মেঘলা দিনে পিভি ওয়াটার ইনভার্টারগুলি কীভাবে কাজ করে?

মেঘলা দিনে পিভি ওয়াটার ইনভার্টার কীভাবে কাজ করে?​
ফটোভোলটাইক (PV) ওয়াটার ইনভার্টার, সৌর-চালিত জল শোধন এবং পাম্পিং সিস্টেমের গুরুত্বপূর্ণ উপাদান, মেঘ দ্বারা সূর্যের আলো আবৃত থাকলে অনন্য চ্যালেঞ্জের সম্মুখীন হয়। পরিষ্কার আকাশের অবস্থার বিপরীতে যেখানে সৌর বিকিরণ তুলনামূলকভাবে স্থিতিশীল থাকে, মেঘলা দিনগুলি আলোকের তীব্রতা, ফোটন প্রবাহ হ্রাস এবং বিক্ষিপ্ত বিকিরণ নিয়ে আসে—এমন কারণ যা সরাসরি পিভি প্যানেলের আউটপুটের উপর প্রভাব ফেলে। যাইহোক, আধুনিক পিভি ওয়াটার ইনভার্টারগুলি এই ধরনের দুর্বল আলোতেও অপারেশনাল ধারাবাহিকতা এবং দক্ষতা বজায় রাখার জন্য অভিযোজিত প্রযুক্তি দিয়ে তৈরি করা হয়েছে।​
মেঘলা অবস্থার মূল চ্যালেঞ্জ হল পিভি মডিউল আউটপুটের নাটকীয় পতন। স্ট্যান্ডার্ড সিলিকন-ভিত্তিক পিভি প্যানেলগুলির সাধারণত ব্যবহারযোগ্য ভোল্টেজ তৈরি করতে 100–200 W/m² এর সর্বনিম্ন বিকিরণ প্রয়োজন, তবে মেঘলা আকাশ প্রায়শই 50–300 W/m² সরবরাহ করে, যা প্রায়ই থ্রেশহোল্ডের নিচে নেমে যায়। এটি মোকাবেলা করার জন্য, পিভি ওয়াটার ইনভার্টারগুলি কম-ভোল্টেজ স্টার্টআপ সার্কিটগুলিকে একত্রিত করে যা অ্যাক্টিভেশনের জন্য প্রয়োজনীয় সর্বনিম্ন ইনপুট ভোল্টেজ কমিয়ে দেয়। এই সার্কিটগুলি পিভি প্যানেল থেকে দুর্বল বৈদ্যুতিক সংকেত সনাক্ত এবং প্রশস্ত করতে উচ্চ-সংবেদনশীল MOSFET (মেটাল-অক্সাইড-সেমিকন্ডাক্টর ফিল্ড-এফেক্ট ট্রানজিস্টর) সুইচ ব্যবহার করে, যা ইনভার্টারকে প্যানেলের আউটপুট নামমাত্র স্তরের 30–40% নিচে থাকলেও অপারেশন শুরু করতে সক্ষম করে।​
আরেকটি মূল অভিযোজন হল গতিশীল আলোর অবস্থার জন্য তৈরি উন্নত সর্বাধিক পাওয়ার পয়েন্ট ট্র্যাকিং (MPPT) অ্যালগরিদম। ঐতিহ্যবাহী MPPT সিস্টেম, স্থিতিশীল বিকিরণের জন্য ডিজাইন করা হয়েছে, মেঘলা আকাশের দ্রুত ওঠানামার সাথে লড়াই করে, যা অদক্ষ পাওয়ার হার্ভেস্টিংয়ের দিকে পরিচালিত করে। বিপরীতে, আধুনিক পিভি ওয়াটার ইনভার্টারগুলি বাস্তব সময়ে ট্র্যাকিং ফ্রিকোয়েন্সি সামঞ্জস্য করতে অভিযোজিত স্টেপ সাইজ বা ইনক্রিমেন্টাল কন্ডাকট্যান্স পদ্ধতি সহ পার্টার্ব-এন্ড-অবজার্ভ (P&O) অ্যালগরিদম ব্যবহার করে। উদাহরণস্বরূপ, যখন বিকিরণ প্রতি সেকেন্ডে 5% এর বেশি পরিবর্তিত হয়—মেঘলা দিনে একটি সাধারণ ঘটনা—MPPT সিস্টেম নতুন সর্বাধিক পাওয়ার পয়েন্ট (MPP)-এ লক করার জন্য দ্রুত নমুনা হারে (প্রতি সেকেন্ডে 100 বার পর্যন্ত) স্যুইচ করে। এটি নিশ্চিত করে যে ইনভার্টার পিভি অ্যারে থেকে উপলব্ধ সর্বাধিক শক্তি বের করে, এমনকি আলোর তীব্রতা পরিবর্তিত হলেও।​
