डीज़ल से परे: अफ़्रीकी ऑफ-ग्रिड साइटों पर सोलर-प्लस-बैटरी हाइब्रिड बैकअप

लेख

8 अक्टूबर 2019

उत्तरी नाइजीरिया, नाइजर, माली, बुर्किना फासो, इथियोपिया और तुर्काना में ऑफ-ग्रिड साइटें डीजल पर चलती हैं, जिसमें ईंधन लागत, परिवहन और चोरी के कारण ओपेक्स की काफी खपत होती है। यह लेख तीन टोपोलॉजी को कवर करता है और जब प्रत्येक लागू होता है, तो दैनिक साइकिलिंग के तहत वास्तविक बैटरी जीवन, कम रेटिंग वाला धूल चर, और चार इनपुट के साथ एक पेबैक फॉर्मूला जिसे आप साइट पर माप सकते हैं।

ऑफ-ग्रिड साइट पर एक दिन

उत्तरी नाइजीरिया में कानो और कदुना के आसपास, ग्रामीण नाइजर, माली और बुर्किना फासो में, इथियोपिया के ऊंचे इलाकों में, केन्या के शुष्क तुर्काना क्षेत्र में और जाम्बिया के बाहरी प्रांतों में, एक सामान्य दिन इस तरह चलता है: डीजल जनरेटर शाम होने से पहले शुरू होता है और लगभग 1 से 3 किलोवाट के भार के साथ रात में चलता है; यह रात भर बंद हो जाता है और बैटरी बेसबैंड और ट्रांसमिशन ले जाती है; दिन में बैटरी शाम तक साइट पर चलती रहती है, केवल तभी चार्ज होती है जब ग्रिड पावर कुछ घंटों के लिए आती है। समस्या जनरेटर की नहीं है बल्कि तीन छिपी हुई लागतों की है: साइट पर ईंधन पहुंचाना, जहां मोटरसाइकिल या ऊंट परिवहन की आवश्यकता होती है, पंप की कीमत से दोगुनी से अधिक हो सकती है; ईंधन चोरी, जो कुछ क्षेत्रों में खरीदी गई मात्रा का 10% से 30% तक चलती है; और रखरखाव और ओवरहाल को चलने के घंटे के अनुसार परिशोधित किया जाता है। सौर ऊर्जा का उद्देश्य पर्यावरणीय नहीं है - यह जनरेटर से दिन के समय का भार हटाना और तीनों लागतों में सीधे कटौती करना है।

तीन टोपोलॉजी में से चयन करना

सोलर हाइब्रिड एक डिज़ाइन नहीं बल्कि तीन डिज़ाइन का है और गलत तरीके से चुनने पर रिटर्न दोगुना हो जाता है। पहला है सोलर प्लस बैटरी प्लस डीजल स्टैंडबाय, जिसे सोलर-प्रायोरिटी भी कहा जाता है: पीवी दिन में बैटरी को लोड और चार्ज करता है, बैटरी फुल होने पर कम हो जाती है, और लंबे समय तक बादल छाए रहने या बैटरी खत्म होने के बाद ही डीजल चालू होता है। यह जनरेटर के घंटों को कम करता है और अच्छी वार्षिक विकिरण और दिन-केंद्रित लोड वाली साइटों के लिए उपयुक्त है - उप-सहारा अफ्रीका में सबसे आम विकल्प। दूसरा सौर सहायता के साथ डीजल-प्राथमिक है, जहां पीवी भार का केवल एक हिस्सा, आमतौर पर 30% से 50% वहन करता है, और जनरेटर कम ईंधन खपत पर पहले की तरह चलता है। रेट्रोफ़िट करने में सबसे सरल और पूंजी में सबसे सस्ता, यह अपेक्षाकृत नए जनरेटर के साथ बड़े भार या साइटों के लिए उपयुक्त है। तीसरी शुद्ध सौर प्लस बैटरी है जिसमें कोई जनरेटर नहीं है, यह केवल तभी व्यवहार्य है जहां लोड 500W से कम है और तीन दिनों का बादल छाए रहने का जोखिम स्वीकार्य है। तीनों में निर्णायक कारक विकिरण संसाधन नहीं है, बल्कि लोड वक्र सौर वक्र को कितनी अच्छी तरह ओवरलैप करता है: उच्च ओवरलैप पहले का पक्ष लेता है, कम ओवरलैप दूसरे को सुरक्षित बनाता है।

