क्या बिजली आउटेज के दौरान सौर ऊर्जा प्रणाली काम कर सकती है?

अधिकांश सौर ऊर्जा प्रणालियाँ बिजली की आपूर्ति में व्यवधान के दौरान क्यों बंद हो जाती हैं

ग्रिड-बद्ध सौर ऊर्जा प्रणालियाँ उपयोगिता ग्रिड पर कैसे निर्भर रहती हैं

बिजली ग्रिड से जुड़े सौर पैनल सही ढंग से काम करने के लिए ग्रिड की आवृत्ति और वोल्टेज स्तरों से मेल खाने की आवश्यकता होती है। इन प्रणालियों में स्वतंत्र स्थापनाओं की तरह अंतर्निहित बैटरियाँ नहीं होती हैं, इसलिए वे पूरी तरह से ऑनलाइन रहने वाले ग्रिड पर निर्भर रहती हैं। यदि कहीं बिजली की आपूर्ति में व्यवधान आता है, तो ग्रिड-बद्ध सौर स्थापनाएँ स्वचालित रूप से अपने आप बंद हो जाती हैं। यह तकनीकी रूप से कुछ गलत होने के कारण नहीं होता है, बल्कि यह वास्तव में एक बहुत महत्वपूर्ण सुरक्षा उपाय है। प्रणाली उन बिजली लाइनों में बिजली भेजना बंद कर देती है जो अब सक्रिय नहीं हैं, जिससे आपूर्ति व्यवधान के दौरान ग्रिड पर काम कर रहे उपयोगिता कर्मचारियों और अन्य लोगों के लिए संभावित खतरों को रोका जा सके।

सुरक्षा तंत्र: आउटेज के दौरान इन्वर्टर स्वचालित रूप से बंद क्यों हो जाते हैं

जब बिजली कटौती होती है, सौर इन्वर्टर स्वचालित रूप से एंटी-आइलैंडिंग सुरक्षा नामक कुछ चीज़ का उपयोग करके बंद हो जाते हैं। यह महत्वपूर्ण सुरक्षा उपाय उन बिजली लाइनों में बिजली के प्रवाह को रोकता है जिनकी वर्तमान में मरम्मत की जा रही होती है। ग्रिड स्थिरता में किसी भी तरह की समस्या का पता चलते ही लगभग तुरंत इस प्रणाली को सक्रिय होने की आवश्यकता NEC द्वारा निर्धारित की गई है। विभिन्न ऊर्जा क्षेत्रों में किए गए अनुसंधान से पता चलता है कि इन प्रोटोकॉल्स से लगभग 90 प्रतिशत खतरनाक स्थितियों को रोका जाता है, जहाँ मरम्मत के दौरान बिजली गलती से प्रणाली में वापस प्रवाहित हो सकती है। अधिकांश आधुनिक इन्वर्टर मुख्य ग्रिड से वोल्टेज संकेत प्राप्त करने पर निर्भर करते हैं, बस चलने के लिए भी। इसका अर्थ है कि नियमित मॉडल तब तक काम नहीं करेंगे जब तक कि कोई व्यक्ति आइलैंडिंग क्षमता के लिए विशेष उपकरण स्थापित न कर दे।

वास्तविक जीवन पर प्रभाव: क्षेत्रीय बिजली आउटेज के दौरान आवासीय सौर ऊर्जा का केस अध्ययन

जब 2020 में कैलिफोर्निया में वाइल्डफायर फैल गए जिससे बिजली कटौती का दौर शुरू हो गया, तो लगभग सभी घर जो सौर पैनलों के माध्यम से ग्रिड से जुड़े थे, उनके पास भी बिजली नहीं थी, भले ही आसमान पूरी तरह से साफ था। उपयोगिता रिपोर्टों के अनुसार, इन सौर स्थापनाओं में से अधिकांश को तब तक पुनः चालू नहीं किया जा सकता था जब तक ग्रिड वोल्टेज कम से कम पूरे पाँच मिनट तक स्थिर नहीं रहता था। इसका अर्थ था कि लोगों के पास खाद्य पदार्थों को खराब होने से बचाने के लिए काम करने वाले फ्रिज नहीं थे, और भी बदतर यह था कि ऑक्सीजन मशीन जैसी चिकित्सा उपकरणों पर निर्भर लोगों के पास बैकअप बिजली भी नहीं थी। यह जो दिखाता है वह बहुत सीधा है - नियमित सौर स्थापनाओं को सबसे पहले समग्र विद्युत ग्रिड की रक्षा के लिए बनाया गया है, न कि आपात स्थितियों के दौरान व्यक्तियों को विश्वसनीय बिजली सुनिश्चित करने के लिए।

