1. தற்போதைய நிலை ஒளிமின்னழுத்த (சூரிய ஆற்றல்) தொழில்துறை

1.1 உலகளாவிய ஒளிமின்னழுத்த சந்தையின் விரைவான வளர்ச்சி

சமீபத்திய ஆண்டுகளில், உலகளாவிய சூரிய ஒளிமின்சக்தித் துறை அபரிமிதமான வளர்ச்சியைப் பெற்றுள்ளது. சர்வதேச எரிசக்தி முகமையின் (IEA) தரவுகளின்படி, 2023-ஆம் ஆண்டில், உலகளாவிய புதிய சூரிய ஒளிமின்சக்தித் திறன் 350 ஜிகாவாட்டைத் தாண்டியது, மேலும் ஒட்டுமொத்த நிறுவப்பட்ட திறன் 1.5 டெராவாட்டைத் தாண்டியது. சீனா, அமெரிக்கா, ஐரோப்பா மற்றும் இந்தியா போன்ற நாடுகளும் பிராந்தியங்களும் சூரிய ஒளிமின்சக்தி சந்தையின் முக்கிய உந்து சக்திகளாக மாறியுள்ளன.

சீனா: உலகின் மிகப்பெரிய சூரிய ஒளிமின்னழுத்த சந்தையாக, சீனா 2023-ஆம் ஆண்டில் 200 ஜிகாவாட்டிற்கும் அதிகமான சூரிய ஒளிமின்னழுத்தத் திறனைச் சேர்த்தது. இது உலகளாவிய புதிய நிறுவப்பட்ட திறனில் 57%-க்கும் அதிகமாகும். அரசாங்கக் கொள்கை ஆதரவு, தொழில்நுட்ப முன்னேற்றம் மற்றும் செலவுக் குறைப்பு ஆகியவை சீனாவின் சூரிய ஒளிமின்னழுத்தத் துறையின் வளர்ச்சியை உந்தும் முக்கிய காரணிகளாகும்.

- ஐரோப்பா: ரஷ்யா-உக்ரைன் மோதலால் பாதிக்கப்பட்ட ஐரோப்பா, தனது எரிசக்தி மாற்றத்தை விரைவுபடுத்தியது. 2023-ல், ஜெர்மனி, ஸ்பெயின் மற்றும் நெதர்லாந்து போன்ற நாடுகளில் குறிப்பிடத்தக்க வளர்ச்சியுடன், புதிதாக நிறுவப்பட்ட சூரிய ஒளிமின்னழுத்தத் திறன் 60 ஜிகாவாட்டைத் தாண்டியது.

அமெரிக்கா: பணவீக்கக் குறைப்புச் சட்டத்தால் (IRA) ஊக்கமடைந்து, அமெரிக்க சூரிய ஒளிமின்னழுத்தச் சந்தை தொடர்ந்து வளர்ந்தது, 2023-ல் புதிதாக நிறுவப்பட்ட திறன் சுமார் 40 ஜிகாவாட்டாக இருந்தது.

இந்தியா: இந்திய அரசு புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தி மேம்பாட்டைத் தீவிரமாக ஊக்குவிக்கிறது. 2023-ஆம் ஆண்டில், புதிதாக நிறுவப்பட்ட சூரிய ஒளிமின்சக்தியின் திறன் 20 ஜிகாவாட்டைத் தாண்டியது. 2030-ஆம் ஆண்டிற்குள் புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தியின் நிறுவப்பட்ட திறனை 500 ஜிகாவாட்டாக உயர்த்துவதே இதன் இலக்காகும்.

1.2ஒளிமின்னழுத்த தொழில்நுட்பத்தில் தொடர்ச்சியான முன்னேற்றம்

ஒளிமின்னழுத்தத் தொழில்நுட்பத்தில் ஏற்பட்ட தொடர்ச்சியான புதுமைகள், சூரிய மின் உற்பத்தியில் செயல்திறனை அதிகரித்து, செலவுகளைக் குறைத்துள்ளன:

PERC, TOPCon, மற்றும் HJT போன்ற உயர் செயல்திறன் பேட்டரி தொழில்நுட்பங்கள்: PERC (Passivated Emitter and Rear Contact) செல்கள் பிரதானமாக இருந்தாலும், TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) மற்றும் HJT (Heterojunction) தொழில்நுட்பங்கள் அவற்றின் உயர் மாற்ற செயல்திறன் (>24%) காரணமாக படிப்படியாக தங்கள் சந்தைப் பங்கை விரிவுபடுத்தி வருகின்றன.

