सौर स्ट्रीट लाइटों पर मौसम का प्रभाव

सौर स्ट्रीट लाइटें शहरी और ग्रामीण प्रकाश व्यवस्था के लिए एक टिकाऊ और लागत प्रभावी समाधान के रूप में उभरी हैं, जो सूर्य के प्रकाश को बिजली में बदलने के लिए फोटोवोल्टिक (पीवी) पैनलों पर निर्भर करती हैं। हालाँकि, उनका प्रदर्शन और विश्वसनीयता मौसम की स्थिति से बहुत प्रभावित होती है, जो उनके कार्य को अनुकूलित या बाधित कर सकती है। कुशल सौर प्रकाश व्यवस्था को डिजाइन करने, रखरखाव कार्यक्रम की योजना बनाने और लगातार रोशनी सुनिश्चित करने के लिए इन मौसम संबंधी प्रभावों को समझना महत्वपूर्ण है। यह लेख इस बात की पड़ताल करता है कि विभिन्न मौसम कारक—जिसमें सूर्य के प्रकाश की तीव्रता, तापमान, वर्षा और चरम मौसम की घटनाएँ शामिल हैं—सौर स्ट्रीट लाइटों को कैसे प्रभावित करते हैं, साथ ही संभावित जोखिमों को कम करने के लिए व्यावहारिक रणनीतियाँ भी शामिल हैं।

सूर्य का प्रकाश सौर स्ट्रीट लाइटों का प्राथमिक ऊर्जा स्रोत है, इसलिए इसकी तीव्रता और अवधि सीधे तौर पर निर्धारित करती है कि पीवी पैनल कितनी बिजली उत्पन्न कर सकते हैं।

प्रचुर मात्रा में, निर्बाध धूप वाले क्षेत्रों में (जैसे, शुष्क या समशीतोष्ण क्षेत्रों में धूप वाले दिन), पीवी पैनल लगभग चरम दक्षता पर काम करते हैं। उदाहरण के लिए, एक मानक 100W सौर पैनल 4-5 घंटे सीधी धूप में प्रति दिन 400-500Wh बिजली उत्पन्न कर सकता है, जो बैटरी को पूरी तरह से चार्ज करता है ताकिएलईडी लाइटरात में 8-12 घंटे तक बिजली मिल सके। ऐसी स्थितियाँ लगातार चमक सुनिश्चित करती हैं और बैटरी की कमी को रोकती हैं।

बादल या बादल वाले दिन: विसरित धूप पीवी पैनल के उत्पादन को 30%-70% तक कम कर देती है। भारी बादल वाले दिनों में, एक 100W पैनल केवल 100-200Wh उत्पन्न कर सकता है, जिससे बैटरी चार्जिंग अपर्याप्त हो जाती है। इससे एलईडी लाइट समय से पहले मंद हो सकती है या आधी रात को बंद हो सकती है, जिससे सड़कें या पार्किंग स्थल जैसे क्षेत्रों में सुरक्षा से समझौता हो सकता है।

छोटे दिन के घंटे: सर्दियों या उच्च-अक्षांश वाले क्षेत्रों (जैसे, उत्तरी यूरोप, कनाडा) में, छोटे दिन के घंटे चार्जिंग समय को सीमित करते हैं। उदाहरण के लिए, शीतकालीन संक्रांति के दौरान, कुछ क्षेत्रों में केवल 6-7 घंटे का दिन का प्रकाश होता है—पूरी बैटरी चार्जिंग के लिए आवश्यक 8-10 घंटों से बहुत कम। समय के साथ, इससे बैटरी का "गहरा निर्वहन" हो सकता है, जिससे उनका जीवनकाल 20%-30% तक कम हो जाता है।

छायांकन: यहां तक कि आंशिक छायांकन (पेड़ों, इमारतों या धूल के संचय से) भी पीवी पैनल पर "हॉटस्पॉट" बनाता है, जिससे समग्र दक्षता कम हो जाती है और संभावित रूप से कोशिकाओं को नुकसान होता है। अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा एजेंसी (IEA) के एक अध्ययन में पाया गया कि पैनल पर 10% छायांकन आउटपुट को 50% तक कम कर सकता है।

