సౌర శక్తి వ్యవస్థ

సౌరశక్తి పరిశుభ్రమైన మరియు అందుబాటులో ఉన్న పునరుత్పాదక శక్తి వనరు. ఆధునిక సాంకేతిక పరిజ్ఞానం ఈ శక్తిని విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేయడం, దేశీయ, వాణిజ్య లేదా పారిశ్రామిక అనువర్తనాల కోసం కాంతి మరియు వేడి నీటిని అందించడం వంటి వివిధ ఉపయోగాలకు ఉపయోగపడుతుంది.

మన విద్యుత్ అవసరాలను తీర్చడానికి సౌర శక్తిని కూడా ఉపయోగించవచ్చు. సౌర కాంతివిపీడన (SPV) కణాల ద్వారా, సౌర వికిరణం నేరుగా DC విద్యుత్తుగా మారుతుంది. ఈ విద్యుత్తు ఉన్నట్లుగానే ఉపయోగించవచ్చు లేదా బ్యాటరీలో నిల్వ చేయవచ్చు. ఈ వ్యాసంలో మనం సౌరశక్తి గురించి చూడబోతున్నాం. దశల వారీగా చూద్దాం:

సౌర కాంతివిపీడన (SPV) సెల్:

సౌర కాంతివిపీడన లేదా సౌర ఘటం కాంతివిశ్లేషణ ప్రభావాన్ని ఉపయోగించి కాంతిని విద్యుత్ ప్రవాహంగా మార్చే పరికరం. రైల్వే సిగ్నల్స్, వీధి దీపాలు, దేశీయ లైటింగ్ మరియు రిమోట్ టెలికమ్యూనికేషన్ వ్యవస్థల శక్తినివ్వడం వంటి అనేక అనువర్తనాల్లో ఎస్‌పివిలను ఉపయోగిస్తారు.

ఇది n- రకం సిలికాన్ పొరతో సంబంధం ఉన్న p- రకం సిలికాన్ పొరను కలిగి ఉంటుంది మరియు ఎలక్ట్రాన్ల వ్యాప్తి n- రకం పదార్థం నుండి p- రకం పదార్థానికి సంభవిస్తుంది. పి-రకం పదార్థంలో, ఎలక్ట్రాన్లను అంగీకరించడానికి రంధ్రాలు ఉన్నాయి. N- రకం పదార్థం ఎలక్ట్రాన్లతో సమృద్ధిగా ఉంటుంది, కాబట్టి సౌర శక్తి ప్రభావంతో, ఎలక్ట్రాన్లు n- రకం పదార్థం నుండి కదులుతాయి మరియు p-n జంక్షన్‌లో రంధ్రాలతో కలుపుతాయి. ఇది విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని సృష్టించడానికి p-n జంక్షన్‌కు ఇరువైపులా ఛార్జ్‌ను సృష్టిస్తుంది . దీని ఫలితంగా, సిస్టమ్ వంటి డయోడ్ అభివృద్ధి చెందుతుంది, ఇది ఛార్జ్ ప్రవాహాన్ని ప్రోత్సహిస్తుంది. ఎలక్ట్రాన్లు మరియు రంధ్రాల విస్తరణను సమతుల్యం చేసే డ్రిఫ్ట్ కరెంట్ ఇది. డ్రిఫ్ట్ కరెంట్ సంభవించే ప్రాంతం మొబైల్ ఛార్జ్ క్యారియర్లు లేని క్షీణత జోన్ లేదా స్పేస్ ఛార్జ్ ప్రాంతం.