பெரோவ்ஸ்கைட் சூரிய மின்கலங்கள்: அடுத்த தலைமுறை ஒளிமின்னழுத்தத் தொழில்நுட்பமான பெரோவ்ஸ்கைட் மின்கலங்கள், ஆய்வகத்தில் 33%-க்கும் அதிகமான செயல்திறனை அடைந்துள்ளன, மேலும் எதிர்காலத்தில் வணிக ரீதியாக சாத்தியமாகும் என எதிர்பார்க்கப்படுகின்றன.

- இருமுகத் தொகுதிகள் மற்றும் தடமறியும் தாங்கிகள்: இருமுகத் தொகுதிகள் மின் உற்பத்தியை 10% முதல் 20% வரை அதிகரிக்கக்கூடும், அதே நேரத்தில் தடமறியும் தாங்கிகள் சூரிய ஒளி படும் கோணத்தை உகந்ததாக்கி, அமைப்பின் செயல்திறனை மேலும் மேம்படுத்துகின்றன.

1.3தி சூரிய ஒளி மின் உற்பத்தியின் செலவு தொடர்ந்து குறைந்து வருகிறது.

கடந்த பத்தாண்டுகளில், சூரிய ஒளி மின் உற்பத்தியின் செலவு 80%க்கும் மேலாகக் குறைந்துள்ளது. ஐஆர்இஎன்ஏ (சர்வதேச புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தி முகமை) அறிக்கையின்படி, 2023-ஆம் ஆண்டில் சூரிய ஒளி மின்சாரத்திற்கான உலகளாவிய சமப்படுத்தப்பட்ட மின்சாரச் செலவு (LCOE), ஒரு கிலோவாட்-மணிக்கு 0.03 - 0.05 அமெரிக்க டாலர்களாகக் குறைந்துள்ளது. இது நிலக்கரி மற்றும் இயற்கை எரிவாயு மின் உற்பத்தியை விடக் குறைவானதாகும். இதனால், இது மிகவும் போட்டித்தன்மை வாய்ந்த எரிசக்தி ஆதாரங்களில் ஒன்றாக விளங்குகிறது.

1.4 ஆற்றல் சேமிப்பு மற்றும் ஒளிமின்னழுத்தத்தின் ஒருங்கிணைந்த வளர்ச்சி

சூரிய ஒளி மின் உற்பத்தியின் இடைப்பட்ட தன்மை காரணமாக, லித்தியம் மின்கலங்கள், சோடியம்-அயன் மின்கலங்கள், பாய்வு மின்கலங்கள் போன்ற ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகளை அதனுடன் சேர்த்துப் பயன்படுத்துவது ஒரு போக்காக மாறியுள்ளது. 2023-ஆம் ஆண்டில், உலகளாவிய சூரிய ஒளி மற்றும் ஆற்றல் சேமிப்புத் திட்டங்களின் புதிதாக நிறுவப்பட்ட திறன் 30 ஜிகாவாட்டைத் தாண்டியது, மேலும் இது அடுத்த பத்தாண்டுகளில் ஒரு உயர் வளர்ச்சி விகிதத்தைத் தக்க வைத்துக் கொள்ளும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.

2. தி முக்கியத்துவம் ஒளிமின்னழுத்தத் துறையின்

2.1 காலநிலையை எதிர்கொள்வது மாற்றம் மற்றும் கார்பன் நடுநிலைமை இலக்குகளை ஊக்குவித்தல்

பசுமை இல்ல வாயு வெளியேற்றத்தைக் குறைப்பதற்காக, உலகெங்கிலும் உள்ள நாடுகள் தங்களின் ஆற்றல் மாற்றத்தை விரைவுபடுத்தி வருகின்றன. தூய்மையான ஆற்றலின் ஒரு முக்கிய அங்கமான சூரிய ஆற்றல், 'கார்பன் நடுநிலைமை' என்ற இலக்கை அடைவதில் ஒரு முக்கியப் பங்காற்றுகிறது. பாரிஸ் ஒப்பந்தத்தின்படி, 2030-ஆம் ஆண்டிற்குள், புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றலின் உலகளாவிய பங்கு 40%-ஐத் தாண்ட வேண்டும், மேலும் சூரிய ஆற்றல் முக்கிய ஆற்றல் மூலங்களில் ஒன்றாக மாறும்.

