सौर स्ट्रीट लाइट्स में बिजली की खपत का नियंत्रण: क्यों एक ही स्थान पर लगे उपकरण अलग-अलग तरह से चमकते हैं?

नियंत्रक (कंट्रोलर) में बिजली की खपत का नियंत्रण कैसे होता है?

बिजली की खपत का नियंत्रण वह प्रक्रिया है जो सूर्यास्त के बाद बैटरी की रक्षा करती है। यह तय करता है कि एलईडी ड्राइवर (LED Driver) कितनी बिजली खपत कर सकता है, एवं कब पूरी तरह से बिजली की सप्लाई बंद कर दी जानी चाहिए।

एक PWM (पल्स विड्थ मॉड्यूलेशन – Pulse Width Modulation) नियंत्रक, एक निश्चित सीमा (थ्रेशोल्ड) के आधार पर कार्य करता है। जब बैटरी का वोल्टेज पूर्वनिर्धारित मान से नीचे गिर जाता है, तो एक लो-वोल्टेज डिस्कनेक्ट (LVD – Low Voltage Disconnect) परिपथ लोड को बंद कर देता है; यह मान आमतौर पर सिस्टम के कमीशनिंग (commissioning) के दौरान ही सेट किया जाता है। इस प्रणाली की सीमा संरचनात्मक है – क्योंकि वोल्टेज, बैटरी की चार्ज स्थिति (state of charge) का केवल अनुमानित संकेतक है। इसलिए, एक ही निश्चित सीमा से यह नहीं पता चल सकता कि 100 एमएच (Ah) क्षमता वाली बैटरी स्वस्थ है या 50 एमएच क्षमता वाली बैटरी, जो उसी वोल्टेज पर है।

एक MPPT (मैक्सिमम पावर पॉइंट ट्रैकिंग – Maximum Power Point Tracking) नियंत्रक, बैटरी का वोल्टेज, धारा एवं तापमान मापता है, एवं उन आंकड़ों के आधार पर बैटरी की शेष क्षमता का अनुमान लगाता है। लोड की शक्ति, इस अनुमान के अनुसार ही नियंत्रित होती है। जब अनुमानित क्षमता लगभग 20% से कम हो जाती है, तो नियंत्रक प्रकाश उपकरणों की शक्ति को कम कर देता है; ताकि उपकरण कुछ घंटों तक कार्य कर सकें, न कि महज दो घंटे तक तेज़ी से कार्य करके बाद में बंद हो जाएँ। हमारे “ऑल-इन-वन” (all-in-one) उपकरणों में, प्रकाश की तीव्रता को कम करने संबंधी सेटिंगें कॉन्फ़िगर की जा सकती हैं – यह कोई फर्मवेयर-संबंधी नियम नहीं है।

एक ही सड़क पर दो उपकरण रात में अलग-अलग क्यों कार्य करते हैं?

(Why do two devices on the same street function differently at night?)

चार कारण हैं, लगभग उसी क्रम में जिसमें हम उन्हें वास्तविक स्थिति में देखते हैं:

1. बैटरियों में मेल न होना (Battery mismatch): विभिन्न ब्रांडों, रासायनिक संरचनाओं, क्षमताओं या उम्र के कारण बैटरियों की डिस्चार्ज प्रक्रियाएँ (discharge processes) अलग-अलग होती हैं। एक नई बैटरी एवं एक तीन साल पुरानी बैटरी में वोल्टेज मान समान होने पर भी उनमें शेष ऊर्जा की मात्रा अलग होती है; इस कारण दोनों कंट्रोलर (controllers) अलग-अलग समय पर लाइटों की तीव्रता को कम करते हैं।
2. साया एवं ऊर्जा संग्रहण प्रक्रिया (Shading and energy collection): यहाँ तक कि कुछ मीटर की दूरी पर भी, यदि कोई पैरापेट (parapet), पेड़ या पड़ोसी इमारत एक पैनल को छाती है तो दूसरे पैनल पर उसका प्रभाव पड़ता है, जिससे ऊर्जा संग्रहण में अंतर आ जाता है। शाम तक यह अंतर “चार्जिंग स्थिति” (charge status) में भी निहित हो जाता है।
3. स्वतंत्र नियंत्रण (Independent control): प्रत्येक कंट्रोलर अलग से काम करता है; वह अपने पड़ोसी कंट्रोलरों से कुछ भी नहीं पूछता, इसलिए पूरे साइट पर लाइटों की तीव्रता का समन्वय नहीं हो पाता।
4. बैटरियों का उम्र के साथ क्षमता में कमी (Aging and capacity decline): बैटरियों की क्षमता समय के साथ धीरे-धीरे कम हो जाती है, एवं वोल्टेज एवं क्षमता का संबंध भी बदल जाता है। ऐसी स्थिति में, पहले तैयार की गई साइट (site) में उपयोग की गई बैटरियाँ तीसरे वर्ष तक भी आपस में मेल नहीं रख पातीं।

