१. वर्तमान स्थिती फोटोव्होल्टेइक (सौर ऊर्जा) उद्योगाचे

१.१ जागतिक फोटोव्होल्टेइक बाजाराची जलद वाढ

अलिकडच्या वर्षांत, जागतिक फोटोव्होल्टेइक उद्योगाने प्रचंड वाढ अनुभवली आहे. आंतरराष्ट्रीय ऊर्जा एजन्सी (IEA) च्या आकडेवारीनुसार, २०२३ मध्ये, फोटोव्होल्टेइक ऊर्जेची जागतिक नवीन स्थापित क्षमता ३५० GW पेक्षा जास्त झाली आणि एकूण स्थापित क्षमता १.५ TW पेक्षा जास्त झाली. चीन, अमेरिका, युरोप आणि भारत यांसारखे देश आणि प्रदेश फोटोव्होल्टेइक बाजारपेठेतील मुख्य प्रेरक शक्ती बनले आहेत.

चीन: जगातील सर्वात मोठी सौर फोटोव्होल्टेइक बाजारपेठ म्हणून, चीनने २०२३ मध्ये २०० GW पेक्षा जास्त सौर फोटोव्होल्टेइक क्षमता जोडली, जी जागतिक नवीन स्थापित क्षमतेच्या ५७% पेक्षा जास्त आहे. सरकारी धोरणात्मक पाठिंबा, तांत्रिक प्रगती आणि खर्च कपात हे चीनच्या सौर फोटोव्होल्टेइक उद्योगाच्या विकासाला चालना देणारे प्रमुख घटक आहेत.

युरोप: रशिया-युक्रेन संघर्षामुळे प्रभावित होऊन, युरोपने आपल्या ऊर्जा संक्रमणाला गती दिली. २०२३ मध्ये, सौर फोटोव्होल्टेइकची नवीन स्थापित क्षमता ६० GW पेक्षा जास्त झाली, ज्यामध्ये जर्मनी, स्पेन आणि नेदरलँड्ससारख्या देशांमध्ये लक्षणीय वाढ झाली.

- युनायटेड स्टेट्स: चलनवाढ निवारण कायद्यामुळे (IRA) प्रोत्साहित होऊन, अमेरिकेतील सौर फोटोव्होल्टेइक बाजारपेठेची वाढ सुरूच राहिली, आणि २०२३ मध्ये अंदाजे ४० GW नवीन स्थापित क्षमता निर्माण झाली.

भारत: भारत सरकार नवीकरणीय ऊर्जेच्या विकासाला जोरदार प्रोत्साहन देते. २०२३ मध्ये, सौर फोटोव्होल्टेइकची नवीन स्थापित क्षमता २० GW पेक्षा जास्त झाली असून, २०३० पर्यंत ५०० GW नवीकरणीय ऊर्जा स्थापित क्षमता गाठण्याचे उद्दिष्ट आहे.

१.२फोटोव्होल्टेइक तंत्रज्ञानातील सतत प्रगती

फोटोव्होल्टेइक तंत्रज्ञानातील सततच्या नवनवीन शोधांमुळे सौर ऊर्जा निर्मितीची कार्यक्षमता वाढली आहे आणि खर्च कमी झाला आहे:

- PERC, TOPCon आणि HJT सारखी उच्च-कार्यक्षम बॅटरी तंत्रज्ञान: PERC (Passivated Emitter and Rear Contact) सेल अजूनही मुख्य प्रवाहात आहेत, परंतु TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) आणि HJT (Heterojunction) तंत्रज्ञान त्यांच्या उच्च रूपांतरण कार्यक्षमतेमुळे (>24%) हळूहळू बाजारातील आपला वाटा वाढवत आहेत.