2.2 ஆற்றல் பாதுகாப்பு மற்றும் சுதந்திரம்

பாரம்பரிய ஆற்றல் மூலங்களான எண்ணெய் மற்றும் இயற்கை எரிவாயு போன்றவை புவிசார் அரசியலால் பெரிதும் பாதிக்கப்படுகின்றன. ஆனால், சூரிய ஆற்றல் வளங்கள் பரவலாகக் கிடைப்பதால், இறக்குமதி செய்யப்படும் ஆற்றலைச் சார்ந்திருக்கும் நிலையைக் குறைக்க முடியும். உதாரணமாக, ஐரோப்பா பெரிய அளவிலான ஒளிமின்னழுத்த மின் நிலையங்களை நிறுவுவதன் மூலம் ரஷ்ய இயற்கை எரிவாயுவுக்கான தனது தேவையைக் குறைத்து, அதன்மூலம் தனது ஆற்றல் தன்னிறைவை மேம்படுத்தியுள்ளது.

2.3 பொருளாதார வளர்ச்சி மற்றும் வேலைவாய்ப்பை ஊக்குவித்தல்

ஒளிமின்னழுத்தத் தொழில் சங்கிலியானது, சிலிக்கான் பொருட்கள், சிலிக்கான் வேஃபர்கள், மின்கலங்கள், தொகுதிக்கூறுகள், இன்வெர்ட்டர்கள், தாங்கிகள் மற்றும் ஆற்றல் சேமிப்பு போன்ற பல இணைப்புகளை உள்ளடக்கியுள்ளது, இது உலகளவில் மில்லியன் கணக்கான வேலைவாய்ப்புகளை உருவாக்கியுள்ளது. சீனாவின் ஒளிமின்னழுத்தத் துறையில் உள்ள நேரடி ஊழியர்களின் எண்ணிக்கை 3 மில்லியனைத் தாண்டியுள்ளது, மேலும் ஐரோப்பா மற்றும் அமெரிக்காவில் உள்ள ஒளிமின்னழுத்தத் தொழில்களும் வேகமாக விரிவடைந்து வருகின்றன.

2.4 கிராமப்புற மின்மயமாக்கல் மற்றும் வறுமை ஒழிப்பு

வளரும் நாடுகளில், ஒளிமின்னழுத்த நுண்மின்கட்டமைப்புகளும் வீட்டு சூரியசக்தி அமைப்புகளும் தொலைதூரப் பகுதிகளுக்கு மின்சாரத்தை வழங்குவதோடு, அங்கு வசிப்பவர்களின் வாழ்க்கை நிலைமைகளையும் மேம்படுத்துகின்றன. உதாரணமாக, ஆப்பிரிக்காவில் உள்ள "சூரியசக்தி வீட்டு அமைப்புகள்" கோடிக்கணக்கான மக்கள் மின்சாரமில்லாத நிலையிலிருந்து விடுபட உதவியுள்ளன.

3.ஒளிமின்னழுத்த அமைப்பில் மின்னழுத்த எழுச்சி பாதுகாப்பு சாதனத்தின் (SPD) அவசியம்

3.1 ஒளிமின்னழுத்த அமைப்புகள் எதிர்கொள்ளும் மின்னல் தாக்குதல் மற்றும் மின்னழுத்த ஏற்ற அபாயங்கள்

ஒளிமின்னழுத்த மின் நிலையங்கள் பொதுவாக (பாலைவனங்கள், மொட்டை மாடிகள் மற்றும் மலைகள் போன்ற) திறந்தவெளிப் பகுதிகளில் நிறுவப்படுகின்றன, மேலும் அவை மின்னல் தாக்குதல்கள் மற்றும் அதிக மின்னழுத்தத் தாக்கங்களால் பெரிதும் பாதிக்கப்படக்கூடியவை. முக்கிய அபாயங்கள் பின்வருமாறு:

நேரடி மின்னல் தாக்குதல்: ஒளிமின்னழுத்தத் தொகுதிகள் அல்லது தாங்கிகள் மீது ஏற்படும் நேரடித் தாக்குதலால், அந்த உபகரணங்களுக்குச் சேதம் ஏற்படுகிறது.

