातावरणीय परिस्थितियों को ध्यान में रखकर निर्धारित किया जाता है, ताकि यह आपातकालीन परिस्थितियों में भी पर्याप्त रूप से कार्य कर सके।

ऊर्जा जिन चार उप-प्रणालियों (subsystems) से होकर गुजरती है, उनका क्रम इस प्रकार है:

1. पीवी (PV) ऐरे (PV Array): ट्रेलर पर लगे पैनल (जो आमतौर पर परिवहन हेतु मोड़ने योग्य होते हैं) सिस्टम को ऊर्जा प्रदान करते हैं। हल्के टॉवरों में पैनलों की स्थिर माउंटिंग (अर्थात् ट्रेलर पर स्थायी रूप से लगाना) मानक है; कुछ उच्च-गुणवत्ता वाले टॉवरों में सूर्य की दिशा का पालन करने वाले पैनल (सन-ट्रैकिंग ऐरे) भी उपलब्ध होते हैं, जो ऊर्जा उत्पादन में वृद्धि करते हैं, लेकिन इसके लिए तंत्र की जटिलता बढ़ जाती है। धूपवाली परिस्थितियों में टॉवर लगभग पूरी तरह सौर ऊर्जा पर ही चलते हैं – शून्य उत्सर्जन एक सामान्य बात है, न कि कोई मार्केटिंग तकनीक।
2. चार्ज कंट्रोलर (Charge Controller): यह पैनलों से बैटरी में जाने वाले वोल्टेज एवं करंट को नियंत्रित करता है, ओवरचार्जिंग से बचाता है एवं बैटरी की सुरक्षा करता है। ट्रेलर पर उपयोग होने वाले चार्ज कंट्रोलरों में “एमपीपीटी (MPPT – Maximum Power Point Tracking)” तकनीक का उपयोग किया जाता है; क्योंकि पैनलों का वोल्टेज आमतौर पर बैटरी के वोल्टेज से कहीं अधिक होता है, एवं एमपीपीटी कंट्रोलर इस अंतर को दूर करता है। हमारा एमपीपीटी बनाम पीडब्ल्यूएम (MPPT vs PWM) गाइड इस तकनीक के बारे में विस्तार से जानकारी देता है; चार्ज कंट्रोलर के आकार निर्धारण हेतु गणना विधियाँ हमारे कंट्रोलर साइजिंग कैलकुलेटर में उपलब्ध हैं।
3. बैटरी बैंक (Battery Bank): डीप-साइकल लीड-एसिड (Deep-Cycle Lead-Acid) या लिथियम-आयन (Lithium-Ion) बैटरियाँ; वर्तमान मॉडलों में आमतौर पर लिथियम-आयन बैटरियाँ (विशेष रूप से लिथियम-फॉस्फेट – LiFePO4) ही उपयोग में आती हैं। बैटरी बैंक की क्षमता ही यह निर्धारित करती है कि टॉवर बिना जनरेटर के कितनी रातें तक कार्य कर सकता है।

बैंक रसायनविज्ञान (Bank Chemistry) गहरे डिस्चार्ज (deep discharge) एवं गर्म ट्रेलर कंपार्टमेंट्स (hot trailer compartments) के लिए आवश्यक सहनशीलता (tolerance) को निर्धारित करता है; लेड-एसिड (lead-acid) बैटरियाँ सस्ती होती हैं, जबकि लिथियम (lithium) बैटरियाँ गहरे चक्रण (deep cycling) एवं उच्च तापमान (high heat) के प्रभावों को बेहतर तरीके से सहन कर पाती हैं।

1. टेलीस्कोपिक मास्ट (telescopic mast) पर लगे एलईडी फिक्स्चर (LED fixtures): मास्ट पर लगे ये चार फिक्स्चर 4–9 मीटर तक ऊपर उठ सकते हैं, जिससे एक ही बिंदु से व्यापक क्षेत्र को प्रकाशित किया जा सकता है। एलईडी बैटरियों की उच्च दक्षता ही इस पूरी श्रेणी (category) को व्यावहारिक रूप से सफल बनाती है; मेटल-हैलाइड (metal-halide) बैटरियों के लिए तो इतने ही प्रकाश प्राप्त करने हेतु कहीं अधिक फिक्स्चरों एवं बैटरियों की आवश्यकता होगी।