बैटरी भंडारण: आउटेज के दौरान सौर ऊर्जा प्रणाली के संचालन को सक्षम करना

ऊर्जा भंडारण के बिना सौर-केवल प्रणालियों की सीमाएं

अधिकांश ग्रिड-संयुक्त सौर ऊर्जा प्रणालियाँ स्वचालित रूप से बिजली की आपूर्ति में बाधा के दौरान उपयोगिता कर्मचारियों की सुरक्षा के लिए सुरक्षा प्रोटोकॉल के कारण बंद हो जाती हैं। 2023 के एक NREL अध्ययन में पाया गया कि बैटरी के बिना 94% आवासीय सौर स्थापनाएँ ग्रिड विफलता के 2 सेकंड के भीतर डिस्कनेक्ट हो जाती हैं। इस "आइलैंडिंग रोकथाम" सुविधा के कारण, सौर पैनल के कार्यात्मक होने के बावजूद घर के मालिक अप्रत्याशित रूप से बिना बिजली के छोड़ दिए जाते हैं।

ग्रिड विफलता के दौरान सौर बैटरियाँ कैसे बैकअप बिजली प्रदान करती हैं

लिथियम आयन सौर बैटरियां इस समस्या को काफी हद तक हल करती हैं, क्योंकि वे दिन के समय उत्पन्न अतिरिक्त बिजली को संग्रहित करती हैं ताकि उसका उपयोग रात में या बिजली आउटेज के समय किया जा सके। यदि मुख्य बिजली आपूर्ति बाधित हो जाती है, तो ये बैटरी प्रणाली महत्वपूर्ण उपकरणों को संचालित रखने के लिए सक्रिय हो जाती हैं। ऐसी चीजों के बारे में सोचें जैसे फ्रिज यूनिट जिन्हें प्रतिदिन लगभग 1.5 किलोवाट-घंटे की आवश्यकता होती है, चिकित्सा उपकरण जिन्हें लगभग 0.3 किलोवाट-घंटे प्रतिदिन की आवश्यकता होती है, और इंटरनेट राउटर जो लगभग लगातार 10 वाट की खपत करते हैं। प्रणाली बैकअप बिजली पर लगभग तुरंत स्विच कर जाती है, आमतौर पर एक सेकंड के अंश के भीतर। ऊर्जा लचीलापन पर शोध दिखाता है कि जब बैटरी का आकार सही ढंग से निर्धारित किया जाता है, तो 5 किलोवाट की मानक सौर व्यवस्था वाले अधिकांश घर बिना ग्रिड कनेक्शन के तीन दिन या उससे अधिक समय तक मूलभूत कार्यों को बनाए रख सकते हैं।

अग्रणी समाधान: टेस्ला पावरवॉल और अन्य सौर-प्लस-संग्रहण प्रणाली

टेस्ला की पावरवॉल अभी भी बाजार में 13.5 किलोवाट-घंटा भंडारण और 5 किलोवाट निरंतर शक्ति आउटपुट के साथ प्रभुत्व बनाए हुए है, हालांकि UL-9540 प्रमाणन मानक पार करने के बाद एलजी RESU प्राइम (जो 16 किलोवाट-घंटा प्रदान करता है) जैसे नए विकल्प अब उपलब्ध हैं। उद्योग के आंकड़ों को देखते हुए, आज के सौर भंडारण प्रणाली मुख्य ग्रिड बंद होने पर लगभग 98% समय तक स्वचालित फेलओवर का प्रबंधन करते हैं, जो पुरानी लेड-एसिड बैटरियों की तुलना में काफी बेहतर है जो केवल लगभग 72% तक पहुंचती थीं। हाल ही में किए गए परीक्षणों से पता चलता है कि अधिकांश प्रणाली मुख्य ग्रिड बंद होने के केवल 15 सेकंड के भीतर आवश्यक बिजली आवश्यकताओं का लगभग 90% वापस ला देती हैं। बिजली की कटौती को लेकर चिंतित घर के मालिकों के लिए इस तरह की विश्वसनीयता बहुत बड़ा अंतर लाती है।

