सड़क लाइटों के लिए सौर पैनलों के सीरीज (Series) एवं समानांतर (Parallel) कनेक्शन

दोनों कनेक्शन प्रकारों के बारे में विस्तार से:

• सीरीज कनेक्शन:

पैनलों को एक-दूसरे के साथ इस प्रकार जोड़ा जाता है कि एक पैनल का धनात्मक टर्मिनल अगले पैनल के ऋणात्मक टर्मिनल से जुड़े। इस प्रकार एक ही श्रृंखला बनती है। वोल्टेज पैनलों के कुल वोल्टेज के बराबर हो जाता है, जबकि करंट प्रत्येक पैनल के करंट के बराबर रहता है। उदाहरण: दो 12 वोल्ट के पैनल सीरीज में जुड़ने पर कुल वोल्टेज 24 वोल्ट हो जाता है, लेकिन करंट प्रत्येक पैनल के करंट के बराबर (12 वोल्ट) ही रहता है।

• समानांतर कनेक्शन:

सभी पैनलों के धनात्मक टर्मिनल एक साथ एवं ऋणात्मक टर्मिनल एक साथ जोड़े जाते हैं। वोल्टेज प्रत्येक पैनल के वोल्टेज के बराबर ही रहता है, जबकि करंट पैनलों के कुल करंट के बराबर हो जाता है। उदाहरण: दो 12 वोल्ट के पैनल समानांतर में जुड़ने पर कुल वोल्टेज 12 वोल्ट ही रहता है, लेकिन करंट दोगुना हो जाता है।

जब “सीरीज़” (Series) सही विकल्प है…

“सीरीज़” तब सही विकल्प है, जब पैनल से कंट्रोलर तक की दूरी लंबी होती है। केबल में होने वाला विद्युत नुकसान धारा के साथ बढ़ता है; इसलिए उच्च वोल्टेज पर वही शक्ति पहुँचाने से केबल में कम नुकसान होता है। उच्च वोल्टेज की वजह से पूरी सीरीज़ “मैक्सिमम पावर पॉइंट ट्रैकिंग” (MPPT – Maximum Power Point Tracking) कंट्रोलर के इनपुट विवरणों के अंदर आ जाती है, जहाँ अतिरिक्त वोल्टेज का उपयोग किया जाता है न कि वह बर्बाद हो जाए। “सीरीज़” में केबलों की संख्या कम होती है, जिससे इंस्टॉलेशन सरल हो जाता है एवं वायरिंग की लागत भी कम हो जाती है।

सीमा, छायांकन (shading) में है। एक श्रृंखला (string) में, सबसे कमजोर पैनल पूरी श्रृंखला के लिए विद्युत प्रवाह (current) का मान निर्धारित करता है; इसलिए यदि कोई पैनल छायांकित होता है, तो उसका प्रभाव उसके आगे के सभी पैनलों पर पड़ता है। लेकिन यदि पैनल छायांकित न हो, तो यह बात महत्वहीन हो जाती है। हालाँकि, पेड़ों की छाया के नीचे छायांकन का महत्व बढ़ जाता है।

जब “समानांतर संचालन” (parallel operation) सबसे उपयुक्त होता है… “समानांतर संचालन” तब सबसे उपयुक्त होता है, जब छायांकन परिवर्तनशील हो या नियंत्रक (controller) प्रत्येक पैनल पर अलग-अलग वोल्टेज (voltage) चाहता हो। क्योंकि प्रत्येक पैनल अपना वोल्टेज अलग रखता है, इसलिए छायांकित पैनल का प्रभाव अपने पड़ोसी पैनलों पर नगण्य रहता है। ऐसी स्थितियों में “समानांतर संचालन” ही सबसे उपयुक्त विकल्प है। स्थिर वोल्टेज बैटरी-बैंक (battery bank) एवं नियंत्रक की आवश्यकताओं को भी पूरा करता है, एवं इस व्यवस्था में कोई अतिरिक्त सुरक्षा तंत्र (redundancy) भी होता है – किसी एक पैनल की खराबी या छाया के कारण पूरी प्रणाली बंद नहीं हो जाती।

लेकिन इसकी कीमत… विद्युत प्रवाह (current) में है। “समानांतर संचालन” में उसी शक्ति के लिए अधिक विद्युत प्रवाह आवश्यक होता है; इस कारण केबलों में होने वाले नुकसान (cable losses) बढ़ जाते हैं, एवं लंबी दूरी के लिए अधिक मोटे तार (wires) का उपयोग करना पड़ता है।