डीजल जनरेटर, चारों उपकरणों (डिस्क) के पीछे स्थित है। यह सीधे बैटरी बैंक को चार्ज कर सकता है, या उपकरणों को समानांतर रूप से चला सकता है; हाइब्रिड कंट्रोलर, बैटरी की चार्जिंग स्थिति कम होने पर जनरेटर को स्वचालित रूप से चालू कर देता है – ऑपरेटर को इस प्रक्रिया का प्रबंधन करने की आवश्यकता नहीं होती।

सामान्य पैरामीटर रेंजें, एवं डेटाशीट कैसे पढ़ें

ये बातें बाजार में पाई जाने वाली सामान्य पैरामीटर रेंजें हैं, हमारे परीक्षण डेटा नहीं हैं; इन्हें एक विश्वसनीय डेटाशीट में होने वाली सीमाओं के रूप में ही मानें:

सबसे महत्वपूर्ण पैरामीटर – “ऑटोनॉमी” (Autonomy) : यह बताता है कि बैटरी बैंक पूरी तरह चार्ज होने पर, जनरेटर बंद रहने पर उपकरण कितनी रात तक काम कर सकते हैं। बैटरी बैंक की कुल क्षमता (किलोवाट-घंटे) को रात्रि में उपकरणों द्वारा खपत होने वाली ऊर्जा (किलोवाट-घंटे) से विभाजित करें। उदाहरण: 10 किलोवाट-घंटे क्षमता वाली बैटरी, जिस पर रात्रि में 400 वॉट की ऊर्जा खपत होती है (8 घंटे में), लगभग तीन रात तक काम कर सकती है; इससे कम क्षमता वाली बैटरी में बादलों के कारण जनरेटर को चालू करना पड़ सकता है। डेटाशीट में दी गई अन्य सभी जानकारियाँ इस अनुपात की तुलना में गौण हैं।

आकार निर्धारण के नियम (Sizing Rules), उसी क्रम में जिसमें हम उन्हें लागू करते हैं:

1. सबसे अधिक घने बादलों वाले क्षेत्र से शुरुआत करें, न कि औसत क्षेत्र से। इस स्थल पर सप्ताह भर रोशनी की आवश्यकता होती है, लेकिन सूर्य की कोई रोशनी नहीं होती; इसलिए स्थानीय बादलों के पैटर्न (आमतौर पर अधिकांश महाद्वीपीय क्षेत्रों में 2–3 रातें; मौसमी जलवायु में अधिक) के आधार पर ही बैटरी का आकार निर्धारित करें।
2. फिर बैटरी की क्षमता की जाँच न करें, बल्कि उसके रिफिल होने की प्रक्रिया की जाँच करें। बैटरी को औसत धूपवाले समय में ही रिफिल होना चाहिए (यहाँ तक कि सर्दियों में भी)। यदि बैटरी का आकार छोटा हो, तो सुबह चार्ज होने में देरी होगी एवं जनरेटर का उपयोग अधिक होगा।
3. फिर बैटरी की रासायनिक संरचना का निर्णय तापमान के आधार पर करें। गर्म जलवायु में लीड-एसिड बैटरियाँ जल्दी खराब हो जाती हैं; लेकिन लिथियम-आधारित बैटरियाँ अधिक टिकाऊ होती हैं। ठंडी जलवायु में दोनों प्रकार की बैटरियाँ ही क्षमता खो देती हैं, लेकिन लीड-एसिड बैटरियाँ अधिक क्षतिग्रस्त होती हैं।
4. अंत में जनरेटर का चयन लॉजिस्टिक्स (परिवहन/आपूर्ति प्रणाली) के आधार पर करें, न कि कीमत के आधार पर। यदि साइट तक ईंधन पहुँचाना महंगा या अविश्वसनीय है, तो अधिक क्षमता वाली बैटरी खरीदें; यदि ईंधन सस्ता एवं आसपास ही उपलब्ध है, तो छोटी क्षमता वाली बैटरी खरीदें एवं जनरेटर पर अतिरिक्त जोखिम लें।