தூண்டப்பட்ட மின்னல்: மின்னலிலிருந்து உருவாகும் மின்காந்தத் துடிப்பு, கேபிள்களில் உயர் மின்னழுத்தத்தைத் தூண்டி, இன்வெர்ட்டர்கள் மற்றும் கட்டுப்படுத்திகள் போன்ற மின்னணு சாதனங்களைச் சேதப்படுத்துகிறது.

மின்கட்டமைப்பு ஏற்ற இறக்கங்கள்: மின்கட்டமைப்புப் பக்கத்தில் ஏற்படும் செயல்பாட்டு மிகை மின்னழுத்தங்கள் (ஸ்விட்ச் செயல்பாடுகள், குறுக்குச் சுற்றுப் பழுதுகள் போன்றவை) ஒளிமின்னழுத்த அமைப்புக்குக் கடத்தப்படலாம்.

3.2 மின்னழுத்த எழுச்சி பாதுகாப்பு சாதனத்தின் (SPD) செயல்பாடு

ஒளிமின்னழுத்த அமைப்புகளில் மின்னல் பாதுகாப்பு மற்றும் அதிக மின்னழுத்தப் பாதுகாப்பிற்கான முக்கிய உபகரணங்கள் மின்னழுத்த எழுச்சிப் பாதுகாப்பான்கள் ஆகும். அவற்றின் முக்கிய செயல்பாடுகள் பின்வருமாறு:

- தற்காலிக மிகை மின்னழுத்தங்களைக் கட்டுப்படுத்துதல்: மின்னல் தாக்குதல்கள் அல்லது மின்கட்டமைப்பு ஏற்ற இறக்கங்களால் உருவாகும் உயர் மின்னழுத்தங்களை ஒரு பாதுகாப்பான வரம்பிற்குள் கட்டுப்படுத்துதல்.

- திடீர் மின்னோட்டங்களை வெளியேற்றுதல்: கீழ்நிலை உபகரணங்களைப் பாதுகாப்பதற்காக, அதிகப்படியான மின்னோட்டங்களை விரைவாக நிலத்திற்குள் செலுத்துதல்.

அமைப்பின் நம்பகத்தன்மையை மேம்படுத்துதல்: மின்னல் தாக்குதல்கள் அல்லது மின்னழுத்த ஏற்றங்களால் ஏற்படும் உபகரணச் செயலிழப்புகள் மற்றும் செயல்பாடின்மை நேரத்தைக் குறைத்தல்.

3.3 ஒளிமின்னழுத்த அமைப்புகளில் SPD-யின் பயன்பாடு

ஒளிமின்னழுத்த அமைப்புகளுக்கான மின்னழுத்த எழுச்சிப் பாதுகாப்பு பல நிலைகளில் வடிவமைக்கப்பட வேண்டும்:

DC பக்கத்தில் பாதுகாப்பு (சூரிய ஒளித் தொகுதிகளிலிருந்து இன்வெர்ட்டர் வரை):

தூண்டப்பட்ட மின்னல் மற்றும் செயல்பாட்டு மிகை மின்னழுத்தங்களைத் தடுக்க, கம்பிச் சரத்தின் உள்ளீட்டு முனையில் வகை II SPD-ஐ நிறுவவும்.

நேரடி மற்றும் தூண்டப்பட்ட மின்னல் ஆகியவற்றின் ஒருங்கிணைந்த அச்சுறுத்தலைச் சமாளிக்க, இன்வெர்ட்டரின் DC உள்ளீட்டு முனையில் வகை I + II SPD-ஐ நிறுவவும்.