निरंतर सौर ऊर्जा प्रणाली प्रदर्शन के लिए उन्नत इन्वर्टर तकनीक

सौर ऊर्जा प्रणालियों में मानक बनाम ग्रिड-फॉर्मिंग इन्वर्टर

ग्रिड-कनेक्टेड सौर सेटअप में उपयोग किए जाने वाले सामान्य इन्वर्टर मुख्य विद्युत ग्रिड पर निर्भर करते हैं ताकि उचित वोल्टेज स्तर और आवृत्तियों के साथ चीजें सुचारू रूप से चलती रहें। जब कहीं बिजली की आपूर्ति में गड़बड़ होती है, तो ये मानक इकाइयाँ स्वचालित रूप से खुद को बंद कर लेती हैं, जो उन मरम्मत कर्मचारियों को नुकसान पहुँचने से रोकने के लिए एक सुरक्षा उपाय के रूप में होता है जो क्षतिग्रस्त बुनियादी ढांचे पर काम कर रहे हो सकते हैं। इन्हें UL 1741 मानकों में रूपरेखित कुछ सुरक्षा नियमों का पालन करना होता है, जो मूल रूप से कहते हैं कि अगर मुख्य ग्रिड बंद हो जाए तो सभी कनेक्शन काट दें। इसके विपरीत, जिसे हम ग्रिड-फॉर्मिंग इन्वर्टर कहते हैं, वे पूरी तरह से अलग तरीके से काम करते हैं। ये इन्वर्टर मूल रूप से अपने छोटे बिजली जनरेटर बन जाते हैं, जो स्मार्ट सॉफ्टवेयर तकनीकों के माध्यम से एक माइक्रोग्रिड बनाते हैं, जो उन्हें बाहरी संकेतों की आवश्यकता के बिना स्वतंत्र रूप से वोल्टेज और आवृत्ति दोनों को नियंत्रित करने की अनुमति देता है। विभिन्न सौर तकनीक पत्रिकाओं में प्रकाशित हालिया अध्ययनों के अनुसार, इन ग्रिड-फॉर्मिंग प्रणालियों के नए संस्करण वास्तव में ब्लैकआउट के तुरंत बाद खुद को पुनः आरंभ करने में सक्षम होते हैं और फिर मौजूदा बैटरी बैकअप के साथ चिकनी तरह से जुड़ जाते हैं। यह निश्चित रूप से घरों को बिजली कटौती के खिलाफ अधिक लचीला बनाता है, लेकिन इसकी कीमत भी आती है क्योंकि आज अधिकांश घरेलू सौर पैनलों में यह क्षमता शामिल नहीं होती है। पिछले साल ऊर्जा विभाग द्वारा जारी आंकड़ों के अनुसार, सौर ऊर्जा वाले लगभग 85 प्रतिशत घरों में वास्तविक ऊर्जा स्वतंत्रता के लिए इस आवश्यक विशेषता की कमी है।