यह हमारे द्वारा निर्मित उपकरणों (fixtures) के लिए क्या मतलब है… इसका मतलब है कि छायांकन की परिस्थितियों को ध्यान में रखकर ही उपकरणों को डिज़ाइन किया जाना चाहिए। यदि छायांकन परिवर्तनशील है, तो “समानांतर संचालन” ही सबसे उपयुक्त विकल्प है; लेकिन इसकी कीमत विद्युत प्रवाह में बढ़ोतरी के रूप में चुकानी पड़ती है। इसलिए, उपकरणों के डिज़ाइन में इन सभी पहलुओं का संतुलित विचार करना आवश्यक है।

हमारे कारखाने में, “ऑल-इन-वन” (all-in-one) इकाइयों में फिक्स्चर हेड (fixture head) पर एक ही पैनल (panel) लगा होता है; इसलिए ऐसा कोई सवाल ही नहीं उठता। यह पैनल कारखाने में ही कंट्रोलर (controller) के साथ मेल कर दिया जाता है, और वायरिंग (wiring) से संबंधित एकमात्र मुद्दा केबल ग्लैंड (cable gland) का होता है। “सीरीज” (series) बनाम “पैरेलल” (parallel) वायरिंग का चयन तो ऐसी व्यवस्थाओं में ही किया जाता है जहाँ पैनल एक दूरस्थ पैनल ऐरे (remote panel array) के माध्यम से पोल-माउंटेड कंट्रोलर (pole-mounted controller) एवं बैटरी (battery) तक पहुँचाए जाते हैं।

ऐसी परिस्थितियों में, हमारा डिफ़ॉल्ट विकल्प MPPT (Maximum Power Point Tracking) कंट्रोलर के साथ “सीरीज” वायरिंग होता है, यदि माउंटिंग (mounting) की स्थिति उपयुक्त हो; जबकि “पैरेलल” वायरिंग का उपयोग तब किया जाता है जब साइट पर छाया (shade) के कारण पैनलों के कार्य करने में बाधा आती है। सबसे आम वायरिंग संबंधी गलती यह होती है कि पैनलों का Vmp (Maximum Power Point) मान ऑर्डर देने से पहले ही नहीं जाना जाता, जिसके कारण पैनलों का वोल्टेज कंट्रोलर की इनपुट सीमा (input window) से बाहर चला जाता है। यही गणना हमारे “कंट्रोलर साइजिंग कैलकुलेटर” (controller sizing calculator – /app-a7-controller-sizing) द्वारा भी 30 सेकंड में की जा सकती है। कंट्रोलर संबंधी अधिक जानकारी के लिए MPPT बनाम PWM कंट्रोलर देखें; बैटरी संबंधी कनेक्शनों के बारे में जानकारी के लिए सीरीज बनाम पैरेलल वायरिंग की तुलना देखें। पूरी तरह मेल खाने वाली इकाइयाँ हमारी “ऑल-इन-वन सोलर स्ट्रीट लाइट्स” (all-in-one solar street lights – /all-in-one-solar-street-light) श्रृंखला में उपलब्ध हैं।

यह पृष्ठ क्या नहीं कवर करता?

(What this page does not cover…) यह पृष्ठ “ऑल-इन-वन” सौर प्रणालियों संबंधी तकनीकी विवरणों पर केंद्रित है, लेकिन इसमें वायरिंग संबंधी अन्य जटिल पहलुओं या व्यावहारिक समस्याओं पर विस्तार से चर्चा नहीं की गई है।

यह पृष्ठ डीसी (DC) ऑफ-ग्रिड (off-grid) प्रकाश व्यवस्थाओं में पैनलों को कंट्रोलर से जोड़ने संबंधी वायरिंग (wiring) के बारे में जानकारी देता है। यह एसी (AC)-कपल्ड (AC-coupled) प्रणालियों, इन्वर्टरों (inverters), या बैटरी पैकों की सीरीज-पैरेलल (series-parallel) कॉन्फ़िगरेशन (configuration) के बारे में जानकारी नहीं देता। यह मान लेता है कि सभी पैनल एक ही प्रकार एवं रेटिंग (rating) के हैं; यदि एक ही स्ट्रिंग (string) में अलग-अलग प्रकार के पैनल इस्तेमाल किए जाएँ, तो यह एक अलग समस्या होगी, एवं इसका समाधान भी अलग होगा।