जबकि सौर पैनल सूर्य के प्रकाश पर निर्भर करते हैं, चरम तापमान—उच्च और निम्न दोनों—उनके प्रदर्शन और बैटरी के जीवनकाल पर नकारात्मक प्रभाव डालते हैं।

अधिकांश पीवी पैनलों में 25°C-35°C (77°F-95°F) की इष्टतम ऑपरेटिंग तापमान सीमा होती है। जब तापमान 40°C (104°F) से अधिक हो जाता है, तो पैनल की दक्षता प्रति डिग्री सेल्सियस 0.3%-0.5% कम हो जाती है। उदाहरण के लिए, 25°C पर 20% दक्षता वाला एक पैनल 45°C पर 17%-18% दक्षता तक गिर सकता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि उच्च तापमान पैनल की अर्धचालक सामग्री में इलेक्ट्रॉन प्रतिरोध को बढ़ाता है, जिससे ऊर्जा रूपांतरण कम हो जाता है।

इसके अतिरिक्त, उच्च गर्मी बैटरी के क्षरण को तेज करती है। लिथियम-आयन बैटरी (आमतौर पर सौर स्ट्रीट लाइटों में उपयोग की जाती हैं) 35°C से ऊपर लंबे समय तक तापमान के संपर्क में आने पर तेजी से क्षमता खो देती हैं। नेशनल रिन्यूएबल एनर्जी लेबोरेटरी (NREL) द्वारा 2023 के एक अध्ययन में दिखाया गया है कि गर्म जलवायु (जैसे, रेगिस्तानी क्षेत्रों) में लिथियम-आयन बैटरी का जीवनकाल 3-4 वर्ष होता है, जबकि मध्यम जलवायु में 5-7 वर्ष होता है।

ठंडा तापमान (0°C/32°F से नीचे) सीधे पीवी पैनलों को नुकसान नहीं पहुंचाता है, लेकिन वे बैटरी के प्रदर्शन को ख़राब कर सकते हैं। लिथियम-आयन बैटरी ठंड में चार्जिंग और डिस्चार्जिंग क्षमता में कमी का अनुभव करती हैं—उदाहरण के लिए, -10°C (14°F) पर, एक बैटरी अपनी रेटेड क्षमता का केवल 70%-80% ही रख सकती है। इसका मतलब है कि भले ही पीवी पैनल दिन के दौरान पर्याप्त बिजली उत्पन्न करता है, लेकिन बैटरी रात भर प्रकाश को बिजली देने के लिए पर्याप्त स्टोर नहीं कर सकती है।

ठंड तापमान बैटरी बाड़ों के लिए भी जोखिम पैदा करते हैं। यदि नमी बाड़े में रिसती है और जम जाती है, तो यह बैटरी के आवरण को क्रैक कर सकती है या विद्युत कनेक्शन को नुकसान पहुंचा सकती है, जिससे सिस्टम विफल हो जाता है।

बारिश, बर्फ और कोहरा न केवल सूर्य के प्रकाश को कम करते हैं बल्कि सौर स्ट्रीट लाइटों के लिए शारीरिक और विद्युत जोखिम भी पेश करते हैं।

हल्की से मध्यम बारिश पीवी पैनलों से धूल और मलबे को साफ करने में मदद कर सकती है, जिससे अस्थायी रूप से दक्षता में सुधार होता है। हालाँकि, भारी बारिश या गरज के दो मुख्य खतरे हैं:

पानी का प्रवेश: खराब सील वाले जंक्शन बॉक्स, बैटरी बाड़े, या एलईडी लाइट फिक्स्चर पानी को प्रवेश करने की अनुमति दे सकते हैं, जिससे शॉर्ट सर्किट हो सकता है। यह सिस्टम विफलता का एक प्रमुख कारण है—2024 की एक उद्योग रिपोर्ट के अनुसार, 35% सौर स्ट्रीट लाइट खराबी पानी के नुकसान के कारण होती है।

