आवासीय पीवी-भंडारण प्रणाली डिजाइन और विन्यास के लिए व्यापक मार्गदर्शिका

एक आवासीय फोटोवोल्टिक (पीवी)-भंडारण प्रणाली में मुख्य रूप से पीवी मॉड्यूल, ऊर्जा भंडारण बैटरियाँ, भंडारण इन्वर्टर, मीटरिंग उपकरण और निगरानी प्रबंधन प्रणालियाँ शामिल होती हैं। इसका लक्ष्य ऊर्जा आत्मनिर्भरता प्राप्त करना, ऊर्जा लागत कम करना, कार्बन उत्सर्जन कम करना और बिजली की विश्वसनीयता में सुधार करना है। आवासीय पीवी-भंडारण प्रणाली का विन्यास एक व्यापक प्रक्रिया है जिसके कुशल और स्थिर संचालन को सुनिश्चित करने के लिए विभिन्न कारकों पर सावधानीपूर्वक विचार करना आवश्यक है।

I. आवासीय पीवी-भंडारण प्रणालियों का अवलोकन

सिस्टम सेटअप शुरू करने से पहले, पीवी ऐरे इनपुट टर्मिनल और ग्राउंड के बीच डीसी इंसुलेशन प्रतिरोध को मापना ज़रूरी है। अगर प्रतिरोध U…/30mA (U… पीवी ऐरे के अधिकतम आउटपुट वोल्टेज को दर्शाता है) से कम है, तो अतिरिक्त ग्राउंडिंग या इंसुलेशन उपाय किए जाने चाहिए।

आवासीय पी.वी.-भंडारण प्रणालियों के प्राथमिक कार्यों में शामिल हैं:

• स्व खपतघरेलू ऊर्जा मांगों को पूरा करने के लिए सौर ऊर्जा का उपयोग करना।
• शिखर-छँटाई और घाटी-भरणऊर्जा लागत को बचाने के लिए विभिन्न समयों में ऊर्जा उपयोग को संतुलित करना।
• बिजली का बैकअप: विद्युत कटौती के दौरान विश्वसनीय ऊर्जा उपलब्ध कराना।
• आपातकालीन बिजली आपूर्तिग्रिड विफलता के दौरान महत्वपूर्ण भार का समर्थन करना।

कॉन्फ़िगरेशन प्रक्रिया में उपयोगकर्ता की ऊर्जा आवश्यकताओं का विश्लेषण, पी.वी. और भंडारण प्रणालियों का डिजाइन, घटकों का चयन, स्थापना योजना तैयार करना और संचालन और रखरखाव उपायों की रूपरेखा तैयार करना शामिल है।

II. मांग विश्लेषण और योजना

ऊर्जा मांग विश्लेषण

विस्तृत ऊर्जा मांग विश्लेषण महत्वपूर्ण है, जिसमें शामिल हैं:

• लोड प्रोफाइलिंगविभिन्न उपकरणों की विद्युत आवश्यकताओं की पहचान करना।
• दैनिक खपतदिन और रात के दौरान औसत बिजली उपयोग का निर्धारण करना।
• बिजली मूल्य निर्धारणलागत बचत के लिए प्रणाली को अनुकूलित करने हेतु टैरिफ संरचनाओं को समझना।

केस स्टडी

• उपयोगकर्ता रूपरेखा:
  • कुल संयोजित भार: 8.2 kW
  • महत्वपूर्ण भार: 3.6 kW
  • दिन के समय ऊर्जा खपत: 10 kWh
  • रात्रिकालीन ऊर्जा खपत: 20 kWh
• सिस्टम योजना:
  • एक पीवी-भंडारण हाइब्रिड प्रणाली स्थापित करें जिसमें दिन के समय पीवी उत्पादन से लोड की माँग पूरी हो और रात में उपयोग के लिए बैटरियों में अतिरिक्त ऊर्जा संग्रहित हो। जब पीवी और भंडारण अपर्याप्त हों, तो ग्रिड एक पूरक ऊर्जा स्रोत के रूप में कार्य करता है।