শক্তি সঞ্চয়স্থানের সংহতকরণ মেঘলা দিনগুলিতে নির্ভরযোগ্যতা আরও বাড়ায়। অনেক পিভি ওয়াটার ইনভার্টার সিস্টেমগুলি সংক্ষিপ্ত সময়ের জন্য সূর্যের আলো প্রবেশের সময় উত্পন্ন অতিরিক্ত শক্তি সঞ্চয় করার জন্য ব্যাটারি বা সুপারক্যাপাসিটরগুলির সাথে যুক্ত হয়। ইনভার্টারের দ্বিমুখী পাওয়ার কন্ট্রোল মডিউল পিভি অ্যারে, স্টোরেজ ইউনিট এবং জল পাম্প/মেমব্রেন সিস্টেমের মধ্যে প্রবাহ পরিচালনা করে: যখন পিভি আউটপুট অপর্যাপ্ত হয়, তখন এটি ধারাবাহিক জল শোধন বা পাম্পিং হার বজায় রাখতে সঞ্চিত শক্তি ব্যবহার করে; যখন বিকিরণ অস্থায়ীভাবে বৃদ্ধি পায়, তখন এটি অতিরিক্ত শক্তি স্টোরেজ রিচার্জ করতে ব্যবহার করে। এই বাফারিং প্রভাব ঘন ঘন শাটডাউন প্রতিরোধ করে এবং নিশ্চিত করে যে সিস্টেমটি এমনকি দীর্ঘ সময় ধরে মেঘলা সময়কালেও মৌলিক জলের চাহিদা পূরণ করে (যেমন, ছোট আকারের কমিউনিটি সিস্টেমের জন্য 5–10 m³/h)।​
তাপ ব্যবস্থাপনা কর্মক্ষমতা বজায় রাখতে একটি ভূমিকা পালন করে। মেঘলা আকাশ প্রায়শই কম পরিবেষ্টিত তাপমাত্রার সাথে সম্পর্কযুক্ত, যা পিভি প্যানেলের দক্ষতা উন্নত করতে পারে (সিলিকন প্যানেল প্রতি °C ড্রপে ~0.4–0.5% দক্ষতা লাভ করে) তবে ইনভার্টার উপাদানগুলিতে ঘনীভবনের ঝুঁকি থাকে। পিভি ওয়াটার ইনভার্টারগুলি সিল করা, IP65-রেটেড এনক্লোজারগুলির সাথে এটি মোকাবেলা করে যা আর্দ্রতা প্রবেশ করতে বাধা দেয় এবং পাওয়ার ইলেকট্রনিক্স থেকে তাপ নির্গত করে এমন সমন্বিত হিট সিঙ্ক ব্যবহার করে। কিছু মডেলে এমনকি কম-পাওয়ার হিটার অন্তর্ভুক্ত থাকে যা অভ্যন্তরীণ তাপমাত্রা 5°C-এর নিচে নেমে গেলে সক্রিয় হয়, যা নিশ্চিত করে যে ক্যাপাসিটর এবং সেমিকন্ডাক্টরগুলি তাদের সর্বোত্তম তাপমাত্রা সীমার মধ্যে কাজ করে।​
ব্যবহারিক প্রয়োগে, এই অভিযোজনগুলি সুস্পষ্ট কার্যকরী ফলাফলের দিকে পরিচালিত করে। উপকূলীয় সম্প্রদায়ে পিভি-চালিত বিপরীত আস্রবণ সিস্টেমের 2023 সালের একটি ক্ষেত্র সমীক্ষায় দেখা গেছে যে কম-আলো স্টার্টআপ এবং অভিযোজিত MPPT সহ ইনভার্টারগুলি মেঘলা দিনগুলিতে নামমাত্র জল উৎপাদনের 60–70% বজায় রেখেছে, যেখানে পুরনো ইনভার্টার মডেলগুলির জন্য এটি ছিল 30–40%। কৃষি সেচ সিস্টেমের জন্য, এর অর্থ হল মেঘলা সময়ে ফসলের জন্য জলের ধারাবাহিক সরবরাহ, যা ফসলের চাপ এবং ফলন হ্রাস করে।​
যদিও মেঘলা অবস্থা সহজাতভাবে পিভি সিস্টেমের আউটপুটকে সীমিত করে, আধুনিক পিভি ওয়াটার ইনভার্টারগুলি কম-ভোল্টেজ অ্যাক্টিভেশন, ডায়নামিক পাওয়ার ট্র্যাকিং, শক্তি সঞ্চয়স্থানের সংহতকরণ এবং শক্তিশালী তাপীয় নকশার সংমিশ্রণের মাধ্যমে এই সীমাবদ্ধতাগুলি হ্রাস করে। সৌর জল প্রযুক্তিগুলি বিকশিত হতে থাকায়—যেমন পারভস্কাইট পিভি প্যানেল (উচ্চতর কম-আলোর দক্ষতা প্রদান করে) এবং এআই-চালিত MPPT সিস্টেমের মতো নতুন উদ্ভাবন সহ—মেঘলা দিনগুলিতে তাদের নির্ভরযোগ্যতা কেবল বৃদ্ধি পাবে, যা পরিবর্তনশীল আবহাওয়ার ধরণযুক্ত অঞ্চলে সৌর-চালিত জল সমাধানের কার্যকারিতা প্রসারিত করবে।