बिजली का गिरना: सौर सिस्टम बिजली के प्रति संवेदनशील होते हैं, क्योंकि पीवी पैनल बड़े प्रवाहकीय सतहों के रूप में कार्य करते हैं। एक सीधी या आस-पास की बिजली का झटका इन्वर्टर, चार्ज कंट्रोलर या बैटरी को नुकसान पहुंचा सकता है, जिसके लिए महंगे प्रतिस्थापन की आवश्यकता होती है।

पीवी पैनलों पर बर्फ का जमाव पूरी तरह से सूर्य के प्रकाश को अवरुद्ध कर देता है, जिससे ऊर्जा उत्पादन रुक जाता है। यहां तक कि बर्फ की एक पतली परत (1-2 सेमी) भी आउटपुट को 80%-90% तक कम कर सकती है। यदि बर्फ पिघलती है और फिर से जम जाती है, तो यह बर्फ बनाती है, जो भारी होती है और हटाने में कठिन होती है—बर्फ पीवी पैनलों को क्रैक कर सकती है या इसके वजन के नीचे बढ़ते ढाँचे को झुका सकती है।

बर्फीले क्षेत्रों में, पीवी पैनल का कोण महत्वपूर्ण है। एक खड़ी कोण (30°-45°) पर स्थापित पैनल बर्फ को अधिक आसानी से फिसलने की अनुमति देते हैं, जिससे डाउनटाइम कम होता है। हालाँकि, भारी बर्फबारी वाले क्षेत्रों में, मैनुअल या स्वचालित बर्फ हटाने (जैसे, गर्म पैनल) आवश्यक हो सकता है।

कोहरा सूर्य के प्रकाश को बिखेरता है, जिससे इसकी तीव्रता बादलों वाले दिनों के समान कम हो जाती है। इसके अतिरिक्त, धुंध पीवी पैनलों पर नमी की एक परत छोड़ सकती है, जो, धूल के साथ मिलकर, एक फिल्म बनाती है जो आगे दक्षता को कम करती है। तटीय क्षेत्रों में, नमक से लदी धुंध धातु के घटकों (जैसे, बढ़ते ब्रैकेट, वायरिंग) को खराब कर सकती है, जिससे सिस्टम का जीवनकाल कम हो जाता है।

चरम मौसम—जैसे कि तूफान, आंधी, धूल भरी आंधी और ओलावृष्टि—सौर स्ट्रीट लाइटों को गंभीर, दीर्घकालिक नुकसान पहुंचा सकती है।

तेज़ हवाएँ: 100 किमी/घंटा (62 मील प्रति घंटे) से अधिक की हवा की गति वाले तूफान या आंधी लाइट पोल को गिरा सकते हैं, पीवी पैनलों को नुकसान पहुंचा सकते हैं, या वायरिंग को फाड़ सकते हैं। 2022 में, तूफान इयान ने फ्लोरिडा, यूएसए में तेज़ हवाओं और उड़ते मलबे के कारण 5,000 से अधिक सौर स्ट्रीट लाइटों को नष्ट कर दिया।

ओलावृष्टि: ओले (विशेषकर 2 सेमी/0.8 इंच से बड़े) पीवी पैनलों को क्रैक या तोड़ सकते हैं। मानक पीवी पैनलों में एक टेम्पर्ड ग्लास परत होती है, लेकिन यह बड़े ओलों से प्रतिरक्षित नहीं होती है। कोलोराडो, यूएसए में 2021 की ओलावृष्टि ने प्रभावित क्षेत्र में 12% सौर स्ट्रीट लाइटों को नुकसान पहुंचाया।

