स्पेन के शोधकर्ताओं ने प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष विन्यास के लिए वार्षिक पी.वी.-संचालित हाइड्रोजन उत्पादन का तुलनात्मक विश्लेषण किया है और पाया है कि अप्रत्यक्ष प्रणालियां न केवल अधिक हाइड्रोजन का उत्पादन करती हैं, बल्कि वे मॉड्यूल विद्युत हानियों के प्रति अधिक लचीलापन भी प्रदर्शित करती हैं।
प्रत्यक्ष युग्मन विन्यास (ए) और अप्रत्यक्ष युग्मन विन्यास (बी) के योजनाबद्ध
छवि: यूनिवर्सिडैड पोलिटेक्निका डी मैड्रिड, ऊर्जा रूपांतरण और प्रबंधन, सीसी बाय 4.0
स्पेन के मैड्रिड तकनीकी विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने ग्रीन हाइड्रोजन (H2) के उत्पादन में पीवी और इलेक्ट्रोलाइज़र के लिए प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष युग्मन विन्यास का तुलनात्मक अध्ययन किया है। यह अध्ययन सॉफ्टवेयर MATLAB पर किए गए संख्यात्मक सिमुलेशन पर आधारित था, जिसमें मैड्रिड में एक विशिष्ट मौसम संबंधी वर्ष के आधार पर मौसम की स्थिति शामिल थी।
पीवी-संचालित हाइड्रोजन प्रणालियाँ, जिनमें इलेक्ट्रोलाइज़र इनपुट को पीवी जनरेटर के विद्युत आउटपुट से बिना किसी मध्यवर्ती पावर स्टेज के जोड़ा जाता है, को अक्सर प्रत्यक्ष युग्मन विन्यास के रूप में संदर्भित किया जाता है. इसके विपरीत, अप्रत्यक्ष विन्यास वाली प्रणालियां पी.वी. जनरेटर को उसकी अधिकतम शक्ति पर लाने के लिए इलेक्ट्रॉनिक्स को शामिल करती हैं तथा अधिकतम पावर प्वाइंट ट्रैकिंग (एमपीपीटी) का उपयोग करती हैं, जिससे मौसम संबंधी स्थितियों के बदलने पर पी.वी. विद्युत उत्पादन को अधिकतम किया जा सके, तथा डीसी-डीसी कनवर्टर एमपीपीटी द्वारा प्रदान की गई आउटपुट शक्ति को इलेक्ट्रोलाइजर की इनपुट शक्ति से मिलाता है।
"अप्रत्यक्ष विन्यास में एक पावर स्टेज (PS) शामिल होता है जिसमें अधिकतम पावर पॉइंट ट्रैकर और एक DC-DC कनवर्टर होता है, जो PV से इलेक्ट्रोलाइज़र तक इष्टतम पावर ट्रांसफ़र बनाए रखता है, लेकिन PS पर नुकसान होता है। प्रत्यक्ष विन्यास इन नुकसानों से बचता है, लेकिन उच्च विद्युत हस्तांतरण प्राप्त करने के लिए PV जनरेटर के एक विशिष्ट डिज़ाइन की आवश्यकता होती है," वैज्ञानिकों ने प्रत्येक विन्यास के मुख्य लाभ और नुकसान का उल्लेख करते हुए कहा।
"प्रत्यक्ष युग्मन के बचाव में, कई लेखक कहते हैं कि यदि पीवी सरणी और इलेक्ट्रोलाइज़र को सही ढंग से डिज़ाइन किया गया है, तो यह विन्यास इलेक्ट्रोलाइज़र को एमपीपी के पास काम करने के लिए पर्याप्त रूप से अच्छा हो सकता है; अन्य घोषित करते हैं कि प्रत्यक्ष युग्मन विन्यास आर्थिक रूप से लाभप्रद है, क्योंकि इलेक्ट्रॉनिक युग्मन प्रणालियों की लागत पूरी तरह से टाली जाती है।"
