पावर ऑप्टिमाइज़र
एक पावर ऑप्टिमाइज़र डीसी कनवर्टर तकनीक है जिसे सौर फोटोवोल्टिक या विंड टरबाइन प्रणाली से ऊर्जा फसल को अधिकतम करने के लिए विकसित किया गया है। वे अधिकतम पावर प्वाइंट ट्रैकिंग के माध्यम से पैनल या विंड टरबाइन के प्रदर्शन को व्यक्तिगत रूप से ट्यूनिंग करते है। पावर ऑप्टिमाइज़र विशेष रूप से तब उपयोगी होते है जब वितरित प्रणाली में विद्युत पैदा करने वाले घटकों का प्रदर्शन व्यापक रूप से भिन्न होता है, जैसे कि उपकरण में अंतर, प्रकाश या हवा की छायांकन।
सौर अनुप्रयोगों के लिए पावर ऑप्टिमाइज़र माइक्रोइनवर्टर के समान हो सकते है जिसमें दोनों प्रणाली समग्र प्रणाली प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए अलग-अलग पैनलों को अलग करने का प्रयास करते है। एक स्मार्ट मॉड्यूल एक सौर मॉड्यूल में एकीकृत ऊर्जा अनुकूलक होता है। एक माइक्रोइन्वर्टर अनिवार्य रूप से प्रत्येक पैनल पर उपयोग किए जाने वाले एक छोटे इन्वर्टर के साथ एक पावर ऑप्टिमाइज़र को जोड़ता है, जबकि पावर ऑप्टिमाइज़र इन्वर्टर को एक अलग बॉक्स में छोड़ देता है और पूरे सरणी के लिए केवल एक इन्वर्टर का उपयोग करता है। इस दृष्टिकोण का दावा किया गया कि लाभ इलेक्ट्रॉनिक्स के वितरण से बचने के लिए समग्र प्रणाली लागत कम होती है।
विवरण
अधिकतम पावर प्वाइंट ट्रैकिंग (एमपीपीटी)
अधिकांश ऊर्जा उत्पादन या भंडारण उपकरणों का उनके द्वारा उत्पादित ऊर्जा, उन पर लगाए गए भार और वितरण की दक्षता के बीच एक जटिल संबंध होता है। एक पारंपरिक बैटरी, उदाहरण के लिए, अपने इलेक्ट्रोलाइट्स और प्लेटों में रासायनिक प्रतिक्रियाओं में ऊर्जा का भंडारण करती है। इन प्रतिक्रियाओं को होने में समय लगता है।[1] इस कारण से, विद्युत भंडारण के लिए उपयोग की जाने वाली बड़ी बैटरी सामान्यतः दो या दो से अधिक क्षमताओं को सूचीबद्ध करती है, सामान्यतः 2 घंटे और 20 घंटे की दर में, 2 घंटे की दर अधिकांशतः 20 घंटे की दर का लगभग 50% होती है।
सौर पैनलों में गति के कारण समान समस्याएँ होती है जिस पर सेल सौर फोटोन को इलेक्ट्रॉन, परिवेश के तापमान और कई अन्य समस्याओं में परिवर्तित कर सकता है। इस स्थिति में वोल्टेज, धारा और उत्पादित होने वाली विद्युत की कुल मात्रा, I-V वक्र के बीच एक जटिल गैर-रैखिक संबंध होती है।[2] संग्रह का अनुकूलन करने के लिए, आधुनिक सौर सरणियाँ सरणी के कुल आउटपुट की निगरानी के लिए अधिकतम पावर बिंदु ट्रैकिंग (एमपीपीटी) के रूप में जानी जाने वाली तकनीक का उपयोग करती है और प्रणाली के संचालन को उसके चरम दक्षता बिंदु पर रखने के लिए प्रस्तुत भार को लगातार समायोजित करती है।[3]
परंपरागत रूप से, सौर पैनल लगभग 30 वोल्ट वोल्टेज उत्पन्न करते है।[4] यह पावर ग्रिड को संभरण करने के लिए प्रभावी रूप से प्रत्यावर्ती धारा में परिवर्तित होने के लिए बहुत कम होता है। इसका समाधान करने के लिए, उपयोग किए जा रहे इन्वर्टर के लिए वोल्टेज को कुछ अधिक उपयुक्त करने के लिए, सामान्यतः लगभग 600 वोल्ट तक बढ़ाने के लिए पैनलों को श्रृंखला में एक साथ पिरोया जाता है।[5]