- पेरोव्स्काईट सौर पेशी: पुढच्या पिढीतील फोटोव्होल्टेइक तंत्रज्ञान म्हणून, पेरोव्स्काईट पेशींनी प्रयोगशाळेत ३३% पेक्षा जास्त कार्यक्षमता मिळवली आहे आणि भविष्यात त्या व्यावसायिकदृष्ट्या व्यवहार्य होण्याची अपेक्षा आहे.

- बायफेशियल मॉड्यूल्स आणि ट्रॅकिंग माउंट्स: बायफेशियल मॉड्यूल्स वीज निर्मिती १०% ते २०% पर्यंत वाढवू शकतात, तर ट्रॅकिंग माउंट्स सूर्यप्रकाशाच्या आपतन कोनाला अनुकूल बनवून प्रणालीची कार्यक्षमता आणखी वाढवतात.

१.३ सौर ऊर्जा निर्मितीचा खर्च कमी होत आहे

गेल्या दशकात, फोटोव्होल्टेइक वीज निर्मितीचा खर्च ८०% पेक्षा जास्त कमी झाला आहे. आयआरईएनए (आंतरराष्ट्रीय नवीकरणीय ऊर्जा संस्था) नुसार, २०२३ मध्ये फोटोव्होल्टेइक विजेचा जागतिक स्तरीकृत खर्च (LCOE) प्रति kWh ०.०३ - ०.०५ अमेरिकन डॉलर्सपर्यंत खाली आला आहे, जो कोळसा आणि नैसर्गिक वायूवर आधारित वीज निर्मितीपेक्षाही कमी आहे, ज्यामुळे हा सर्वात स्पर्धात्मक ऊर्जा स्रोतांपैकी एक बनला आहे.

१.४ ऊर्जा साठवण आणि फोटोव्होल्टेइकचा समन्वित विकास

फोटोव्होल्टेइक वीज निर्मितीच्या खंडित स्वरूपामुळे, लिथियम बॅटरी, सोडियम-आयन बॅटरी, फ्लो बॅटरी इत्यादी ऊर्जा साठवण प्रणालींचा एकत्रितपणे वापर करणे हा एक ट्रेंड बनला आहे. २०२३ मध्ये, जागतिक फोटोव्होल्टेइक अधिक ऊर्जा साठवण प्रकल्पांची नव्याने स्थापित क्षमता ३० GW पेक्षा जास्त झाली आहे आणि पुढील दशकातही हा उच्च वाढीचा दर कायम राहण्याची अपेक्षा आहे.

२. महत्त्व फोटोव्होल्टेइक उद्योगाचे

२.१ हवामानाला संबोधित करणे बदल आणि कार्बन तटस्थतेच्या उद्दिष्टांना प्रोत्साहन देणे

जगभरातील देश हरितगृह वायूंचे उत्सर्जन कमी करण्यासाठी त्यांच्या ऊर्जा संक्रमणाला गती देत ​​आहेत. स्वच्छ ऊर्जेचा एक मुख्य घटक म्हणून सौर ऊर्जा, 'कार्बन तटस्थते'चे उद्दिष्ट साध्य करण्यात महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते. पॅरिस करारानुसार, २०३० पर्यंत नवीकरणीय ऊर्जेचा जागतिक वाटा ४०% पेक्षा जास्त होणे आवश्यक आहे आणि सौर ऊर्जा मुख्य ऊर्जा स्रोतांपैकी एक बनेल.

२.२ ऊर्जा सुरक्षा आणि स्वातंत्र्य

पारंपरिक ऊर्जा स्रोतांवर (जसे की तेल आणि नैसर्गिक वायू) भू-राजकारणाचा मोठा प्रभाव असतो, तर सौर ऊर्जा संसाधने सर्वत्र उपलब्ध आहेत आणि ती आयात केलेल्या ऊर्जेवरील अवलंबित्व कमी करू शकतात. उदाहरणार्थ, युरोपने मोठ्या प्रमाणावर फोटोव्होल्टेइक ऊर्जा प्रकल्प उभारून रशियन नैसर्गिक वायूची मागणी कमी केली आहे, आणि त्याद्वारे आपली ऊर्जा स्वायत्तता वाढवली आहे.