धूल भरी आंधी: शुष्क क्षेत्रों (जैसे, मध्य पूर्व, मध्य एशिया) में, धूल भरी आंधी पीवी पैनलों पर रेत की एक मोटी परत जमा करती है, जिससे सूर्य का प्रकाश अवरुद्ध हो जाता है और कांच की सतह खरोंच जाती है। यह दक्षता को 40%-60% तक कम कर देता है और यदि तुरंत साफ नहीं किया जाता है तो पैनलों को स्थायी रूप से नुकसान पहुंचा सकता है।

सौर स्ट्रीट लाइटों पर मौसम के प्रभाव को कम करने के लिए, निम्नलिखित रणनीतियों की सिफारिश की जाती है:

• उच्च-दक्षता वाले पैनलों (जैसे, मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन) का उपयोग करें जो कम रोशनी और उच्च तापमान में बेहतर प्रदर्शन करते हैं।
• सूर्य के प्रकाश के अवशोषण को अधिकतम करने और बर्फ/बारिश के अपवाह की सुविधा के लिए पैनलों को एक इष्टतम झुकाव कोण (20°-45°, अक्षांश के आधार पर) पर स्थापित करें।
• पेड़ों की छँटाई करके या इमारतों के सापेक्ष पैनल के स्थान को समायोजित करके छायांकन से बचें।

• चरम जलवायु के लिए ठंड प्रतिरोधी या गर्मी प्रतिरोधी बैटरी (जैसे, लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी) का उपयोग करें।
• इष्टतम तापमान बनाए रखने के लिए इन्सुलेशन (ठंड जलवायु के लिए) या वेंटिलेशन (गर्म जलवायु के लिए) के साथ बैटरी बाड़े स्थापित करें।
• ओवरचार्जिंग, गहरे निर्वहन और तापमान से संबंधित क्षति को रोकने के लिए एक बैटरी प्रबंधन प्रणाली (बीएमएस) जोड़ें।

• पानी के प्रवेश को रोकने के लिए IP65 या IP67-रेटेड फिक्स्चर(जंक्शन बॉक्स, एलईडी लाइट) का उपयोग करें।
• बिजली के झटके से सिस्टम को बचाने के लिए बिजली के अरेस्टर और सर्ज प्रोटेक्टर स्थापित करें।

• धूल वाले क्षेत्रों में नियमित रूप से (मासिक), मध्यम जलवायु में (त्रैमासिक) पीवी पैनलों को साफ करें ताकि गंदगी, बर्फ या बर्फ को हटाया जा सके।
• नुकसान की पहचान और मरम्मत के लिए चरम मौसम की घटनाओं के बाद वायरिंग, बाड़ों और बढ़ते ढाँचे का निरीक्षण करें।

• महत्वपूर्ण क्षेत्रों (जैसे, अस्पताल, राजमार्ग) के लिए, लंबे समय तक कम रोशनी की अवधि के दौरान निरंतर रोशनी सुनिश्चित करने के लिए एक बैकअप पावर स्रोत (जैसे, एक छोटा पवन टरबाइन या ग्रिड कनेक्शन) एकीकृत करें।

मौसम सौर स्ट्रीट लाइटों के प्रदर्शन, विश्वसनीयता और जीवनकाल में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। बादल वाले दिनों में कम धूप से लेकर तूफान से विनाशकारी क्षति तक, प्रत्येक मौसम कारक अद्वितीय चुनौतियाँ प्रस्तुत करता है। हालाँकि, इन प्रभावों को समझकर और लक्षित शमन रणनीतियों को लागू करके—जैसे मौसम प्रतिरोधी घटकों का उपयोग करना, सिस्टम डिजाइन को अनुकूलित करना, और नियमित रखरखाव करना—सौर स्ट्रीट लाइट सिस्टम को अधिक लचीला बनाया जा सकता है। जैसे-जैसे दुनिया नवीकरणीय ऊर्जा की ओर बढ़ रही है, मौसम संबंधी जोखिमों को संबोधित करना विविध जलवायु में सौर प्रकाश व्यवस्था की पूरी क्षमता को उजागर करने, दुनिया भर के समुदायों के लिए टिकाऊ और विश्वसनीय रोशनी सुनिश्चित करने की कुंजी होगी।