فوٹو وولٹک پاور جنریشن ایک ٹیکنالوجی ہے جو سیمی کنڈکٹر انٹرفیس کے فوٹو وولٹک اثر کو بروئے کار لا کر روشنی کی توانائی کو براہ راست برقی توانائی میں تبدیل کرتی ہے۔ اس ٹیکنالوجی کا کلیدی عنصر سولر سیل ہے۔ شمسی خلیوں کے سلسلہ وار جڑنے کے بعد، انہیں پیک کیا جا سکتا ہے اور ایک بڑے رقبے پر مشتمل سولر سیل ماڈیول بنانے کے لیے محفوظ کیا جا سکتا ہے، اور پھر پاور کنٹرولرز اور دیگر اجزاء کے ساتھ مل کر فوٹو وولٹک پاور جنریشن ڈیوائس بنائی جا سکتی ہے۔
1 فوٹوولٹک اثر
اگر روشنی کسی سولر سیل سے ٹکراتی ہے اور روشنی انٹرفیس کی تہہ پر جذب ہو جاتی ہے، تو کافی توانائی کے ساتھ فوٹون P-type اور N-type سلکان دونوں میں covalent بانڈز سے الیکٹرانوں کو اکسا سکتے ہیں، جس کے نتیجے میں الیکٹران ہول کے جوڑے بنتے ہیں۔ انٹرفیس کی تہہ کے قریب الیکٹران اور سوراخ دوبارہ ملاپ سے پہلے خلائی چارجز کے برقی فیلڈ اثر سے ایک دوسرے سے الگ ہو جائیں گے۔ الیکٹران مثبت چارج شدہ N خطے کی طرف اور سوراخ منفی چارج شدہ P خطے کی طرف بڑھتے ہیں۔ انٹرفیس پرت کے ذریعے چارج علیحدگی P اور N خطوں کے درمیان ظاہری طور پر قابل پیمائش وولٹیج پیدا کرے گی۔ اس وقت، الیکٹروڈ کو سلکان ویفر کے دونوں اطراف میں شامل کیا جا سکتا ہے اور ایک وولٹ میٹر سے منسلک کیا جا سکتا ہے. کرسٹل لائن سلکان سولر سیلز کے لیے، اوپن سرکٹ وولٹیج کی عام قدر 0.5 سے 0.6V ہے۔ انٹرفیس کی تہہ پر روشنی سے جتنے زیادہ الیکٹران ہول جوڑے پیدا ہوتے ہیں، موجودہ بہاؤ اتنا ہی زیادہ ہوتا ہے۔ انٹرفیس کی تہہ سے جتنی زیادہ ہلکی توانائی جذب ہوتی ہے، انٹرفیس کی تہہ اتنی ہی بڑی ہوتی ہے، یعنی سیل کا رقبہ، اور شمسی خلیے میں بننے والی کرنٹ اتنی ہی زیادہ ہوتی ہے۔
2. اصول
سورج کی روشنی سیمی کنڈکٹر pn جنکشن پر چمکتی ہے تاکہ ایک نیا سوراخ الیکٹران جوڑا بن سکے۔ pn جنکشن الیکٹرک فیلڈ کے عمل کے تحت، سوراخ n ریجن سے p ریجن میں بہتے ہیں، اور الیکٹران p ریجن سے n ریجن کی طرف بہتے ہیں۔ سرکٹ آن ہونے کے بعد، ایک کرنٹ بنتا ہے۔ اس طرح فوٹو الیکٹرک اثر شمسی خلیات کام کرتے ہیں۔
شمسی توانائی سے بجلی پیدا کرنے کے دو طریقے ہیں، ایک ہلکی گرمی سے بجلی کی تبدیلی، اور دوسرا روشنی بجلی کی براہ راست تبدیلی۔
