சூரிய ஒளி மின்சாரம் - 1

சூரிய ஒளி மின்சாரம் - 1

பூமியின் வெப்ப நிலை மாறுபட்டு வருவதால் பருவ மழை இப்பொழுது பொய்த்து வருகிறது. அதனால் நீர் தேக்கங்கள் மூலமாக தண்ணீரின் விசையை பயன்படுத்தி மின்சாரம் உற்பத்தி செய்யும் நிலையங்களில் (Hydro Power Plant) மின் உற்பத்தி குறைந்து வருகிறது

நிலக்கரியை கொண்டு நீரை சூடாக்கி, நீராவியின் மூலம் ஜெனரேட்டரை இயக்கி மின்சாரம் அணல் மின் நிலையங்களில் (Thermal Power Plant) தயாரிக்கப்படுகிறது. இதற்கு தேவைப்படும் நிலக்கரி அமுத சுரபி போல தோண்ட தோண்ட கிடைத்துக்கொண்டே இருக்கப்போவதில்லை. ஒரு கால கட்டத்தில் முற்றிலுமாக இல்லாமல் போய்விடும். அதனால் இம்முறையிலும் தொடர்ந்து மின் உற்பத்தி செய்ய இயலாது.

அணுமின் நிலையங்கள் (Atomic Power Plant) மூலம் உற்பத்தி செய்யும் பொழுது தடையில்லா மின்சாரம் கிடைக்க வாய்ப்பிருந்தாலும், ஆபத்து அதிக அளவில் ஏற்பட வாய்ப்பிருப்பதுடன், விபத்து ஏற்பட்டால் அதனால் ஏற்படும் கதிர்வீச்சால் பல்லாயிரக்கணக்கானவர்கள் பாதிப்படைய கூடும். தொழில் நுட்பத்திலிலும் பொறுப்புடன் செயல்படுவதிலும் சிறந்த மேலை நாடுகள் கூட, இத்திட்டத்தை கைவிட்டு வருகிறது.

இயற்கைக்கு எவ்வித பாதிப்பும் இல்லாமல் தொடர்ச்சியாக மின்சாரத்தை பெறக்கூடிய, சூரிய ஒளி மின்சாரமே எதிர்காலத்தில் நிலைத்து இருக்கும். இம்முறை எளிதானது. ஆபத்தில்லாதது, செலவில்லாதது. நம் தேவைக்கான மின்சாரத்தை நாமே உற்பத்தி செய்து கொள்ள முடியும். சூரிய ஒளி மின்சாரம் பற்றி முழுமையாக தெளிவாக புரிந்து கொள்ளும் வகையில் தமிழில் புத்தகங்கள் இல்லை. எனவே சூரிய ஒளி மின்சாரத்தை பற்றியும், அதை உற்பத்தி செய்யும் முறை பற்றியும் தெளிவான விளக்கப்படங்களுடன் எளிதில் புரிந்து கொள்ளும் வகையில் தொடர் பதிவாக பதிவிட முடிவு செய்துள்ளேன். இதன் தொடர்ச்சி பல பதிவுகளாக வெளிவரும். உங்கள் சந்தேகங்களை பின்னூட்டம் மூலமாக கேளுங்கள்.

சூரிய ஒளி கதிகள் சிலிகானை மூலப்பொருளாக கொண்டு தயாரிக்கப்பட்ட போட்டோ வோல்ட்டைக் (PV – Photovoltaic) செல்களின் மீது விழும்பொழுது அது DC மின்சாரமாக மாற்றப்படுகிறது.

DC (Direct current) மின்சாரத்திற்கு பாசிடிவ், நெகடிவ் என இரு முனைகள் (Terminals) உண்டு. இந்த முனைகளில் மின்சாரம் கிடைக்கும். இதன் திறன் 0.5 வோல்ட் ஆகவும் மிகவும் குறைவான அளவு ஆம்பியர் கரண்ட் ஆக இருக்கும். எனவே ஒரு செல்லிலிருந்து கிடைக்கும் மின்சாரத்தை கொண்டு நாம் எதையும் இயக்க முடியாது. எனவே நமக்கு தேவைப்படும் வோல்ட் மற்றும் ஆம்பியர் கிடைக்கும் வகையில் பல செல்களை சீரியல் (SERIES) மற்றும் பேரலெல் (PARALLEL) முறையில் இணைத்து ஒரு மாடுல்ஸ் (MODULES) ஆக தயாரிக்கப்படுகிறது. இவை தான் சந்தையில் விற்பனைக்கு கிடைக்கிறது. இவற்றின் திறன் 5 WATT முதல் 300 WATT இருக்கும். நம் தேவைக்கு ஏற்ப இவற்றை வாங்கி கொள்ளலாம்.

