सौर स्ट्रीट लाइट ऊर्जा कैलकुलेटर कैसे काम करता है?

यह उपकरण वास्तव में क्या करता है?

(What the tool actually does…)

यह कैलकुलेटर 21 दिनों का निरंतर चार्ज-डिस्चार्ज चक्र (charge-discharge cycle) का सिमुलेशन चलाता है। यह प्रत्येक दिन की प्रक्रिया को ध्यान से देखता है – पैनल से ऊर्जा का उत्पादन, बैटरी में उस ऊर्जा का संग्रहण (बैटरी की डिस्चार्ज लिमिटों के भीतर), रात में उस ऊर्जा का उपयोग प्रकाश उपकरणों में, एवं शेष चार्ज की स्थिति का अगली सुबह तक बना रखना। एक गतिशील एल्गोरिथ्म प्रत्येक चक्र के बाद बैटरी में शेष चार्ज की स्थिति का पता लेता है… ताकि बादलले हुए मंगलवार को भी सूरजीले सोमवार के दिन जमा हुई ऊर्जा का उपयोग किया जा सके।

यही तो इस अनुमान (estimate) एवं एक-दिवसीय गणना (one-day calculation) के बीच का अंतर है। एक-दिवसीय गणना से पता चलता है कि सिस्टम अच्छे दिनों में कैसे काम करता है; जबकि 21-दिवसीय अवधि की गणना से पता चलता है कि सिस्टम क्या खराब परिस्थितियों (जैसे लगातार खराब मौसम) में भी ठीक से काम कर पाता है… और यही तो वह एकमात्र प्रश्न है जो इस क्षेत्र (field) में महत्वपूर्ण है।

आवश्यक डेटा, एवं उनका स्रोत

कैलकुलेटर को आवश्यक सभी जानकारियाँ एक डेटाशीट (datasheet) या डिज़ाइन चित्रों (design drawings) से प्राप्त होती हैं:

“पीक सन आवर्तन” (Peak Sun Hours) संबंधी जानकारी अक्सर लोगों द्वारा गलत तरीके से समझी जाती है; इसलिए यह टूल इस जानकारी को एक अंतर्निहित (बिल्ट-इन) मानचित्र से प्राप्त करता है – अपने परियोजना स्थल पर क्लिक करें, एवं स्थानीय मौसम विज्ञान संबंधी आँकड़े स्वचालित रूप से डाउनलोड हो जाएँगे। कोई मैन्युअल खोज की आवश्यकता नहीं है, न ही किसी पड़ोसी शहर से आँकड़े उधार लेने की आवश्यकता है।

परिणाम के पीछे की गणितीय प्रक्रिया (The Math Behind the Result):

मॉडल जानबूझकर सरल बनाया गया है; क्योंकि एक सरल मॉडल को आप क्लायंट को आसानी से समझा सकते हैं, जबकि एक जटिल मॉडल को नहीं।

• दैनिक उत्पादन (Daily Generation) = पैनल द्वारा उत्पन्न विद्युत शक्ति × प्रयोग में आने वाले उपकरणों की संख्या × चरम सूर्य के प्रकाश के घंटे × प्रणाली की दक्षता (system derate)। “प्रणाली की दक्षता” में कंट्रोलर, बैटरी एवं वायरिंग में होने वाली हानियाँ शामिल हैं; हम आमतौर पर 0.75–0.85 का मान उपयोग करते हैं, एवं वास्तविक संख्या स्थान के तापमान एवं वायरिंग की गुणवत्ता पर निर्भर करती है।
• रात्रिकालीन उपभोग (Nightly Consumption) = प्रकाश उपकरणों द्वारा उपयोग में आने वाली विद्युत शक्ति × प्रयोग में आने वाले उपकरणों की संख्या × प्रकाश के घंटे; इसमें प्रकाश की तीव्रता (डिमिंग प्रोफाइल – dimming profile) का भी ध्यान रखा जाता है। उदाहरण के लिए, यदि प्रकाश उपकरण चार घंटे तक पूर्ण शक्ति पर कार्य करते हैं, छह घंटे तक 50% शक्ति पर, एवं फिर पुनः पूर्ण शक्ति पर, तो इसकी खपत पूर्ण शक्ति पर 11 घंटे तक कार्य करने की तुलना में कम होगी।
• उपयोग योग्य बैटरी ऊर्जा (Usable Battery Energy) = बैटरी का वोल्टेज × बैटरी की क्षमता × प्रयोग में आने वाले उपकरणों की संख्या × बैटरी की डिस्चार्ज डिग्री (DOD – Depth of Discharge)। यही संख्या सिमुलेशन (simulation) द्वारा उपयोग में आती है; इसी कारण 0.6 डीओड (DOD) पर कार्य करने वाली लीड-एसिड बैटरी को, 0.85 डीओड पर कार्य करने वाली लिथियम बैटरी की तुलना में लगभग दोगुनी क्षमता की आवश्यकता होती है, ताकि वह उसी समयावधि में कार्य कर सके।

21 दिन क्यों?