(1) ہلکی حرارت سے بجلی کی تبدیلی کا طریقہ شمسی تابکاری سے پیدا ہونے والی حرارتی توانائی کا استعمال کرکے بجلی پیدا کرتا ہے۔ عام طور پر، سولر کلیکٹر جذب شدہ تھرمل توانائی کو ورکنگ میڈیم کی بھاپ میں تبدیل کرتا ہے، اور پھر بجلی پیدا کرنے کے لیے بھاپ ٹربائن چلاتا ہے۔ سابقہ عمل روشنی سے حرارت میں تبدیلی کا عمل ہے۔ مؤخر الذکر عمل حرارت سے بجلی کی تبدیلی کا عمل ہے، جو عام تھرمل پاور جنریشن جیسا ہی ہے۔ سولر تھرمل پاور جنریشن کا نقصان یہ ہے کہ کارکردگی بہت کم اور لاگت زیادہ ہے۔ اندازہ ہے کہ اس کی سرمایہ کاری کم از کم عام تھرمل پاور جنریشن سے زیادہ ہے۔ پاور اسٹیشن 5 سے 10 گنا زیادہ مہنگے ہیں۔
(2) روشنی سے بجلی کی براہ راست تبدیلی کا طریقہ یہ طریقہ شمسی تابکاری کی توانائی کو براہ راست برقی توانائی میں تبدیل کرنے کے لیے فوٹو الیکٹرک اثر کا استعمال کرتا ہے۔ روشنی سے بجلی کی تبدیلی کا بنیادی آلہ شمسی خلیات ہیں۔ سولر سیل ایک ایسا آلہ ہے جو فوٹو وولٹک اثر کی وجہ سے سورج کی روشنی کی توانائی کو براہ راست برقی توانائی میں تبدیل کرتا ہے۔ یہ ایک سیمی کنڈکٹر فوٹوڈیوڈ ہے۔ فوٹوڈیوڈ پر جب سورج چمکتا ہے تو فوٹوڈیوڈ سورج کی روشنی کو برقی توانائی میں تبدیل کر کے بجلی پیدا کرے گا۔ موجودہ جب بہت سے خلیے سیریز میں یا متوازی طور پر جڑے ہوتے ہیں، تو یہ نسبتاً بڑی آؤٹ پٹ پاور کے ساتھ شمسی سیل کی صف بن سکتا ہے۔ سولر سیلز تین بڑے فوائد کے ساتھ ایک نئی قسم کا پاور سورس ہیں: مستقل مزاجی، صفائی اور لچک۔ شمسی خلیوں کی طویل خدمت زندگی ہوتی ہے۔ جب تک سورج موجود ہے، شمسی خلیوں کو ایک سرمایہ کاری کے ساتھ طویل عرصے تک استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اور تھرمل پاور، نیوکلیئر پاور جنریشن۔ اس کے برعکس سولر سیلز ماحولیاتی آلودگی کا باعث نہیں بنتے۔
3. نظام کی ساخت
فوٹو وولٹک پاور جنریشن سسٹم سولر سیل اری، بیٹری پیک، چارج اور ڈسچارج کنٹرولرز، انورٹرز، AC پاور ڈسٹری بیوشن کیبنٹ، سن ٹریکنگ کنٹرول سسٹم اور دیگر آلات پر مشتمل ہے۔ اس کے سامان کے کچھ کام یہ ہیں:
بیٹری کی صف
جب روشنی ہوتی ہے (چاہے وہ سورج کی روشنی ہو یا دیگر روشنیوں سے پیدا ہونے والی روشنی)، بیٹری روشنی کی توانائی کو جذب کر لیتی ہے، اور بیٹری کے دونوں سروں پر مخالف سگنل چارجز کا جمع ہوتا ہے، یعنی ایک "فوٹو جنریٹڈ وولٹیج" پیدا ہوتا ہے، جو کہ "فوٹو وولٹک اثر" ہے۔ فوٹو وولٹک اثر کے عمل کے تحت، شمسی خلیے کے دونوں سرے الیکٹرو موٹیو قوت پیدا کرتے ہیں، جو روشنی کی توانائی کو برقی توانائی میں تبدیل کرتی ہے، جو کہ توانائی کی تبدیلی کا آلہ ہے۔ سولر سیلز عام طور پر سلکان سیل ہوتے ہیں، جو تین اقسام میں تقسیم ہوتے ہیں: مونو کرسٹل لائن سلکان سولر سیل، پولی کرسٹل لائن سلکان سولر سیلز اور ایمورفوس سلکان سولر سیل۔
