1. मौजूदा स्थिति फोटोवोल्टाइक (सौर ऊर्जा) उद्योग का

1.1 वैश्विक फोटोवोल्टिक बाजार की तीव्र वृद्धि

हाल के वर्षों में, वैश्विक फोटोवोल्टाइक उद्योग में अभूतपूर्व वृद्धि देखी गई है। अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा एजेंसी (आईईए) के आंकड़ों के अनुसार, 2023 में वैश्विक स्तर पर फोटोवोल्टाइक ऊर्जा की नई स्थापित क्षमता 350 गीगावॉट से अधिक हो गई और कुल स्थापित क्षमता 1.5 ट्रिलियन वॉट से अधिक हो गई। चीन, संयुक्त राज्य अमेरिका, यूरोप और भारत जैसे देश और क्षेत्र फोटोवोल्टाइक बाजार के प्रमुख प्रेरक बल बन गए हैं।

चीन: विश्व के सबसे बड़े सौर फोटोवोल्टिक बाजार के रूप में, चीन ने 2023 में 200 गीगावाट से अधिक सौर फोटोवोल्टिक क्षमता जोड़ी, जो वैश्विक नई स्थापित क्षमता का 57% से अधिक है। सरकारी नीतिगत समर्थन, तकनीकी प्रगति और लागत में कमी चीन के सौर फोटोवोल्टिक उद्योग के विकास को गति देने वाले प्रमुख कारक हैं।

- यूरोप: रूस-यूक्रेन संघर्ष से प्रभावित यूरोप ने अपने ऊर्जा परिवर्तन की प्रक्रिया को तेज किया। 2023 में, सौर फोटोवोल्टिक की नई स्थापित क्षमता 60 गीगावाट से अधिक हो गई, जिसमें जर्मनी, स्पेन और नीदरलैंड जैसे देशों में उल्लेखनीय वृद्धि देखी गई।

- संयुक्त राज्य अमेरिका: मुद्रास्फीति कटौती अधिनियम (आईआरए) से प्रोत्साहित होकर, अमेरिकी सौर फोटोवोल्टिक बाजार में वृद्धि जारी रही, और 2023 में लगभग 40 गीगावाट की नई स्थापित क्षमता दर्ज की गई।

भारत: भारतीय सरकार नवीकरणीय ऊर्जा के विकास को बढ़ावा देने के लिए सक्रिय रूप से प्रयासरत है। 2023 में, सौर फोटोवोल्टिक की नई स्थापित क्षमता 20 गीगावाट से अधिक हो गई, और 2030 तक नवीकरणीय ऊर्जा की 500 गीगावाट स्थापित क्षमता प्राप्त करने का लक्ष्य रखा गया है।

1.2फोटोवोल्टिक प्रौद्योगिकी में निरंतर प्रगति

फोटोवोल्टाइक प्रौद्योगिकी में निरंतर नवाचार के कारण सौर ऊर्जा उत्पादन में दक्षता में वृद्धि हुई है और लागत में कमी आई है:

- उच्च दक्षता वाली बैटरी प्रौद्योगिकियाँ जैसे कि PERC, TOPCon और HJT: PERC (पैसिवेटेड एमिटर और रियर कॉन्टैक्ट) सेल मुख्यधारा में बने हुए हैं, लेकिन TOPCon (टनल ऑक्साइड पैसिवेटेड कॉन्टैक्ट) और HJT (हेटेरोजंक्शन) प्रौद्योगिकियाँ अपनी उच्च रूपांतरण दक्षता (>24%) के कारण धीरे-धीरे अपनी बाजार हिस्सेदारी बढ़ा रही हैं।

- पेरोव्स्काइट सौर सेल: अगली पीढ़ी की फोटोवोल्टिक प्रौद्योगिकी के रूप में, पेरोव्स्काइट सेल ने प्रयोगशाला में 33% से अधिक की दक्षता हासिल की है और भविष्य में व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य होने की उम्मीद है।

- बाइफेशियल मॉड्यूल और ट्रैकिंग माउंट: बाइफेशियल मॉड्यूल बिजली उत्पादन को 10% से 20% तक बढ़ा सकते हैं, जबकि ट्रैकिंग माउंट सूर्य की रोशनी के आपतन कोण को अनुकूलित करते हैं, जिससे सिस्टम की दक्षता और भी बढ़ जाती है।

1.3 फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन की लागत में लगातार गिरावट आ रही है।

