Saturday, August 1, 2015

சூரிய ஒளி மின்சாரம் - புத்தக வடிவம். பகுதி 4


பகுதி.2

சோலார் பவர் சிஸ்டம்.


             சோலார் பவர் (Solar Power) எனப்படும் சூரிய ஒளி மின்சாரம் நம் மின்சார தேவையை பூர்த்தி செய்ய இயற்கையால் கொடுக்கப்பட்ட அன்பளிப்பு என்றால் மிகையாகாது. உலக நாடுகளிலேயே வருடத்தில் அதிக நாட்கள், ஒவ்வொரு நாளும் அதிக மணி நேரங்கள் சூரிய ஒளி கிடைக்கும் விரல் விட்டு எண்ணக்கூடிய நாடுகளில் இந்தியாவும் ஒன்று. அதிலும் குறிப்பாக தமிழ்நாட்டில் அதிகப்படியான சூரிய ஒளி கிடைக்கிறது. சூரிய ஒளியை சோலார் பேனலின் மீது விழச்செய்து, அதில் உற்பத்தியாகும் டி.சி கரண்டை(DC Current) பேட்டரியில் சேமித்து வைத்துக் கொள்ளலாம். நமக்கு மின்சாரம் தேவைப்படும் பொழுது டிசி மின்சாரத்தை இன்வெர்ட்டர் எனப்படும் சாதனத்தில் செலுத்தி 230 வோல்ட் ஏசி மின்சாரமாக மாற்றி உபயோகப்படுத்தலாம்.

சூரிய ஒளியை நமக்கு தேவையான 230 வோல்ட் ஏசி மின்சாரமாக மாற்றி தரும் அமைப்பை சோலார் பவர் சிஸ்டம் என அழைக்கிறோம். இந்த சிஸ்டத்தில் சோலார் பேனல், சார்ஜ் கண்ட்ரோலர், பாட்டரி, டிசி-ஏசி இன்வெர்ட்டர் ஆகிய நான்கு சாதனங்கள் உண்டு. கீழே உள்ள படம் 8-ஐ பார்க்கவும்.



சோலார் பேனலில் உற்பத்தியாகும் டி.சி மின்சாரம் சார்ஜ் கண்ட்ரோலர் வழியாக செல்லும் பொழுது, பேட்டரியை சார்ஜ் செய்ய தேவையான அளவிற்கு அது கட்டுப்படுத்தப்பட்டு பேட்டரியில் சேமிக்கப்படுகிறது. பேட்டரியிலிருந்து மின்சாரம் இன்வெர்ட்டருக்கு அனுப்பப்பட்டு, நமக்கு தேவைப்படும் 230 வோல்ட் ஏ.சி மின்சாரமாக மாறி வெளி வருகிறது. இனி சோலார் பேனலை பற்றி விரிவாக பார்க்கலாம். சோலார் பேனல், போட்டோவோல்டைக் மாடுல்ஸ் (Photovoltaic modules - PV) எனவும் அழைக்கப்படும். இது பல சோலார் செல்களை ஒன்றாக இணைத்து நமக்கு தேவையான மின் அழுத்தம் மற்றும் சக்தி (Watt) தரக்கூடியதாக உருவாக்கப்பட்ட அமைப்பு ஆகும். இது சூரிய ஒளி படும்படி வெளிப்புறம் நிரந்தரமாக வைக்கப்படுவதால் மழை, வெயில் மற்றும் தூசி இவைகளினால் பாதிப்படையாதவாறு வடிவமைக்கப்பட்டு இருக்கும். இதன் ஆயுட்காலம் சுமார் 25 ஆண்டுகளுக்கு மேல் என்பதால் நீடித்து உழைக்குமாறுதயார் செய்யப்படுகிறது. சோலார் பேனல்களை பற்றி பின் விரிவாக பார்க்கலாம். 
3.சோலார்செல்(Solar Cell)

சோலார் செல் சிலிகான் எனப்படும் தாது பொருளால் உருவாக்கப்படுகிறது. இது இயற்கையாகவே மணலில் கலந்திருக்கும் பொருளாகும். சோலார் செல் பல அளவுகளில் தயாரிக்கப்படுகிறது. அவற்றின் அளவும் சக்தியும் திறனை(EFFICIENCY) பொருத்து சிறிது மாறும். ஒரு சதுர மீட்டர் பரப்பில் விழும் சூரிய ஒளியில் ஒரு மணி நேரத்தில் ஒரு கிலோ வாட் (1000 வாட்) மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்ய தேவையான புரோட்டான் உள்ளது. முழு திறன் அல்லது நூறு சதவிகித திறன் என்பது 1 kW/m2 or 100 mW/cm2ஆகும். அதாவது ஒரு சதுர மீட்டர் பரப்பு கொண்ட சோலார் செல் ஒரு கிலோ வாட் மின்சாரத்தை (அல்லது ஒரு சதுர செண்டி மீட்டர் செல் 100 மில்லி வாட் மின்சாரத்தை) உற்பத்தி செய்ய வேண்டும்.