بیٹری پیک
اس کا کام شمسی سیل کی صفوں سے خارج ہونے والی برقی توانائی کو ذخیرہ کرنا ہے جب یہ روشن ہوتا ہے اور کسی بھی وقت لوڈ کو بجلی فراہم کرتا ہے۔ سولر سیل پاور جنریشن میں استعمال ہونے والے بیٹری پیک کی بنیادی ضروریات یہ ہیں: a۔ کم خود خارج ہونے والے مادہ کی شرح؛ ب طویل سروس کی زندگی؛ c مضبوط گہرے مادہ کی صلاحیت؛ ڈی اعلی چارج کی کارکردگی؛ e کم دیکھ بھال یا دیکھ بھال سے پاک؛ f کام کرنے کا درجہ حرارت وسیع رینج؛ جی کم قیمت.
کنٹرولر
یہ ایک ایسا آلہ ہے جو خود بخود بیٹری کو زیادہ چارج ہونے اور اوور ڈسچارج ہونے سے روک سکتا ہے۔ چونکہ چارج اور ڈسچارج کے چکروں کی تعداد اور بیٹری کے ڈسچارج کی گہرائی بیٹری کی سروس لائف کا تعین کرنے میں اہم عوامل ہیں، اس لیے ایک چارج اور ڈسچارج کنٹرولر جو بیٹری پیک کے اوور چارج یا اوور ڈسچارج کو کنٹرول کر سکتا ہے ایک ضروری آلہ ہے۔
انورٹر
ایک آلہ جو براہ راست کرنٹ کو الٹرنیٹنگ کرنٹ میں تبدیل کرتا ہے۔ چونکہ سولر سیل اور بیٹریاں ڈی سی پاور کے ذرائع ہیں،
جب لوڈ ایک AC لوڈ ہے، تو ایک انورٹر ضروری ہے۔ آپریشن موڈ کے مطابق، انورٹرز کو آزاد آپریشن انورٹرز اور گرڈ سے منسلک انورٹرز میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ اسٹینڈ اکیلے انورٹرز اسٹینڈ اکیلے سولر سیل پاور سسٹم میں اسٹینڈ اکیلے بوجھ کو پاور کرنے کے لیے استعمال کیے جاتے ہیں۔ گرڈ سے منسلک انورٹرز گرڈ سے منسلک سولر سیل پاور جنریشن سسٹم کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ آؤٹ پٹ ویوفارم کے مطابق انورٹر کو مربع لہر انورٹر اور سائن ویو انورٹر میں تقسیم کیا جاسکتا ہے۔ مربع لہر انورٹر ایک سادہ سرکٹ اور کم قیمت ہے، لیکن ایک بڑا ہارمونک جزو ہے. یہ عام طور پر کئی سو واٹ سے کم اور کم ہارمونک ضروریات کے ساتھ استعمال ہوتا ہے۔ سائن ویو انورٹرز مہنگے ہیں، لیکن مختلف بوجھوں پر لاگو کیے جا سکتے ہیں۔
4. سسٹم کی درجہ بندی
فوٹو وولٹک پاور جنریشن سسٹم کو آزاد فوٹو وولٹک پاور جنریشن سسٹم، گرڈ سے منسلک فوٹو وولٹک پاور جنریشن سسٹم اور تقسیم شدہ فوٹو وولٹک پاور جنریشن سسٹم میں تقسیم کیا گیا ہے۔