కాబట్టి చీకటిలో, సౌర ఘటం రివర్స్ బయాస్డ్ డయోడ్ లాగా ప్రవర్తిస్తుంది. దానిపై కాంతి పడిపోయినప్పుడు, డయోడ్ లాగా సౌర ఘటం ముందుకు పక్షపాతం మరియు కరెంట్ ఒక దిశలో యానోడ్ నుండి కాథోడ్ వరకు డయోడ్ లాగా ప్రవహిస్తుంది. సాధారణంగా ఓపెన్ సర్క్యూట్ (బ్యాటరీని కనెక్ట్ చేయకుండా) సౌర ఫలకం యొక్క వోల్టేజ్ దాని రేటెడ్ వోల్టేజ్ కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఉదాహరణకు, 12 వోల్ట్ ప్యానెల్ ప్రకాశవంతమైన సూర్యకాంతిలో 20 వోల్ట్లను ఇస్తుంది. కానీ బ్యాటరీ దానితో అనుసంధానించబడినప్పుడు, వోల్టేజ్ 14-15 వోల్ట్లకు పడిపోతుంది. సౌర కాంతివిపీడన (SPV) కణాలు సెమీకండక్టర్స్ అని పిలువబడే అసాధారణ పదార్థాలతో తయారు చేయబడ్డాయి, ఉదాహరణకు సిలికాన్, ఇది ప్రస్తుతం ఎక్కువగా ఉపయోగించబడుతోంది. ముఖ్యంగా, కాంతి కణాన్ని తాకినప్పుడు, దానిలో కొంత భాగం సెమీకండక్టర్ పదార్థంలో కలిసిపోతుంది. అంటే గ్రహించిన కాంతి యొక్క శక్తి సెమీకండక్టర్‌కు బదిలీ అవుతుంది.

సౌర పివి కణాలు కూడా ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ విద్యుత్ క్షేత్రాలను కలిగి ఉంటాయి, ఇవి కాంతి శోషణ ద్వారా విముక్తి పొందిన ఎలక్ట్రాన్లను ఒక నిర్దిష్ట దిశలో ప్రవహించేలా చేస్తాయి. ఎలక్ట్రాన్ల యొక్క ఈ ప్రవాహం ఒక ప్రవాహం మరియు SPV సెల్ యొక్క పైభాగంలో మరియు దిగువ భాగంలో లోహ పరిచయాలను ఉంచడం ద్వారా, రిమోట్‌గా ఉపయోగించుకోవడానికి మేము ఆ ప్రవాహాన్ని తీసివేయవచ్చు. కణాల వోల్టేజ్ సౌర ఘటం ఉత్పత్తి చేయగల శక్తిని నిర్వచిస్తుంది. కాంతిని విద్యుత్తుగా మార్చే ప్రక్రియను సౌర కాంతివిపీడన (ఎస్‌పివి) ప్రభావం అంటారు. సౌర ఫలకాల శ్రేణి సౌర శక్తిని DC విద్యుత్తుగా మారుస్తుంది. DC విద్యుత్తు అప్పుడు ఇన్వర్టర్‌లోకి ప్రవేశిస్తుంది. ఇన్వర్టర్ DC విద్యుత్తును గృహోపకరణాలకు అవసరమైన 120-వోల్ట్ AC విద్యుత్తుగా మారుస్తుంది.

సోలార్ ప్యానల్:

సౌర ఫలకం సౌర ఘటాల సమాహారం. సౌర ఫలకం సౌర శక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మారుస్తుంది. సౌర ఫలకం ఇంటర్ కనెక్షన్లతో పాటు బాహ్య టెర్మినల్స్ కోసం ఓహ్మిక్ పదార్థాన్ని ఉపయోగిస్తుంది. కాబట్టి n- రకం పదార్థంలో సృష్టించబడిన ఎలక్ట్రాన్లు ఎలక్ట్రోడ్ ద్వారా బ్యాటరీకి అనుసంధానించబడిన వైర్‌కు వెళుతాయి. బ్యాటరీ ద్వారా, ఎలక్ట్రాన్లు p- రకం పదార్థానికి చేరుతాయి. ఇక్కడ ఎలక్ట్రాన్లు రంధ్రాలతో కలిసిపోతాయి. కాబట్టి సోలార్ ప్యానెల్ బ్యాటరీకి అనుసంధానించబడినప్పుడు, ఇది మరొక బ్యాటరీ లాగా ప్రవర్తిస్తుంది మరియు రెండు వ్యవస్థలు వరుసగా రెండు బ్యాటరీల మాదిరిగా సిరీస్‌లో ఉంటాయి.

