1. ٹیکنالوجی کے لحاظ سے درجہ بندی: فوٹوولٹک بمقابلہ تھرمل
پوری دنیا میں لوگ اس وقت اپنی توانائی کی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے توانائی کے قابل تجدید ذرائع استعمال کرنے کی طرف بڑھ رہے ہیں۔ آج کی دنیا میں، معاشرے میں شمسی توانائی کے نظام/ٹیکنالوجی کے بڑے پیمانے پر ابھرنے اور ان کے نفاذ کی بہت سی مثالیں موجود ہیں۔ کالج کے طلباء جنہوں نے حال ہی میں گریجویشن کیا ہے یا وہ افراد جو گھر یا کام کے مقاصد کے لیے سولر ٹیکنالوجیز کو استعمال کرنا چاہتے ہیں، ان کے بارے میں تعلیم حاصل کرنے کی ضرورت ہوگی کہ کس قسم کے شمسی نظام موجود ہیں، وہ کیسے کام کرتے ہیں اور ان کے فوائد اور نقصانات، تاکہ باخبر خریداری کے فیصلے کریں۔ شمسی توانائی کے نظام کو اس بنیاد پر تین اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: 1) توانائی کی پیداوار کیسے کی جاتی ہے (ٹیکنالوجی)؛ 2) نظام الیکٹرک گرڈ (کنفیگریشن) کے ساتھ مل کر کیسے جوڑتا/کام کرتا ہے؛ اور 3) سسٹم کی دیگر اقسام کے مقابلے میں ایک سسٹم کا سائز۔ اس مضمون کا مقصد آپ کو کئی مثالیں فراہم کرنا ہے کہ ہم کس طرح شمسی توانائی کے ٹیکنالوجی کے نظام کو ان تین اقسام میں درجہ بندی کر سکتے ہیں اور آپ کو ہر ایک کی تفصیلی وضاحت فراہم کرنا ہے۔
شمسی توانائی کے نظام کی سب سے بنیادی درجہ بندی اس بات پر مبنی ہے کہ ہم کس طرح سورج کی توانائی کو چیزوں کو طاقت دینے کے لیے استعمال کر رہے ہیں۔ ایسا کرنے کے صرف دو طریقے ہیں: فوٹوولٹکس (PV) کا استعمال یا مرتکز شمسی توانائی (CSP) کا استعمال؛ اور پھر شمسی تھرمل سسٹمز ہیں جو تھرمل (یا حرارت-پیدا کرنے والی) توانائی (حرارت) کی پیداوار بناتے ہیں۔
فوٹوولٹک (PV) سسٹمز
شمسی توانائی کی پیداوار کے استعمال کی سب سے عام قسم فوٹوولٹک نظام ہے۔ فوٹو وولٹک اثر کی مدد سے، جدید فوٹو وولٹک نظام شمسی تابکاری کو سیمی کنڈکٹر کا استعمال کرتے ہوئے برقی توانائی میں تبدیل کرتے ہیں، عام طور پر سلیکون، جو صنعت کا معیار ہے۔ سیمی کنڈکٹر سورج کی شعاعوں سے 'پرجوش' ہوتا ہے، جس کی وجہ سے الیکٹرانوں کا ایک دھارا حرکت کرتا ہے اور براہ راست برقی رو پیدا کرتا ہے، جیسا کہ متبادل کرنٹ، جو دو مختلف سمتوں میں بہتا ہے۔ زیادہ تر گھرانوں اور کام کی جگہوں میں، اسے ڈائریکٹ کرنٹ (DC) کہا جاتا ہے۔ زیادہ تر گھرانوں اور کام کی جگہوں پر لاگو ہونے کے لیے، سیل کے ڈائریکٹ کرنٹ (DC) کو الٹرنیٹنگ کرنٹ (AC) میں تبدیل کرنے کے لیے ایک انورٹر کی ضرورت ہوتی ہے۔ فوٹو وولٹک سسٹمز کی استعداد اور توسیع پذیری کو دیکھتے ہوئے، جدید تجارتی پینلز کو 30% تک اعلیٰ کارکردگی حاصل کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ یہ نظام چھت پر چند فوٹوولٹک پینلز جتنے چھوٹے، یا بڑے یوٹیلیٹی-اسکیل فوٹو وولٹک سولر انرجی فارمز جتنے بڑے ہو سکتے ہیں۔