1. آزاد فوٹو وولٹک پاور جنریشن کو آف گرڈ فوٹو وولٹک پاور جنریشن بھی کہا جاتا ہے۔ یہ بنیادی طور پر شمسی سیل کے اجزاء، کنٹرولرز اور بیٹریوں پر مشتمل ہے۔ AC لوڈ کو بجلی فراہم کرنے کے لیے، ایک AC انورٹر کو ترتیب دینے کی ضرورت ہے۔ آزاد فوٹو وولٹک پاور اسٹیشنوں میں دور دراز علاقوں میں گاؤں کے بجلی کی فراہمی کے نظام، شمسی گھریلو بجلی کی فراہمی کے نظام، مواصلاتی سگنل پاور سپلائی، کیتھوڈک تحفظ، شمسی اسٹریٹ لائٹس اور بیٹریوں کے ساتھ دیگر فوٹو وولٹک پاور جنریشن سسٹم شامل ہیں جو آزادانہ طور پر کام کر سکتے ہیں۔
2. گرڈ سے منسلک فوٹو وولٹک پاور جنریشن کا مطلب ہے کہ سولر ماڈیولز کے ذریعے پیدا ہونے والے براہ راست کرنٹ کو متبادل کرنٹ میں تبدیل کیا جاتا ہے جو گرڈ سے منسلک انورٹر کے ذریعے مینز گرڈ کی ضروریات کو پورا کرتا ہے اور پھر براہ راست پبلک گرڈ سے منسلک ہوتا ہے۔
اسے بیٹریوں کے ساتھ اور بغیر گرڈ سے منسلک پاور جنریشن سسٹم میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ بیٹری کے ساتھ گرڈ سے منسلک پاور جنریشن سسٹم قابل شیڈول ہے اور ضرورت کے مطابق پاور گرڈ میں ضم یا واپس لیا جا سکتا ہے۔ اس میں بیک اپ پاور سپلائی کا فنکشن بھی ہے، جو کسی وجہ سے پاور گرڈ منقطع ہونے پر ایمرجنسی پاور سپلائی فراہم کر سکتا ہے۔ فوٹو وولٹک گرڈ سے منسلک پاور جنریشن سسٹم جس میں بیٹریاں ہیں اکثر رہائشی عمارتوں میں نصب ہوتے ہیں۔ بیٹریوں کے بغیر گرڈ سے منسلک پاور جنریشن سسٹم میں ڈسپیچ ایبلٹی اور بیک اپ پاور کے کام نہیں ہوتے ہیں اور عام طور پر بڑے سسٹمز پر انسٹال ہوتے ہیں۔ گرڈ سے منسلک فوٹو وولٹک پاور جنریشن نے بڑے پیمانے پر گرڈ سے منسلک فوٹو وولٹک پاور سٹیشن کو مرکزی بنایا ہے، جو عام طور پر قومی سطح کے پاور سٹیشن ہوتے ہیں۔ تاہم اس قسم کا پاور سٹیشن اپنی بڑی سرمایہ کاری، طویل تعمیراتی مدت اور بڑے رقبے کی وجہ سے زیادہ ترقی نہیں کر سکا ہے۔ تقسیم شدہ چھوٹے پیمانے پر گرڈ سے منسلک فوٹو وولٹک، خاص طور پر فوٹو وولٹک بلڈنگ سے مربوط فوٹو وولٹک پاور جنریشن، چھوٹی سرمایہ کاری، تیز تعمیر، چھوٹے فٹ پرنٹ، اور مضبوط پالیسی سپورٹ کے فوائد کی وجہ سے گرڈ سے منسلک فوٹو وولٹک پاور جنریشن کا مرکزی دھارے ہیں۔
3. ڈسٹری بیوٹڈ فوٹو وولٹک پاور جنریشن سسٹم، جسے ڈسٹری بیوٹڈ پاور جنریشن یا ڈسٹری بیوٹڈ انرجی سپلائی بھی کہا جاتا ہے، اس سے مراد صارف سائٹ پر یا پاور سائٹ کے قریب مخصوص صارفین کی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے چھوٹے فوٹو وولٹک پاور سپلائی سسٹم کی تشکیل اور موجودہ کو سپورٹ کرنا ہے۔ تقسیم نیٹ ورک اقتصادی آپریشن، یا ایک ہی وقت میں دونوں پہلوؤں کی ضروریات کو پورا.