பொதுவாக 3 வோல்ட், 6 வோல்ட், 12 வோல்ட் என ப்ல வோல்ட்டேஜ்களில் பல செல்களை இணைத்து பேனல் தயாரிக்கப்பட்டாலும், அதிக அளவில் பயன்படுவது 12 வோல்ட் பேனல்களே.

இனி பி.வி. பேனல் மூலம் எப்படி மின்சாரம் சேமிக்கப்படுகிறது என்பதை பார்க்கலாம். இந்த பேனலில் சூரிய ஒளி படும்பொழுது மின் சக்தியாக மாறும். அவ்வாறு கிடைக்கும் டி.சி. மின்சாரம் ஒரே அளவில் இருக்காது. இது சூரிய ஒளியின் பிரகாசத்திற்கு ஏற்ப கூடி குறையும். உதாரணத்திற்கு நாம் உபயோகிக்கும் பேனெல் 12 வோல்ட் / 80 வாட் என வைத்துக்கொள்வோம். 12 மணி உச்சி வெயில் இது 14 வோல்ட்டுக்கும் அதிகமான வோல்ட்டை கொடுக்கும். காலையிலும் மாலையிலும், மேக மூட்டம் இருக்கும் பொழுது 12 வோல்ட்டுக்கு குறைவான வோல்ட்டை தரும். எனவே அப்படியே இந்த மின்சாரத்தை பாட்டரியில் சார்ஜ் செய்தால் பாட்டரி கெட்டுவிடும். எனவே பாட்டரி சார்ஜ் செய்ய தேவையான மின்சாரத்தை மட்டுமே பாட்டரிக்கு கொடுக்கக்கூடிய ஒரு சாதனம் தேவை. அதுதான் சார்ஜ் ரெகுலேட்டர் ஆகும்.

சோலார் பேனலின் பாசிடிவ் முனையை சார்ஜ் ரெகுலேட்டரின் இன் புட்டில் ( INPUT) – பாசிடிவ் உடன் இணைக்கவேண்டும் . அதை போலவே நெகடிவ் முனையை நெகடிவ்வுடன் இணைக்கவேண்டும். சார்ஜ் ரெகுலேட்டரின் அவுட் புட்டில் (OUTPUT) பாட்டரியின் பாசிடிவ் முனையை பாசிடிவ்வுடனும், நெகடிவ்வை நெகடிவ்வுடனும் இணைக்க வேண்டும். .

சார்ஜ் கண்டிரோலர் / ரெகுலேட்டெர் 7 AMPS, 10 AMPS ,20 AMPS — 12 volt /24 volt என்ற அளவுகளில் கிடைக்கும். இதற்கு உபயோகப்படும் பாட்டரி நாம் எல்லோரும் பாiர்த்திருக்கக்கூடியது தான். அதாவது கார் மற்றும் லாரிகளுக்கு பயன்படுத்தப்படும் 12 வோல்ட், 24 வோல்ட் பேட்டரிகள்தான். சோலார் மற்றும் இன் வெர்ட்டருக்கென டீப் சைக்கிள் பாட்டரியும் உண்டு.

இனி பாட்டரிகளில் சேமிக்கப்படும் மின்சாரம் 12 வோல்ட் அல்லது 24 வோல்ட் ஆக இருக்கும். இந்த மின்சாரத்தை கொண்டு நம் வீட்டிலுள்ள மின் விளைக்கை எரிய வைக்க முடியாது. ஃபேன், டி.வி எதுவும் இந்த மின்சாரத்தில் இயங்காது. காரணம் இவையெல்லாம் 220 வோல்ட் ஏசி மின்சாரத்தில் இயங்கக்கூடியவை. எனவே பாட்டரியில் சேமிக்கப்பட்டுள்ள 12 / 24 வோல்ட் டி.சி. மின்சாரத்தை 220 வோல்ட் ஏசி மின்சாரமாக மற்ற வேண்டும். .

இனி நமக்கு நாள் ஒன்றுக்கு தேவைப்படும் மின்சாரம் எவ்வளவு என்பதை கணக்கிட வேண்டும். ஒவ்வொரு சாதனமும் எவ்வளவு மின்சாரத்தை உபயோகப்படுத்தும் என்பதை இப்பொழுது பார்க்கலாம்.

