डुअल-बैटरी वाले सौर स्ट्रीट लाइट्स में खराबियाँ: निदान एवं मरम्मत

पहला सवाल: क्या परियोजना में वास्तव में दो बैटरियों की आवश्यकता है?

(“Does the project really need two batteries?”) आधुनिक “ऑल-इन-वन” स्ट्रीट लाइट्स में एक ही LiFePO4 बैटरी होती है, जिसका प्रबंधन बैटरी-मैनेजमेंट सिस्टम (BMS) द्वारा किया जाता है। डुअल-बैटरी प्रणाली का उपयोग ऐसे डिज़ाइनों में किया जाता है, जहाँ बैटरियाँ अलग-अलग बॉक्सों में होती हैं, पुरानी लेड-एसिड बैटरियों को नई सौर बैटरियों से बदलने के दौरान, या उच्च क्षमता वाले सिस्टमों में (जहाँ एक बड़ी बैटरी आवश्यक होती है)। यदि आप नई लाइट खरीद रहे हैं एवं कोट में दो बैटरियों का उल्लेख है, तो पूछें कि ऐसा क्यों है। अनावश्यक रूप से दी गई दो बैटरियों का रखरखाव, मेलान एवं प्रतिस्थापन आवश्यक होगा।

किसी खराबी का प्रभाव प्रत्येक प्रणाली पर कैसे पड़ता है?

(“How does a fault affect each system?”)

• यदि बैटरियाँ सीरीज़ में हों, तो दोनों एक साथ खराब हो जाती हैं, जिससे पूरा सिस्टम बंद हो जाता है।
• यदि बैटरियाँ समानांतर हों, तो एक बैटरी की खराबी दूसरी बैटरी को प्रभावित कर सकती है।
• इसलिए, बैटरियों को सही तरीके से जोड़ना आवश्यक है।

सीरीज (दो 12 वोल्ट की बैटरियाँ, कुल 24 वोल्ट) एवं समानांतर (दो 100 एमएच की बैटरियाँ, कुल 200 एमएच) में खराबियाँ विपरीत दिशाओं में फैलती हैं:

असममिति यहाँ है:

• सीरीज में: ओपन-सर्किट तुरंत पता चल जाता है, लेकिन बैटरी सुरक्षित रहती है।
• समानांतर में: शॉर्ट-सर्किट तुरंत हो जाता है, एवं स्वस्थ बैटरी भी नष्ट हो जाती है।

इसी कारण फ्यूज प्रत्येक समानांतर शाखा पर लगाया जाता है, न कि पूरी जोड़ी पर.

लक्षणों की व्याख्या:

ये लक्षण बताते हैं कि सीरीज एवं समानांतर संयोजनों में बैटरियों पर पड़ने वाले प्रभाव अलग-अलग होते हैं। सीरीज में खराबियाँ तुरंत पता चल जाती हैं, लेकिन बैटरियाँ काफी हद तक सुरक्षित रहती हैं; जबकि समानांतर में खराबियाँ तुरंत हो जाती हैं एवं स्वस्थ बैटरी भी नष्ट हो सकती है।

शॉर्ट सर्किट (किसी भी बैटरी का धनात्मक/ऋणात्मक पोल प्रत्यक्ष रूप से संपर्क में आ जाता है): लाइट अचानक बंद हो जाती है एवं सूरज की रोशनी के बाद भी नहीं चालू होती; बैटरी का डिब्बा या केबल गर्म हो जाता है, कभी-कभी इंसुलेशन से जलने जैसी गंध आती है; खराब बैटरी फूल जाती है, रसायन लीक हो जाते हैं (लेड-एसिड बैटरियों में), या उसका कवर टूट जाता है (लिथियम बैटरियों में); सीरीज में लगी दूसरी बैटरी भी गर्म हो जाती है; कंट्रोलर पर कोई लाइट नहीं दिखाई देती, ओवरलोड कोड आता है एवं कंट्रोलर काम करना बंद कर देता है।

ओपन सर्किट (किसी भी बैटरी का पथ टूट जाता है): लाइट पूरी तरह से बंद रहती है, भले ही सूरज चमक रहा हो; बैटरी पर कोई बाहरी नुकसान नहीं दिखाई देता, गर्मी नहीं होती, कोई रसायन नहीं लीक होता; साधारण वोल्टेज जाँच में सीरीज में 0 V पढ़ा जाता है; या पैरेलल संयोजन में केवल एक बैटरी का वोल्टेज पाया जाता है, जिससे लोड चलना संभव नहीं होता; कंट्रोलर “बैटरी कनेक्शन टूटा हुआ” या “अंडरवोल्टेज” का संकेत दे सकता है।

आखिर ये खराबियाँ वास्तव में क्यों होती हैं?