इस दृष्टिकोण का दोष यह है कि एमपीपीटी प्रणाली केवल समग्र रूप से सरणी पर लागू किया जा सकता है। क्योंकि I-V वक्र गैर-रैखिक होता है, एक पैनल जो थोड़ा छायांकित होता है, आकस्मिक रूप से कम उत्पादन कर सकता है, और इसके आंतरिक प्रतिरोध को बहुत बढ़ा सकता है। चूंकि पैनल श्रृंखला में तारित होते है, इससे कुल प्रतिरोध में वृद्धि के कारण पूरे स्ट्रिंग का उत्पादन कम हो जाता है। प्रदर्शन में यह बदलाव एमपीपीटी प्रणाली को ऑपरेशन बिंदु में बदलने का कारण बनता है, जिससे बाकी पैनल अपने सर्वश्रेष्ठ प्रदर्शन से दूर हो जाते है।[6]
उनके अनुक्रमिक तारों के कारण, एक स्ट्रिंग के भीतर पीवी मॉड्यूल के बीच पावर पूरे सौर सरणी से विद्युत की भारी और असंगत हानि का कारण बन सकता है, कुछ स्थितियों में प्रणाली विफलता को पूरा करता है।[7] एक पीवी में 54% तक की विद्युत हानि का कारण बन सकता है।[8] चूंकि यह समस्या बड़ी घटनाओं के साथ उल्लेखनीय है, यहां तक कि पैनल के प्रदर्शन में उम्र बढ़ने या निर्माण के दौरान छोटे अंतर के कारण, सरणी अपने सर्वश्रेष्ठ एमपीपीटी बिंदु से पूरी तरह से संचालित हो सकती है। पैनल मिलान सौर सरणी डिजाइन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा होता है।
पृथक पैनल
इन समस्याओं ने कई अलग-अलग संभावित समाधानों का नेतृत्व किया है जो एमपीपीटी प्रदान करने के प्रयास में व्यक्तिगत रूप से या बहुत छोटे समूहों (2 से 3 पैनल) में पैनलों को अलग करते है जो बड़े तारों की समस्याओं से बचाते है।
एक समाधान, माइक्रोइन्वर्टर, पूरे विद्युत रूपांतरण प्रणाली को सीधे प्रत्येक पैनल के पीछे रखता है। यह प्रणाली को प्रत्येक पैनल के लिए एमपीपीटी को ट्रैक करने और ग्रिड से मेल खाने वाली एसी पावर को सीधे आउटपुट करने की अनुमति देता है। पैनलों को समानांतर में एक साथ तार दिया जाता है, इसलिए यहां तक कि किसी एक पैनल या माइक्रोइन्वर्टर की विफलता से स्ट्रिंग से ऊर्जा का नुकसान नहीं होता है। चूंकि, इस दृष्टिकोण में विद्युत रूपांतरण सर्किट्री को वितरित करने का नुकसान होता है, जो सिद्धांत रूप में प्रणाली का महंगा हिस्सा होता है। माइक्रोइन्वर्टर की, 2011 के प्रारंभ में, प्रति वाट अधिक कीमत थी।
यह, स्वाभाविक रूप से, पावर ऑप्टिमाइज़र अवधारणा की ओर जाता है, जहां केवल एमपीपीटी प्रणाली पैनलों को वितरित किया जाता है। इस स्थिति में डीसी से एसी में रूपांतरण एक एकल इन्वर्टर में होता है, जिसमें एमपीपीटी हार्डवेयर की कमी होती है या यह अक्षम होता है। पहले से स्थापित संयंत्रों के अनुकूलन को संभव बनाने के लिए उन्नत समाधान सभी सौर इनवर्टर के साथ सही ढंग से काम करने में सक्षम होते है। इसके समर्थकों के अनुसार, यह माइक्रोइन्वर्टर दृष्टिकोण के लाभों को बनाए रखते हुए समग्र रूप से सबसे कम लागत वाला समाधान तैयार करता है।
कार्यान्वयन
