Technical Performance and Probabilistic Energy Yield Assessment of a 620 MWp Bifacial Grid-Connected Photovoltaic Power Plant in an Area Located in the Eastern Part of the Absheron Peninsula of Azerbaijan

सूर्य एक विशाल, विश्वसनीय इंजन है, लेकिन आधुनिक ग्रिड को शक्ति देने के लिए इसकी ऊर्जा को पकड़ने के लिए केवल खेतों में पैनल रखने से अधिक की आवश्यकता होती है। इसके लिए इस बात की सटीक समझ चाहिए कि प्रकाश सतह से कैसे टकराता है, वह प्रकाश बिजली में कैसे बदलता है, और आसपास का वातावरण परिणाम को कैसे बदल देता है। बड़े पैमाने पर सौर ऊर्जा की दुनिया में, इंजीनियरों को यह भविष्यवाणी करनी होती है कि एक वर्ष में एक संयंत्र कितनी ऊर्जा उत्पन्न करेगा, जिसमें सूर्य के कोण से लेकर कांच पर जमने वाली धूल तक सब कुछ शामिल है। यह विशेष रूप से नए, अधिक जटिल प्रणालियों के लिए सच है जो दोनों तरफ से प्रकाश पकड़ने में सक्षम पैनलों का उपयोग करती हैं, जिन्हें बाइफेशियल (bifacial) मॉड्यूल कहा जाता है। ये पैनल जमीन से परावर्तित होने वाले सूर्य के प्रकाश को भी संचित कर सकते हैं, लेकिन उनका प्रदर्शन मिट्टी के रंग, पैनलों की ऊंचाई और पंक्तियों के बीच की दूरी पर बहुत निर्भर करता है। इससे पहले कि एक भी तार ग्रिड से जोड़ा जाए, डेवलपर्स संयंत्र के आउटपुट का पूर्वानुमान लगाने के लिए विस्तृत कंप्यूटर सिमुलेशन चलाते हैं, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि परियोजना आर्थिक रूप से सुदृढ़ और तकनीकी रूप से व्यवहार्य है।

हाल ही में एक अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने अज़रबैजान के अबशेरॉन प्रायद्वीप के पूर्वी हिस्से में एक प्रस्तावित विशाल सौर फार्म पर इस कठोर पूर्वानुमान पद्धति को लागू किया। यह क्षेत्र, एक निचला तटीय मैदान है, जिसे एक ऐसे प्रोजेक्ट के लिए चुना गया था जिसे सैकड़ों हजारों घरों को बिजली देने के लिए पर्याप्त बिजली उत्पन्न करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। टीम ने 620 मेगावाट की क्षमता वाले एक संयंत्र का मॉडल बनाने के लिए परिष्कृत सॉफ़्टवेयर का उपयोग किया, जो आकार में इसे इस क्षेत्र के सबसे बड़े सौर प्रतिष्ठानों में से एक बनाता है। डिज़ाइन में जमीन पर लगे बाइफेशियल पैनलों का एक क्षेत्र शामिल था, जिन्हें दिन भर सूर्य के संपर्क को अधिकतम करने के लिए दक्षिण की ओर झुकाया गया था। महत्वपूर्ण रूप से, शोधकर्ताओं ने संयंत्र के बनने का इंतजार नहीं किया, न ही उन्होंने किसी चालू सुविधा का विश्लेषण किया; इसके बजाय, उन्होंने पूरे सिस्टम का एक 'डिजिटल ट्विन' बनाने के लिए PVsyst सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके एक एकल सिमुलेशन समीक्षा आयोजित की। उन्होंने इस मॉडल में ऐतिहासिक मौसम डेटा और उपकरणों के विशिष्ट विवरण डाले ताकि चलते हुए संयंत्र के प्रदर्शन का ऑडिट करने के बजाय, संचालन के एक पूर्ण वर्ष का अनुकरण किया जा सके।

सिमुलेशन ने एक अत्यधिक कुशल प्रणाली की तस्वीर पेश की। पहले सिम्युलेटेड वर्ष के अंत तक, आभासी संयंत्र द्वारा राष्ट्रीय ग्रिड में 886.81 गीगावाट-घंटे बिजली इंजेक्ट करने की भविष्यवाणी की गई थी। इसे समझने के लिए, संयंत्र से प्रत्येक स्थापित क्षमता के प्रति 1,430 किलोवाट-घंटे ऊर्जा उत्पन्न होने की उम्मीद थी। यह उच्च आउटपुट स्थान की मजबूत धूप और संयंत्र के लेआउट की सावधानीपूर्वक इंजीनियरिंग का परिणाम है। पैनलों को एक विशिष्ट अंतराल के साथ पंक्तियों में व्यवस्थित किया गया था ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि एक पंक्ति की छाया अगली पंक्ति पर बहुत लंबे समय तक न पड़े, यह एक ऐसा संतुलन है जो सिस्टम को छाया के कारण नुकसान उठाए बिना प्रकाश कैप्चर करने की अनुमति देता है। कंप्यूटर मॉडल ने दिखाया कि संयंत्र लगभग 90 प्रतिशत के प्रदर्शन अनुपात (performance ratio) के साथ काम करेगा, जिसका अर्थ है कि सिस्टम गर्मी, वायरिंग प्रतिरोध या अन्य अक्षमताओं के कारण अपने सैद्धांतिक अधिकतम की तुलना में बहुत कम ऊर्जा खोता है।