पानी: बारिश का पानी जब कंपार्टमेंट में प्रवेश करता है, तो टर्मिनल्स पर जमा हो जाता है। समानांतर संपर्क बिंदु (parallel connection points) सबसे खराब होते हैं, क्योंकि वहाँ पानी अधिक इकट्ठा हो जाता है। इंसुलेशन का नुकसान: केबल, पोल के अंदर मौजूद धातु भागों के संपर्क में आकर खराब हो जाते हैं। उम्र बढ़ना: – लिथियम बैटरियों में आंतरिक डायाफ्राम क्षतिग्रस्त हो जाता है। – लीड-एसिड बैटरियों में प्लेटें निकल जाती हैं एवं तलछट जमा हो जाती है। बिजली गिरना: बिजली गिरने से उत्पन्न अचानक उच्च वोल्टेज के कारण दोनों बैटरियों के जंक्शन पर इंसुलेशन टूट जाता है (सर्ज प्रोटेक्शन के बारे में जानकारी हमारे सर्ज प्रोटेक्शन गाइड में दी गई है)। जंग एवं कंपन: तेज बारिश एवं नमी के कारण टर्मिनल्स ऑक्सीकृत हो जाते हैं, जिससे संपर्क टूट जाता है; हवादार इलाकों में पोलों पर वर्षों तक होने वाले कंपन के कारण वेल्डिंग ढीली हो जाती हैं। ठंड: कम तापमान में लीड-एसिड बैटरियों का इलेक्ट्रोलाइट सख्त हो जाता है, जिससे बैटरी के अंदर दरारें पड़ जाती हैं। बाहरी क्षति: निर्माण कार्यों के दौरान होने वाली टक्करों से केबल टूट सकते हैं या केसिंग में दरारें पड़ सकती हैं।

हम जिन नियमों को बनाते हैं…

1. मेल खाने वाले सेट, एक ही बैच में। एक ही ब्रांड, एक ही मॉडल, एक ही क्षमता; त्रुटियाँ 5% के भीतर होनी चाहिए। पुराने एवं नए बैटरियों को मिलाने से ही ऊपर दी गई तालिका में दर्शाई गई 30% तक की भिन्नताएँ उत्पन्न होती हैं।
2. प्रत्येक शाखा/इकाई की सुरक्षा सुनिश्चित करें। समानांतर प्रणालियों में प्रत्येक बैटरी पर अलग-अलग फ्यूज लगाया जाता है; श्रृंखलाबद्ध प्रणालियों में उच्च-धारिता वाली बैटरियों का उपयोग किया जाता है। ऐसा कंट्रोलर जो प्रत्येक बैटरी की स्थिति पर नज़र रखता हो, अत्यंत आवश्यक है।
3. सील एवं सुरक्षा उपाय। बैटरी आवरण IP67 मानक का होना चाहिए; टर्मिनलों पर निकल-परत लगी होनी चाहिए ताकि ऑक्सीकरण न हो; समानांतर बिंदुओं पर इंसुलेशन शील्ड होने चाहिए; केबलों को धातु के हिस्सों से दूर रखना चाहिए, एवं मोड़ों पर केबलों में ढील छोड़नी चाहिए।
4. सर्ज (surge) के प्रवाह को नियंत्रित करें। आंधी-तूफान वाले क्षेत्रों में SPD (Surge Protection Device) लगाए जाने चाहिए; कंट्रोलर का ग्राउंडिंग प्रतिरोध 4 Ω या उससे कम होना चाहिए।
5. नियमित परीक्षण करें।

– मासिक: दोनों टर्मिनल सेटों की जाँच करें कि कहीं ढील या जंग तो नहीं है; आवश्यकतानुसार स्थल पर ही सफाई एवं पुनः कसाव करें। – त्रैमासिक: प्रत्येक बैटरी की क्षमता का परीक्षण करें; यदि अंतर 10% से अधिक हो जाए, तो पूरा जोड़ा ही बदल दें। – जीवनकाल समाप्त होने पर: पूरा सेट ही बदल दें (लीड-एसिड बैटरियों के लिए 3 वर्ष में, लिथियम बैटरियों के लिए 5 वर्ष में); एक-एक करके नहीं।

वह त्रुटि, जिससे हम डरते हैं, वही है जिसमें एक बैटरी सूज जाती है। जब तक प्रकाश कम नहीं हो जाता, स्वस्थ बैटरी ही उस “खराब” बैटरी को ऊर्जा प्रदान करती रहती है… और अंततः दोनों बैटरियाँ बेकार हो जाती हैं।

यह पृष्ठ क्या नहीं कवर करता है?

यह पृष्ठ डीसी-जोड़े गए (DC-coupled) सौर स्ट्रीट लाइटों में प्रयोग होने वाले दो-बैटरी वाले सिस्टमों के बारे में जानकारी देता है। यह बीएमएस (BMS – Battery Management System) के आंतरिक कार्यप्रणालियों, एकल बैटरियों के संतुलन (balancing) तथा लिथियम बैटरियों के चार्जिंग प्रोफाइलों के बारे में जानकारी नहीं देता (अधिक जानकारी के लिए “Why the Battery Fails First” [Battery Fails First”] देखें); सीरीज/पैरेलल बैटरी सिस्टमों के बारे में विस्तृत जानकारी के लिए “Series and Parallel Battery Configurations” [Parallel Battery Configurations”] देखें। कारखाने में तैयार किए गए एकल-बैटरी वाले सौर स्ट्रीट लाइटों के बारे में जानकारी के लिए “All-in-One Solar Street Light” [Solar Street Light”] देखें।