• III. सिस्टम कॉन्फ़िगरेशन और घटक चयन

  1. पीवी सिस्टम डिज़ाइन

  • सिस्टम का आकारउपयोगकर्ता के 8.2 किलोवाट लोड और 30 किलोवाट घंटे की दैनिक खपत के आधार पर, 12 किलोवाट पीवी ऐरे की सिफारिश की जाती है। यह ऐरे मांग को पूरा करने के लिए प्रतिदिन लगभग 36 किलोवाट घंटे बिजली उत्पन्न कर सकता है।
  • पीवी मॉड्यूल: 21 सिंगल-क्रिस्टल 580Wp मॉड्यूल का उपयोग करके, 12.18 kWp की स्थापित क्षमता प्राप्त करें। अधिकतम सूर्यप्रकाश के लिए इष्टतम व्यवस्था सुनिश्चित करें।

  अधिकतम शक्ति Pmax [W]	575	580	585	590	595	600
  इष्टतम ऑपरेटिंग वोल्टेज Vmp [V]	43.73	43.88	44.02	44.17	44.31	44.45
  इष्टतम ऑपरेटिंग करंट Imp [A]	13.15	13.22	13.29	13.36	13.43	13.50
  ओपन सर्किट वोल्टेज Voc [V]	52.30	52.50	52.70	52.90	53.10	53.30
  शॉर्ट सर्किट करंट Isc [A]	13.89	13.95	14.01	14.07	14.13	14.19
  मॉड्यूल दक्षता [%]	22.3	22.5	22.7	22.8	23.0	23.2
  आउटपुट पावर सहनशीलता	0~+3%
  अधिकतम शक्ति का तापमान गुणांक[Pmax]	-0.29%/℃
  खुले सर्किट वोल्टेज का तापमान गुणांक [Voc]	-0.25%/℃
  शॉर्ट सर्किट करंट का तापमान गुणांक [Isc]	0.045%/℃
  मानक परीक्षण स्थितियाँ (एसटीसी): प्रकाश की तीव्रता 1000W/m², बैटरी तापमान 25℃, वायु गुणवत्ता 1.5

  2. ऊर्जा भंडारण प्रणाली

  • बैटरी की क्षमता: 25.6 kWh लिथियम आयरन फ़ॉस्फ़ेट (LiFePO4) बैटरी सिस्टम कॉन्फ़िगर करें। यह क्षमता बिजली कटौती के दौरान लगभग 7 घंटे तक महत्वपूर्ण भार (3.6 kW) के लिए पर्याप्त बैकअप सुनिश्चित करती है।
  • बैटरी मॉड्यूलइनडोर/आउटडोर इंस्टॉलेशन के लिए IP65-रेटेड एनक्लोजर के साथ मॉड्यूलर, स्टैकेबल डिज़ाइन का उपयोग करें। प्रत्येक मॉड्यूल की क्षमता 2.56 kWh है, जिसमें 10 मॉड्यूल मिलकर एक संपूर्ण सिस्टम बनाते हैं।

  3. इन्वर्टर चयन

  • हाइब्रिड इन्वर्टरएकीकृत पीवी और भंडारण प्रबंधन क्षमताओं वाले 10 किलोवाट हाइब्रिड इन्वर्टर का उपयोग करें। प्रमुख विशेषताओं में शामिल हैं:
    • अधिकतम पीवी इनपुट: 15 किलोवाट
    • आउटपुट: ग्रिड-बंधित और ऑफ-ग्रिड संचालन दोनों के लिए 10 किलोवाट
    • सुरक्षा: ग्रिड-ऑफ-ग्रिड स्विचिंग समय <10 ms के साथ IP65 रेटिंग

  4. पीवी केबल चयन

  पीवी केबल सौर मॉड्यूल को इन्वर्टर या कंबाइनर बॉक्स से जोड़ते हैं। इन्हें उच्च तापमान, यूवी विकिरण और बाहरी परिस्थितियों का सामना करना पड़ता है।

  • EN 50618 H1Z2Z2-K:
    • एकल-कोर, 1.5 kV डीसी के लिए रेटेड, उत्कृष्ट यूवी और मौसम प्रतिरोध के साथ।
  • टीयूवी पीवी1-एफ:
    • लचीला, अग्निरोधी, विस्तृत तापमान सीमा (-40°C से +90°C) के साथ।
  • UL 4703 पीवी तार:
    • डबल-इंसुलेटेड, छत और जमीन पर स्थापित प्रणालियों के लिए आदर्श।
  • AD8 फ्लोटिंग सोलर केबल:
    • पनडुब्बी और जलरोधी, आर्द्र या जलीय वातावरण के लिए उपयुक्त।
  • एल्यूमीनियम कोर सौर केबल:
    • हल्के और लागत प्रभावी, बड़े पैमाने पर स्थापनाओं में उपयोग किया जाता है।