इस डिज़ाइन की एक प्रमुख विशेषता बाइफेशियल पैनलों का उपयोग है, जो अपने पिछले हिस्से के साथ-साथ सामने के हिस्से से भी बिजली उत्पन्न कर सकते हैं। इस सिमुलेशन में, पैनलों के नीचे की जमीन ने एक परावर्तक के रूप में कार्य किया, जो सूर्य के प्रकाश को मॉड्यूल के पीछे की ओर उछालकर भेजती है। शोधकर्ताओं ने पाया कि इस प्रभाव ने कुल एकत्रित ऊर्जा में 9.2 प्रतिशत का शुद्ध लाभ जोड़ा। यह लाभ स्वतः नहीं था; यह इस बात पर निर्भर था कि जमीन में एक निश्चित परावर्तनशीलता हो और पैनलों को प्रकाश के पीछे पहुँचने के लिए 1.6 मीटर की विशिष्ट ऊंचाई पर लगाया गया हो। मॉडल ने इस तथ्य को भी ध्यान में रखा कि पैनल गर्मियों में गर्म हो जाएंगे, जो उनकी दक्षता को थोड़ा कम कर देता है, और धूल सतह पर जमा होगी, जिसके लिए आउटपुट में मामूली कमी की आवश्यकता होगी। इन वास्तविक दुनिया के कारकों के बावजूद, सिस्टम उल्लेखनीय रूप से मजबूत रहा, कंप्यूटर ने दिखाया कि पैनलों को इनवर्टर (जो बिजली को परिवर्तित करने वाले उपकरण हैं) के कारण बहुत कम ऊर्जा का नुकसान होगा, क्योंकि इनवर्टर पैनलों द्वारा उत्पन्न कुल शक्ति से थोड़े छोटे हैं।

चूंकि मौसम साल दर साल बदलता रहता है, इसलिए वार्षिक उत्पादन के लिए एक एकल संख्या निवेशकों और ऋणदाताओं के लिए पर्याप्त नहीं है जिन्हें यह जानने की आवश्यकता होती है कि सबसे खराब स्थिति क्या हो सकती है। इसलिए, शोधकर्ताओं ने यह अनुमान लगाने के लिए एक सांख्यिकीय पद्धति लागू की कि कम धूप वाले वर्ष में उत्पादन में कितनी गिरावट आ सकती है। उन्होंने गणना की कि 90 प्रतिशत संभावना है कि संयंत्र किसी भी दिए गए वर्ष में कम से कम 836.9 गीगावाट-घंटे बिजली पैदा करेगा, और 95 प्रतिशत संभावना है कि यह कम से कम 822.9 गीगावाट-घंटे बिजली पैदा करेगा। ये आंकड़े एक सुरक्षा मार्जिन प्रदान करते हैं, यह सुनिश्चित करते हैं कि यदि सूरज औसत वर्ष की तुलना में कम उदार भी हो, तो भी संयंत्र अपने वित्तीय दायित्वों को पूरा करने के लिए पर्याप्त बिजली उत्पन्न करेगा। अध्ययन ने यह भी रेखांकित किया कि उपकरणों का विशिष्ट मिश्रण, जिसमें इनवर्टर का चयन और विद्युत केबलों का लेआउट शामिल है, नुकसान को कम रखने के लिए अनुकूलित किया गया था, जिससे सिस्टम केवल एक अंश प्रतिशत ऊर्जा बर्बाद करता है क्योंकि पैनलों द्वारा उत्पन्न शक्ति इनवर्टर द्वारा तुरंत संभाली जाने वाली शक्ति से अधिक होती है।

अध्ययन के लेखक ने सावधानीपूर्वक नोट किया कि ये परिणाम एक एकल कंप्यूटर सिमुलेशन पर आधारित हैं, न कि चलते हुए पावर प्लांट के मापों पर। हालांकि संख्याएं उत्साहजनक हैं, वे जमीन की स्थितियों, पैनलों की स्वच्छता और उपकरणों के व्यवहार के बारे में धारणाओं पर निर्भर करती हैं जिनका अभी तक क्षेत्र में परीक्षण नहीं किया गया है। यह अध्ययन एक ब्लूप्रिंट के रूप में कार्य करता है, जो दिखाता है कि डिज़ाइन सुदृढ़ है और स्थान उपयुक्त है, लेकिन यह यह भी बताता है कि इन नंबरों की अंतिम पुष्टि तभी होगी जब संयंत्र बनाया जाएगा और संचालित होगा। शोधकर्ताओं ने पहचान की कि वास्तविक मिट्टी का रंग, धूल की वास्तविक मात्रा और सटीक विद्युत कनेक्शनों को सत्यापित करने की आवश्यकता होगी ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि संयंत्र बिल्कुल वैसा ही प्रदर्शन करे जैसा कि डिजिटल मॉडल भविष्यवाणी करता है। तब तक, सिमुलेशन एक मजबूत संकेतक बना हुआ है कि अबशेरॉन प्रायद्वीप का यह कोना स्वच्छ ऊर्जा के एक प्रमुख स्रोत की मेजबानी करने के लिए उपयुक्त है, जो उच्च दक्षता और न्यूनतम अपव्यय के साथ ग्रिड को विश्वसनीय बिजली प्रदान करने में सक्षम है।