مرتکز سولر پاور (CSP) سسٹمز
CSP (Concentrated Solar Power) کا عمل وسیع رقبے پر مرتکز شمسی توانائی کو جمع کرنے کے لیے آئینے اور/یا لینسز کا استعمال کرتا ہے، اور ان لینز اور آئینے کا استعمال کرتے ہوئے اس توانائی کو بڑے علاقے سے چھوٹے علاقے (جیسے رسیور ٹاور یا ٹیوب) پر مرکوز کرتا ہے۔ مرتکز شمسی توانائی فلیٹ آئینے (یا لینس) کی سطح کو گرم کرتی ہے، اس طرح ایسی حرارت پیدا ہوتی ہے جسے حرارت کی منتقلی کے سیال (خود، پگھلا ہوا نمک، تیل، وغیرہ) کو گرم کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ حرارت کو حرارت کی منتقلی کے سیال میں اس وقت تک ذخیرہ کیا جائے گا جب تک کہ حرارت کی منتقلی کے سیال میں گرمی کو بھاپ بنانے کے لیے استعمال کیا جائے گا جو پھر بجلی پیدا کرنے کے لیے جوڑے جانے والے ٹربائنوں کو گھمانے کے لیے استعمال کیا جائے گا۔ CSP ٹیکنالوجی کی زیادہ سے زیادہ تھرمل کارکردگی کا تخمینہ تقریباً 35% ہے جو کہ بجلی پیدا کرنے کی دیگر اقسام کے مقابلے میں بہت اچھا ہے کیونکہ ان میں تھرمل انرجی سٹوریج عنصر رکھنے کی صلاحیت ہے جو غروب آفتاب کے بعد بھیجی جانے والی بجلی کی اجازت دیتا ہے۔ عام طور پر، سی ایس پی سسٹمز وسیع اور پیچیدگی میں ہوتے ہیں۔ اس لیے وہ بنیادی طور پر بڑے پیمانے پر گرڈ ایپلی کیشنز کے لیے موزوں ہیں-ان علاقوں میں جہاں براہ راست سورج کی روشنی زیادہ ہوتی ہے، جیسے صحرا۔
سولر تھرمل (ہیٹنگ) سسٹم
CSP کے برعکس، سولر تھرمل ٹیکنالوجی "تھرمل" (گرمی) توانائی کو حقیقی استعمال کے لیے حاصل کرتی ہے جیسا کہ بجلی پیدا کرنے کے برخلاف ہے (جیسا کہ CSP کرتا ہے)۔ جہاں یہ ٹیکنالوجیز عام طور پر استعمال ہوتی ہیں ان کی مثالوں میں گھریلو گرم پانی کو گرم کرنا (مثلاً شاورز) اور سوئمنگ پول ہیٹنگ شامل ہیں۔ سولر تھرمل سسٹم عام طور پر CSP سسٹمز کے مقابلے میں مخصوص حرارتی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے کم پیچیدہ اور زیادہ لاگت والے ہوتے ہیں۔
2. گرڈ تعامل کے لحاظ سے درجہ بندی: آن-گرڈ، آف-گرڈ، اور ہائبرڈ
انسٹالر یا گھر کے مالک کے نقطہ نظر سے، PV سسٹم کی سب سے زیادہ عملی درجہ بندی اس کی برقی ترتیب اور یوٹیلیٹی گرڈ کے ساتھ تعلق پر مبنی ہے۔ تین اہم اقسام ہیں: گرڈ-ٹائیڈ (آن-گرڈ)، آف-گرڈ (اسٹینڈ اسٹون)، اور ہائبرڈ سسٹم۔