సోలార్ ప్యానెల్ యొక్క అవుట్పుట్ దాని శక్తి, ఇది వాట్స్ లేదా కిలో వాట్స్ పరంగా కొలుస్తారు. 5 వాట్స్, 10 వాట్స్, 20 వాట్స్, 100 వాట్స్ వంటి వివిధ అవుట్పుట్ రేటింగ్‌లతో కూడిన సోలార్ ప్యానెల్ అందుబాటులో ఉంది. కాబట్టి సోలార్ ప్యానల్‌ను ఎంచుకునే ముందు, లోడ్‌కు అవసరమైన శక్తిని కనుగొనడం అవసరం. విద్యుత్ అవసరాన్ని లెక్కించడానికి వాట్ గంటలు లేదా కిలోవాట్ గంటలు ఉపయోగించబడతాయి. సాధారణ నియమం ప్రకారం, సగటు శక్తి గరిష్ట శక్తి యొక్క 20% కు సమానం. అందువల్ల సౌర శ్రేణి యొక్క ప్రతి గరిష్ట కిలో వాట్ రోజుకు 4.8 కిలోవాట్ల శక్తి ఉత్పత్తికి అనుగుణంగా ఉండే ఉత్పత్తి శక్తిని ఇస్తుంది. అంటే 24 గంటలు x 1 kW x 20%.

సౌర ఫలకం యొక్క పనితీరు వాతావరణం, ఆకాశం యొక్క పరిస్థితులు, ప్యానెల్ యొక్క ధోరణి, సూర్యరశ్మి యొక్క తీవ్రత మరియు వ్యవధి మరియు దాని వైరింగ్ కనెక్షన్లు వంటి అనేక అంశాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది. సూర్యరశ్మి సాధారణమైతే, 12 వోల్ట్ 15 వాట్స్ ప్యానెల్ 1 ఆంపియర్ కరెంట్ ఇస్తుంది. సరిగ్గా నిర్వహించబడితే, సోలార్ ప్యానెల్ సుమారు 25 సంవత్సరాలు ఉంటుంది. పైకప్పు పైభాగంలో సోలార్ ప్యానెల్ యొక్క అమరికను రూపొందించడం అవసరం. సాధారణంగా ఇది తూర్పు వైపు 45 డిగ్రీల కోణంలో అమర్చబడి ఉంటుంది. సూర్యుడు తూర్పు నుండి పడమర వైపుకు కదులుతున్నప్పుడు ప్యానెల్ను తిప్పే సౌర ట్రాకింగ్ అమరిక కూడా ఉపయోగించబడుతుంది. వైరింగ్ కనెక్షన్ కూడా ముఖ్యం. కరెంట్‌ను నిర్వహించడానికి తగినంత గేజ్‌తో మంచి నాణ్యత గల వైర్ బ్యాటరీ యొక్క సరైన ఛార్జింగ్‌ను నిర్ధారిస్తుంది. వైర్ చాలా పొడవుగా ఉంటే, ఛార్జింగ్ కరెంట్ తగ్గుతుంది. కాబట్టి నియమం ప్రకారం, సోలార్ ప్యానెల్ భూస్థాయి నుండి 10-20 అడుగుల ఎత్తులో అమర్చబడి ఉంటుంది. నెలకు ఒకసారి సోలార్ ప్యానెల్ సరైన శుభ్రపరచడం సిఫార్సు చేయబడింది. దుమ్ము మరియు తేమను తొలగించడానికి ఉపరితలం శుభ్రపరచడం మరియు టెర్మినల్స్ యొక్క శుభ్రపరచడం మరియు తిరిగి కనెక్షన్ ఇందులో ఉంటుంది.

సౌర ఫలకంలో పూర్తిగా నాలుగు ప్రాసెస్ స్టెప్స్ ఓవర్లోడ్, అండర్ ఛార్జ్, తక్కువ బ్యాటరీ మరియు డీప్ డిశ్చార్జ్ కండిషన్ ఉన్నాయి.