- ஏசி பக்கத்தில் பாதுகாப்பு (இன்வெர்ட்டரிலிருந்து மின் கட்டத்திற்கு):

மின் கட்டமைப்புப் பக்கத்தில் அதிக மின்னழுத்தம் ஊடுருவுவதைத் தடுக்க, இன்வெர்ட்டரின் வெளியீட்டு முனையில் டைப் II SPD-ஐ நிறுவவும்.

உணர்திறன் மிக்க உபகரணங்களுக்குத் துல்லியமான பாதுகாப்பை வழங்க, விநியோகப் பெட்டியில் வகை III SPD-ஐ நிறுவவும்.

3.4 மின்னழுத்த எழுச்சிப் பாதுகாப்பான்களைத் தேர்ந்தெடுப்பதற்கான முக்கிய குறிப்புகள்

மின்னழுத்த நிலை பொருத்தம்: SPD-யின் அதிகபட்ச தொடர்ச்சியான இயக்க மின்னழுத்தம் (Uc), அமைப்பு மின்னழுத்தத்தை விட அதிகமாக இருக்க வேண்டும் (உதாரணமாக, ஒரு 1000Vdc ஒளிமின்னழுத்த அமைப்புக்கு, Uc ≥ 1200V கொண்ட ஒரு SPD தேவைப்படுகிறது).

மின்னோட்டத் திறன்: DC பக்க SPD-யின் பெயரளவு மின்னிறக்க மின்னோட்டம் (In) ≥ 20kA ஆகவும், அதிகபட்ச மின்னிறக்க மின்னோட்டம் (Imax) ≥ 40kA ஆகவும் இருக்க வேண்டும்.

பாதுகாப்பு நிலை: வெளிப்புற நிறுவல் IP65 அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட பாதுகாப்புத் தரத்தைக் கொண்டிருக்க வேண்டும், மேலும் இது கடுமையான சூழல்களுக்கு ஏற்றது.

சான்றிதழ் தரநிலைகள்: IEC 61643-31 (சூரிய ஒளி சார்ந்த SPD-களுக்கான தரநிலை), UL 1449 மற்றும் பிற சர்வதேச சான்றிதழ்களுடன் இணக்கமானது.

3.5 SPD-ஐ நிறுவத் தவறினால் ஏற்படக்கூடிய அபாயங்கள்

உபகரணச் சேதம்: இன்வெர்ட்டர்கள் மற்றும் கண்காணிப்பு அமைப்புகள் போன்ற துல்லியமான மின்னணு சாதனங்கள் மின்னழுத்த ஏற்றத் தாக்கங்களால் எளிதில் பாதிக்கப்படக்கூடியவை, மேலும் அவற்றைப் பழுதுபார்ப்பதற்கான செலவுகளும் அதிகம்.

மின் உற்பத்தி இழப்பு: மின்னல் தாக்குதல்களால் மின் அமைப்பு முடங்கி, மின் உற்பத்தி இலாபங்கள் பாதிக்கப்படுகின்றன.

தீ அபாயம்: அதிகப்படியான மின்னழுத்தம் மின்சாரத் தீ விபத்துகளைத் தூண்டி, மின் நிலையத்தின் பாதுகாப்பிற்கு அச்சுறுத்தலாக அமையக்கூடும்.

4. உலகளாவிய PV மின்னழுத்த எழுச்சி பாதுகாப்புச் சாதன சந்தைப் போக்குகள்

4.1 சந்தை தேவை வளர்ச்சி

சூரிய ஒளிமின்னழுத்த நிறுவல் திறன் வேகமாக அதிகரித்துள்ளதால், மின்னழுத்த எழுச்சிப் பாதுகாப்பான்களுக்கான சந்தையும் ஒரே நேரத்தில் விரிவடைந்துள்ளது. உலகளாவிய சூரிய ஒளிமின்னழுத்த SPD சந்தையின் அளவு 2025-ஆம் ஆண்டிற்குள் 2 பில்லியன் அமெரிக்க டாலர்களைத் தாண்டும் என்றும், இதன் கூட்டு வருடாந்திர வளர்ச்சி விகிதம் (CAGR) 15% ஆக இருக்கும் என்றும் கணிக்கப்பட்டுள்ளது.