آن-گرڈ (گرڈ-ٹائیڈ) سسٹمز
آن-گرڈ سسٹم براہ راست عوامی بجلی کے گرڈ سے جڑے ہوئے ہیں اور دنیا بھر میں رہائشی اور تجارتی تنصیب کی سب سے عام قسم ہیں۔
یہ کیسے کام کرتا ہے:سولر پینل دن میں بجلی پیدا کرتے ہیں۔ یہ طاقت عمارت کے بوجھ کو چلانے کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ اگر سسٹم ضرورت سے زیادہ بجلی پیدا کرتا ہے، تو اضافی کو یوٹیلیٹی گرڈ میں واپس کر دیا جاتا ہے۔ رات کے وقت یا کم پیداوار کے دوران، عمارت گرڈ سے بجلی کھینچتی ہے۔
کلیدی جزو:ان سسٹمز کو بیٹری بینکوں کی ضرورت نہیں ہے۔ گرڈ خود اضافی توانائی کے لیے ورچوئل اسٹوریج سسٹم کے طور پر کام کرتا ہے۔
فوائد:بیٹریوں کی کمی کی وجہ سے یہ سب سے زیادہ لاگت-موثر اور انسٹال کرنے میں آسان ہیں۔ وہ نیٹ میٹرنگ کو بھی فعال کرتے ہیں، جہاں گھر کے مالکان گرڈ کو فراہم کردہ اضافی بجلی کا کریڈٹ وصول کرتے ہیں۔
نقصان:بنیادی خرابی یہ ہے کہ نظام گرڈ پاور کی بندش کے دوران حفاظتی وجوہات کی بنا پر بند ہو جاتا ہے (لائن ورکرز کو بجلی فراہم کرنے سے-روکنے کے لیے)، یعنی یہ بیک اپ پاور فراہم نہیں کر سکتا۔
آف-گرڈ (اسٹینڈ لون) سسٹمز
آف-گرڈ سسٹم پاور یوٹیلیٹی گرڈ سے آزادانہ طور پر کام کرتے ہیں۔ وہ دور دراز علاقوں میں استعمال کے لیے مثالی ہیں جن میں کوئی عملی گرڈ کنکشن نہیں ہے یا جہاں گرڈ کنکشن کی لاگت بہت زیادہ ہے۔
آپریشن:شمسی پینل رات کے وقت یا دھوپ نہ ہونے پر استعمال کے لیے بیٹری بینک کی چارجنگ فراہم کرتے ہیں۔ ایک انورٹر ایک گیٹ وے کے طور پر کام کرتا ہے تاکہ بیٹریوں سے پیدا ہونے والے براہ راست کرنٹ کو متبادل کرنٹ میں تبدیل کیا جا سکے جیسا کہ یہ گھر میں استعمال ہوتا ہے۔
مرکزی خصوصیت:ایک بیٹری بینک جو ری چارج کیے بغیر کئی دنوں تک آف گرڈ سسٹم کو سپورٹ کرنے کے لیے کافی طاقت فراہم کر سکتا ہے، ایک آف-گرڈ سسٹم کی اہم خصوصیت ہے۔ جب موسمی حالات ری چارجنگ کو روکتے ہیں، تو بہت سے آف-گرڈ گھروں میں ایک بیک اپ جنریٹر بھی ہوگا جو طویل مدت کے لیے کافی سے زیادہ بجلی فراہم کرے گا۔
فوائد:بجلی کے گرڈ سے مکمل طور پر آزاد رہنا اور دور دراز کے علاقے میں بجلی تک رسائی حاصل کرنا جو الیکٹریکل گرڈ سے بجلی حاصل نہیں کرتا ہے۔
نقصانات:بیٹری کے اخراجات کی وجہ سے یہ سسٹم نمایاں طور پر زیادہ مہنگے ہیں۔ انہیں بیٹریوں کو ختم ہونے سے بچنے کے لیے صارف کے ذریعے زیادہ پیچیدہ ڈیزائن اور مستعد توانائی کے انتظام کی بھی ضرورت ہوتی ہے۔
ہائبرڈ سسٹمز
ہائبرڈ سسٹم آن-گرڈ اور آف-گرڈ ٹیکنالوجی کے بہترین عناصر کو یکجا کرتے ہیں۔