దిగువ సర్క్యూట్ నుండి, మేము సౌర ఫలకాన్ని ఉపయోగించాము, ప్రస్తుత మూలం D10 ద్వారా బ్యాటరీ B1 ను ఛార్జ్ చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. బ్యాటరీ పూర్తిగా ఛార్జ్ అయినప్పుడు, కంపారిటర్ యొక్క అవుట్పుట్ నుండి Q1 నిర్వహిస్తుంది. బ్యాటరీ ఎక్కువ ఛార్జ్ చేయబడని విధంగా D11 మరియు Q2 ద్వారా సౌర శక్తిని నిర్వహించడానికి మరియు మళ్ళించడానికి ఇది Q2 ను అందిస్తుంది. బ్యాటరీ పూర్తిగా ఛార్జ్ అయితే D10 యొక్క కాథోడ్ పాయింట్ వద్ద వోల్టేజ్ పెరుగుతుంది. సోలార్ ప్యానెల్ నుండి కరెంట్ D11 మరియు MOSFET కాలువ మరియు మూలం ద్వారా బైపాస్ చేయబడుతుంది. స్విచ్ ఆపరేషన్ ద్వారా లోడ్ ఉపయోగించబడుతుండగా, Q2 సాధారణంగా ప్రతికూలతకు ఒక మార్గాన్ని అందిస్తుంది, అయితే పాజిటివ్ dc కి స్విచ్ ద్వారా స్విచ్ ద్వారా కనెక్ట్ అవుతుంది. MOSFET Q2 నిర్వహిస్తున్నప్పుడు సాధారణ స్థితిలో లోడ్ యొక్క సరైన ఆపరేషన్ సూచించబడుతుంది.

సౌర శక్తి యొక్క అనువర్తనం:

సర్క్యూట్ క్రింద నుండి, తీవ్రతను నియంత్రించడానికి LED దీపాలను dc మూలం నుండి వేర్వేరు విధి చక్రంతో అందించవచ్చు. తీవ్రత నియంత్రణ భావన విద్యుత్ శక్తిని ఆదా చేయడానికి సహాయపడుతుంది. ఆచరణాత్మక అనువర్తనం కోసం సరిగ్గా ప్రోగ్రామ్ చేయబడిన మైక్రోకంట్రోలర్ నుండి తగిన డ్రైవింగ్ ట్రాన్సిస్టర్‌లతో కలిపి LED ఉపయోగించబడుతుంది.

12v dc సోర్స్ 4 నుండి సిరీస్‌ను ప్రదర్శించడానికి, సిరీస్‌లోని LED లు 8 * 3 = 24 తీగలతో ఒక స్ట్రింగ్‌ను సిరీస్‌లో కనెక్ట్ చేయబడతాయి, మోస్‌ఫెట్ స్విచ్ వలె పనిచేస్తుంది. MOSFET IRF520 లేదా Z44 కావచ్చు. ప్రతి LED ఒక తెల్లని LED మరియు 2.5v వద్ద పనిచేస్తుంది. అందువల్ల సిరీస్‌లో 4 LED లకు 10v అవసరం. అందువల్ల LED యొక్క సురక్షితమైన ఆపరేషన్ కోసం కరెంట్‌ను పరిమితం చేయడం ద్వారా బ్యాలెన్స్ వోల్టేజ్ 12v నుండి పడిపోయే LED లతో సిరీస్‌లో 10ohms, 10 వాట్స్‌తో ఒక రెసిస్టర్ అనుసంధానించబడి ఉంది.

ఉదాహరణకు, వీధి దీపాల ప్రయోజనం కోసం ఉపయోగించే LED లైట్లు సంధ్యా సమయంలో పూర్తి తీవ్రతతో రాత్రి 11 గంటల వరకు 99% సరైన చక్రంతో దారితీస్తుంది, అనగా నియంత్రిక నుండి 1% విధి చక్రం. ప్రతి గంటకు రాత్రి 11 గంటల నుండి ఎల్‌ఈడీల కోసం విధి చక్రం 99% నుండి క్రమంగా తగ్గుతుంది, తద్వారా ఉదయం సమయానికి ఆన్ టైమ్ డ్యూటీ చక్రం 99% నుండి 10% కి చేరుకుంటుంది మరియు చివరికి సున్నాకి అర్ధం ఉదయం నుండి లైట్లు ఆఫ్, అంటే తెల్లవారుజాము నుండి సంధ్యా. సాయంత్రం 6 గంటల నుండి రాత్రి 11 గంటల వరకు పూర్తి తీవ్రతతో ఆపరేషన్ మళ్లీ పునరావృతమవుతుంది మరియు అర్ధరాత్రి 12 గంటలకు ఇది 80% విధి చక్రం, 1'ఒ గడియారం 70%, 2'ఒ గడియారం 60%, 3'ఒ గడియారం 50%, 4'o గడియారం 40% మరియు 10% వరకు మరియు చివరికి తెల్లవారుజామున ఆఫ్.

దిగువ అత్తి చూపిన విధంగా పల్స్ వెడల్పు మాడ్యులేషన్ ప్రకారం LED తీవ్రత మారుతుంది.