दैनिक साइकिलिंग के अंतर्गत वास्तविक बैटरी जीवन

सोलर हाइब्रिड में बैटरी हर दिन एक पूरा चक्र पूरा करती है, जो फ्लोट स्टैंडबाय जैसा कुछ नहीं है और यहीं पर कई परियोजनाएं विफल हो जाती हैं - वे एक फ्लोट बैटरी निर्दिष्ट करते हैं और इसे दो साल में बदल देते हैं। चयन तीन अंकों पर निर्भर करता है, नेमप्लेट की क्षमता पर नहीं। सबसे पहले, चक्र जीवन, और विशेष रूप से निर्वहन की एक बताई गई गहराई पर जीवन चक्र; सौर प्रणालियाँ आमतौर पर 50% से 70% डीओडी पर चलती हैं, इसलिए उस बैंड में डेटा मांगें। दूसरा, चार्ज स्वीकृति: पीवी चार्जिंग शक्ति विकिरण के साथ बदलती रहती है, सुबह और देर दोपहर में करंट कम होता है, और क्या बैटरी कम करंट पर प्रभावी ढंग से अवशोषित कर सकती है या नहीं यह दैनिक ऊर्जा वसूली को निर्धारित करता है। लेड-कार्बन श्रृंखला (एलएलसी, 300-1,000एएच, छह मॉडल) लगभग 30% बेहतर चार्ज स्वीकृति के साथ पीएसओसी ड्यूटी में पारंपरिक उत्पाद के चक्र जीवन का चार से पांच गुना प्रदान करती है, और इसे ठीक इसी के लिए डिज़ाइन किया गया है। तीसरा, उच्च तापमान व्यवहार: 40 डिग्री सेल्सियस से ऊपर कैबिनेट तापमान अफ्रीका में नियमित है, इसलिए तापमान के लिए चक्र जीवन को सही किया जाना चाहिए। डीप-साइकिल श्रृंखला (एफटीसी, 100-170एएच, 1,500 चक्र या अधिक) भी छोटी और मध्यम क्षमता पर एक ध्वनि विकल्प है।

धूल: कम मूल्यांकित चर

साहेल और शुष्क पूर्वी अफ़्रीका में, धूल को बहुत कम आंका गया है। सबसे पहले, गंदा करना: कांच पर धूल की प्रत्येक परत संप्रेषण को कई प्रतिशत अंकों तक कम कर देती है, और धूल भरी आंधी के बाद सरणी को इतना मोटा कवर किया जा सकता है कि आउटपुट आधा हो सकता है। नाइजर, माली और चाड में, सफाई न करने पर वार्षिक उपज का 20% से अधिक खर्च हो सकता है। दूसरा, थर्मल: बैकशीट पर धूल गर्मी अस्वीकृति में बाधा डालती है, सेल तापमान बढ़ाती है और दक्षता में कटौती करती है, जिससे नुकसान बढ़ जाता है। तीसरा, यांत्रिक और विद्युत: जंक्शन बक्से और कनेक्टर्स में प्रवेश करने वाली धूल खराब संपर्क और आर्क जोखिम का कारण बनती है, और इन्वर्टर वायु पथ में धूल शीतलन को अवरुद्ध करती है। चार डिज़ाइन प्रतिक्रियाएं अनुसरण करती हैं: सरणी झुकाव बढ़ाएं ताकि धूल अधिक आसानी से उड़ जाए या धुल जाए; उच्च प्रवेश रेटिंग वाले जंक्शन बक्से और कनेक्टर निर्दिष्ट करें; प्राकृतिक रूप से ठंडा इनवर्टर का उपयोग करें या धूल फिल्टर फिट करें और उन्हें निरीक्षण मार्ग में जोड़ें; और सफाई को ओ एंड एम अनुबंध में एक परिभाषित आवृत्ति के साथ शामिल करें - धूल के मौसम में मासिक, अन्यथा त्रैमासिक - 'आवश्यकतानुसार' के बजाय।