पिछले एक दशक में, फोटोवोल्टाइक बिजली उत्पादन की लागत में 80% से अधिक की गिरावट आई है। आईआरईएनए (अंतर्राष्ट्रीय नवीकरणीय ऊर्जा एजेंसी) के अनुसार, 2023 में फोटोवोल्टाइक बिजली की वैश्विक समतुल्य लागत (एलसीओई) घटकर 0.03 - 0.05 अमेरिकी डॉलर प्रति किलोवाट घंटा हो गई है, जो कोयला और प्राकृतिक गैस से बिजली उत्पादन की लागत से भी कम है, जिससे यह सबसे प्रतिस्पर्धी ऊर्जा स्रोतों में से एक बन गया है।

1.4 ऊर्जा भंडारण और फोटोवोल्टिक का समन्वित विकास

फोटोवोल्टिक विद्युत उत्पादन की अनियमित प्रकृति के कारण, ऊर्जा भंडारण प्रणालियों (जैसे लिथियम बैटरी, सोडियम-आयन बैटरी, फ्लो बैटरी आदि) का उपयोग एक साथ करना एक चलन बन गया है। 2023 में, वैश्विक फोटोवोल्टिक और ऊर्जा भंडारण परियोजनाओं की नई स्थापित क्षमता 30 गीगावॉट से अधिक हो गई, और अगले दशक में भी इसकी उच्च वृद्धि दर बनाए रखने की उम्मीद है।

2. महत्त्व फोटोवोल्टिक उद्योग का

2.1 जलवायु संबंधी समस्याओं का समाधान परिवर्तन और कार्बन तटस्थता लक्ष्यों को बढ़ावा देना

विश्वभर के देश ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को कम करने के लिए ऊर्जा परिवर्तन की प्रक्रिया को तेज कर रहे हैं। स्वच्छ ऊर्जा के एक प्रमुख घटक के रूप में सौर ऊर्जा, कार्बन तटस्थता के लक्ष्य को प्राप्त करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। पेरिस समझौते के अनुसार, 2030 तक नवीकरणीय ऊर्जा की वैश्विक हिस्सेदारी 40% से अधिक होनी चाहिए, और सौर ऊर्जा प्रमुख ऊर्जा स्रोतों में से एक बन जाएगी।

2.2 ऊर्जा सुरक्षा और स्वतंत्रता

पारंपरिक ऊर्जा स्रोत (जैसे तेल और प्राकृतिक गैस) भू-राजनीति से बहुत प्रभावित होते हैं, जबकि सौर ऊर्जा संसाधन व्यापक रूप से वितरित हैं और आयातित ऊर्जा पर निर्भरता को कम कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, यूरोप ने बड़े पैमाने पर फोटोवोल्टिक ऊर्जा संयंत्र स्थापित करके रूसी प्राकृतिक गैस की अपनी मांग को कम किया है, जिससे उसकी ऊर्जा आत्मनिर्भरता बढ़ी है।

2.3 आर्थिक विकास और रोजगार को बढ़ावा देना

फोटोवोल्टाइक उद्योग श्रृंखला में सिलिकॉन सामग्री, सिलिकॉन वेफर्स, बैटरी, मॉड्यूल, इन्वर्टर, ब्रैकेट और ऊर्जा भंडारण जैसे कई घटक शामिल हैं, जिन्होंने विश्व स्तर पर लाखों रोजगार सृजित किए हैं। चीन के फोटोवोल्टाइक उद्योग में प्रत्यक्ष रूप से कार्यरत कर्मचारियों की संख्या 30 लाख से अधिक है, और यूरोप और संयुक्त राज्य अमेरिका में भी फोटोवोल्टाइक उद्योग तेजी से विस्तार कर रहे हैं।

2.4 ग्रामीण विद्युतीकरण और गरीबी उन्मूलन

विकासशील देशों में, फोटोवोल्टिक माइक्रोग्रिड और घरेलू सौर प्रणालियाँ दूरदराज के क्षेत्रों में बिजली पहुँचाती हैं और निवासियों के जीवन स्तर में सुधार लाती हैं। उदाहरण के लिए, अफ्रीका में "सोलर होम सिस्टम" ने लाखों लोगों को बिजली की कमी की स्थिति से बाहर निकलने में मदद की है।

3.फोटोवोल्टिक प्रणाली में सर्ज प्रोटेक्शन डिवाइस (एसपीडी) की आवश्यकता

3.1 फोटोवोल्टिक प्रणालियों को बिजली गिरने और बिजली के प्रवाह में अचानक वृद्धि से होने वाले जोखिम