4. تقسیم شدہ فوٹو وولٹک پاور جنریشن سسٹم کے بنیادی آلات میں فوٹو وولٹک سیل کے اجزاء، فوٹو وولٹک مربع سرنی بریکٹ، ڈی سی کمبینر بکس، ڈی سی پاور ڈسٹری بیوشن کیبینٹ، گرڈ سے منسلک انورٹرز، AC پاور ڈسٹری بیوشن کیبنٹ اور دیگر آلات کے ساتھ ساتھ پاور سپلائی سسٹم شامل ہیں۔ نگرانی کے آلات اور ماحولیاتی نگرانی کا آلہ۔ اس کا آپریشن موڈ یہ ہے کہ شمسی تابکاری کی حالت میں، فوٹو وولٹک پاور جنریشن سسٹم کا سولر سیل ماڈیول سرنی آؤٹ پٹ برقی توانائی کو شمسی توانائی سے بدلتا ہے، اور اسے ڈی سی کمبینر باکس کے ذریعے ڈی سی پاور ڈسٹری بیوشن کیبنٹ کو بھیجتا ہے، اور گرڈ - منسلک انورٹر اسے AC پاور سپلائی میں بدل دیتا ہے۔ عمارت خود بھری ہوئی ہے، اور اضافی یا ناکافی بجلی کو گرڈ سے منسلک کرکے کنٹرول کیا جاتا ہے۔
5. فائدے اور نقصانات
عام طور پر استعمال ہونے والے پاور جنریشن سسٹمز کے مقابلے میں، سولر فوٹوولٹک پاور جنریشن کے فوائد بنیادی طور پر اس میں جھلکتے ہیں:
شمسی توانائی کو انتہائی مثالی نئی توانائی کہا جاتا ہے۔ ① کمی کا کوئی خطرہ نہیں؛ ②محفوظ اور قابل اعتماد، کوئی شور نہیں، کوئی آلودگی خارج نہیں، بالکل صاف (کوئی آلودگی نہیں)؛ ③یہ وسائل کی جغرافیائی تقسیم تک محدود نہیں ہے، اور چھتوں کی تعمیر کے فوائد کو استعمال کیا جا سکتا ہے۔ ④ ایندھن استعمال کرنے اور ٹرانسمیشن لائنوں کو کھڑا کرنے کی ضرورت نہیں مقامی بجلی کی پیداوار اور بجلی کی فراہمی؛ ⑤ اعلی توانائی کا معیار؛ ⑥صارفین کو جذباتی طور پر قبول کرنا آسان ہے۔ ⑦تعمیر کی مدت مختصر ہے، اور توانائی حاصل کرنے میں جو وقت لگتا ہے وہ کم ہے۔
کمی:
① شعاع ریزی کی توانائی کی تقسیم کی کثافت چھوٹی ہے، یعنی یہ ایک بہت بڑا رقبہ لیتا ہے۔ ② حاصل کردہ توانائی کا تعلق چار موسموں، دن اور رات، ابر آلود اور دھوپ اور دیگر موسمیاتی حالات سے ہے۔ بجلی پیدا کرنے کے لیے شمسی توانائی کے استعمال پر آلات کی لاگت زیادہ ہے، لیکن شمسی توانائی کے استعمال کی شرح کم ہے، اس لیے اسے وسیع پیمانے پر استعمال نہیں کیا جا سکتا۔ یہ بنیادی طور پر کچھ خاص ماحول میں استعمال ہوتا ہے، جیسے سیٹلائٹ۔
6. درخواست کے علاقے