  5. ऊर्जा भंडारण केबल चयन

  स्टोरेज केबल बैटरियों को इन्वर्टर से जोड़ते हैं। इन्हें उच्च धाराओं को संभालना, तापीय स्थिरता प्रदान करना और विद्युत अखंडता बनाए रखना आवश्यक है।

  • UL10269 और UL11627 केबल:
    • पतली दीवार वाली इन्सुलेटेड, अग्निरोधी और कॉम्पैक्ट।
  • XLPE-इन्सुलेटेड केबल्स:
    • उच्च वोल्टेज (1500V डीसी तक) और थर्मल प्रतिरोध।
  • उच्च-वोल्टेज डीसी केबल:
    • बैटरी मॉड्यूल और उच्च वोल्टेज बसों को आपस में जोड़ने के लिए डिज़ाइन किया गया।

  अनुशंसित केबल विनिर्देश

  केबल प्रकार	अनुशंसित मॉडल	आवेदन
  पीवी केबल	EN 50618 H1Z2Z2-K	पी.वी. मॉड्यूल को इन्वर्टर से जोड़ना।
  पीवी केबल	UL 4703 पीवी तार	छत पर स्थापना के लिए उच्च इन्सुलेशन की आवश्यकता होती है।
  ऊर्जा भंडारण केबल	यूएल 10269, यूएल 11627	कॉम्पैक्ट बैटरी कनेक्शन.
  परिरक्षित भंडारण केबल	ईएमआई परिरक्षित बैटरी केबल	संवेदनशील प्रणालियों में हस्तक्षेप को कम करना।
  उच्च वोल्टेज केबल	XLPE-इन्सुलेटेड केबल	बैटरी प्रणालियों में उच्च-धारा कनेक्शन।
  फ्लोटिंग पीवी केबल	AD8 फ्लोटिंग सोलर केबल	जल-प्रवण या आर्द्र वातावरण।

IV. सिस्टम एकीकरण

पी.वी. मॉड्यूल, ऊर्जा भंडारण और इनवर्टर को एक पूर्ण प्रणाली में एकीकृत करें:

1. पीवी प्रणाली: मॉड्यूल लेआउट डिजाइन करें और उचित माउंटिंग सिस्टम के साथ संरचनात्मक सुरक्षा सुनिश्चित करें।
2. ऊर्जा भंडारणवास्तविक समय निगरानी के लिए उचित बीएमएस (बैटरी प्रबंधन प्रणाली) एकीकरण के साथ मॉड्यूलर बैटरी स्थापित करें।
3. हाइब्रिड इन्वर्टरनिर्बाध ऊर्जा प्रबंधन के लिए पी.वी. सरणियों और बैटरियों को इन्वर्टर से जोड़ें।

V. स्थापना और रखरखाव

इंस्टालेशन:

• कार्यस्थल आंकलन: संरचनात्मक अनुकूलता और सूर्य के प्रकाश के संपर्क के लिए छतों या जमीन के क्षेत्रों का निरीक्षण करें।
• उपकरण स्थापना: पी.वी. मॉड्यूल, बैटरी और इनवर्टर को सुरक्षित रूप से माउंट करें।
• सिस्टम परीक्षणविद्युत कनेक्शनों का सत्यापन करें और कार्यात्मक परीक्षण करें।

रखरखाव:

• नियमित निरीक्षणकेबल, मॉड्यूल और इनवर्टर की जांच करें कि उनमें कोई टूट-फूट या क्षति तो नहीं है।
• सफाई: दक्षता बनाए रखने के लिए पी.वी. मॉड्यूल को नियमित रूप से साफ करें।
• दूरस्थ निगरानी: सिस्टम प्रदर्शन को ट्रैक करने और सेटिंग्स को अनुकूलित करने के लिए सॉफ़्टवेयर टूल का उपयोग करें।

VI. निष्कर्ष

एक सुव्यवस्थित आवासीय पीवी-भंडारण प्रणाली ऊर्जा बचत, पर्यावरणीय लाभ और बिजली विश्वसनीयता प्रदान करती है। पीवी मॉड्यूल, ऊर्जा भंडारण बैटरियों, इन्वर्टर और केबल जैसे घटकों का सावधानीपूर्वक चयन प्रणाली की दक्षता और दीर्घायु सुनिश्चित करता है। उचित योजना बनाकर,

स्थापना और रखरखाव प्रोटोकॉल का पालन करके, घर के मालिक अपने निवेश का लाभ अधिकतम कर सकते हैं।