சாதாரண பல்பு மிகவும் அதிகமாக கரண்ட் எடுக்கும். உதாரணத்திற்கு 60 வாட் பல்பு என்றால் ஒரு மணி நேரம் எரிய 60 வாட் சக்தி வேண்டும். அதாவது 0.272 ஆம்பியர் கரண்ட் வேண்டும். அதே வெளிச்சத்தை 13 – 15 வாட் காம்பேக்ட் புளோரசென்ட் லாம்ப் ( CFL – COMPACT FLUORESENT LAMP ) தரும். அதாவது நான்கில் ஒரு பங்கு மின்சாரமே தேவைப்படும்.

எனவே சாதாரண பல்புகளுக்கு பதில் CFL பல்புகளை உபயோகித்தால் மின் செலவு குறையும். சீலிங் ஃபேன் = 65 W -75 W, டி.வி = 100 W . இது கம்பெனி, மாடல்களை பொருத்து மாறுபடும். எனவே நம் டி.வி.யின் சர்வீஸ் மேனுவலை பார்க்கவேண்டும். இப்பொழுது நாம் எந்தெந்த சாதனங்களை எவ்வளவு நேரம் ஒரு நாளைக்கு உபயோகிக்கிறோம் என்பதை பார்க்கலாம்.

சீலிங் ஃபேன் 6 மணி நேரம் = 6 x 70 W = 420 W
லைட் 6 மணி நேரம் = 6 x 40 W = 240 W
டி.வி 4 மணி நேரம் = 4 x 100W = 400 W
ஆக மொத்தம் வாட்ஸ் ———————— = 1060 W

இதைப்போலவே நாம் உபயோகிக்கும் சாதனங்கள் எத்தனை வாட்ஸ், எவ்வளவு நேரம் உபயோகிக்கிறோம் என்பதை கணக்கிட்டு மொத்த மின் தேவையை கணக்கிடலாம்.

இனி வோல்ட், கரண்ட், வாட் என்றால் என்ன என்பதை பார்ப்போம்.

பேச்சு வழக்கில் நாம் கரண்ட் என்று சொல்வோம். அது மின்சாரத்தை குறிக்கும். ஃபேன் மெதுவாக சுற்றினாலோ அல்லது டியூப் லைட் எரியாமல் விட்டு விட்டு எரிந்தால் லோ வோல்ட் என்று சொல்வோம். அடுத்தபடி கடையில் பல்பு வாங்கும் பொழுது 40W அல்லது 60 வாட் பல்பு கொடுங்கள் என்று கேட்ப்போம். அதற்கு மேல் நமக்கு மின்சாரத்தை பற்றி தெரியாது. அவசியம் வோல்ட், கரண்ட், வாட்ஸ் என்றால் என்ன? அவை ஒன்றோடு ஒன்று எப்படி தொடர்பு உடையது என்பதைப்பற்றி தெரிந்து கொள்ள வேண்டும்.

வோல்ட் (VOLT)

மின்சாரத்திலிருக்கும் எலெக்ட்ரான்களை (ELECTRONS) லோடு அல்லது சர்க்கியூட் என அழைக்கப்படும் நம் மின்சாதனத்திற்கு அனுப்பும் அழுத்தமே வோல்ட் ஆகும். எனவேதான் வோல்ட்டை மின் அழுத்தம் என தமிழில் சொல்கிறோம். தரை மட்டத்திலிருந்து 1 மீட்டர் உயத்தில் தண்ணீர் தொட்டி இருக்கிறது. அதன் அடிப்பாகத்தில் 1 cm அளவுள்ள குழாய் ஒன்று இணைக்கப்பட்டுள்ளது. அடுத்ததாக அதே தொட்டி 10 மீட்டர் உயரத்தில் வைக்கப்பட்டுள்ளது. இப்பொழுது முதல் நிலையில் வைக்கப்பட்டிருக்கும் பொழுது அதன் வெளியேறு குழாய் வழியாக வெளிவரும் தண்ணீரின் அழுத்தம் குறைவாக இருக்கும். 10 மீட்டர் உயரத்திலிருந்து வெளிவரும் தண்னீரின் அழுத்தம் 10 மடங்கு அதிகமாக இருக்கும்.6 வோல்ட், 12 வோல்ட், 24 வோல்ட் பாட்டரிகளை இப்பொழுது ஒப்பிட்டு பார்ப்போம். 24 வோல்ட் பாட்டரி 6 வோல்ட் பாட்டரியை விட 4 மடங்கு மின் அழுத்தம் அதிகமானது. அதைப்போல 12 வோல்ட் பாட்டரியை விட 2 மடங்கு அதிக மின் அழுத்தம் கொண்டது.

