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सोलर एनर्जी में STC, Efficiency और PR: Watt Capacity का Calculation-Based Analysis


 सोलर एनर्जी को समझना तब आसान होता है जब हम Standard Test Conditions (STC)efficiency, और Performance Ratio (PR) को calculations के साथ समझें। सवाल ये है कि module की watt capacity का efficiency और PR से क्या रिश्ता है? कम watt का module हो तो क्या होगा? और PR कैसे calculate होता है? यहाँ हम exmaple के लिए चार modules – 240 W, 575 W, 580 W, और 1000 W – के साथ purely theoretical calculations करेंगे, बिना practical losses के यह सिर्फ Calculation समझने के लिए ये Condition है वास्तव में हम जो STC condition लेंगे वो possible होना लगभग मुमकिन नहीं है खुले वातावरण में ।

STC क्या है और Efficiency कैसे काम करती है:- 

STC वो ideal स्थिति है जिसमें सोलर modules को किसी factory में test करते हैं:

  • Irradiation: 1000 W/m²
  • Temperature: 25°C
  • Air Mass: 1.5

Efficiency बताती है कि module कितनी incoming यानी जो सूरज से आने वाली  energy को electricity में बदलता है:

  • Efficiency = (Output Power ÷ Input Power) × 100

1 m² module के लिए STC में input power = 1000 W/m² × 1 m² = 1000 W। अगर output 580 W है यानी ये 580wp module के लिए है:

  • Efficiency = (580 ÷ 1000) × 100 = 58% होगी 

Performance Ratio (PR) क्या है:- 

PR सोलर सिस्टम की performance को ideal STC output से compare करता है। 

Formula:

  • PR = (Actual Output Power ÷ (Rated Power × Irradiation ÷ 1000)) × 100

STC (फ़िलहाल हम ये मानकर चल रहे है इस condition को) में irradiation 1000 W/m² है, तो PR = (Output ÷ Rated Power) × 100। Output और rated power equal होने से PR 100% होता है।

Watt Capacity, Efficiency और PR का Relation:- 

  • Efficiency: Same area (1 m²) पर ज़्यादा watt capacity = ज़्यादा efficiency
  • PR: STC में calculation के हिसाब से हमेशा 100%, क्यूँकि output = rated power

Calculation के साथ चार Modules का Comparison:-

Modules: 240 W, 575 W, 580 W, 1000 W। Area 1 m², STC (1000 W/m²) और 500 W/m² irradiation पर (ये ध्यान रहे हमने STC Condition मान कर चल रहे है)।

STC पर (Irradiation = 1000 W/m²)

Input Power: 1000 W/m² × 1 m² = 1000 W

Module CapacityOutput PowerEfficiencyPREnergy Lost
240 W240 W24% (240 ÷ 1000 × 100)100% (240 ÷ 240 × 100)760 W (1000 - 240)
575 W575 W57.5% (575 ÷ 1000 × 100)100% (575 ÷ 575 × 100)425 W (1000 - 575)
580 W580 W58% (580 ÷ 1000 × 100)100% (580 ÷ 580 × 100)420 W (1000 - 580)
1000 W1000 W100% (1000 ÷ 1000 × 100)100% (1000 ÷ 1000 × 100)0 W (1000 - 1000)

Observation क्या रहा: Efficiency 240 Wp module का 24%, 1000 Wp module का 100% – watt capacity बढ़ने से efficiency बढ़ जाती है। PR सभी का 100% रहेगा क्यूँकि output = rated power (यानी जो मॉड्यूल की Capacity है)।

Irradiation 500 W/m² (Example के लिए) पर:- 

Input Power: 500 W/m² × 1 m² = 500 W

Module CapacityOutput PowerEfficiencyPREnergy Lost
240 W120 W (240 × 0.5)24% (120 ÷ 500 × 100)100% (120 ÷ (240 × 0.5))380 W (500 - 120)
575 W287.5 W (575 × 0.5)57.5% (287.5 ÷ 500 × 100)100% (287.5 ÷ (575 × 0.5))212.5 W (500 - 287.5)
580 W290 W (580 × 0.5)58% (290 ÷ 500 × 100)100% (290 ÷ (580 × 0.5))210 W (500 - 290)
1000 W500 W (1000 × 0.5)100% (500 ÷ 500 × 100)100% (500 ÷ (1000 × 0.5))0 W (500 - 500)

Observation क्या रहा: Efficiency वही रही, PR 100% क्यूँकि output proportional है जो हम जिस watt का हम module के हिसाब से देखे तो।

1000 W का PR 100% ही क्यूँ?

STC में 1000 W module: irradiation 1000 W/m², output 1000 W:

  • PR = (1000 ÷ 1000) × 100 = 100%

Calculation में PR 100% ही आएगा जब output rated power से match करे।

कम Watt का Module हो तो क्या होगा?

  • Efficiency: 240 W का 24%, 580 W का 58% – कम watt = कम efficiency (1 m² पर)।
  • PR: हमेशा 100% calculation में।

Area बदलने का असर

1000 W module 2 m² का हो (यानी यह हम 1 module जो 1000 watt का है लेकिन उसका size 2 m² होगा तब):- 

  • Input = 2000 W, Output = 1000 W
  • Efficiency = (1000 ÷ 2000) × 100 = 50%
  • PR = (1000 ÷ (1000 × 1000 ÷ 1000)) × 100 = 100%

निष्कर्ष: Calculation से साफ होता है कि:- 

  1. Efficiency: 1 m² पर ज़्यादा watt capacity = ज़्यादा efficiency (24% से 100%)
  2. PR: Theoretical calculation में हमेशा 100%
  3. Irradiation कम होने से output कम, efficiency वही, PR 100%

सोलर एनर्जी को calculation से समझें, तो सारी चीज़ें साफ हो जाती हैं। 

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