शोध समूह ने 100 W सौर मॉड्यूल और 4 A-cm2 की अधिकतम धारा घनत्व वाले प्रोटॉन एक्सचेंज मेम्ब्रेन (PEM) इलेक्ट्रोलाइज़र से युक्त एक प्रायोगिक सेटअप पर सिमुलेशन की एक श्रृंखला आयोजित की। अप्रत्यक्ष प्रणाली के मामले में, डीसी-डीसी कनवर्टर दक्षता 95% मानी जाती है, जबकि प्रत्यक्ष प्रणाली के मामले में, निष्पक्ष तुलना के लिए पीवी मॉड्यूल की शक्ति को संरक्षित करते हुए श्रृंखला में जुड़े सौर कोशिकाओं और सेल क्षेत्र की संख्या को अनुकूलित किया गया था।
"एमपीपीटी की उपस्थिति पीवी मॉड्यूल को सभी मौसम संबंधी स्थितियों के लिए अपने एमपीपीटी पर संचालित करने में सक्षम बनाती है, प्रत्यक्ष युग्मन विन्यास के विपरीत, जो केवल वैश्विक विकिरण और तापमान की दुर्लभ सीमा के लिए एमपीपीटी के पास काम करता है, समूह ने स्पष्ट किया, "तब भी जब इसकी कोशिकाओं की संख्या को अनुकूलित कर दिया गया हो।"
"यह उच्च पी.वी. शक्ति इलेक्ट्रोलाइजर को हस्तांतरित विद्युत शक्ति की बढ़ी हुई मात्रा में भी परिवर्तित होती है, और इसलिए, अधिक H2 उत्पादन में परिवर्तित होती है।"
इस विश्लेषण के माध्यम से, वैज्ञानिकों ने पाया कि, PS की बदौलत, अप्रत्यक्ष युग्मन विन्यास इलेक्ट्रोलाइज़र में प्रति वर्ष 223 kWh विद्युत ऊर्जा इंजेक्ट कर सकता है, जो प्रत्यक्ष विन्यास से 39.4% अधिक है। यह एक वर्ष में 5.79 किलोग्राम H2 का उत्पादन करने के लिए पर्याप्त होगा, जो प्रत्यक्ष युग्मन प्रणाली में उत्पादित मात्रा से 37.5% अधिक होगा।
प्रत्यक्ष प्रणाली से भी 5% ऊर्जा दक्षता प्राप्त हुई, जबकि अप्रत्यक्ष प्रणाली से 6.9% दक्षता प्राप्त हुई।
इसके अलावा, वैज्ञानिकों ने यह भी मूल्यांकन किया कि मॉड्यूल पावर लॉस के लिए कौन सी प्रणाली अधिक लचीली है। यदि पीवी मॉड्यूल में 20 सेल में से एक खो गया होता, तो प्रत्यक्ष प्रणाली अपने H18.3 उत्पादन का 2% खो देती, जबकि अप्रत्यक्ष प्रणाली केवल 5% खोती। सात सेल के नुकसान पर, प्रत्यक्ष प्रणाली H2 का उत्पादन बंद कर देगी, जबकि अप्रत्यक्ष प्रणाली अभी भी इसका उत्पादन करेगी, हालांकि 37% कम क्षमता पर।
इसके अलावा, शिक्षाविदों ने पाया कि जब डीसी-डीसी कनवर्टर की दक्षता 73% से कम हो जाती है, तभी यह प्रत्यक्ष युग्मित प्रणाली की तुलना में कम H2 का उत्पादन करेगा। शोधकर्ताओं ने जोर देकर कहा, "डीसी-डीसी कनवर्टर डिज़ाइन को वैध माना जाने के लिए, इसकी दक्षता 90% से अधिक होनी चाहिए, इसलिए प्रत्यक्ष युग्मन में दक्षता और H2 उत्पादन जितना कम होने की संभावना नहीं है।"
उनके निष्कर्ष "हाइड्रोजन उत्पादन का अनुकूलन: फोटोवोल्टिक्स और इलेक्ट्रोलाइज़र के बीच प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष युग्मन का तुलनात्मक अध्ययन" में प्रकाशित अध्ययन में पाए जा सकते हैं। ऊर्जा रूपांतरण और प्रबंधन.
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स्रोत द्वारा पी.वी. पत्रिका
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