கரண்ட் (CURRENT)
தண்ணீர் தொட்டியிலிருந்து குழாய் வழியாக வாட்டர் மாலிகுல்ஸ் என்ற தண்ணீர் வெளியேறும் அளவை போல மின்சார எலெக்டிரான்ஸ் வெளியேறும் அளவை கரண்ட் குறிக்கும். அதாவது நம் சாதனம் உபயோகிக்கும் எலெக்டிரான்ஸ் அளவை குறிக்கும். பொதுவாக கரண்ட் என்பது ஆம்பியர் என அழைக்கப்படும்.

படத்தில் முதல் தொட்டியின் அவுட்லெட் பைப் 1 செ.மி, இரண்டாவது படத்தில் 10 செ.மி பைப் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. 1 செ.மி அளவிலுள்ள குழாய் 1 மணி நேரத்தில் 100 லிட்டர் தண்ணீர் வெளிவருவதாக வைத்துக்கொள்வோம். அப்படியென்றால் 10 செ.மி அளவுள்ள குழாய் மூலம் 100 லிட்டருக்கு அதிகமாக பல மடங்கு தண்ணீர் வெளிவருமல்லவா?. ஆமாம். அதைப்போலவே மின் இணைப்பில் இணைக்கப்பட்டுள்ள சாதனம் அதிக அளவில் மின்சாரத்தை எடுக்கக்கூடியதென்றால், அதற்கேற்ப இணைப்பு வயரின் பருமனை ( cross-sectional area) அதிகரிக்க வேண்டும்.

இப்பொழுது Ohms’s Law பற்றி தெரிந்து கொள்வோம்.

POWER = VOLTAGE X CURRENT ( P = V x I )
or
WATT = VOLTAGE X AMPERE ( W = V x A )

இதுதான் அடிப்படை விதி. இப்பொழுது வாட், வோல்ட், ஆம்பியர் இவற்றில் ஏதாவது 2 தெரிந்திருந்தால் மூன்றாவதை கண்டுபிடித்து விட முடியும். உதாரணத்திற்கு டி.வியை எடுத்துக்கொள்ளலாம். அது இயங்கும் வோல்ட் 220. 100 வாட் என டிவி. காபினட்டில் போட்டிருக்கிறது என வைத்துக்கொள்வோம். அது எவ்வளவு கரண்டை எடுக்கும்?
W = V x A
ie 100 W = 220 x A
ie 100 / 220 = A (Watt divided by Volt)
ie = 0.455 Amp

அதாவது 0.455 ஆம்பியர் கரண்ட் அதற்கு தேவை.

இனி சீரியஸ் ( SERIES CONNECTION) இணைப்பு மற்றும் பேரலல் (PARALLEL CONNECTION) பற்றி பார்க்கலாம்.

சீரியஸ் இணைப்பு

( ஒவ்வொரு பாட்டரி செல்லும் 1.5 V / 1.7 Amp )

படத்தில் 3 பாட்டரிகள் (1.5V,1.7Amp) சீர்யஸ் முறையில் இணைக்க பட்டுள்ளது.முதல் பாட்டரியின் பாசிடிவ் முனை இரண்டாவது பாட்டரியின் நெகடிவ் முனையிடனும், 2-வது பாட்டரியின் பாஸிடிவ் முனை 3-வது பாட்டரியின் நெகடிவ் முனையிடனும் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. இப்பொழுது 1-வது பாட்டரியின் நெகடிவ் முனையும் 3-வது பாட்டரியின் பாஸிடிவ் முனையும் எதனுடனும் இணைக்கப்படாமல் உள்ளது இந்த இரு முனைகளின் வழியாக நமக்கு 4.5 வோல்ட் / 1.7 ஆம்பியர் கிடைக்கும்.

பாரலெல் (PARALLEL) இணைப்பு

மேலே குறிப்பிடப்பட்ட அதே பாட்டரிகள் பாரெலெல் முறையில் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. மூன்று பாட்டரிகளின் பாஸிடிவ் முனைகள் ஒன்றாகவும் நெகடிவ் முனைகள் ஒன்றாகவும் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. இப்பொழுது பாஸிடிவ் மற்றும் நெகடிவ் முனைகள் வழியாக நமக்கு 1.5 V / 5.1 ஆம்பியர் மின்சாரம் கிடைக்கும்.

சீரியஸில் இணைக்கும் பொழுது மின் அழுத்தம் (வோல்ட்) மட்டுமே கூடுதலாகும். ஆம்பியர் அதிகரிக்காது.

பேரலில் இணைக்கும் பொழுது மின் அழுத்தம் (வோல்ட்) அதிகரிக்காது. ஆம்பியர் மட்டுமே அதிகரிக்கும்