21 दिन का अवधि चयन किया गया है, क्योंकि यह एक सामान्य एवं प्रभावी अवधि है जिसमें बैटरी की क्षमता का अच्छी तरह मूल्यांकन किया जा सकता है। इस अवधि के दौरान बैटरी की डिस्चार्ज डिग्री (DOD) एवं उपयोग की गई ऊर्जा का विश्लेषण करके बैटरी की वास्तविक दक्षता का पता लिया जा सकता है। यह भी ध्यान रखा गया है कि विभिन्न परिस्थितियों में बैटरी का प्रदर्शन भिन्न हो सकता है; इसलिए 21 दिन का अवधि अधिक विश्वसनीय परिणाम देता है।

सौर प्रणालियाँ औसत के आधार पर नहीं, बल्कि विशेष परिस्थितियों (जैसे लगातार तीन बादलले हुए दिन) के कारण विफल हो जाती हैं। किसी भी एकल दिन की गणना से ऐसी परिस्थितियों का पता नहीं चल सकता। 21 दिन की अवधि, अधिकांश जलवायु परिस्थितियों के लिए, ऐसी सबसे खराब स्थितियों को दर्शाने के लिए पर्याप्त है; साथ ही यह अवधि प्रणाली के कार्य का तुरंत मूल्यांकन करने के लिए भी पर्याप्त है। जब सिमुलेशन हरे रंग में समाप्त होता है, तो प्रणाली उस परिस्थिति को सफलतापूर्वक सहन कर जाती है; जब यह लाल रंग में समाप्त होता है, तो विफलता का पता पहले ही चल जाता है (ग्राहक से पहले ही)।

परिणामों को पढ़ना:

21 दिन की तालिका रंग-कोडित है:

• हरा: पूरी अवधि के दौरान बैटरी का स्तर उसके निर्धारित स्तर से ऊपर रहता है। यह सेटअप प्रकाश की आवश्यकताओं को पूरा करता है।
• लाल या चेतावनी: अवधि के भीतर बैटरी का स्तर कम हो जाता है। समस्या का समाधान तीन तरीकों में से किसी एक से किया जा सकता है: अधिक पैनल लगाना, अधिक बैटरी लगाना, या प्रकाश को अधिक कम करना। कैलकुलेटर बताता है कि कौन-सा उपाय परिणाम में सुधार लाएगा।

कैलकुलेटर क्या नहीं दर्शाता?

इस उपकरण की विश्वसनीयता, इसकी सच्चाई एवं सीमाओं के प्रति पारदर्शिता पर निर्भर करती है।

तापमान का प्रभाव: बैटरी की क्षमता एवं पैनल का आउटपुट दोनों ही तापमान के साथ बदलते हैं। सिमुलेशन में मानक मान (नॉमिनल वैल्यूज) ही उपयोग में आते हैं; ठंडे सर्दियों एवं गर्म गर्मियों में वास्तविक आंकड़े बदल जाते हैं। दूषण एवं छाया: गंदा पैनल या पेड़ों की छाया प्रत्येक स्थान के अनुसार अलग-अलग होती है, एवं इसे मॉडल में शामिल नहीं किया गया है। छाया के प्रभावों का अध्ययन एक अलग प्रक्रिया है। बैटरी का अवसादन: वर्षों के साथ बैटरी की क्षमता में कमी आने का प्रभाव सिमुलेशन में नहीं दर्शाया गया है; इसलिए बैटरी को नियमित रूप से बदलने की आवश्यकता पड़ सकती है। अंतिम इंजीनियरिंग डिज़ाइन: सरकारों या बड़े मालिकों को प्रस्तुत करने हेतु, कैलकुलेटर का आउटपुट केवल एक प्रारंभिक मूल्यांकन है, न कि अंतिम डिज़ाइन।

इसका उपयोग कब करें, एवं कब हमसे संपर्क करें:

कैलकुलेटर, स्थल पर प्रारंभिक मूल्यांकन करने, प्रस्तावित सेटअप की जल्दी जाँच करने, ग्राहकों को कोट देने में मदद करने, एवं शिक्षण हेतु प्रदर्शनों में उपयोगी है। यह अंतिम इंजीनियरिंग डिज़ाइन हेतु उपयुक्त उपकरण नहीं है; यदि परियोजना को औपचारिक रूप से प्रस्तुत करने की आवश्यकता है, तो इसे हमारी इंजीनियरिंग टीम को भेजें ताकि पूरी तरह से पेशेवर मूल्यांकन किया जा सके।

कैलकुलेटर से शुरुआत करें; यदि कॉन्फ़िगरेशन में सुधार की आवश्यकता हो, तो बैटरी आकार कैलकुलेटर एवं सौर स्वायत्तता कैलकुलेटर की मदद से यह पता लगाएँ कि कौन-सा घटक बदलने की आवश्यकता है। इन्हीं मॉडलों का उपयोग करके बनाए गए पूरे सिस्टमों के बारे में जानने के लिए हमारी ऑल-इन-वन सौर स्ट्रीट लाइट्स श्रृंखला देखें।

यह पृष्ठ क्या नहीं कवर करता है?

यह पृष्ठ यह समझाता है कि ऊर्जा उपभोग कैलकुलेटर कैसे काम करता है एवं इसकी सीमाएँ क्या हैं। यह फोटोमेट्रिक लाइटिंग डिज़ाइन (लक्स स्तर एवं लेआउट), संरचनात्मक/आधार डिज़ाइन, या PVsyst-ग्रेड मौसम विज्ञानीय मॉडलिंग को नहीं कवर करता – ये सभी अलग-अलग उपकरण हैं एवं इनका संबंध अलग-अलग क्षेत्रों से है। लाइटिंग लेआउट संबंधी जानकारी के लिए हमारा लाइटिंग डिज़ाइन टूल देखें।