ہائبرڈ سسٹم کیا ہے:ایک ہائبرڈ سسٹم یوٹیلیٹی گرڈ سے جڑتا ہے، بالکل ایک گرڈ{0}}ٹیڈ سسٹم کی طرح، لیکن اس میں سسٹم میں بیٹری بینک بھی شامل ہوتا ہے۔ پیدا ہونے والی شمسی توانائی کا استعمال پہلے گھر کے بجلی کے بوجھ کو طاقت دینے کے لیے، پھر بیٹریوں کو چارج کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔ بیٹریاں مکمل چارج ہونے کے بعد ہی باقی ماندہ شمسی توانائی کو گرڈ میں واپس بھیج دیا جائے گا۔ گرڈ کی بندش کی وجہ سے بجلی کی بندش کے دوران، ایک ہائبرڈ سسٹم میں یہ صلاحیت ہوتی ہے کہ وہ خود کو گرڈ سے الگ کر سکتا ہے اور بیٹری بینک اور سولر پینلز کے ذریعے گھر کو بجلی کی فراہمی جاری رکھتا ہے۔
ہائبرڈ سسٹم کا کلیدی جزو:ہائبرڈ انورٹر یا بیٹری کنٹرولر کے ساتھ جوڑا بنا ہوا انورٹر - یہ جزو ہائبرڈ سسٹم میں بہت سے مختلف اجزاء کو کنٹرول کرتا ہے۔
ہائبرڈ سسٹم رکھنے کے فوائد:بیک اپ پاور قابل اعتماد، بجلی کی چوٹی کے نرخوں کے دوران استعمال کے لیے خود سے پیدا ہونے والی توانائی کو بچانے کی صلاحیت، اور صرف آف گرڈ ایپلی کیشن کے مقابلے میں ممکنہ طور پر ایک چھوٹا بیٹری بینک۔
ہائبرڈ سسٹم رکھنے کا نقصان:اضافی بیٹری کی لاگت مجموعی لاگت کو معیاری گرڈ سے زیادہ-بناتی ہے۔
3. درخواست کے پیمانے کے لحاظ سے درجہ بندی: تقسیم شدہ بمقابلہ مرکزی
سسٹم کی قسم کے علاوہ، شمسی تنصیبات کو بھی ان کے سائز اور ان کے برقی بوجھ سے تعلق کی بنیاد پر درجہ بندی کیا جاتا ہے۔
ڈسٹری بیوٹڈ جنریشن (DG): یہ چھوٹے سسٹمز ہیں جو کھپت کے نقطہ کے قریب واقع ہیں۔ رہائشی چھتوں اور تجارتی عمارتوں پر زیادہ تر سسٹم اس زمرے میں ہیں۔ وہ عام طور پر کم وولٹیج ڈسٹری بیوشن گرڈ میں ضم ہوتے ہیں اور صارفین کو اپنے بجلی کے بلوں کو بچانے کے قابل بنا سکتے ہیں۔
سنٹرلائزڈ جنریشن (یوٹیلٹی-اسکیل): یہ بڑے سولر پاور پلانٹس ہیں، جو عام طور پر سینکڑوں ایکڑ پر پھیلے ہوئے ہیں، جو بجلی پیدا کرتے ہیں جو پھر ہائی وولٹیج ٹرانسمیشن لائنوں کے ذریعے دور-صارفین تک پہنچائی جاتی ہے۔ بڑے-پیمانے کے PV سولر فارمز اور CSP پلانٹس دونوں اس زمرے میں ہیں۔ مجموعی طور پر، شمسی توانائی کے نظام کی درجہ بندی پیچیدہ ہے. چاہے اس میں شامل ٹیکنالوجی (PV بمقابلہ CSP)، آپریشنل کنفیگریشن (آن-گرڈ، آف-گرڈ، یا ہائبرڈ) کے لحاظ سے درجہ بندی کی گئی ہو، یا تعیناتی کی ڈگری، ہر درجہ بندی کا دنیا کے توانائی کے نظام میں ایک اہم کام ہوتا ہے۔ ان اختلافات کو جاننا ان لوگوں کے لیے بنیاد ہے جو شمسی توانائی کو استعمال کرنا چاہتے ہیں۔