आइलैंडेबल सिस्टम: आउटेज के दौरान सौर ऊर्जा स्वतंत्र रूप से कैसे काम कर सकती है

मुख्य बिजली ग्रिड से स्वतंत्र रूप से काम करने वाले सौर प्रणाली विशेष इन्वर्टर्स को बैटरी भंडारण के साथ मिलाते हैं, ताकि बिजली आउटेज के समय वे ग्रिड से अलग हो सकें, लेकिन महत्वपूर्ण उपकरणों के लिए बिजली की आपूर्ति जारी रख सकें। जब ये प्रणाली ग्रिड कनेक्शन में कोई खराबी महसूस करती हैं, तो रिले लगभग तुरंत सक्रिय हो जाते हैं और घर को बिजली आपूर्ति लाइनों से अलग कर देते हैं। फिर प्रणाली सौर पैनलों द्वारा उत्पादित बिजली को उन उन्नत हाइब्रिड इन्वर्टर्स के माध्यम से बैटरी को चार्ज करने और आवश्यक उपकरणों को चलाने के लिए भेजती है। अच्छे परिणाम प्राप्त करने के लिए सौर ऊर्जा उत्पादन और भंडारण की मात्रा का संतुलन आवश्यक होता है। अधिकांश लोग पाते हैं कि 5kW के लगभग सौर पैनलों के साथ 10kWh की बैटरी अच्छी तरह से काम करती है, जो बादल छाए रहने के दिनों में भी आमतौर पर 12 से 24 घंटे तक बुनियादी जरूरतों को पूरा करने में सक्षम रहती है। अधिक जंगल की आग और तूफान आम समस्या बनते जा रहे हैं, जिसके कारण इन प्रणालियों के उपयोग में भारी वृद्धि देखी जा रही है। पिछले साल रिन्यूएबल एनर्जी लैब के आंकड़ों के अनुसार, बिजली कटौती से प्रभावित क्षेत्रों में स्थापित सभी नए सौर सेटअप में से लगभग 42% में अब यह आइलैंडिंग सुविधा निर्मित है, जबकि 2020 में यह केवल 18% था।

हाइब्रिड सौर प्रणाली: विश्वसनीयता और ग्रिड स्वतंत्रता के लिए डिजाइन

ग्रिड कनेक्शन को आउटेज-तैयार सौर ऊर्जा प्रणाली वास्तुकला के साथ जोड़ना

हाइब्रिड सौर प्रणाली सामान्य ग्रिड कनेक्शन को बैटरी भंडारण और स्मार्ट नियंत्रण के साथ जोड़ती हैं, ताकि बिजली कटौती के समय भी वे काम करती रहें। ये उन मानक ग्रिड-बद्ध प्रणालियों के समान नहीं होतीं जो हम अन्यत्र हर जगह देखते हैं। इनमें एक ऊर्जा प्रबंधन प्रणाली (EMS) होती है जो सामान्य बिजली, वर्तमान में उत्पादित सौर ऊर्जा और बैटरियों में संग्रहित ऊर्जा के बीच आगे-पीछे स्विच करती है। उदाहरण के लिए, ऐसी व्यवस्था जहां कोई व्यक्ति लिथियम-आयन बैटरी के साथ सौर पैनल लगाता है और UL 1741 मानकों के तहत प्रमाणित एक विशेष इन्वर्टर प्राप्त करता है। ऐसी प्रणाली ब्लैकआउट के दौरान मुख्य ग्रिड से अलग हो सकती है फिर भी आवश्यक उपकरणों को चला सकती है। पिछले साल नवीकरणीय ऊर्जा रुझानों पर एक हालिया रिपोर्ट में दिखाया गया कि यदि सब कुछ सही ढंग से सेट अप किया गया हो, तो ऐसी हाइब्रिड प्रणाली घरों को पूरी तरह बिजली खोने की संभावना को केवल सौर पैनलों के साथ बिना किसी बैकअप के तुलना में लगभग 92 प्रतिशत तक कम कर देती है। इस तरह की स्थापना के लिए आमतौर पर आवश्यक मुख्य भाग इस प्रकार हैं:

• द्वि-दिशात्मक इन्वर्टर ऊर्जा स्रोतों के बीच बिना किसी रुकावट के संक्रमण की सुविधा प्रदान करना
• स्मार्ट बैटरी प्रबंधन लंबे समय तक बिजली आउटेज के दौरान आवश्यक सर्किट को प्राथमिकता देना
• ग्रिड-निर्माण क्षमताएँ जो उपयोगिता समर्थन के बिना वोल्टेज को स्थिर करती हैं