पेबैक की गणना

पेबैक के लिए किसी जटिल मॉडल की आवश्यकता नहीं है, केवल चार इनपुट हैं और इन चारों को साइट पर मापा जा सकता है। सबसे पहले, वर्तमान वार्षिक डीजल लागत: औसत दैनिक खपत लीटर में × 365 × परिवहन सहित ईंधन की कीमत। वितरित मूल्य का उपयोग करें, जेटी मूल्य का नहीं। दूसरा, रेट्रोफिट के बाद डीजल की लागत: जनरेटर के चलने के घंटों में कमी के आधार पर, जो सौर-प्राथमिकता वाले डिज़ाइनों के लिए आम तौर पर मूल के 20% से 40% तक होती है। तीसरा, वार्षिक पीवी उपज: केडब्ल्यूपी में सरणी क्षमता × स्थानीय समतुल्य चरम सूर्य घंटे × 365 × सिस्टम दक्षता 0.75 से 0.8 × मिट्टी और क्षरण कारक 0.85 से 0.9। चौथा, मॉड्यूल, माउंटिंग, नियंत्रक, बैटरी, परिवहन और स्थापना सहित कुल निवेश। पेबैक = निवेश ÷ (पूर्व-रेट्रोफिट वार्षिक डीजल लागत - पोस्ट-रेट्रोफिट वार्षिक डीजल लागत - वार्षिक रखरखाव लागत)। सबसे अधिक बढ़ा-चढ़ाकर बताया गया इनपुट तीसरा है: लोग आदर्श सूर्य घंटों का उपयोग करते हैं और गंदगी और क्षरण को भूल जाते हैं। रूढ़िवादी गुणांक लें और आपके द्वारा गणना की जाने वाली वापसी वह है जिसे वास्तव में वितरित किया जा सकता है।

सरणी और बैटरी को एक साथ आकार देना

सौर हाइब्रिड डिज़ाइन में दो सबसे आम त्रुटियाँ एक कम आकार की सरणी और एक कम आकार की बैटरी हैं, और वे आम तौर पर एक साथ होती हैं। सिद्धांत तीन चरणों में बादल छाए रहने की अवधि को बाधा के रूप में और दैनिक ऊर्जा संतुलन को उद्देश्य के रूप में मानना ​​है। सबसे पहले, दैनिक खपत: किलोवाट × 24 घंटे में लोड, जहां दिन और रात का भार अलग-अलग होता है, वहां अलग से गणना की जाती है। दूसरा, औसत दैनिक पीवी उपज: केडब्ल्यूपी में सरणी क्षमता × समतुल्य चरम सूर्य घंटे × 0.75 से 0.8 की सिस्टम दक्षता × 0.85 का मृदा कारक। वह परिणाम दैनिक खपत से अधिक होना चाहिए, आम तौर पर मौसमी बदलाव, मॉड्यूल गिरावट और कभी-कभी छायांकन को कवर करने के लिए 20% से 30% हेडरूम के साथ। तीसरा, बैटरी क्षमता: दैनिक खपत × बादल छाए रहने वाले दिन ÷ डिस्चार्ज की गहराई, स्थानीय मौसम रिकॉर्ड से लिए गए बादल छाए हुए दिनों के साथ - सहेल में दो से तीन, पूर्वी अफ्रीकी हाइलैंड्स पर एक और। तीन चरणों के बाद, एक रिवर्स जांच चलाएं: सबसे लंबे समय तक बादल छाए रहने की अवधि के अंत में, अवशिष्ट बैटरी क्षमता 20% से नीचे नहीं गिरनी चाहिए, अन्यथा जनरेटर की शुरुआत स्पष्ट रूप से बढ़ जाएगी और हाइब्रिड का अर्थशास्त्र गायब हो जाएगा। वह जाँच अक्सर छोड़ दी जाती है, फिर भी यह इस बात का एकमात्र कठिन संकेतक है कि अनुपात सही है या नहीं। एक और विवरण जो अक्सर छूट जाता है वह है सरणी झुकाव: धूल भरे क्षेत्रों में, इष्टतम पीढ़ी के झुकाव से परे 5 से 10 डिग्री जोड़ने से धूल अधिक आसानी से उड़ती है और समय के साथ अधिक उपज देती है। View Telecom Backup Power Selection