1. صارف کی شمسی توانائی کی فراہمی: (1) چھوٹی بجلی کی فراہمی 10-100W سے لے کر دور دراز کے علاقوں میں بجلی کے بغیر استعمال ہوتی ہے جیسے کہ سطح مرتفع، جزیرے، چراگاہی علاقے، سرحدی چوکیاں اور دیگر فوجی اور شہری زندگی کی بجلی، جیسے روشنی ٹی وی، ٹیپ ریکارڈرز وغیرہ؛ (2) 3 -5KW گھریلو چھت گرڈ سے منسلک پاور جنریشن سسٹم؛ (3) فوٹو وولٹک واٹر پمپ: بجلی کے بغیر علاقوں میں پینے اور گہرے کنوؤں کی آبپاشی کا مسئلہ حل کرتا ہے۔
2. ٹریفک فیلڈز جیسے نیویگیشن لائٹس، ٹریفک/ریلوے کی سگنل لائٹس، ٹریفک وارننگ/سگنل لائٹس، یوزیانگ اسٹریٹ لائٹس، اونچائی پر رکاوٹ والی لائٹس، ہائی وے/ریلوے وائرلیس فون بوتھس، سڑک کی شفٹ پاور سپلائی وغیرہ۔
3. کمیونیکیشن/ کمیونیکیشن فیلڈ: سولر غیر حاضر مائکروویو ریلے اسٹیشن، آپٹیکل کیبل مینٹیننس اسٹیشن، براڈکاسٹنگ/ کمیونیکیشن/ پیجنگ پاور سپلائی سسٹم؛ دیہی کیریئر ٹیلی فون فوٹو وولٹک سسٹم، چھوٹی کمیونیکیشن مشین، فوجیوں کے لیے GPS پاور سپلائی وغیرہ۔
4. پیٹرولیم، سمندری اور موسمیاتی شعبے: تیل کی پائپ لائنوں اور ذخائر کے دروازوں کے لیے کیتھوڈک پروٹیکشن سولر پاور سسٹم، آئل ڈرلنگ پلیٹ فارمز کے لیے زندگی اور ہنگامی بجلی کی فراہمی، سمندری پتہ لگانے کا سامان، موسمیاتی/ہائیڈروولوجیکل آبزرویشن کا سامان وغیرہ۔
5. گھریلو لیمپوں کے لیے بجلی کی فراہمی: جیسے باغیچے کے لیمپ، اسٹریٹ لیمپ، پورٹیبل لیمپ، کیمپنگ لیمپ، کوہ پیمائی کے لیمپ، فشینگ لیمپ، بلیک لائٹ لیمپ، ٹیپنگ لیمپ، توانائی بچانے والے لیمپ وغیرہ۔
6. فوٹو وولٹک پاور اسٹیشن: 10KW-50میگاواٹ آزاد فوٹو وولٹک پاور اسٹیشن، ونڈ سولر (ڈیزل) تکمیلی پاور اسٹیشن، مختلف بڑے پارکنگ پلانٹ چارجنگ اسٹیشن وغیرہ۔
7. شمسی عمارتیں شمسی توانائی کی پیداوار کو تعمیراتی مواد کے ساتھ جوڑ کر مستقبل میں بڑی عمارتوں کو بجلی میں خود کفالت حاصل کرنے کے قابل بناتی ہیں، جو مستقبل میں ترقی کی ایک بڑی سمت ہے۔
8. دیگر شعبوں میں شامل ہیں: (1) آٹوموبائل کے ساتھ مماثلت: شمسی گاڑیاں/الیکٹرک گاڑیاں، بیٹری چارج کرنے کا سامان، آٹوموبائل ایئر کنڈیشنر، وینٹیلیشن پنکھے، کولڈ ڈرنک بکس وغیرہ۔ (2) شمسی ہائیڈروجن کی پیداوار اور ایندھن کے خلیوں کے لیے دوبارہ پیدا ہونے والے بجلی پیدا کرنے کے نظام؛ (3) سمندری پانی صاف کرنے کا سامان بجلی کی فراہمی؛ (4) سیٹلائٹ، خلائی جہاز، خلائی شمسی بجلی گھر، وغیرہ۔