फोटोवोल्टिक पावर स्टेशन आमतौर पर खुले क्षेत्रों (जैसे रेगिस्तान, छतों और पहाड़ों) में स्थापित किए जाते हैं, और बिजली गिरने और अत्यधिक वोल्टेज के प्रभावों के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होते हैं। मुख्य जोखिमों में शामिल हैं:

- प्रत्यक्ष बिजली का झटका: फोटोवोल्टिक मॉड्यूल या सपोर्ट पर सीधी बिजली गिरने से उपकरण को नुकसान पहुंचता है।

- प्रेरित बिजली: बिजली गिरने से उत्पन्न विद्युत चुम्बकीय स्पंदन केबलों में उच्च वोल्टेज उत्पन्न करता है, जिससे इन्वर्टर और कंट्रोलर जैसे इलेक्ट्रॉनिक उपकरण क्षतिग्रस्त हो जाते हैं।

- ग्रिड में उतार-चढ़ाव: ग्रिड की ओर परिचालन संबंधी अतिवोल्टेज (जैसे स्विच क्रियाएं, शॉर्ट-सर्किट दोष) फोटोवोल्टाइक प्रणाली में संचारित हो सकते हैं।

3.2 सर्ज प्रोटेक्टिव डिवाइस (एसपीडी) का कार्य

फोटोवोल्टिक प्रणालियों में बिजली और अतिवोल्टेज से सुरक्षा के लिए सर्ज प्रोटेक्टर प्रमुख उपकरण हैं। इनके मुख्य कार्य निम्नलिखित हैं:

- क्षणिक अतिवोल्टेज को सीमित करना: बिजली गिरने या ग्रिड में उतार-चढ़ाव से उत्पन्न उच्च वोल्टेज को सुरक्षित सीमा के भीतर नियंत्रित करना।

- अत्यधिक धारा का निर्वहन: डाउनस्ट्रीम उपकरणों की सुरक्षा के लिए अत्यधिक धाराओं को तुरंत जमीन में प्रवाहित करना।

- सिस्टम की विश्वसनीयता बढ़ाना: बिजली गिरने या वोल्टेज में अचानक वृद्धि के कारण होने वाली उपकरण विफलताओं और डाउनटाइम को कम करना।

3.3 फोटोवोल्टिक प्रणालियों में एसपीडी का अनुप्रयोग

फोटोवोल्टिक सिस्टम के लिए सर्ज प्रोटेक्शन को कई स्तरों पर डिजाइन किया जाना चाहिए:

- डीसी पक्ष पर सुरक्षा (फोटोवोल्टिक मॉड्यूल से इन्वर्टर तक):

- प्रेरित बिजली गिरने और परिचालन संबंधी अतिवोल्टेज को रोकने के लिए स्ट्रिंग के इनपुट सिरे पर टाइप II SPD स्थापित करें।

- प्रत्यक्ष और प्रेरित बिजली गिरने के संयुक्त खतरे से निपटने के लिए इन्वर्टर के डीसी इनपुट सिरे पर टाइप I + II SPD स्थापित करें।

- एसी साइड पर सुरक्षा (इन्वर्टर से ग्रिड तक):

ग्रिड-साइड ओवरवोल्टेज के प्रवेश को रोकने के लिए इन्वर्टर के आउटपुट सिरे पर टाइप II SPD स्थापित करें।

- संवेदनशील उपकरणों को सटीक सुरक्षा प्रदान करने के लिए वितरण कैबिनेट में टाइप III SPD स्थापित करें।

3.4 सर्ज प्रोटेक्टर का चयन करने के लिए मुख्य बिंदु

- वोल्टेज स्तर मिलान: SPD का अधिकतम निरंतर परिचालन वोल्टेज (Uc) सिस्टम वोल्टेज से अधिक होना चाहिए (उदाहरण के लिए, 1000Vdc फोटोवोल्टिक सिस्टम के लिए Uc ≥ 1200V वाले SPD की आवश्यकता होती है)।

- वर्तमान क्षमता: डीसी साइड एसपीडी की नाममात्र डिस्चार्ज धारा (In) ≥ 20kA होनी चाहिए, और अधिकतम डिस्चार्ज धारा (Imax) ≥ 40kA होनी चाहिए।

- सुरक्षा स्तर: बाहरी प्रतिष्ठानों के लिए IP65 या उससे अधिक की सुरक्षा आवश्यकता होनी चाहिए, जो कठोर वातावरण के लिए उपयुक्त हो।

- प्रमाणन मानक: IEC 61643-31 (फोटोवोल्टाइक-विशिष्ट SPD के लिए मानक) और UL 1449 तथा अन्य अंतरराष्ट्रीय प्रमाणन मानकों के अनुरूप।