२.३ आर्थिक वाढ आणि रोजगाराला चालना देणे

फोटोव्होल्टेइक उद्योग साखळीमध्ये सिलिकॉन साहित्य, सिलिकॉन वेफर्स, बॅटरी, मॉड्यूल, इन्व्हर्टर, ब्रॅकेट आणि ऊर्जा साठवण यांसारख्या अनेक दुव्यांचा समावेश आहे, ज्यामुळे जगभरात लाखो रोजगार निर्माण झाले आहेत. चीनच्या फोटोव्होल्टेइक उद्योगातील थेट कर्मचाऱ्यांची संख्या ३० लाखांपेक्षा जास्त आहे आणि युरोप व अमेरिकेतील फोटोव्होल्टेइक उद्योगही वेगाने विस्तारत आहेत.

२.४ ग्रामीण विद्युतीकरण आणि गरिबी निर्मूलन

विकसनशील देशांमध्ये, फोटोव्होल्टेइक मायक्रोग्रिड्स आणि घरगुती सौर प्रणाली दुर्गम भागांना वीज पुरवतात आणि रहिवाशांचे राहणीमान सुधारतात. उदाहरणार्थ, आफ्रिकेतील "सोलर होम सिस्टीम्स"ने लाखो लोकांना वीज नसण्याच्या परिस्थितीतून बाहेर पडण्यास मदत केली आहे.

३.फोटोव्होल्टेइक प्रणालीमध्ये सर्ज प्रोटेक्शन डिव्हाइसची (SPD) आवश्यकता

३.१ फोटोव्होल्टेइक प्रणालींना भेडसावणारे वीज पडण्याचे आणि विद्युत प्रवाहाचे धोके

फोटोव्होल्टेइक ऊर्जा केंद्रे सहसा मोकळ्या जागांमध्ये (जसे की वाळवंट, घरांची छते आणि पर्वत) स्थापित केली जातात आणि त्यांना वीज पडण्याचा व अतिदाबाच्या परिणामांचा मोठा धोका असतो. मुख्य धोक्यांमध्ये खालील गोष्टींचा समावेश आहे:

- थेट वीजप्रहार: फोटोव्होल्टेइक मॉड्यूल किंवा आधारस्तंभांवर थेट वीज पडणे, ज्यामुळे उपकरणांचे नुकसान होते.

प्रेरित वीज: विजेमुळे निर्माण होणारी विद्युतचुंबकीय स्पंदने केबल्समध्ये उच्च व्होल्टेज निर्माण करतात, ज्यामुळे इन्व्हर्टर आणि कंट्रोलर यांसारख्या इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांचे नुकसान होते.

- ग्रिडमधील चढउतार: ग्रिड बाजूकडील कार्यात्मक ओव्हरव्होल्टेज (जसे की स्विच क्रिया, शॉर्ट-सर्किट दोष) फोटोव्होल्टेइक प्रणालीकडे प्रसारित केले जाऊ शकतात.

३.२ सर्ज प्रोटेक्टिव्ह डिव्हाइसचे (एसपीडी) कार्य

फोटोव्होल्टेइक प्रणालींमध्ये वीज संरक्षण आणि अतिदाब संरक्षणासाठी सर्ज प्रोटेक्टर हे प्रमुख उपकरण आहे. त्यांच्या मुख्य कार्यांमध्ये खालील गोष्टींचा समावेश होतो:

क्षणिक अतिदाब मर्यादित करणे: वीज पडल्याने किंवा ग्रीडमधील चढउतारामुळे निर्माण होणारे उच्च व्होल्टेज सुरक्षित मर्यादेत नियंत्रित करणे.