4.2 தொழில்நுட்பப் புத்தாக்கத் திசை

நுண்ணறிவு SPD: மின்னோட்டக் கண்காணிப்பு மற்றும் கோளாறு எச்சரிக்கை செயல்பாடுகளுடன், தொலைநிலைச் செயல்பாட்டையும் ஆதரிக்கிறது.

உயர் மின்னழுத்த நிலைகள்: உயர் மின்னழுத்த மதிப்பீடுகளைக் (1500V போன்றவை) கொண்ட SPD-கள் பிரதானமாகிவிட்டன.

நீண்ட ஆயுட்காலம்: துத்தநாக ஆக்சைடு கலவைத் தொழில்நுட்பம் போன்ற புதிய உணர்திறன் மிக்கப் பொருட்களைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், SPD-களின் நீடித்துழைக்கும் தன்மை மேம்படுத்தப்படுகிறது.

4.3 கொள்கை மற்றும் தரநிலை ஊக்குவிப்பு

IEC 62305 (மின்னல் பாதுகாப்புத் தரநிலை) மற்றும் IEC 61643-31 (ஒளிமின்னழுத்த SPD தரநிலை) போன்ற சர்வதேசத் தரநிலைகள், ஒளிமின்னழுத்த அமைப்புகளில் மின்னழுத்த எழுச்சிப் பாதுகாப்பு பொருத்தப்பட்டிருக்க வேண்டும் என்று கட்டாயப்படுத்துகின்றன.

சீனாவில் உள்ள "ஒளிமின்னழுத்த மின் நிலையங்களின் மின்னல் பாதுகாப்பிற்கான தொழில்நுட்ப விவரக்குறிப்புகள்" (GB/T 32512-2016), SPD-க்கான தேர்வு மற்றும் நிறுவல் தேவைகளைத் தெளிவாகக் குறிப்பிடுகிறது.

5.முடிவுரை: ஒளிமின்னழுத்தத் துறையானது மின்னழுத்த எழுச்சிப் பாதுகாப்பான்கள் இல்லாமல் இயங்க முடியாது.

ஒளிமின்னழுத்தத் துறையின் விரைவான வளர்ச்சி, உலகளாவிய ஆற்றல் மாற்றத்திற்கு வலுவான உந்துதலை அளித்துள்ளது. இருப்பினும், மின்னல் தாக்குதல்கள் மற்றும் மின்னழுத்த ஏற்ற அபாயங்களைப் புறக்கணிக்க முடியாது. ஒளிமின்னழுத்த அமைப்புகளின் பாதுகாப்பான செயல்பாட்டிற்கான முக்கிய உத்தரவாதமாக விளங்கும் மின்னழுத்த ஏற்றப் பாதுகாப்பான்கள், உபகரணச் சேதத்தின் அபாயத்தைத் திறம்படக் குறைத்து, மின் உற்பத்தித் திறனை மேம்படுத்தி, அமைப்பின் ஆயுட்காலத்தை நீட்டிக்கின்றன. எதிர்காலத்தில், ஒளிமின்னழுத்த நிறுவல்களின் தொடர்ச்சியான வளர்ச்சி மற்றும் திறன்மிகு மின்கட்டமைப்புகளின் வளர்ச்சியுடன், உயர் செயல்திறன் மற்றும் அதிக நம்பகத்தன்மை கொண்ட மின்னழுத்த ஏற்றப் பாதுகாப்பான்கள், ஒளிமின்னழுத்த மின் நிலையங்களின் இன்றியமையாத கூறுகளாக மாறும்.

சூரிய ஒளி மின் முதலீட்டாளர்கள், EPC நிறுவனங்கள் மற்றும் செயல்பாடு மற்றும் பராமரிப்புக் குழுக்களுக்கு, சர்வதேசத் தரநிலைகளைப் பூர்த்தி செய்யும் உயர்தர மின்னழுத்தப் பாதுகாப்புக் கருவிகளைத் தேர்ந்தெடுப்பது, மின் நிலையத்தின் நீண்டகால நிலையான செயல்பாட்டை உறுதி செய்வதற்கும் முதலீட்டு வருவாயை அதிகபட்சமாக்குவதற்கும் ஒரு முக்கியமான நடவடிக்கையாகும்.