3.5 एसपीडी स्थापित न करने के संभावित जोखिम

- उपकरणों को नुकसान: इन्वर्टर और मॉनिटरिंग सिस्टम जैसे सटीक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण बिजली के अचानक बढ़ने से प्रभावित होते हैं और उनकी मरम्मत की लागत अधिक होती है।

- बिजली उत्पादन में हानि: बिजली गिरने से सिस्टम बंद हो जाता है, जिससे बिजली उत्पादन के मुनाफे पर असर पड़ता है।

- आग लगने का खतरा: अत्यधिक वोल्टेज के कारण बिजली से आग लग सकती है, जिससे पावर स्टेशन की सुरक्षा को खतरा हो सकता है।

4. वैश्विक पीवी सर्ज प्रोटेक्टर बाजार के रुझान

4.1 बाजार मांग में वृद्धि

फोटोवोल्टाइक संयंत्रों की स्थापना क्षमता में तेजी से वृद्धि के साथ-साथ सर्ज प्रोटेक्टर्स (एसपीडी) का बाजार भी तेजी से बढ़ा है। अनुमान है कि वैश्विक फोटोवोल्टाइक एसपीडी बाजार का आकार 2025 तक 2 अरब अमेरिकी डॉलर से अधिक हो जाएगा, जिसकी वार्षिक चक्रवृद्धि वृद्धि दर (सीएजीआर) 15% होगी।

4.2 तकनीकी नवाचार की दिशा

- इंटेलिजेंट एसपीडी: इसमें करंट मॉनिटरिंग और फॉल्ट अलार्म फंक्शन मौजूद हैं, और यह रिमोट ऑपरेशन को सपोर्ट करता है।

- उच्च वोल्टेज स्तर: उच्च वोल्टेज रेटिंग (जैसे 1500V) वाले SPD मुख्यधारा बन गए हैं।

- लंबी जीवन अवधि: नई संवेदनशील सामग्रियों (जैसे जिंक ऑक्साइड कंपोजिट तकनीक) का उपयोग करके, एसपीडी की स्थायित्व को बढ़ाया जाता है।

4.3 नीति एवं मानक प्रचार

- आईईसी 62305 (बिजली से सुरक्षा मानक) और आईईसी 61643-31 (फोटोवोल्टाइक एसपीडी मानक) जैसे अंतर्राष्ट्रीय मानक यह अनिवार्य करते हैं कि फोटोवोल्टाइक सिस्टम सर्ज सुरक्षा से लैस हों।

चीन में "फोटोवोल्टिक पावर स्टेशनों की बिजली से सुरक्षा के लिए तकनीकी विनिर्देश" (GB/T 32512-2016) में SPD के चयन और स्थापना संबंधी आवश्यकताओं को स्पष्ट रूप से निर्धारित किया गया है।

5.निष्कर्ष: फोटोवोल्टाइक उद्योग सर्ज प्रोटेक्टर के बिना काम नहीं कर सकता।

फोटोवोल्टाइक उद्योग के तीव्र विकास ने वैश्विक ऊर्जा परिवर्तन को प्रबल गति प्रदान की है। हालांकि, बिजली गिरने और वोल्टेज सर्ज के जोखिमों को नजरअंदाज नहीं किया जा सकता। सर्ज प्रोटेक्टर, फोटोवोल्टाइक प्रणालियों के सुरक्षित संचालन की प्रमुख गारंटी के रूप में, उपकरण क्षति के जोखिम को प्रभावी ढंग से कम कर सकते हैं, बिजली उत्पादन दक्षता में सुधार कर सकते हैं और सिस्टम के जीवनकाल को बढ़ा सकते हैं। भविष्य में, फोटोवोल्टाइक प्रतिष्ठानों की निरंतर वृद्धि और स्मार्ट ग्रिड के विकास के साथ, उच्च प्रदर्शन और अत्यधिक विश्वसनीय एसपीडी फोटोवोल्टाइक पावर स्टेशनों के अनिवार्य घटक बन जाएंगे।

फोटोवोल्टाइक निवेशकों, ईपीसी कंपनियों और संचालन एवं रखरखाव टीमों के लिए, अंतरराष्ट्रीय मानकों को पूरा करने वाले उच्च-गुणवत्ता वाले सर्ज प्रोटेक्टरों का चयन करना बिजली स्टेशन के दीर्घकालिक स्थिर संचालन को सुनिश्चित करने और निवेश पर अधिकतम लाभ प्राप्त करने के लिए एक महत्वपूर्ण उपाय है।