- सर्ज करंटचे डिस्चार्जिंग: डाउनस्ट्रीम उपकरणांचे संरक्षण करण्यासाठी अतिरिक्त प्रवाह त्वरित जमिनीत वळवणे.

- प्रणालीची विश्वसनीयता वाढवणे: वीज कोसळणे किंवा विद्युत प्रवाहातील अचानक वाढ यामुळे होणारे उपकरणांचे बिघाड आणि प्रणाली बंद पडण्याचा कालावधी कमी करणे.

३.३ फोटोव्होल्टेइक प्रणालींमध्ये SPD चा वापर

फोटोव्होल्टेइक प्रणालींसाठी सर्ज संरक्षणाची रचना अनेक स्तरांवर केली पाहिजे:

- डीसी बाजूकडील संरक्षण (फोटोव्होल्टेइक मॉड्यूलपासून इन्व्हर्टरपर्यंत):

प्रेरित वीज आणि कार्यान्वयन अतिदाब टाळण्यासाठी स्ट्रिंगच्या इनपुट टोकाला टाइप II SPD स्थापित करा.

थेट आणि प्रेरित विजेच्या एकत्रित धोक्याचा सामना करण्यासाठी इन्व्हर्टरच्या डीसी इनपुट टोकाला टाइप I + II एसपीडी स्थापित करा.

एसी बाजूचे संरक्षण (इन्व्हर्टरपासून ग्रीडपर्यंत):

ग्रिड-साइड ओव्हरव्होल्टेजचा शिरकाव रोखण्यासाठी इन्व्हर्टरच्या आउटपुट टोकाला टाइप II SPD स्थापित करा.

संवेदनशील उपकरणांना अचूक संरक्षण देण्यासाठी वितरण कॅबिनेटमध्ये टाइप III SPD स्थापित करा.

३.४ सर्ज प्रोटेक्टर निवडण्यासाठी महत्त्वाचे मुद्दे

- व्होल्टेज पातळी जुळवणे: SPD चे कमाल सतत कार्यरत व्होल्टेज (Uc) हे सिस्टम व्होल्टेजपेक्षा जास्त असले पाहिजे (उदाहरणार्थ, 1000Vdc फोटोव्होल्टेइक सिस्टमसाठी Uc ≥ 1200V असलेले SPD आवश्यक आहे).

- वर्तमान क्षमता: डीसी बाजूच्या एसपीडीचा नाममात्र डिस्चार्ज करंट (In) ≥ 20kA आणि कमाल डिस्चार्ज करंट (Imax) ≥ 40kA असावा.

- संरक्षणाची पातळी: बाहेरील स्थापनेसाठी IP65 किंवा त्याहून अधिक संरक्षणाची आवश्यकता आहे, जे प्रतिकूल वातावरणासाठी योग्य असेल.

- प्रमाणन मानके: IEC 61643-31 (फोटोव्होल्टेइक-विशिष्ट SPD साठीचे मानक) आणि UL 1449 आणि इतर आंतरराष्ट्रीय प्रमाणपत्रांशी सुसंगत.

३.५ एसपीडी स्थापित न करण्याचे संभाव्य धोके

उपकरणांचे नुकसान: इन्व्हर्टर आणि मॉनिटरिंग सिस्टीमसारखी अचूक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे सर्जच्या धक्क्यांना बळी पडतात आणि त्यांच्या दुरुस्तीचा खर्च जास्त असतो.

- वीज निर्मितीतील तोटा: वीज पडल्यामुळे यंत्रणा बंद पडते, ज्यामुळे वीज निर्मितीच्या नफ्यावर परिणाम होतो.

आगीचा धोका: अतिदाबामुळे विद्युत आग लागून वीज केंद्राच्या सुरक्षिततेला धोका निर्माण होऊ शकतो.