உதாரணத்திற்கு 6” x 6” செல்லை எடுத்துக்கொள்வோம். அது 15.6 மி.மீ × 15.6 மி.மீ அளவு கொண்டது. அதன் பரப்பளவு 243.36 (15.6 × 15.6) சதுர செ.மீ. ஓரு சதுர செ.மீட்டருக்கு 100 மில்லி வாட். எனவே இந்த செல் 24.33 வாட் மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்யும் திறன் கொண்டதாக இருக்க வேண்டும். ஆனால் சராசரியாக நான்கு வாட் உற்பத்தி செய்யும். எனவே இந்த செல்லின் திறன் 16.5% (4 ÷ 24.33 × 100)ஆகும். தற்பொழுது தயாரிக்கப்படும் செல்களின் திறன் அதிக பட்சம் ± 22.5% ஆகும். பரப்பளவுகளுக்கு ஏற்ப அதன் சக்தி (power) இருக்கும். ஆனால் அவற்றின் மின் அழுத்தம் (volt) மாறாது. அது ± 0.5 வோல்ட்டாகவே இருக்கும். உதாரணத்திற்கு மாறுபட்ட அளவுகள் கொண்ட செல்லை எடுத்துக்கொள்வோம். 6” x 6” அளவுள்ளசெல், உத்தேசமாக 4 வாட்சக்திகொண்டது. அதன் மின்அழுத்தம் ± 0.5V ஆகும். 6”× 3” அளவு உள்ள செல்லின் சக்தி ± 2 வாட்ஆகும். அதன் மின்அழுத்தம் ± 0.5V ஆகும்.

சோலார் செல்லின் வெளித்தோற்றம் எப்படி இருக்கும் என்பதை படம்-9 காட்டுகிறது. மல்டி பஸ்பார் டெக்னாலஜியின் படி 2 பஸ் பார் (BUS BAR)மாடல், 3 பஸ் பார்செல்கள் தயாரிக்கப்படுகிறது. படத்தில் காட்டப்பட்டிருக்கும் 3 பஸ் பார் செல்லின் அளவு 6” x 6” ஆகும். முதலில் உள்ளது செல்லின் முன் பக்க தோற்றத்தையும், அடுத்து உள்ளது செல்லின் பின் பக்க தோற்றத்தையும் காட்டுகிறது. முன்பக்கத்தில் 3 வெள்ளை நிற கோடுகள் இருக்கிறது. இது உலோகத்திலான நெகடிவ் முனையாகும். இது பஸ்பார் என அழைக்கப்படும். பின் பக்கத்தில் மூன்று பாசிடிவ் பஸ் பார்கள் உள்ளது. சில கம்பெனிகள் பின் பக்கத்தில் வரிசையாக சதுர வடிவிலான உலோக தகடுகளை பொருத்தியிருப்பார்கள். இவற்றை டேப்பிங் வயர் மூலம் பஸ்பாராக இணைக்க வேண்டும். இது உலோகத்திலான பாசிடிவ் முனைகளாகும்.சோலார் செல்கள் 156mmx156mm (6” x 6”), 130mmx130mm (5” x 5”), 110mmx110mm (4.3” x  4.3”) என்ற அளவுகளில் தயாரிக்கப்படுகிறது. சோலார் செல் மோனோ கிரிஸ்டலைன், பாலிகிரிஸ்டலைன் என இரு வகைப்படும். அடிப்படையில் இவற்றின் செயல்பாடுகள் ஒன்றாக இருந்தாலும் சூரிய ஒளியை மின்சாரமாக மாற்றுவதில் மோனோ கிரிஸ்டலைன் செல்கள் பாலிகிரிஸ்டலைன் செல்களை விட சிறிது சக்தி அதிகமானவை. 
சோலார் செல்கள் பல அடுக்குகளை கொண்டது. சோலார் செல்லில் கரு நிற ஊதா அல்லது கருப்பு நிறத்தில் உள்ளது முன்பக்கம் ஆகும். படம் – 10 ஐபார்க்கவும்.

 

இதன் மேற்பரப்பில் Anti-Reflection Coat பூசப்பட்டிருக்கும். இது சோலார் செல்லின் மீது விழும் சூரிய ஒளி கதிர்களை சிதற விடாமல் உட்புறம் அனுப்பும். இதன் கீழ் பக்கம் வரிசையாக Negative contact (electrode), Negative Type Semiconductor, Positive Type Semiconductor, Positive contact (electrode)என அடுக்குகளாக இருக்கும். பாசிடிவ் எலெக்ரோடு என்பதை பாசிடிவ் முனை எனவும், நெகடிவ் எலெக்ரோடு என்பதை நெகடிவ் முனை என்ற அளவிற்கு இந்த இரண்டை மட்டும் நாம் புரிந்து கொண்டால் போதும். இது செயல்படும் முறையை பார்க்கலாம். சோலார் செல்லின் மீது சூரிய ஒளிக்கதிர்கள் விழும் பொழுது, ஆண்டி ரிப்ளெக்சன் பூச்சானது அதை சிதற விடாமல் உள்ளே அனுப்பும். அவ்விதம் அனுப்பப்படும் கதிர்கள் உள்ளே சென்று டிசி மின்சாரமாக மாறி நெகடிவ் எலெக்ரோடு மூலம் நெகடிவ், பாசிடிவ் எலெக்ரோடு மூலம் பாசிடிவ் என வெளிவரும். சோலார் செல்கள் அனைத்தும்± 0.5V மின் அழுத்தம் உடையதாக இருக்கும்.