पावर ऑप्टिमाइज़र अनिवार्य रूप से डीसी कन्वर्टर्स होते है, जो किसी भी वोल्टेज और धारा (एमपीपीटी के माध्यम से) पर सौर पैनल से डीसी पावर लेते है, फिर उसे एक अलग वोल्टेज और धारा में परिवर्तित करते है जो स्ट्रिंग इन्वर्टर के लिए सबसे उपयुक्त होते है।
कुछ पावर ऑप्टिमाइज़र को उसी निर्माता से केंद्रीय इन्वर्टर के संयोजन के साथ काम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो इन्वर्टर को ऑप्टिमाइज़र के साथ संवाद करने की अनुमति देता है जिससे कि यह सुनिश्चित किया जा सकता है कि इन्वर्टर हमेशा पैनल स्ट्रिंग से समान कुल वोल्टेज प्राप्त करता है।[9] इस स्थिति में, यदि श्रृंखला में पैनलों की एक स्ट्रिंग है और छाया के कारण एकल पैनल का आउटपुट गिरता है, तो इसका वोल्टेज कम हो जाता है जिससे कि यह समान मात्रा में धारा (एम्प्स) वितरित कर सकता है। यह स्ट्रिंग वोल्टेज को भी कम करने का कारण बनता है, सिवाय इसके कि केंद्रीय इन्वर्टर अन्य सभी ऑप्टिमाइज़र को समायोजित करता है जिससे कि उनका आउटपुट वोल्टेज थोड़ा बढ़ जाता है, इन्वर्टर पर आवश्यक निश्चित स्ट्रिंग वोल्टेज को बनाए रखता है। इस प्रकार के ऑप्टिमाइज़र का नकारात्मक पक्ष यह है कि इसे उसी निर्माता से ऑप्टिमाइज़र के रूप में एक केंद्रीय इन्वर्टर की आवश्यकता होती है, इसलिए उपस्तिथ इंस्टॉलेशन में इन्हें धीरे-धीरे वापस लेना संभव नहीं होता है, जब तक कि इन्वर्टर को भी बदल नहीं दिया जाता है, साथ ही एक ही समय में पैनल में ऑप्टिमाइज़र स्थापित होता है।
नोट्स और संदर्भ
- ↑ Venkat Srinivasan, "The Three Laws of Batteries", GigaOm, 18 March 2011
- ↑ N. Shenck, "PV Power Systems: PV Theory II" Archived 2010-07-19 at the Wayback Machine, MIT
- ↑ "What is Maximum Power Point Tracking and How Does it Work?", BlueSky Energy
- ↑ SolarWorld's SW 245 Archived 2012-08-13 at the Wayback Machine is a typical modern panel, using 6" cells in a 6 by 10 arrangement and a of 30.8 V
- ↑ SMA's SunnyBoy Archived 2011-04-08 at the Wayback Machine series comes in US and European versions, and generally suggest 500 to 600 VDC inputs.
- ↑ "Increase Power Production" Archived 2011-05-16 at the Wayback Machine, eIQ Energy
- ↑ Chaintreuil, N. et al. “Effects of Shadow on Grid Connected PV System” INES R.D.I. Laboratory for Solar Systems (L2S), Le Bourget-du-Lac, France. Bruendlinger, R. et al. “Maximum Power Point Tracking Performance Under Partially-Shaded PV Array Conditions” Paper submitted to the 21st European Photovoltaic Solar Energy Conference, 4–8 September 2008, Dresden, Germany.
- ↑ Muenster, R. [“Shade Happens”] Renewable Energy World.com http://www.renewableenergyworld.com/rea/news/article/2009/02/shade-happens-54551 2009-02-02. Retrieved on 2009-03-09.
- ↑ SolarEdge Technical Note - Fixed String Voltage, Concept of Operation
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