केस अध्ययन: कैलिफोर्निया के जंगल की आग के प्रवण क्षेत्रों में संकर सौर स्थापनाएँ

पिछले साल अकेले काउंटी भर में बिजली को 14,000 घंटे से अधिक समय तक बाधित करने वाली वन आग के बाद सोनोमा काउंटी ऊर्जा स्थिरता के लिए एक प्रकार के परीक्षण मामले के रूप में उभरी है। इस वर्ष की शुरुआत में कैलिफोर्निया ऊर्जा आयोग द्वारा जारी आंकड़ों के अनुसार, संकर सौर व्यवस्था स्थापित करने वाले परिवारों के लिए बिजली आपूर्ति बाधित होने का समय उनकी तुलना में लगभग 83% तक कम हो गया जो अभी भी केवल ग्रिड पर निर्भर हैं। उन्होंने जिस एक विशेष घर का अध्ययन किया, उसे उदाहरण के तौर पर लें - उसमें 10 किलोवाट के सौर पैनलों के साथ 15 किलोवाट-घंटा की बैटरी लगी थी। जब सार्वजनिक सुरक्षा बिजली बंदी लागू हुई, तो इस व्यवस्था ने फ्रिज को चलाए रखा, आवश्यक चिकित्सा उपकरणों को बिजली दी, और तीन पूरे दिनों तक बुनियादी संचार क्षमता भी बनाए रखी। आंकड़े भी एक दिलचस्प कहानी सुनाते हैं: इस तरह की संकर प्रणालियाँ अब आग के उच्च जोखिम वाले क्षेत्रों में सभी नए सौर स्थापना का लगभग आधा (लगभग 41%) हिस्सा बन गई हैं। स्थानीय सरकारों ने अद्यतन भवन मानकों को बढ़ावा दिया है, जबकि बीमाकर्ता बैकअप बिजली विकल्पों वाले संपत्तियों के लिए बेहतर दरें प्रदान करते हैं, जिससे कई लोगों के अनुसार सुरक्षा और लंबे समय तक बचत दोनों के लिए एक जीत-जीत की स्थिति बन गई है।

सामान्य प्रश्न

बिजली गुल होने के दौरान सौर ऊर्जा प्रणाली क्यों बंद हो जाती है?

ग्रिड-से जुड़ी सौर ऊर्जा प्रणाली बिजली गुल होने के दौरान अनइच्छित बिजली प्रवाह को रोकने के लिए बंद हो जाती है, ताकि निष्क्रिय बिजली लाइनों में विद्युत प्रवाह न हो सके, जिससे उपयोगिता कर्मचारियों की सुरक्षा सुनिश्चित हो। यह एंटी-आइलैंडिंग सुरक्षा नामक एक सुरक्षा तंत्र के माध्यम से संभव होता है।

क्या बिजली गुल होने के दौरान सौर प्रणाली स्वतंत्र रूप से काम कर सकती है?

हाँ, ग्रिड-फॉर्मिंग इन्वर्टर और बैटरी भंडारण वाली सौर प्रणाली बिजली गुल होने के दौरान स्वतंत्र रूप से काम कर सकती हैं। ये प्रणाली एक माइक्रोग्रिड बना सकती हैं, जिससे मुख्य ग्रिड बंद होने पर भी आवश्यक उपकरणों को बिजली आपूर्ति की जा सके।

हाइब्रिड सौर प्रणाली का क्या लाभ है?

हाइब्रिड सौर प्रणाली ग्रिड कनेक्शन, बैटरी भंडारण और स्मार्ट नियंत्रण को जोड़ती है, जिससे बिजली गुल होने के दौरान भी बिजली बनाए रखने में सक्षमता मिलती है। ये प्रणाली मानक ग्रिड-से जुड़ी प्रणालियों की तुलना में अधिक विश्वसनीयता और स्वतंत्रता प्रदान करती हैं।

सौर बैटरी बैकअप बिजली कैसे प्रदान करती है?

सौर बैटरियाँ दिन के समय उत्पादित अतिरिक्त बिजली को रात या आउटेज के दौरान उपयोग के लिए संग्रहित करती हैं। जब मुख्य बिजली आपूर्ति बंद हो जाती है, तो वे स्वचालित रूप से चालू हो जाती हैं और फ्रिज और चिकित्सा उपकरण जैसी आवश्यक वस्तुओं को बिजली प्रदान करती हैं।