जब किसी साइट मैनेजर को प्रकाश की तीव्रता में असमानता की शिकायत होती है, तो सबसे पहले बैटरी की जाँच की जाती है, न कि लैंप की। सूर्यास्त के समय प्रत्येक पैक के वोल्टेज को रिकॉर्ड करें एवं उनकी तुलना करें। ऐसे लैंप जिनका प्रकाश कमजोर होता है, लगभग हमेशा कम चार्ज वाले होते हैं, एवं इसका कारण चार्जिंग प्रक्रिया, लैंप की क्षमता या उसकी उम्र होती है।

हम ऐसी साइटों के लिए विनिर्देश तैयार करते हैं ताकि प्रकाश की तीव्रता सभी जगह एकसमान रहे।

• एक बैटरी ब्रांड, एक बैच, प्रत्येक परियोजना के लिए एक ही क्षमता। बड़े इंस्टॉलेशनों में हम एक ही उत्पादन लॉट से लिए गए LiFePO4 (लिथियम आयरन फॉस्फेट) बैटरियों का उपयोग करते हैं। अलग-अलग लॉटों को मिलाने से कुछ सालों के भीतर उपकरणों का प्रदर्शन खराब हो जाता है।
• समान कंट्रोलर, समान सेटिंग्स। सभी कंट्रोलरों में एक ही फर्मवेयर, समान LVD (लोड वेल्यू डिस्ट्रिब्यूशन) एवं डिमिंग थ्रेशोल्ड होते हैं, एवं उन्हें एक ही टेम्प्लेट से कॉन्फ़िगर किया जाता है। यदि किसी साइट पर तीन पीढ़ियों के कंट्रोलर हों, तो प्रत्येक पीढ़ी का प्रदर्शन अलग-अलग होगा।
• बजट की सुविधा के अनुसार समूह समन्वय। IoT-सक्षम कंट्रोलर चार्ज स्थिति की जानकारी देते हैं एवं समूह के अनुसार डिमिंग कार्यक्रम का पालन कर सकते हैं; इससे पूरा साइट एक ही दर्जे पर डिम हो जाता है, न कि प्रत्येक उपकरण अलग-अलग। यही एकमात्र उपाय है जब बैटरियाँ मेल नहीं खाती हैं, लेकिन इसकी लागत प्रति पोल अधिक हो जाती है।
• निर्धारित समय-सारणी के अनुसार निगरानी एवं प्रतिस्थापन। निर्धारित समय-सारणी के अनुसार बैटरियों की जाँच की जाती है, एवं जब उनकी क्षमता कम हो जाती है तो पूरे सेट को ही प्रतिस्थापित कर दिया जाता है, न कि प्रत्येक उपकरण को अलग से। यदि कुछ बैटरियाँ ताज़ी हों एवं बाकी पुरानी हों, तो यही कारण हो सकता है कि पहले की समस्या फिर से उत्पन्न हो जाए।

यह पृष्ठ क्या नहीं कवर करता है?

(“What this page does not cover…”): (यह पृष्ठ उन विषयों पर जानकारी नहीं देता है जो ऊपर उल्लिखित बिंदुओं से संबंधित नहीं हैं।)

यह पृष्ठ स्टैंडअलोन (standalone) सौर स्ट्रीट लाइट कंट्रोलरों (solar street light controllers) में उपयोग होने वाले डीसी लोड कंट्रोल (DC load control) सिस्टम के बारे में जानकारी देता है। यह ग्रिड-टाइड (grid-tied) प्रकाश नियंत्रण प्रणालियों (grid-tied lighting control systems), केंद्रीकृत एसी सर्किटों (centralized AC circuits), या हाइब्रिड विंड-सौर चार्ज कंट्रोल (hybrid wind-solar charge control) प्रणालियों के बारे में जानकारी नहीं देता। यदि आप किसी स्थल की योजना बना रहे हैं एवं सभी लाइटिंग उपकरणों पर समान प्रकाश स्तर आवश्यक है, तो हमारे प्रकाश डिज़ाइन टूल का उपयोग करें; इसमें उपकरणों के बीच की दूरी एवं प्रकाश की मात्रा (ल्यूमेन आउटपुट) निर्धारित की जाती है, एवं पावर कंट्रोल (power control) केवल बैटरी का प्रबंधन करता है। प्रत्येक उपकरण के लिए कंट्रोलर एवं बैटरी का आकार निर्धारित करने हेतु कंट्रोलर साइज़िंग कैलकुलेटर का उपयोग करें। हमारे ऑल-इन-वन सौर स्ट्रीट लाइट में डिमिंग कर्व (dimming curve) पहले से ही इंस्टॉल किए गए बैटरी पैक (installed battery pack) के अनुसार सेट की जाती है, जिससे स्रोत स्तर पर होने वाली असंगतियाँ दूर हो जाती हैं।