४. जागतिक पीव्ही सर्ज प्रोटेक्टर बाजारातील ट्रेंड्स

४.१ बाजारातील मागणी वाढ

फोटोव्होल्टेइक प्रतिष्ठापन क्षमतेतील जलद वाढीबरोबरच, सर्ज प्रोटेक्टर्सची बाजारपेठही एकाच वेळी विस्तारली आहे. असा अंदाज आहे की २०२५ पर्यंत जागतिक फोटोव्होल्टेइक SPD बाजारपेठेचा आकार २ अब्ज अमेरिकन डॉलर्सपेक्षा जास्त होईल, ज्याचा चक्रवाढ वार्षिक वाढ दर (CAGR) १५% असेल.

४.२ तांत्रिक नवोन्मेषाची दिशा

- इंटेलिजेंट एसपीडी: करंट मॉनिटरिंग आणि फॉल्ट अलार्म फंक्शन्सने सुसज्ज, तसेच रिमोट ऑपरेशनला सपोर्ट करते.

- उच्च व्होल्टेज पातळी: उच्च व्होल्टेज रेटिंग असलेले SPD (जसे की 1500V) मुख्य प्रवाहात आले आहेत.

- दीर्घायुष्य: नवीन संवेदनशील सामग्री (जसे की झिंक ऑक्साईड कंपोझिट तंत्रज्ञान) वापरून, SPDs चा टिकाऊपणा वाढवला जातो.

४.३ धोरण आणि मानक जाहिरात

IEC 62305 (वीज संरक्षण मानक) आणि IEC 61643-31 (फोटोव्होल्टेइक SPD मानक) यांसारख्या आंतरराष्ट्रीय मानकांनुसार फोटोव्होल्टेइक प्रणालींमध्ये सर्ज संरक्षण असणे अनिवार्य आहे.

चीनमधील "फोटोव्होल्टेइक पॉवर स्टेशन्सच्या वीज संरक्षणासाठी तांत्रिक विनिर्देश" (GB/T 32512-2016) मध्ये SPD साठी निवड आणि स्थापना आवश्यकता स्पष्टपणे नमूद केल्या आहेत.

५.निष्कर्ष: फोटोव्होल्टेइक उद्योग सर्ज प्रोटेक्टर्सशिवाय चालू शकत नाही.

फोटोव्होल्टेइक उद्योगाच्या वेगवान विकासामुळे जागतिक ऊर्जा संक्रमणाला मोठी चालना मिळाली आहे. तथापि, वीज कोसळणे आणि सर्जच्या धोक्यांकडे दुर्लक्ष करता येणार नाही. फोटोव्होल्टेइक प्रणालींच्या सुरक्षित कार्यासाठी मुख्य हमी म्हणून, सर्ज प्रोटेक्टर्स उपकरणांच्या नुकसानीचा धोका प्रभावीपणे कमी करू शकतात, वीज निर्मितीची कार्यक्षमता सुधारू शकतात आणि प्रणालीचे आयुष्य वाढवू शकतात. भविष्यात, फोटोव्होल्टेइक प्रतिष्ठापनांच्या सततच्या वाढीमुळे आणि स्मार्ट ग्रिडच्या विकासामुळे, उच्च-कार्यक्षम आणि अत्यंत विश्वसनीय सर्ज प्रोटेक्टर्स हे फोटोव्होल्टेइक ऊर्जा केंद्रांचे अत्यावश्यक घटक बनतील.

फोटोव्होल्टेइक गुंतवणूकदार, ईपीसी कंपन्या आणि संचालन व देखभाल पथकांसाठी, वीज केंद्राचे दीर्घकाळ स्थिर संचालन सुनिश्चित करण्यासाठी आणि गुंतवणुकीवरील परतावा वाढवण्यासाठी, आंतरराष्ट्रीय मानकांची पूर्तता करणाऱ्या उच्च-गुणवत्तेच्या सर्ज प्रोटेक्टर्सची निवड करणे हे एक महत्त्वपूर्ण पाऊल आहे.