நமக்கு தேவையான சக்தி மற்றும் மின் அழுத்தம் கிடைக்கும் வகையில் எப்படி பல சோலார் செல்களை இணைப்பது என்பதை பார்க்கலாம். ஏற்கனவே நாம் ஓம்ஸ் விதியின் பிரகாரம் (OHMS LAW) சோலார் செல்களை பேரலில் இணைத்தால் அதன் ஆம்பியர், மொத்த சோலார் செல்களுடைய கரண்ட்டின் (ஆம்பியரின்) கூட்டு தொகையாக மாறும். பல சோலார் செல்களை சீரியஸ்-ல் இணைத்தால் அதனுடைய வோல்ட், மொத்த சோலார் செல்களின் மின் அழுத்தத்தின் கூட்டுத் தொகையாக மாறும் என்பதை அறிந்து உள்ளோம்.

நமக்கு 12 வோல்ட் சோலார் பேனல் தேவை என வைத்து கொள்வோம். ஒரு செல்லின் மின்அழுத்தம் 0.5V என பார்த்தோம். ஆனால் அது பகல் நேரம் முழுவதும் 0.5 வோல்ட்டாக இருக்காது. நல்ல பிரகாசமான சூரிய ஒளியில் 0.5V –க்கு அதிகமாகவும் சூரிய ஒளி குறைவாக இருக்கும் பொழுது 0.5 வோல்ட்டுக்கு குறைவாகவும் இருக்கும். 24 செல்களை சீரியஸ்-ல் இணைத்தால் அது 12V மின் அழுத்தத்தை தர வேண்டும். மேலே கூறப்பட்ட காரணத்தால் குறைவாகவே இருக்கும். எனவே 36 செல்கள் சீரியஸ்-ல் இணைக்கப்படும். எந்த விதமான லோடும்(LOAD) இணைக்கப்படாத நிலையில் 21 வோல்ட் ஆக இருக்கும். இது OPEN CIRCUIT VOLTAGE என சொல்லப்படும். அதிகபட்ச சூரிய ஒளி விழும் பொழுது இது 17 வோல்ட்டாக இருக்கும். சூரிய வெளிச்சம் குறையும் பொழுதும், லோடு எனப்படும் பேட்டரியை இணைக்கும் பொழுதும் மேலும் குறையும். எனவே 12 வோல்ட் பேனலுக்கு 36 செல்கள் இணைக்கப்படுகிறது. 36 செல்களை சீரிஸ்சில் இணைக்கும் பொழுது ஓபன் சர்கியூட் வோல்ட்டேஜ் உத்தேசமாக 21 வோல்ட் ஆகவும், அதிகபட்ச பவரை (வாட்) தரும்பொழுது (Votagae at Maximum Power) 17 வோல்ட் ஆக இருக்கும். கீழே 5”x5” அளவுள்ள செல்லின் விபரங்களை கீழே கொடுத்துள்ளேன். இது செல் உற்பத்தி செய்யும் நிறுவனம் கொடுத்துள்ள விபரங்கள் ஆகும்.

Specifcation:
Open circuit voltage (Voc): 0.604 - 0.623 V.
Close circuit current Isc: 4.881 - 5.300 A
Maximum power voltage (Vmax): 0.473 - 0.528 V
Maximum power current (Imax): 4.429 - 4.924 A
Power: 2.1-2.6 watts Efficiency: 14% - 17.5%
Dimension: 125 mm X 125 mm, or 5X5 In.
இதில் அடிக்கோடிட்ட “ Maximum power voltage V max: 0.473 - 0.528 V ”என்பதை பார்க்கவும். இதன் பொருள் என்னவென்றால், அதிகபட்சமாக பவரை கொடுக்கும் பொழுது 0.473 வோல்ட் முதல் 0.5.28 வோல்ட் வரை செல்லின் மின்அழுத்தம் இருக்கும். அதைப்போலவே அதனுடைய திறன் 2.1 வாட்ஸ் – 2.6 வாட்ஸாக இருக்கும் என்பதாகும். இந்த செல்களை பயன்படுத்தி 36 செல்கள் கொண்ட பேனல் தயாரிப்பதாக வைத்துக்கொள்வோம். அதன் Vmax = 36×(0.473-0.528)V = 17.028V-19.008V. Voc= 36×(0.604 – 0.623)V = 21.744V – 22.428V


மீண்டும் சந்திப்போம்.........


1 comment: