पेड़ों के नीचे सौर सड़क लाइटें: “स्प्लिट-एरे” (Split-Array) समाधान

पेड़ों की छाया के कारण होने वाला नुकसान दिखने की तुलना में क्यों अधिक होता है?

एक सौर मॉड्यूल, कई सेलों का समूह होता है, एवं इस समूह में प्रवाहित होने वाली विद्युत धारा, उन सेलों में से सबसे कम क्षमता वाले सेल की धारा के बराबर होती है। यदि कुछ सेलों पर छाया पड़ जाती है, तो वे सेल अपनी क्षमता का उपयोग नहीं कर पाते, एवं उनकी ऊर्जा ऊष्मा के रूप में नष्ट हो जाती है; ऐसी स्थिति में पूरा सौर मॉड्यूल कार्य नहीं कर पाता। बाईपास डायोड (bypass diodes) उन सेलों को सुरक्षित रखते हैं, लेकिन नष्ट हुई ऊर्जा को पुनः प्राप्त नहीं कर पाते। एक सामान्य तीन-डायोड वाले सौर मॉड्यूल में, कुछ सेलों पर छाया पड़ने से मॉड्यूल की कुल उत्पादन क्षमता का एक-तिहाई हिस्सा नष्ट हो सकता है।

एमपीपीटी (MPPT – Maximum Power Point Tracking) कंट्रोलर, सौर पैनलों द्वारा उत्पन्न ऊर्जा का अधिकतम उपयोग सुनिश्चित करता है; हालाँकि, यह किसी सेल पर पड़ी छाया को हटा नहीं सकता। हरे पेड़ साल भर छाया पैदा करते रहते हैं, जबकि पत्तीदार पेड़ों की छाया पत्तियों के बदलाव के साथ बदलती रहती है। ऐसे महीनों में, जब ऊर्जा उत्पादन पहले से ही कम होता है, छाया का प्रभाव और अधिक हो जाता है।

“स्प्लिट इंस्टॉलेशन” (Split Installation) का वास्तविक अर्थ क्या है?

“स्प्लिट इंस्टॉलेशन” में, सौर पैनलों को उन उपकरणों से अलग कर दिया जाता है जिनके साथ वे जुड़े होते हैं। पैनल खुली धूप में रखे जाते हैं, एवं उनसे विद्युत केबलों के माध्यम से उपकरणों तक पहुँचाई जाती है। इस प्रक्रिया में लिए गए इंजीनियरिंग निर्णय ही मॉड्यूल के सफल कार्य का आधार बनते हैं।

1. केबल के दौरान वोल्टेज में होने वाली कमी: बैटरी के वोल्टेज पर चलने वाली डीसी (DC) विद्युत धारा, दूरी के साथ अपनी शक्ति खो देती है। उदाहरण के लिए, 300 वॉट का पैनल 24 वोल्ट की बैटरी को चार्ज करता है, एवं लगभग 13 एम्पीयर (Ampere) की धारा प्रवाहित होती है। 20 मीटर की दूरी पर (कुल 40 मीटर का केबल), वोल्टेज में कमी को 0.5 वोल्ट (लगभग 2%) से कम रखने के लिए लगभग 16 मिमी² का तांबा आवश्यक होता है। यदि वोल्टेज 12 वोल्ट हो, तो उसी प्रतिशत वोल्टेज कमी के लिए चार गुना अधिक तांबे की आवश्यकता होगी, क्योंकि धारा दोगुनी हो जाती है। यह गणितीय तथ्य है; बिक्री की रणनीति नहीं, जो यह तय करती है कि पैनल लाइट से कितनी दूरी पर लगाया जा सकता है।
2. केबल के विनिर्देश: केबल को यूवी-प्रतिरोधी (UV-resistant) इंसुलेशन से लैस किया जाना चाहिए; इसे सीधे जमीन में दफनाया जाना चाहिए, या कंडक्ट (conduit) में रखा जाना चाहिए। ऐसे क्षेत्रों में, जहाँ चूहे या मॉवर (mower) आ सकते हैं, केबल को सुरक्षित ढंग से लगाया जाना चाहिए। भूमिगत केबलों की भी उसी तरह देखभाल की आवश्यकता है जैसी किसी अन्य दफनाए गए केबल की – उचित गहराई पर रखना, उचित तल बनाना, एवं केबल के मार्ग को स्पष्ट रूप से निर्धारित करना।
3. दोनों सिरों पर कनेक्शन: अक्सर ऐसी समस्याएँ तब होती हैं जब केबलों के दोनों सिरों पर सही कनेक्शन नहीं होते। IP67 या उससे उच्च गुणवत्ता वाले कवरिंग (enclosures) का उपयोग किया जाना चाहिए; प्रत्येक कनेक्शन बिंदु पर स्ट्रेन रिलीफ (strain relief) उपकरण लगाने चाहिए, एवं कनेक्टरों को उचित गुणवत्ता वाले होने चाहिए। हम इन कनेक्शनों को ऐसे ही डिज़ाइन करते हैं जैसे कि बाहरी प्रकाश स्रोतों (outdoor luminaires) के लिए आवश्यक हो।
4. भूमि से जोड़ना (Earthing) एवं तेज़ वोल्टेज झटकों से सुरक्षा (Surge Protection): एरे (array) का फ्रेम एवं लाइट पोल (light pole) दोनों को स्थानीय नियमों के अनुसार भूमि से जोड़ा जाना चाहिए।

लंबी दूरी तक की बाहरी दौड़, बिजली के कारण होने वाले अस्थायी प्रभावों (ट्रांजिएंट्स) के लिए एक “एंटीना” का काम करती है; इसलिए हमारे डिज़ाइनों में कंट्रोलर के छोर पर “सर्ज प्रोटेक्टिव डिवाइस” (Surge Protective Device) लगाना आवश्यक है – यह कोई अतिरिक्त सुविधा (अपसेल) नहीं है।

1. रिमोट एरे (Remote Array) अपने आप में एक स्वतंत्र संरचना है। यह अपने माउंटिंग पर लगा होता है, एवं इसका आकार तय करते समय वही “विंड कैलकुलेशन” (Wind Calculation) प्रयोग में आता है जो पोल (Pole) के आकार निर्धारण हेतु प्रयोग में आता है। हमारा विंड लोड कैलकुलेटर, रिमोट एरे के क्षेत्रफल, माउंटिंग की ऊँचाई एवं स्थानीय हवा की गति को ध्यान में रखके आवश्यक भार (Loads) की जानकारी प्रदान करता है; ताकि निर्माता उस भार के अनुसार उपकरण तैयार कर सके।

हम जिस निर्णय नियम का पालन करते हैं…

जब कोई छायादार क्षेत्र सामने आता है, तो हम निम्नलिखित क्रम में विकल्पों पर विचार करते हैं:

1. सबसे पहले पौधों को काटें या उनके साथ समझौता करें। यह सबसे सस्ता समाधान है। इसका लिखित वादा जरूर करवाएं, क्योंकि बिना लिखित वादे के कोई भी समझौता पहले ही बदल जाता है।
2. यदि छाया स्थायी है, तो दोनों विकल्पों की कीमत निकालें:

• उस उपकरण को सूर्य की ओर स्थानांतरित करें,
• या उपकरणों को विभाजित कर दें।

“विभाजन” वाला विकल्प तब बेहतर होता है, जब सड़क की बनावट ऐसी हो कि प्रकाश का निर्देशन सही जगह पर हो सके, एवं उपकरणों को ले जाने की दूरी कम हो। “स्थानांतरण” वाला विकल्प तब बेहतर होता है, जब खुला सूर्य निकट हो एवं खुदाई करना महंगा पड़े।

1. खुदाई करने से पहले एक ऊँचे मास्ट (पोल) पर विचार करें। कभी-कभी 4–5 मीटर ऊँचा मास्ट पैनलों को छाया के क्षेत्र से पूरी तरह ऊपर ले जाता है; जो कि केबल लगाने एवं संबंधित निर्माण कार्यों की तुलना में सस्ता पड़ता है।

“विभाजन” (Splitting the devices) से क्या बचत होती है… – सच कहूँ तो…

प्रारंभिक लागत में सर्वेक्षण, खुदाई कार्य, केबल लगाना, एवं दोनों सिरों पर जंक्शन (junction) बनाने का कार्य शामिल है। इसका लाभ न तो आगंतुकों की संख्या में वृद्धि से होता है, न ही शहर की सार्वजनिक छवि में सुधार से; बल्कि यह बैटरी की उम्र बढ़ाने एवं सेवा कॉलों (service calls) से बचने में मदद करता है। लिथियम आयरन फॉस्फेट (LiFePO4) प्रकार की बैटरियाँ लंबे समय तक उपयोग के लायक रहती हैं, लेकिन यदि इन्हें नियमित रूप से चार्ज न किया जाए, तो इनकी क्षमता कम हो जाती है। ऐसी बैटरियों को बदलने का खर्च केबल लगाने के खर्च से भी अधिक होता है। लेकिन जब बैटरियों का बदलाव का चक्र (2-3 साल से) 5 साल तक बढ़ जाता है, तो यह पूरा निवेश फायदेमंद साबित हो जाता है। यही पूरा व्यावसायिक तर्क है, एवं यही पर्याप्त है।

यह पृष्ठ क्या नहीं कवर करता है?

(What this page does not cover…) (यह पृष्ठ उन अन्य पहलुओं पर चर्चा नहीं करता है जो इस व्यवसायिक मॉडल से संबंधित हो सकते हैं, जैसे अन्य तकनीकी विवरण, बाजार की स्थिति, या व्यावसायिक रणनीतियाँ।)

यह पृष्ठ सौर स्ट्रीट लाइट्स (solar street lights) के लिए “डीसी-कपल्ड स्प्लिट-एरे” (DC-coupled split-array) डिज़ाइनों के बारे में जानकारी देता है। इन डिज़ाइनों में, सौर पैनल (solar panel) द्वारा उत्पन्न विद्युत शक्ति एक विशेष डीसी (DC) केबल के माध्यम से लाइट फिक्स्चर (light fixture) की बैटरी (battery) को चार्ज की जाती है। यह पृष्ठ एसी (AC)-आधारित प्रकाश सर्किटों (AC-fed lighting circuits), हाइब्रिड ग्रिड/सौर फिक्स्चरों (hybrid grid/solar fixtures), या ऐसी परियोजनाओं पर लागू नहीं होता, जिनमें लाइट फिक्स्चर स्वयं गतिशील होता है; ऐसी स्थितियों में पुनर्स्थापना (relocation) एक “फोटोमेट्रिक पुनर्डिज़ाइन” (photometric redesign) होती है, न कि केवल वायरिंग संबंधी कार्य (wiring work)। स्प्लिट-एरे डिज़ाइनों के लिए कंट्रोलर (controller) एवं बैटरी के आकार निर्धारण हेतु, हमारा कंट्रोलर साइज़िंग कैलकुलेटर पैनल की क्षमता, केबल की लंबाई, एवं बैटरी की आयु (autonomy) को ध्यान में रखता है। हमारी ऑल-इन-वन सौर स्ट्रीट लाइट श्रृंखला में ऐसे एकीकृत समाधान उपलब्ध हैं, जिनकी तुलना स्प्लिट-एरे डिज़ाइनों से की जा सकती है।