पर्यावरणीय पहलू (Environmental Aspects), सच्चे आँकड़ों के साथ…

मूल पृष्ठ पर कहा गया है कि व्यावहारिक अनुप्रयोगों से पता चलता है कि ये टावर डीज़ल की खपत को 50% तक कम कर देते हैं। यह आंकड़ा उच्च सूर्य-प्रकाश वाले वातावरणों में स्थिति के अनुरूप है; ऐसे वातावरणों में सौर ऊर्जा का उपयोग जनरेटर के उपयोग को काफी हद तक प्रभावित करता है। “50% तक” को उस आंकड़े की सीमा के सकारात्मक पहलू के रूप में ही देखना चाहिए, क्योंकि गलत वातावरणों में यह आंकड़ा शून्य के करीब भी हो सकता है। किसी भी विक्रेता से इस आंकड़े के पीछे के आधारों (जैसे सूर्य-प्रकाश की मात्रा आदि) के बारे में पूछना आवश्यक है।

शोर का मुद्दा वह है जिसे उपयोगकर्ता तुरंत महसूस करते हैं। कार्यस्थलों पर डीज़ल जनरेटरों से निरंतर 65–75 डेसिबल (dB(A)) का शोर पैदा होता है; जबकि सौर ऊर्जा वाले टावरों से कोई शोर नहीं होता। इसी कारण राष्ट्रीय उद्यानों, तटीय क्षेत्रों एवं वन्यजीव-संवेदनशील स्थलों पर ऐसे टावरों का ही उपयोग किया जाता है। कार्यक्रमों एवं फिल्म शूटिंग के दौरान भी शांति ही प्रमुख खरीदारी का कारण होती है।

प्रत्येक विकल्प की विशेषताएँ:

(यहाँ प्रत्येक विकल्प की विशेषताओं का विस्तृत वर्णन दिया जा सकता है।)

सामान्य विशेषता: वही टॉवर विजयी होता है, जहाँ बिजली ग्रिड (grid) उपलब्ध नहीं है, ईंधन की आपूर्ति महंगी है, या शोर को नियंत्रित करने की आवश्यकता है। जहाँ बिजली ग्रिड उपलब्ध है एवं स्थल स्थायी है, वहाँ स्थायी रूप से लगाए गए प्रकाश स्रोत (फिक्स्ड लाइटिंग) हमेशा ही ट्रेलर-माउंटेड प्रकाश स्रोतों (trailer-mounted lighting) से बेहतर साबित होते हैं। हमारी ऑल-इन-वन सौर स्ट्रीट लाइट श्रृंखला, सड़कों एवं रास्तों के लिए स्थायी प्रकाश समाधान है; जबकि सौर एवं डीजल लाइट टॉवरों की तुलना इन दोनों परिस्थितियों में विस्तार से जानकारी प्रदान करती है।

यह पृष्ठ क्या नहीं कवर करता है?

यह गाइड ट्रेलर-माउंटेड हाइब्रिड सौर लाइट टॉवरों (trailer-mounted hybrid solar light towers) के बारे में जानकारी देता है। यह स्थायी सौर स्ट्रीट लाइटिंग (permanent solar street lighting), ऑफ-ग्रिड पावर स्टेशन (off-grid power stations), या वाहन-माउंटेड प्रकाश स्रोतों (vehicle-mounted lighting systems) के बारे में जानकारी नहीं देता। ऊपर दिए गए पैरामीटर, बाजार के सामान्य मान हैं; हमारे अपने उत्पाद डेटाशीट (product data sheets) के आधार पर ही वास्तविक मान निर्धारित किए जाएंगे। यदि किसी परियोजना में रात्रि के समय बिजली की खपत एवं मौसमी परिस्थितियों (cloud profile) का विवरण उपलब्ध हो, तो कृपया हमें आवश्यक आंकड़े भेजें, ताकि हम उचित प्रकाश समाधान निर्धारित कर सकें।